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DE2700003A1 - Anlage zur herstellung von strangpressprofilen - Google Patents

Anlage zur herstellung von strangpressprofilen

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Publication number
DE2700003A1
DE2700003A1 DE19772700003 DE2700003A DE2700003A1 DE 2700003 A1 DE2700003 A1 DE 2700003A1 DE 19772700003 DE19772700003 DE 19772700003 DE 2700003 A DE2700003 A DE 2700003A DE 2700003 A1 DE2700003 A1 DE 2700003A1
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DE
Germany
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speed
metering pump
computer
screw press
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19772700003
Other languages
English (en)
Inventor
Herbert Rahlfs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Original Assignee
Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik filed Critical Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority to DE19772700003 priority Critical patent/DE2700003A1/de
Priority to AT0816277A priority patent/AT368946B/de
Priority to GB52586/77A priority patent/GB1581450A/en
Priority to FR7738316A priority patent/FR2375979A1/fr
Priority to US05/865,502 priority patent/US4171193A/en
Publication of DE2700003A1 publication Critical patent/DE2700003A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

2700003 Andrejewski, Honlce, Gesthuysen & Masch Patentanwälte
Diplom-Physiker Dr. Waiter Andrejewtki Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltoakte
43 E*t»n 1, TWiterpkitx 3, Porti. 719
15. November 1976
Patent- und Hilfsgebrauchstnusteranmeldung Reifenhäuser KG Spicher Straße, 5210 Troisdorf 15 Anlage zur Herstellung von Strangpreßprofilen
Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine Anlage zur Herstellung von Strangpreßprofilen vorgegebener Soll-Produktdaten aus thermoplatischem Kunststoff, (hauptsächlich) bestehend aus
Kunststoffschneckenpresse mit Schneckenzahlregelelnrichtung und ggf. mit nachgeschalteter Siebeinrichtung,
Strangpreßwerkzeug, Profilperformer, und
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Abzugseinrichtung rait Abzugsregeleinrichtung.
Profilperformer bezeichnet dabei Kalibrier-, Temperier- und/oder KUhleinrichtungen, Verstreckeinrichtungen u. dgl. . Der Ausdruck Strangpreßprofile bezeichnet alle In der Kunststofftechnik üblichen Profile, aber auch Rohre beliebigen Querschnittes, Schlau· ehe, Plattenstränge und endlich auch Kunststoffolien.
Bei den (aus der Praxis) bekannten Anlagen der beschriebenen Gattung sind die Schneckendrehzahlregeleinrichtung und die Abzugsregeleinrichtung voneinander funktionell unabhängige Regelaggregate, deren Sollwerte nach Maßgabe der eingesetzten Kunststoffe einerseits, nach Maßgabe der herzustellenden Profile andererseits eingestellt werden. Es mag auch bekannt sein, die beiden Regelaggregate funktionell aufeinander abzustimmen oder zu koppeln. Jedenfalls ist nicht sichergestellt, daß den Strangpreßwerkzeugen stets das gleiche Volumen an thermoplastischem Künststoff in der Zeiteinheit zugeführt wird. Die Folge ist, daß die Produktdaten nicht mit engen Toleranzen konstant gehalten werden können, - und das ist ein sehr eigentümliches seit langem nicht befriedigend gelöstes Problem der gattungsgemäßen Anlagen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage zu schaffen, die es mit regeltechnisch und steuerungstechnisch einfachem Aufwand ermöglicht, Strangpreßprofile herzustellen, deren Ist-Produktdaten in engen Toleranzgrenzen den vorgegebenen Soll-Produktdaten entsprechen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist hauptsächlich gekennzeichnet durch die Vereinigung der folgenden Merkmale:
a) daß zwischen Kunststoffschneckenpresse und Strangpreßwerkzeug eine Dosierpumpe angeordnet ist, deren Drehzahl von einem von den Soll-Produktdaten gespeisten Rechner gesteuert und geregelt ist, der außerdem in Abhängigkeit von der Drehzahl der Dosierpumpe die Abzugsregeleinriehtung steuert,
b) daß die Schneckendrehzahlregeleinrichtung für eine Druck/Drehzahl-Regelung ausgelegt ist, die einen zwischen Dosierpumpe und Kunststoffschneckenpresse angeordneten Istwert-Druckfühler aufweist, und
c) daß unabhängig von a) und b) die Massetemperatur beim Austritt aus der Schneckenstrangpresse im Bereich von plus/minus 10 0C konstant gehalten ist.
Bei ganz anderen Verfahren,nämlich bei der Herstellung von Monofilfäden mit Hilfe von sog. Spinndüsen, ist es bekannt, den Spinndüsen Dosierpumpen vorzuschalten. Das hat jedoch die Probleme um die Verbesserung des Toleranzverhaltens von gattungs~ gemäßen Anlagen bisher nicht beeinflußt. Tatsächlich treten bei der Herstellung von Monofilfäden die oben beschriebenen, eigentümlichen Toleranzprobleme nicht auf.
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Der Rechner muß bei der erfindungsgemäßen Anlage als Prozeßrechner so ausgelegt werden, daß er die Produktdaten umsetzt in das optimale Volumen, welches zu diesen Produktdaten den Strancpreßwerkzeugen zugefUhrt werden muß, damit ein optimales Produkt entsteht. Die Strangpreßwerkzeuge müssen dem Produkt und den Produktdaten entsprechend ausgelegt werden. Das sind zunächst Daten und Parameter, die für Jedes Produkt und zu jeder Anlage experimentell ermittelt werden müssen und ohne Schwierigkeiten auch experimentell ermittelt werden können. Im übrigen geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß bei Anlagen zur Herstellung von Strangpreßprofilen vorgegebener Soll-Produktdaten aus thermoplatischem Kunststoff eine Steuerung oder Regelung, in die rheologische Parameter als Soll- und Istwerte bzw. als Steuerungsparameter eingehen, kaum zu realisieren ist, da die Theologischen Parameter meßtechnisch nur schwer erfaßbar sind. Die Erfindung arbeitet daher nicht mit Theologischen Parametern sondern mit Parametern, die gleichsam klassich mechanisch ohne weiteres gegeben sind bzw. ohne Schwierigkeiten gemessen werden können. Die Erfindung kommt nichtsdestoweniger zu einem bezüglich der Toleranzen sehr befriedigenden Ergebnis, weil sie die überraschende Tatsache nützt, daß Schwankungen der Massetemperatur am Austritt der Schneckenstrangpresse, die im Bereich von plus/minus 10 0C liegen, vernachlässigt werden können. Zwar führen Schwankungen der Massetemperatur in diesem Bereich auch zu Volumenschwankungen, diese wiederum wirken sich Jedoch überraschenderweise bei einer erfindungsgemäßen Anlage mit Dosierpumpe nicht toleranzverschlechternd aus. Es versteht sich von selbst, daß die Kunst-
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ΟΟΡΓ
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Stoffschneckenpresse so arbeiten muß, daß die Dosierpumpe, die im Rahmen der Erfindung gleichsam als Leitgröße arbeitet, stets vollständig gefüllt ist. Polglich arbeitet im Rahmen der Erfindung die Dosierpumpe mit volumetrisch sehr genau dosiertem Ausstoß. Vorzugsweise ist die Dosierpumpe eine kontinuierlich steuerbare und kontinuierlich arbeitende Pumpe, z. B. eine Zahnradpumpe. Im Rahmen der Erfindung liegt es, in Kombination zu den beschriebenen Maßnahmen nicht nur die Massetemperatur am Austritt der Schneckenstrangpresse generell im Bereich von plus / minus 10 0C konstant zu halten sondern eine mit dem Rechner verbundene Temperaturregeleinrichtung vorzusehen, welche die Temperatur der Kunststoffschneckenpresse in Abhängigkeit von Soll-Produktdaten und Schneckendrehzahl unter Berücksichtigung der angegebenen Schwankungsbreite regelt.
Eine Optimierung in bezug auf die Toleranzen der Produktdaten erreicht man durch zusätzliche Korrekturmaßnahmen. In diesem Zusammenhang sind hauptsächlich drei Korrekturmaßnahmen von Bedeutung, die einzelnen oder in Kombination verwirklicht werden können. Die erste dieser Korrekturmaßnahmen ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner zusätzlich mit einer zwischen Strangpresse und Dosierpumpe angeordneten Dosierpumpenkorrektureihrichtung versehen ist, die mit einem zwischen Strangpresse und Dosierpumpe angeordneten Istwert-Temperaturfühler für die Massetemperatur ausgerüstet ist. Eine weitere Korrekturmaßnahme ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner zusätzlich mit einem Schlupfkontroler versehen ist, der einen dem Abzug nachgeschalteten Meßfühler für die Produktionsgeschwiüigkeit aufweist. End-
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empfiehlt die Erfindung in diesem Zusammenhang, den Rechner zusätzlich mit einem Dimensionskontroler auszurüsten, der eine zwischen dem Profilperformer und der Abzugseinrichtung angeordnete Dimensionsmeßvorrichtung aufweist.
Das alles wird im folgenden anhand eines AusführungsbeiSpieles ausfuhrlicher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung
Pig. 1 die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Strangpreßprofilen,
Fig. 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach Pig. I,
Fig. 3 ein Blockschema für die Regelung der Anlage nach Fig.
Die in den Figuren dargestellte Anlage zur Herstellung von Strang preßprofilen 1 aus thermoplastischem Kunststoff besteht in ihrem j
grundsätzlichen Aufbau zunächst aus j
einer Kunststoffschneckenpresse 2 mit Antrieb- und Sehneckendrehzahlregeleinrichtung 3 und im Ausführungsbeispiel auch mit nachgeschalteter Siebeinrichtung 4,
dem Strangpreßwerkzeug 5* einem als Profilperformer 6 bezeichneten Aggregat, und
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der Abzugseinrichtung 7 mit Antrieb- und Abzugssteuereinrichtung δ.
Es mag sich im Ausführungsbeispiel um die Herstellung von Kunststoffrohren 1 handeln. Im Ausführungsbeispiel ist außerdem der Profilperformer 6 ein Aggregat aus Kalibriereinrichtung 9 und nachgeschalteter Temperiereinrichtung 10 mit Wasserkühlung. - Zwischen Kunststoffschneckenpresse 2 und Strangpreßwerkzeug 1st eine Dosierpumpe 11 angeordnet. Die Drehzahl dieser Dosierpumpe 11 wird von einem Rechner 12 gesteuert, der mit den vorgegebenen Produktdaten gespeist wird. Dieser Rechner 12 steuert aber außerdem die Abzugsregeleinrichtung 8, und zwar in Abhängigkeit von der Drehzahl der Dosierpumpe 11. Im Grundsatz unabhängig von diesem Rechner 12 ist die Schneckendrehzahlregeleinrichtung 3· Die Schneckendrehzahlregeleinrichtung 3 ist für eine Druck/Drehzahlregelung ausgebildet, die einen zwischen Dosierpumpe 11 und Kunststoffschneckenpresse 2 angeordneten Istdruckfühler 13 aufweist. Im übrigen ist die Anordnung und Auslegung im ganzen so getroffen, daß unabhängig von den vorbeschriebenen Maßnahmen die Massetemperatur beim Austritt aus der Kunststoffschneckenpresse 2 im Bereich von plus/minus 10 0C konstant gehalten wird. Die Temperatur, mit der die thermoplastifizierte Masse aus der Kunststoffschneckenpresse 2, austritt, ist dabei diejenige Strangpreßtemperatur, die für die gebräuchlichen thermoplastischen Kunststoffe üblich ist. Es ist aber außerdem eine mit dem Rechner 12 verbundene Temperaturregeleinrichtung 14 vorgesehen, welche die Temperatur der Kunststoffschneckenpresse 2 in Abhängigkeit von Produktdaten und Schneckendrehzahl regelt.
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Im Ausführungsbeispiel und nach bevorzugter Ausführungsform der ■ Erfindung besitzt der Rechner 12 zusätzlich eine zwischen Kunst- | stoffschneckenpresse 2 und Dosierpumpe 11 angeordnete Dosier- ! pumpenkorrektureinrichtung 15. Diese ist mit einem zwischen i KunststoffSchneckenpresse 2 und Dosierpumpe 11 angeordneten ■ Temperaturfühler l6 für die Massetemperatur ausgerüstet und \ arbeitet also in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Soll- j temperatur und Isttemperatur des thermoplastifizierten Kunst- | stoffes an dieser Stelle. Soweit zwischen Abzugseinrichtung 7 I und Strangpreßprofil 1 ein Schlupf auftreten kann, ist der Rechne}? 12 zusätzlich mit einem Schlupfkontroler 17 versehen, der einen der Abzugseinrichtung nachgeschalteten Meßfühler l8 für die Produktgeschwindigkeit aufweist. Hier wird dann die Differenz zwischen dieser Produktgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des Abzugs steuerungstechnisch bzw. regeltechnisch für die Dosierpumpe 11 ausgenutzt. In ähnlicher Weise kann der Rechner 12 zusätzlich mit einem Dimensionskontroler 19 ausgerüstet sein, der eine dem Profilperformer 6 und der Abzugseinrichtung 7 nachgeordnete Dimensionsmeßvorrichtung 20 l>esitzfe--und das Strangpreßwerkzeug 5 verstellt. In diesen Zusammenhang gehören auch evtl. Maßnahmen zur Werkzeugverstellung, z. B. zum Zwecke der Erzielung vorgegebener Wanddicke, wozu im Ausführungsbeispiel eine Wanddickeneinstellvorrichtung 21 vorgesehen ist, die von einem Wanddickenmeßgerät 22 erfaßt wird. Die Werkzeugverstellung geschieht dann z. B. über ein Exzentergetriebe 2j5, wie es in Fig. 2 dargestellt wurde. Bei der dargestellten Anlage werden die vorgegebenen Soll-Produktdaten zweckmäßigerweise auf einer
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Lochkarte 24 oder auch auf einem Magnetband gespeichert und von diesem Datenträger dem Rechner 12 mitgeteilt.
In das Blockschema der Fig. 3 sind zunächst die oben schon angegebenen Bezugszeichen eingetragen worden. Das Blockschema ist jedoch im übrigen detaillierter und enthält zusätzliche Funktionen. So erkennt man von oben nach unter zunächst
den Regelkreis I für die Druck/Drehzahlregelung der Kunststoffschneckenpresse 2, und einen automatischen, druckgeregelten Siebwechsel der Siebeinrichtung 4,
den Regelkreis II für die Temperaturregelung der Kunststoff schneckenpresse 2,
den Regelkreis III für die Drehzahl der Dosierpumpe 11, den Regelkreis IV für die Regelung Abzugsdrehzahl, den Regelkreis V für die Wanddickenregelung,
den Regelkreis VI für die Vakuumregelung der Vakuumkalibrier einrichtung 9,
den Regelkreis VII für die Temperaturregelung im Vakuumtank 25,
den Regelkreis VIII für die Temperaturregelung im Wasserbad 26.
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Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
Zu jedem Regelkreis gehören ein Regler R und ein Stellglied S. Die Sollwerte werden bei SW eingegeben« die Istwerte fließen bei IW zu. Soweit Meßwertumformer erforderlich sind« sind diese im Blockeenema der Fig. 3 mit U bezeichnet worden. Die Regelkreise I, II, III, IV, V und VI stehen über Funktionsverbindungen F in Verbindung mit dem Rechner 12, dem in der beschriebenen Weise die Soll-Produktdaten aufgegeben werden. Insoweit sind in Fig. den Bezugsbuchstaben die römischen Zahlen der Regelkreise als Index beigegeben worden. Die Regelkreise VII, VIII sind im AusfUhrungsbeispiel von diesem Rechner 12 unabhängig. Im übrigen fließen in den Regelkreis II für die Temperatur der Kunststoffschneckenpresse 2 und in den Regelkreis III für die Drehzahlregelung der Dosierpumpe 11 die Drehzahl der Kunststoffschneckenpresse 2 ein, und zwar über die Funktionsverbindung Fj/jj und Fj/jjj · Zum Rechner 12 gehört auch das Bauteil 27 des Blockschemas, in dem Durchmessersollwert SW IV und Wandstärkensollwert SW V zusammen mit anderen Produktdaten umgeformt und dem Regler Rj11 für die Drehzahl der Dosierpumpe 11 zugeführt werden.
80982^/0474

Claims (5)

  1. Andrejewslci, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    Ansprüche :
    ( 1.j Anlage zur Herstellung von Strangpreßprofilen vorgegebener iSoll-Produktdaten aus thermoplastischem Kunststoff, - (hauptsächlich) bestehend aus
    Kunststoffschneckenpresse mit Sehneckendrehzahlregeleinrichtung und ggf. nachgeschalteter Siebeinrichtung,
    Strangpreßwerkzeug,
    Profilperformer, und
    Abzugsvorrichtung mit Abzugsregeleinrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale,
    a) daß zwischen Kunststoffschneckenpresse (2) und Stranpreßwerkzeug (5) eine Dosierpumpe (11) angeordnet ist, deren Drehzahl von einem von den Soll-Produktdaten gespeisten Rechner (12) gesteuert und geregelt ist und der außerdem in Abhängigkeit von der Drehzahl der Dosierpumpe (11) die Abzugsregeleinrichtung (8) steuert.
    8098 2*f/0474
    Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
    - ver-
    b) daß die Schneckendrehzahlregeleinrichtung (3) für Druck/Drehzahlregelung ausgebildet ist, die einen zwischen Dosierpumpe (11) und Kunststoffschneckenpresse (2) angeordneten IstwertdruckfUhler (13) aufweist, - und
    c) daß unabhängig von a) und b) die Massetemperatur beim Austritt aus der Kunststoffschneckenpresse (2) im Bereich von plus/minus 10 0C konstant gehalten ist.
  2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Kombination dazu eine mit dem Rechner (12) verbundene Temperaturregeleinrichtung (14) vorgesehen ist, welche die Temperatur der Kunststoffschneckenpresse (2) in Abhängigkeit von den Soll-Produktdaten und der Schneckendrehzahl regelt.
  3. 3* Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (12) zusätzlich mit einer Dosierpumpenkorrektureinrichtung (15) versehen ist, die mit einem zwischen Kunststoffschneckenpresse (2) und Dosierpumpe (11) angeordneten Istwert-Temperaturfühler (l6) für die Massetemperatur ausgerüstet ist.
  4. 4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (12) zusätzlich mit einem Schlupfkontroler (17) versehen ist, der einem der Abzugseinrichtung (7) nachgeschalteten Meßfühler (l8) für die Produktgeschwindigkeit aufweist.
    82^/047
    Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen
  5. 5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet» daß der Rechner (12) zusätzlich mit einem Dimensionskontroler (I9) ausgerüstet ist, der eine zwischen dem Profilperformer (6) und der Abzugseinrichtung (7) angeordnete Dimensionsmefivorrichtung (20) besitzt.
    80982?/0474
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