DE9218580U1 - Device for extruding plastic profiles - Google Patents
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Vorrichtung zum Extrudieren von KunststoffprofilenDevice for extruding plastic profiles
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren von Kunststoffprofilen, insbesondere von Rohrprofilen mit einem Extruder, einer einstellbaren Extruderdüse, mindestens einer Abkühlkammer, eine Abziehvorrichtung und mit einer in Forderrichtung des Kunststoffprofils benachbart zu der Extruderdüse angeordneten Meßvorrichtung zur Erfassung der Profilgeometrie, die mit einer Regeleinrichtung verbunden ist, welche den Meßwert der Meßeinrichtung mit einem ersten Sollwert vergleicht und in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs eine Stellgröße zur Steuerung der Extruderdüse abgibt.The invention relates to a device for extruding plastic profiles, in particular pipe profiles, with an extruder, an adjustable extruder nozzle, at least one cooling chamber, a stripping device and with a measuring device arranged in the conveying direction of the plastic profile adjacent to the extruder nozzle for detecting the profile geometry, which is connected to a control device which compares the measured value of the measuring device with a first target value and, depending on the result of this comparison, outputs a control variable for controlling the extruder nozzle.
Mit solchen aus der Praxis bekannten Vorrichtungen lassen sich insbesondere Rohrprofile von großem Querschnitt herstellen. Sie sind in der Regel mit beheizbaren Extrudierdüsen ausgestattet, die durch eine Regelung der Beheizung und eine Veränderung ihrer Öffnungsgeometrie während des Extrudierbetriebs eine Korrektur von Unregelmäßigkeiten der Profilgeometrie, wie beispielsweise der Wandstärke oder bei Rohrprofilen der Exzentrizität,Such devices, which are known from practice, can be used to produce pipe profiles with a large cross-section. They are usually equipped with heatable extrusion nozzles, which, by regulating the heating and changing the geometry of their openings during the extrusion process, allow for the correction of irregularities in the profile geometry, such as the wall thickness or, in the case of pipe profiles, the eccentricity.
ermöglichen. An die Extruderdüse schließen sich eineThe extruder nozzle is followed by a
oder mehrere Kammern an, in denen die Rohre im Vakuumor several chambers in which the tubes are vacuum
oder mit Stützluft im Rohrinneren abkühlen und erstarren.or cool and solidify with supporting air inside the pipe.
Am Ende dieser Kammern werden die Rohre von einer Abziehvorrichtung, deren Abziehgeschwindigkeit zur Beeinflussung der Wandstärke des Profils regelbar ist, erfaßt und der Weiterverarbeitung zugeführt.At the end of these chambers, the pipes are picked up by a stripping device, the stripping speed of which can be regulated to influence the wall thickness of the profile, and are then fed for further processing.
Um bei der Extrusion von Profilen entstehende Wanddickenoder Durchmesserfehler möglichst frühzeitig korrigieren zu können, ist bei den aus der Praxis bekannten Vorrichtungen die Wanddicken- undIn order to be able to correct wall thickness or diameter errors that occur during the extrusion of profiles as early as possible, the wall thickness and diameter
Durchmesser-Meßeinrichtung in unmittelbarer Nähe der Extruderdüse angeordnet. Als Meßeinrichtungen werden dabei in der Regel Ultraschall-Sensoren eingesetzt. Die so ausgestattete Meßeinrichtung erfaßt die geometrischen Abmessungen des aus der Extruderdüse austretenden, noch weichen Rohres.Diameter measuring device is arranged in the immediate vicinity of the extruder nozzle. Ultrasonic sensors are generally used as measuring devices. The measuring device equipped in this way records the geometric dimensions of the still soft pipe emerging from the extruder nozzle.
Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß es mit ihr möglich ist, die Reaktionszeit der Regeleinrichtung auf ein Minimum zu reduzieren. So ist es möglich, unmittelbar nach Feststellung einer Geometrieabweichung regelnd die Herstellung des Rohres zu beeinflussen. Nachteilig ist jedoch, daß die Wanddickenmessung an dem noch weichen Rohr vorgenommen wird. Auf diese Weise lassen sich Geometriefehler des Rohres, die erst während des Abkühlens entstehen, nicht erfassen.The advantage of this arrangement is that it makes it possible to reduce the response time of the control device to a minimum. This makes it possible to regulate the production of the pipe immediately after a geometric deviation is detected. The disadvantage, however, is that the wall thickness measurement is carried out on the still soft pipe. In this way, geometric errors in the pipe that only arise during cooling cannot be recorded.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art unter Beibehaltung kurzer Reaktionszeiten der Regeleinrichtung die Korrektur auch solcher Fehler zu ermöglichen, die während desThe object of the invention is to enable the correction of errors that occur during the control process in a device of the type mentioned above, while maintaining short reaction times of the control device.
Abkühlens und Erstarrens der Profile entstehen.Cooling and solidification of the profiles.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Sollwert veränderbar ist, daß eine zweite, ebenfalls mit der Regeleinrichtung verbundene Meßeinrichtung zur Erfassung der Profilgeometrie in Förderrichtung hinter der Abkühlkammer angeordnet ist und daß die Regeleinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs des von der zweiten Meßeinrichtung abgegebenen Meßwertes mit einem zweiten Sollwert den ersten Sollwert verändert.This object is achieved according to the invention in that the first setpoint value is variable, that a second measuring device, also connected to the control device, for detecting the profile geometry is arranged in the conveying direction behind the cooling chamber and that the control device changes the first setpoint value depending on the result of the comparison of the measured value emitted by the second measuring device with a second setpoint value.
Gemäß der Erfindung wird die Geometrie des extrudierten Profiles an zwei verschiedenen, in Abzugsrichtung des Profils voneinander beabstandeten Orten der Vorrichtung gemessen. Dabei wird das erste Meßergebnis, wie beim Stand der Technik, in unmittelbarer Nähe der Extruderdüse gewonnen. Der Vergleich dieses Meßergebnisses mit einem Sollwert erlaubt ein erstes, schnelles Reagieren auf Fehler, die schon in der Extruderdüse entstanden sind.According to the invention, the geometry of the extruded profile is measured at two different locations on the device, spaced apart from one another in the direction of the profile's withdrawal. The first measurement result is obtained, as in the prior art, in the immediate vicinity of the extruder nozzle. The comparison of this measurement result with a target value allows an initial, rapid reaction to errors that have already occurred in the extruder nozzle.
Die zweite Meßeinrichtung ist wirkungslos, bis der Anfang eines neu extrudierten Profilstranges das Ende der Abkühlkammern erreicht hat. Von diesem Moment an werden auch die Endabmessungen des Profils durch eine zweite Messung kontinuierlich kontrolliert. Das Ergebnis dieser Messung wird ebenfalls an die Regeleinrichtung geleitet und dort mit einem zweiten Sollwert verglichen. In Abhängigkeit von dem Ergebnis dieses Vergleiche verändert die Regeleinrichtung den ersten Sollwert, mit dem der von der ersten Meßeinrichtung gelieferte Meßwert verglichen wird.The second measuring device is ineffective until the beginning of a newly extruded profile strand has reached the end of the cooling chambers. From this moment on, the final dimensions of the profile are also continuously monitored by a second measurement. The result of this measurement is also sent to the control device and compared there with a second setpoint. Depending on the result of this comparison, the control device changes the first setpoint, with which the measured value provided by the first measuring device is compared.
Der zweite Sollwert entspricht den geforderten Endabmessungen des Profiles. Das Ergebnis des VergleichsThe second target value corresponds to the required final dimensions of the profile. The result of the comparison
des zweiten Meßwertes mit diesem Sollwert gibt somit Auskunft darüber, ob der Vergleich des ersten Meßwertes mit dem ersten Sollwert zur richtigen Einstellung der Extruderdüse geführt hat. Ist dies nicht der Fall, wird der erste Sollwert durch die Regeleinrichtung verändert, so daß auch das Ergebnis des Vergleichs des ersten Meßwertes mit diesem verändertem Sollwert anders ausfällt. Dies führt wiederum dazu, daß die Einstellung der Extruderdüse verändert wird. Dieser Regelvorgang wiederholt sich, bis das erstarrte Profil eine fehlerfreie Geometrie aufweist.of the second measured value with this target value thus provides information about whether the comparison of the first measured value with the first target value has led to the correct setting of the extruder nozzle. If this is not the case, the first target value is changed by the control device, so that the result of the comparison of the first measured value with this changed target value is also different. This in turn leads to the setting of the extruder nozzle being changed. This control process is repeated until the solidified profile has a fault-free geometry.
Besonders geeignet ist die erfindungsgemäße Vorrichtung für die Herstellung von Kunststoffrohren von großem Durchmesser und großer Wandstärke. Diese Rohre können nämlich nur mit sehr geringen Fördergeschwxndxgkeiten hergestellt werden, so daß zwischen dem Extrudieren eines Rohres und seinem Austritt aus der Abkühlkammer ein langer Zeitraum liegt. Gemäß der Erfindung besteht jedoch auch bei der Herstellung solcher Rohre zu jedem Zeitpunkt eine Kontrolle über alle Abmessungen des Rohres, die eine exakte Korrektur der Extruderdüse erlaubt.The device according to the invention is particularly suitable for the production of plastic pipes with a large diameter and a large wall thickness. These pipes can only be produced at very low conveying speeds, so that there is a long period of time between the extrusion of a pipe and its exit from the cooling chamber. According to the invention, however, even during the production of such pipes, there is control over all dimensions of the pipe at all times, which allows an exact correction of the extruder nozzle.
Da das Herstellungsergebnis beim Extrudieren der Geometrie und der Temperatur der Extruderdüse auch durch die Abzugsgeschwindigkeit beeinflußt wird, sollte die Regeleinrichtung neben der Stellgröße zur Steuerung der Extruderdüse auch eine Stellgröße zur Steuerung der Abziehvorrichtung abgeben.Since the manufacturing result during extrusion of the geometry and the temperature of the extruder nozzle is also influenced by the withdrawal speed, the control device should provide a control variable for controlling the withdrawal device in addition to the control variable for controlling the extruder nozzle.
Für das Erfassen der Profilgometrie können Meßeinrichtungen mit feststehenden, reversierenden oder rotierenden Sensoren verwendet werden. Bei Verwendung von reversierenden oder rotierenden Sensoren hat sich eineMeasuring devices with fixed, reversing or rotating sensors can be used to record the profile geometry. When using reversing or rotating sensors, a
Anzahl bis zu sechzehn Sensoren pro Meßeinrichtung bewährt.Number of up to sixteen sensors per measuring device has proven successful.
Die Extruderdüse kann in mehrfacher Hinsicht einstellbar sein. So ist beispielsweise eine Regelung der Düsentemperatur oder eine Veränderung der Abmessung der Düsenöffnung denkbar. Möglich ist auch eine räumliche Verlagerung der Extruderdüse gegenüber dem Eingang der nachgeordneten Kühlkammer, derart, daß der Abstand zwischen der Extruderdüse und der Kühlkammer über den Querschnitt des Profils unterschiedlich ist. Das führt zu einer unterschiedlichen Reckung des extrudierten Profils und damit zu unterschiedlichen Wanddicken.The extruder nozzle can be adjusted in several ways. For example, it is possible to regulate the nozzle temperature or change the dimensions of the nozzle opening. It is also possible to spatially relocate the extruder nozzle relative to the entrance of the downstream cooling chamber, such that the distance between the extruder nozzle and the cooling chamber varies across the cross-section of the profile. This leads to a different stretching of the extruded profile and thus to different wall thicknesses.
Ein besonders genaues Regelverhalten ergibt sich, wenn die Regeleinrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs des mittels eines Umrechnungsfaktors gewichteten Meßwertes der zweiten Meßeinrichtung mit dem zweiten Sollwert den ersten Sollwert verändert.A particularly precise control behavior is achieved if the control device changes the first setpoint depending on the result of the comparison of the measured value of the second measuring device, weighted by means of a conversion factor, with the second setpoint.
Der für die Vermessung des Profils notwendige Aufwand kann dadurch vermindert werden, daß die erste Meßeinrichtung die Wanddicke des Profils und die zweite Meßeinrichtung den Innen- und Außendurchmesser sowie die Wandicke des erstarrten Profiles erfaßt. In der Praxis haben sich bei einer solchen Ausgestaltung der Erfindung Vorrichtungen bewährt, bei denen die Wanddicke am ersten Meßort mittels feststehender Sensoren nahe der Extruderdüse vermessen wird, wogegen am zweiten Meßort mit Hilfe von reversierenden oder rotierenden' Sensoren die Wanddicke und der Innen- und Außendurchmesser des erstarrten Rohres erfaßt werden.The effort required to measure the profile can be reduced by having the first measuring device measure the wall thickness of the profile and the second measuring device measure the inner and outer diameter as well as the wall thickness of the solidified profile. In practice, devices have proven to be effective in such a design of the invention in which the wall thickness is measured at the first measuring location using fixed sensors near the extruder nozzle, while at the second measuring location the wall thickness and the inner and outer diameter of the solidified pipe are measured using reversing or rotating sensors.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer einIn the following, the invention is explained using a
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.The drawing showing an embodiment is explained in more detail.
Die Zeichnung zeigt einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Extrudiervorrichtung zur Herstellung eines Rohrprofiles R. Diese weist einen Extruder 1 mit einer Extruderdüse 2 auf, bei der die Abmessung der Düsenöffnung veränderbar ist. Darüber hinaus ist auch die Temperatur der Extrudierdüse 2 über deren Umfang einstellbar.The drawing shows a schematic structure of an extrusion device according to the invention for producing a pipe profile R. This has an extruder 1 with an extruder nozzle 2, in which the dimensions of the nozzle opening can be changed. In addition, the temperature of the extrusion nozzle 2 can also be adjusted over its circumference.
In Förderrichtung V des Rohrprofils R, unmittelbar benachbart zur Extruderdüse 2 ist eine erste Meßeinrichtung 3 angeordnet, die mit feststehenden Ultraschall-Sensoren zur Messung der Wandstärke des noch warmen, elastischen Rohrprofiles R ausgestattet ist. Die erste Meßeinrichtung 3 ist über Signalleitungen 4 mit einer ersten Vergleichsstufe 5a einer Regeleinrichtung 5 verbunden.In the conveying direction V of the pipe profile R, immediately adjacent to the extruder nozzle 2, a first measuring device 3 is arranged, which is equipped with fixed ultrasonic sensors for measuring the wall thickness of the still warm, elastic pipe profile R. The first measuring device 3 is connected via signal lines 4 to a first comparison stage 5a of a control device 5.
Die Meßeinrichtung 3 ist in unmittelbarer Nähe der Extruderdüse 2 am Eingang einer Abkühlkammer 6a angeordnet. In dieser und einer unmittelbar dahinter angeordneten zweiten Abkühlkammer 6b erstarrt das Rohrprofil R unter Vakuum oder Stützluft im Rohrinnern. Hinter dem Ausgang der Abkühlkammer 6 ist eine zweite Meßeinrichtung 7 angeordnet, die mit rotierenden und reversierenden Ultraschall-Sensoren zur Messung des Innen- und Außendurchmessers sowie zur Erfassung der Wandstärke des erstarrten Rohrprofiles R bestückt ist. Die Meßeinrichtung 7 ist über Signalleitungen 8 mit einer zweiten Vergleichsstufe 5b der Regeleinheit 5 verbunden.The measuring device 3 is arranged in the immediate vicinity of the extruder nozzle 2 at the entrance to a cooling chamber 6a. In this and a second cooling chamber 6b arranged immediately behind it, the pipe profile R solidifies under vacuum or supporting air inside the pipe. Behind the exit of the cooling chamber 6, a second measuring device 7 is arranged, which is equipped with rotating and reversing ultrasonic sensors for measuring the inner and outer diameter as well as for detecting the wall thickness of the solidified pipe profile R. The measuring device 7 is connected via signal lines 8 to a second comparison stage 5b of the control unit 5.
Auf die Meßeinrichtung 7 folgt in Förderrichtung V eine Abziehvorrichtung 9, durch die das erstarrte Rohrprofil RThe measuring device 7 is followed in the conveying direction V by a pulling device 9, through which the solidified pipe profile R
weitergefördert wird. Die Abzugsgeschwindigkeit der Abziehvorrichtung 9 ist einstellbar. Zu diesem Zweck ist die Abziehvorrichtung 9 über Steuerleitungen 10 mit der Regeleinheit 5 verbunden. Genauso ist die Extruderdüse 2 über Steuerleitungen 11 an die Regeleinrichtung 5 angekoppelt.is conveyed further. The withdrawal speed of the withdrawal device 9 is adjustable. For this purpose, the withdrawal device 9 is connected to the control unit 5 via control lines 10. The extruder nozzle 2 is also connected to the control device 5 via control lines 11.
Die Meßwerte Ml der Meßeinrichtung 3 werden in der ersten Vergleichsstufe 5a der Regeleinrichtung 5 mit einem veränderbaren Sollwert Sl verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis gibt die Vergleichsstufe 5a Stellgrößen zur Veränderung der Temperatur der Extruderdüse 2, der Größe der Öffnung der Extruderdüse 2, der relativen räumlichen Lage der Extruderdüse 2 zum Eingang der Kühlkammer 6a (z.B. exzentrische Zuordnung), der Drehzahl der Extruderschnecke oder der Abzugsgeschwindigkeiten der Abziehvorrichtung 9 ab.The measured values Ml of the measuring device 3 are compared in the first comparison stage 5a of the control device 5 with a variable setpoint Sl. Depending on the comparison result, the comparison stage 5a outputs control variables for changing the temperature of the extruder nozzle 2, the size of the opening of the extruder nozzle 2, the relative spatial position of the extruder nozzle 2 to the entrance of the cooling chamber 6a (e.g. eccentric assignment), the speed of the extruder screw or the withdrawal speeds of the withdrawal device 9.
Sobald der Anfang des Rohrprofiles R die zweite Meßeinrichtung 7 erreicht hat, werden auch dort kontinuierlich die Endabmessungen des Rohrinnen- und Außendurchmessers erfaßt. Die entsprechenden Meßwerte M2 werden in der zweiten Vergleichsstufe 5b mit einem fest vorgegebenen Sollwert S2 verglichen. Wird bei diesem Vergleich eine unzulässige Abweichung festgestellt, so wird der Sollwert Sl der ersten Vergleichsstufe 5a entsprechend verändert. Diese Änderung führt zu einer Abweichung des Vergleichsergebnisses der ersten Vergleichsstufe 5a, so daß die Regeleinrichtung 5 Stellgrößen zur Veränderung des Betriebszustandes von Extruderdüse 2 und/oder der Extruderschnecke und/oder der Abzieheinrichtung 9 abgibt.As soon as the start of the pipe profile R has reached the second measuring device 7, the final dimensions of the pipe inner and outer diameter are also continuously recorded there. The corresponding measured values M2 are compared in the second comparison stage 5b with a fixed setpoint value S2. If an unacceptable deviation is found during this comparison, the setpoint value Sl of the first comparison stage 5a is changed accordingly. This change leads to a deviation in the comparison result of the first comparison stage 5a, so that the control device 5 outputs control variables for changing the operating state of the extruder nozzle 2 and/or the extruder screw and/or the pull-off device 9.
Claims (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29801515U1 (en) | 1998-01-30 | 1998-05-07 | Stein Maschinenbau GmbH + Co. KG, 66999 Hinterweidenthal | Device for checking the dimensional accuracy of extruded plastic profiles |
DE102017116955B3 (en) * | 2017-07-26 | 2018-11-15 | Schlemmer Holding GmbH | Method and device for manufacturing control of an extruded plastic product and extrusion line for extruding such a plastic product |
-
1992
- 1992-10-19 DE DE9218580U patent/DE9218580U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
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US11584058B2 (en) | 2017-07-26 | 2023-02-21 | Delfingen Fr-Anteuil S.A. | Method and device for the production control of an extruded plastic product and extrusion system for extruding such a plastic product |
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