DE2446920A1 - Verfahren zur erzeugung eines plastisch gemachten thermoplastischen schlauchfoermigen presslings - Google Patents

Description

Dipl -Ing. H. Sauerland · Dr,-!ng. P- König · Dipl.-lng. K. Bergen

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30. September 1974

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Bone Cravens Limited, Staniforth Road, Sheffield S9 4LS,

Großbritannien

"Verfahren zur Erzeugung eines plastisch gemachten thermoplastischen schlauchförmigen Preßlings"

Ein bekanntes Verfahren zum Herstellen von Flaschen oder anderen hohlen Behältern aus thermoplastischem Material ist das dem Strangpressen ähnliche Blasformverfahren, bei dem ein strangpressenähnlicher Extruder für plastisches Material kontinuierlich eines oder mehrere plastisch gemachte thermoplastische Schläuche erzeugt, die nachstehend kurz als Preßling bezeichnet werden sollen. Diese Schläuche oder Preßlinge werden sodann in eine geteilte Form gebracht und vom nachfolgenden stranggepreßten Material abgeschnitten. Im allgemeinen ist die Form unterhalb des Strangpreßformkopfes derart angeordnet, daß sie in eine zweite Stellung gebracht werden kann, in welcher der Preßling durch Druck aufgeblasen wird, um sich den Konturen der Form anzupassen.

Ein wesentlicher Schritt bei diesem Verfahren ist die Erzeugung von Preßlingen, welche die richtigen Abmessungen sowohl im Durchmesser als auch der Wandstärke haben, damit sie zu der jeweils verwendeten Form passen und der fertige Behälter mit Erfolg und ökonomisch produziert werden kann. Bisher haben Änderungen in den Abmessungen des Preßlings, die darauf beruhen, daß er unter der Wirkung seines Eigengewichts ausgezogen wird, die Entwicklung einer besonderen Technik gefordert, die dazu dient, das Verfahren

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einwandfrei zu beenden. Dies, in Verbindung mit der Forderung nach nicht gleichförmig gestalteten Behältern, hat zur Entwicklung von Apparaturen geführt, die am Strangpreßkopf angebracht werden und es ermöglichen, die Wandstärke des Schlauches während der Produktionsphase zu ändern. Dies ermöglicht die Erzeugung von Behältern der geforderten Wandstärke mit dem Vorteil, daß MaterialVerluste verhindert werden und die Kühlung des fertigen Erzeugnisses verbessert wird» Preßlinge der in Rede stehenden Art werden im allgemeinen durch Strangpressen durch eine Form erzeugt, die einen Formkörper enthält, der einen mittleren Kern oder Dorn umgibt, um auf diese Weise einen ringförmigen Bereich zu schaffen, der die Abmessungen des Preßlings bestimmt. Die Schläuche oder Preßlinge werden vertikal abwärts stranggepreßt, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch den übrigen Prozeß gesteuert wird. Entwicklungen in den letzten Jahren haben zu einer großen Anzahl von technischen Maßnahmen geführt, die es ermöglichen, die Wandstärke des Preßlings während des Zyklus zu variieren,, Das jeweils angewendete Verfahren hängt in hohem Maße von der Geometrie des Formkörpers und Domes ab, die im allgemeinen einen konischen Abschnitt bilden, so daß sich ein konvergierender oder divergierender Kanal für den Materialfluß ergibt. Durch Einstellen der relativen axialen Stellungen des Formkörpers und Dornes werden Änderungen des ringförmigen Abschnitts erhalten, die ihrerseits Änderungen im Querschnitt des Preßlings zur Folge haben» Eine große Anzahl von Mechanismen sind verwendet worden, um diese Relativbewegung zu erhalten. Diese Mechanismen bestehen unter anderem aus mechanischen Hebeln, Kurvenscheiben oder Nocken, Zahnstangen in Verbindung mit Ritzeln, Luftzylindern und hydraulischen Servoeinheiten, die mechanisch oder elektrisch gesteuert werden, um das verlangte Variationsprogramm zu erhalten.

Eine hydraulische Servoeinheit mit elektrischer Steuerung und negativer Rückkopplung hat sich als das den verschiede-

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nen Verhältnissen am "besten anpaßbare System erwiesen. Es kann leicht bedient und eingestellt werden, um eine genaue Steuerung der Wandstärke des Preßlings zu erhalten. Einem hydraulischen System haftet jedoch ein wesentlicher Nachteil insofern an, als nicht alle Blasformmaschinen mit hydraulischer Energie arbeiten, so daß eine zusätzliche hydraulische Energiequelle vorgesehen werden muß, was die Kosten heraufsetzt. Es besteht daher das Bedürfnis nach einer nicht hydraulisch arbeitenden Vorrichtung zum Programmieren des Prozesses der Herstellung des schlauchartigen Preßlings für eine elektromechanisch arbeitende Blasformmaschine, welche dieselben Steuerungsmöglichkeiten zur Verfügung stellt wie hydraulisch arbeitende Vorrichtungen.

Pneumatische Vorrichtungen haben den großen Nachteil, daß sie nicht leicht so gebaut werden können, daß ihre beweglichen Teile in bestimmte Stellungen gebrächt werden können, weil ein Zylinder auf Luftdruck anspricht, wenn er über seinen vollen Hub arbeitet. Hubbegrenzungen und Geschwindigkeitssteuerungen können beträchtliche Variationen innerhalb des Hauptzyklus liefern. Alles dies ist jedoch einem hydraulisch arbeitenden System unterlegen. Mechanische Vorrichtungen sind besser in der Lage, eine geeignete Steuerung zu schaffen, sobald ein Nockenprofil geschaffen worden ist₀ Dies erfordert jedoch einen langwierigen Prozeß. Außerdem kann die Form eines Nockenprofils nicht nachträglich ohne weiteres geändert werden.

Gemäß der Erfindung wird die Steuerung der relativen Stellungen des Formkörpers und Dornes einer Strangpresse der in Rede stehenden Art durch Verwendung eines elektrischen Schrittmotors bewirkte

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Apparatur zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens. Diese

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Apparatur enthält einen Schrittmotor, der mit dem Formkörper oder dem Dorn gekoppelt ist, sowie ferner Mittel zur Änderung der Motorstellung während der Erzeugung eines
Preßlings gemäß einem Einstellungsprogramm.

Die Steuerung des Motors und demgemäß diejenige der Stellung des Kernes bzw. Dornes kann durch ein ohne Rückkopplung arbeitendes System erhalten werden, das für eine Anzahl von Einstellungen des Formkörpers oder des Dornes während jedes Produktionszyklus der Maschine sorgt. Normalerweise werden drei Parameter in der Steuerung einstellbar sein müssen, nämlich die gesamte Zykluszeit des Programms der Herstellung des Preßlings, die ihrerseits automatisch in eine Anzahl von Zeitabschnitten geteilt ist, ferner die verlangte Einstellung des Dornes oder Formkörpers während jeder dieser Zeitabschnitte und schließlich das verlangte Gesamtgewicht des Preßlings. Vorzugsweise werden die Einstellungen der Zeitabschnitte durch Verstellen einer Anzahl justierbarer elektrischer Potentiometer programmiert, von denen eines die Stellung am Ende jedes Zeitabschnitts des Programms repräsentiert.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Apparatur, die zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeignet ist, ist in der Zeichnung dargestellt.
Dort zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des Schrittmotors, teilweise im Schnitt, nebst einem mit dem Motor zusammenwirkenden Mechanismus, der die Stellungen bestimmt,

Fig. 2 einen schematisch gehaltenen Schnitt durch den Formkopf der Vorrichtung,

Figo 3 ein Schaltschema des zugehörigen Steuersystems
und

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Fig. 4 eine schematisch gehaltene Wiedergabe eines Steuerpults .

In Fig. 1 ist der Schrittmotor 1 oberhalb eines zur Untersetzung dienenden Schneckengetriebes angeordnet, das seinerseits eine Welle 3 treibt, auf der ein Exzenter 4 montiert ist. Der Exzenter 4 wirkt auf eine Betätigungsstange 5 des Domes 6 ein (siehe Fig. 2). Auf diese Weise wird jede Drehbewegung des Schrittmotors 1 in eine entsprechende Längsverschiebung des Dornes 6 umgewandelt. An dem vom Untersetzungsgetriebe 2 abgewandten Ende ist auf der Welle 3 ein drehbares Gleichstrompotentiometer 7 angebracht, das eine Spannung liefert, die der jeweiligen Stellung des Dornes entspricht.

Fig. 2 zeigt die Anordnung des zur Herstellung des Preßlings dienenden Formkopfes, in welchem der Dorn 6 vertikal beweglich ist, und der zusammen mit dem Formkörper 8 einen sich verjüngenden, im Querschnitt ringförmigen Strömungskanal 9 bildet, durch den das flüssige Polymer extrudiert oder stranggepreßt wird, um den Preßling 10 zu bilden. Der obere Teil des Formkopfes enthält ein Querhaupt 11, in welches das Polymer durch eine horizontal gelagerte Extrudierschnecke 12 gefördert wird.

Im Betrieb wird jeder Zyklus deö Systems durch die Betätigung eines nicht gezeichneten Messers eingeleitet, das den zuvor gefertigten Preßling abschneidet. Zu Beginn des Zyklus mißt das in Fig₀ 3 dargestellte Steuersystem die Spannungsdifferenz zwischen der Potentiometereinstellung in seiner neuen Einstellung und der Potentiometereinstellung im ersten Abschnitt. Die verlangte Stellung des Preßlings in jedem Abschnitt des Zyklus wird in die Vorrichtung mittels einer Reihe von Potentiometern 13 eingegeben, und die Messung der Spannungsdifferenz geschieht durch eine Reihe

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von Zungenrelais 14, die mit einem Differentialverstärker 15 verbunden sind. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 15 wird auf einen Gleichrichter 16 gegeben und das so erzeugte Signal wird über einen Wandler geleitet, der das Spannungssignal in ein entsprechendes Frequenzsignal verwandelt. Das aus diesem Wandler kommende Signal wird durch vier dividiert und sodann der Motorantriebsteuerung 17 zugeleitet. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers wird außerdem durch einen auf Polarität ansprechenden Fühler überwacht, der die Richtung bestimmt, in welcher der. Motor 1 sich zu bewegen hat. Sowohl das Frequenzsignal als auch das die Drehrichtung bestimmende Signal werden der Steuerung 17 für den Motorantrieb zugeleitet, die das Frequenzsignal und das richtungsbestimmende Signal in eine entsprechende Anzahl von Pulsen verwandelt, die ihrerseits dem Schrittmotor zugeleitet werden, der auf die Frequenz und Anzahl der Pulse anspricht, um den Dorn 6 zu betätigen.

Um die Pulse gleichmäßig über einen Zyklus zu verteilen, ist ein Uhrwerk vorgesehen, das automatisch die totale Zykluszeit in die erforderliche Anzahl von Zeitabschnitten aufteilt. Das Uhrwerk 19 liefert außerdem ein Ausgangssignal, das einem Schieberegister 20 zugeleitet wird, welches die Zungenrelais 14 betätigt, um auf diese Weise die vom Potentiometer 13 gelieferte Spannung für einen Zeitabschnitt mit der Spannung zu vergleichen, die vom Potentiometer 13 des nachfolgenden Zeitabschnitts abgegeben wird.

Ein geschlossener Regelkreis (d.h. negative Rückkopplung) vom Winkeltransduktor 7 ist vorgesehen, um eine Bezugsspannung in der neuen Stellung zu erzeugen, so daß die Einheit am Ende jedes vollen Zyklus in die neu eingestellte Stellung zurückkehrt.

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Das Gewichtspotentiometer 21 ermöglicht dem Rückstellbezugswert, von Hand geändert zu werden, um dadurch die Programmeinstellung in ihrer Gesamtheit zu verschieben und zugleich das Gesamtgewicht des Preßlings unabhängig von den programmierten Änderungen zu erhöhen oder zu erniedrigen.

Zufolge der Variation der Frequenz von einem Abschnitt zum nächsten Abschnitt wird eine glatte, nahezu stufenfreie Änderung in der Dicke des Preßlings zwischen einem und dem nächstfolgenden Zeitabschnitt erreicht, wodurch plötzliche Änderungen in der Dicke des Preßlings eliminiert werden, wie sie in einem hydraulischen, servobetätigten System möglich sind»

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Gestaltung eines Steuerpults für die beschriebene Apparatur mit Steuerorganen 22 für die Schiebepotentiometer 13, eine Steuerung 23 für die das Gewicht beeinflussende Steuerung, eine Steuerung 24- für das die Rückstellung bewirkende Potentiometer und andere wesentliche Steuerelemente„

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Claims (12)

Bone Cravens Limited, Staniforth Road, Sheffield S9 4LS, Großbritannien Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines plastisch gemachten, aus thermoplastischem Stoff bestehenden schlauchförmigen Preßlings mittels einer Strangpresse, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Stellung des Formkörpers und des diesen durchdringenden Dornes der Strangpresse durch einen elektrischen Schrittmotor bewirkt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn bei feststehendem Formkörper durch den Schrittmotor bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Stellung des Schrittmotors bei jedem der einen Zyklus zur Herstellung eines Preßlings enthaltenden Schritte gemäß einem vorgegebenen Programm durch ein Steuersystem gesteuert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß das Gewicht des Preßlings einstellbar ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zyklus, innerhalb dessen ein Preßling erzeugt wird, durch das Abtrennen des vorangegangenen Preßlings eingeleitet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Schrittmotor besteht, der mit dem Formkörper

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oder Dorn gekoppelt ist, und daß Mittel zur Änderung der Motorstellung nach einem vorgegebenen Programm während der Herstellung eines Preßlings vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrittmotor mit dem Formkörper oder Dorn durch einen untersetzend wirkenden Schneckentrieb und einen Exzenter gekuppelt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur wählbaren Änderung der Motorstellung aus einem offenen Regelkreis bestehen, der eine Anzahl bestimmter Stellungen für den Formkörper und den Dorn während jedes Zyklus der Vorrichtung vorsieht, innerhalb dessen ein Preßling hergestellt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einleitung eines ProduktionsSchritts für einen Preßling Mittel vorgesehen sind, die ansprechen, wenn die Vorrichtung den vorangegangenen Preßling abgeschnitten hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Einstellung der jeweils erforderlichen Zykluszeit in dem preßlingerzeugenden Programm vorgesehen sind, um die verlangten relativen Stellungen des Domes und des Formkörpers entsprechend einer bestimmten Anzahl von Zeitintervallen innerhalb des Zyklus und zur Einstellung des Gesamtgewichts des Preßlings vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstellmittel mindestens teilweise aus Potentiometern bestehen,,

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12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichstrompotentiometer vorgesehen ist, das die relative Stellung des Dornes überwacht und ein negatives Rückkopplungssignal erzeugt, mittels dessen der Motor in eine Winkelstellung zurückgeführt wird, wie sie für den nächsten
Schritt nötig ist.

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