AT519282A1

AT519282A1 - Verfahren zur herstellung von kunststoffprofilen

Info

Publication number: AT519282A1
Application number: ATA50947/2016A
Authority: AT
Inventors: Stadlhuber Thomas
Original assignee: Stadlhuber Thomas
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-05-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, bei der stromabwärts eines Extruders (1) mindestens eine Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und mindestens ein Kalibriertank (4) vorgesehen sind, die auf einem Kalibriertisch (2) angeordnet sind. Eine Verbesserung der Profilqualität wird dadurch erreicht, dass auf dem Kalibriertisch (2) mindestens eine Aufnahmeposition für eine Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) vorgesehen ist, die neben einer mechanischen Befestigung auch eine direkte Versorgung mit Wasser und/oder Vakuum bereitstellt

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, bei der stromabwärts eines Extruders mindestens eine Trockenkalibriereinheit und mindestens ein Kalibriertank vorgesehen sind, die auf einem Kalibriertisch angeordnet sind.

Zur Steigerung der Effizienz bei der Herstellung von Kunststoffprofilen ist es erforderlich, die notwendigen Arbeiten bei einem Werkzeugwechsel schnell und effizient durchführen zu können. Dabei soll die Gefahr von Fehlbedienungen möglichst minimiert werden.

Eine besonders schwierige Aufgabe ist die Neueinstellung einer Extrusionslinie, die erforderlich ist, wenn wesentliche Änderungen vorgenommen werden, insbesondere dann, wenn ein anderes Kunststoffprofil hergestellt werden soll. Auch wenn bereits Erfahrungswerte über günstige Einstellparameter unter ähnlichen Umständen vorliegen, ist es oft schwierig, schnell und effizient einen stabilen Herstellungsprozess zu erreichen.

Im Zuge solcher Arbeiten ist es stets erforderlich, die verschiedenen Kalibrierwerkzeug die über Schläuche mit entsprechenden Anschlüssen am Kalibriertisch zu verbinden, um die Versorgung mit Wasser und Vakuum zu ermöglichen und gegebenenfalls verschiedene Steuerleitungen anzuschließen. Dabei kann es zu Verwechslungen der Anschlüsse kommen, so dass eine nicht optimale Funktion erreicht wird. Darüber hinaus ist es nicht oder nur erschwert möglich, die Steuerung der Versorgung von Kalibrierwerkzeugen bereits am Kalibriertisch vorzunehmen. Eine weitere Problematik ist, dass die Steuerung der Extrusionslinie eine Eingabe der Identität der aufgebauten Kalibrierwerkzeug benötigt, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten, wobei diese Eingabevorgang ebenfalls fehleranfällig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung anzugeben, die eine einfache und wenig fehleranfällige Bedienung ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer entsprechenden Trockenkalibriereinheit.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass auf dem

Kalibriertisch mindestens eine Aufnahmeposition für eine Trockenkalibriereinheit / 16 vorgesehen ist, die neben einer mechanischen Befestigung auch eine direkte

Versorgung mit Wasser und/oder Vakuum bereitstellt.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, dass ein modulares System von Kalibriertisch und Kalibrierwerkzeugen zur Verfügung gestellt wird, das einen einfachen und wenig fehleranfälligen Aufbau der Werkzeuge gewährleistet. Wesentlich ist, dass es zumindest weitgehend und bevorzugt vollständig vermieden werden kann, die Werkzeuge über Leitungen mit dem Kalibriertisch zu verbinden, um die Versorgung mit Kühlwasser, Vakuum und dgl. sicherzustellen und Steuerinformationen auszutauschen.

Als Aufnahmeposition wird im Rahmen der Erfindung der Platz bezeichnet, an dem ein Werkzeug auf dem Kalibriertisch befestigt werden kann. Die Aufnahmeposition stellt typischerweise die Mittel zur mechanischen Verbindung der Werkzeuge, wie etwa Schnellverschlüsse, zur Verfügung.

Besonders günstig ist es in diesem Zusammenhang, wenn die Aufnahmeposition ausgebildete Anschlüsse für Wasser und/oder Vakuum aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, sämtliche erforderlichen Versorgungsverbindungen für ein Werkzeug bereits dadurch herzustellen, dass das Werkzeug in der dafür vorgesehenen Position auf den Kalibriertisch aufgestellt und mechanisch fixiert wird. Auf diese Weise wird nicht nur eine Beschleunigung der Arbeiten erreicht, sondern auch eine wesentliche Verringerung der Fehleranfälligkeit durch Verwechslung von Anschlüssen.

Eine weitere Verbesserung kann dadurch erreicht werden, dass die Aufnahmeposition auch Anschlüsse für Steuerleitungen aufweist. Auf diese Weise ist es möglich das Werkzeug auch automatisch mit einer zentralen Steuerungseinrichtung zu verbinden.

Je nach Art des herzustellenden Kunststoffprofils kann es erforderlich sein zwei, drei, vier oder eine andere Anzahl von Trockenkalibriereinheiten vorzusehen. Daher ist es günstig den Kalibriertisch so auszubilden, dass mehrere Aufnahmepositionen vorgesehen sind, die wahlweise belegbar sind. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Einrichtung zum Verschließen der Anschlüsse von nicht belegten Aufnahmepositionen vorgesehen ist. Bei der Umrüstung sind daher / 16 keine besonderen Maßnahmen erforderlich, um die Anlage an die Anzahl der benötigten Trockenkalibriereinheiten anzupassen.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, bei der stromabwärts eines Extruders mindestens eine Trockenkalibriereinheit und mindestens ein Kalibriertank vorgesehen sind, die auf einem Kalibriertisch angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Kalibriertank in Längsrichtung verfahrbar ist.

Diese Maßnahme steht in besonderen Zusammenhang damit, dass eine unterschiedliche Anzahl von Trockenkalibriereinheiten eingesetzt werden kann. Eine Änderung dieser Anzahl erfordert damit nicht mehr einen vollständigen Abbau und Wiederaufbau der Kalibriertanks sondern ermöglicht eine schnelle Umrüstung, ohne die entsprechenden Anschlüsse trennen und wieder verbinden zu müssen. Damit werden die oben dargestellten Vorteile hinsichtlich einer Verringerung der Fehleranfälligkeit auch auf die Kalibriertank ausgedehnt.

Konstruktiv besonders günstig ist es, wenn der Kalibriertank über mindestens eine Aufnahmeposition verfahrbar ist.

Im weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Trockenkalibriereinheit zur Verwendung bei der Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, mit einer Auflagefläche zur Aufstellung auf einem Kalibriertisch.

Erfindungsgemäß ist diese Trockenkalibriereinheit dadurch gekennzeichnet, dass an der Auflagefläche Anschlüsse für Wasser und/oder Vakuum vorgesehen sind.

Damit ist eine automatische Verbindung mit dem Kalibriertisch möglich. Besonders vorzugsweise sind die Anschlüsse dabei die Anschlüsse als zueinander ausgerichtete Bohrungen ausgebildet. An mindestens einer Seite (an der Aufnahmeposition oder an der Auflagefläche) sind Dichtungen vorgesehen, um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten. Alternativ dazu sind Steckverbindungen ausgebildet.

Eine automatische Identifikation der jeweiligen Trockenkalibriereinheit kann dadurch erreicht werden, dass an der Auflagefläche Identifikationsmittel / 16 vorgesehen sind, die eine automatische Identifikation der Trockenkalibriereinheit Richtung ermöglichen. Als Identifikationsmittel können beispielsweise RFID-Chips, Barcodes oder in nicht flüchtigen Speichern abgelegte Informationen dienen. Das Auslesen diese Informationen erfolgt dabei bevorzugt über die Auflagefläche, wodurch die Fehleranfälligkeit verringert wird.

Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass mindestens eine Trockenkalibriereinheit mehrere voneinander getrennte Wasserkreisläufe aufweist. Die Kühlkanäle vom Trockenkalibriereinrichtungen weisen typischerweise unterschiedliche Querschnitte auf. Damit ist es erforderlich, den Druck, mit dem das Kühlwasser zur Verfügung gestellt wird, auf den ungünstigsten Abschnitt auszulegen. Ebenso steht nur ein Temperaturniveau für das Kühlwasser zur Verfügung. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung werden nunmehr mehrere Wasserkreisläufe vorgesehen, in denen sowohl die Mengen als auch die Temperaturen des durch strömenden Kühlwassers unterschiedlich eingestellt werden können. So ist es insbesondere möglich, bestimmte großflächige Bereiche des Kunststoffprofils durch benachbarte Kühlwasserbohrungen mit großem Querschnitt zu kühlen, wobei Kühlwasser mit relativ geringer Strömungsgeschwindigkeit mäßig niedriger Temperatur eingesetzt wird. Kritische Profilabschnitte, wie beispielsweise Extremitäten mit Dichtungsnuten und dergleichen werden dagegen mit vergleichsweise feinen Kühlwasserbohrungen umgeben, die durch Kühlwasser mit hohem Druck und sehr niedriger Temperatur beaufschlagt werden. Da nur eine geringe Menge Kühlwassers mit hohem Druck und niedriger Temperatur bereitgestellt werden muss, kann eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden.

In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsvarianten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Extrusionslinie;

Fig. 2 ein Detail eines Kalibriertisch samt Trockenkalibriereinheit in einer Schrägansicht;

Fig. 3 ein Detail einer Extrusionsdüse;

Fig. 4 eine Stirnsicht einer Trockenkalibriereinheit;

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Fig. 5 eine Stirnansicht einer Extrusionsdüse;

Fig. 6 schematisch ein im Kalibriertisch verbautes Kühlgerät; und

Fig. 7 schematisch die Wasserführung im Kalibriertisch und den Kalibrierwerkzeugen.

Die Extrusionslinie von Fig. 1 besteht aus einem Extruder 1 mit einer Extrusionsdüse 1a, einem stromabwärts davon angeordneten Kalibriertisch 2, auf dem mehrere Trockenkalibriereinheiten 3 und mehrere Kalibriertanks 4 (die Kalibrierwerkzeuge) angeordnet sind, um das vom Extruder 1 ausgestoßene Kunststoffprofil 100 abzukühlen und zu kalibrieren.

Die Kalibriertanks 4 sind auf dem Kalibriertisch 2 in Längsrichtung verfahrbar, um eine schnelle Anpassung an eine unterschiedliche Anzahl von Trockenkalibriereinheiten 3 zu ermöglichen, da es wünschenswert ist, dass die Kalibriertanks 4 unmittelbar an die Trockenkalibriereinheiten 3 anschließen.

In weiterer Folge gelangt das Kunststoffprofil 100 in einen Raupenabzug 5, der die erforderlichen Zugkräfte zur Verfügung stellt, um das Kunststoffprofil 100 durch die Kalibrierwerkzeuge zu ziehen. In einer Messstation 6 wird das Kunststoffprofil 100 vermessen und danach in einer Säge 7 zu Profilabschnitten 101 abgetrennt, die auf einem Kipptisch 8 abgelegt werden.

Die Extrusionslinie wird über eine Steuerungseinheit 10 gesteuert, die über Steuerleitungen 11, 12 mit den einzelnen Komponenten der Extrusionslinie verbunden ist. Schematisch ist im Kipptisch 8 eine Waage 13 angedeutet, die das Gewicht jedes Profilabschnitts 101 bestimmt und an die Steuerungseinheit 10 übermittelt.

In gleicher Weise werden die Daten über die Profilgeometrie und dgl. aus der Messstation 6 an die Steuerungseinheit 10 ausgegeben. Mit 15 ist die Art dieser Daten angedeutet, nämlich geometrische Messwerte, Farbe, Glanz und Kratzer. Darüber hinaus werden in hier nicht dargestellter Weise sämtliche relevante Daten der übrigen Komponenten übermittelt, wie beispielsweise die Abzugskraft, die der Raupenabzug 5 aufbringt, Messwerte über Druck und Temperatur aus den / 16

Kalibrierwerkzeugen, und dgl. und vor allem auch Identifikationsdaten, mit denen jedes Werkzeug eindeutig identifiziert werden kann.

Im laufenden Betrieb der Extrusionslinie werden von der Steuerungseinheit 10 nicht nur Daten übernommen und Steuerbefehle abgegeben, um den Extrusionsprozess optimal zu führen, sondern es werden auch in einer Datenbank entsprechende Aufzeichnungen gemacht, um Erfahrungswerte für nachfolgende Extrusionsprozesse zu gewinnen.

In Fig. 2 gezeigt, dass die Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b in einfacher Weise auf dem Kalibriertisch 2 aufgebaut werden können, da lediglich eine mechanische Verbindung über Schnellverschlüsse 16 hergestellt werden muss. Sämtliche Anschlüsse sind auf der hier nicht sichtbaren Auflagefläche auf der Unterseite der Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b vorgesehen. Sie wirken mit hier ebenfalls nicht sichtbaren Anschlüssen an den Aufnahmepositionen des Kalibriertischs 2 zusammen. Es sind somit keine Schläuche zur Verbindung der Kalibrierwerkzeuge 3a, 3b, 4 mit dem Kalibriertisch 2 erforderlich, was die Gefahr von Verwechslungen oder Fehlern minimiert.

Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, bereits bestehende Kalibrierwerkzeuge in einer erfindungsgemäß ausgebildeten Extrusionslinie weiter zu verwenden. Dabei wird an der Unterseite dieser Werkzeuge eine Bodenplatte fest angebracht, die auf ihrer Unterseite die erforderlichen Anschlüsse aufweist und über interne Verbindungsleitungen mit weiteren Anschlüssen seitlich verbindet. Diese weiteren Anschlüsse sind dann über Verbindungsschläuche mit den typischerweise ebenfalls seitlich angebrachten Anschlüssen konventioneller Kalibrierwerkzeuge verbunden. Das ursprüngliche Werkzeug bildet in weiterer Folge mit der Bodenplatte und den Verbindungsschläuchen eine Einheit, die auch beim Abbau und Aufbau des Werkzeugs nicht mehr getrennt wird. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird diese Einheit als Kalibrierwerkzeug angesehen. Auch hier ist keine Gefahr von Verwechslungen gegeben, da nach dem erstmaligen Aufbau keine weitere Manipulation an den Verbindungsschläuchen mehr erfolgt.

Fig. 3 zeig eine Schnellwechselsystem für die Extrusionsdüse 1a, die seitlich weggeklappt werden kann. Durch Schnellverschlüsse kann in Verbindung mit einer

Vorheizung der Extrusionsdüse 1a eine extrem kurze Taktzeit von weniger als 10

Minuten beim Wechsel der Extrusionsdüse 1a erreicht werden.

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In Fig. 4 ist die Stirnseite einer Trockenkalibriereinheit 3 dargestellt, wobei seitlich beidseits der Öffnung 19, durch die das Kunststoffprofil 100 hindurchtritt, die eine Düsenplatte 18a, 18b magnetisch befestigt ist. Mehrere hier nicht sichtbare Düsen sind über Anschlüsse 20 mit Druckluft versorgbar, um das in die Öffnung 19 eintretende Kunststoffprofil 100 selektiv zu kühlen. Dabei wird die Luftmenge gemessen, um reproduzierbare Verhältnisse zu schaffen. Auf diese Weise kann die Wandstärke der äußeren Bereiche des Kunststoffprofils 100 individuell angepasst werden, und es kann das Gewicht des hergestellten Kunststoffprofils mit der (Metergewicht) genau geregelt werden.

Eine ähnliche Lösung ist in Fig. 4 dargestellt, in der auf der Stirnseite einer Extrusionsdüse 1a acht Düsenplatten 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g und 21h ebenfalls magnetisch angebracht sind. Dabei sind die Düsenplatten 21a und 21e auf Sichtflächen des Kunststoffprofils 100 gerichtet, während die Düsenplatten 21b, 21c, 21d, 21f und 21h auf Extremitäten gerichtet sind, die in Extrusionsprozess stets eine Herausforderung darstellen.

Fig. 6 zeigt eine im Kalibriertisch 2 angeordnete Kühleinrichtung, die das allgemeine Kühlwasser, das der Extrusionslinie von außen zur Verfügung gestellt wird, auf eine niedrigere Temperatur von beispielsweise 5°C bis 8°C abgekühlt. Über eine Vorlaufleitung 24 und eine Rücklaufleitung 25 wird ein Verteiler 23 versorgt, über den spezielle Kühlkreisläufe in den Kalibrierwerkzeugen angespeist werden.

In Fig. 7 ist die generelle Kühlwasserführung für die Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b gezeigt. Über einen Wassertank 26 wird der Verteiler 23 über eine Versorgungsleitung 29 mit allgemeinem Kühlwasser versorgt. Darüber hinaus wird durch das Kühlgerät 22 Wasser mit niedriger Temperatur wie oben dargestellt geliefert.

Über eine erste Versorgungsleitung 26a mit geringem Querschnitt wird allgemeines Kühlwasser auf einem ersten Druckniveau zu bestimmten Kreisläufen in den Trockenkalibriereinheiten 3a, 3b geführt. Über eine zweite Versorgungsleitung 26b mit geringem Querschnitt wird Kühlwasser niedriger Temperatur zu weiteren Kreisläufen geführt. Über eine dritte Versorgungsleitung 26c mit großem Querschnitt wird allgemeines Kühlwasser auf einem weiteren Druckniveau geliefert. Rücklaufleitungen 27, 28 führen das verbrauchte Kühlwasser zurück.

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Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, bei der stromabwärts eines Extruders (1) mindestens eine Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und mindestens ein Kalibriertank (4) vorgesehen sind, die auf einem Kalibriertisch (2) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kalibriertisch (2) mindestens eine Aufnahmeposition für eine Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) vorgesehen ist, die neben einer mechanischen Befestigung auch eine direkte Versorgung mit Wasser und/oder Vakuum bereitstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeposition Anschlüsse für Wasser und/oder Vakuum aufweist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeposition auch Anschlüsse für Steuerleitungen aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Aufnahmepositionen vorgesehen sind, die wahlweise belegbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Verschließen der Anschlüsse von nicht belegten Aufnahmepositionen vorgesehen ist.
6. Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, bei der stromabwärts eines Extruders (1) mindestens eine Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) und mindestens ein Kalibriertank (4) vorgesehen sind, die auf einem Kalibriertisch angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibriertank (4) in Längsrichtung verfahrbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kalibriertank (4) über mindestens eine Aufnahmeposition verfahrbar ist.

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Kalibriertisch (2) eine Kühlvorrichtung (22) vorgesehen ist, die Wasser mit besonders tiefen Temperaturen für mindestens einen Kühlkreislauf zur Verfügung stellt.
9. Trockenkalibriereinheit zur Verwendung bei der Herstellung von Kunststoffprofilen in einer aus mehreren Werkzeugen bestehenden Extrusionslinie, mit einer Auflagefläche zur Aufstellung auf einem Kalibriertisch (2), dadurch gekennzeichnet, dass an der Auflagefläche Anschlüsse für Wasser und/oder Vakuum vorgesehen sind.
10. Trockenkalibriereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse als zueinander ausgerichtete Bohrungen ausgebildet sind.
11. Trockenkalibriereinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse als Steckverbindungen ausgebildet sind.
12. Trockenkalibriereinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auflagefläche Identifikationsmittel vorgesehen sind, die eine automatische Identifikation der Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) ermöglichen.
13. Trockenkalibriereinheit nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Trockenkalibriereinheit (3; 3a, 3b) mehrere voneinander getrennte Wasserkreisläufe aufweist.
14. Trockenkalibriereinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkreisläufe auf unterschiedliche Temperaturen regelbar sind.