DE4238868C2

DE4238868C2 - Folienblasvorrichtung

Info

Publication number: DE4238868C2
Application number: DE4238868A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Rupp
Original assignee: RUPP KARL HEINZ
Current assignee: RUPP KARL HEINZ
Priority date: 1992-11-18
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1996-03-14
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: DE4238868A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Folienblasvorrichtung.

Die bekannten Folienblasanlagen weisen einen Blaskopf zur Extrusion eines Folienschlauches auf, der durch Zusammenfalten zwischen Rollenpaaren geschlossen und mit Luft aufgeblasen wird. Der Folienschlauch wird durch das Aufweiten biaxial gereckt, so daß die Dicke der Schlauchwandung abnimmt. Der Durchmesser des Schlauches bzw. die Materialstärke der Folie ist ab hängig von der Luftmenge, die über den Blaskopf in den Schlauch geblasen wird. Die Einstellung der für eine bestimmte Folienbreite erforderlichen Luftmenge ist bei den bekannten Anlagen im allgemeinen relativ aufwendig. Zunächst stellt das Bedienungspersonal eine vorgegebene Luftmenge ein. Anschließend wird die Breite der Folien bahn hinter der Flachlegung durch manuelles Nachmessen überprüft. Die gewünschte Folienbreite wird erst durch ständiges Überprüfen und Nachregeln erreicht.

Ferner sind Folienblasanlagen mit einem mechanischen Meßfühler für die Bestimmung der Größe des Folien schlauches bekannt. Der Meßfühler besteht aus einem mechanischen Tastkopf, der an der Mantelfläche des Folienschlauches entlanggleitet. In Abhängigkeit von der Auslenkung des Tastkopfes wird die Schlauchgröße bestimmt. Während des Extrusionsvorganges kann der Folienschlauch jedoch seine Lage verändern. Nachteilig ist, daß eine Lageänderung des Folienschlauches zu einer Auslenkung des Tastkopfes führt, die nicht auf eine Veränderung der Schlauchgröße zurückzuführen ist. Eine Verfälschung des Meßergebnisses ist die Folge.

Eine Folienblasvorrichtung mit einem Blaskopf zur Extrusion eines Folienschlauches und einer in Arbeitsrichtung hinter dem Blaskopf angeordneten Meßeinrichtung zur Bestimmung des Schlauchdurchmessers ist aus US 4 140 460 bekannt. Die Meßeinrichtung der bekannten Folienblasvorrichtung weist zwei Meßfühler mit einem mechanischen Tastarm auf, die in einer senkrecht zur Extrusionsachse stehenden Ebene derart angeordnet sind, daß der Tastarm jedes Meßfühlers auf der Außenwand des Folienschlauches aufliegt. Die ermittelten Meßwerte empfängt eine Steuereinrichtung, welche die dem Blaskopf zugeführte Luftmenge über eine Bypassleitung korrigiert. Die bekannte Folienblasvorrichtung erlaubt zwar die Überwachung des Folienschlauchdurchmessers. Nachteilig ist jedoch, daß bei der bekannten Folienblasvorrichtung Veränderungen der Lage des Folienschlauches in bezug auf die Extrusionsachse, die auf eine unzureichende Justierung des Blaskopfes zurückzuführen sind, nicht erfaßt werden.

DE 90 07 535 U1 beschreibt eine Folienblasvorrichtung, die einen Blaskopf mit einer elastisch verformbaren Düsenaus trittslippe aufweist. Die Verformung der Düsenaustrittslippe erfolgt über Stellelemente, die um den Umfang der Düsenaus trittslippe angeordnet sind. Die bekannte Folienblasvor richtung weist ferner eine Meßeinrichtung zur Erfassung des Dickenfehlerprofils an der Schlauchfolienblase auf. Durch Veränderung der Kontur der Düsenaustrittslippe in Abhängig keit von den Daten der Meßeinrichtung kann eine Folienbahn mit konstanter Folienstärke hergestellt werden.

Ein Kopf zur Herstellung von Strangpreßrohren ist aus DE 87 01 877 U1 bekannt, dessen Matrize einen justierbaren Zen trierring aufweist. Auf der Innen- und Außenseite des Rohrs sind paarweise angeordnete mechanische Tastköpfe vorgese hen, welche die Dicke des Rohrs messen. Eine Stelleinrich tung stellt den Zentrierring so ein, daß die von den Tast köpfen ermittelten Abstandswerte gleich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Folienblas vorrichtung zu schaffen, die eine ständige Überwachung des Durchmessers und/oder des Umfanges des Folienschlauches mit großer Genauigkeit erlaubt und dabei eine exakte Posi tionierung des Folienschlauches sicherstellt.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die Meßeinrichtung der erfindungsgemäßen Folienblas vorrichtung weist mindestens drei Meßfühler auf, die an Meßpunkten angeordnet sind, die in einer senkrecht zur Extrusionsachse stehenden Meßebene in gleichem Abstand zur Extrusionsachse um den gleichen Umfangswinkel zueinander versetzt angeordnet sind. Die Meßpunkte liegen auf einer den Folienschlauch umschließenden Kreislinie. Die Meßfühler ermitteln den Abstand zwischen den Meßpunkten und der Mantelfläche des Folienschlauches. Mit den ermittelten Abstandswerten ist die Position des Schlauchs festgelegt. Ferner ist eine Recheneinheit vorgesehen, die aus den Abstands werten den Durchmesser bzw. Radius und/oder den Umfang des Folienschlauchs bestimmt. Die Berechnung des Schlauchdurchmessers bzw. -umfangs kann in der Rechen einheit durch Bildung des Mittelwerts der von den Meß fühlern ermittelten Abstandswerte erfolgen. Da die Bestimmung des Schlauchdurchmessers durch Mittelwert bildung von mindestens drei Abstandswerten erfolgt, wird das Meßergebnis nicht durch eine seitliche Ver lagerung des Schlauchs verfälscht. Unabhängig von einer genauen Positionierung des Folienschlauchs werden immer exakte Meßergebnisse erzielt.

Der Durchmesser des Folienschlauchs kann bei der erfindungsgemäßen Folienblasvorrichtung während des Extrusionsvorganges ständig überwacht werden. Für einen automatischen Verfahrensablauf ohne manuellen Eingriff ist eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die den tatsächlichen Durchmesser oder Umfang des Schlauchs mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht. Bei einer Regelabweichung wird der Schlauchdurchmesser durch Erhöhung oder Verringerung der dem Schlauch durch den Blaskopf zugeführten Luftmenge korrigiert. Dadurch wird der Schlauchdurchmesser, d. h. die Breite der Folienbahn hinter der Faltung, während des Extrusionsvorganges konstant gehalten.

Der Blaskopf der Folienblasvorrichtung weist einen einstellbaren Zentrierring auf, der einen feststehenden Blasdorn unter Bildung des Düsen spaltes umgibt. Ferner ist eine weitere die Abstandswerte der Meßeinrichtung empfangende Steuereinrichtung vor gesehen, die eine Stelleinrichtung zum Zentrieren des Ringes derart steuert, daß die von Meßfühlern er mittelten Abstandswerte gleich sind. Wenn alle Meß punkte den gleichen Abstand zur Mantelfläche des Folienschlauchs haben, ist der Schlauch exakt posi tioniert. Seine Längsachse liegt auf der Extrusions achse, die durch den Mittelpunkt der Kreislinie ver läuft, auf der die Meßpunkte liegen. Eine aufwendige manuelle Justierung des Blaskopfs ist nicht mehr er forderlich. Da der Folienschlauch während des Extru sionsvorgangs immer exakt positioniert ist, kann auf einen Kalibrierkorb verzichtet werden, der bei den bekannten Folienblasanlagen zwischen Blaskopf und Ab zugseinrichtung zur Positionierung des Folienschlauchs vorgesehen ist.

Als Meßfühler sind vorteilhafterweise Ultraschallsen soren vorgesehen. Die Ultraschallsensoren ermöglichen eine berührungsfreie exakte Abstandsmessung. Mechani sche Tastköpfe, die relativ aufwendig und störanfällig sind, können entfallen. Die Ultraschallsensoren, die in genügendem Abstand zum Folienschlauch angeordnet sein können, sind bei der Einrichtung der Anlage nicht stö rend.

Zweckmäßigerweise sind drei Meßfühler vorgesehen, die um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnet sind. Mit drei Meßfühlern wird eine ausreichende Genauigkeit bei verhältnismäßig geringem technischen Aufwand er reicht. Es können aber auch mehr als drei Fühler vor gesehen sein, sofern an die Genauigkeit der Messung erhöhte Anforderungen gestellt werden.

Die Recheneinheit und die beiden Steuereinrichtungen der Folienblasvorrichtung können in bekannter Weise in ana loger oder digitaler Technik aufgebaut sein.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Folienblasvorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 die Anordnung der Meßfühler in der Meßebene,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer die Abstandwerte der Meßfühler auswertenden Recheneinheit zur Be stimmung des Durchmessers bzw. Umfangs des Folienschlauchs,

Fig. 4 die Steuereinrichtung zur Steuerung der dem Folienschlauch zugeführten Luftmenge,

Fig. 5 den Blaskopf mit einer Stelleinrichtung in vereinfachter Darstellung,

Fig. 6 den Blaskopf von Fig. 5 in der Ansicht aus der Richtung des Pfeils VI,

Fig. 7 die Verlagerung des Folienschlauchs bei einem Blaskopf, dessen Düsenspalt unzureichend zentriert ist,

Fig. 8 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung für die Stelleinrichtung zum Zentrieren des Zentrierrings und

Fig. 9 den aus dem Düsenspalt des Blaskopfs austreten den Folienschlauch bei exakt positioniertem Zentrierring.

Fig. 1 zeigt eine Folienblasvorrichtung in schema tischer Darstellung. Die Folienblasvorrichtung weist einen Extruder 1 auf, der aus einem heizbaren Zylinder 3 besteht, in dem sich eine in Fig. 1 nicht dar gestellte Welle mit mehreren wendelförmigen Stegen dreht. Die Welle fördert stetig die Formmasse vom Ein fülltrichter 5 zum Blaskopf 7. Dabei wird die Formmasse erhitzt, plastifiziert und komprimiert und tritt als Folienschlauch 9 aus dem ringförmigen Düsenspalt des Blaskopfs 7 aus. Oberhalb des Blaskopfs 7 ist an dem Abzugsturm 11 der Folienblasvorrichtung eine Abzugs einrichtung 13 angebracht, die ein Abzugswalzenpaar 15 und Leitbleche 17 aufweist. Der aus dem Blaskopf 7 extrudierte Folienschlauch 9 gleitet an den Leitblechen 17 entlang und wird zwischen den beiden Abzugswalzen 15 luftdicht abgequetscht. Gleichzeitig wird der Folien schlauch mit Luft aufgeblasen, die dem Schlauch über den Blaskopf 7 zugeführt wird. Die Blasluft wird von einem Gebläse 19 erzeugt. Durch die Blasluft und die gleichzeitig erhöhte Abzugsgeschwindigkeit wird der Folienschlauch 9 biaxial gereckt bei gleichzeitiger Folienstärkeverringerung.

Bei konstanter Abzugsgeschwindigkeit kann der Schlauch durchmesser durch die Blasluftmenge variiert werden. Zur Bestimmung des Durchmessers bzw. des Umfangs des Folienschlauchs weist die Folienblasvorrichtung eine Meßeinrichtung mit drei Meßfühlern auf, von denen in Fig. 1 nur ein Meßfühler 37 sichtbar ist. Die Meßfühler sind in der Meßebene 21 zwischen Blaskopf 7 und Abzugs einrichtung 13 angeordnet. Die Meßeinrichtung wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 noch im einzelnen be schrieben.

Zur Kühlung des Folienschlauchs 9 ist auf dem Blaskopf 7 wärmeisoliert ein Kühlluftring 23 aufgesetzt, der Kühlluft gleichmäßig auf den thermoplastischen Folien schlauch bläst. Oberhalb des Kühlrings 23 ist an dem Abzugsturm 11 ein Kalibrierkorb 25 befestigt, der mehrere den Schlauch ringförmig umgebende Bogenstücke 27 aufweist. Die Bogenstücke 27 tragen Polyamidrollen, die auf dem Folienschlauch 9 abrollen und den Schlauch in der richtigen Position halten. Die Längsachse des Folienschlauchs 9 liegt bei exakter Positionierung auf der durch den Blaskopf verlaufenden vertikalen Extrusionsachse 29.

Hinter der Abzugseinrichtung 13 wird die doppel lagige Folie 31 über diverse Umlenkrollen 33 einer Aufwickelvorrichtung 35 zugeführt, die die beiden auf einanderliegenden Folien voneinander trennt, und auf den Wickeltrommeln 36 aufgewickelt.

Die in Fig. 2 dargestellte Meßeinrichtung zur Bestim mung des Durchmessers und/oder des Umfangs des Folien schlauchs 9 weist drei Meßfühler 37, 37′, 37′′ auf. Es können aber auch mehr als drei Meßfühler vorgesehen sein. Die Meßfühler liegen in der senkrecht zur Extrusionsachse 29 sich erstreckenden Meßebene 21 in gleichem Abstand b zur Extrusionsachse 29. Der Winkel α zwischen den Meßfühlern beträgt 120°. Die Meßfühler 37, 37′, 37′′ sind Ultraschallsensoren zur Bestimmung des Abstandes a₁, a₂ und a₃ zwischen den Meßpunkten 39, 39′, 39′′ und der Mantelfläche 41 des zwischen den Meßpunkten befindlichen Folienschlauchs 9. Die Haupt meßrichtung der Sensoren verläuft durch die Extrusions achse 29 bzw. den Mittelpunkt des in gestrichelter Linie dargestellen Kreises 42, auf dem die Meßpunkte 39, 39′, 39′′ liegen.

Liegt die Längsachse 43 des Folienschlauchs 9 auf der Extrusionsachse 29, so sind die ermittelten Abstands werte a₁, a₂ und a₃ identisch. Bei der in Fig. 2 dar gestellten außermittigen Lage des Folienschlauchs 9 liefern die Meßfühler 37, 37′, 37′′ unterschiedliche Ab standswerte. Aus den Abstandswerten kann also auf eine mittige oder außermittige Lage des Folienschlauchs geschlossen werden.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer die Abstands werte a₁ bis a_n der Meßfühler 37, 37′, 37′′, 37 ⁿ aus wertenden Recheneinheit 45 zur Bestimmung des Radius r bzw. des Durchmessers und des Umfangs des Folien schlauchs 9. Die Genauigkeit, mit der sich Durchmesser und Umfang bestimmen lassen, richtet sich nach der Anzahl n der Meßfühler. Die Recheneinheit 45 besteht aus einer Additions- 47, Divisions- 49, Subtraktions- 51 und Multiplikationsschaltung 53. Die Additions schaltung empfängt die Abstandwerte der einzelnen Meßfühler 37 und bildet die Summe. In der Divisions schaltung 49 wird die ermittelte Summe durch die Anzahl n der Meßfühler geteilt. Der gewonnene Mittelwert wird in der Subtraktionsschaltung 51 von dem bekannten Abstand b der einzelnen Meßpunkte 39, 39′, 39′′ von der Extrusionsachse 29 subtrahiert, um den Radius r des Folienschlauchs 9 zu erhalten. In der Multiplikations schaltung 53 wird aus dem Radius der Durchmesser des Folienschlauches 9, d. h. die Breite der Folienbahn 31 hinter der Faltung, und der Umfang des Schlauchs 9 be rechnet. Die Meßeinrichtung erlaubt die Bestimmung des Schlauchumfangs, unabhängig von seiner Position zwischen den Meßpunkten. Verlagerungen des Schlauchs verfälschen das Meßergebnis kaum. Auch bei einer außer mittigen Lage des Folienschlauchs 9 läßt sich der Durchmesser bzw. Umfang in genügender Genauigkeit bestimmen.

Um eine bestimmte Folienbreite vorgeben zu können, weist die Folienblasvorrichtung eine Steuereinrichtung 55 auf, die die dem Schlauchdurchmesser entsprechende Folienbreite D_Soll mit der tatsächlichen Folienbreite D_Ist vergleicht, welche in der Recheneinheit 45 er mittelt wird (Fig. 4). Die Steuereinrichtung steuert die Leistung des Gebläses 19 für die Erzeugung der Blasluft. Sie erhöht die dem Schlauch durch den Blas kopf 7 zugeführte Luftmenge, wenn der Durchmesser des Schlauches geringer als der vorgegebene Sollwert ist. Ist der Durchmesser größer als der Sollwert, verringert die Regeleinrichtung die Gebläseleistung. Damit stellt sich der Schlauchdurchmesser bzw. die Folienbreite auf den vorgegebenen Sollwert ein und bleibt konstant.

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Darstellung des Blas kopfoberteils. Der Blaskopf 7 weist einen feststehenden Blasdorn 57 mit einer zentralen Blasluftbohrung 59 für die Zuführung der Blasluft in den Extrusionsschlauch auf. Der kegelförmige Blasdorn 57 wird unter Bildung des Düsenspalts 61 von einem Zentrierring 63 umgeben. Der Zentrierring 63 ist gegenüber dem Blasdorn in einer senkrecht zur Extrusionsachse 29 stehenden Ebene ver schiebbar gelagert. Zur Justierung des Zentrierrings ist eine Stelleinrichtung vorgesehen, die aus mehreren Stellmotoren 65 besteht, welche umfangsmäßig verteilt an dem Basiskörper 67 des Blaskopfs 7 befestigt sind (Fig. 6). Die Stellmotoren bewegen Zentrierstifte 69, deren freie Enden an der Außenwandung 71 des Zentrier rings 63 anstoßen und den Zentrierring 63 festklemmen. Durch Ein- und Ausfahren der Stifte 69 wird der Zentrierring 63 positioniert. Eine außermittige Lage des Zentrierrings 63, d. h. die Längsachse des Zentrier rings liegt neben der durch den Blasdorn 57 verlaufenden Extrusionsachse 29, führt zu einem ungleichmäßigen Düsenspalt 61. Durch den ungleichmäßigen Düsenspalt kommt es auf der verdickten Seite zu einer verzögerten Auskühlung des aus dem Düsenspalt extrudierten Materials. Dies hat eine starke Ausdehnung und Ver dünnung der in Fig. 7 dargestellten Folienbirne zur Folge. Der Extrusionsschlauch 9 verlagert sich seit lich. Seine Längsachse 73 liegt neben der Extrusions achse 29.

Die Steuerung der Stellmotoren 65 erfolgt bei der Folienblasvorrichtung durch eine Steuervorrichtung. Die in Fig. 8. in gestrichelter Linie dargestellte Steuer vorrichtung 75 empfängt die Abstandswerte a₁ bis a_n der Meßfühler 37, 37′, 37′′, 37 ⁿ und steuert die Stellmotoren 65 für die Zentrierstifte 69 derart, daß die von den Meßfühlern ermittelten Abstandswerte a₁ bis a_n gleich sind. Die Steuereinrichtung 75 weist einen Komparator 77 auf, der die von den Meßfühlern ermittelten digitalisierten Abstandswerte a₁ bis a_n empfängt und miteinander vergleicht. Die gewonnenen Daten werden über eine Datenleitung 79 einer Recheneinheit 81 zu geführt. Die Recheneinheit 81 berechnet aus der Differenz der Abstandswerte die Korrekturwerte für die Steuerung der Stellmotoren 65. Ferner ist ein Leistungsteil 83 vorgesehen, das die Korrekturwerte über die Datenleitung 85 empfängt und Steuersignale S₁ bis S_n für die Stellmotoren 65 erzeugt. Für den Fall, daß die Abstandswerte gleich sind, liegt die Längsachse 73 des Folienschlauchs auf der Extrusionsachse 29 und der Zentrierring 63 ist optimal zentriert (Fig. 9). Eine seitliche Verlagerung des Folienschlauches wird sofort von der Meßeinrichtung erfaßt und durch die Steuereinrichtung für die Stellmotoren korrigiert. Auf diese Weise wird ein Folienschlauch mit konstanter Breite und Folienstärke erzeugt.

Claims

1. Folienblasvorrichtung mit
einem Blaskopf (7) zur Extrusion eines Folienschlauches (9),
einer in Arbeitsrichtung hinter dem Blaskopf (7) an geordneten Abzugseinrichtung (13) zur luftdichten Abquetschung des sich längs der durch den Blaskopf (7) verlaufenden Extrusionsachse (29) erstreckenden Folien schlauches (9),
einer zwischen Blaskopf (7) und Abzugseinrichtung (13) angeordneten Meßeinrichtung, die an mindestens drei Meßpunkten (39, 39′, 39′′), die in einer senkrecht zur Extrusionsachse (29) liegenden Meßebene (21) in glei chem Abstand (b) zur Extrusionsachse (29) um den gleichen Umfangswinkel (α) zueinander versetzt angeord net sind, jeweils ein Meßfühler (37, 37′, 37′′) zur Bestimmung des Abstandes (a₁, a₂, a₃) zwischen dem jewei ligen Meßpunkt (39, 39′, 39′′) und der Mantelfläche (41) des Folienschlauches (9) aufweist,
einer die Abstandswerte (a₁, a₂, a₃) der Meßfühler aus wertenden Recheneinheit (45), die aus den ermittelten Abstandswerten (a₁, a₂, a₃) den Durchmesser und/oder Umfang des Folienschlauches (9) berechnet, wobei der Blaskopf (7) einen einstellbaren Zentrierring (63) aufweist, der einen feststehenden Blasdorn (57) unter Bildung des Düsenspaltes (61) umgibt,
einer Stelleinrichtung zum Zentrieren des Zentrierrin ges (63) und eine die Abstandswerte der Meßeinrichtung empfangende Steuereinrichtung (75) vorgesehen sind, welche die Stelleinrichtung derart steuert, daß die von den Meßfühlern (37, 37′, 37′′) ermittelten Abstandswerte (a₁, a₂, a₃) gleich sind, und
einer weiteren Steuereinrichtung (55), die den Durch messer oder Umfang des Folienschlauches (9) mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und die dem Schlauch (9) durch den Blaskopf (7) zugeführte Luftmenge erhöht, wenn der Durchmesser oder Umfang geringer als der Sollwert ist und die Luftmenge verringert, wenn der Durchmesser oder Umfang größer als der Sollwert ist.

2. Folienblasvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Berechnung des Durchmessers und/oder des Umfangs des Folienschlauches (9) in der Rechenein heit (45) durch Bildung des Mittelwertes der ermittel ten Abstandswerte (a₁, a₂, a₃) erfolgt.

3. Folienblasvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (37, 37′, 37′′) Ultra schallsensoren sind.

4. Folienblasvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei um jeweils 120° versetzt angeordnete Meßfühler (37, 37′, 37′′) vorgesehen sind.