Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für eine Einrichtung zur Herstellung von Rohren, Schläuchen, Folien oder dergleichen aus Kunststoff durch Extrusion, umfassend mindestens zwei Kalibrierwerkzeuge mit bogenförmigen Abschnitten zur mindestens teilweisen Anlage am Umfang des zu kalibrierenden Gegenstands, wobei mindestens ein bogenförmiger Abschnitt mindestens eines Kalibrierwerkzeugs einen von einer Kreisbogenform abweichenden Kurvenverlauf mit sich änderndem Krümmungsradius aufweist und wobei die Kalibriervorrichtung geeignet ist zur Schaffung eines im Durchmesser variablen Durchgangs für den im Durchmesser annähernd zylindrischen Gegenstand.

Bei der Extrusion von Kunststoffrohren besteht das Problem, dass Rohre unterschiedlichen Außendurchmessers mit gleichzeitig unterschiedlichen Wanddicken hergestellt werden müssen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Anpassung des Außendurchmessers des Rohres keinen Werkzeugwechsel erfordert, der ein Stillsetzen der Maschine notwendig macht. Es wurden daher Vorrichtungen zur Herstellung von Kunststoffrohren entwickelt, bei denen während der Produktionsphase des Rohres ohne Unterbrechung des Produktionsganges eine vollautomatisch gesteuerte Umstellung zwischen mehreren Kunststoffrohrdimensionen innerhalb eines kontinuierlichen Extrusionsprozesses möglich ist, wobei sowohl der Außendurchmesser als auch die Rohrwanddicke jeweils variiert werden kann.

Vorrichtungen zum Kalibrieren von Kunststoffrohren, die mittels eines Extruders hergestellt werden, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise beschreibt die DE 198 43 340 C2 eine gattungsgemäße Kalibriervorrichtung, bei der als Kalibrierwerkzeuge eine Vielzahl von Lamellen dienen, die an der Außenseite des zu kalibrierenden Rohres über den Umfang verteilt und im Abstand zueinander angeordnet vorgesehen sind. Die einzelnen Lamellen der einzelnen Lamellenkränze stehen auf Lücke zueinander. Die Verstellung der Lamellen erfolgt motorisch oder von Hand, beispielsweise über Stellmotoren und Spindeln. Die Lamellen weisen kreisbogenförmige Abschnitte auf und liegen mit dieser Rundung an der Außenseite des zu kalibrierenden Rohres an, wobei die Rundung der Lamellen beispielsweise dem größten zu fahrenden Rohrdurchmesser entspricht. Wenn kleinere Rohrdurchmesser gefahren werden, ist das behandelte Rohr nicht ideal rund, sondern setzt sich aus kleinen aneinander anliegenden Rundungen zusammen, wobei jedoch ein Ausgleich innerhalb eines Kalibrierbades erfolgt.

Bei einer anderen aus dem Stand der Technik bekannten Lösung werden als Kalibrierwerkzeuge anstatt der Lamellen sich in Längsrichtung des zu kalibrierenden Rohres erstreckende Kalibrierleisten verwendet, die an Verstellspindeln einstellbar angeordnet sind und jeweils eine mit dem zu kalibrierenden Rohr in Kontakt kommende Gleitfläche aufweisen. Über eine im Inneren der Kalibrierleiste angeordnete Ausnehmung erfolgt eine Wasserzuführung, um einerseits die Kalibrierleiste zu kühlen und um einen Wasserfilm auf das zu kalibrierende Rohr aufzubringen. Die Gleitfläche der einzelnen Kalibrierleiste ist im Wesentlichen eben und liegt somit tangential an der Rohraußenwandung. Über den Umfang verteilt angeordnet ist eine Vielzahl solcher Kalibrierleisten jeweils mit Abstand zueinander angeordnet, so dass sich eine Polygonanordnung ergibt.

Die DE 33 19 604 A1 beschreibt eine Kalibriervorrichtung an einem Extruder zum Abstützen von Schlauchfolien aus thermoplastischen Kunststoffen mit einem in einem Längsbereich ringförmig geschlossenen Zylinder, der zwei einen Ringraum innerhalb des Zylinders axial Irisblenden aufweist. Ein in der Draufsicht ringförmiges Gehäuse definiert mit seinem Innendurchmesser die größtmögliche lichte Öffnung der Irisblende. Zur Verkleinerung dieser Öffnung lassen sich Lamellen mittelpunktsymmetrisch nach innen schwenken, so dass sich in guter Näherung eine Ringöffnung verstellbaren Durchmessers symmetrisch zur Achse ergibt. Die Lamellen der Irisblende sind einander überlappende Segmente, die über ein Verstellgetriebe synchron verstellt werden.

In der DE 38 28 259 C1 wird eine Kalibriervorrichtung zum Abstützen eines extrudierten Folienschlauches beschrieben, bei der nach einem ähnlichen Prinzip jeweils etwa in gleichen Abständen über den Umfang angeordnete gekrümmte Bügel verwendet werden, die zur Einstellung unterschiedlicher Durchmesser um zur Achse des Folienschlauches parallele Achsen schwenkbar gelagert sind.

Bei der in der DE 198 43 340 C2 beschriebenen Kalibrierstation besteht ein Nachteil darin, dass kein optimaler Kraftangriff an den zu verstellenden Lamellen gegeben ist. Außerdem ist eine Vielzahl solcher Lamellen vorhanden, für die jeweils Verschiebeelemente, Spindeln oder ähnliche mechanische Verstellmechanismen notwendig sind. Die Kalibriervorrichtung ist daher aufwändig und empfindlich gegen Verschmutzung zum Beispiel durch austretenden Kunststoff.

In der DE 2 004 881 A ist eine Kalibriervorrichtung für Schlauchfolien der eingangs genannten Gattung beschrieben, bei der die Kalibriervorrichtung Kalibrierwerkzeuge umfasst, die bogenförmige Abschnitte aufweisen zur teilweisen Anlage am Umfang des zu kalibrierenden Gegenstands. Dabei haben die bogenförmigen Abschnitte einen von der Kreisform abweichenden Kurvenverlauf und einen sich ändernden Krümmungsradius und es wird ein im Durchmesser variabler Durchgang für den zu kalibrierenden Gegenstand geschaffen. Es werden bogenförmige Stützsegmente zum Beispiel aus Draht verwendet, die sich an verschiebbaren Haltern befinden. Zur Veränderung des Durchgangsdurchmessers werden die Halter gegeneinander verschoben und es ergibt sich eine Anlage der Stützsegmente am Umfang einer größeren oder kleineren Schlauchfolie, wobei je nach Durchmesser ein mehr oder weniger an die Kreisform angepasster Polygonzug anliegender Stützsegmente am zu kalibrierenden Gegenstand erreicht wird.

In der US-Schrift 2,423,260 A wird eine Extrusionsvorrichtung beschrieben, bei der Kalibrierwerkzeuge mit bogenförmigen Abschnitten verwendet werden, die einen von der Kreisform abweichenden Kurvenverlauf aufweisen können. Bei dieser bekannten Kalibriervorrichtung wird jedoch kein im Durchmesser variabler Durchgang für den zu kalibrierenden Gegenstand geschaffen, denn der Durchgang eines einzelnen Kalibrierwerkzeugs kann nicht verändert werden. Eine Durchmesserveränderung ergibt sich lediglich in Extrusionsrichtung gesehen, durch die Verwendung mehrerer beabstandeter Werkzeuge hintereinander, deren Durchmesser beispielsweise in Extrusionsrichtung abnehmen. Die Kalibrierwerkzeuge sind jeweils starr und in ihrer Gesamtheit legen sie einen bestimmten Enddurchmesser fest. Dadurch muss ein Werkzeugwechsel erfolgen, wenn ein Gegenstand mit anderem Solldurchmesser extrudiert werden soll. Die Produktionslinie muss also unterbrochen werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kalibriervorrichtung für eine Einrichtung zur Herstellung von Rohren, Schläuchen, Folien oder dergleichen aus Kunststoff der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei der ein besserer kraftstabiler Angriff an den Kalibrierwerkzeugen möglich ist und die mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine effektive Einstellung variabler Durchmesser zur Anpassung an den Umfang des zu kalibrierenden Gegenstands ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe liefert eine Kalibriervorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kalibrierwerkzeuge mindestens zwei Lochblenden umfassen, die zur Veränderung des Durchmessers des Durchgangs gegeneinander verschiebbar oder verschwenkbar angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass man beispielsweise ein nach Art einer nicht kreisförmigen Lochblende ausgebildetes Kalibrierwerkzeug verwenden kann, welches in dem zur Anlage an dem zu kalibrierenden Gegenstand kommenden Bereich einen engeren Krümmungsradius hat und in anderen Bereichen einen weiteren Krümmungsradius aufweist. Beispielsweise kann ein solches Kalibrierwerkzeug eine Art Lochblende sein, die mindestens abschnittsweise einer elliptischen Kurve folgt. Alternativ dazu kommt beispielsweise auch ein Kalibrierwerkzeug mit einem bogenförmigen Abschnitt in Betracht, der einer spiralförmigen Kurve folgt.

Vorzugsweise sind zwei, drei, vier oder mehr solcher Kalibrierwerkzeuge mit jeweils beispielsweise elliptischen oder spiralförmigen Abschnitten vorgesehen, die relativ zueinander verschiebbar sind, wobei vorzugsweise deren Verschiebeachsen bezogen auf den zu kalibrierenden Gegenstand jeweils umfangsversetzt angeordnet sind. Verwendet man beispielsweise vier etwa lochblendenartige Kalibrierwerkzeuge in Ellipsenform, wobei die ellipsenförmigen Lochblenden in Richtung auf die Vorschubachse des zu kalibrierenden Gegenstands verschiebbar sind, dann lässt sich mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Kalibrierwerkzeugen bereits jeweils durch Verschieben eine Anpassung des jeweiligen Außenmessers innerhalb weiter Bereiche durchführen. Die Verwendung einer beispielsweise elliptischen Lochblende führt zum einen dazu, dass je nach Verschiebestellung Bereiche der Lochblende mit unterschiedlichem Krümmungsradius jeweils außen am Umfang des zu kalibrierenden Gegenstands anliegen. Gegenüber bisher bekannten Lösungen hat ein solches beispielsweise elliptisches Kalibrierwerkzeug den Vorteil, dass die Ellipsenform einen besseren Kraftangriff an dem Kalibrierwerkzeug bei der Verstellung zulässt.

Vorzugsweise sind mehrere gleich gestaltete Kalibrierwerkzeuge, beispielsweise vier, sechs oder dergleichen umfangsversetzt angeordnet, wobei mehrere Kalibrierwerkzeuge dieser Art jeweils eine Kalibriereinheit bilden und außerdem beispielsweise zwei oder mehrere solcher Kalibriereinheiten vorhanden sein können, die jeweils mehrere der genannten Kalibrierwerkzeuge umfassen, wobei die jeweiligen Kalibriereinheiten in Produktionsrichtung des zu kalibrierenden Gegenstands gesehen hintereinander angeordnet sind, so dass eine mehrfache Kalibrierung erfolgt. Je größer die pro Kalibriereinheit verwendete Anzahl an jeweils umfangsversetzt zueinander angeordneten Kalibrierwerkzeugen ist, desto genauer wird natürlich die Annäherung des von den bogenförmigen Abschnitten gebildeten Kurvenzugs an die Kreisform.

Die Anwendung der vorliegenden Erfindung erfolgt bei Kalibriervorrichtungen für die Herstellung von Rohren, Schläuchen, Folien oder dergleichen durch Extrusion aus Kunststoff. Andere Anwendungsfälle sind ebenfalls denkbar, bei denen es darum geht, einen im Durchmesser variablen Durchgang für einen im äußeren Durchmesser zylindrischen oder annähernd zylindrischen Gegenstand zu schaffen.

Beispielsweise sind Anwendungen denkbar in Führungseinrichtungen, durch die rohrförmige oder stangenförmige Gegenstände unterschiedlichen Durchmessers geschoben werden, wobei eine Führung am Umfang erforderlich ist. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mehrere über den Umfang verteilt angeordnete, jeweils paarweise in Richtung senkrecht zur Mittelachse des im Durchmesser zu variierenden Lochdurchgangs verschiebbare, mindestens abschnittsweise ellipsenförmige Lochblenden oder mindestens abschnittsweise spiralförmige Lochblenden vorgesehen sind.

Die in den Unteransprüchen genannten Merkmale betreffen bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Aufgabenlösung. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Detailbeschreibung.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen

1 eine schematisch stark vereinfachte Ansicht einer zum Beispiel als Kalibrierwerkzeug dienenden Lochblende mit elliptischem Durchgang,

2 eine schematisch stark vereinfachte Ansicht eines Kalibrierwerkzeugs mit gegeneinander verschiebbaren elliptischen Lochblenden,

3 eine ähnliche Ansicht wie in 2, wobei jedoch die elliptischen Lochblenden gegeneinander verschoben wurden zur Herstellung eines kleineren Durchmessers,

4 eine ähnliche Ansicht, wobei jedoch die elliptischen Lochblenden verschoben wurden zur Schaffung eines noch kleineren Durchmessers.

Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. 1 zeigt in schematisch stark vereinfachter Darstellung ein Kalibrierwerkzeug 11, welches eine Art Lochblende umfasst mit einem elliptischen Durchgang, der mit 18 bezeichnet ist. Das Kalibrierwerkzeug 11 ist in 1 in einer Ansicht dargestellt, in der man in Richtung der Vorschubachse des hier nicht dargestellten zu kalibrierenden Gegenstands schaut. Das Kalibrierwerkzeug 11 kann selbstverständlich eine Ausdehnung in Richtung dieser Vorschubachse aufweisen, die je nach Anwendungsfall variieren kann. Wie in 1 durch den Pfeil 9 angedeutet ist, ist das Kalibrierwerkzeug 11 quer zu dieser Vorschubachse des zu kalibrierenden Gegenstands verschiebbar, wenn eine Vergrößerung des Lochdurchgangs zur Anpassung an unterschiedliche Durchmesser der zu kalibrierenden Gegenstände gewünscht ist. Die Vorgehensweise dabei wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 näher erläutert.

2 zeit eine schematisch stark vereinfachte Ansicht mit einer Anordnung, die vier solcher Kalibrierwerkzeuge 11, 12, 13, 14 umfasst. Zur Vereinfachung sind die ähnlich wie in der Darstellung gemäß 1 beispielsweise als Lochblenden mit elliptischem Durchgang 18 ausgebildeten Kalibrierwerkzeuge in 1 nur als Ellipsen dargestellt. Es können selbstverständlich für eine Kalibriereinheit mehr als vier Kalibrierwerkzeuge verwendet werden, um eine bessere Annäherung an den gewünschten zylindrischen Außenumfang eines beispielsweise zu kalibrierenden Rohrs zu erzielen. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 werden lediglich zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Prinzips nur vier Kalibrierwerkzeuge 11, 12, 13, 14 dargestellt, auch weil sich dies zeichnerisch übersichtlicher darstellen lässt.

Wie durch die Pfeile 16, 17 für zwei Kalibrierwerkzeuge 11, 12 angedeutet ist, sind diese jeweils in beide Richtungen quer beziehungsweise senkrecht zur Vorschubachse des zu kalibrierenden Gegenstands verschiebbar, wodurch die Durchgangsöffnung für den zu kalibrierenden Gegenstand, die in 2 mit 19 bezeichnet ist, in ihrem Durchmesser angepasst werden kann. Der zu kalibrierende Gegenstand selbst, der in 2 nicht dargestellt ist, ist an seinem äußeren Umfang annähernd zylindrisch und die Außenform wird definiert durch den Kurvenzug 20. Dieser Kurvenzug 20 ergibt sich wiederum durch Überlagerung von Segmenten der jeweils elliptischen Kurvenlinien der in dem Ausführungsbeispiel verwendeten vier Ellipsen 10, 21, 22, 23. Man erkennt bereits in 2, dass sich dieser Kurvenzug bereits bei den verwendeten vier elliptischen Kurven stark an eine kreisförmige Durchgangsöffnung annähert. Die vier elliptischen Kurven überlappen sich in der Stellung gemäß 2, die für einen größeren Rohrdurchmesser vorgesehen ist, überwiegend in den Bereichen mit kleinerem Krümmungsradius. Selbst bei der Kalibrierung eines vergleichsweise größeren Rohrdurchmessers überlappen sich die elliptischen Lochblenden beispielsweise nur zu einem Drittel, so dass der jeweils außen liegende überwiegende Teil der elliptischen Kalibrierwerkzeuge 11, 12, 13, 14 außerhalb des Überlappungsbereichs liegt und für das notwendige Verschieben in Querrichtung zur Vorschubachse in diesen jeweils außen liegenden Bereichen 24 problemlos ein kraftschlüssiger Angriff am Kalibrierwerkzeug über geeignete Verstellmechanismen (in 2 nicht dargestellt) möglich ist.

Die 3 und 4 zeigen zwei andere Einstellungen der vier Kalibriervorrichtungen 11, 12, 13, 14 in entsprechender schematisch stark vereinfachter Ansicht. In der Einstellung gemäß 3 wurden die vier elliptischen Lochblenden gegenüber der Darstellung von 2 so nach außen verschoben, dass die Stellung zur Kalibrierung beispielsweise eines Rohrs 25 mittleren Durchmessers geeignet ist. In der Darstellung gemäß 3 ist das Rohr 25 selbst eingezeichnet. Gegenüber der Einstellung von 2 hat sich wie man sieht der Überlappungsbereich der vier elliptischen Lochblenden verringert.

Wird nun ausgehend von der Einstellung gemäß 3 jedes der vier Kalibrierwerkzeuge 11, 12, 13, 14 jeweils in Richtung der Pfeile 16, 17 und somit senkrecht zur Vorschubachse des zu kalibrierenden Rohrs 25 weiter nach außen verschoben, dann ergibt sich in dem dadurch weiter verringerten Überlappungsbereich der vier elliptischen Kurven ein noch engerer Durchgang 19 für die Kalibrierung eines Rohrs 25 mit noch kleinerem Durchmesser, so wie dies beispielhaft in 4 dargestellt ist. Natürlich bildet der entsprechende Kurvenzug in dem mittigen Überlappungsbereich der vier elliptischen Kurven gemäß 4 die gewünschte zylindrische Durchgangsöffnung für die Kalibrierung nur annähernd ab. Eine noch bessere Annäherung an die Kreisform ergibt sich aber, wenn anstelle von vier elliptischen Kalibrierwerkzeugen beispielsweise sechs oder mehr Kalibrierwerkzeuge verwendet werden. Jedoch auch bereits bei vier Kalibrierwerkzeugen wie in der schematischen Darstellung gemäß 4 liegen die jeweils inneren Bereiche der elliptischen Kurvenzüge jeweils an Umfangsteilabschnitten des zu kalibrierenden im Idealfall zylindrischen Gegenstands am Außenumfang an, wobei sich die jeweiligen Kurvenabschnitte der vier elliptischen Kurven etwa zu einer vollständigen Kreisöffnung ergänzen. Bei der Kalibrierung von Rohren mit größerem Durchmesser wie in 3 dargestellt, wird die Durchgangsöffnung 19 durch entsprechend größere Abschnitte der elliptischen Kurven gebildet. Bei der Darstellung gemäß 2 sind dies noch größere Abschnitte der elliptischen Kurven, wobei sich die Schnittpunkte der Ellipsen durch die relative Verschiebung der Ellipsen gegeneinander entsprechend verlagern. Die in den 2 bis 4 gewählte Darstellungsform ist schematisch stark vereinfacht, jedoch verdeutlichen diese Zeichnungen gut das erfindungsgemäße Prinzip der Kalibrierung von Gegenständen mit unterschiedlichem Durchmesser durch Verschieben von beispielsweise Kalibrierwerkzeugen, die als Lochblenden mit elliptischem Durchgang ausgebildet sind. Die 1 bis 4 zeigen nur ein mögliches Ausführungsbeispiel. Das gleiche Prinzip kann angewandt werden unter Verwendung von Lochblenden, die andere Kurvenformen mit variierendem Krümmungsradius aufweisen, beispielsweise spiralförmige Kurvenformen nach Art einer archimedischen Spirale oder dergleichen.

9

Pfeil

10

Ellipse

11

Kalibrierwerkzeug

12

Kalibrierwerkzeug

13

Kalibrierwerkzeug

14

Kalibrierwerkzeug

15

zu kalibrierender Gegenstand

16

Pfeil

17

Pfeil

18

elliptischer Durchgang

19

Durchgangsöffnung

20

Kurvenzug

21

Ellipse

22

Ellipse

23

Ellipse

24

außen liegender Bereich

25

Rohr