DE3937273A1

DE3937273A1 - Verfahren zum herstellen von rohren und profilen aus thermoplastischen kunststoffmassen

Info

Publication number: DE3937273A1
Application number: DE3937273A
Authority: DE
Inventors: Leopold Dipl Ing Hackl
Original assignee: Cincinnati Milacron Austria GmbH
Current assignee: Cincinnati Milacron Austria GmbH
Priority date: 1988-11-18
Filing date: 1989-11-09
Publication date: 1990-05-31
Also published as: NL8902778A; AT401031B; ATA283388A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Rohren und Profilen aus thermoplastischen Kunststoffmassen, bei dem diese Massen durch einen Extrusionsspalt, in dessen Bereich die Temperatur geregelt wird, hindurch ausgetrieben und danach durch eine Kalibrierform im Bereich einer Kühlzone zur Kalibrierung hindurch bewegt werden.

Bei den bisher bekannten derartigen Verfahren erfolgt eine Regelung der Wandstärke des extrudierten Rohres oder Profiles durch Änderung der Temperatur im Bereich des Extrusionsspaltes, Danach wird das extrudierte Profil oder Rohr in einer Kalibrierform an deren gekühlte lnnenwände durch einen im Bereich der Innenwände erzeugten Unterdruck oder bei Hohlprofilen durch einen im Inneren des Hohlprofiles erzeugten Überdruck angelegt und damit die äußere Form des Profiles kalibriert.

Ziel der Erfindung ist es nun, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem die vorgegebene Wandstärke eines extrudierten Profils präziser als bisher gefertigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die sich in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung im Bereich der Kalibrierform einstellende Änderung der Wandstärke des Rohres oder Profiles erfaßt und die Temperatur in Abhängigkeit von dem erfaßten Zusammenhang und der vorgegebenen Soll-Wandstärke geregelt wird, wobei die Temperatur im Bereich der Kalibrierform in der Kühlzone abschnittweise getrennt voneinander in sich in Umfangsrichtung derselben erstreckenden Abschnitten, bzw. Sektoren gere gelt wird.

Durch die in Umfangsbereichen unterschiedliche Kühlung der Kalibrierform kommt es zu einer unterschiedlich raschen Erstarrung des extrudierten Profiles, wobei sich bei gleichbleibender Abzugsgeschwindigkeit des extrudierten Profiles oder Rohres in jenen Bereichen, in denen weniger stark gekühlt wird, eine stärkere Wandstärke ergibt. Bedingt ist dies da durch, daß in diesen Bereichen noch mehr plastisches Material an die be reits mehr erstarrte und daher zähere Schichte, die sich in direktem Kon takt mit der gekühlten Wand der Kalibrierform befindet, anlegen kann. Durch diese Verfahrensführung ist es möglich Profile, insbesondere Hohlprofile, mit einer weitgehend dem Sollwert entsprechenden Wandstärke zu erzeugen.

So hat sich bei Versuchen gezeigt, daß bei einer Änderung der Temperatur der Wand der Kalibrierform in deren einzelnen Abschnitten oder Sektoren um ca. 40°C eine Änderung der Wandstärke um ca. 10% möglich ist. Dabei kann eine Wandtemperatur der Kalibrierform z.B. zwischen 10° und 50°C eingehalten werden, wobei sich bei letzterem Wert noch eine ausreichende Kühlwirkung ergibt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt auch darin, daß im Werkzeug, bzw. im Bereich des Extrusionsspaltes zumeist keine Möglichkeit einer Zwangskühlung vorgesehen ist und es genau in dem durch diesen Bereich des Extrusionsspaltes geformten Bereich des extrudierten Profiles zur Ausbildung einer Dickstelle kommen kann. Auch in diesem Falle kann durch entsprechende Beeinflussung der Temperatur der Wand der Kalibrierform in diesem Bereich, die Wandstärke entsprechend beeinflußt und damit korrigiert werden.

Bei den herkömmlichen Verfahren wird die Kalibrierform in ihrer Gesamtheit gekühlt, die meist über eine zentrale Wasserversorgung erfolgt, bei der keine Temperierung vorgesehen ist. Dadurch ergibt sich auch noch der Nachteil, daß die Temperaturschwankungen des Kühlwassers Wandstärke schwankungen bedingen. Auch diese Probleme lassen sich durch das erfin dungsgemäße Verfahren, nach dem die Temperatur der Wand der Kalibrierform abschnittweise geregelt wird, auf einfache Weise vermeiden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß auch die sich in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung im Bereich des Extrusionsspaltes einstellende Änderung der Wandstärke des Rohres oder Profiles erfaßt und die Temperatur im Bereich des Extrusionsspaltes in Abhängigkeit von dem erfaßten Zusammenhang und der vorgegebenen Soll-Wandstärke zusätzlich zur abschnittweisen Regelung der Kühlung im Be reich der Kalibrierform in getrennten Umfangsabschnitten des Extrusions spaltes geregelt wird.

Durch diese Maßnahmen ist ebenfalls eine Beeinflussung im Sinne einer örtlich begrenzten Änderung der Wandstärke des extrudierten Profiles oder Rohres möglich. Dabei ergibt sich durch die Änderung der Temperatur in den einzelnen Abschnitten des Extrusionsspaltes eine Änderung der Gleitver hältnisse in den einzelnen Sektoren und damit auch eine Änderung des Mas senstromes, bzw. dessen Verteilung und somit auch eine Änderung des Aus trittsvolumens pro Zeiteinheit, bzw. dessen Verteilung über den Umfang des Profiles, das für die Wandstärke maßgebend ist.

Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß auch bei der Beheizung der einzelnen Abschnitte des Extrusionsspaltes ein Variationsbereich von ca. 40°C zur Verfügung steht, wobei die Temperatur im Bereich des Extrusionsspaltes bei den meisten thermoplastischen Massen im Bereich von ca. 190 bis 230°C liegt und dieser Variationsbereich bei über den Umfang der Kalibrierform gleicher Kühlung eine Änderung der Wandstärke von ca. 10% ermöglicht. Durch Kombination mit der Variation der Temperatur der gekühlten Kalibrierform über deren Umfang ergibt sich daher eine sehr weitgehende Möglichkeit der Beeinflussung der Wandstärke in einzelnen Umfangsabschnitten oder Sektoren des extrudierten Profiles oder Rohres.

Weiters kann auch vorgesehen sein, daß die Abzugsgeschwindigkeit des extrudierten Rohres oder Profiles in Abhängigkeit von der Wanddickenverteilung im Bereich der Kalibrierform geregelt wird. Dabei kann die mittlere Wanddickenverteilung durch Messung im Bereich der Kalibrier form erfaßt werden.

Dabei läßt sich durch die Änderung der Abzugsgeschwindigkeit auf sehr einfache Weise eine Änderung der durchschnittlichen Wandstärke bzw. der Wanddickenverteilung erzielen, ohne daß dabei der für den Ausgleich von Wandstärkeschwankungen entlang des Umfanges des Profiles vorhandenen Re gelbereich der Temperatur in den einzelnen Abschnitten oder Sektoren eingeengt wird.

Diese Verfahrensschritte können auch miteinander kombiniert werden. So ergibt sich durch eine Kombination der getrennten Temperaturregelung in den einzelnen Umfangsabschnitten der Kalibrierform mit der Regelung der Abzugsgeschwindigkeit der Vorteil, daß auf einfache Weise eine sehr weitgehende Zentrierung auch dann erreichbar ist, wenn die Schwankungen der Wandstärke des extrudierten Profiles durch Schwankungen im Betriebszustand der Kalibriereinrichtung, wie Druck und Temperatur ect., bedingt sind.

Durch eine Kombination aller drei oben angeführten Möglichkeiten können relativ große Abweichungen von der Sollwandstärke ausgeglichen werden. So erhöht sich die Wandstärke bei einer Erhöhung der Temperatur im Extrusionsspalt, wogegen eine Erhöhung der Temperatur in der Kalibrierform zu einer Verringerung der Wandstärke führt. Liegt nun im extrudierten Profil eine Dickstelle vor und die Temperatur ist im Extrusionsspalt nicht mehr weiter absenkbar, so kann durch Temperaturerhöhung im entsprechenden Bereich der Kalibrierform eine entsprechende Zentrierung erreicht werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wanddickenmessung des Rohres oder Profiles im Bereich der Kalibrierform, vorzugsweise in getrennten Sektoren des Umfanges des Rohres oder Profiles, erfolgt.

Dadurch kann die Wandstärke an dem bereits weitgehendst erstarrten extrudierten Profil oder Rohr erfaßt und eine sehr weitgehende Einhaltung der vorgegebenen Wandstärke erreicht werden, wobei sowohl durch Änderung der Temperaturverteilung in der Kalibrierform, als auch im Bereich des Ex trusionsspaltes auf die Wandstärke des Extrudierten Profiles oder Rohres Einfluß genommen werden kann. Dadurch ergibt sich ein sehr weiter Regelbereich.

Außerdem reduziert sich dadurch auch die Totzeit, die sich durch die Produktionsgeschwindigkeit und dem Abstand des Austritts aus dem Extrusionsspalt vom Meßort ergibt, erheblich. So wird auf diese Weise die Wanddicke noch in jenem Bereich erfaßt, in dem noch eine Formung statt findet, wodurch sehr rasch auf Änderungen der Wandstärke reagiert werden kann und sich daher auch bei hohen Anforderungen an die Konstanz der Wand stärke über den Umfang des extrudierten Profiles oder Rohres nur wenig Aus schuß ergibt.

Ein besonders hohes Maß an Genauigkeit der Einhaltung vorgegebener Wandstärken läßt sich erreichen, wenn die Wandstärkenmessung in den einzelnen Sektoren des Umfanges des Profiles oder Rohres in Umfangsrichtung oszillierend oder durch optische Vermessung des Querschnitts erfolgt und aus den einzelnen Werten ein Mittelwert des entsprechenden Sektors errech net wird.

Durch eine in Umfangsrichtung oszillierende Messung der Wandstärke wird diese nicht nur entlang einer Linie in jedem Sektor oder Abschnitt erfaßt, sondern praktisch die Wandstärkenverteilung über den gesamten Sektor und in weiterer Folge über den gesamten Umfang.

Bei einer optischen Vermessung des Querschnitts kann die Erfassung der Wandstärkenverteilung berührungslos, schnell und genau durchgeführt werden.

Weiters kann vorgesehen sein, daß die Wanddicke im Bereich des Extrusionsspaltes und der Kalibrierform in einzelnen Umfangsabschnitten bzw. Sektoren des Umfanges des Rohres oder Profiles getrennt gemessen und aus diesen Daten die Temperatur in den einzelnen Sektoren des Extrudier spaltes und der Kalibrierform nach diesen Werten geregelt wird, wobei die Abschnitte bzw. Sektoren der Kalibrierform vorzugsweise mit jenen des Ex trudierspaltes fluchten.

Durch diese Maßnahme lassen sich entstehende Abweichungen von der Soll- Wandstärke rasch und zuverlässig korrigieren.

Weiters kann vorgesehen sein, daß die Regelung der Temperatur der einzelnen Abschnitte bzw. Sektoren der Kalibrierform durch Regelung des Durchsatzes eines eine im wesentlichen konstante Vorlauftemperatur aufweisenden Wärmeträger- bzw. Kühlmediums erfolgt.

Damit läßt sich die Regelung der Temperatur der einzelnen Abschnitte der Kalibrierform mit besonders geringem Aufwand durchführen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen.

Ausgehend von einer Einrichtung, die eine einem durch einen Düsen- und Dornkörper gebildeten Extrusionsspalt, dessen Düse vorzugsweise in eine Anzahl von Sektoren mit in deren Heizleistung getrennt regelbaren Heizeinrichtungen unterteilt ist, nachgeschaltete Kalibrierform, deren In nenwände die äußere Form des extrudierten Rohres oder Profiles bestimmen und mittels einer Temperiereinrichtung temperierbar sind, sowie eine Wand stärkenmeßeinrichtung aufweist, wird daher vorgeschlagen, daß die Innenwand der Kalibrierform in in Umfangsrichtung einander benachbarte Abschnitte, bzw. Sektoren unterteilt ist, die voneinander thermisch entkoppelt sind, wobei den einzelnen Sektoren oder Abschnitten unabhängig voneinander regel bare Temperiereinrichtungen zugeordnet sind.

Durch diese Maßnahmen ist es auf einfache Weise möglich, die einzelnen in Umfangsrichtung gelegenen Abschnitte unterschiedlich zu kühlen.

Eine in konstruktiver Hinsicht besonders einfache Lösung ergibt sich, wenn die den einzelnen Abschnitten, bzw. Sektoren zugeordneten Tempe riereinrichtungen durch von einem Temperiermedium durchströmte Kammern, die eine mit der Innenwand der Kalibrierform gemeinsame Wand haben, aufweisen, wobei der Durchfluß des Temperiermediums durch jede Kammer mittels separat regelbarer Regelventile steuerbar ist.

Auf diese Weise kann bei der Einrichtung mit einem im wesentlichen konstante Temperatur aufweisenden Kühlmedium, z.B. Wasser, das Auslangen gefunden werden. Dabei ist auch nicht notwendig für eine besondere Konstanz der Temperatur des Kühlmediums zu sorgen, sondern es können die bei einer zentralen Wasserversorgung auftretenden Temperaturschwankungen ohne wei teres verkraftet werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Wandstärkenmeßeinrichtung im Bereich der Kalibrierform angeordnet ist und in den einzelnen Abschnitten bzw. Sektoren der Innenwand der Kalibrierform Temperaturfühler angeordnet sind, die ebenso wie die Wand stärkenmeßeinrichtung und die Regelventile mit einer einen Rechner auf weisenden Steuerschaltung verbunden sind.

Durch diese Maßnahmen wird ein rasches Korrigieren beginnender Abweichungen der Wandstärke vom vorgegebenen Soll-Wert möglich, da die Erfassung der Abweichung praktisch in situ erfolgt und sich daher sehr kleine Totzeiten bei der Regelung ergeben. Diese ist praktisch nur durch die thermische Trägheit der Kalibrierform gegeben, die jedoch relativ klein gehalten werden kann.

Weiters ist es dadurch auch möglich, den trotz der thermischen Entkopplung der einzelnen Sektoren oder Umfangsabschnitte der Kalibrierform - die Sektoren können durch Luftspalte getrennt und lediglich im Bereich der Innenwand der Kalibrierform geschlossen sein oder durch eine Wär meisolierung ganz getrennt sein - gegebenen Randzoneneinfluß zu berücksich tigen, da eine Temperaturänderung in einem Umfangsabschnitt auch die Rand zone der benachbarten Abschnitte mit beeinflußt. Dieser Einfluß kann mit tels des Rechners berücksichtigt werden.

Weiters kann bei einer Einrichtung zur Herstellung von Kunststoffrohren vorgesehen sein, daß die Wandstärkenmeßeinrichtung durch eine Anzahl von in einem Ring gehaltenen Sensoren gebildet ist, wobei der Ring um einen einem Sektor der Innenwand der Kalibrierform entsprechenden Winkelbetrag (oszillierend) verschwenkbar ist.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich, die Wandstärke praktisch über den gesamten Umfang zu erfassen und beginnende Abweichungen in der Wandstärke durch entsprechende Änderung der Temperatur des entsprechenden Sektors der Kalibrierform und bzw. oder des Extrusionsspaltes auszuregeln.

Weiters kann auch vorgesehen sein, daß der Extrudierspalt ebenfalls in in dessen Umfangsrichtung einander benachbarte Abschnitte, bzw. Sektoren unterteilt ist, die voneinander thermisch entkoppelt sind und denen separat regelbare Heizeinrichtungen zugeordnet sind und der Extrudierspalt und die Kalibrierform voneinander thermisch entkoppelt sind, z.B. mittels eines Luftspaltes oder einer zwischen diesen eingelegten Wärmeisolierung, wobei vorzugsweise die in deren Temperatur getrennt regelbaren Abschnitte, bzw. Sektoren der Kalibrierform und des Extrusionsspaltes miteinander fluchten.

Dadurch ist eine voneinander unabhängige Regelung der Temperatur der einzelnen Umfangsabschnitte sowohl des Extrudierspaltes, als auch der Kalibrierform möglich, wodurch eine Beeinflussung der Wandstärke des extrudierten Profiles oder Rohres in weiten Grenzen möglich ist.

In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn in den einzelnen Abschnitten, bzw, Sektoren des Extrudierspaltes Thermofühler angeordnet sind, die mit der Steuerschaltung verbunden sind und die den einzelnen Ab schnitten, bzw. Sektoren der Kalibrierform zugeordnet sind, die mittels von der Steuerschaltung beaufschlagten Stelleinrichtungen separat und unab hängig voneinander regelbar sind.

Dies ermöglicht geschlossene Regelkreise für die Regelung der Temperatur der einzelnen Umfangsabschnitte des Extrusionsspaltes und der Kalibrierform. Außerdem ermöglicht der Rechner auch eine Berücksichtigung der Beeinflussung der Temperaturänderung eines benachbarten Abschnittes auf die Randzonen der jeweils angrenzenden Abschnitte der Kalibrierform und des Extrusionsspaltes.

Weiters ergibt sich durch diese Maßnahmen der Vorteil, daß Wahlmöglichkeiten zwischen verschiedenen Betriebsmöglichkeiten gegeben sind. So kann die Steuerung der Korrektur der Wandstärke des extrudierten Profiles ausschließlich über die Beeinflussung der einzelnen Umfangsab schnitte der Kalibrierform erfolgen, oder aber eine zusätzliche Beein flussung der Temperaturverteilung über die einzelnen Umfangsabschnitte oder Sektoren des Extrudierspaltes vorgesehen werden. Auf diese Weise ist es auch dann noch möglich, Dickstellen im extrudierten Profil zu korrigieren, wenn die Temperatur im Extrudierspalt nicht mehr weiter abgesenkt werden kann. ln diesem Falle muß in dem entsprechenden Abschnitt der Kalbrierform, die mit jenem Umfangsabschnitt des Extrusionsspaltes, dessen Temperatur nicht mehr erhöht werden kann, die Temperatur erhöht werden. Desgleichen kann bei Dünnstellen bei Erreichung der maximalen Temperatur im Extrudier spalt die Temperatur in dem entsprechenden Bereich der Kalibrierform abge senkt werden, wodurch die Dünnstelle korrigiert werden kann.

Über den gesamten Umfang des extrudierten Profiles auftretende Schwankungen der Dicke können durch entsprechende Änderungen in der Abzugs geschwindigkeit ausgeglichen werden.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Einrichtung,

Fig. 2 und 3 schematische Schrägrißdarstellungen zweier Ausfüh rungsformen einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 4 und 5 einen Längs- und Querschnitt durch den Extrusions spalt einer erfindungsgemäßen Einrichtung,

Fig. 6 bis 8 Flußdiagramme gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und

Fig. 9 und 10 Querschnitte der Kalibriereinrichtung.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß der Fig. 1 weist ein Ex trusionswerkzeug 30 auf, dessen Extrusionsspalt 3 in mehrere Umfangsab schnitte bzw. Sektoren 4 unterteilt ist, die getrennt voneinander in ihrer Temperatur regelbar sind.

Von diesem Extrusionswerkzeug durch einen der thermischen Entkopplung dienenden Luftspalt 16 getrennt ist eine Kalibrierform 1 angeordnet, an deren Innenwand das extrudierte Profil oder Rohr gekühlt und in dieser Form fixiert wird und die ebenfalls in Umfangsabschnitte, bzw. Sektoren 2 unterteilt ist, die in ihrer Temperatur im wesentlichen unabhängig von einander regelbar sind.

Am Ende der Kalibrierform 1 ist eine Wandstärkenmeßeinrichtung 5 angeordnet, die mittels Ultraschall die Wandstärke des extrudierten Profiles oder Rohres mißt. Es kann aber auch vorgesehen sein, sowohl im Bereich des Extrusionswerkzeuges 30, wie auch im Bereich der Ka librierform 1 Wandstärkenmeßeinrichtungen vorzusehen, deren Signale in der Steuerschaltung 12 verarbeitet werden.

Weiters ist noch eine Abzugseinrichtung 41 für das bereits abgekühlte Profil oder Rohr vorgesehen, die im wesentlichen durch das extrudierte Rohr umgebende im wesentlichen synchron umlaufende Förderbänder 42 gebildet ist, die über den Umfang des extrudierten Rohres verteilt an dessen Mantelfläche angreifen und dieses über den Reibungsschluß abziehen. Die Antriebe der Förderbänder 42 sind über die Steuereinheit 43 geregelt, die ihrerseits die Steuersignale von der Steuerschaltung 12 erhält.

Die Steuerschaltung 12 erhält Signale von der Wandstärkenmeßeinrichtung 5 und den Temperaturfühlern 17 und steuert abgesehen von der Steuereinheit 43 der Abzugseinrichtung 41 die in den Sektoren 4 des Extrusionswerkzeuges 30 angeordneten Heizeinrichtungen 6, die, wie sich aus der Fig. 4 und 5 ergibt als Heizstäbe ausgebildet sind. Weiters steuert die Steuerschaltung 12 auch noch eine Temperiereinrichtung 8, die, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, mittels Regelventilen 10 den Durchfluß eines Temperiermediums durch in den Sektoren 2 der Kalibrierform 1 angeordneten Kammern regelt. In den Sekto ren 2 der Kalibrierform 1 sind weitere Temperaturfühler 11 angeordnet, die ebenfalls Signale an die Steuerschaltung 13 liefern.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung nach der Fig. 2, die für die Herstellung von Rohren vorgesehen ist, ist die Wandstärkenmeßeinrichtung durch eine Anzahl von nicht weiter dargestellten Sensoren 14, z.B. Ultraschallmeßköpfe, gebildet, die in einem Ring 13 ge halten sind. Dieser Ring ist in Richtung des Doppelpfeiles 15 oszillierend um den Winkelbetrag, über den sich je ein Sektor erstreckt, verschwenkbar, sodaß die Wandstärkenmessung über den gesamten Umfang erfolgen kann. Diese Meßwerte werden in der Steuerschaltung über den jeweiligen Sektor 2 gemit telt.

Die Ausführungsform nach der Fig. 3, die für die Herstellung von unrunden Profilen vorgesehen ist, unterscheidet sich von jener nach der Fig. 2 lediglich dadurch, daß sowohl das Extrusionswerkzeug 30, als auch die Kalibrierform 1 in aneinander in Umfangsrichtung angrenzende Abschnitte 4, bzw. 3 unterteilt sind, die ebenso wie die Sektoren 4 und Sektoren 2 nach der Fig. 2 voneinander thermisch entkoppelt sind, wobei die Entkopplung durch entsprechende Einschnitte gegeben ist, in die gegebenenfalls lsoliermaterial eingeschoben sein kann.

Weiters ist zu den Fig. 2 und 3 zu bemerken, daß der Luftspalt 16 zur thermischen Entkopplung des Extrusionswerkzeuges 30 von der Kalibrierform 1 aus Gründen einer besseren Übersichtlichkeit übertrieben dargestellt ist.

Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt des Außenmantels des Extrusionswerkzeuges 30, der durch entsprechende Einschnitte in Sektoren 4 unterteilt, die durch die Einschnitte voneinander thermisch weitgehend entkoppelt sind und die durch je zwei Heizelemente 6 beheizbar sind. Dabei ist die Heizleistung für jedes Segment 4 separat und unabhängig voneinander regelbar, wobei die Regelung der Heizleistungen durch die Steuerschaltung 12 erfolgt.

Weiters ist in jedem der Sektoren 4 des Extrusionswerkzeuges 30 ein Temperaturfühler 17 angeordnet, der mit der Steuerschaltung 12 verbunden ist.

Wie sich aus der Fig. 5 ergibt verlaufen die Heizelemente 6 im wesentlichen in Längsrichtung des Extrusionswerkzeuges, wogegen die Temperaturfühler 17 radial eingebaut sind.

Die Fig. 9 zeigt einen Querschnitt durch die Kalibrierform 1 nach der Fig. 3. Auch bei dieser Kalibrierform 1 sind die einzelnen, in Um fangsrichtung aneinander angrenzenden Abschnitte 2 durch entsprechende Ein schnitte voneinander thermisch entkoppelt. Außerdem sind in den Bereichen der mit dem extrudierten Profil in unmittelbaren Kontakt kommenden Wände 7 der Form von einem Temperiermedium durchströmte Kammern 9 angeordnet, sodaß die Temperatur der mit dem extrudierten Profil in Kontakt kommenden Wände 7 entsprechend geregelt werden kann.

In den mit dem extrudierten Profil in Kontakt kommenden Wänden 7 sind Temperaturfühler 11 angeordnet, die mit der Steuerschaltung 12 verbunden sind. Die Temperatur der separat und unabhängig voneinander vom Temperiermedium durchströmbaren Kammern 9 wird von der Steuerschaltung 12 über die Temperiereinrichtung 8 geregelt.

Die Fig. 10 zeigt einen Querschnitt durch eine Kalibrierform nach der Fig. 2, die für die Herstellung von Rohren vorgesehen ist. Auch diese Kalibrierform weist in Umfangsrichtung nebeneinander liegende Kammern 9 auf, die von einem Temperiermedium durchströmt sind und die voneinander unabhängig in ihrer Temperatur regelbar sind. Dazu wird der Durchfluß durch die einzelnen Kammern 9 mittels Regelventilen 10 gesteuert. Die Anzahl und Anordnung der Kammern, die gleichzeitig Sektoren 2 der Kalibrierform 1 bilden, ist dabei derart gewählt, daß diese mit den Sektoren des Extrudierwerkzeuges, bzw. dessen Extrudierspaltes 13 fluchten.

In der bzw. den mit dem extrudierten Rohr in Kontakt kommenden Wand, bzw. Wänden 7 ist in jedem der Sektoren 2 ein Temperaturfühler 11 angeordnet, die alle mit der Steuerschaltung verbunden sind.

Die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung möglichen Betriebsweisen sind in den Flußdiagrammen nach den Fig. 6 bis 8 dargestellt.

Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm zur thermischen Zentrierung mit Hilfe der Steuerung der Temperatur im Extrudierspalt.

Die Ergebnisse S _i der Wanddickenmessung in den einzelnen Umfangsabschnitten U _i des extrudierten Profiles werden zur Berechnung der mittleren Wanddicke S _mittel des gesamten Profiles und zur Bestimmung der Differenz des gemessenen Minimum- S _min und Maximalwertes S _max herangezogen. Dabei kann es sich, insbesondere bei Rohren, bei den Werten S _i um über einen Sektor gemittelte Werte handeln.

Liegt der Wert S _min nicht innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches um einen vorgegebenen Wert S _grenz, wird die Abzugsgeschwindigkeit entsprechend geändert und der Ablauf wieder von vorn begonnen.

Liegt der Wert S _min innerhalb des Toleranzbereiches und bleibt daher die Abzugsgeschwindigkeit konstant, so wird die Stelle bzw. der Um fangsabschnitt U _K an dem der Wert S _min auftritt, lokalisiert und die not wendige Temperaturerhöhung T zur Erhöhung der Wanddicke auf den vorgegebe nen Sollwert S _soll im entsprechenden Umfangsabschnitt 4 (Umfangsabschnitt U _K) des Extrudierspaltes 3 errechnet.

Anschließend wird geprüft, ob eine vorgegebene Maximaltemperatur T _grenz überschritten werden müßte. Dieser Wert T _grenz hängt vom zu verarbeitenden Material ab und beträgt für die am häufigsten verwendeten Materialien etwa 230°C.

Wäre eine solche Überschreitung zur Zentrierung erforderlich, so wird ein Alarm ausgelöst, um eine manuelle Vorzentrierung zu veranlassen.

Liegt die zur Zentrierung erforderliche Temperatur unterhalb dieses Wertes, so wird die berechnete Temperaturerhöhung T im entsprechenden Umfangsabschnitt 4 des Extrudierspaltes durchgeführt.

Anschließend werden wieder die Wanddicken gemessen und überprüft, ob die aktuell ermittelte Differenz S _max-S_min der Wanddicke unter einem vorgege benen Differenzwert liegt. Ist dies der Fall, so ist der Regelvorgang abgeschlossen, wenn nicht, wird die ganze Regelschleife nochmals durchfahren.

Durch diesen Einstellmechanismus wird sowohl die mittlere Wanddicke an den Sollwert herangeführt als auch die unterschiedliche Wanddickenverteilung ausgeglichen.

Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm zur thermischen Zentrierung der Wanddicke mit Hilfe der Kalibrierform in Verbindung mit der Abzugsregelung.

Nach diesem erfolgt die Regelung der Abzugsgeschwindigkeit in gleicher Weise, wie nach dem Flußdiagramm nach der Fig. 6.

Nach der Einstellung der Abzugsgeschwindigkeit wird jener Umfangsabschnitt oder Sektor U _K ermittelt, in dem die maximale Wanddicke S _max auftritt und die zur Erreichung der Sollwandstärke in diesem Bereich nötige Temperaturerhöhung T in jener Kammer 9 der Kalibrierform 1 errechnet, die die Temperatur des diesen Bereich des extrudierten Profiles formenden Umfangsabschnittes oder Sektors 2 bestimmt.

Dabei wird in einem weiteren Schritt geprüft, ob dazu die Temperatur in diesem Umfangsabschnitt oder Sektor 2 der Kalbrierform 1 auf über T _grenz (z.B. 50°C) erhöht werden müßte. In diesem Falle wird ein Alarm ausgelöst, der eine manuelle Vorzentrierung der Einrichtung veranlassen kann.

Ist dies nicht der Fall, so wird nun die Temperaturerhöhung T in jener Kammer 9 der Kalibrierform 1, die die Temperatur des Umfangsabschnitts U _K bestimmt, durchgeführt.

Anschließend wird wieder, analog wie in Fig. 6, die Differenz der maximalen und minimalen Wanddicke über den Umfang des extrudierten Profiles bestimmt und geprüft, ob diese unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Ist dies der Fall, so ist der Regelvorgang beendet, wenn nicht, so wird die beschriebene Schleife nochmals durchlaufen.

Die Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm zur thermischen Zentrierung der Wanddicke eines extrudierten Profiles mit Hilfe der Kalibrierform und des Extrudierwerkzeuges in Verbindung mit der Steuerung der Abzugsgeschwin digkeit.

Das Ablaufdiagramm besteht aus zwei Teilen, deren erster im wesentlichen dem Ablauf nach Fig. 6 entspricht und deren zweiter im wesentlichen dem nach Fig. 7.

Die Einstellung der Abzugsgeschwindigkeit erfolgt in der gleichen Weise wie in den Fig. 6 und 7.

Der erste Teil der Regelung entspricht dem Ablauf in Fig. 6, mit dem Unterschied, daß bei einer notwendigen Temperaturerhöhung T in der Extrudierdüse, die den vorgegebenen Grenzwert T _{grenz 1} (z.B. 220°C) über schreiten würde, nicht Alarm ausgelöst wird, sondern nun zuerst dieser Tem peraturgrenzwert in diesem Umfangsabschnitt 4 des Extrudierspaltes 3 einge stellt wird. Anschließend erfolgt dann im zweiten Teil eine weitere Rege lung mit Hilfe der Temperatureinstellung in der Kalibrierform wie in Fig. 7.

Dazu werden wieder die Wanddicken gemessen, S _mittel, S _max, S _min, und S _max- S_min berechnet und geprüft, ob die minimale Wanddicke S _min außerhalb des Toleranzbereiches liegt. Ist dies der Fall, wird ganz zum Anfang des ersten Teils verzweigt und S _min durch die Abzugsregelung korrigiert. Ansonsten wird wie in Fig. 7 anschließend die maximale Wanddicke lokalisiert. Danach wird die zur Verkleinerung der Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert S _max, S _min der Wanddicke erforderliche Temperaturerhöhung T ₂ in dem Umfangsabschnitt 2 der Kalibrierform 1 errechnet, in dem die maximale Wanddicke auftritt.

Dabei wird in einem weiteren Schritt geprüft, ob die Temperatur in diesem Umfangsabschnitt 2 über T _{grenz 2} (z.B. 50°C) erhöht werden muß. lst dies der Fall, so wird ein Alarm ausgelöst, der eine manuelle Vorzentrierung anfor dert. Ist dies nicht der Fall, wird die Temperatur in Kammer 9 dieses Um fangsabschnittes 2 entsprechend erhöht. Anschließend wird wieder wie in Fig. 7 geprüft, ob die aktuelle Differenz zwischen der maximalen und der minimalen Wanddicke unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt oder nicht. Im ersten Falle ist die Regelung beendet, im zweiten Falle wird die untere Schleife für die Abzugsregelung und die thermische Zentrierung mit Hilfe der Kalibrierdüse ab der ersten Wanddickenmessung nochmals durchlaufen.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Rohren und Profilen aus thermoplastischen Kunststoffmassen, bei dem diese Massen durch einen Extrudierspalt, in dessen Bereich die Temperatur geregelt wird, hindurch ausgetrieben und danach durch eine Kalibrierform im Bereich einer Kühlzone zur Kali brierung hindurch bewegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung im Bereich der Kalibrierform einstellende Änderung der Wandstärke des Rohres oder Profiles erfaßt und die Temperatur in Abhängigkeit von dem erfaßten Zusammenhang und der vorgegebenen Soll-Wandstärke geregelt wird, wobei die Temperatur im Bereich der Kalibrierform in der Kühlzone abschnittweise getrennt voneinander in sich in Umfangsrichtung derselben erstreckenden Abschnitten, bzw. Sektoren geregelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die sich in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung im Bereich des Extru sionsspaltes einstellende Änderung der Wandstärke des Rohres oder Pro files erfaßt und die Temperatur im Bereich des Extrusionsspaltes in Abhängigkeit von dem erfaßten Zusammenhang und der vorgegebenen Soll-Wandstärke zusätzlich zur abschnittweisen Regelung der Kühlung im Bereich der Kalibrierform in getrennten Umfangsabschnitten des Extru sionsspaltes geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit des extrudierten Rohres oder Profiles in Abhän gigkeit von der Wanddickenverteilung im Bereich der Kalibrierform geregelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddickenmessung des Rohres oder Profiles im Bereich der Kalibrierform, vorzugsweise in getrennten Sektoren des Umfanges des Rohres oder Profiles, erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärkenmessung in den einzelnen Sektoren des Umfanges des Profiles oder Rohres in Umfangsrichtung oszillierend oder durch optische Vermessung des Querschnitts erfolgt und aus den einzelnen Werten ein Mittelwert des entsprechenden Sektors errechnet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke im Bereich des Extrusionsspaltes und der Kali brierform in einzelnen Sektoren des Umfanges des Rohres oder Profiles getrennt gemessen und aus diesen Daten die Temperatur in den einzelnen Sektoren des Extrudierspaltes und der Kalibrierform nach diesen Werten geregelt wird, wobei die Abschnitte bzw. Sektoren der Kalibrierform vorzugsweise mit jenen des Extrudierspaltes fluchten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung der Temperatur der einzelnen Abschnitte bzw. Sektoren der Kalibrierform durch Regelung des Durchsatzes eines eine im we sentlichen konstante Vorlauftemperatur aufweisenden Wärmeträger- bzw. Kühlmediums erfolgt.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die eine einem durch einen Düsen- und Dornkörper gebildeten Extrusionsspalt, dessen Düse vorzugsweise in eine Anzahl von Sektoren mit in deren Heizleistung getrennt regelbarer Heizeinrichtungen unterteilt ist, nachgeschaltete Kalibrierform, deren lnnenwände die äußere Form des extrudierten Rohres oder Profiles bestimmen und mittels einer Temperiereinrichtung temperierbar sind, sowie eine Wandstärkenmeßeinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die lnnenwand der Kalibrierform (1) in in Umfangsrichtung einander benachbarte Abschnitte (2), bzw. Sektoren unterteilt ist, die voneinander thermisch entkoppelt sind, wobei den einzelnen Sektoren oder Abschnitten (2) unabhängig voneinander regelbare Temperierein richtungen zugeordnet sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Abschnitten, bzw. Sektoren (2) zugeordneten Temperiereinrichtungen durch von einem Temperiermedium durchströmte Kammern (9), die eine mit der Innenwand der Kalibrierform (1) gemeinsame Wand aufweisen, wobei der Durchfluß des Temperiermediums durch jede Kammer (9) mittels separat regelbarer Regelventile (10) steuerbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärkenmeßeinrichtung (5) im Bereich der Kalibrierform angeordnet ist und in den einzelnen Abschnitten bzw. Sektoren der Innenwand der Kalibrierform (1) Temperaturfühler (11) angeordnet sind, die ebenso, wie die Wandstärkenmeßeinrichtung (5) und die Regelventile (10) mit einer einen Rechner aufweisenden Steuerschaltung (12) verbunden sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, für die Herstellung von Rohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärkenmeßeinrichtung (5) durch eine Anzahl von in einem Ring (13) gehaltenen Sensoren (14) gebildet ist, wobei der Ring um einen einem Sektor der Innenwand der Kalibrierform (7) entsprechenden Winkelbetrag oszillierend verschwenkbar ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrudierspalt (3) ebenfalls in in dessen Umfangsrichtung einander benachbarte Abschnitte, bzw. Sektoren (4) unterteilt ist, die voneinander thermisch entkoppelt sind und denen separat regelbare Heizeinrichtungen (6) zugeordnet sind und der Extrudierspalt (3) und die Kalibrierform (1) voneinander thermisch entkoppelt sind, z.B. mittels eines Luftspaltes (16) oder einer zwischen diesen eingelegten Wärmeisolierung.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Extrudierspalt (3) ebenfalls in in dessen Umfangsrichtung einander benachbarte Abschnitte, bzw. Sektoren (4) unterteilt ist, die voneinander thermisch entkoppelt sind und denen separat regelbare Heizeinrichtungen (6) zugeordnet sind, wobei die in deren Temperatur getrennt regelbaren Abschnitte, bzw. Sektoren der Kalibrierform (1) und des Extrudierspaltes (3) miteinander fluchten.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Abschnitten, bzw. Sektoren (4) des Extru dierspaltes (3) Thermofühler (17) angeordnet sind, die mit der Steuer schaltung (12) verbunden sind und die den einzelnen Abschnitten, bzw. Sektoren (4) der Kalibrierform (1) zugeordnet sind, die mittels von der Steuerschaltung beaufschlagten Stelleinrichtungen (8) separat und unabhängig voneinander regelbar sind.