DE602004006375T2

DE602004006375T2 - Kalibriervorrichtung

Info

Publication number: DE602004006375T2
Application number: DE602004006375T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Cohen
Original assignee: Dexsen S A; DEXSEN SA
Current assignee: Dexsen S A; DEXSEN SA
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2024-03-27
Also published as: EP1579977B1; EP1579977A1; ATE361828T1; DE602004006375D1

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich Extrusion von thermoplastischen Profilen und insbesondere auf eine Kalibrier- und Kühlvorrichtung von Rohren und Profilen aus am Ausgang eines Extruders geschmolzenen thermoplastischen Werkstoffen.
Stand der Technik
Die Kalibriervorrichtungen von Extrusionsrohren aus thermoplastischen Werkstoffen sind bei Verwendung von Kunststoffmaterialien im Bereich der Kunststoffverarbeitungsindustrie sehr verbreitet und dem Fachmann also wohlbekannt.
Unter den Kalibriersystemen unterscheidet man zwischen internen Kalibrierungen und äußeren Kalibrierungen. Die internen Kalibrierungen machen einen Extrusionskopf besonderer Gestaltung erforderlich, um den internen Kreislauf der Kühlflüssigkeit in dem Bolzen und die Extrusionsscheibe des Extruders zu gewährleisten, und sie sind nur wenig verwendet, vor allem bei kleinen Rohren, bei denen eine Kühlung schwer zu integrieren ist. Eine solche Vorrichtung wird im Patent US 5,296,188 offenbart.
Die externen Kalibrierungen werden anhand Formgebungsmittel (gekühlter Scheiben) realisiert und arbeiten entweder mit Vakuumkalibrierung oder mit Druckkalibrierung. In beiden Fällen versucht man einen gewissen Überdruck innerhalb des Rohres zu erzeugen, um seine immer noch flexiblen Wände gegen das Formwerkzeug zu pressen. Bei diesem Verfahren bespritzt man im Allgemeinen das Rohr am Anfang des Formwerkzeuges mit Wasser, um eine dünne Oberflächenschicht am Extrusionsrohr zu befestigen und es ihm somit zu vereinfachen, in das Formwerkzeug zu rutschen. Dieses wird normalerweise aus einem Werkstoff mit guten Wärmeleitfähigkeiten gefertigt und kann völlig in das Wasser eingetaucht werden. Es muss eine ausreichende Länge haben, um die Form des Rohres zu fixieren und um Formveränderungen des Rohres am Ausgang der Kalibriervorrichtung zu verhindern. Eine solche Vorrichtung wird in den amerikanischen Patenten US 4,543,051 und US 4,181,487 vorgestellt.
Die während des Kalibriervorgangs auftretende Hauptschwierigkeit liegt in der Tatsache, dass am Beginn des Extrusionsvorgangs die Scheibe und der Bolzen des Extruders merhmals angepasst werden müssen, um auf dem gesamten Umfang des Rohres eine einheitliche Wandstärke zu gewährleisten. Dies bringt die Notwendigkeit mit sich, die Ausrichtungsposition der Kalibriervorrichtung gleichzeitig anzupassen, die in die drei Dimensionen des Raumes (x, y, z) und insbesondere in Extrusionsrichtung (z) verlagert werden können muss, da am Beginn eines Extrusionsablaufes und beim ersten Ziehen des frisch extrudierten Rohres der Extruderkopf leicht zugänglich sein muss.
Für Rohre mit kleinem Querschnitt, die in Bereichen mit sehr geringen Toleranzen produziert werden müssen, muss die Kalibriervorrichtung entlang die drei Achsen (x, y, z) verlagert werden können, damit diese in Bezug auf die Richtung der Achse der Extrusionsscheibe, der Achse z, ausgerichtet wird.
Die wesentliche Schwierigkeit, auf die man bei den Vorrichtungen auf dem heutigen Stand der Technik stoßen kann, liegt in der Tatsache, dass um die Verschiebung in die drei zuvor genannten Richtungen durchführen zu können, man die gesamte Kühl-/Kalibrierwanne jedes Mal verlagern muss, in dem Maße wie das Formwerkzeug keine Möglichkeit zur eigenständigen Verschiebung in Bezug auf diese Wanne hat, nun diese kann beträchtliche Dimensionen haben, was der Ablauf heikel und relativ ungenau macht. Dies erfordert also Vorrichtungen zur Ausrichtung der gesamten Wanne, die ziemlich schwer und daher heikel zu gebrauchen sind. Die Vorrichtungen zur Ausrichtung bestehen typischerweise aus einer Baugruppe mit Zahnstangen und Schrauben und Muttern, um Regelungsbewegungen in alle Richtungen durchführen zu können.
Die Behälter für die Kalibrierung und die Kühlung mit Wasser, die mit einem relativen Vakuum arbeiten, sind dem Fachmann wohlbekannt. Eine solche Vorrichtung wird im amerikanischen Patent US 5,464,335 vorgestellt. Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere für kleine Rohre und schlägt eine Lösung vor, um die Kühlwasserturbulenzen zu minimieren. Die 1 in diesem Dokument zeigt die verschiedenen Kurbeln, die für die Verlagerung der Baugruppe Kühlung und Vakuumkalibrierung in die drei Richtungen des Raumes erforderlich sind. Das Formwerkzeug ist mit dem Kühlbad verbunden und verfügt über kein Mittel zur eigenständigen Ausrichtung.
Das amerikanische Patent US 5,340,295 schlägt eine ähnliche Baugruppe vor, die erneut ein mit dem Rest der Vakuum-Kalibrierwanne vollständig verbundene Formwerkzeug zeigt. Dieses Dokument schlägt eine Lösung für die Regelung des Vakuums innerhalb des Kalibrierbades mithilfe einer Vakuumpumpe mit variabler Geschwindigkeit vor.
Ein Verfahren zur Positionsregelung einer Kalibrierkammer in ihrer Gesamtheit wird auch im amerikanischen Patent 5,630,982 beschrieben. Dieses Dokument offenbart schematisch eine Kalibriermethode und -vorrichtung, die durch ein sich auf Ultraschall stützende Messsystem gesteuert wird.
Zielsetzung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, ein Formwerkzeug vorzustellen, dessen Position unabhängig von der Position der Kalibrierwanne gemäß der zur Extrusionsrichtung senkrechten Achsen regulierbar ist.
Zusammenfassung und charakteristische Elemente der Erfindung
Die vorliegende Erfindung offenbart eine Kalibriervorrichtung für die Extrusion von Rohren oder Profilen aus thermoplastischen Werkstoffen vor, die eine Kalibrierwanne mit einem Formgebungsmittel, eine Kühlkammer mit Mitteln zur Wasserzuführung und eine Vakuumkammer umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Formgebungsmittel mindestens ein Positionsregelungsmittel gemäß der x- und y-Achse umfasst, das unabhängig von den Positionsregelungsmitteln der Kalibrierwanne gemäß derselben x- und der y-Achse ist, um das Ausrichten des besagten Formgebungsmittels in Bezug auf die Extrusionsrichtung z zu vereinfachen. Dies ermöglicht, dass die Regelung des Formwerkzeugs von der Regelung der Wanne unabhängig ist.
Vorteilhafterweise ist die besagte Kühlkammer mit der besagten Vakuumkammer durch flexible Verbindungsmittel verbunden. Diese Mittel ermöglichen eine von der Bewegung der Wanne separate Bewegung des Formwerkzeuges mindestens in die x- und Y-Richtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung handelt es sich bei den besagten Verbindungsmitteln um Gummirohre. Diese Rohre sind vorzugsweise verstärkt, um dem Teilvakuum zu widerstehen, das innerhalb des Systems herrscht.
Vorzugsweise umfasst das besagte Formgebungsmittel ein Formwerkzeug und einen Formwerkzeugträger.
Bei einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung ist der besagte Formwerkzeugträger transparent.
Weiterhin gemäß der Erfindung bildet der besagte Formwerkzeugträger die Hülle der Kühlkammer.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung der Erfindung umfasst das besagte Positionsregelungsmittel der Formgebungsmittel eine Mikrometereinstellung und Indexierungen.
In vorteilhafter Weise umfasst außerdem die besagte Kalibrierwanne Mittel zur Verschiebung in Extrusionsrichtung z. Dies ist besonders wichtig, um das Kalibriersystem beim Anlaufen des Extruders weiter zu schieben.
Ebenso umfasst die besagte Kalibrierwanne eine Kühl- und Trocknungswanne, um die Herstellung des Rohrs oder des Profils zu vollenden.
Außerdem offenbart die vorliegende Erfindung ein Kalibrierverfahren für ein Extrusionsrohr oder -profil aus thermoplastischen Werkstoffen, das durch eine Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1 kalibriert wurde, dadurch gekennzeichnet, dass man die Position des besagten Formgebungsmittels unabhängig von der Position der Kalibrierwanne regelt.
Schließlich schlägt die Erfindung die Verwendung der Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1 für die Kalibrierung von Rohren mit kleinem Querschnitt, zum Beispiel für medizinische Anwendungen, oder von Profilen vor.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
1 zeigt eine Schemadarstellung einer Extrusionslinie von Rohren oder Profilen mit einer Kalibrierwanne, einer Kühlwanne, einem Zugsystem und einer Auffangvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine Schemadarstellung einer herkömmlichen Kalibrierwanne, die ein an besagter Wanne befestigtes Formwerkzeug und Regelungsmittel für die Position der Kalibrierwanne als gesamte Baugruppe entlang der drei Achsen x, y, z umfasst.
3 zeigt eine Schemadarstellung der Kalibriervorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Formwerkzeug, das mit von der Position der Kalibrierwanne unabhängigen Mitteln zur Verschiebung entlang die Achsen x und y ausgestattet ist.
4 zeigt eine Detaildarstellung eines in einem Formwerkzeugträger gestellten Formwerkzeuges, das mit Mitteln zur Positionsregelung entlang die Achsen x und y ausgestattet ist.
5 stellt eine perspektivische Explosionszeichnung einer Ausführung der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar.
6 stellt eine zweite perspektivische Explosionszeichnung einer Ausführung der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar.
7 stellt eine dritte perspektivische Explosionszeichnung einer Ausführung der Vorrichtung gemäß der Erfindung dar.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Kalibriervorrichtung vor, indem sie eine radiale Regelung des Formwerkzeugs 8 ermöglicht, d.h. entlang die zur Extrusionsrichtung sinkrechten Achsen x und y. Die Regelung in Extrusionsrichtung entlang die Achse z, d.h. von vorne nach hinten geht in klassischer Weise weiter.
Dieses System bietet mehrere Vorteile. Der erste Vorteil ist eine beträchtliche Erhöhung der Genauigkeit der Regelung des Formwerkzeugs 8, der nun in unabhängiger Weise geregelt werden kann, während die Kalibierwanne 4 genau in Extrusionsrichtung z des Rohres oder Profils ausgerichtet bleibt. Dies wirkt sich natürlich direkt auf die Komplexität der Konstruktion der Kalibrierwanne 4 aus, die von nun an nicht mehr komplexe Mittel zur Verschiebung 9 entlang die Achsen x, y, und z erfordert, da von nun an nur noch das Formwerkzeug 8 für die Regelung und Anpassung der Wandstärken der Extrusionsrohre zu verschieben ist.
Die Vakuumkalibrierung, die dem Fachmann wohl bekannt ist, hat diesen dazu geführt, Kalibiervorrichtungen zu entwickeln, die aus Gründen der Dichtheit feststehende Formwerkzeuge enthalten. Das Problem der Dichtheit wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch überwunden, dass der Formwerkzeugträger 12 mit der Vakuumanlage mithilfe einer flexiblen Verbindung 13 verbunden wurde, die die leichten Bewegungen aufgrund der Positionsregelung des Formwerkzeugs 8 absorbieren kann. Diese flexiblen Verbindungsmittel können Gummileitungen oder jedes andere Hilfsmittel sein, das einerseits über die erforderliche Festigkeit verfügt, um dem innerhalb dieser Art von Anlage erzeugten Teilvakuum zu widerstehen, und andererseits ausreichend flexibel ist, um die relativen Bewegungen des Formwerkzeugträgers 12 entlang die zur Extrusionsrichtung z senkrechten Achsen x und y absorbieren zu können.

1: Extruder
2: Extruderkopf
3: Extrusionsrohr oder -profil
4: Kalibrierwanne
5: Kühl- und Trocknungswanne
6: Zugvorrichtung
7: Aufnahme (Maschine zum Schneiden oder Aufrollen)
8: Formwerkzeug
9: System zur Positionsregelung
11: Gestell der Kalibrierwanne (feststehender Teil)
12: Beweglicher Formwerkzeugträger, der die Hülle der Kühlkammer bildet.
13: Flexibles Verbindungsmittel
14: Regelung der Radialposition
15: Regelung der Axialposition
16: Kühlkammer
17: Teil-Vakuumkammer

Claims

Kalibriervorrichtung für die Extrusion von Rohren oder Profilen aus thermoplastischen Werkstoffen, die eine Kalibrierwanne (4) mit einem Formgebungsmittel (8, 12), eine Kühlkammer (16) mit Mitteln zur Wasserzuführung und eine Vakuumkammer (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Formgebungsmittel (8, 12) mindestens ein Positionsregelungsmittel (14) gemäß der X- und der Y-Achse umfasst, das unabhängig von den Positionsregelungsmitteln (9) der Kalibrierwanne (4) gemäß derselben X- und Y-Achse ist, um das Ausrichten des besagten Formgebungsmittels (8, 12) in Bezug auf die Extrusionsrichtung z zu vereinfachen.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Kühlkammer (16) mit der besagten Vakuumkammer (17) durch flexible Verbindungsmittel (13) verbunden ist.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagten flexiblen Verbindungsmittel (13) Gummirohre sind.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Formgebungsmittel ein Formwerkzeug (8) und einen Formwerkzeugträger (12) umfasst.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Formwerkzeugträger (12) transparent ist.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Formwerkzeugträger (12) die Hülle der Kühlkammer (16) bildet.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Positionsregelungsmittel (14) der Formgebungsmittel (8, 12) eine Mikrometereinstellung und Indexierungen umfasst.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Kalibrierwanne (4) außerdem Mittel zur Verschiebung (15) in Extrusionsrichtung z umfasst.
Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Kalibrierwanne (4) außerdem eine Kühl- und Trocknungswanne (5) umfasst.
Kalibrierverfahren für ein Extrusionsrohr oder -profil aus thermoplastischem Werkstoff (3), das durch eine Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1 kalibriert wurde, dadurch gekennzeichnet, dass man die Position des besagten Formgebungsmittels (8, 12) unabhängig von der Position der Kalibrierwanne (4) regelt.
Verwendung der Kalibriervorrichtung nach Anspruch 1 für die Kalibrierung von Rohren mit kleinem Querschnitt, zum Beispiel für medizinische Anwendungen, oder von Profilen.