WO2020187439A1 - Lamellenblock für eine kalibriereinrichtung mit innenseitigem steg - Google Patents

Lamellenblock für eine kalibriereinrichtung mit innenseitigem steg Download PDF

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WO2020187439A1
WO2020187439A1 PCT/EP2019/084238 EP2019084238W WO2020187439A1 WO 2020187439 A1 WO2020187439 A1 WO 2020187439A1 EP 2019084238 W EP2019084238 W EP 2019084238W WO 2020187439 A1 WO2020187439 A1 WO 2020187439A1
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Michael ESSWEIN
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Kraussmaffei Technologies Gmbh
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    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a lamellar block for a calibration device for calibrating an extruded profile.
  • the invention also relates to a calibration device comprising a plurality of lamella blocks and a method for producing a lamella block, a system for additive manufacturing of such a lamella block and a corresponding computer program and data set.
  • Calibration devices are used to calibrate extruded endless profiles, such as tubular profiles.
  • a plastic melt desired for producing the profile is first produced in an extruder.
  • the plastic melt produced is then pressed through an outlet nozzle of the extruder, which defines the shape of the profile.
  • the profile emerging from the outlet nozzle of the extruder then passes through a calibration device which reshapes the profile, which is still heated, with dimensional accuracy.
  • Such a calibration device for dimensioning extruded profiles is known from DE 198 43 340 C2.
  • a variably adjustable calibration device is taught therein, which is designed for the calibration of extruded plastic pipes with different pipe diameters.
  • the calibration device comprises a housing and a plurality of lamellar blocks arranged in a circle in the housing, which together form a calibration basket with a circular calibration opening through which the pipes to be calibrated are passed (cf. in particular FIGS. 1 and 2 of DE 19843 340 C2).
  • each lamella block is coupled to an actuating device which is provided for the individual radial displacement of the respective lamella block. In this way, the effective cross-section of the circular calibration opening formed by the plurality of lamellar blocks can be adjusted as required.
  • the lamellar blocks described in DE 19843 340 C2 each consist of a multiplicity of lamellas which are threaded onto two support rods arranged at a distance from one another. Spacer sleeves are used to maintain a desired distance between adjacent slats (see also FIG. 3 of DE 19843 340 C2).
  • An example of a threaded lamella block is also shown in FIG. 1 a.
  • the lamella block 10 shown in FIG. 1 a comprises a multiplicity of lamellae 12 and spacer sleeves 14 which are alternately threaded along second support rods 16.
  • Such threaded lamella blocks are complex to manufacture and thus costly.
  • lamella blocks with closed support structures are also known.
  • Figure 1b shows an example of such a lamella block.
  • the lamellar block 20 comprises a multiplicity of lamellas 22, which are supported by a back structure 24 in the form of a block.
  • the block-shaped back structure 24 is implemented in the form of a one-piece body (e.g. a rod-shaped body).
  • Further examples of lamellar blocks with a closed back structure are known from WO 2004/103684 A1.
  • the outer wall of the profile is pressed against the inner wall of the calibration basket (for example with the help of a vacuum).
  • the inner wall of the calibration basket is formed by the slats of the interlocking slat blocks. Due to the pressure with which the profile, which is still deformable at this point in time, is pressed against the inner wall of the calibration basket, buckling areas inevitably form on the surface of the profile in the spaces between the lamellas (also called grooves). The dimensions of the buckling areas depend on the length and width of the grooves. However, large buckling areas are unfavorable with regard to the surface of the calibrated profile.
  • the object of the present invention is to provide lamella blocks for a calibration device which reduce or eliminate the problems identified in connection with the prior art.
  • the chattering of the profile to be calibrated which is observed in connection with known calibration blocks, is to be reduced or avoided entirely.
  • the lamellar block for a calibration device for calibrating an extruded profile.
  • the lamellar block comprises a lamellar structure which has a plurality of lamellas which are spaced apart from one another by grooves and are arranged in the longitudinal direction of the lamellar block. At least some of the grooves each have at least one web element, so that the respective grooves are divided into at least two groove sections on an inner side of the lamellar block.
  • the profile to be calibrated can be a plastic profile.
  • the profile to be calibrated can be a (plastic) pipe.
  • the longitudinal direction of the lamellar block corresponds to the extrusion direction (feed direction) of the profile to be calibrated when the lamellar block is installed in a calibration device.
  • the inside of the lamellar block is the side of the lamellar block that faces the profile to be calibrated. This means that each lamella has a contact surface on the inside of the lamella block which comes into contact with the outer surface of the profile to be calibrated during the calibration.
  • Each of the web elements arranged in a respective groove can be fixed laterally on at least one of the lamellae (ie on the respective lamella flank) between which the respective groove is formed. It goes without saying that the width (ie the extent in the longitudinal direction of the lamellar block) of each
  • Web elements can correspond to the width of the groove in which the respective
  • Web element is arranged.
  • Each of the web elements can be arranged in a respective groove in such a way that it (i.e. each web element) ends flush with the lamellar block on the inside.
  • each web element has a contact surface on the inside of the lamella block, which is flush with the respective contact surface of the adjacent lamellae.
  • the web elements of at least some of the grooves can be arranged offset from one another.
  • at least some of the grooves can have groove sections which are unequal to one another (ie of different lengths).
  • the offset of the web elements with respect to one another can result in the web elements arranged over an entire length of the lamella block forming a resulting web cross-section (ie transversely to the longitudinal direction) which is larger than the cross-section of each individual web element.
  • the resultant web cross section can mean a projection of the cross sections of all web elements of the lamella block in a plane transverse to the longitudinal direction of the lamella block.
  • the contact surfaces of the web elements can be offset from one another and thus follow a course on the inside of the lamella block which, viewed over an entire length of the lamella block, is not exclusively parallel to the longitudinal direction of the lamella block.
  • the contact areas of all bar elements can be of the same size.
  • a predeterminable number of web elements can be arranged in at least some of the grooves of the lamella block in such a way that the web elements over the
  • the corresponding groove is divided into two (with one bar element), three (with two bar elements) or more than three (with more than two bar elements) groove sections.
  • One or more of the grooves can also have no web element at all.
  • a first web element can be arranged in some or in each of the grooves of the lamella block in such a way that the first web elements, viewed over the entire length of the lamella block, describe an oblique or curved course in the longitudinal direction.
  • the arrangement of the first web elements can also follow a zigzag or other course. It is essential for the arrangement of the first bar elements on the inside of the lamella block that the course of the first bar elements is not exclusively parallel to the longitudinal direction of the lamella block (and thus to the feed direction of the profile to be calibrated).
  • a second web element spaced from the first web element can be arranged in some or in each of the grooves in such a way that the second web elements, viewed over the entire length of the lamella block, describe a longitudinally sloping or curved course on the inside thereof.
  • the course of the second bar elements can be parallel to the course of the first bar elements.
  • the second web elements can also follow a zigzag or other course.
  • the lamellar block can furthermore have a support structure on which the lamellar structure is arranged. The support structure and the slats can be made from the same material or from different materials.
  • the support structure and / or the lamellae can be formed from a metallic material or a polymer material.
  • the carrier structure can be arranged on a side facing away from the inner side of the lamella block on the lamella structure of the lamella block.
  • the carrier structure and the lamellar structure can be designed as a one-piece component.
  • the support structure can comprise at least one support rod, along which the individual lamellae of the lamella block are threaded in the longitudinal direction.
  • the lamellar block can be produced using 3D printing.
  • the lamellar block can be produced, for example, by milling, drilling, cutting or by means of a casting process.
  • the lamellar block according to the invention is advantageous over the prior art in several respects.
  • dividing the grooves into groove sections reduces the size of the buckling areas on the surface of the extruded profile during calibration. This can improve the surface quality of the calibrated profile.
  • an offset of web elements of adjacent grooves to one another leads to an irregular length variation of the groove sections.
  • the rattling described above when calibrating the profile can be prevented, since at least some buckling areas can no longer engage in the following grooves (or groove sections) due to their inequality.
  • a calibration device for calibrating extruded profiles wherein the calibration device has a plurality of the lamellar blocks according to the invention, which are arranged to form a calibration opening to one another.
  • the arrangement of the lamella blocks can be such that they form a circular calibration opening.
  • the calibration device can furthermore comprise a plurality of actuation devices, each of the actuation devices being coupled to one of the lamellar blocks. Each lamella block can be individually actuated radially to the calibration opening by the actuating device. As a result, the effective cross section of the calibration opening can be adapted to the cross section (diameter) of the profile to be calibrated as required.
  • the calibration device can have a housing which is provided for receiving and mounting the actuation device and the lamellar blocks coupled to the actuation device.
  • a method for producing a lamellar block according to the invention comprises at least the step of producing the lamella block by means of 3D printing or by means of additive manufacturing processes.
  • the production of the lamella block by means of 3D printing or additive manufacturing processes can include laser sintering / laser melting of material layers in layers, with the material layers being applied one after the other (sequentially) according to the shape of the lamella block to be produced.
  • the method can further include the step of calculating a lamellar block geometry (CAD data) and, optionally, the step of converting the 3D geometry data into corresponding control commands for 3D printing or additive manufacturing.
  • the method can include manufacturing the lamella block as a one-piece component. It goes without saying that, according to an alternative variant, the method can comprise producing each lamella individually (for example with a respective web element in contact) and threading the lamellae along at least one support rod in the longitudinal direction of the lamella block.
  • a method for producing a lamellar block comprising the steps of: creating a data record which maps the lamellar block as described above; and storing the data set on a storage device or server.
  • the method can further include: inputting the data record into a processing device or a computer which controls a device for additive manufacturing in such a way that it produces the lamellar block depicted in the data record.
  • a system for the additive manufacturing of a lamellar block with a data record generating device for generating a data record which maps the lamellar block as described above, a storage device for storing the data set and a processing device for receiving the data set and for such a control of a device for additive manufacturing so that it manufactures the lamella block shown in the data record.
  • the storage device can be a USB stick, a CD-ROM, a DVD, a memory card or a hard disk.
  • the processing device can be a computer, a server, or a processor.
  • a computer program or computer program product comprising data records which, when the data records are read in by a processing device or a computer, causes them to control a device for additive manufacturing in such a way that the device for additive manufacturing performs as described above Lamella block manufactures.
  • a computer-readable data carrier is provided on which the computer program described above is stored.
  • the computer-readable data carrier can be a USB stick, a CD-ROM, a DVD, a memory card or a hard disk.
  • a data record which maps the lamella block as described above.
  • the data record can be stored on a computer-readable data carrier.
  • 1a shows a lamella block for a calibration device according to the
  • 1b shows a further lamella block for a calibration device according to the prior art
  • FIG. 2a shows a 3D view of a lamella block according to the present invention
  • FIG. 2b shows a normal view of the inside of the one shown in FIG. 2a
  • Fig. 2c is a view of that shown in Figures 2a and 2b
  • Lamella blocks in a section plane A-A (see Figure 2b);
  • FIG. 5 shows a view of a calibration device with a plurality of lamella blocks according to the invention
  • FIGS. 1a and 1b have already been discussed at the beginning in connection with the prior art. Reference is made to the description there.
  • a lamellar block 100 according to the invention for a calibration device will now be further described in connection with FIGS. 2a to 2c.
  • the lamellar block 100 shown in FIG. 2a comprises a lamellar structure 110 which has a multiplicity of lamellas 112.
  • the lamellar block 100 further comprises a carrier structure 120.
  • the carrier structure 120 functions as a carrier for the lamellar structure 110.
  • the lamella block 100 can also have a coupling device (not shown here) which is provided for coupling to an actuating device of a calibration device (also not shown here).
  • the coupling device can be designed such that it can be firmly connected to the support structure 120.
  • the support structure 120 can be implemented (as shown in FIG. 2a) by a bar-shaped body, along which the lamellae 112 are arranged.
  • the bar-shaped support structure 120 can have perforations to reduce the weight of the lamella block 100.
  • the support structure 120 can have at least one support rod on which the lamellas 112 are threaded (compare FIG. 1 a).
  • the lamellar structure 110 comprises a multiplicity of lamellas 112, which are arranged at a distance from one another in the longitudinal direction L of the lamella block 100. Adjacent lamellae 112 are separated from one another by corresponding grooves 130. According to the implementation shown in FIG. 2a, each lamella 112 essentially has the contour of an (isosceles) triangle in cross section to the longitudinal direction L.
  • each lamella On the inside of the lamellar block 100, which faces the profile to be calibrated when it is installed in a calibration device, each lamella has a contact surface 114. During calibration, the contact surface 114 comes into contact with the outer surface of the profile to be calibrated (for example a pipe).
  • each lamella 112 has a slight (concave) curvature which at least partially represents the outer contour of the profile to be calibrated.
  • the lamellar block 100 can also have a different lamellar shape which can deviate from the triangular cross-sectional profile described here.
  • the contact surfaces 114 of each lamella 112 can have a different curvature or can be flat or angled.
  • the lamellar block 100 shown in FIG. 2a further comprises web elements 140a, which are arranged in the grooves 130 of the lamellar block 100.
  • the web elements 140a in turn each have a contact surface 142a on the inside of the lamella block 100, which is flush with the contact surfaces 114 of the lamellae 112 adjacent to the respective web element 140a. That is, the contact surfaces 114 of the lamellae 112 and the contact surfaces 142a of the web elements 140a form a common contact surface on the inside of the lamella block 100.
  • the common contact surface can at least partially simulate the outer contour of the profile to be calibrated.
  • FIG. 2b shows a normal view of the lamella block 100 shown in FIG. 2a on the inside of the lamellae.
  • the support structure 120, along which the lamellae 112 are arranged, is indicated in the normal view in FIG. 2b as a vertical bar lying behind the lamellae 112.
  • the lamellar block 100 is designed mirror-symmetrically to a plane of symmetry 180 which runs in the longitudinal direction L centrally through the lamellar block.
  • the contact surfaces 142a of the web elements 140a are shown hatched in FIG. 2b.
  • the web elements 140a are arranged centrally in the longitudinal direction L (ie centrally along the plane of symmetry 180) in the grooves 130 of the lamellar block 100 such that each web element 140a divides an associated groove 130 into two identical groove sections 132, 134.
  • the web elements 142 arranged in the grooves 130 or their contact surfaces 142a on the inside of the lamella block cause the buckling areas formed on the profile surface of a calibrated profile to be in their Dimensions are reduced, whereby the surface quality of the calibrated profiles is improved.
  • FIG. 2c a cross section of the lamellar block shown in FIGS. 2a and 2b is shown in the sectional plane A-A (see FIG. 2b).
  • the contact surface 142a of the web element 140a ends flush with the contact surface 114 of the adjacent lamella 112.
  • the web element 140a also has a web element back 144 with which the web element 140a protrudes into the inside of the groove 130.
  • the web element 140a On its back 144, the web element 140a has a rounded shape which is symmetrical in cross section to the plane of symmetry 180. It goes without saying that the web element back 144 can also be embodied as angular.
  • the lamellar block 200 has a lamellar structure 110 with a multiplicity of lamellae 112 which are spaced apart from one another by grooves 130.
  • the lamellar block 200 also has a support structure 120 on which the lamellar structure 110 is arranged.
  • the support structure 120 can be designed in exactly the same way as the support structure of the lamella block 100 in FIGS. 2a to 2c. Reference is made to the corresponding description of FIGS. 2a-2c.
  • those features of the lamella block 200 which are structurally and functionally similar or identical to features of the lamella block 100 are provided with the same reference symbols in FIGS. 3a and 3b.
  • At least some of the web elements 140a can be arranged offset to one another.
  • at least some of the web elements 140a divide the grooves 130 in which they are arranged into unequal (ie unequal length) groove sections 132, 134.
  • the offset of the web elements 140a leads to mutually offset contact surfaces 142a and has
  • the contact surfaces 142a cover a larger surface area of the profile than web elements 140a that are congruent with one another.
  • the web elements 140a viewed over the entire length of the lamella block 200, follow a straight, inclined course with respect to the plane of symmetry 180. According to the variant in FIG Course. According to alternative variants, the web elements 140a can also follow a zigzag or some other course. In other words, the web elements 140a are arranged within the grooves 130 in such a way that they follow a predetermined course.
  • each web element 140a projects into the interior of a groove 130 can vary for each web element 140a.
  • the thickness of a bar element 140a can increase as the distance between the bar element 140a and the plane of symmetry 180 increases. In this way, a collision of lamellae of an adjacent lamella block in a calibration device with the web elements 140a can be prevented.
  • each groove 130 comprises a first web element 140a and a second web element 140b.
  • the web elements 140a, 140b divide each groove into three groove sections 132, 133, 134.
  • the first and second web elements 140a, 140b are arranged such that the resulting groove sections 132, 133, 134 at least some of the grooves 130 have unequal lengths. As a result, the chatter described above when calibrating an extruded profile can be reduced or even prevented.
  • the arrangement of the first web elements 140a and the arrangement of the second web elements 140b each follow a predetermined course.
  • the arrangement of the first bar elements 140a follows a straight, inclined course with respect to the plane of symmetry 180.
  • the course of the second bar elements 140b is also straight, inclined with respect to the plane of symmetry 180 and parallel to the course of the first bar elements 140a.
  • each groove 130 is subdivided by only one web element 140a (see FIGS. 3a and 3b)
  • the subdivision by two web elements 140a, 140b has the advantage that the individual groove sections 132, 133, 134 and thus also the Buckling areas on the profile surface are reduced again, whereby the surface quality of the profile to be calibrated is further improved.
  • some of the grooves 130 have a web element 140a or two web elements 140a and 140b, while other grooves 130 do not have a web element 140a, 140b.
  • the arrangement (offset) of the web elements 140a, 140b can, viewed over the entire length of the lamella block 300, follow a discontinuous function. In this way, a random distribution of buckling fields of different lengths on the surface of a calibrated profile can be achieved.
  • the random and at least partially offset arrangement of the web elements 140a, 140b shown in FIG. 4b a larger area of the surface of the profile can be swept over during calibration than with congruent web elements.
  • the calibration device 500 comprises a plurality of the above-described lamella blocks 100, 200 according to the invention, which are arranged in the circumferential direction to one another in such a way that the contact surfaces 114 of the lamellae 112 and the contact surfaces 142a, 242 of the web elements 140a, 240 of the lamella blocks 100, 200 together have a calibration opening 510 form.
  • the calibration opening 510 corresponds to the desired outer contour of a profile to be calibrated (tube 515).
  • a coupling device 150 is arranged on the support structure 120 of each lamella block 100, 200.
  • Each coupling device 150 is in turn connected to a respective actuating device 520, which is fixed between an inner housing cylinder 530 and an outer housing cylinder 540 of the calibration device 500.
  • the actuation of a lamella block 100, 200 by an associated actuation device 520 enables the lamella block 100, 200 to be moved radially. In this way, the diameter of the calibration opening 510 can be set variably, since the lamellae 112 of each lamella block 100, 200 in the grooves 130 of each adjacent lamella blocks 100, 200 engage.
  • the structure of the calibration device 500 according to FIG. 5 is similar to the structure of a calibration device, as already described in DE 198 43 340 C2.
  • a generative or additive manufacturing method can preferably be used to manufacture a lamella block 100, 200 according to the invention.
  • a production method 600 is shown in FIG. Accordingly, a 3D printing process is used.
  • SD geometry data (CAD data), which correspond to the geometry of the lamella block 100, 200 to be manufactured, are calculated.
  • the calculated 3-D geometry data are converted into control commands for 3-D printing.
  • the lamella block 100, 200 is built up in layers by means of a 3D printing process (eg laser sintering, laser melting).
  • a metallic material or a polymer material can be used as the material for 3D printing.
  • the method may include producing each lamella 112 individually (e.g. with a respective web element 140a, 240 in contact) and threading the lamellae 112 along at least one support rod in the longitudinal direction of the lamella block 100, 200.
  • the lamella block 100, 200 or each lamella 112 individually, for example by milling, drilling, cutting or by means of a casting process.
  • the calibration of endless profiles, in particular of plastic profiles can be improved compared to the prior art.
  • an advantageous reduction in the size of the buckling areas on the surface of the profile can be achieved.
  • irregular groove section patterns and thus irregular buckling areas can be realized on the profile surface, whereby the chattering when calibrating the profile is eliminated or at least greatly reduced. Due to the at least partially offset arrangement of the web elements, irregular buckling areas can be implemented on the profile surface, even if the individual web elements or their contact surfaces are identical.

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Abstract

Es wird ein Lamellenblock (300) für eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung eines extrudierten Profils bereitgestellt. Der Lamellenblock (300) umfasst eine Lamellenstruktur (110), welche eine Vielzahl von Lamellen (112) aufweist, die durch Nuten (130) voneinander beabstandet und in Längsrichtung (L) des Lamellenblocks (300) angeordnet sind. Wenigstens einige der Nuten (130) weisen jeweils wenigstens ein Stegelement (140a, 140b) auf, so dass die jeweiligen Nuten (130) an einer Innenseite des Lamellenblocks (300) in wenigstens zwei Nutabschnitte (132, 133, 134) unterteilt sind. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung des oben genannten Lamellenblocks (300) sowie eine Kalibriereinrichtung, die eine Vielzahl der oben genannten Lamellenblöcke (300) umfasst, bereitgestellt. Weiterhin wird ein System zur additiven Fertigung des oben genannten Lamellenblocks (300) ein entsprechendes Computerprogramm und entsprechender Datensatz bereitgestellt.

Description

Lamellenblock für eine Kalibriereinrichtung mit innenseitigem Steg
Die Erfindung betrifft einen Lamellenblock für eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung eines extrudierten Profils. Ferner betrifft die Erfindung eine Kalibriereinrichtung umfassend eine Vielzahl von Lamellenblöcken sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Lamellenblocks, ein System zur additiven Fertigung eines derartigen Lamellenblocks und ein entsprechendes Computerprogramm und Datensatz.
Kalibriereinrichtungen werden zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, wie beispielsweise Rohrprofilen, eingesetzt. Bei der Herstellung derartiger Profile wird zunächst in einem Extruder eine zur Herstellung des Profils gewünschte Kunststoffschmelze erzeugt. Die erzeugte Kunststoffschmelze wird dann durch eine Austrittsdüse des Extruders gepresst, welche die Form des Profils vorgibt. Das aus der Austrittsdüse des Extruders austretende Profil durchläuft anschließend eine Kalibriereinrichtung, welche das noch erhitzte Profil dimensionsgenau nachformt.
Eine derartige Kalibriereinrichtung zur Dimensionierung extrudierter Profile ist aus der DE 198 43 340 C2 bekannt. Darin wird eine variabel einstellbare Kalibriereinrichtung gelehrt, die zur Kalibrierung von extrudierten Kunststoff rohren mit unterschiedlichem Rohrdurchmesser ausgebildet ist. Die Kalibriereinrichtung umfasst ein Gehäuse und eine Vielzahl von in dem Gehäuse kreisförmig angeordneten Lamellenblöcken, die zusammen einen Kalibrierkorb it kreisförmiger Kalibrieröffnung bilden, durch welche die zu kalibrierenden Rohre geführt werden (vgl. insbesondere die Figuren 1 und 2 der DE 19843 340 C2). Ferner ist jeder Lamellenblock mit einer Betätigungsvorrichtung gekoppelt, die zur individuellen radialen Verschiebung des jeweiligen Lamellenblocks vorgesehen ist. Auf diese Weise kann der Wirkquerschnitt der durch die Vielzahl der Lamellenblöcke gebildeten kreisförmigen Kalibrieröffnung je nach Bedarf entsprechend eingestellt werden. Die in der DE 19843 340 C2 beschriebenen Lamellenblöcke bestehen jeweils aus einer Vielzahl von Lamellen, die auf zwei voneinander beabstandet angeordneten Trägerstangen aufgefädelt sind. Zur Einhaltung eines gewünschten Abstands zwischen benachbarten Lamellen kommen Abstandshülsen zum Einsatz (vgl auch Figur 3 der DE 19843 340 C2). Ein Beispiel eines gefädelten Lamellenblocks ist ferner in der Figur 1 a gezeigt. Der in Figur 1a dargestellte Lamellenblock 10 umfasst eine Vielzahl von Lamellen 12 und Abstandshülsen 14, die abwechselnd entlang zweiter Trägerstangen 16 aufgefädelt sind. Derartige gefädelte Lamellenblöcke sind aufwendig in der Fertigung und damit kostenintensiv.
Abweichend von den oben beschriebenen gefädelten Lamellenblöcken sind ferner Lamellenblöcke mit geschlossenen Trägerstrukturen (bzw. Rückenstrukturen) bekannt. Figur 1b zeigt ein Beispiel eines derartigen Lamellenblocks. Der Lamellenblock 20 umfasst eine Vielzahl von Lamellen 22, die von einer blockförmig ausgebildeten Rückenstruktur 24 getragen werden. Die blockförmige Rückenstruktur 24 ist hierbei in der Form eines einstückigen Körpers (z.B. stabförmiger Körper) realisiert. Weitere Beispiele von Lamellenblöcken mit geschlossener Rückenstruktur sind aus der WO 2004/103684 A1 bekannt.
Bei einem Kalibrierprozess wird die Außenwand des Profils gegen die Innenwand des Kalibrierkorbes gepresst (beispielsweise mit Hilfe eines Vakuums). Die Innenwand des Kalibrierkorbes wird durch die Lamellen der ineinandergreifenden Lamellenblöcke gebildet. Durch den Druck, mit dem das zu diesem Zeitpunkt noch verformbare Profil gegen die Innenwand des Kalibrierkorbes gedrückt wird, bilden sich in den Lamellenzwischenräumen (auch Nuten genannt) unvermeidlich Beulfelder an der Oberfläche des Profils aus. Die Dimensionen der Beulfelder richten sich nach der Länge und Breite der Nuten. Große Beulfelder sind jedoch ungünstig in Bezug auf die Oberfläche des kalibrierten Profils. Ferner„rasten“ bereits erzeugte Beulfelder beim Vorschub des zu kalibrierenden Profils durch den Kalibrierkorb der Kalibriereinrichtung in nachfolgende Nuten der Lamellenblöcke ein. Das sich wiederholende Ein rasten der Beulen in die Nuten führt zu einem unerwünschten Rattern des zu kalibrierenden Profils im Kalibrierkorb. Andererseits wird durch die sich wiederholende Einprägung der Lamellenstruktur an der Profiloberfläche die Beulenstruktur an der Profiloberfläche verstärkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Lamellenblöcke für eine Kalibriereinrichtung bereitzustellen, welche die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik aufgezeigten Probleme reduzieren bzw. beseitigen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Oberflächenstruktur des zu kalibrierenden Profils zu verbessern. Ferner soll das in Zusammenhang mit bekannten Kalibrierblöcken beobachtete Rattern des zu kalibrierenden Profils reduziert bzw. ganz vermieden werden.
Zur Lösung der oben beschriebenen sowie weiterer Aufgaben wird ein Lamellenblock für eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung eines extrudierten Profils bereitgestellt. Der Lamellenblock umfasst eine Lamellenstruktur, welche eine Vielzahl von Lamellen aufweist, die durch Nuten voneinander beabstandet und in Längsrichtung des Lamellenblocks angeordnet sind. Wenigstens einige der Nuten weisen jeweils wenigstens ein Stegelement auf, so dass die jeweiligen Nuten an einer Innenseite des Lamellenblocks in wenigstens zwei Nutabschnitte unterteilt sind.
Das zu kalibrierende Profil kann ein Kunststoffprofil sein. Insbesondere kann das zu kalibrierende Profil ein (Kunststoff-)Rohr sein. Die Längsrichtung des Lamellenblocks entspricht der Extrusionsrichtung (Vorschubrichtung) des zu kalibrierenden Profils, wenn der Lamellenblock in eine Kalibriereinrichtung eingebaut ist. Die Innenseite des Lamellenblocks ist jene Seite des Lamellenblocks, die dem zu kalibrierenden Profil zugewandt ist. Das heißt, jede Lamelle weist an der Innenseite des Lamellenblocks eine Kontaktfläche auf, die während der Kalibrierung mit der Außenfläche des zu kalibrierenden Profils in Kontrakt tritt.
Jedes der in einer jeweiligen Nut angeordneten Stegelemente kann seitlich an wenigstens einer der Lamellen (d.h. an der jeweiligen Lamellenflanke) fixiert sein, zwischen denen die jeweilige Nut ausgebildet ist. Es versteht sich, dass die Breite (d.h. die Ausdehnung in Längsrichtung des Lamellenblocks) eines jeden
Stegelements der Breite der Nut entsprechen kann, in der das jeweilige
Stegelement angeordnet ist.
Jedes der Stegelemente kann derart in einer jeweiligen Nut angeordnet sein, dass es (d.h. jedes Stegelement) an der Innenseite bündig mit dem Lamellenblock abschließt. Mit anderen Worten weist jedes Stegelement an der Innenseite des Lamellenblocks eine Kontaktfläche auf, die bündig mit der jeweiligen Kontaktfläche der anliegenden Lamellen abschließt. Somit bilden die Kontaktflächen aller Stegelemente und die Kontaktflächen aller Lamellen eine gemeinsame Kontaktfläche des Lamellenblocks, die während des Kalibrierens mit der Außenfläche des zu kalibrierenden Profils in Kontakt kommt.
Gemäß einer bevorzugten Variante können die Stegelemente wenigstens einiger der Nuten zueinander versetzt angeordnet sein. Somit können wenigstens einige der Nuten zueinander ungleiche (d.h. unterschiedlich lange) Nutabschnitte aufweisen. Der Versatz der Stegelemente zueinander kann dazu führen, dass die über eine Gesamtlänge des Lamellenblocks angeordneten Stegelemente einen resultierenden Stegquerschnitt (d.h. quer zur Längsrichtung) bilden, der größer als der Querschnitt eines jeden einzelnen Stegelements ist. Mit resultierendem Stegquerschnitt kann eine Projektion der Querschnitte aller Stegelemente des Lamellenblocks in einer Ebene quer zur Längsrichtung des Lamellenblocks gemeint sein. Mit Versatz zweier in unterschiedlichen Nuten befindlicher Stegelemente zueinander kann gemeint sein, dass diese Stegelemente nicht deckungsgleich zueinander angeordnet sind. Insbesondere die Kontaktflächen der Stegelemente können zueinander versetzt angeordnet sein und somit an der Innenseite des Lamellenblocks einem Verlauf folgen, der, über eine Gesamtlänge des Lamellenblocks betrachtet, nicht ausschließlich parallel zur Längsrichtung des Lamellenblocks ist. Die Kontaktflächen aller Stegelemente können gleich groß sein. Durch den Vorschub eines zu kalibrierenden Profils in Längsrichtung entlang der Kontaktfläche des Lamellenblocks können somit die bei der Kalibrierung entstehenden Beulfelder an der Oberfläche des Profils über einen weiten Bereich glattgestrichen werden
In wenigstens einigen der Nuten des Lamellenblocks kann eine vorgebbare Anzahl von Stegelementen derart angeordnet sein, dass die Stegelemente, über die
Gesamtlänge des Lamellenblocks betrachtet, einen in Längsrichtung nicht-stetigen Verlauf beschreiben. Je nachdem, wie viele Stegelemente in einer Nut angeordnet sind, wird die entsprechende Nut in zwei (bei einem Stegelement), drei (bei zwei Stegelementen) oder mehr als drei (bei mehr als zwei Stegelementen) Nutabschnitte unterteilt. Eine oder mehrere der Nuten können auch gar kein Stegelement aufweisen.
In einigen oder in jeder der Nuten des Lamellenblocks kann ein erstes Stegelement derart angeordnet sein, dass die ersten Stegelemente, über die Gesamtlänge des Lamellenblocks betrachtet, einen in Längsrichtung schrägen oder geschwungenen Verlauf beschreiben. Die Anordnung der ersten Stegelemente kann alternativ zu einem schrägen oder geschwungenen Verlauf auch einem zickzack-förmigen oder anderweitigen Verlauf folgen. Wesentlich für die Anordnung der ersten Stegelemente an der Innenseite des Lamellenblocks ist, dass der Verlauf der ersten Stegelemente nicht ausschließlich parallel zur Längsrichtung des Lamellenblocks (und somit zur Vorschubrichtung des zu kalibrierenden Profils) ist.
Zusätzlich zu dem ersten Stegelement kann in einigen oder in jeder der Nuten ein von dem ersten Stegelement beabstandet angeordnetes zweites Stegelement derart angeordnet sein, dass die zweiten Stegelemente, über die Gesamtlänge des Lamellenblocks betrachtet, an dessen Innenseite einen in Längsrichtung schrägen oder geschwungenen Verlauf beschreiben. Dabei kann der Verlauf der zweiten Stegelemente parallel zu dem Verlauf der ersten Stegelemente sein. Alternativ zu einem schrägen oder geschwungenen Verlauf können die zweiten Stegelemente auch einem zickzack-förmigen oder anderweitigen Verlauf folgen. Der Lamellenblock kann ferner eine Trägerstruktur aufweisen, an dem die Lamellenstruktur angeordnet ist. Die Trägerstruktur und die Lamellen können aus demselben Material oder aus verschiedenen Materialien gefertigt sein. Insbesondere können die Trägerstruktur und/oder die Lamellen aus einem metallischen Werkstoff oder einem Polymerwerkstoff gebildet sein. Die Trägerstruktur kann an einer der Innenseite des Lamellenblocks abgewandten Seite an der Lamellenstruktur des Lamellenblocks angeordnet sein. Die Trägerstruktur und die Lamellenstruktur können als ein einstückiges Bauteil ausgebildet sein. Alternativ kann die Trägerstruktur wenigstens eine T rägerstange umfassen, entlang welcher die einzelnen Lamellen des Lamellenblocks in Längsrichtung aufgefädelt sind.
Der Lamellenblock kann mittels 3D-Druck hergestellt sein. Alternativ kann der Lamellenblock beispielsweise durch Fräsen, Bohren, Schneiden oder mittels eines Gussverfahrens hergestellt sein.
Der erfindungsgemäße Lamellenblock ist aus mehrerlei Hinsicht vorteilhaft gegenüber dem Stand der Technik. Zum einen bewirkt die Unterteilung der Nuten in Nutabschnitte eine Verkleinerung der Beulfelder an der Oberfläche des extrudierten Profils bei der Kalibrierung. Dies kann eine Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit des kalibrierten Profils bewirken. Ferner führt ein Versatz von Stegelementen benachbarter Nuten zueinander zu einer unregelmäßigen Längenvariation der Nutabschnitte. Entsprechend kommt es bei der Kalibrierung zu einer ungleichmäßigen Ausbildung von Beulfeldern an der Oberfläche des zu kalibrierenden Profils. Dadurch kann das eingangs beschriebene Rattern beim Kalibrieren des Profils unterbunden werden, da wenigstens einige Beulfelder aufgrund ihrer Ungleichheit nicht mehr in die nachfolgenden Nuten (bzw. Nutabschnitte) ein rasten können.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Profilen bereitgestellt, wobei die Kalibriereinrichtung eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Lamellenblöcke aufweist, die zur Bildung einer Kalibrieröffnung zueinander angeordnet sind. Die Anordnung der Lamellenblöcke kann dabei derart sein, dass diese eine kreisrunde Kalibrieröffnung bilden.
Die Kalibriereinrichtung kann ferner eine Vielzahl von Betätigungseinrichtungen umfassen, wobei jede der Betätigungseinrichtungen mit jeweils einem der Lamellenblöcke gekoppelt ist. Durch die Betätigungseinrichtung kann jeder Lamellenblock radial zur Kalibrieröffnung individuell betätigt werden. Dadurch kann der Wirkquerschnitt der Kalibrieröffnung nach Bedarf an den Querschnitt (Durchmesser) des zu kalibrierenden Profils angepasst werden.
Ferner kann die Kalibriereinrichtung ein Gehäuse aufweisen, das zur Aufnahme und Lagerung der Betätigungseinrichtung und der mit der Betätigungseinrichtung gekoppelten Lamellenblöcke vorgesehen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Lamellenblocks bereitgestellt. Das Verfahren zum Herstellen des Lamellenblocks umfasst wenigstens den Schritt des Herstellens des Lamellenblocks mittels 3D-Druck oder mittels additiven Fertigungsverfahren. Die Herstellung des Lamellenblocks mittels 3D-Druckverfahren oder addtitiven Fertigungsverfahren kann hierbei ein schichtweises Lasersintern/Laserschmelzen von Materialschichten umfassen, wobei die Materialschichten entsprechend der zu erzeugenden Form des Lamellenblocks nacheinander (sequentiell) aufgetragen werden.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Berechnens einer Lamellenblockgeometrie (CAD-Daten) umfassen und, optional, den Schritt des Umwandeins der 3D-Geometriedaten in entsprechende Steuerbefehle für den 3D- Druck oder die additive Fertigung. Das Verfahren kann ein Herstellen des Lamellenblocks als einstückiges Bauteil umfassen. Es versteht sich, dass gemäß einer alternativen Variante das Verfahren ein Herstellen jeder Lamelle einzeln (z.B. mit jeweils einem anliegenden Stegelement) und das Auffädeln der Lamellen entlang wenigstens einer Trägerstange in Längsrichtung des Lamellenblocks umfassen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen eines Lamellenblocks bereitgestellt, das die Schritte umfasst: Erstellen eines Datensatzes, welcher den wie oben beschrieben Lamellenblock abbildet; und Speichern des Datensatzes auf einer Speichervorrichtung oder einem Server. Das Verfahren kann ferner umfassen: Eingeben des Datensatzes in eine Verarbeitungsvorrichtung oder einen Computer, welche/r eine Vorrichtung zur additiven Fertigung derart ansteuert, dass diese den im Datensatz abgebildeten Lamellenblock fertigt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System zur additiven Fertigung eines Lamellenblocks bereitgestellt, mit einer Datensatzerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Datensatzes, welcher den wie oben beschrieben Lamellenblock abbildet, einer Speichervorrichtung zum Speichern des Datensatzes und einer Verarbeitungsvorrichtung zum Empfangen des Datensatzes und zum derartigen Ansteuern einer Vorrichtung zur additiven Fertigung, dass diese den im Datensatz abgebildeten Lamellenblock fertigt. Die Speichervorrichtung kann ein USB-Stick, eine CD-ROM, eine DVD, eine Speicherkarte oder eine Festplatte sein. Die Verarbeitungsvorrichtung kann ein Computer, ein Server oder ein Prozessor sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm bzw. Computerprogrammprodukt bereitgestellt, umfassend Datensätze, die bei dem Einlesen der Datensätze durch eine Verarbeitungsvorrichtung oder einen Computer diese/n veranlasst, eine Vorrichtung zur additiven Fertigung derart anzusteuern, dass die Vorrichtung zur additiven Fertigung den wie oben beschrieben Lamellenblock fertigt. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein computerlesbarer Datenträger bereitgestellt, auf dem das vorstehend beschriebene Computerprogramm gespeichert ist. Der computerlesbare Datenträger kann ein USB-Stick, eine CD- ROM, eine DVD, eine Speicherkarte oder eine Festplatte sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Datensatz bereitgestellt, welcher den wie oben beschrieben Lamellenblock abbildet. Der Datensatz kann auf einem computerlesebaren Datenträger gespeichert sein.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a einen Lamellenblock für eine Kalibriereinrichtung gemäß dem
Stand der Technik;
Fig. 1b einen weiteren Lamellenblock für eine Kalibriereinrichtung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2a eine 3D-Ansicht eines Lamellenblocks gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2b eine Normalansicht auf die Innenseite des in Figur 2a dargestellten
Lamellenblocks;
Fig. 2c eine Ansicht des in den Figuren 2a und 2b dargestellten
Lamellenblocks in einer Schnittebene A-A (siehe Figur 2b);
Fign. 3a-b Ansichten alternativer Varianten erfindungsgemäßer
Lamellenblöcke;
Fign. 4a-b Ansichten weiterer alternativer Varianten erfindungsgemäßer
Lamellenblöcke;
Fig. 5 eine Ansicht einer Kalibriereinrichtung mit einer Vielzahl erfindungsgemäßer Lamellenblöcke;
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenblocks. Die Figuren 1a und 1b wurden bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik eingangs diskutiert. Es sei auf die dortige Beschreibung verwiesen.
Im Zusammenhang mit den Figuren 2a bis 2c wird nun ein erfindungsgemäßer Lamellenblock 100 für eine Kalibriereinrichtung weiter beschrieben.
Der in Figur 2a dargestellte Lamellenblock 100 umfasst eine Lamellenstruktur 110, die eine Vielzahl von Lamellen 112 aufweist. Ferner umfasst der Lamellenblock 100 eine Trägerstruktur 120. Die Trägerstruktur 120 fungiert als Träger für die Lamellenstruktur 110.
Der Lamellenblock 100 kann ferner eine Kopplungseinrichtung (hier nicht dargestellt) aufweisen, welche zur Kopplung mit einer Betätigungseinrichtung einer Kalibriereinrichtung (hier ebenfalls nicht dargestellt) vorgesehen ist. Die Kopplungseinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie mit der Trägerstruktur 120 fest verbindbar ist.
Die Trägerstruktur 120 kann (wie in Fig. 2a dargestellt) durch einen balkenförmigen Körper realisiert sein, entlang dem die Lamellen 112 angeordnet sind. Insbesondere kann die balkenförmige Trägerstruktur 120 Durchbrechungen zur Reduzierung des Gewichts des Lamellenblocks 100 aufweisen. Alternativ kann die Trägerstruktur 120 wenigstens eine T rägerstange aufweisen, an der die Lamellen 112 aufgefädelt werden (vergleiche hierzu Fig. 1a).
Die Lamellenstruktur 110 umfasst eine Vielzahl von Lamellen 112, die in Längsrichtung L des Lamellenblocks 100 voneinander beabstandet angeordnet sind. Benachbarte Lamellen 112 sind durch entsprechende Nuten 130 voneinander getrennt. Gemäß der in Figur 2a gezeigten Implementierung weist jede Lamelle 112 im Querschnitt zur Längsrichtung L im Wesentlichen die Kontur eines (gleichschenkligen) Dreiecks auf. An der Innenseite des Lamellenblocks 100, welche in einem in eine Kalibriereinrichtung eingebauten Zustand dem zu kalibrierenden Profil zugewandt ist, weist jede Lamelle eine Kontaktfläche 114 auf. Die Kontaktfläche 114 tritt bei der Kalibrierung mit der Außenfläche des zu kalibrierenden Profils (etwa einem Rohr) in Kontakt. Die Kontaktfläche 114 einer jeden Lamelle 112 weist eine leichte (konkave) Krümmung auf, die die Außenkontur des zu kalibrierenden Profils wenigstens teilweise darstellt. Je nach Anwendung kann der Lamellenblock 100 auch eine andere Lamellenform aufweisen, die von dem hier beschriebenen dreiecksförmigen Querschnittsprofil abweichen kann. Ebenso können die Kontaktflächen 114 jeder Lamelle 112 eine anderweitige Krümmung aufweisen beziehungsweise flach oder gewinkelt ausgebildet sein.
Der in Figur 2a dargestellte Lamellenblock 100 umfasst ferner Stegelemente 140a, die in den Nuten 130 des Lamellenblocks 100 angeordnet sind. Die Stegelemente 140a weisen an der Innenseite des Lamellenblocks 100 ihrerseits jeweils eine Kontaktfläche 142a auf, welche bündig mit den Kontaktflächen 114 der zu dem jeweiligen Stegelement 140a benachbarten Lamellen 112 abschließt. Das heißt, die Kontaktflächen 114 der Lamellen 112 und die Kontaktflächen 142a der Stegelemente 140a bilden an der Innenseite des Lamellenblockes 100 eine gemeinsame Kontaktfläche. Die gemeinsame Kontaktfläche kann die Außenkontur des zu kalibrierenden Profils wenigstens teilweise nachbilden.
In Figur 2b ist eine Normalansicht des in Figur 2a dargestellten Lamellenblocks 100 auf die Lamelleninnenseite dargestellt. Die Trägerstruktur 120, entlang der die Lamellen 112 angeordnet sind, ist in der Normalansicht in Figur 2b als vertikaler hinter den Lamellen 112 liegender Balken angedeutet. Der Lamellenblock 100 ist spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene 180 ausgebildet, welche in Längsrichtung L mittig durch den Lamellenblock verläuft. Die Kontaktflächen 142a der Stegelemente 140a sind in Figur 2b schraffiert dargestellt. Die Stegelemente 140a sind in Längsrichtung L mittig (d.h. zentral entlang der Symmetrieebene 180) in den Nuten 130 des Lamellenblocks 100 derart angeordnet, dass jedes Stegelement 140a eine zugehörige Nut 130, in zwei gleiche Nutabschnitte 132, 134 teilt. Die in den Nuten 130 angeordneten Stegelemente 142 bzw. deren Kontaktflächen 142a an der Lamellenblockinnenseite bewirken, dass die an der Profiloberfläche eines kalibrierten Profils ausgebildeten Beulfelder in ihren Dimensionen reduziert sind, wodurch die Oberflächenbeschaffenheit der kalibrierten Profile verbessert wird.
In der Figur 2c ist ein Querschnitt des in den Figuren 2a und 2b dargestellten Lamellenblocks in der Schnittebene A-A (siehe Figur 2b) dargestellt. Die Kontaktfläche 142a des Stegelements 140a schließt bündig mit der Kontaktfläche 114 der benachbarten Lamelle 112 ab. Das Stegelement 140a weist ferner einen Stegeiement-Rücken 144 auf, mit dem das Stegelement 140a in das Nutinnere der Nut 130 hineinragt. An seinem Rücken 144 weist das Stegelement 140a eine abgerundete Form auf, die im Querschnitt symmetrisch zu der Symmetrieebene 180 ist. Es versteht sich, dass der Stegelement-Rücken 144 auch eckig ausgebildet sein kann.
Im Zusammenhang mit den Figuren 3a und 3b werden nun weitere erfindungsgemäße Varianten eines Lamellenblocks 200 für eine Kalibriereinrichtung näher beschrieben. Wie der Lamellenblock 100 gemäß den Figuren 2a bis 2c, weist der Lamellenblock 200 eine Lamellenstruktur 110 mit einer Vielzahl von Lamellen 112 auf, die durch Nuten 130 voneinander beabstandet sind. Der Lamellenblock 200 weist ferner eine Trägerstruktur 120 auf, an der die Lamellenstruktur 110 angeordnet ist. Die Trägerstruktur 120 kann hierbei genauso ausgebildet sein, wie die Trägerstruktur des Lamellenbiocks 100 in den Figuren 2a bis 2c. Es wird auf die entsprechende Beschreibung der Figuren 2a-2c verwiesen. Zur Vereinfachung werden in den Figuren 3a und 3b jene Merkmale des Lamellenblocks 200, die strukturell und funktionell ähnlich oder identisch mit Merkmalen des Lamellenblocks 100 sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Gemäß den in den Figuren 3a und 3b dargesteliten Varianten eines erfindungsgemäßen Lamellenblocks 200 können wenigstens einige der Stegelemente 140a versetzt zueinander angeordnet sein. Somit teilen wenigstens einige der Stegelemente 140a die Nuten 130, in denen sie angeordnet sind, in ungleiche (d.h. ungleich lange) Nutabschnitte 132, 134. Der Versatz der Stegelemente 140a führt zu zueinander versetzten Kontaktflächen 142a und hat zur Folge, dass die Kontaktflächen 142a bei einem Vorschub eines zu kalibrierenden Profils entlang der Längsrichtung des Lamellenblocks 200 insgesamt einen größeren Oberflächenbereich des Profils überstreichen als zueinander deckungsgleich angeordnete Stegelemente 140a. Durch den Vorschub des zu kalibrierenden Profils entlang der Kontaktflächen 142a des Lamellenblocks 200 können somit die bei der Kalibrierung entstehenden Beulfelder an der Profiloberfläche über einen weiten Bereich glattgestrichen werden.
Gemäß der Variante in Figur 3a folgen die Stegelemente 140a, über die Gesamtlänge des Lamellenblocks 200 betrachtet, einem geradlinigen schrägen Verlauf bezüglich der Symmetrieebene 180. Gemäß der Variante in Figur 3b dagegen beschreiben die Stegelemente 140a an der Innenseite des Lamellenblocks 200 einen geschwungenen bzw. wellenförmigen Verlauf. Gemäß alternativer Varianten können die Stegelemente 140a auch einem zickzackförmigen oder anderweitigen Verlauf folgen. Mit anderen Worten sind die Stegelemente 140a innerhalb der Nuten 130 derart angeordnet, dass sie einen vorgegeben Verlauf folgen.
Die Dicke, mit der jedes Stegelement 140a in das Nutinnere einer Nut 130 hineinragt, kann für jedes Stegelement 140a variieren. Beispielsweise kann die Dicke eines Stegelements 140a mit steigendem Abstand des Stegelements 140a von der Symmetrieebene 180 zunehmen. Dadurch kann einer Kollision von Lamellen eines benachbarten Lamellenblocks in einer Kalibriereinrichtung mit den Stegelementen 140a vorgebeugt werden.
Im Zusammenhang mit den Figuren 4a und 4b werden weitere erfindungsgemäße Varianten eines Lamellenblocks 300 für eine Kalibriereinrichtung näher beschrieben. Zur Vereinfachung werden wiederum jene Merkmale des Lamellenblocks 300, die strukturell und funktionell ähnlich oder identisch mit Merkmalen des Lamellenblocks 100 gemäß den Figuren 2a-2c sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Es wird auf die entsprechende Beschreibung der Figuren 2a-2c verwiesen Gemäß der in der Figur 4a gezeigten Variante des Lamellenblocks 300 umfasst jede Nut 130 ein erstes Stegelement 140a und ein zweites Stegelement 140b. Die Stegelemente 140a, 140b teilen jede Nut in drei Nutabschnitte 132, 133, 134. Die ersten und zweiten Stegelemente 140a, 140b sind dabei derart angeordnet, dass die resultierenden Nutabschnitte 132, 133, 134 wenigstens einiger der Nuten 130 ungleiche Längen aufweisen. Dadurch kann das eingangs beschriebene Rattern beim Kalibrieren eines extrudierten Profils verringert oder gar unterbunden werden. Über die Gesamtlänge des Lamellenblocks 300 betrachtet, folgt die Anordnung der ersten Stegelemente 140a und die Anordnung der zweiten Stegelemente 140b jeweils einem vorgegebenen Verlauf. Die Anordnung der ersten Stegelemente 140a folgt einem geradlinigen schrägen Verlauf bezüglich der Symmetrieebene 180. Der Verlauf der zweiten Stegelemente 140b ist ebenso geradlinig schräg bezüglich der Symmetrieebene 180 und parallel zum Verlauf der ersten Stegelemente 140a. Gegenüber einer Variante, bei der jede Nut 130 von nur einem Stegelement 140a unterteilt ist (siehe Figuren 3a und 3b), weist die Unterteilung durch zwei Stegelemente 140a, 140b den Vorteil auf, dass die einzelnen Nutabschnitte 132, 133, 134 und damit auch die Beulfelder an der Profiloberfläche nochmals verkleinert sind, wodurch die Oberflächenbeschaffenheit des zu kalibrierenden Profils weiter verbessert wird.
Gemäß der in der Figur 4b gezeigten Variante des Lamellenblocks 300 weisen einige der Nuten 130 ein Stegelement 140a oder zwei Stegelemente 140a und 140b auf, während andere Nuten 130 kein Stegelement 140a, 140b aufweisen. Die Anordnung (Versetzung) der Stegelemente 140a, 140b kann dabei, über die Gesamtlänge des Lamellenblocks 300 betrachtet, einer nicht-stetigen Funktion folgen. Somit kann eine zufällige Verteilung verschieden langer Beulfelder an der Oberfläche eines kalibrierten Profils erzielt werden. Mit der in der Figur 4b gezeigten zufälligen und zumindest teilweise versetzten Anordnung der Stegelemente 140a, 140b kann wiederum bewirkt werden, dass ein größerer Bereich der Oberfläche des Profils bei der Kalibrierung überstrichen wird als bei deckungsgleich angeordneten Stegelementen. Im Zusammenhang mit der Figur 5 wird nun eine Implementierung einer erfindungsgemäßen Kalibriereinrichtung 500 näher beschrieben. Die Kalibriereinrichtung 500 umfasst eine Vielzahl der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Lamellenblöcke 100, 200, welche in Umfangsrichtung derart zueinander angeordnet sind, dass die Kontaktflächen 114 der Lamellen 112 und die Kontaktflächen 142a, 242 der Stegelemente 140a, 240 der Lamellenblöcke 100, 200 gemeinsam eine Kalibrieröffnung 510 bilden. Die Kalibrieröffnung 510 entspricht der gewünschten Außenkontur eines zu kalibrierenden Profils (Rohr 515).
An der Trägerstruktur 120 eines jeden Lamellenblocks 100, 200 ist eine Kopplungseinrichtung 150 angeordnet. Jede Kopplungseinrichtung 150 steht wiederum in Verbindung mit jeweils einer Betätigungseinrichtung 520, die zwischen einem inneren Gehäusezylinder 530 und einem äußeren Gehäusezylinder 540 der Kalibriereinrichtung 500 fixiert ist. Die Betätigung eines Lamellenblockes 100, 200 durch eine dazugehörige Betätigungseinrichtung 520 ermöglicht ein radiales Verfahren des Lamellenblocks 100, 200. Auf diese Weise kann der Durchmesser der Kalibrieröffnung 510 variabel eingestellt werden, da die Lamellen 112 eines jeden Lamellenblocks 100, 200 in die Nuten 130 der jeweils benachbarten Lamellenblöcke 100, 200 eingreifen.
Grundsätzlich ähnelt der Aufbau der Kalibriereinrichtung 500 gemäß Figur 5 dem Aufbau einer Kalibriereinrichtung, wie sie bereits in der DE 198 43 340 C2 beschrieben ist.
Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Lamellenblocks 100, 200 kann vorzugsweise ein generatives bzw. additives Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. Ein derartiges Herstellungsverfahren 600 ist in Figur 6 gezeigt. Demnach kommt ein 3D-Druckverfahren zum Einsatz. Hierbei werden in einem ersten Schritt 610 SD-Geometriedaten (CAD-Daten), welche der Geometrie des zu fertigenden Lamellenblocks 100, 200 entsprechen, berechnet. In einem zweiten Schritt 620 werden die berechneten 3 D-Geometried aten in Steuerbefehle für einen 3D-Druck umgewandelt. In einem dritten Schritt 630 wird schließlich, basierend auf den erzeugten Steuerbefehlen, der Lamellenblock 100, 200 mittels eines 3D- Druckverfahrens (z.B. Lasersintern, Laserschmelzen) schichtweise aufgebaut. Als Werkstoff für den 3D-Druck kann ein metallischer Werkstoff oder ein Polymerwerkstoff zum Einsatz kommen.
Es versteht sich, dass gemäß einer alternativen Variante das Verfahren ein Herstellen jeder Lamelle 112 einzeln (z.B. mit jeweils einem anliegenden Stegelement 140a, 240) und das Auffädeln der Lamellen 112 entlang wenigstens einer Trägerstange in Längsrichtung des Lamellenblocks 100, 200 umfassen kann.
Alternativ zur Herstellung mittels 3D-Druck ist auch denkbar, den Lamellenblock 100, 200 bzw. jede Lamelle 112 einzeln beispielsweise durch Fräsen, Bohren, Schneiden oder mittels eines Gussverfahrens herzustellen.
Durch den Einsatz der hier beschriebenen Lamellenblöcke mit Stegelementen kann die Kalibrierung von Endlosprofilen, insbesondere von Kunststoffprofilen, gegenüber dem Stand der Technik verbessert werden. Insbesondere kann eine vorteilhafte Verkleinerung der Beulfelder an der Oberfläche des Profils erzielt werden. Ferner können durch die oben beschriebene zumindest teilweise versetzte Anordnung der Stegelemente in Längsrichtung der Lamellenblöcke unregelmäßige Nutabschnittsmuster und somit unregelmäßige Beulfelder an der Profiloberfläche realisiert werden, wodurch das Rattern beim Kalibrieren des Profils eliminiert oder zumindest stark reduziert wird. Durch die zumindest teilweise versetzte Anordnung der Stegelemente können unregelmäßige Beulfelder an der Profiloberfläche realisiert werden, selbst wenn die einzelnen Stegelemente bzw. deren Kontaktoberflächen identisch ausgebildet sind.

Claims

Patentansprüche
1. Lamellenblock (100, 200, 300) für eine Kalibriereinrichtung (500) zur Kalibrierung eines extrudierten Profils (515), wobei der Lamellenblock (100, 200, 300) eine Lamellenstruktur (110) umfasst, welche eine Vielzahl von Lamellen (112) aufweist, die durch Nuten (130) voneinander beabstandet und in Längsrichtung (L) des Lamellenblocks (100, 200, 300) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige der Nuten (130) jeweils wenigstens ein Stegelement (140a, 140b) aufweisen, so dass die jeweiligen Nuten (130) an einer Innenseite des Lamellenblockes (100, 200, 300) in wenigstens zwei Nutabschnitte (132, 133, 134) unterteilt sind.
2. Lameilenblock (100, 200, 300) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Stegelemente (140a, 140b) derart in einer jeweiligen Nut (130) angeordnet ist, dass es bündig an der Innenseite mit dem Lamellenblock (100, 200, 300) abschließt.
3. Lamellenblock (100, 200, 300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegelemente (140a, 140b) wenigstens einiger der Nuten (130) zueinander versetzt angeordnet sind.
4. Lamellenblock (100, 200, 300) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die über eine Gesamtlänge des Lamellenblocks (100, 200, 300) angeordneten Stegelemente (140a, 140b) einen resultierenden Stegquerschnitt bilden, der größer als der Querschnitt eines jeden einzelnen Stegelements (140a, 140b) ist.
5. Lamellenblock (300) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einigen der Nuten (130) eine vorgebbare Anzahl von Stegelementen (140a, 140b) derart angeordnet ist, dass die Stegelemente (140a, 140b), über die Gesamtlänge des Lamellenblocks (300) betrachtet, einen in Längsrichtung (L) nichtstetigen Verlauf beschreiben.
6. Lamellenblock (200, 300) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in einigen oder in jeder der Nuten (130) ein erstes Stegelement (140a) derart angeordnet ist, dass die ersten Stegelemente (140a), über die Gesamtlänge des Lamellenblocks (200, 300) betrachtet, einen in Längsrichtung (L) schrägen oder geschwungenen Verlauf beschreiben
7. Lamellenblock (300) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einigen oder in jeder der Nuten (130) zusätzlich zu dem ersten Stegelement (140a) ein von dem ersten Stegelement (140a) beabstandet angeordnetes zweites Stegelement (140b) derart angeordnet ist, dass die zweiten Stegelemente (140b), über die Gesamtlänge des Lamellenblocks (300) betrachtet, einen in Längsrichtung (L) schrägen oder geschwungenen Verlauf beschreiben.
8. Lamellenblock (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lamellenblock (100, 200, 300) ferner eine Trägerstruktur (120) aufweist, an dem die Lamellenstruktur (110) angeordnet ist.
9. Lamellenblock (100, 200, 300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lamellenblock (100, 200, 300) mittels 3D-Druck bzw. mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt ist.
10. Kalibriereinrichtung (500) zur Kalibrierung von extrudierten Profilen, umfassend eine Vielzahl von Lamellenblöcken (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lamellenblöcke (100, 200, 300) zur Bildung einer Kalibrieröffnung (510) zueinander angeordnet sind.
11. Kalibriereinrichtung (500) nach Anspruch 10, wobei die Kalibriereinrichtung (500) eine Vielzahl von Betätigungseinrichtungen (520) umfasst, wobei jede der Betätigungseinrichtungen (520) mit jeweils einem der Lamellenblöcke (100, 200, 300) gekoppelt ist, um einen jeden Lamellenblock (100, 200, 300) individuell zu betätigen.
12. Verfahren (600) zum Herstellen eines Lamellenblocks (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, umfassend den Schritt des Herstellens (630) des Lamellenblocks (100, 200, 300) mittels 3D-Druck bzw. mittels additiver Fertigung.
13. Verfahren (600) nach Anspruch 12, ferner umfassend Berechnen (610) einer 3D- Lamellenblock-Geometrie, und Umwandeln (620) der berechneten 3D-Geometriedaten in entsprechende Steuerbefehle für den 3D-Druck bzw. die additive Fertigung.
14. Verfahren zum Herstellen eines Lamellenblocks (100, 200, 300), die Schritte umfassend;
- Erstellen eines Datensatzes, welcher den Lamellenblock (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 abbildet;
- Speichern des Datensatzes auf einer Speichervorrichtung oder einem Server; und
- Eingeben des Datensatzes in eine Verarbeitungsvorrichtung oder einen Computer, welche/r eine Vorrichtung zur additiven Fertigung derart ansteuert, dass diese den im Datensatz abgebildeten Lamellenblock (100, 200, 300) fertigt.
15. System zur additiven Fertigung eines Lamellenblocks (100, 200, 300), umfassend:
- Datensatzerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen eines Datensatzes, welcher den Lamellenblock (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 abbildet;
- Speichervorrichtung zum Speichern des Datensatzes;
- Verarbeitungsvorrichtung zum Empfangen des Datensatzes und zum derartigen Ansteuern einer Vorrichtung zur additiven Fertigung, dass diese den im Datensatz abgebildeten Lamellenblock (100, 200, 300) fertigt.
16. Computerprogramm, umfassend Datensätze, die bei dem Einlesen der Datensätze durch eine Verarbeitungsvorrichtung oder einen Computer diese/n veranlasst, eine Vorrichtung zur additiven Fertigung derart anzusteuern, dass die Vorrichtung zur additiven Fertigung ein Lamellenblock (100, 200, 300) mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 fertigt.
17. Computerlesbarer Datenträger, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 16 gespeichert ist.
18. Datensatz, welcher einen Lamellenblock (100, 200, 300) mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 abbildet.
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