DE69516269T2 - Presskopf mit verstellbarer Dorneinheit und Verfahren - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Extruderköpfe zum Extrudieren eines ringförmigen Körpers, typischerweise eines Vorformlings, durch eine Düse, und insbesondere die Justierung eines Düsenstiftes in einer Düsenbuchse, um die Wanddicke des extrudierten Vorformlings zu steuern.
• Extruderköpfe zum Extrudieren von Kunststoffvorformlingen, die zum Blasformen von Flaschen verwendet werden, umfassen einen länglichen Dorn mit einem Düsenstift am unteren Ende des Dorns. Eine Düsenbuchse umgibt den Düsenstift und definiert mit dem Stift eine ringförmige Düsenöffnung, durch die geschmolzener Kunststoff von dem Kopf als Vorformling extrudiert wird. Durch den Einbauort des Düsenstiftes in der Düsenbuchse werden die Form der Düsenöffnung und die Wanddicke des Vorformlings gesteuert. Ist der Düsenstift zu einer Seite der Buchse gelegen, dann wird der Vorformling auf einer Seite dünn und auf der gegenüberliegenden Seite dick sein. Ist der Düsenstift axial oder konzentrisch in der Düsenbuchse gelegen, dann wird die Wanddicke des Vorformlings gleichförmig sein.
• Bei der Herstellung einiger blasgeformter Flaschen ist es wünschenswert, einen Vorformling mit gleichförmiger Wanddicke zu extrudieren. Bei der Herstellung anderer blasgeformter Flaschen ist die Extrusion eines Vorformlings erwünscht, bei dem die Wanddicke auf der einen Seite stärker ist als auf der anderen Seite des Vorformlings. Der Umfangsort der dicken und dünnen Abschnitte der Vorformlingwand ist von der jeweiligen blaszuformenden Flasche abhängig. Die Form der Düsenöffnung muß gewöhnlich geändert werden, wenn die Blasformmaschine auf die Herstellung einer anderen Flasche umgestellt wird.
• Bei konventionellen Extruderköpfen zum Extrudieren von Vorformlingen wird die Form der Düsenöffnung zwischen dem Düsenstift und der Düsenbuchse durch seitliches Verschieben der Düsenbuchse relativ zum Düsenstift eingestellt. Dazu werden vier Radialbolzen manuell gelöst und angezogen, die am Düsenende des Kopfes montiert sind und in die Düsenbuchse in 90-Grad-Positionen um den Umfang der Buchse eingreifen.
• Das manuelle Justieren der Düsenbuchse zur Steuerung der Dicke des Vorformlings ist ein schwieriger, ungenauer und zeitaufwendiger Prozeß. Das Extrusionsende des Extruderkopfes befindet sich in unmittelbarer Nähe zu einer Blasformmaschine, wo Formen während des Betriebs schnell zum Extruderkopf hin und davon weg bewegt werden. Es steht ein begrenzter Raum für einen Bediener zur Verfügung, um die Bolzen zu erreichen und einzustellen, die die Düsenbuchse sichern. Die tatsächliche Bewegung der Düsenbuchse als Reaktion auf das Anziehen oder Lösen der Bolzen ist nicht sicher, und zwar aufgrund von Stick-Slip infolge des festen Sitzes der Buchse durch eine Überwurfmutter.
• Aufgrund des begrenzten Raums, der für den Zugang zu den Schraubbolzen verfügbar ist, der hohen Betriebstemperatur des Extruderkopfes und der Bewegung der Formen zum Extruderkopf hin und davon weg ist es nicht möglich, den Düsenring während des Extrudierens und Blasformens zu justieren. Damit ein Bediener die Schraubbolzen anziehen und lösen und die Buchse relativ zum Düsenstift einstellen kann, muß die gesamte Blasformmaschine abgeschaltet werden. Dieser Vorgang selbst ist schwierig, da man sich verbrennen oder an scharfen Kanten neben dem Düsenende des Kopfes schneiden kann. Während der Justierung der Buchse kommt es zu erheblichen Standzeiten und Produktionsverlusten. Ferner gibt es keine Gewißheit, daß die Buchse durch die durch Lösen oder Anziehen der Schraubbolzen vorgenommene Justierung tatsächlich in der gewünschten Position relativ zum Düsenstift plaziert wird. Die tatsächliche Position der Buchse und des Stiftes muß durch erneutes Starten der gesamten Blasformmaschine, Blasen von Flaschen mit der Buchse in ihrer neuen Position und anschließendes Prüfen der Wanddicke der Flaschen bestimmt werden, um zu ermitteln, ob die erforderliche Justierung erreicht wurde. Häufig muß die Maschine noch einmal abgeschaltet werden, um weitere Justierungen vorzunehmen, um eine gewünschte Positionierung der Buchse relativ zum Stift zu erreichen.
• Mit einem geschickten Bediener erfordert jede Justierung der Buchse eine Abschaltung der gesamten Blasformmaschine für mindestens fünf Minuten. Ein geschickter Bediener ist möglicherweise in der Lage, die Vorformlingdicke innerhalb weniger Justierungen genau einzustellen. Mit einem ungeschickten Bediener beträgt die Standzeit möglicherweise einige Stunden, bis die Vorformlingdicke genau eingestellt ist.
• Ein weiterer Extruderkopf ist im Patent DE-A1-2910148 offenbart (auf dem die einleitenden Teile der unabhängigen Ansprüche basieren). Der Extruderkopf umfaßt einen Dorn, wobei ein Düsenstift in einem Dornkanal in einem Düsenkörper positioniert ist. Eine Buchse befindet sich in einer Bohrung in dem Dorn. Die Buchse greift mit Hilfe eines erhabenen Kragens in die Bohrung an einem ihrer Enden neben dem Düsenstift und an einem Zwischenpunkt ein. Das gegenüberliegende Ende der Buchse steht von dem Dorn vor und ist mit Stellschrauben radial verstellbar, die bewirken, daß sich die Buchse um den Kragen dreht und dadurch den Düsenstift im Dornkanal radial verschiebt, um die Dicke eines vom Extruderkopf extrudierten Vorformlings zu beeinflussen.
• Die Erfindung betrifft einen verbesserten Dorn in einem Extruderkopf, bei dem die Position des Düsenstiftes am Ende des Dorns in der Düsenbuchse während des Extrudierens automatisch justiert wird, ohne daß eine mechanische Justierung am Kopf erforderlich ist. Die Position des Düsenstiftes in der Buchse wird dadurch eingestellt, daß ein Abschnitt des Dorns als Reaktion auf eine entsprechende Eingabe von einem Regler selektiv erhitzt und verformt wird. Ausmaß und Richtung der Verformung des Dorns und die resultierende Bewegung des Stiftes in der festen Düsenbuchse werden vom Bediener automatisch wiederholbar während des Extrudierens und Blasformens gesteuert.
• Die Basis des Dorns wird als Reaktion auf die Verlängerung und Verkürzung der umfangsmäßig voneinander beabstandeten Viertelkreise oder Sektionen in dem Dorn verformt. In dem Dorn sind vier Heizungen in 90-Grad- Positionen um den Dorn herum beabstandet vorgesehen. Die Heizungen werden selektiv erregt, um die Viertelkreise des Dorns mit Wärme zu versorgen, um die Viertelkreise zu erweitern und den Dorn zu verformen, so daß der auf dem freien Ende des Dorns getragene Düsenstift in der Düsenbuchse um einen gewünschten Betrag in einer gewünschten Richtung in der Düsenbuchse bewegt wird, um die Form der Düsenöffnung und die Dicke des Vorformlings nach Bedarf einzustellen.
• Die Heizungen leiten zusätzliche Wärme in den Strömungskopf, um den Düsenstift in einer gewünschten Position in der Düsenbuchse zu plazieren. Um zu gewährleisten, daß diese Wärme das durch den Extruderkopf fließende Harz nicht in ungünstiger Weise erwärmt und abbaut, sind in dem Dorn zwischen benachbarten Viertelkreisen Wärmeableiter vorgesehen. Die Wärmeableiter sind Luftstromkanäle. Durch die Kanäle strömende Luft beseitigt die von den Heizungen zugeführte Wärme, ohne den Ort des Düsenstiftes zu beeinflussen. In einigen Anwendungen, besonders wenn ein Hochtemperaturharz gedehnt wird, wird die zusätzliche Wärme von den Heizungen in dem Extruderkopf zurückgehalten und dazu verwendet, die hohe Betriebstemperatur des Kopfes beizubehalten.
• Die Energiemenge, die den Heizungen zugeführt wird, wird von einem programmierbaren Logikcomputer bestimmt, der von einem Bediener während des Betriebs des Extruderkopfes und der Blasformmaschine leicht zu bedienen ist. Die Dicke des Vorformlings kann automatisch fliegend geregelt werden, ohne daß die Maschine abgeschaltet oder eine Justierung am Düsenende des Kopfes durchgeführt werden muß. Der PLC gewährleistet, daß der Bediener den Düsenstift zuverlässig zu einem gewünschten Ort in der Düsenbuchse bewegen kann, so daß der Stift nach einem Wechsel zu einer neuen Flasche oder einer Justierung während des Produktionslaufs ohne weiteres zu einem gewünschten Ort zurückkehren kann.
• Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden im Laufe der Beschreibung offensichtlich, insbesondere in Verbindung mit den Begleitzeichnungen, die die Erfindung veranschaulichen, wobei auf vier Blättern eine Ausgestaltung gezeigt wird. Dabei zeigt:
• Fig. 1 eine Schnittansicht durch die Längsachse eines Extruderkopfes gemäß der Erfindung und entlang Linie 1-1 von Fig. 3;
• Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht, die der von Fig. 1 ähnlich ist, entlang Linie 2-2 von Fig. 3;
• Fig. 3 eine Teilschnittansicht entlang Linie 3-3 von Fig. 2;
• Fig. 4 und 5 Ansichten entlang Linie 4-4 von Fig. 1, die verschiedene Positionen des Düsenstiftes in der Düsenbuchse zeigen;
• Fig. 6 eine schematische Ansicht, die das Steuersystem zur Positionierung des Düsenstiftes zeigt;
• Fig. 7 und 8 jeweils zwei Schaubilder, die die Einschaltzeit gegenüberliegender Heizungspaare in der Basis des Dorns illustrieren; und
• Fig. 9 zwei Schaubilder, die die Einschaltzeit der Heizungen in Verbindung mit verschiedenen Einstellungen des in Fig. 6 gezeigten Steuersystems illustrieren.
• Der Extruderkopf 10 umfaßt einen ringförmigen Körper 12, der einen inneren zylindrischen Kanal 14 definiert, der sich vom Basisende des Körpers 16 zu einer Vorformling-Extrusionsdüse 18 am Extrusionsende des Körpers erstreckt. Der Dorn 20 ist am Basisende des Körpers montiert und verläuft axial entlang Kanal 14 in Richtung auf die Extrusionsdüse 18. Eine Mehrzahl von Harzeinlaufstutzen 22 ist auf einer Seite des Körpers vorgesehen. Strömungskanäle 24 verlaufen von den Stutzen um den Dorn und münden in einen ringförmigen Strömungskanal 26, der von Bohrung 14 und Dorn 20 definiert wird. Eine Mehrzahl von Bandheizungen 27 umgibt die Außenseite des Körpers 12, um den Kopf auf einer Betriebstemperatur zu halten, die so hoch ist, daß der gewünschte Fluß von Harz durch die Stutzen 22, die Kanäle 24, den Strömungsdurchgang 26 und aus der Düse 18 als Vorformling 28 möglich ist.
• Ein länglicher Blasstiftschaft 30 ist gleitfähig in einer axialen Bohrung 32 im Dorn 20 montiert. Das vom Basisende des Körpers 12 verlaufende Ende des Schaftes ist mit einem Schaftregler (nicht dargestellt) verbunden, der den Schaft im Körper nach Bedarf ein- und ausfährt, um die Dicke des Vorformlings 28 zu variieren. Ein Luftkanal 34 verläuft über die Länge des Schaftes 30, um Luft in das Innere des Vorformlings zu leiten.
• Die Extrusionsdüse 18 umfaßt eine zylindrische Düsenbuchse 36, die auf dem Extrusionsende des Körpers 12 im Montagering 38 montiert ist. Der Ring ist mit dem Ende des Körpers verschraubt. Vier radiale Stellschrauben 40 sind in einem Abstand von 90 Grad um den Ring herum eingeschraubt und verlaufen einwärts durch den Ring, um in den Buchsenflansch 44 einzugreifen. Eine Überwurfmutter 42 steht mit dem Flansch im Gewindeeingriff, um die Buchse bündig gegen das Ende des Körpers zu halten. Die Innenwand 46 der Düsenbuchse wirkt mit dem Düsenstift 48 am Ende des Schaftes 30 zusammen, um eine allgemein kreisförmige Düsenöffnung 50 für den Vorformling 28 zu definieren.
• Das Basisende des Körpers 12 und der Verformabschnitt 55 des Dorns sind in Fig. 2 dargestellt. Das Basisende der zylindrischen Bohrung 14 verläuft durch das Basiselement 52 im Körper 12. Das Ende der Bohrung 14 läuft auswärts konisch zu und nimmt einen komplementären konischen Stopfen 54 engsitzend am Basisende des Dorns auf. Der Stopfen steht oberhalb der Endfläche des Basiselementes 52 ein Stück vor. Die Montageplatte 56 liegt bündig auf dem Ende des Stopfens oberhalb des Elements 52 auf. Eine Mehrzahl von Schraubbolzen 58, die in Fig. 3 im Schnitt dargestellt sind, verläuft durch die Platte und befestigen die Platte am Ende des Dorns. Eine zweite Mehrzahl von Schraubbolzen 60 läuft durch die Platte und kommt mit dem Basiselement 52 in Gewindeeingriff, um den Stopfen fest gegen die entsprechende Ausnehmung im Basiselement zu halten und somit das Basisende des Dorns in seiner Position am Körper 12 in axialer Ausrichtung zur Bohrung 14 zu montieren.
• Der Verformabschnitt 55 des Dorns verläuft vom Stopfen 54 abwärts in Richtung auf den ersten Strömungskanal 24 und ist zylindrisch (siehe Fig. 2). Der Abschnitt der Bohrung 14 vom Basiselement 52 abwärts bis zu einer Stelle kurz vor dem angrenzenden Strömungskanal 24 weist einen etwas größeren Durchmesser als der Verformabschnitt 55 auf und definiert einen zylindrischen Spalt 62, der den Dorn und das Basiselement 52 voneinander trennt. Für einen Dorn mit einem Durchmesser von etwa 82,6 mm (3,25 Zoll) kann der Spalt 62 eine Breite von etwa 0,76-1,02 mm (0,03-0,04 Zoll) haben. In Fig. 2 ist die Breite des zylindrischen Spalts 62 zur Verdeutlichung übertrieben dargestellt. Der Durchmesser des vom Ende des Spaltes 62 von dem Stopfen 54 zum angrenzenden Strömungskanal 24 weg verlaufenden Abschnitts 64 der Bohrung 24 ist etwa 0,03 mm (0,001 Zoll) größer als der Durchmesser des Dorns 20, um einen dichten Verschluß gegen Harz bereitzustellen, das vom angrenzenden Kanal 24 über den Dorn aufwärts fließt.
• Wie in den Fig. 1 und 3 zu sehen ist, sind vier gleichartige elektrische Widerstandsheizungen 66, 68, 70 und 72 in axial verlaufenden Bohrungen eingebaut, die in der Dicke des Verformabschnitts 55 innerhalb des zylindrischen Spaltes 62 ausgebildet sind. Die Heizungen sind in einem Abstand von 90 Grad voneinander in Viertelkreisen oder Sektionen 112, 114, 116 und 118 angeordnet, die in einem Abstand um die Achse des Extruderkopfes 10 herum angeordnet sind, wobei sich die Heizung 66 in der 0-Grad-Position in Sektion 112, die Heizung 68 in der 90-Grad-Position in Sektion 114, die Heizung 80 in der 180-Grad-Position in Sektion 116 und die Heizung 72 in der 270-Grad-Position in Sektion 118 befindet. Siehe Fig. 3. Elektrokabel 74, 76, 78 und 80 verbinden die Widerstände mit einem programmierbaren Logikkontroller 82 (Fig. 6). Die Heizungen sind auf länglichen Körpern montiert, die durch Bohrungen in der Montageplatte verlaufen, und mit an der Montageplatte befestigten Schraubbolzen verschraubt.
• Vier Luftstrom-Wärmeableiter 84, 86, 88 und 90 befinden sich in der Basis 55 des Dorns zwischen benachbarten Heizungsviertelkreisen. Die Wärmeableiter sind in einem Abstand von 90 Grad voneinander um den Umfang zwischen benachbarten Viertelkreisen angeordnet. Jeder Wärmeableiter beinhaltet eine Bohrung 92, die durch den Stopfen 54 und in den Abschnitt 55 des Dorns parallel zur Achse des Kopfes verläuft. Die Bohrungen verlaufen parallel zu den Heizungen 66-72. Die Bohrungen verlaufen über die Länge der Heizungen und liegen über dem Spalt 62 zwischen dem Verformabschnitt des Dorns und dem Element 52. Vier Bohrungen 94 sind in der Montageplatte 56 ausgebildet, die über den Bohrungen 92 liegt. Enge Luftstromröhren 96 sind in den Bohrungen 94 montiert und verlaufen über die Länge der breiteren Bohrungen 92 in der Basis des Dorns. Die inneren Enden der Röhren 96 sind in einem kurzen Abstand von den unteren Enden der Bohrungen 92 entfernt angeordnet (siehe Fig. 2). Luftschläuche 98 verbinden die Enden der Röhren 96 an Platte 56 mit einer Druckfluid- oder Gasquelle, wie z. B. Druckluft (nicht dargestellt). Ein radial ausgerichteter Luftablaßschlitz 100 ist auf der Innenfläche der Platte 56 am Ende jeder Bohrung 92 ausgebildet und liegt über dem Ende der Bohrung. Die Schlitze verlaufen von den Bohrungen zum äußeren Umfang der Platte 56, um Auslaßkanäle für in die Bohrungen durch die Röhren 96 geleitete Luft bereitzustellen. Die Wärmeableiter beinhalten jeweils einen Einlaßkanal, einen Wärmeübertragungskanal in einem Viertelkreis und einen Auslaßkanal. Einlaß und Auslaß von den Kanälen verlaufen aus dem Dorn.
• Bei der anfänglichen Einrichtung des Kopfes 10 werden die Schraubbolzen 40 nach Bedarf angezogen und gelöst, um die Düsenbuchse 36 koaxial zum Düsenstift 48 zu positionieren, um einen Düsenöffnungsumfang 102 mit gleichförmiger Breite zu definieren, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Die Buchse wird dann in dieser Position auf dem Düsenende des Körpers 12 von der Mutter 42 gesichert. Der Körper wird auf eine angemessene Extrusionstemperatur erwärmt und geschmolzenes thermoplastisches Harz wird durch die Harzeinlaufstutzen 22 um den Dorn 20 herum und aus der Düsenöffnung geleitet, um einen mehrschichtigen Vorformling zu bilden. Der Blasstiftschaft 30 wird ein- und ausgefahren, um die Dicke des Vorformlings nach Bedarf während des Blasformens des Vorformlings zur Herstellung von Flaschen zu variieren.
• Die Fig. 7-9 stellen den Betrieb des programmierbaren Logikkontrollers 82 dar. Der Kontroller stellt als Reaktion auf eine Bedienereingabe den Ort des Dorns in der Düsenbuchse ein, indem die Ein- /Ausschaltzeiten für jedes gegenüberliegende Paar Heizungen geändert und die Menge an Wärme und Wärmedehnung für gegenüberliegende Viertelkreise des Verformabschnitts 55 variiert wird. Der Kontroller arbeitet in einem Wiederholungszyklus und ist so programmiert, daß während jedes Betriebszyklus selektiv eine Spannung über ein oder beide Paar(e) gegenüberliegender Heizungen 66, 70 und 68, 72 aufrechterhalten wird oder diese eingeschaltet werden. Die Zyklen sind vorzugsweise von relativ kurzer Dauer (etwa 10 Sekunden). Die Fig. 7 und 8 zeigen Kurvenbilder, die Beispiele der Ein- und Ausschaltperioden für ein Paar gegenüberliegende Heizungen darstellen.
• Fig. 9 umfaßt zwei Kurvenbilder, die den Betrieb des programmierbaren Logikkontrollers darstellen. Die obere Kurve in Fig. 9 stellt den Betrieb des Kontrollers in bezug auf die Heizungen 66 und 70 dar. Die vertikale Achse gibt die Zeitdauer in jedem Betriebszyklus an, während der eine Heizung durch den Kontroller einschaltet ist. Die vertikale Höhe der beiden Dreiecksfelder 66 und 70, die in dem Kurvenbild gezeigt werden, geben die prozentuale Zeitdauer an, während der die jeweilige Heizung eingeschaltet ist. Das untere Kurvenbild von Fig. 9 ist dem oberen Kurvenbild ähnlich, betrifft allerdings die Heizungen 68 und 72. Wie in den Kurvenbildern von Fig. 9 gezeigt wird, ist jede Heizung eines Paares gegenüberliegender Heizungen zwischen 0 Prozent und 100 Prozent jedes Zyklus eingeschaltet, wobei die andere Heizung über den restlichen Zyklus, sofern vorhanden, eingeschaltet ist.
• Fig. 7 zeigt zwei Kurvenbilder, die eine beispielhafte Teilung der Einschaltzeit während eines Betriebszyklus des programmierbaren Logikkontrollers für die diametral gegenüberliegenden Heizungen 66 und 70 darstellen. Der komplette Zyklus hat eine Zeit t. Der Kontroller wird so eingestellt, daß er jede Heizung für einen halben Zyklus einschaltet. Im oberen Kurvenbild für die Heizung 66 ist die Heizung während der ersten 50 Prozent des Zyklus eingeschaltet und während der restlichen 50 Prozent des Zyklus ausgeschaltet. Das untere Kurvenbild von Fig. 7 bezieht sich auf die Heizung 70 und zeigt, daß die Heizung während der ersten 50 Prozent des Zyklus ausgeschaltet und während der zweiten 50 Prozent des Zyklus eingeschaltet ist. Die in Fig. 7 gezeigte Einstellung entspricht dem im oberen Kurvenbild von Fig. 9 dargestellten Punkt 104 sowie der anfänglichen Einstellung des programmierbaren Logikkontrollers 82, wie zuvor beschrieben. Im Rahmen dieser Einstellung schaltet der Kontroller auch jede Heizung 68 und 72 für einen Zeitraum von 50 Prozent jedes Zyklus ein, was Punkt 106 im unteren Kurvenbild von Fig. 9 entspricht.
• Fig. 8 zeigt eine weitere Beispieleinstellung des Kontrollers für ein Paar gegenüberliegende Heizungen. Das obere Kurvenbild zeigt, daß eine der Heizungen für 80 Prozent jedes Zyklus t eingeschaltet ist, und das untere Kurvenbild zeigt, daß die andere Heizung während der restlichen 20 Prozent der Dauer jedes Zyklus t eingeschaltet ist.
• Die Menge der von einer Heizung 66, 68, 70, 72 erzeugten und in den Verformabschnitt geleiteten Wärme ist direkt proportional zur Zeitdauer, während der die Heizung durch den Kontroller eingeschaltet ist. Der Kontroller 82 beinhaltet eine Eingabetafel 108, über die der Bediener die relativen Mengen der zu jedem der gegenüberliegenden Paare von Heizungen 66, 70 und 68, 72 geführten Wärme sehr präzise einstellen kann, um die Position des Düsenstiftes in der Buchse genauestens zu steuern.
• Die Position des Düsenstiftes 48 in der Buchse 36 wird dadurch gesteuert, daß die Menge der zu den vier Heizungen im Verformabschnitt geführten Wärme variiert wird. Der Düsenstift wird in der Einrichtungsposition gehalten, indem der Kontroller so programmiert wird, daß jedes gegenüberliegende Paar Heizungen 66, 70 und 68, 72 während 50 Prozent jedes Zyklus eingeschaltet ist und die gleiche Menge an Wärme erhält. Jeder 90-Grad-Viertelkreis des Verformabschnitts 55 erhält die gleiche Wärmemenge, wird auf die gleiche Temperatur erwärmt und von der Wärme über eine gleiche Strecke thermisch gedehnt, so daß der Dorn gedehnt und nicht thermisch verformt wird. Durch eine gleichmäßige thermische Ausdehnung von Abschnitt 55 wird das untere Ende des Dorns über eine geringfügige Strecke ausgedehnt, ohne daß die Längsposition des Stiftschaftes 30 oder des Düsenstiftes 48 verschoben und die Position des Düsenstiftes in der Düsenbuchse 36 seitlich verschoben wird.
• Die Justierung der Position des Düsenstiftes wird mit Bezug auf die Positionen der Heizungen um die Achse des Kopfes 10 herum beschrieben, wobei sich die Heizung 66 in der Null-Grad-Position im oberen Viertelkreis 112, die gegenüberliegende Heizung 70 in der 180-Grad-Position im unteren Viertelkreis 116, die Heizung 68 in der 90-Grad- Position im rechten Viertelkreis 114 und die gegenüberliegende Heizung 72 in der 270-Grad-Position im linken Viertelkreis 118 befindet. Der obere Viertelkreis 112 erstreckt sich von 315 Grad bis hin zu 45 Grad, der rechte Viertelkreis 114 erstreckt sich von 45 Grad bis hin zu 135 Grad, der untere Viertelkreis 116 erstreckt sich von 135 Grad bis hin zu 225 Grad, und der linke Viertelkreis 118 erstreckt sich von 335 Grad bis hin zu 315 Grad (siehe Fig. 3).
• Wenn der Düsenstift in Richtung auf die 180-Grad- Position bewegt werden soll, wird der PLC 82 vom Bediener so eingestellt, daß die Einschaltzeit der Heizung 66 im oberen Viertelkreis 112 verlängert und die Einschaltzeit der Heizung 70 im unteren Viertelkreis 116 entsprechend verkürzt wird. Die Einstellung kann so erfolgen, daß die Heizung 66 während 80 Prozent der Zeit eingeschaltet ist, wie im oberen Kurvenbild von Fig. 8 gezeigt, und die Heizung 70 nur während 20 Prozent des Zyklus eingeschaltet ist, wie im unteren Kurvenbild von Fig. 8 gezeigt. Der Effekt dieser Einstellung besteht darin, daß eine größere Menge an Wärme in den oberen Viertelkreis des Verformabschnitts als zuvor und eine geringere Menge an Wärme in den unteren Viertelkreis des Verformabschnitts als zuvor geleitet wird. Nach Ablauf einer Zeitspanne für die thermische Justierung, die ein paar Minuten betragen kann, wird der obere Viertelkreis des Verformabschnitts durch die zusätzlich zugeführte Energie auf eine höhere Temperatur erwärmt und verlängert sich, und der untere Viertelkreis des Dorns kühlt entsprechend ab und zieht sich demzufolge zusammen. Durch dieses Verlängern und Zusammenziehen wird der Abschnitt 55 im Spalt 62 so verformt, daß das äußere Ende des Dorns abwärts in Richtung auf die 180-Grad- Position geschwungen und der Düsenstift am Ende von Schaft 30 dementsprechend in Richtung auf die 180-Grad-Position in der Düsenöffnung bewegt wird. Der obere und der untere Viertelkreis des Verformabschnitts verformen sich im Schlitz 62 aufwärts in Richtung auf die Null-Grad-Position.
• Die Strecke, über die der Düsenstift in der Buchse abwärts bewegt wird, entspricht den relativen Zeiträumen, in denen die beiden Heizungen 66 und 70 eingeschaltet sind, d. h. den Differenzen bei der Menge an Wärme, die zum oberen und unteren Viertelkreis des Verformabschnitts geführt wird. Je länger die Heizung 66 eingeschaltet ist und je kürzer der Zeitraum, über den die Heizung ausgeschaltet ist, desto größer ist die Bewegung des Düsenstiftes in Richtung auf die 180-Grad-Position.
• Der Düsenstift 48 kann in Richtung auf die Null-Grad- Position bewegt werden, indem die Heizung 70 über einen größeren prozentualen Zeitraum während jedes Zyklus eingeschaltet ist als die Heizung 66, und zwar in der zuvor beschriebenen Art und Weise.
• Der Düsenstift kann entweder in Richtung auf die 90- oder 270-Grad-Position bewegt werden, indem die Menge an Wärme variiert wird, die von den Heizungen 68 und 72 in den rechten und linken Viertelkreisen von Abschnitt 55 geleitet wird, und zwar in der gleichen Art und Weise, wie in bezug auf die Variation der Position des Düsenstiftes in 0-Grad- und 180-Grad-Richtung beschrieben wurde.
• Der programmierbare Logikkontroller variiert die Einschaltzeit für jedes gegenüberliegende Heizungspaar 66, 70 und 68, 72 unabhängig, so daß der Bediener den Düsenstift leicht und wiederholbar an einem bestimmten Ort in der Düsenbuchse positionieren kann, um einem bestimmten Betriebsdickenbedarf des Vorformlings zu entsprechen. Fig. 5 zeigt den in Richtung auf die 270-Grad-Position bewegten Düsenstift 48. Diese Position wird erreicht, indem der programmierbare Logikkontroller so eingestellt wird, daß er die 0- und 180-Grad-Heizungen 66 und 70 jeweils während 50 Prozent jedes Zyklus einschaltet und die Heizung 68 in der 90-Grad-Position über einen prozentualen Anteil jedes Zyklus eingeschaltet wird, der größer ist als der prozentuale Anteil, über den die 270-Grad-Heizung 72 eingeschaltet ist. Die Strecke, über die sich der Stift bewegt, ist vom Differential in der Menge an Wärme abhängig, die den beiden Heizungen zugeführt wird, die sich in der Ebene der Bewegung befinden. Die Düsenöffnung 110 weist bei 270 Grad eine minimale Breite und bei 90 Grad eine maximale Breite auf.
• Während des Betriebs des Kopfes 10 wird Luft von der Luftquelle (nicht dargestellt) durch die vier Luftschläuche 98, abwärts durch die Röhren 96 zum inneren Ende der Bohrungen 92 und aus den Bohrungen heraus durch die die Röhren umgebenden ringförmigen Räume geleitet. Die Luft kontaktiert den Verformabschnitt, wird erwärmt und zieht Wärme vom Verformabschnitt am Schnittpunkt der erwärmten Viertelkreise ab. Die Luft tritt durch Schlitze 100 in der Montageplatte 56 aus dem Kopf aus. Die Heizungen 66, 68, 70 und 72 führen den Viertelkreisen im Verformabschnitt beträchtliche Wärmemengen zu. Wird diese Wärme nicht beseitigt, dann strömt sie von der Basis in den Körper des Kopfes 10 und kann die Temperatur des durch den Kopf fließenden Harzes und besonders des durch den Einlaufstutzen 22 und Strömungskanal 24 neben dem Verformabschnitt fließenden Harzes erhöhen. Die zusätzliche Wärme kann die Temperatur des Harzes in unerwünschter Weise erhöhen und den in den Bandheizungen 27 aufrechterhaltenen Wärmehaushalt des Kopfes zerstören.
• Unter solchen Umständen wird der Luftstrom durch die vier Wärmeableiter 84, 86, 88 und 90 so eingestellt, daß die gesamte, von den vier Heizungen zugeführte Wärmemenge vom Kopf beseitigt wird, so daß der von den umliegenden Bandheizungen 27 aufrechterhaltene Wärmehaushalt erhalten bleibt. Der Kontroller führt Wärme in einer konstanten Geschwindigkeit zum Verformabschnitt, unabhängig davon, in welcher Weise die zugeführte Wärme zwischen den Heizungen in jedem gegenüberliegenden Heizungspaar 66, 70 und 68, 72 aufgeteilt ist. Die Geschwindigkeit der durch die Wärmeableiter 84, 86, 88 und 90 strömenden Luft kann so eingestellt werden, daß die gesamte von den Heizungen zugeführte Wärme beseitigt wird, und zwar unabhängig von den Einschaltzeiten der einzelnen Heizungen. Auf diese Weise kann die Position des Düsenstiftes vom Kontroller 82 eingestellt und die gesamte von den Heizungen zugeführte Wärme von den Wärmeableitern abgeführt werden, ohne daß der Luftstrom durch die Wärmeableiter entsprechend eingestellt werden muß. Die Wärmeableiter isolieren die vier Viertelkreise im Verformabschnitt außerdem thermisch, um einen unerwünschten Wärmestrom zwischen benachbarten Viertelkreisen zu begrenzen.
• In einigen Anwendungen, wenn thermoplastischer Hochtemperaturharz durch den Kopf 10 geleitet wird, ist es möglicherweise erwünscht, einen Luftstrom durch die Schläuche 98 zu verhindern und die Wärmeableiter 84-92 zu deaktivieren, so daß zur Basis des Dorns geführte Wärme aus dem Dorn und in die Basis des Kopfes 10 strömt, um dazu beizutragen, das Harz auf einer gewünschten hohen Temperatur zu halten. Der Luftstrom durch die Wärmeableiter kann zum Beispiel abgeschaltet werden, wenn Hochtemperaturnylon durch den angrenzenden Stutzen 22 und Kanal 24 geleitet wird.
• Der Spalt 62 stellt eine physikalische Trennung zwischen dem Verformabschnitt 55 des Dorns und dem umliegenden Extruderkopfkörper 12 bereit und schafft liefert Raum für ein seitliches Verformen des Dorns, wie zuvor beschrieben wurde. Außerdem isoliert der Spalt den Verformabschnitt des Dorns thermisch von dem umliegenden Körper, so daß die von den Widerstandsheizungen zur Steuerung der Länge der Segmente zugeführte Wärme nicht direkt nach außen in den Körper und von den Viertelkreisen weg strömt. Der Spalt ist dabei behilflich, die gewünschte Temperatur der Viertelkreise und entsprechend die Axiallänge zum Verformen aufrechtzuerhalten. Bei Bedarf kann eine Wärmeisolierung in der Bohrung 14 auf der Außenseite des Spaltes über dem Verformabschnitt liegend bereitgestellt werden, um einen radialen Wärmeverlust von den erwärmten Viertelkreisen nach außen zu begrenzen.
• Die Erfindung wurde in Verbindung mit einem Coextrusionskopf 10 beschrieben, der zum Extrudieren eines Vorformlings zum Blasformen von Flaschen verwendet wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen Kopf dieses Typs beschränkt, sondern ist auch in anderen Extruderkopftypen zum Extrudieren länglicher Hohlkörper durch eine Düsenöffnung geeignet, die durch den Raum zwischen einer Düsenbuchse und einem umgebenen Düsenstift definiert wird. Die Erfindung ist zum Beispiel in Extruderköpfen von Nutzen, die zum Extrudieren länglicher Körper verschiedener Größen und Querschnittsformen verwendet werden, wie zum Beispiel zylindrische, quadratische und dreieckige Röhren. Ferner ist die Erfindung nicht auf einen Extruderkopf mit einem Dorn beschränkt, der gemäß der Offenbarung vier Viertelkreise oder Sektionen aufweist. Der Dorn kann nur drei gleichmäßig beabstandete Sektionen mit Heizungen in jeder Sektion aufweisen, oder er kann mehr als vier Sektionen haben, wobei ein in geeigneter Weise programmierter Kontroller zum bedarfsabhängigen Einschalten der Heizungen vorhanden ist, um die Segmente thermisch zu verlängern oder zusammenzuziehen und den Düsenstift richtig zu positionieren.
• Elektrische Widerstandsheizungen werden zum Verlängern und Zusammenziehen der vier Viertelkreise im Extruderkopf 10 verwendet. Andere Typen von Heizungen, wie z. B. eine Heißfluidheizung, bei der heißes Öl oder ein anderes Fluid durch isolierte Kanäle zum Segment hin und davon weg geleitet wird, werden in Erwägung gezogen. Das Öl würde einen Wärmeübertragungskanal passieren, um Wärme direkt in das angrenzende Segment zu leiten. Die Fluidheizungen könnten den offenbarten Wärmeableitern ähnlich sein. Der isolierte Einlaß- und Auslaßkanal würde durch das Basisende des Dorns öffnen.

Claims (10)

1. Extruderkopf (10) mit einem Dorn (20) zum Extrudieren einer Plastikröhre (28) durch eine ringförmige Düsenöffnung (102), wobei der Extruderkopf (10) folgendes umfaßt: einen Körper (12) mit einer Basis (52), einem von der Basis (52) entfernt gelegenen Düsenende und einem zwischen der Basis (52) und dem Düsenende verlaufenden Dornkanal (14) im Körper (12), eine Düsenbuchse (36) am Düsenende des Körpers (12) und einen Düsenstift (48) in der Buchse, um die Düsenöffnung (102) dazwischen zu definieren; wobei der Dorn (20) einen länglichen, allgemein zylindrischen Metallkörper, der so gestaltet ist, daß er in den Kanal (14) paßt, ein Basisende und ein freies Ende aufweist; gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Heizungen (66, 68, 70, 72) im Dorn (20) neben dem Basisende des Dorns, wobei die genannten Heizungen (66 ...) um den Umfang des Dorns beabstandet sind, wobei sich jede Heizung (66 ...) in einem Segment (112, 114, 116, 118) des Dorns (20) befindet, der axial eine Strecke weit über die Länge des Dorns verläuft und sich zwischen benachbarten Segmenten befindet, wobei die genannten Segmente solche Wärmeausdehnungskoeffizienten über die Länge des Dorns haben, daß eine unterschiedliche Erwärmung der Segmente (112 ...) durch die Heizungen (66 ...) einen Abschnitt (55) des Dorns (20) verformt und das freie Ende des Dorns (20) relativ zum Basisende des Dorns (20) bewegt.

2. Extruderkopf nach Anspruch 1, bei dem die genannten Segmente vier beabstandete 90-Grad-Viertelkreise umfassen.

3. Extruderkopf nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die genannten Heizungen (66 ...) elektrische Widerstandsheizungen umfassen und ein Elektrokabel (74, 76, 78, 80) aufweisen, das jeweils an der Heizung (66 ...) angeschlossen ist und vom Basisende des Dorns (20) nach außen verläuft.

4. Extruderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Drehfläche (64), die sich zwischen den Segmenten (112 ...) und dem freien Ende befindet.

5. Extruderkopf nach einem der vorherigen Ansprüche mit einer Mehrzahl von Wärmeableitern (84, 86, 88, 90), wobei sich jeder Wärmeableiter zwischen einem Paar benachbarter Segmente (112 ...) befindet.

6. Extruderkopf nach Anspruch 5, bei dem sich jeder Wärmeableiter (84 ...) in dem Dorn befindet und einen Wärmeübertragungskanal (92) aufweist, der mit zwei benachbarten Dornsegmenten (112 ...), einem Fluideinlaßkanal (96) und einem Fluidauslaßkanal in Kontakt kommt, wobei der genannte Ein- und der genannte Auslaßkanal außerhalb des Dorns öffnen.

7. Extruderkopf nach Anspruch 3, der folgendes aufweist: vier Widerstandsheizungen (66 ...), einen Regler (82), elektrische Anschlüsse (74, 76, 78, 80), die den Regler (82) und die vier Widerstandsheizungen (66 ...) miteinander verbinden, wobei die genannten Heizungen zwei diametrisch gegenüberliegende Paare (66, 70; 68, 72) aufweisen, wobei der Regler (82) eine Zeitzyklusdauer t hat und eine Schaltung aufweist, die folgende Aufgaben hat:

a) Einschalten einer ersten Heizung (66) des ersten Paares von Heizungen für eine Zeit, die gleich X% von t ist, und Einschalten einer zweiten Heizung (70) des ersten Paares für eine Zeit, die gleich (100-X)% von t ist; und

b) Einschalten einer ersten Heizung (68) des zweiten Paares von Heizungen für eine Zeit, die gleich y% von t ist, und Einschalten einer zweiten Heizung (72) des zweiten Paares von Heizungen für eine Zeit, die gleich (100-y)% von t ist.

8. Verfahren zum Einstellen der Form einer ringförmigen Düsenöffnung (102) in einem Extruderkopf (10) der Art, die folgendes umfaßt: einen Körper (12) mit einem Düsenende, einem Basisende und einem Kanal (14), der zwischen dem Basisende und dem Düsenende verläuft, eine Düsenbuchse (36) am Düsenende des Körpers (12), einen Dorn (20) in dem Kanal (14), der am Basisende des Körpers (12) befestigt ist, und ein freies Ende mit einem Düsenstift (48) am freien Ende des Dorns (20), der sich in der Düsenhülse (36) befindet, um die Düsenöffnung (102) zu definieren, gekennzeichnet durch:

a) selektives Verlängern oder Verkürzen einer Anzahl von Segmenten (112, 114, 116, 118) in dem Dorn, wobei die genannten Segmente umfangsmäßig um einen Abschnitt des Dorns (20) herum beabstandet sind, der sich entfernt von dem Düsenstift (48) befindet und eine Strecke weit über die Länge des Dorns verläuft, um den Abschnitt des Dorns (20) zu verformen; und

b) Bewegen des Düsenstiftes (48) in der Düsenbuchse (36) zu einem gewünschten Ort als Reaktion auf das Verformen des Abschnitts des Dorns (20).

9. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend den Schritt des Erhitzens oder Kühlens und thermischen Ausdehnens oder Zusammenziehens wenigstens eines der genannten umfangsmäßig beabstandeten Dornsegmente (112 ...).

10. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend den Schritt des Verlängerns oder Verkürzens von Paaren diametrisch gegenüberliegender Segmente (112 ...) des genannten Dorns.