WO2004103684A1 - Kalibriereinrichtung - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a calibration device according to the preamble of claim 1 or claim 2.
  • Calibration devices are used, for example, for the calibration of extruded endless profiles, in particular pipes.
  • a plastic melt is processed in an extruder, which is then machined by an outlet nozzle.
  • the calibration device passes through the calibration device, in which it is shaped with exact dimensions.
  • This calibration device consists, for example, of a multiplicity of lamellae which are distributed on the outside of the tube to be calibrated over the circumference and are arranged at a distance from one another. Seen in the direction of production of the tube, a large number of such lamellar rings are arranged within a calibration station, the individual lamellas of the individual lamellar rings being spaced from one another so that the individual lamellas of the individual ring can be easily adjusted relative to the lamellas of the subsequent ring or the previous ring is.
  • the lamellae of the known calibration device are combined in segments to form a lamella block and are carried by a holding structure.
  • the holding structure is in turn connected to the housing in a radially adjustable manner.
  • the problem with this embodiment of the known calibration device is the threading of the individual segments on rods, whereby ground sleeves have to be inserted between the segments. These sleeves ensure a constant distance between the segments.
  • the design requires a lengthy and therefore costly assembly.
  • unavoidable manufacturing tolerances add up, which can lead to the position of the segment carriers deviating unacceptably.
  • the segment blocks cannot be installed in the calibration basket, which in turn requires reworking.
  • the object of the present invention is to provide a calibration device which is simple in construction and easy to assemble and in which excessive manufacturing tolerances can be avoided.
  • a basic idea of the present invention is to produce the segment bodies from one workpiece each.
  • the segment bodies can then be formed with a contour for the calibration opening that is finished on the inside.
  • the segment body can thus be milled from one piece.
  • the blank can be made of metal, for example, and cast in a mold.
  • the use of other materials, such as plastic, is also possible for the segment body.
  • the later internal contour for the calibration opening can in turn be formed directly in the workpiece itself. It is thus possible to coat the correspondingly machined inner surface in a suitable manner, so that the surface is as friction-free and wear-resistant as possible. It is also possible to create a type of lamella structure or another structure by milling grooves in the workpiece. Alternatively, it is possible to attach separate contour elements to the workpiece. For example, metal elements, in particular crescent-shaped slats, can be used in a plastic body.
  • a complete arrangement of a device for producing a plastic tube can be found in DE 198 43 340 C2.
  • An already adjustable calibration device is shown in this.
  • the adjustable calibration device is a core component of a pipe extrusion system with the possibility of changing dimensions. It takes on the shaping task of a standard calibration, but can be adjusted continuously over the design-related diameter range.
  • Fig. 1 Segments 18 have a curve along their inside, that is, the circumferential direction of the pipe, which corresponds to the largest possible pipe outer diameter and are combined to form individual segment sections.
  • These segment sections comprise individual lamellae which, viewed in the direction of production, are spaced apart but lie closely behind one another.
  • Two consecutive segment wreaths are combined to form a dimension wreath, which are staggered to each other. This ensures that there are as few edges as possible when the pipe passes through the calibration device.
  • the individual segment surfaces together form an essentially smooth inner tube surface with an almost circular geometry.
  • the segments 18 lying axially one behind the other in the production direction of the tube are combined to form a segment block.
  • a support structure 30 is used for this.
  • the support structure consists essentially of two rods on which the individual segments 18 are lined up.
  • the support structure 30 is connected to a holding and actuating device 20, which connects the respective segment blocks to the housing of the calibration device in a radially adjustable manner.
  • the housing of the calibration device consists of two cylinder sections 12 and 14 arranged coaxially one inside the other.
  • the individual segment blocks 16 are accommodated in a circular manner in these cylinder sections.
  • a single - known - segment block of the previously known embodiment is shown schematically in FIG. 3.
  • the support rods form the support structure 30.
  • two external thread rods 40 which serve as spindle supports, are spaced apart in the axial direction.
  • the external threaded rods 40 are received in the associated bores of the housing cylinders 12 and 14.
  • a gear nut 22 is provided for each external threaded rod, which cooperates with the external thread of the external threaded rod 40 in an adjustable manner.
  • 12 segment blocks are arranged in a circle in the present case.
  • Each segment block has two spindle carriers 20, which are axially spaced apart (FIG. 2) and each interact with an associated gear nut 22.
  • the gear nuts 22 are in turn adjusted together by a gear ring 26 which extends circumferentially between the axially spaced gear nuts 22.
  • the gear ring 26 has teeth meshing with the gear nuts 22 on its two edges.
  • all segment blocks can be adjusted radially outwards or inwards simultaneously and in the same way. If all segment blocks are adjusted radially in the same way, the calibration diameter changes.
  • the outer diameter of the tube 24 to be calibrated can thus be defined in the area of the adjustment possibility.
  • the segments according to the invention do not comprise - as in the prior art - a large number of individual lamellae, but are made from a workpiece which in each case forms a segment body 50.
  • a contour is formed on the inside of the segment body (not shown in detail), which is required to form the calibration opening. It can be a smooth, possibly coated surface, which represents a curved pipe segment section. Toothings can be arranged on their sides, which ensure the overlap of the individual segments arranged adjacent to one another.
  • structures can also be incorporated into the inner surface of the segment body. It is thus possible to introduce parallel spaced grooves, so that lamella-like projections are again formed on the inside, but in one piece with the segment body.
  • the workpiece can be cast from metal and subsequently machined. In particular, surfaces can be formed by milling.
  • Another possibility of forming the segment body is shown schematically in FIG. 5.
  • the segment body 50 itself consists of plastic, in which crescent-shaped metal lamellae are inserted on the later inside. This design has the advantage that the plastic segment body 50 can be produced relatively inexpensively and simply; the metal fins are nevertheless resistant and precise to manufacture.

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  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, mit einer Kalibrieröffnung (11), die durch eine Vielzahl von umfangsmässig angeordneten Segmenten (18) gebildet ist, deren Innenoberfläche gemeinsam die Kalibrieröffnung (11) bilden, wobei die einzelnen Segmente (18) jeweils einen Segmentkörper (50) umfassen, die Segmentkörper (50) im wesentlich kreisförmig derart in einem Gehäuse (12, 14) aufgenommen sind, dass sich axial benachbarte Segmentbereiche (18) zur Ausbildung der Kalibrieröffnung (11) in Umfangsrichtung teilweise überlappen, und jeder Segmentkörper (50) mit zumindest einer Betätigungsvorrichtung (20) verbunden ist, mit der die einzelnen Segmentkörper (50) in dem Gehäuse (12, 14) gehalten sind und eine Verstellung jedes einzelnen Segmentkörpers (50) in Radialrichtung vornehmbar ist. Zur leichteren Herstellung der Segmente wird vorgeschlagen, dass die Segmentkörper (50) jeweils aus einem Werkstück hergestellt sind und innenseitig des Segmentkörpers (50) die fertige Kontur für die Kalibrieröffnung (11) ausgebildet ist oder Einsätze zur Ausbildung der Kontur daran oder darin aufgenommen sind.

Description

Kalibriereinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Kalibriereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2.
Kalibriereinrichtungen werden beispielsweise zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, verwendet. Dabei wird in einem Extruder zunächst eine Kunststoffschmelze aufbereitet, welche durch eine Austrittsdüse formgebend bearbeitetet wird. Zur Sicherstellung der gewünschten Dimensionierung des Endlosprofils, durchläuft dieses nach der Formgebung die Kalibriereinrichtung, in der es dimensionsgenau geformt wird.
Bei der Herstellung von Kunststoffrohren war es bis vor einiger Zeit notwendig, für unterschiedliche Wanddicken oder Außendurchmesser, verschiedene Kalibriereinrichtungen zur Verfügung zu stellen. Dazu mussten die entsprechenden Teile ausgewechselt werden, was ein Stillsetzen der Maschine erforderte und damit zu Ausfallzeiten führte.
In der DE 198 43 340 C2 ist daher vorgeschlagen, eine einstellbare Kalibriereinrichtung für unterschiedliche Rohrdimensionen zu verwenden. Diese Kalibriereinrichtung besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von Lamellen, die an der Außenseiten des zu kalibrierenden Rohrs über den Umfang verteilt und im Abstand zueinander angeordnet sind. In Produktionsrichtung des Rohres gesehen, sind eine Vielzahl solcher Lamellenkränze innerhalb einer Kalibrierstation angeordnet, wobei die einzelnen Lamellen der einzelnen Lamellenkränze auf Lücke zueinander stehen, so dass eine problemlose Verstellung der einzelnen Lamellen des einzelne Kranzes gegenüber den Lamellen des nachfolgenden Kranzes oder des vorhergehenden Kranzes möglich ist. Die Lamellen der bekannten Kalibriereinrichtung sind segmentweise zu einem Lamellenblock zusammengefasst und von einer Haltekonstruktion getragen. Die Haltekonstruktion wiederum ist mit dem Gehäuse in radial verstellbarer Weise verbunden. Problematisch bei dieser Ausführungsform der bekannten Kalibriereinrichtung ist jedoch die Auffädelung der einzelnen Segmente auf Stangen, wobei zwischen den Segmenten geschliffene Hülsen einzusetzen sind. Diese Hülsen gewährleisten einen gleichbleibenden Abstand zwischen den Segmenten. Die Konstruktion erfordert jedoch eine langwierige und damit kosten intensive Montage. Darüber hinaus summieren sich unvermeidbare Fertigungstoleranzen auf, was dazu führen kann, dass die Position der Segmentträger unzulässig stark abweichen. Im Extremfall lassen sich die Segmentblöcke dann nicht in den Kalibrierkorb montieren, was wiederum eine Nachbesserung erfordert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kalibriereinrichtung zur Verfügung zu stellen, die einfach aufgebaut und leicht montierbar ist und bei der übermäßige Fertigungstoleranzen vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 oder im Anspruch 2 angegebenen Merkmale gelöst.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, die Segmentkörper jeweils aus einem Werkstück herzustellen. Die Segmentkörper können dann mit einer innenseitig fertigen Kontur für die Kalibrieröffnung ausgebildet werden. Alternativ ist es möglich, innenseitig separate Teile zur Ausbildung der Kontur für die Kalibrieröffnung anzuordnen.
Es gibt vielfältige Möglichkeiten, den Segmentkörper einstückig herzustellen bzw. auszubilden. So kann der Segmentkörper aus einem Stück gefräst werden. Der Rohling kann beispielsweise aus Metall bestehen und in einer Form gegossen werden. Natürlich ist auch die Verwendung anderer Materialien, wie Kunststoff, für den Segmentkörper möglich. Die später innenliegende Kontur für die Kalibrieröffnung kann wiederum direkt in dem Werkstück selbst ausgebildet werden. So ist es möglich, die entsprechend bearbeitete Innenfläche geeignet zu beschichten, so dass eine möglichst reibungsfreie und verschleißfeste Oberfläche gegeben ist. Es ist auch möglich, eine Art Lamellenstruktur oder eine andere Struktur durch Einfräsen von Nuten in das Werkstück zu erzeugen. Alternativ ist es möglich, an das Werkstück separate Konturelemente anzubringen. Beispielsweise können in einem Kunststoffkörper Metallelemente, insbesondere halbmondförmige Lamellen, eingesetzt werden.
Wesentlich bei der vorliegenden Erfindung ist der im wesentlichen einstückige Segmentkörper, der eine einfache, schnelle und montagefreundliche Herstellung ermöglicht.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 : eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer bekannten Kalibriereinrichtung senkrecht zur Produktionsrichtung eines Rohres,
Fig. 2: eine Kalibriereinrichtung wie in Fig. 1 in schematischer Schnittansicht parallel zur Produktionsrichtung,
Fig. 3: einen einzelnen Segmentblock der bekannten Kalibriereinrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 in schematisch vereinfachter Darstellung,
Fig. 4: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Segmentes in schematisch vereinfachter Darstellung und
Fig. 5: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Segmentes in schematisch vereinfachter Darstellung.
Eine vollständige Anordnung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffrohres kann aus der DE 198 43 340 C2 entnommen werden. In dieser ist eine bereits verstellbare Kalibriereinrichtung dargestellt. Die verstellbare Kalibriereinrichtung ist dabei eine Kernkomponente einer Rohrextrusionsanlage mit Dimensionswechselmöglichkeit. Sie übernimmt die formgebende Aufgabe einer Standardkalibrierung, kann jedoch über den konstruktionsbedingt vorgegebenen Durchmesserbereich stufenlos verstellt werden.
Ermöglicht wird diese Verstellung dadurch, dass die am Rohr anliegende Fläche durch eine große Vielzahl von einzelnen Segmenten gebildet wird. Die in Fig. 1 dargestellten Segmente 18 besitzen dabei entlang ihrer Innenseite, also der Umfangsrichtung des Rohres eine Rundung, die dem größtmöglichen Rohraußendurchmesser entspricht und sind zu einzelnen Segmentabschnitten zusammengefasst. Diese Segmentabschnitte umfassen einzelne Lamellen, die in Produktionsrichtung gesehen, beabstandet sind, jedoch dicht hintereinander liegen. Zwei aufeinander folgende Segmentkränze sind zu einem Dimensionskranz zusammengefasst, welche versetzt auf Lücken zueinander angeordnet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass möglichst keinerlei Kanten beim Durchlauf des Rohres durch die Kalibriereinrichtung entstehen. Die einzelnen Segmentoberflächen bilden gemeinsam eine im wesentlichen glatte Rohrinnenfläche mit nahezu kreisrunder Geometrie.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, sind bei der bekannten Kalibriereinrichtung die in Produktionsrichtung des Rohres axial hintereinander liegenden Segmente 18 zu einem Segmentblock zusammengefasst. Dazu wird eine Trägerstruktur 30 verwendet. Die Trägerstruktur besteht im wesentlichen aus zwei Stangen, auf denen die einzelnen Segmente 18 aufgereiht sind. Die Trägerstruktur 30 ist mit einer Halterung- und Betätigungsvorrichtung 20 verbunden, welche die jeweiligen Segmentblöcke in radial verstellbarer Weise mit dem Gehäuse der Kalibriereinrichtung verbindet. Das Gehäuse der Kalibriereinrichtung besteht beim bekannten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aus zwei koaxial ineinander angeordneten Zylinderabschnitten 12 und 14. In diesen Zylinderabschnitten sind die einzelnen Segmentblöcke 16 kreisförmig aufgenommen. Ein einzelner - bekannter - Segmentblock der bisher bekannten Ausführungsform ist schematisch in Fig. 3 dargestellt.
Er umfasst hintereinander angeordnete Lamellen 18, die an den zwei Tragstäben befestigt sind. Die Tragstäbe bilden die Trägerstruktur 30. An den Tragstäben wiederum sind in Axialrichtung beabstandet zwei als Spindelträger dienende Außengewindestäbe 40 angeordnet. Bei einer fertig montierten Kalibriereinrichtung sind die Außengewindestäbe 40 in zugehörigen Bohrungen der Gehäusezylinder 12 und 14 aufgenommen. Zwischen den beiden Gehäusezylindern 12 und 14 ist für jeden Außengewindestab eine Zahnradmutter 22 vorgesehen, die mit dem Außengewinde des Außengewindestabs 40 in verstellbare Weise zusammenwirkt. Senkrecht zur Produktionsrichtung des Rohres 24 (vgl. Fig. 1), sind vorliegend 12 Segmentblöcke kreisförmig angeordnet. Jeder Segmentblock besitzt jeweils zwei Spindelträger 20, die axial beabstandet sind (Fig. 2) und jeweils mit einer zugehörigen Zahnradmutter 22 zusammenwirken. Die Zahnradmuttern 22 wiederum werden durch einen Zahnradring 26 der sich umfangsmäßig zwischen den axial beabstandeten Zahnradmuttern 22 erstreckt, gemeinsam verstellt. Dazu besitzt der Zahnradring 26 an seinen beiden Rändern mit den Zahnradmuttern 22 kämmende Zähne.
Durch Betätigung des Zahnradringes 26 können alle Segmentblöcke gleichzeitig und in gleicher Weise radial nach Außen oder Innen verstellt werden. Werden alle Segmentblöcke in gleicher Weise radial verstellt, so ergibt sich ein veränderlicher Kalibrierdurchmesser. Im Bereich der Verstellmöglichkeit lässt sich damit der Außendurchmesser des zu kalibrierenden Rohres 24 definieren.
In den Fig. 4 und 5 sind erfindungsgemäße Ausführungen der Segmente 18 dargestellt. Die erfindungsgemäßen Segmente umfassen nicht - wie beim Stand der Technik - eine Vielzahl von einzelnen Lamellen, sondern sind aus einem Werkstück hergestellt, welches jeweils einen Segmentkörper 50 bildet.
In Fig. 4 ist innenseitig des Segmentkörpers eine Kontur ausgeformt (nicht im einzelnen ersichtlich), die zur Ausbildung der Kalibrieröffnung erforderlich ist. Es kann sich dabei um eine glatte, evtl. beschichtete Oberfläche handeln, die einen gewölbten Rohrsegmentabschnitt darstellt. An deren Seiten können Verzahnungen angeordnet sein, welche die Überlappung der einzelnen benachbart zueinander angeordneten Segmente gewährleisten.
Gemäß einer Ausführungsform können in die Innenfläche des Segmentkörpers auch Strukturen eingearbeitet sein. So ist es möglich, parallel beabstandete Nuten einzubringen, so dass wiederum lamellenartige Vorsprünge innenseitig, allerdings einstückig mit dem Segmentkörper ausgebildet sind. Das Werkstück kann aus Metall gegossen und nachträglich bearbeitet sein. Insbesondere können Oberflächen durch Fräsen ausgebildet werden. Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung des Segmentkörpers ist schematisch in Fig. 5 dargestellt. Hier besteht der Segmentkörper 50 selbst aus Kunststoff, in den an der späteren Innenseite halbmondförmige Metalllamellen eingefügt sind. Diese Ausbildung hat den Vorteil, dass sich der Kunststoff-Segmentkörper 50 relativ kostengünstig und einfach herstellen lässt; die Metalllamellen aber doch widerstandfähig und präzise zu fertigen sind.
Natürlich sind auch andere Möglichkeiten gegeben, den Segmentkörper im wesentlichen einstückig herzustellen und dann die Innenfläche i) entweder am oder im Werkstück selbst auszubilden oder ii) an oder in das Werkstück einzufügen. Ausschlaggebend ist, dass einzelne Lamellen nicht montageaufwendig einzeln aufgereiht werden müssen. Überdies ist es erfindungsgemäß möglich, die einzuhaltende Fertigungstoleranz zu gewährleisten.
Bezugszeichenliste
Kalibrierkorb
Kalibrieröffnung
Äußerer Gehäusezylinder
Innerer Gehäusezylinder
Segmentblock
Lamellen
Spindelträger
Zahnradmutter
Rohr
Zahnring
Lamellenträger
Außengewindestab
Segmentkörper
Metalleinsätze

Claims

Patentansprüche
1. Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, mit einer Kalibrieröffnung (11), die durch eine Vielzahl von umfangsmäßig angeordneten Segmenten (18) gebildet ist, deren Innenoberfläche gemeinsam die Kalibrieröffnung (11) bilden, wobei
- die einzelnen Segmente (18) jeweils einen Segmentkörper (50) umfassen,
- die Segmentkörper (50) im wesentlich kreisförmig derart in einem Gehäuse (12, 14) aufgenommen sind, dass sich axial benachbarte Segmente (18) zur Ausbildung der Kalibrieröffnung (11) in Umfangsrichtung teilweise überlappen, und jeder Segmentkörper (50) mit zumindest einer Betätigungsvorrichtung (20) verbunden ist, mit der die einzelnen Segmentkörper (50) in dem Gehäuse (12, 14) gehalten sind und eine Verstellung eines jeden einzelnen Segmentkörpers (50) in Radialrichtung vornehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Segmentkörper (50) jeweils aus einem Werkstück hergestellt sind und innenseitig des Segmentkörpers (50) eine Kontur ausgeformt ist, die zur Ausbildung der Kalibrieröffnung (11) erforderlich ist.
2. Kalibriereinrichtung zur Kalibrierung von extrudierten Endlosprofilen, insbesondere Rohren, mit einer Kalibrieröffnung (11), die durch eine Vielzahl von umfangsmäßig angeordneten Segmenten (18) gebildet ist, deren Innenoberfläche gemeinsam die Kalibrieröffnung (11) bilden, wobei
- die einzelnen Segmente (18) jeweils einen Segmentkörper (50) umfassen,
- die Segmentkörper (50) im wesentlich kreisförmig derart in einem Gehäuse (12, 14) aufgenommen sind, dass sich axial benachbarte Segmente (18) zur Ausbildung der Kalibrieröffnung (11) in Umfangsrichtung teilweise überlappen, und jeder Segmentkörper (50) mit zumindest einer Betätigungsvorrichtung (20) verbunden ist, mit der die einzelnen Segmentkörper (50) in dem Gehäuse (12, 14) gehalten sind und eine Verstellung eines jeden einzelnen Segmentkörpers (50) in Radialrichtung vomehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass die Segmentkörper (50) jeweils aus einem Werkstück hergestellt sind und Einsätze (52) zur Ausbildung der Kontur daran oder darin aufgenommen sind.
3. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentkörper (50) aus einem Werkstück gefräst sind.
4. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentkörper (50) aus Metall gegossen und nachbearbeitet sind.
5. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Segmentkörper (50) aus Kunststoff hergestellt sind, und die die Kontur ausbildenden Flächen aus Metall bestehen, die in den Kunststoffblock eingesetzt sind.
6. Kalibriereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalleinsätze als Lamellensegmente ausgebildet sind.
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