DE2617510C3 - Verfahren zum Regeln des Arbeitsablaufes eines Mischkopfes für aufschäumbare Reaktionskomponenten zur Herstellung von Hartschaumplatten - Google Patents
Verfahren zum Regeln des Arbeitsablaufes eines Mischkopfes für aufschäumbare Reaktionskomponenten zur Herstellung von HartschaumplattenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Arbeitsablaufts eines Mischkopfes für aufschäumbare
Reakiionskomponenien ram Herstellen von Kartschaumplatten
in Formen, wobei aufgrund von Steuersignalen der Mischkopf die Komponenten mischt und in
die Form füllt und bei Unterbrechung des Füllvorganges die Zufuhr von Reinigungsmittel zum Mischkopf
ausgelöst wird.
Bei einem bekannten Herstellungsverfahren für Hartschaumplatten in Formen (US-PS 36 21 522) sind
Mischkopf und Formen relativ zueinander bewegbar, und es erfolgt eine Steuerung der Materialzufuhr
ebenso wie der bewegung. Diese Vorrichtung arbeitet nach einem festen Programm, d?« eine Reinigung der
Mischkammer des Mischkopfes nach jedem Arbeitsvorgang vorsieht. Damit ist es zwar möglich, zu vermeiden,
daß bei Abweichungen vom Noi malprogramm, die durch Schwierigkeiten in der Förderung, den Ausfall
von Formen, durch Probleme bei der Materialzufuhr etc. entstehen können, der Mischkopf erneut mit aufschäumbarem
Material gefüllt wird, das sonst darin härten und zu Ausfällen des Mischkopfes führen würde. Bei
fortlaufender Fertigung ohne Unterbrechungen verursacht ein solcher Arbeitsablauf aber erhebliche Mate
rialverluste, die an sich aufgrund der gegebenen Reaktionszeiten der zu verarbeitenden chemischen
Materialien nicht erforderlich wären. Außerdem muß das Programm bei Produktionswechseln, also bei
Beginn der Herstellung von Platten anderen Materials bzw. anderer Zusammensetzung, völlig neu eingegeben
werden, weil verschiedene Materialien unterschiedliche Reaktionszeiten haben und daher bei einem festen
Programm jedes Material einen individuellen Arbeitsablauf erfordert.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der automatischen Formfüllung mit
zwischenzeitlichen Reinigungsvorgängen die durch diese verursachten Materialverluste auf ein Minimum zu
reduzieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zeit nach Beendigung eines Füllvorganges
automatisch fortlaufend gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, bei dessen Überschreiten ein
Signal für den nächsten Füllvorgang unterdrückt und die Reinigungsmittelzufuhr ausgelöst wird. Im Gegensatz
zu dem bekannten Verfahren wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die tatsächlich zwischen zwei
Arbeitsvorgängen verstreichende Zeitspanne ermittelt, wodurch eine wesentlich wirtschaftlichere Arbeitsweise
speziell bei der Massenherstellung von Hartschaumplatten möglich ist Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
ist gewährleistet, daß der Abgabevorgang für die Chemikalien individuell in Abhängigkeit vom Vorhandensein
einer auszuschäumenden Form erfolgt und eine Reinigung des Mischkopfes bei Leerlauf durch die im
vorgegebenen Takt arbeitende Steuerung erst dann vorgenommen wird, wenn tatsächlich die Gefahr der
Reaktion der Reaktionskomponenten im Mischkopf besteht Mit anderen Worten findet eine automatische
Reinigung der Mischkammer erst statt, wenn eine bestimmte Sicherheitszeitspanne überschritten wird,
also nicht mehr nach jedem Arbeitsvorgang, so daß man eine wesentlich höhere Variabilität in der Arbeitsweise
erzielt So wird erheblich an Material gespart, und iudem läßt sich das Verfahren besonders vorteilhaft in
Fällen einsetzen, in denen eine kontinuierliche Form, beispielsweise zur Herstellung von bandartig angeordneten
Platten, verwendet wird. Bei solchen Vorrichtungen sieht man bisher eine Steuereinrichtung zur
Beendigung der Materialabgabe für solche Fälle vor, in denen Fehlfunktionen festgestellt werden. Demgegenüber
ermöglicht es die Erfindung, durch die fortlaufende Zeitmessung eine Reinigung der Mischkammer erst
nach Überschreiten eines bestimmten Zeitwertes erfolgen zu lassen, wobei sich diese Sicherheitszeitspanne
aus der Aushärtezeit des Materials ergibt
Die Erfindung whd im folgenden anhand der in der schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 die Seitenansicht einer Fertigungsstraße zum Herstellen von Hartschaumplatten unter Verwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil von F i g. 2 in verändertem Maßstab,
Fig.3 einen Teilschnitt entlang der Linie 1II-I1I der
F i g. 2, in verändertem Maßstab, und
Fig.4 ein Steuerschema für die Steuerschrittfolge
beim automatischen Betrieb der in F i g. 1 bis 3 gezeigten Fertigungsstraße.
Zum Herstellen einer Verkleidung aus äußeren starren Beschichtungen und innerem Hartschaum
werden die Beschichtungen anfänglich in einer im wesentlichen parallelen Anordnung zusammengesetzt
und zwar an einer in F i g. 1 gezeigten Aufbaustation 10. Wie aus Fig.3 erkennbar, ist eine obere starre
Außenschicht, Materialhaut oder Lage 11 in geeigneter
Weise mit einer unteren Außenschicht, Materialhaut oder Lage 16 verbunden, wobei der anfängliche
Zusammenbau in beliebiger Weise erfolgen kann. Die vorderen und hinteren Begrenzungen zwischen den
Außenschichten 11, 16 bilden Stangen 15 aus Hartsrhaum, die mit den Außenschichten 11,16 in geeigneter
Weise verbunden sind. Ebenso ist auch eine kontinuierliche Zuführung der oberen und der unteren Beschichtungen
möglich. Dabei können die Beschichtungen aus dem Auslaß eines Walzwerkes oder von Materialrollen
zugeführt werden.
Die Erfindung ist im folgenden anhand der speziellen Herstellung einzelner Verkleidungen aus gesonderten
oberen und unteren Platten beschrieben.
Dabei werden, wie in F i g. I gezeigt, die zusammengesetzten oberen und unteren Außenschichten 10,16 an
einer Heizstation 17 in üblicher Weise erwärmt.
An einer Füllstation 18 wird ein Mischkopf zwischen die oberen und unteren Außenschichten 11, 16
eingeführt, um schäumbare Chemikalien innerhalb der Formzone abzulegen. Letztere wird von den oberen und
unteren Außenschichten 11, 16 sowie von den Stangen 15 gebildet. Sodann tritt die Anordnung in einen Druck-
und Härtetunnel 19 ein, der für sich ebenfalls keinen Bestandteil der Erfindung bildet. Dieser Tunnel kann
von üblicher Ausbildung sein und einen starren oberen > Endlosförderer 20, einen starren unteren Endlosförderer
21 sowie Seitenbegrenzungen aufweisen. Letztere werden von einem oder mehreren der Förderer o. dgl.
getragen und dienen zum seitlichen Abschluß des Tunnels. Eine entsprechende Konstruktion ist z. B. in ι ο
der US-PS 38 24 057 beschrieben.
Die untere Außenschicht 16 wird in den Stationen 10,
17 und 1% in beliebiger Weise gestützt und gefördert Als
Beispiel sind in den Stationen 10 und 17 angetriebene Rollen dargestellt, während die Füllstation 18 einen
endlosen Bandförderer aufweist Die Verbindung der oberen und unteren Außenschichten 11, 16 mittels der
Stangen 15 kann einen Antrieb für die obere Außenschicht 11 bilden. Eine solche Verbindung ist
jedoch nicht unbedingt erforderlich, sondern man kann z. B. auch lediglich mit Reibkräften arbeiten, oder es
erfolgt ein kontinuierliches Zuführen der oberen und
unteren Außenschichten 11,16. In jedem Falle Gestehen
die Stangen 15 aus Hartschaummaterial und haben im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie der
fertige, ausgehärtete Kern, so daß sie aus Teil im Endprodukt verbleiben können.
An der Füllstation 18 ist eine Schaumablegevorrichtung 22 mit einem Misch- oder Schäumkopf 30
angeordnet, (s. F i g. 1 und 2). Diese ist beispielsweise auf
einem gebräuchlichen Querschlitten befestigt, um hin- und hergehende Bewegungen in Richtung der Pfeile 23,
d. h, parallel zur Förderrichtung, und weitere hin- und
hergehende Bewegungen in Richtung der Pfeile 24, d. h, quer zur Förderrichtung, ausführen zu können. Ein »
Schalter 25 spricht auf das vordere Ende einer neuen Formanordnung an. Unter Zwischenschaltung einer
geeigneten, weiter unten näher beschriebenen Taktoder Zeitsteuerung 33 (s. F i g. 3) wird die Schaumablegevorrichtung
22 zum richtigen Zeitpunkt in Förderrichtung, d. h. in Richtung eines der Pfeile 23, bewegt,
und zwar mit der gleichen Geschwindigkeit wie die benachbarte Verkleidung. Gleichzeitig bewegt sich die
Schaumablegevorrichtung aus einer zurückgezogenen Lage in den von den Außenschichten 11, 16 gebildeten
Formhohlraum hinein. Die letztgenannte Bewegung erfolgt in Querrichtung, d. h. in Richtung eines der Pfeile
24. Der Schaum wird also entlang einer Linie 26 abgelegt, die parallel direkt neben der vorderen Stange
15 verläuft Dabei führt man einen oder mehrere Schritte aus. Anschließend stoppt oder verlangsamt
man die Bewegung der Schaumablegevorrichtung 22 in Richtung der Pfeile 23, während die Schaumablegevorrichtung
22 mit der gleichen oder einer veränderten Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile 24 hin- und
herwandert Der Schaum wird also in einem durch die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Mischkopf 30
und der Form 11, 15, 16 bedingter zickzackrörmigen Muster 27 abgelegt Wenn der Schalter 25 anzeigt, daß
das Ende der Verkleidung erreicht ist, wird der Antriebsmechanismus mit entsprechender Zeitverzögerung
automatisch erneut in Betrieb genommen, um die Schaumablegevorrichtung 22 wiederum anzutreiben.
Durch diese Steuerungen ist sichergestellt, daß die Schaumablegevorrichtung in ihrer zurückgezogenen
Lage verbleibt, bis die nächste Form mit Außenschichten 11, 16 sowie Stangen 15 ankommt. Zu diesem
Zeitpunkt wird der Vorgang wiederholt.
Um ein Durchsinken der Beschichtung 11 im
mittleren Bereich zu verhindern, können gemäß Fig.3 an der Aufbaustation 10 kleine Schaumblocke 32 in dip
zentralen Bereiche eingesetzt werden. Sie werden von dem hin- und hergehenden Mischkopf 30 umgeworfen
und können als Teil des Endproduktes innerhalb des Formhohlraumes verbleiben. Zu diesem Zweck bestehen
die Blöcke 32 im wesentlichen aus der gleichen Zusammensetzung wie die übrigen Teile des Kerns für
das Endprodukt
Die Schaumablegevorrichtung 22 umfaßt neben dem Mischkopf 30 einen nicht gezeigten Kreuzschlitten
sowie Verschiebemechanistnen in Form von Zylindern 37. Ferner ist ein Gehäuse 38 für die Ventilsteuerung
und den Antriebsmotor vorgesehen. Zu dem Mischkopf 30 sind eine Mischkammer 31, an deren Einlaß unter
bestimmtem Druck öffnende, in der Zeichnung nicht näher bezeichnete automatische Eingangsventile und
eine Abgabeöffnung 51 vorgesehen.
Der doppelt wirkende Zylinder 37, der am Boden des Gehäuses 3« befestig" ist, dient dazu, Λ;η Mischkopf 30,
das Gehäuse 38 unc einen weiteren Zylinder 37a in Richtung der Pfeile 23 nach F i g. 1 und 2 hin- und
herzubewegen. Der nach Fig.3 zur linken Seite am Gehäuse 38 befestigte doppelt wirkende Zylinder 37a
sorgt für die hin- und hergehende Bewegung des Gehäuses 38 und des Mischkopfes 30 in Richtung der
Pfeile 24 (F i g. 2). Die doppelt wirkenden Fluidzylinder mit über Magnetventile gesteuerten Einlassen wurden
lediglich als Beispiele für gebräuchlicht, hier in Frage
kommende Antriebe gewählt. Im übrigen wurde auf die Darstellung der Kreuzschlitten verzichtet, da diese an
sich bekannt sind. Zusätzlich zu dem Schalter 25 nach F i g. 2 sind geeignete Steuerungen vorgesehen, um die
hin- und hergehenden Bewegungen zu steuern. Es handelt sich dabei um die bereits genannten Takt- oder
Zeitsteuerungen 33, die mit dem Schalter 25 und Grenzschaltern 39 verbunden sind. Diese Steuerungen
33 können bekannte Steuerungstypen sein, die. einschließlich
ihrer Schaltung für den auf diesem Gebiet tätigen Fachmann ohne weiteres verständlich sind,
sobald Klarheit über hier beschriebenen Steuerfunktionsn und -verfahren selbst herrscht. Die Grenzschalter
39 kann man an vorgewählten Stellen anordnen, um die vollständig zurückgezogene Stellung und die vollständig
eingeführte Stellung des Mischkopfes 30 festzulegen oder den Beginn und das Ende der Schaumabgabe zu
steuern.
Aus einer geeigneten, vorzugsweise stationären (nicht dargestellten) Quelle werden in an sich bekannter Weise
aufschäumbare Reaktionskomponenten (Chemikalien), Lösungsmittel und/oder Druckluft dem Gehäuse 38
zugeführt. Hierfür sind verschiedene Leitungen 44 und Ventil·1 49, 41, 42, 43 vorgesehen und in der Zeichnung
(Fig. 3) angedeutet, ohne daß es im vorliegenden Zusammenhang eineν detaillierten Beschreibung dieser
Elemente bedarf. Jedenfalls gelangen durch diese Leitungen und Ventile die Materialien zu den gewünschten
Zeitpunkten in den Mischkopf 30 bzw. die Mischkammer 31, aii deren Eingang die bei vorbestimmtem
Druck ö.'fnenden Eingangsventile vorgesehen sind. Ferner trägt das Gehäuse 38 einen elektrischer/ oder
hydraulischen Motor 45, dessen Antriebswelle 46 sich vom Gehäuse 38 aus in den Mischkopf 30 erstreckt.
Lediglich der Mischkopf 30 wird, und zwar tatsächlich fast vollständig, in den Formhohlraum zwischen den
Außenschichten 11, 16 eingeführt. Das Gehäuse 38, das starr mit dem Mischkopf 30 verbunden ist und sich
gemeinsam mit letzterem bewegt, bleibt vollständig außerhalb des Formhohlraumes.
Anhand von Fig. 4 soll der Betätigungsablauf der Ventile zum Mischen der Chemikalien und zum
Reinigen der Mischkammer, Abstimmung auf die einzelnen Formhohlräume und auf die hin- und
hergehenden Kreuzschlittenbewegungen des Mischkopfes 30 beschrieben werden.
Wenn die entsprechenden Fühler und Steuereinrichtungen anzeigen, daß die vordere Stange 15 einer aus
Stangen 15 und Beschichtungen 11, 16 bestehenden Anordnung gerade den in seiner zurückgezogenen
Position stehenden Mischkopf 30 passiert, so wird eine Stellung erreicht, die in F i g. 4 als panel position
»1 vorn« bezeichnet ist. In dieser Stellung werden die Zylinder 37a betätigt, um den Mischkopf 30 aus seiner
zurückgezogenen Lage in die voll eingeschobene Position innerhalb des Formhohlraumes zu bewegen,
also »quer« zu verschieben. Gleichzeitig wird der iviisCimüpi jv im lüriicrriCniüng Lfcw'Ggt. UTid 7.*V3r ίΤϊϊί
der Fördergeschwindigkeit. Dies ist in F i g. 4 als »Zufuhr« angegeben. Die Abgabeöffnung des Mischkopfes
30 bewegt sich also entlang der Linie 26 gemäß Fig. 2 über die untere Außenschicht. Während dieser
Zeitspanne werden die Ventile 40 und 41 geöffnet, um eine erste und zweite aufschäumbare Reaktionskomponente
in die mit Mischerwellen 49 ausgestattete Mischkammer 31 einzulassen. Die Eingangsventile zur
Mischkammer 31 öffnen sich automatisch, wenn ein vorbesiimmter Druckwert erreicht wird. Letzterer liegt
unterhalb desjenigen Druckwertes, mit dem die Chemikalien aus den Ventilen 40, 41 austreten.
Innerhalb der Mischkammer werden die Chemikalien von den gegenläufig rotierenden Mischerwellen 49
gemischt, bevor sie durch die Abgabeöffnung 51 austreten. Dabei wird also der Motor 45 betrieben, wie
es auch in Fig. 4 angegeben ist. Die Komponenten werden also in einer einzigen Linie 26 parallel neben der
vorderen Stange abgelegt.
Die nächste Stellung entspricht der Zeile »1 KÖRPER« in der Spalte »FORM POSITION«. In dieser
Stellung wird der Kopfvorschub »ZUFUHR« abgeschaltet. Es findet also keine Bewegung des Mischkopfes
30 in Förderrichtung statt. Während dieser Periode setzt der Mischkopf 30 seine hin- und hergehende Bewegung
quer zur Förderrichtung fort, wobei der Motor 45 betrieben wird und die Ventile 40, 41 geöffnet sind. Die
gemischten aufschäumbaren Reaktionskomponenten werden also innerhalb des Formhohlraumes entsprechend
dem Zickzackmuster 27 abgelegt.
Wenn die Steuerorgane das Ende des Formhohlraumes feststellen, d. h„ wenn sie anzeigen, daß sich die
■ hintere Stange 15 in der Nähe des Mischkopfes 30 befindet, führ) die Abgabeöffnung 51 einen letzten
Abgabeschiitt 29 durch. Dabei wird der Mischkopf 30 in Forderrichtung mit der gleichen Geschwindigkeit wie
der Formhohlraum bewegt, während der Motor 45 ι arbeitet und die Ventile 40, 41 geöffnet sind. Der
Schaum wird entlang der Linie 29 parallel neben der hinteren Stange 15 abgelegt. Dieser Arbeitsschritt ist in
F i g. 7 als »1 ENDL·« angegeben.
Direkt im Anschluß hieran wird der Mischkopf 30 vollständig aus dem Formhohlraum herausgezogen und
entgegen der Förderrichtung in seine Ausgangsstellung zurückgeführt. Er wird in dieser Stellung gehalten, bis
die Steuerungen die nächste Verkleidung feststellen. Sodann wiederholen sich sämtliche oben beschriebenen
α,-koji··- "hr'S*"
Unter bestimmten Umständen kann es zu einer über Gebühr langen Verzögerung zwischen den Formhohlräumen
kommen. Eine solche Verzögerung würde die wesentliche Gefahr mit sich bringen, daß es zu einem
Aushärten der gemischten Reaktionskomponenten innerhalb der Mischkammer 31 kommt oder daß sich in
bestimmtem Ausmaße Ablagerungen an den Kammerwänden bilden. In diesem Falle tritt die Takt- oder
Zeitsteuerung 33 in Betrieb. Sie kann beispielsweise so
ausgelegt werden, daß sie automatisch 15 Sekunden nach der letzten Abgabe, d. h., nach dem Schließen der
Ventile 40,41 wirksam wird. Die Zeitsteuerung 33 öffnet automatisch die Ventile 42, 43 unter Betätigung des
Motors 45. Dabei gelangt eine Mischung aus Lösungsmittel und Luft durch die druckbetätigten Eingangsventile
in die Mischkammer 31, um die Flächen der Eingangsventile, die gegenläufigen Mischerwellen 49,
die Kammerwände und die Abgabeöffnung 51 zu reinigen. Dieser Reinigungsvorgang findet statt, während
der Mischkopf 30 seine stationäre Stellung einnimmt. In dieser Stellung befindet sich die Abgabeöffnung
51 direkt oberhalb einer Sammelrinne 52, so daß die Abfallchemikalien zusammen mit dem Lösungsmittel
gesammelt und abgeführt werden können. Eine solche Reinigung des Mischkopfes wird also immer nur
dann ausgelöst, wenn zwischen den einzelnen Schaumabgabephasen eine zu lange Verzögerung ermittelt
wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum Regeln des Arbeitsablaufes eines Mischkopfes für aufschäumbare Reaktionskomponenten zum Herstellen von Hartschaumplatten in Formen, wobei aufgrund von Steuersignalen der Mischkopf die Komponenten mischt und in die Form füllt und bei Unterbrechung des Füllvorganges die Zufuhr von Reinigungsmittel zum Mischkopf ausgelöst wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit nach Beendigung eines Füllvorganges automatisch fortlaufend gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird, bei dessen Überschreiten das Signal für den nächsten Füllvorgang unterdrückt und die Reinigungsmittelzufuhr ausgelöst wird. '5
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