EP3529037A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kunststoffprofilen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kunststoffprofilenInfo
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- EP3529037A1 EP3529037A1 EP17791541.0A EP17791541A EP3529037A1 EP 3529037 A1 EP3529037 A1 EP 3529037A1 EP 17791541 A EP17791541 A EP 17791541A EP 3529037 A1 EP3529037 A1 EP 3529037A1
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- B29C48/266—Means for allowing relative movements between the apparatus parts, e.g. for twisting the extruded article or for moving the die along a surface to be coated
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- B29C48/90—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article
- B29C48/907—Thermal treatment of the stream of extruded material, e.g. cooling with calibration or sizing, i.e. combined with fixing or setting of the final dimensions of the extruded article using adjustable calibrators, e.g. the dimensions of the calibrator being changeable
Definitions
- the invention relates to a method for the production of plastic profiles, in which a starting material is plasticized and shaped in an extruder, then cooled and calibrated in at least one dry calibration unit and at least one calibration tank, and then divided into individual profile sections.
- Plastic profiles are produced in extrusion lines in which an extruder first ejects a hotter and plastically deformable profile strand, which is then processed in calibration tools into a plastic profile with precisely defined geometrical properties.
- the setting of such an extrusion line is very complicated, since a large number of parameters have to be defined for the individual tools. These parameters interact in complex ways to give a product with specific properties.
- the operation of such extrusion lines requires qualified personnel to minimize scrap. Nevertheless, it often happens that undesirable characteristics of the manufactured plastic profile occur due to slightly changed environmental conditions, so that may be produced large quantities of defective plastic profiles, if the need for improved adjustment is not noticed immediately and appropriate corrective measures are not initiated.
- a challenge in operating an extrusion line is to always meet all minimum profile quality and geometry requirements while minimizing the total weight of the plastic profile to avoid unnecessary material usage.
- the object of the present invention is to provide a method which makes it possible to automate an extrusion line largely and thus to make it independent of the constant presence of qualified personnel.
- this is achieved by carrying out measurements continuously downstream of the calibration tank which relate to the geometry and / or the weight of the plastic profile and directly calculating correction values for changing settings in the extruder, the dry calibration unit and / or the Calibration tank can be used.
- a measurement in the immediate weighing of the profile sections after the separation of the profile strand consists.
- the weighing of the profile sections thus takes place on the tilting table immediately after the saw or guillotine, which typically divides the endless profile strand into 6 m long profile sections. Since the process of weighing is carried out in the period after a first profile section has been deposited on the tilting table and before the next arrives there, the production process is in no way impaired by the measuring process. It is particularly advantageous that the measurement of the weight takes place at the earliest possible time, so that dead times can be minimized.
- a significant improvement in automation can be achieved by having a measurement in the determination of the peel force required to convey the plastic profile through the processing line.
- the caterpillar take-off must exert a pulling force on the profile string sufficient to overcome the resistances in the calibration tools.
- these resistances depend on the temperature of the extruded profile in the tools and on the geometry of the extruded profile. In this way, information about the conditions in the calibration tool and can be derived practically in real time, which can be taken into account in the control of certain parameters.
- the determination of the thickness of at least one wall section of the profile sections is used as a measurement.
- This measurement can preferably be made optically by photographically evaluating the end face of the profile strand which results when separating the profile sections.
- other measurement methods such as ultrasound measurements, can also be used to determine the thickness.
- Further measurements may relate to the surface quality, ie gloss or scratch and the color of the plastic profile.
- the extrusion speed can be used. If the speed of the caterpillar take-off is increased, the wall thickness of the plastic profile will be lower, while at lower speeds, problems with rippling may occur.
- a particularly differentiated possibility of influencing the profile quality can be achieved in that a correction value relates to the selective cooling of parts of the profile cross section in the region of the extrusion die.
- a correction value relates to the selective cooling of parts of the profile cross section in the region of the extrusion die.
- a further preferred possibility of influencing is that, as a correction value, the control of the cooling water flow is taken in individual sections of the dry calibration unit.
- the control of the cooling water flow is taken in individual sections of the dry calibration unit.
- a correction value relates to the control of the cooling water flow in at least one section of the calibration tank. Again, it is possible to achieve a targeted influence by dividing the cooling water flow in at least two different circuits that are controlled independently.
- the flow direction of the cooling water in the at least one cooling circuit is reversible.
- the cooling water can be selectively guided in both directions through the cooling circuit.
- the switchover can be switched over both periodically, for example, in each case after 3 minutes, or when it is determined due to an increase in the back pressure in the cooling water circuit that it could have come to a blockage.
- a switch causes.
- Such a measure is possible in the solution according to the invention, in particular, if there are several cooling water circuits in a tool, whereby a direct response is given. Also, the temperature differences at the beginning and at the end of the cycle are low, so that the switching brings no significant change in the temperature conditions with it.
- the position of the calibration table is also continuously measured and correction values are calculated in order to set the height, lateral position and longitudinal position.
- the current position can be displayed digitally on the terminal to compare with reference points. Any obstacles to changing the position of the calibration table by safety systems should be detected and taken into account. This concerns the space between the extruder and the calibration table and the space between the calibration table and the caterpillar take-off.
- the present invention also relates to an apparatus for producing plastic profiles in a multi-tool extrusion line in which at least one dry calibration unit and at least one calibration tank are provided downstream of an extruder, which are arranged on a calibration table.
- This device is inventively characterized in that a control device is provided, which is connected on the one hand with sensors and on the other hand with actuators, change the setting parameters of tools of the extrusion line.
- a sensor is designed as a balance, which is provided downstream of a separating device in order to weigh the separated profile sections.
- the weight of the plastic profile is essential global information that is important for the control of the extrusion line.
- a sensor may be configured to determine the wall thickness in individual regions of the plastic profile.
- a particularly advantageous embodiment variant of the present invention provides that at least one nozzle plate is arranged on the end face of the extrusion nozzle in order to selectively direct air to predetermined regions of the plastic profile or the exit region of the plastic profile on the extrusion line.
- several nozzle plates can be distributed around the circumference of the plastic profile in this connection. In this way, a cooling of the plastic profile can be made locally on a particularly fine scale, before it enters the calibration tools.
- the nozzle plate may be disposed on an end face of a dry calibration unit.
- nozzle plate is magnetically attached to the extrusion line or dry calibration unit.
- grooves or projections or the like can on the respective end face. be provided, which ensure a certain position of the nozzle plate.
- a particular advantage of the magnetic fixing is the fact that assembly, disassembly or change in position of the nozzle plate can also be made during the operation of the extrusion line, when the distance between the extrusion line and the first dry calibration unit is typically very small. This means that the calibration table does not have to be moved when tampering with the nozzle plate.
- Fig. 1 shows schematically an extrusion line according to the invention
- Fig. 2 shows a detail of a calibration table includingkalibrierü in one
- Fig. 5 is an end view of an extrusion die
- FIG. 6 shows schematically a cooling device installed in the calibration table
- Fig. 7 shows schematically the water flow in the calibration table and the Kalibrierwerkmaschineen.
- the extrusion line of FIG. 1 consists of an extruder 1 with an extrusion die la, a calibration table 2 arranged downstream thereof, on which several dry calibration units 3 and several calibration tanks 4 (the calibration tools) are arranged to cool and feed the plastic profile 100 ejected from the extruder 1 calibrate.
- the calibration tanks 4 are movable on the calibration table 2 in the longitudinal direction to allow rapid adaptation to a different number of dry calibration units 3, since it is desirable that the calibration tanks 4 connect directly to the dry calibration units 3.
- the plastic profile 100 enters a caterpillar take-off 5 which provides the necessary tensile forces to pull the plastic profile 100 through the calibration tools.
- a measuring station 6 the plastic profile 100 is measured and then separated in a saw 7 to profile sections 101, which are stored on a tilting table 8.
- the extrusion line is controlled by a control unit 10, which is connected via control lines 11, 12 with the individual components of the extrusion line.
- a scale 13 is indicated in the tilting table 8, which determines the weight of each professional labitess 101 and transmitted to the control unit 10.
- the data about the profile geometry and the like are output from the measuring station 6 to the control unit 10.
- 15 indicates the nature of this data, namely geometric measurements, color, gloss and scratches.
- all relevant data of the other components are transmitted in a manner not shown here, such as the withdrawal force applied by the caterpillar take-off 5, measured values of pressure and temperature from the calibration tools, and the like. and above all, identification data with which each tool can be uniquely identified.
- control unit 10 During operation of the extrusion line, the control unit 10 not only takes over data and issues control commands in order to optimally carry out the extrusion process, but records are also made in a database in order to gain empirical values for subsequent extrusion processes.
- FIG. 2 shows that the dry calibration units 3 a, 3 b can be set up in a simple manner on the calibration table 2, since only a mechanical connection has to be produced by means of quick-release fasteners 16. All connections are provided on the non-visible support surface on the underside of the dry calibration units 3a, 3b. They interact with connections which are likewise not visible here at the receiving positions of the calibration table 2. There are thus no hoses for connecting the calibration tools 3a, 3b, 4 with the calibration 2 required, which minimizes the risk of confusion or errors.
- Fig. 3 shows a quick-change system for the extrusion die la, which can be folded away laterally. Through quick fasteners can be used in conjunction with a Preheating the extrusion die la an extremely short cycle time of less than 10 minutes when changing the extrusion die la can be achieved.
- Fig. 4 the end face of a dry calibration unit 3 is shown, wherein laterally on both sides of the opening 19 through which the plastic profile 100 passes, which is a nozzle plate 18 a, 18 b is magnetically fixed.
- nozzle plate 18 a, 18 b is magnetically fixed.
- Several nozzles, not visible here, can be supplied with compressed air via connections 20 in order to selectively cool the plastic profile 100 entering the opening 19. The amount of air is measured to create reproducible conditions. In this way, the wall thickness of the outer regions of the plastic profile 100 can be adjusted individually, and it can the weight of the plastic profile produced with the (meter weight) are precisely controlled.
- FIG. 4 A similar solution is shown in Fig. 4, in which on the end face of an extrusion die la eight nozzle plates 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g and 21h are also magnetically mounted.
- the nozzle plates 21a and 21e are directed onto visible surfaces of the plastic profile 100, while the nozzle plates 21b, 21c, 21d, 21f and 21h are directed to extremities which always present a challenge in the extrusion process.
- FIG. 6 shows a cooling device arranged in the calibration table 2, which cools the general cooling water, which is made available to the extrusion line from the outside, to a lower temperature of, for example, 5 ° C. to 8 ° C. Via a feed line 24 and a return line 25, a distributor 23 is supplied, are fed via the special cooling circuits in the calibration tools.
- Fig. 7 the general cooling water supply for thetkalibrierüen 3 a, 3 b is shown.
- the manifold 23 is supplied via a supply line 29 with general cooling water.
- low temperature water is supplied by the refrigerator 22 as shown above.
- first supply line 26a with a small cross-section General cooling water is conducted at a first pressure level to specific circuits in the dry calibration units 3a, 3b. Cooling water of low temperature is led to further circuits via a second supply line 26b with a small cross-section. Via a third supply line 26c with a large cross-section, general cooling water is supplied at a further pressure level. Return lines 27, 28 return the used cooling water.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprofilen (100), bei dem ein Ausgangsmaterial in einem Extruder (1) plastifiziert und geformt wird, danach in mindestens einer Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und mindestens einem Kalibriertank (4) abgekühlt und kalibriert wird, und danach in einzelne Profilabschnitte (101) unterteilt wird. Eine optimale Steuerung der Extrusionslinie kann dadurch erreicht werden, dass stromabwärts des Kalibriertanks (4) laufend Messungen durchgeführt werden, die die Geometrie und/oder das Gewicht des Kunststoffprofils (100) betreffen und dass aus diesen Messwerten unmittelbar Korrekturwerte berechnet werden, die zur Änderung von Einstellungen im Extruder (1), der Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und/oder dem Kalibriertank (4) eingesetzt werden.
Description
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON
KUNSTSTOFFPROFILEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprofilen, bei dem ein Ausgangsmaterial in einem Extruder plastifiziert und geformt wird, danach in mindestens einer Trockenkalibriereinheit und mindestens einem Kalibriertank abgekühlt und kalibriert wird, und danach in einzelne Profilabschnitte unterteilt wird.
Kunststoffprofile werden in Extrusionslinien hergestellt, bei denen zunächst von einem Extruder ein zunächst heißer und plastischer verformbarer Profilstrang ausgestoßen wird, der danach in Kalibrierwerkzeugen zu einem Kunststoffprofil mit genau definierten geometrischen Eigenschaften verarbeitet wird. Die Einstellung eines solchen Extrusionslinie ist sehr aufwendig, da bei den einzelnen Werkzeugen eine Vielzahl von Parametern festzulegen sind. Diese Parameter wirken auf komplexe Weise zusammen, um ein Produkt mit bestimmten Eigenschaften zu ergeben. Der Betrieb von solchen Extrusionslinien erfordert qualifiziertes Personal, um den Ausschuss so gering wie möglich zu halten. Dennoch kommt es häufig dazu, dass durch geringfügig geänderte Umweltbedingungen unerwünschte Eigenschaften des hergestellten Kunststoffprofils auftreten, so dass unter Umständen große Mengen fehlerhafter Kunststoffprofile produziert werden, wenn die Notwendigkeit einer verbesserten Einstellung nicht sofort bemerkt wird und entsprechende Korrekturmaßnahmen nicht eingeleitet werden.
Eine Herausforderung beim Betrieb einer Extrusionslinie besteht darin, stets sämtliche Mindestanforderungen an die Profilqualität und -geometrie zu erfüllen, jedoch gleichzeitig das Gesamtgewicht des Kunststoffprofils zu minimieren, um einen unnotwendigen Materialaufwand zu vermeiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, eine Extrusionslinie weitgehend zu automatisieren und damit und damit unabhängig von der ständigen Anwesenheit von qualifiziertem Personal zu machen.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, dass stromabwärts des Kalibriertanks laufend Messungen durchgeführt werden, die die Geometrie und/oder das Gewicht des Kunststoffprofils betreffen und dass aus diesen Messwerten unmittelbar Korrekturwerte berechnet werden, die zur Änderung von Einstellungen im Extruder, der Trockenkalibriereinheit und/oder dem Kalibriertank eingesetzt werden.
Wichtig im Rahmen der Erfindung ist es, dass etwaige Abweichungen vom angestrebten Optimalzustand zuverlässig und rasch erfasst werden, und dass daraus
unmittelbar und automatisch die erforderlichen Maßnahmen ermittelt werden, um sich dem Optimalzustand wieder anzunähern.
In bevorzugter Weise ist vorgesehen, dass eine Messung in der sofortigen Wägung der Profilabschnitte nach der Abtrennung vom Profilstrang besteht. Das Abwiegen der Profilabschnitte erfolgt somit auf dem Kipptisch unmittelbar nach der Säge oder der Guillotine, die den endlosen Profilstrang typischerweise in 6 m lange Profilabschnitte unterteilt. Da der Vorgang des Wiegens in dem Zeitraum durchgeführt wird, nachdem ein erster Profilabschnitt am Kipptisch abgelegt worden ist und bevor der nächste dorthin gelangt, wird der Produktionsablauf durch den Messvorgang in keiner Weise beeinträchtigt. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Messung des Gewichts zum frühestmöglichen Zeitpunkt erfolgt, so dass Totzeiten minimiert werden können.
Eine wesentliche Verbesserung der Automatisierung kann dadurch erreicht werden, dass eine Messung in der Bestimmung der Abzugskraft besteht, die erforderlich ist, um das Kunststoffprofil durch die Bearbeitungslinie zu fördern. Der Raupenabzug muss eine Zugkraft auf den Profilstrang ausüben, die ausreicht, die Widerstände in den Kalibrierwerkzeugen zu überwinden. Diese Widerstände hängen unter anderem von der Temperatur des Profilstrangs in den Werkzeugen und von der Geometrie des Profilstrangs ab. Auf diese Weise kann praktisch in Echtzeit eine Information über die Verhältnisse in den Kalibrierwerkzeug und abgeleitet werden, die bei der Regelung bestimmter Parameter berücksichtigt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, Informationen zu gewinnen, besteht darin, dass als eine Messung die Bestimmung der Dicke mindestens eines Wandabschnitts der Profilabschnitte herangezogen wird. Diese Messung kann bevorzugt optisch erfolgen, indem die Stirnfläche des Profilstrangs, die sich beim Abtrennen der Profilabschnitte ergibt, fotografisch ausgewertet wird. Zur Bestimmung der Dicke können aber auch andere Messmethoden, wie etwa Ultraschallmessungen, herangezogen werden.
Weitere Messungen können die Oberflächenqualität, also Glanz bzw. Kratzer und die Farbe des Kunststoffprofils betreffen.
Als Korrekturwert kann bevorzugt die Extrusionsgeschwindigkeit herangezogen werden. Wenn die Geschwindigkeit des Raupenabzugs erhöht wird, wird die Wandstärke des Kunststoffprofils geringer, während bei geringerer Geschwindigkeit unter Umständen Probleme mit auftretender Welligkeit zu beobachten sein können.
Eine besonders differenzierten Möglichkeit der Beeinflussung der Profilqualität kann dadurch erreicht werden, dass ein Korrekturwert die selektive Kühlung von Teilen des Profilquerschnitts im Bereich der Extrusionsdüse betrifft. Auf diese
Weise kann eine Vielzahl von Bereichen des Profilquerschnitts unabhängig voneinander in thermischer Hinsicht beeinflusst werden. Dadurch kann insbesondere die Wandstärke des Kunststoffprofils in diesen Bereichen verhindert werden. Dabei kann die Kühlung durch lokal gesteuertes Aufblasen von Luft am Austritt des Kunststoffprofils aus der Extrusionsdüse erfolgen.
Eine weitere bevorzugte Möglichkeit der Beeinflussung besteht darin, dass als ein Korrekturwert die Steuerung des Kühlwasserstroms in einzelnen Abschnitten der Trockenkalibriereinheit genommen wird. Durch die Veränderung der Wärmeabfuhr in der Trockenkalibriereinheit stehen weitere Einflussmöglichkeiten offen. Eine besonders effiziente Beeinflussung kann dabei dadurch erreicht werden, dass der Kühlwasserstrom in mindestens zwei verschiedenen Kreisläufen unabhängig gesteuert wird. So können beispielsweise Sichtflächen des Kunststoffprofils einerseits und Extremitäten des Kunststoffprofils andererseits in der Trockenkalibriereinheit unabhängig voneinander einer Kühlung unterworfen werden.
In analoger Weise kann vorgesehen sein, dass ein Korrekturwert die Steuerung des Kühlwasserstroms in mindestens einem Abschnitt des Kalibriertanks betrifft. Auch hier ist es möglich, durch Unterteilung des Kühlwasserstroms in mindestens zwei verschiedenen Kreisläufe, die unabhängig gesteuert werden, eine gezielte Beeinflussung zu erreichen.
Als besonders günstig habe sich herausgestellt, wenn die Strömungsrichtung des Kühlwassers im mindestens einen Kühlkreislauf umkehrbar ist. Dies bedeutet, dass beispielsweise in einer Trockenkalibriereinheit das Kühlwasser wahlweise in beide Richtungen durch den Kühlkreislauf geführt werden kann. Dabei kann die Umschal- tung sowohl periodisch umgeschaltet werden, also beispielsweise jeweils nach 3 Minuten, oder dann, wenn aufgrund einer Erhöhung des Gegendrucks im Kühlwasserkreislauf festgestellt wird, dass es zu einer Verstopfung gekommen sein könnte. Dabei wird dann, wenn der Gegendruck ein bestimmtes Ausmaß übersteigt, eine Umschaltung veranlasst. Eine solche Maßnahme ist bei der erfindungsgemäßen Lösung insbesondere dann möglich, wenn in einem Werkzeug mehrere Kühlwasserkreisläufe vorliegen, wodurch ein direktes Ansprechverhalten gegeben ist. Auch die Temperaturunterschiede am Beginn und am Ende des Kreislaufs sind dabei gering, so dass die Umschaltung keine wesentliche Änderung der Temperaturverhältnisse mit sich bringt.
In bevorzugter weise wird auch die Position des Kalibriertisches laufend vermessen und es werden Korrekturwerte berechnet, um Höhe, Seitenposition und Längsposition einzustellen. Dabei kann die aktuelle Position digital am Terminal angezeigt werden, um einen Abgleich mit Referenzpunkten durchzuführen.
Es sollten dabei eventuelle Hindernisse bei der Veränderung der Position des Kalibriertisches durch Sicherheitssysteme erfasst und berücksichtigt werden. Dies betrifft den Raum zwischen Extruder und Kalibriertisch und den Raum zwischen Kalibriertisch und Raupenabzug.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, bei der stromabwärts eines Extruders mindestens eine Trockenkalibriereinheit und mindestens ein Kalibriertank vorgesehen sind, die auf einem Kalibriertisch angeordnet sind.
Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die einerseits mit Sensoren und andererseits mit Stellgliedern verbunden ist, die Einstellparameter von Werkzeugen der Extrusionslinie verändern.
Besonders bevorzugt ist ein Sensor als Waage ausgebildet, die stromabwärts einer Abtrenneinrichtung vorgesehen ist, um die abgetrennten Profilabschnitte zu wiegen. Das Gewicht des Kunststoffprofils ist eine wesentliche Globalinformation, die für die Steuerung der Extrusionslinie wichtig ist.
Zusätzlich oder alternativ dazu kann ein Sensor dazu ausgebildet sein, die Wandstärke in einzelnen Bereichen des Kunststoffprofils zu bestimmen .
Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass an der Stirnseite der Extrusionsdüse mindestens eine Düsenplatte angeordnet ist, um selektiv Luft auf vorbestimmte Bereiche des Kunststoffprofils oder des Austrittsbereichs des Kunststoffprofils an der Extrusionslinie zu richten. Insbesondere können diesem Zusammenhang auch mehrere Düsenplatten um den Umfang des Kunststoffprofils verteilt angeordnet werden. Auf diese Weise kann in besonders feinem Maßstab lokal eine Kühlung des Kunststoffprofils vorgenommen werden, bevor dieses in die Kalibrierwerkzeuge eintritt. Alternativ dazu kann die Düsenplatte an einer Stirnseite einer Trockenkalibriereinheit angeordnet sein.
Eine besonders effiziente Montage und leichte Modifizierbarkeit wird erreicht, wenn die Düsenplatte magnetisch an der Extrusionslinie bzw. der Trockenkalibriereinheit befestigt ist. Um eine wiederholgenaue Positionierung der Düsenplatte zu ermöglichen, können an der jeweiligen Stirnseite Nuten, Vorsprünge o.dgl . vorgesehen sein, die eine bestimmte Lage der Düsenplatte gewährleisten. Besonders vorteilhaft an der magnetischen Fixierung ist die Tatsache, dass eine Montage, Demontage oder Positionsveränderung der Düsenplatte auch während des Betriebs der Extrusionslinie vorgenommen werden kann, wenn der Abstand zwischen der Extrusionslinie und der ersten Trockenkalibriereinheit typischerweise sehr gering ist.
Dies bedeutet, dass der Kalibriertisch nicht verfahren werden muss, wenn an der Düsenplatte manipuliert wird.
In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Extrusionslinie;
Fig. 2 ein Detail eines Kalibriertisch samt Trockenkalibriereinheit in einer
Schrägansicht;
Fig. 3 ein Detail einer Extrusionsdüse;
Fig. 4 eine Stirnsicht einer Trockenkalibriereinheit;
Fig. 5 eine Stirnansicht einer Extrusionsdüse;
Fig. 6 schematisch ein im Kalibriertisch verbautes Kühlgerät; und
Fig. 7 schematisch die Wasserführung im Kalibriertisch und den Kalibrierwerkzeugen.
Die Extrusionslinie von Fig. 1 besteht aus einem Extruder 1 mit einer Extrusionsdüse la, einem stromabwärts davon angeordneten Kalibriertisch 2, auf dem mehrere Trockenkalibriereinheiten 3 und mehrere Kalibriertanks 4 (die Kalibrierwerkzeuge) angeordnet sind, um das vom Extruder 1 ausgestoßene Kunststoffprofil 100 abzukühlen und zu kalibrieren.
Die Kalibriertanks 4 sind auf dem Kalibriertisch 2 in Längsrichtung verfahrbar, um eine schnelle Anpassung an eine unterschiedliche Anzahl von Trockenkalibriereinheiten 3 zu ermöglichen, da es wünschenswert ist, dass die Kalibriertanks 4 unmittelbar an die Trockenkalibriereinheiten 3 anschließen.
In weiterer Folge gelangt das Kunststoffprofil 100 in einen Raupenabzug 5, der die erforderlichen Zugkräfte zur Verfügung stellt, um das Kunststoffprofil 100 durch die Kalibrierwerkzeuge zu ziehen. In einer Messstation 6 wird das Kunststoffprofil 100 vermessen und danach in einer Säge 7 zu Profilabschnitten 101 abgetrennt, die auf einem Kipptisch 8 abgelegt werden.
Die Extrusionslinie wird über eine Steuerungseinheit 10 gesteuert, die über Steuerleitungen 11, 12 mit den einzelnen Komponenten der Extrusionslinie verbunden ist. Schematisch ist im Kipptisch 8 eine Waage 13 angedeutet, die das Gewicht jedes Profi labschnitts 101 bestimmt und an die Steuerungseinheit 10 übermittelt.
In gleicher Weise werden die Daten über die Profilgeometrie und dgl. aus der Messstation 6 an die Steuerungseinheit 10 ausgegeben. Mit 15 ist die Art dieser Daten angedeutet, nämlich geometrische Messwerte, Farbe, Glanz und Kratzer. Darüber hinaus werden in hier nicht dargestellter Weise sämtliche relevante Daten der übrigen Komponenten übermittelt, wie beispielsweise die Abzugskraft, die der Raupenabzug 5 aufbringt, Messwerte über Druck und Temperatur aus den Kalibrierwerkzeugen, und dgl . und vor allem auch Identifikationsdaten, mit denen jedes Werkzeug eindeutig identifiziert werden kann.
Im laufenden Betrieb der Extrusionslinie werden von der Steuerungseinheit 10 nicht nur Daten übernommen und Steuerbefehle abgegeben, um den Extrusions- prozess optimal zu führen, sondern es werden auch in einer Datenbank entsprechende Aufzeichnungen gemacht, um Erfahrungswerte für nachfolgende Extru- sionsprozesse zu gewinnen.
In Fig. 2 gezeigt, dass die Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b in einfacher Weise auf dem Kalibriertisch 2 aufgebaut werden können, da lediglich eine mechanische Verbindung über Schnellverschlüsse 16 hergestellt werden muss. Sämtliche Anschlüsse sind auf der hier nicht sichtbaren Auflagefläche auf der Unterseite der Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b vorgesehen. Sie wirken mit hier ebenfalls nicht sichtbaren Anschlüssen an den Aufnahmepositionen des Kalibriertischs 2 zusammen. Es sind somit keine Schläuche zur Verbindung der Kalibrierwerkzeuge 3a, 3b, 4 mit dem Kalibriertisch 2 erforderlich, was die Gefahr von Verwechslungen oder Fehlern minimiert.
Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, bereits bestehende Kalibrierwerkzeuge in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Extrusionslinie weiter zu verwenden. Dabei wird an der Unterseite dieser Werkzeuge eine Bodenplatte fest angebracht, die auf ihrer Unterseite die erforderlichen Anschlüsse aufweist und über interne Verbindungsleitungen mit weiteren Anschlüssen seitlich verbindet. Diese weiteren Anschlüsse sind dann über Verbindungsschläuche mit den typischerweise ebenfalls seitlich angebrachten Anschlüssen konventioneller Kalibrierwerkzeuge verbunden. Das ursprüngliche Werkzeug bildet in weiterer Folge mit der Bodenplatte und den Verbindungsschläuchen eine Einheit, die auch beim Abbau und Aufbau des Werkzeugs nicht mehr getrennt wird. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird diese Einheit als Kalibrierwerkzeug angesehen. Auch hier ist keine Gefahr von Verwechslungen gegeben, da nach dem erstmaligen Aufbau keine weitere Manipulation an den Verbindungsschläuchen mehr erfolgt.
Fig. 3 zeig eine Schnellwechselsystem für die Extrusionsdüse la, die seitlich weggeklappt werden kann. Durch Schnellverschlüsse kann in Verbindung mit einer
Vorheizung der Extrusionsdüse la eine extrem kurze Taktzeit von weniger als 10 Minuten beim Wechsel der Extrusionsdüse la erreicht werden.
In Fig. 4 ist die Stirnseite einer Trockenkalibriereinheit 3 dargestellt, wobei seitlich beidseits der Öffnung 19, durch die das Kunststoffprofil 100 hindurchtritt, die eine Düsenplatte 18a, 18b magnetisch befestigt ist. Mehrere hier nicht sichtbare Düsen sind über Anschlüsse 20 mit Druckluft versorgbar, um das in die Öffnung 19 eintretende Kunststoffprofil 100 selektiv zu kühlen. Dabei wird die Luftmenge gemessen, um reproduzierbare Verhältnisse zu schaffen. Auf diese Weise kann die Wandstärke der äußeren Bereiche des Kunststoffprofils 100 individuell angepasst werden, und es kann das Gewicht des hergestellten Kunststoffprofils mit der (Metergewicht) genau geregelt werden.
Eine ähnliche Lösung ist in Fig. 4 dargestellt, in der auf der Stirnseite einer Extrusionsdüse la acht Düsenplatten 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g und 21h ebenfalls magnetisch angebracht sind. Dabei sind die Düsenplatten 21a und 21e auf Sichtflächen des Kunststoffprofils 100 gerichtet, während die Düsenplatten 21b, 21c, 21d, 21f und 21h auf Extremitäten gerichtet sind, die in Extrusionsprozess stets eine Herausforderung darstellen.
Fig. 6 zeigt eine im Kalibriertisch 2 angeordnete Kühleinrichtung, die das allgemeine Kühlwasser, das der Extrusionslinie von außen zur Verfügung gestellt wird, auf eine niedrigere Temperatur von beispielsweise 5°C bis 8°C abgekühlt. Über eine Vorlaufleitung 24 und eine Rücklaufleitung 25 wird ein Verteiler 23 versorgt, über den spezielle Kühlkreisläufe in den Kalibrierwerkzeugen angespeist werden.
In Fig. 7 ist die generelle Kühlwasserführung für die Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b gezeigt. Über einen Wassertank 26 wird der Verteiler 23 über eine Versorgungsleitung 29 mit allgemeinem Kühlwasser versorgt. Darüber hinaus wird durch das Kühlgerät 22 Wasser mit niedriger Temperatur wie oben dargestellt geliefert.
Über eine erste Versorgungsleitung 26a mit geringem Querschnitt wird allgemeines Kühlwasser auf einem ersten Druckniveau zu bestimmten Kreisläufen in den Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b geführt. Über eine zweite Versorgungsleitung 26b mit geringem Querschnitt wird Kühlwasser niedriger Temperatur zu weiteren Kreisläufen geführt. Über eine dritte Versorgungsleitung 26c mit großem Querschnitt wird allgemeines Kühlwasser auf einem weiteren Druckniveau geliefert. Rücklaufleitungen 27, 28 führen das verbrauchte Kühlwasser zurück.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung von Kunststoffprofilen (100), bei dem ein Ausgangsmaterial in einem Extruder (1) plastifiziert und geformt wird, danach in mindestens einer Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und mindestens einem Kalibriertank (4) abgekühlt und kalibriert wird, und danach in einzelne Profilabschnitte (101) unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Kalibriertanks (4) laufend Messungen durchgeführt werden, die die Geometrie und/oder das Gewicht des Kunststoffprofils (100) betreffen und dass aus diesen Messwerten unmittelbar Korrekturwerte berechnet werden, die zur Änderung von Einstellungen im Extruder (1), der Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und/oder dem Kalibriertank (4) eingesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung in der sofortigen Wägung der Profilabschnitte (101) nach der Abtrennung vom Profilstrang besteht.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung in der Bestimmung der Abzugskraft besteht, die erforderlich ist, um das Kunststoffprofil (100) durch die Bearbeitungslinie zu fördern.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung in der Bestimmung der Dicke mindestens eines Wandabschnitts der Profilabschnitte (101) besteht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturwert die Extrusionsgeschwindigkeit betrifft.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturwert die selektive Kühlung von Teilen des Profilquerschnitts im Bereich der Extrusionsdüse (la) betrifft.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlung durch lokal gesteuertes Aufblasen von Luft am Austritt des Kunststoffprofils (100) aus der Extrusionsdüse (la) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturwert die Steuerung des Kühlwasserstroms in einzelnen Abschnitten der Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) betrifft.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserstrom in mindestens zwei verschiedenen Kreisläufen unabhängig gesteuert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrekturwert die Steuerung des Kühlwasserstroms in mindestens einem Abschnitt des Kalibriertanks (4) betrifft.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlwasserstrom in mindestens zwei verschiedenen Kreisläufen unabhängig gesteuert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung des Kühlwassers im mindestens einen Kühlkreislauf umkehrbar ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Kalibriertisches (2) laufend vermessen wird und Korrekturwerte berechnet werden, um Höhe, Seitenposition und Längsposition einzustellen.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eventuelle Hindernisse bei der Veränderung der Position des Kalibriertisches (2) durch Sicherheitssysteme erfasst und berücksichtigt werden.
15. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, bei der stromabwärts eines Extruders (1) mindestens eine Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und mindestens ein Kalibriertank (4) vorgesehen sind, die auf einem Kalibriertisch (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung (10) vorgesehen ist, die einerseits mit Sensoren und andererseits mit Stellgliedern verbunden ist, die Einstellparameter von Werkzeugen der Extrusionslinie verändern.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor als Waage (13) ausgebildet ist, die stromabwärts einer Abtrenneinrichtung (7) vorgesehen ist, um die abgetrennten Profilabschnitte (101) zu wiegen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor dazu ausgebildet ist, die Wandstärke in einzelnen Bereichen des Kunststoffprofils (100) zu bestimmen.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite der Extrusionsdüse (la) mindestens eine Düsenplatte (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h) angeordnet ist, um selektiv Luft auf vorbestimmte Bereiche des Kunststoffprofils (100) oder des Austrittsbereichs des Kunststoffprofils (100) an der Extrusionslinie zu richten.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite einer Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) mindestens eine Düsenplatte (18a, 18b) angeordnet ist, um selektiv Luft auf vorbestimmte Bereiche des Kunststoff profiis (100) oder des Austrittsbereichs des Kunststoff profiis (100) an der Extrusionslinie zu richten.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (18a, 18b; 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 21h) magnetisch an der Extrusionsdüse (la) bzw. der Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) befestigt ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positioniereinrichtung für den Kalibriertisch (2) vorgesehen ist, die eine Regelung der Höhe, Seitenposition und Längsposition ermöglicht.
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