DE3823669C2 - Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen mit einer einen thermoplastischen Vorformling aufheizenden Heizung, einer die Verformung des Vorformlings vornehmenden Form sowie einer den Vorformling zu der Heizung und von dieser zur Form transportierenden Transport­ einrichtung.

Derartige Vorrichtungen besitzen ein Blasrad, auf dem die Formen befestigt sind, in denen eine Verformung des Vorform­ lings vorgenommen wird. Die Formen werden mit dem Blasrad bewegt, so daß relativ komplizierte Energieübertragungen zur Ver­ sorgung der Formen mit Heizenergie und Druckluft erforderlich sind. Diese Energieübertragungen müssen von einem festen Anschluß auf das sich drehende Blasrad erfolgen. Darüber hinaus sind auch komplizierte Steuerungen notwendig, um die einzel­ nen auf dem Blasrad montierten Formen mit zu verformenden Vor­ formlingen zu versorgen und andererseits die in den Formen entstandenen Formteile aus den Formen zu entnehmen. Sowohl die Energieübertragung auf das Blasrad einerseits als auch die komplizierten Steuerungsvorgänge andererseits verursachen rela­ tiv hohe Kosten nicht nur bei der Herstellung derartiger Vor­ richtungen sondern auch während des Betriebes dieser Vorrichtun­ gen. Darüber hinaus sind diese Vorrichtungen hinsichtlich der von ihnen zu erwartenden Produktionsziffern nicht besonders leistungsfähig, da sowohl durch die Steuerung als auch durch die Energieübergabe der Produktionsgeschwindigkeit relativ enge Grenzen gesetzt sind.

Bei der aus der DE 29 08 122 C2 bekannten Vorrichtung muß das Blas- und/oder Heizrad als Ganzes angehalten werden, wenn die Formteile an verschiedenen Stationen, wie bei­ spielsweise Infrarot-Heizkörpern, angehalten werden müssen. Zwischen dem Antriebsmotor und den Heizrad sind aufwendige Kupplungseinrichtungen vorgesehen.

Die Vorrichtung der DE 24 45 134 B2 weist ein Transport­ rad auf, das ebenfalls schrittweise bewegt wird, wobei je­ der Schritt aus einer Drehung von 90° im Uhrzeigersinn besteht. Die Vorrichtung arbeitet somit taktweise, wobei die Taktzeiten im wesentlichen von der für den Heizvorgang der Heizstation oder für den Blasvorgang in der Blasstation benötigten Zeit abhängt. Zur Realisierung dieser Arbeits­ weise muß eine aufwendige Regelung für den Antriebsmotor vorgesehen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen zu schaffen, bei welcher die Transporteinrichtung für die Formteile geringe Betriebskosten und einen geringen verschleiß aufweist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Heizrad eine gleichbleibende Umfangsgeschwindigkeit hat, die Halterung mit der Kupplung auf dem Heizrad schwenkbar gelagert ist, ein Schwenkantrieb zum Verschwenken der Hal­ terung der Kupplung vorgesehen ist und eine Steuerung zum Steuern des Schwenkantriebs vorgesehen ist, so daß die Um­ fangsgeschwindigkeit der Kupplung veränderbar ist.

Grundgedanke der Erfindung ist, das Heizrad mit einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit zu betreiben. Um die Kupplungen an den einzelnen Bearbeitungs- oder Übergabe­ stationen genügend lange aufhalten zu können, werden die Halterungen in Gegenrichtung zur Drehrichtung des Heizra­ des verschwenkt, bis an der betreffenden Station die nöti­ gen Arbeitsschritte beendet sind. Im Bereich zwischen zwei Stationen wird die Halterung in Drehrichtung des Heizrades verschwenkt, so daß die Kupplung mit eventuell einliegendem Formteil mit einer relativ hohen Geschwindigkeit zur näch­ sten Station befördert wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach­ folgenden ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispiels­ weise veranschaulicht ist.

In der Zeichnung ist eine Draufsicht auf eine Vorrichtung schematisch dargestellt.

Eine Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Heizrad (1), einer Heizung (2), einer Form (3) und einer Ausgabestelle (4). Die Heizung (2), die Form (3) und die Ausgabestelle (4) sind auf einer Kreislinie (5) angeordnet, die konzentrisch zum Umfang (6) des Heizrades (1) verläuft. Dieses ist um seinen Mittelpunkt (7) drehbar gelagert. Zwischen der Kreislinie (5) die sich außerhalb des Heizrades (1) erstreckt und dem Umfang (6) des Heizrades (1) erstreckt sich ein Abstand (8), der in etwa der Länge einer Halterung (9) entspricht, die mit ihrem einen Ende (10) auf dem Heizrad (1) um einen Schwenkpunkt (11) verschwenkbar gelagert ist und an ihrem anderen Ende (12) eine Kupplung (13) trägt, die im wesentlichen aus zwei aufeinander zu beweglichen Kupplungsklauen (14, 15) besteht. Die Kupplungs­ klauen (14, 15) werden im wesentlichen auf der Kreislinie (5) geführt, wenn das Heizrad sich um seinen Mittelpunkt (7) dreht.

Die Kupplung (13) ist so bemessen, daß sie einen in der Form (3) zu verformenden Vorformling (16) ergreifen und auf der Kreis­ linie (5) führen kann. Zu diesem Zwecke kann der Vorformling (16) eine für den Angriff der Kupplungsklauen (14, 15) besonders geeignete Stelle, beispielsweise eine entsprechende Halsaus­ bildung, aufweisen.

Der Vorformling (16) wird an einer Übergabestation (17) an die Kupplung (13) abgegeben. Die Übergabestation (17) ist auf der Kreislinie (5) an einer Übergabestelle (18) an­ geordnet, zwischen der und der Heizung (2) ein erster Bereich (19) liegt, der einem Verschwenkwinkel des Heiz­ rades (1) von etwa 90 Grad entspricht. Am Ende dieses ersten Bereiches tritt der von der Kupplung (13) geführte Vorform­ ling (16) in die Heizung (2) ein.

Innerhalb der Heizung (2) durchläuft die Kupplung (13) einen Heizungspfad (20), auf dem der zu erwärmende Vorformling (16) an Heizelementen (21) vorbeigeführt wird, die ihn auf eine vorgegebene Temperatur erhitzen. Diese Temperatur ist so bemessen, daß der Vorformling (16) nach Durchmessen eines zwischen der Heizung (2) und der Form (3) liegenden zweiten Bereiches (22) in der Form (3) eine Temperatur besitzt, bei der ein thermoplastischer Kunststoff, aus dem der Vorformling (16) besteht, im gewünschen Umfange verformt werden kann. Dabei verläuft der Heizpfad (20) im wesentlichen auf der Kreislinie (5), entlang der die Heizelemente (21) angeordnet sind. Dabei ist bei der Anordnung der Heizelemente (21) bezüglich des Heizpfades (20) ein Abstand eingehalten, bei dem einer­ seits für eine gute Durchwärmung des Vorformlings gesorgt ist und andererseits die im Vorformling (16) entstehende Temperatur nicht so hoch ist, daß innerhalb des thermoplastischen Kunststof­ fes qualitätsverändernde Umsetzungen stattfinden. Während des gesamten Transportes des Vorformlings (16) auf der Kreislinie (5) behält der Vorformling (16) seine Lage bezüglich der Kupp­ lung (13) im wesentlichen bei, d. h. er verläuft mit seiner Längsachse senkrecht zur Längsachse der Halterung (9) im wesentlichen parallel zu einer sich durch den Mittelpunkt (7) erstreckenden Drehachse des Heizrades (1).

In dieser Lage verläßt der Vorformling (16) die Heizung (2) im aufgewärmten Zustand. Nach Durchmessen des zweiten Bereiches (22), der in etwa einem Drehwinkel des Heizrades (1) etwa von 60 Grad entspricht, tritt der Vorformling in die Form (3) ein, die im wesentlichen im Bereich der Kreislinie (5) an­ geordnet ist. Die Form (3) besteht im wesentlichen aus zwei aufeinanderzu beweglichen Formhälften (23, 24), die gemein­ sam einen Verformungsraum (25) umschließen, wenn die beiden Formhälften (23, 24) sich gegenseitig beaufschlagen und damit die Form (3) schließen. Zweckmäßigerweise durchläuft die Kreis­ linie (5) den Verformungsraum (25), so daß innerhalb der Form (3) eine Auslenkung des zu verformenden Vorformling (16) aus der Kreislinie (5) nicht stattfinden muß. Zu diesem Zwecke bewegen sich die Formhälften (23, 24) auf einander parallel ver­ laufenden Verschiebewegen (26, 27), die in etwa senkrecht auf einer an die Kreislinie (5) gelegten Tangente (28) stehen, die im Schnittpunkt einer durch den Verformungsraum (25) verlaufenden Mittellinie mit der Kreislinie (5) an diese gelegt ist.

Nach der Verformung des Vorformlings (16) innerhalb der Form (3) öffnet sich diese durch eine Verschiebung der Formhälften (23, 24) längs den Verschiebewegen (26, 27), so daß ein inner­ halb der Form (3) entstandenes Formteil (29) auf der Kreislinie (5) aus der geöffneten Form (3) herausgeführt werden kann. Dabei wird das Formteil (29) von der Kupplung (13) gehalten, die nach Durchmessen eines dritten Bereiches (30) in den Bereich der Ausgabestelle (4) gelangt. Die Größe des dritten Be­ reiches (3) entspricht einem Drehwinkel des Heizrades (1) von etwa 60 Grad. Während des Durchmessens dieses dritten Bereiches (30) kühlt das Formteil (29) so weitgehend ab, das es an der Ausgabestelle (4) von der Kupplung (13) gelöst und an ein Abführorgan (31) abgegeben werden kann.

Nachdem auf diese Weise die Kupplung (13) vom Formteil (29) entleert worden ist, wird sie entlang einem vierten Bereich (32) in Richtung auf die Übergabestation (17) gefördert. Dieser vierte Bereich (32) entspricht einem Schwenkwinkel des Heizrades (1) von etwa 100 Grad.

Die Steuerung des Heizrades (1) erfolgt in der Weise, daß für einen ordnungsgemäßen Transport des Vorformling (16) bzw. des Formteils (29) gesorgt ist und darüber hinaus der Vor­ formling in der für seine Verformung notwendigen Weise be­ handelt werden kann. So kann beispielsweise das Heizrad (1) in den Bereichen der Übergabestation (17), der Heizung (2), der Form (3) und der Ausgabestelle (4) so verzögert werden, daß eine ordnungsgemäße Übergabe des Vorformlings (16) von einer Anlieferung (33) an die Kupplung (13) ohne weiteres möglich ist. Sodann könnte das Heizrad (1) zur Verkürzung des Produktionsprozesses im ersten Bereich (19) beschleunigt wer­ den. Auf dem Heizpfad (20) wird die Umfangsgeschwindigkeit des Heizrades (1) so bemessen, daß eine ordnungsgemäße Auf­ heizung des Vorformlings (16) gewährleistet ist und dieser mit einer vorgegebenen Temperatur die Heizung (2) verläßt.

Sodann könnte im zweiten Bereich (22) wiederum eine Be­ schleunigung des Heizrades (1) stattfinden. Sobald der zu verformende Vorformling (16) in die Form (3) eingetreten ist, muß das Heizrad (1) für eine zur Verformung des Vorformlings (16) notwendige Zeit angehalten werden, während der die Form (3) geschlossen wird und die Verformung des Vorformlings (16) stattfindet.

In dem sich an die Form (3) anschließenden dritten Bereich (30) erfolgt wiederum eine Beschleunigung des Heizrades (1) auf eine Geschwindigkeit, die eine ordnungsgemäße Übergabe des Formteils (29) an das Abführorgan (31) erlaubt. Schließlich könnte im vierten Bereich (32) das Heizrad (1) zunächst wieder beschleunigt, dann jedoch abgebremst werden auf eine Umfangs­ geschwindigkeit, die eine problemlose Übergabe des Vorform­ lings (16) an die Kupplung (13) ermöglicht.

Diese Verzögerungen und Beschleunigungen des Heizrades (1) kosten jedoch nicht nur einen erheblichen Steueraufwand, sondern auch erhebliche Energien für die Abbremsung und Beschleunigung. Darüber hinaus tritt im Hinblick auf die ständigen Abbremsungen und Beschleunigungen ein erheblicher Verschleiß im Bereich des Heizrades (1) und seines Antriebes auf.

Aus diesem Grunde wird angestrebt, das Heizrad (1) mit einer gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit zu betreiben. Um diese zu ermöglichen, können die Halterungen (9) relativ zum Heizrad (1) um den Schwenkpunkt (11) verschwenkt werden. Dabei bedeutet eine Verschwenkung der Halterungen (9) in eine Gegenrichtung (34), die einer Drehrichtung (35) des Heizrades (1) entgegengesetzt, eine Verminderung der Umfangsgeschwin­ digkeit der auf der Kreislinie (5) geführten Kupplung (13), während eine Verschwenkung der Halterung (9) in Drehrichtung (5) des Heizrades (1) eine Vergrößerung der Umfangsgeschwindig­ keit bedeutet.

Mit Hilfe derartiger Relativbewegungen der Halterungen (9) bezüglich der Bewegung des Heizrades (1) können Umfangsge­ schwindigkeiten für die Kupplung (13) dargestellt werden, die einen Betrieb des Heizrades (1) mit einer gleichbleibenden Drehzahl ermöglicht. So kann beispielsweise im Bereich der Übergabestation (17) eine Verschwenkung der Halterungen (9) in Gegenrichtung (34) solange erfolgen, bis ein zu verformender Vorformling (16) von der Kupplung (13) ergriffen worden ist. Sodann wird im ersten Bereich (19) die Halterung (9) in Drehrichtung (35) des Heizrades (1) verschwenkt, so daß der Vor­ formling (16) mit einer relativ großen Umfangsgeschwindigkeit in die Heizung (2) einmündet. Von dieser relativ großen Um­ fangsgeschwindigkeit kann die Kupplung innerhalb der Heizung (2) auf dem Heizungspfad (20) abgebremst werden, in dem die Halterung (9) in Gegenrichtung (34) verschwenkt wird. Dabei erfolgt eine Abstimmung hinsichtlich der Drehzahl des Heizrades (1) einerseits und einer Verschwenkgeschwindigkeit, mit der die Halterung (9) in Gegenrichtung (34) verschwenkt wird, in der Weise, daß für die Zeit, während der der Ver­ formling (16) auf dem Heizungspfad (20) befördert wird, gerade groß genug ist, um bei einer vorgegebenen Heizenergie des Heizelementes (21) die Heizung (2) mit einer Temperatur verlassen zu können, die ausreichend ist, damit der Vorformling (16) nach Durchmessen des zweiten Bereiches (22) innerhalb der Form (3) im gewünschten Umfange verformt werden kann. Nachdem der Vorformling (16) die Heizung (2) verlassen hat, wird er im zweiten Bereich (22) durch Verschwenken der Hal­ terung (9) in Drehrichtung (35) zunächst beschleunigt und dann im Bereich der Form (3) erheblich verzögert, so daß der Vor­ formling (16) innerhalb des Verformungsraumes (25) in Ruhe ist. Zu diesem Zwecke wird die Halterung (9) in Gegenrichtung (34) so verschwenkt, daß der Vorformling (16) innerhalb des Verformungsraumes (25) solange verharrt, daß in der Zwischen­ zeit die Form (3) geschlossen werden kann, die Verformung des Vorformlings (16) stattfindet und anschließend die Form (3) wieder geöffnet werden kann. Zu diesem Zwecke ist darüber hinaus eine Steuerung der Form (3) notwendig, die der kurzen Verweilzeit des Vorformlings (16) Rechnung trägt. Zu diesem Zwecke werden beispielsweise die Formhälften (23, 24) be­ reits beschleunigt, solange der Vorformling (16) noch sich aus dem zweiten Bereich (22) nähert bzw. der Verformungsvorgang soeben abgeschlossen ist. Darüber hinaus wird auch die Bereit­ stellung von Druckluft über eine Zuführung (36) so eingeleitet, daß im Augenblick des Verschlusses der Form (3) der gesamte zur Verformung des Verformlings (16) notwendige Luftdruck zur Verfügung steht.

Nachdem die Verformung des Vorformlings (16) stattgefunden hat, wird das Formteil (29) der sich öffnenden Form (3) entnommen. Während deiner Förderung durch den dritten Bereich (30) kann ein Verschwenken der Halterung (9) in Drehrichtung (35) vor­ genommen werden, so daß mindestens in einem der Form (3) benach­ barten vorderen Teil des dritten Bereiches (30) das Formteil (29) eine hohe Geschwindigkeit besitzt. Diese kann in einem zweiten Teil des dritten Bereiches (30) wieder soweit durch ein entsprechendes Schwenken der Halterung (9) abgebremst wer­ den, daß eine problemlose Übergabe des Formteils (29) im Bereich der Ausgabestelle (4) an das Abführorgan (31) möglich ist.

Die Bewegungen des Heizrades (1) einerseits und der Halterung (9) andererseits können von einer Steuerung (37) vorgenommen werden, die einerseits mit einem Antrieb (38) des Heizrades (1) verbunden ist und andererseits mit Schwenkantrieben (39), die eine Verschwenkung der Halterungen (9) gegenüber dem Heiz­ rad (1) durchführen. Diese Steuerung (37) kann beispielsweise mit einem Mikroprozessor (40) verbunden sein, in den die genauen Verweilzeiten eingegeben werden während der sich der Vorformling (16) innerhalb der einzelnen Bewegungsphasen des Heizrades (1) aufhält. Darüber hinaus kann von der Steuerung (37) auch die Heizleistung der Heizung (2) vorgegeben werden und die Steuerung der Funktionen, die im Bereich der Form (3) auszu­ führen sind. Dazu gehören die Bewegungen der Formhälften (23, 24) und die Steuerung der in die Form (3) eingeleiteten Druck­ luft hinsichtlich ihrer zeitlichen Phasen und hinsichtlich ihres Druckverhaltens.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen mit

• - einem drehbar gelagerten, angetriebenen Heizrad (1), welches wenigstens eine Halterung (9) mit einer Kupplung (13) zum Eingreifen und Halten eines Vorform­ lings (16) aufweist,
• - einer Übergabestation (17) zum Übergeben des Vorform­ lings (16) an die Kupplung (13),
• - einer Heizung (2) zum Erwärmen des Vorformlings (16),
• - einer Form (3) zum Ausformen des Vorformlings (16) zum Formteil (29) und
• - einer Ausgabestelle (4),
• - wobei die Heizung (2) und die Form (3) an dem Weg an­ geordnet sind, welcher von der Kupplung (13) bei der Drehung des Heizrades (1) durchmessen wird, dadurch gekennzeichnet,
• - daß das Heizrad (1) eine gleichbleibende Umfangsge­ schwindigkeit hat,
• - daß die Halterung (9) mit der Kupplung (13) auf dem Heizrad (1) schwenkbar gelagert ist,
• - daß ein Schwenkantrieb (39) zum Verschwenken der Hal­ terung (9) mit der Kupplung (13) vorgesehen ist, und
• - daß eine Steuerung (37) zum Steuern des Schwenk­ antriebes (32) vorgesehen ist, so daß die Umfangs­ geschwindigkeit der Kupplung (13) veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) je nach durchlaufener Bearbeitungsphase gegenüber dem Heizrad (1) vor- bzw. nacheilt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) im Bereich der Heizung (2) gegenüber dem Heizrad (1) nacheilt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) in einem zwischen der Heizung (2) und der Form (3) liegenden Bereich (22) voreilt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) im Bereich der Form (3) gegenüber dem Heizrad (1) nacheilt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) in einem zwischen der Form (3) und der Ausgabestelle (4) liegenden Bereich (30) gegenüber dem Heizrad (1) voreilt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (13) in einem Bereich einer den Vorformling (16) an die Kupplung (13) abgebenden Übergabestation (17) mit einer dem Heizrad (1) angepaßten Umfangsgeschwindigkeit umläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplung (13) in einem zwischen der Übergabe­ station (17) und der Heizung (2) liegenden Bereich (19) gegen­ über dem Heizrad (1) voreilt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Heizung (2) ein von dem Vorformling (16) durchlau­ fender Heizpfad (20) angeordnet ist, auf dem ein den Vorform­ ling (16) selektiv erhitzender Wärmeübergang vorgesehen ist und an dessen Ende eine seine Verformung zulassende Temperatur des Vorformling (16) erreicht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Form (3) während einer Verformung des Vorformlings (16) der Vorformling (16) in Ruhe ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Bewegungen des Heizrades (1) zu steuernde Steuerung (37) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (37) mit einem Mikroprozessor (40) verbunden ist