DE3935338C2

DE3935338C2 -

Info

Publication number: DE3935338C2
Application number: DE3935338A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl.-Ing. 6940 Weinheim De Morton-Finger
Original assignee: Motech Computergestuetzte Systemloesungen 6940 Weinheim De GmbH
Current assignee: Motech Computergestuetzte Systemloesungen 6940 Weinheim De GmbH
Priority date: 1989-10-24
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1992-01-02
Also published as: DE3935338A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gewichtsabhängigen Regelung des Grundspaltes an Extrusionsblasmaschinen, bei dem der Soll-Wert des Vorformlings mit dem Gewichts-Ist-Wert verglichen und die Spaltbreite variiert wird.

In der Kunststoffindustrie werden Extrusionsblasmaschinen zur Herstellung von Hohlkörpern und Schlauchabschnitten verwendet.

Dabei ist es erforderlich, die Wandstärke zu kontrollieren bzw. zu regulieren, um einen übermäßigen bzw. unzureichenden Materialverbrauch zu verhindern und um eine gleichbleibende Qualität des Produktes sicherzustellen.

Im Bereich der Extrusion setzt man seit Jahren eine gravimetrische Regelung ein, die auf dem Prinzip beruht, das zugeführte Material zu wiegen, und entsprechend dem Sollgewicht pro Zeit die Abzugsgeschwindigkeit zu regeln.

Bisher gab es folgende Systeme zur Beeinflussung der Länge und Wanddicke des Vorformlings. (Als Vorformling wird der extrudierte Schlauchabschnitt bezeichnet, der in der Form dann zum Hohlkörper aufgeblasen wird).

Der Einsatz der Wanddickenprogrammiergeräte ermöglichte die kontinuierliche Reduzierung des Nettogewichts von Hohlkörpern.

Die Länge des Vorformlings konnte mit einer Schlauchlängen-, auch Zykluszeit-Optimierung genannt, auf eine konstante Länge geregelt werden.

Das Gewicht des Vorformlings kann aber bisher nur ungenügend erfaßt und als Parameter für die Gesamtsteuerung verwendet werden.

Bisherige Methoden ermitteln das Gewicht des fertigen Hohlkörpers, mittels einer nachgeschalteten Waage, um dann auf den Prozeß einzuwirken.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß erst Gewichtsschwankungen in Form von fertigen Teilen auftreten müssen, um entsprechend eingreifen zu können. Außerdem ist es schwierig, alle extrudierten Hohlkörper über eine Waage zu messen, da die recht kurzen Zykluszeiten von teilweise unter 10 Sekunden kurze Verweilzeiten für die Waage bedeuten.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird DE-OS 29 40 418 der Vorformling durch eine spaltartige Öffnung extrudiert, das Gewicht festgestellt mit einem Soll-Wert verglichen und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs die Spaltbreite der Austritts öffnung verstellt, wobei eine die Länge des Vorform lings erfassende Einrichtung und eine Steuereinrichtung vor gesehen sind.

Die DE-OS 29 40 418 erfordert eine mit Meßfehlern behaftete Gewichtsmessung und eine ebenfalls mit Meßfehlern behaftete Längenmessung des Vorformlings zur Steuerung.

Diese Vorrichtung weist somit eine unzureichende Genauigkeit und damit eine unzulängliche Präzision der Schichtenführung, Materialeinsprarung und Qualitätskontrolle auf.

Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gewichtsabhängigen Regelung des Grundspaltes an Extrusionsblasmaschinen zu liefern, das eine hohe Reproduzierbarkeit der produzierten Vorformlinge oder dergleichen liefert, das ohne Verluste aufgrund zeitverzögerter Regelung funktioniert und das rasch und ohne großen technischen Aufwand auf verschiedene Verfahrensführungen und Anforderungen einstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß beim Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß

a) die Zykluszeit gemessen wird,
b) der Massedurchsatz ermittelt wird,
c) das Istgewicht des Vorformlings aus der gemessenen Zykluszeit und dem ermittelten Massedurchsatz errechnet wird,
d) dieses Istgewicht mit einem vorgegebenen Sollgewicht ver glichen wird,
e) das Istgewicht dem Sollgewicht durch Veränderung des Wand dickensollwerts angeglichen wird und
f) die dadurch geänderte Zykluszeit durch eine Korrektur der Extruderdrehzahl wieder zur Sollzykluszeit zurückgeführt wird.

Eine besondere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 beansprucht.

Aufgrund unterschiedlicher Mischungsverhältnisse, Schüttdichten und maschinenbaubedingter Ungenauigkeiten liegen die Gewichtsschwankungen bei Hohlkörpern, die im Extrusionsblasformen hergestellt werden, immer noch bei ca. 1%.

Die erfindungsgemäße gewichtsabhängige Regelung des Grundspaltes ermöglicht nun eine erhebliche Reduzierung dieser Gewichtsschwankungen, da zum frühestmöglichen Zeitpunkt, nämlich der Materialzufuhr am Trichter, die Gewichtsschwankungen registriert und in Form einer Sollwertkorrektur auf den Grundspalt kompensiert werden.

Um diese Sollwertkorrektur zu ermöglichen, werden verschiedene in der Extrusionsblasformtechnik gebräuchliche Regelsysteme nämlich die Schlauchlängen- oder Zyklusregelung und die Wanddickenprogrammierung mit einem Massedurchsatz-Erfassungssystem gekoppelt.

Dieses Massedurchsatz-Erfassungssystem ist bisher in der Blasformtechnik noch nicht zum Einsatz gekommen, aber in der Extrusionstechnik als gravimetrische Dosierung schon seit mehreren Jahren erfolgreich im Einsatz.

Da man an Blasmaschinen die Abzugsgeschwindigkeit nicht variieren kann, ist diese Regelungsmethode bisher in der Blasformtechnik noch nicht zum Einsatz gekommmen.

Es gibt jedoch die Möglichkeit, bei den Blasformmaschinen die Wanddicke des Vorformlings zu beeinflussen, nämlich mit der heute an jeder Blasmaschine standardmäßig vorhandenen Wanddickenvariation.

Diese Wanddickenvariation ermöglicht eine Anpassung der Wanddickenverteilung des Vorformlings an die Werkzeuggeometrie.

Die Sollwertvorgabe an der Wanddickenvariationsvorrichtung teilt sich in einen Grundspalt und eine Profilkurve auf.

Die Profilkurve wird benutzt, um dem Vorformling das gewünschte Profil zu geben; das Gewicht wird dann über den Grundspalt eingestellt.

Die Länge des Vorformlings wird über die sogenannte Schlauchlängenregelung geregelt.

Da nun die Länge des Vorformlings beispielsweise konstant bleibt, das Profil ebenfalls nicht mehr nachgestellt werden muß, da sich ja die Geometrie des zu fertigenden Hohlkörpers nicht ändert, können sich Gewichtsschwankungen nur in der Dicke des Vorformlings auswirken.

Aus diesem Grund ist es notwendig, die Dicke in Abhängigkeit von dem Massedurchsatz zu regeln.

Der Massedurchsatz wird mittels einer Waage am Einlauf bestimmt.

Der Trichter auf dem Extruder hängt quasi in einer Waage. Über dieser Trichterwaage ist ein zweiter Trichter angeordnet, der mit einem Schieber verschlossen werden kann.

Für die Waage wird nun ein minimales und ein maximales Materialgewicht vorgegeben. Fällt nun das Ist- Materialgewicht unter den minimalen Sollwert, wird der Schieber geöffnet bis das maximale Soll-Gewicht erreicht wird.

Somit ist die gewünschte Befüllung der Waage immer sichergestellt.

Aufgrund dieser Meßmethode erfaßt das System permanent den Massedurchsatz.

Das Sollgewicht des Hohlkörpers plus dem Gewicht des Butzens, bezogen auf die Zykluszeit, ergibt das Sollgewicht des Vorformlings.

Führt der Vergleich zwischen Soll-Vorformlingsgewicht und Ist-Vorformlingsgewicht zu einer Abweichung, kann durch Vorgabe des Sollwertes für den Grundspalt über die Wanddickenvariation die Dicke des Vorformlings verändert werden.

Da die Schlauchlängenregelung die Länge des Vorformlings regelt, führt eine Änderung des Grundspaltes zu einer Gewichtsänderung des Vorformlings.

Gewichtsschwankungen aufgrund verschiedenster Ursachen werden somit schnell erfaßt und durch entsprechende Sollwertkorrekturen kompensiert.

Das Wesen der Erfindung wird in beispielhafter Weise in den folgenden Figuren dargelegt, ohne daß diese Darstellungen eine Einschränkung darstellen.

Dabei zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Wanddickenregelung,

die Fig. 2 ein Blockschaltbild der Schlauchlängen /Zykluszeitregelung,

die Fig. 3 das Erfassungsprinzip des Massedurchsatzes,

die Fig. 4 ein Blockschaltbild der gewichtsabhängigen Vorformlingsregelung,

die Fig. 5 eine Gesamtansicht der gewichtsabhängigen Regelungsvorrichtung des Grundspaltes an einer Extrusionsblasmaschine.

Die Fig. 6 und 7 zeigen einerseits die Form eines gewünschten Hohlkörpers und andererseits das theoretische Idealprofil des Vorformlings, wobei Dicke und Durchmesser vergrößert dargestellt sind.

Die Fig. 8 zeigt schließlich die Profil-Sollwert Vorgabe für die Wanddickenvariation, wobei Grundspalt und Profil gezeigt werden.

Das Profil des Vorformlinges wird über die Sollwertvorgabe von dem Grundspalt und dem Profil bestimmt.

Wenn der Vorformling das gewünschte Profil besitzt, wird über den Grundspalt das Sollgewicht eingestellt.

Durch die Veränderung des Grundspaltes wird der Vorformling innerhalb einer konstanten Zykluszeit entweder dicker oder dünner, deshalb muß über eine Schlauchlängenregelung die Drehzahl des Extruders nachgeregelt werden.

Die Zeit zwischen dem Schließen der Form und dem nächsten Schließen der Form entspricht der Zykluszeit.

Wird nun das Schließen der Form über eine Fotozelle eingeleitet, somit abhängig von der Schlauchaustrittsgeschwindigkeit, bestimmt diese Geschwindigkeit die Zykluszeit.

Die Schlauchgeschwindigkeit darf nicht zu groß sein, da sonst die Form noch nicht bereit ist, den Schlauch abzunehmen, und somit der Vorformling zu lang wäre. Wird eine zu langsame Schlauchgeschwindigkeit gewählt, wird wertvolle Zykluszeit verschenkt.

Aus diesem Grund ist es sinnvoll die Schlauchgeschwindigkeit so zu wählen, daß die Form nur ganz kurz auf den Schlauch warten muß.

Durch Materialschwankungen oder die Verstellung der Wanddickenvariation ändert sich die Schlauchgeschwindigkeit, aus diesem Grund ist es notwendig die Schlauchgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zykluszeit nachzuregeln.

Die Waage sitzt direkt auf dem Einlauftrichter des Extruders. Über der Waage wird ein zweiter Trichter stationiert, der mit einem Schieber verschlossen werden kann.

Die Nachfüll-Regelung arbeitet nach dem Prinzip, daß nach dem Erreichen eines minimalen Gewichtes der Schieber geöffnet wird, und solange geöffnet bleibt, bis das maximale Füllgewicht erreicht wird.

Das minimale und maximale Füllgewicht kann in Form eines Sollwertes vorgegeben werden.

Die Wiegezellen der Waage messen natürlich das Gewicht des Trichters und des Materials.

Da das Trichtergewicht konstant ist, wird das Trichtergewicht immer als konstantes Gewicht von der Gesamtmessung abgezogen.

Die Auswertlogik erfaßt die Gewichtsänderungen über die Zeit und ermöglicht somit eine exakte Messung des Massedurchsatzes.

Claims

1. Verfahren zur gewichtsabhängigen Regelung des Grundspaltes an Extrusionsblasmaschinen, bei dem das Istgewicht mit dem Sollgewicht des Vorformlings verglichen und die Spaltbreite variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgleichung bzw. Steuerung mittels eines vorprogrammierten bzw. programmierbaren Mikroprozessors erfolgt.