DE60118223T9 - Streckblasmaschine mit einer verbesserten steuerung des streckhelfers - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich von Maschinen zur Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Material durch Strecken und Blasen eines Vorformlings, der zuvor durch Spritzgießen ausgebildet wird.
  • Derartige Maschinen werden insbesondere verwendet, um Behälter, z.B. Flaschen aus Polyethylenterephthalat (PET), herzustellen.
  • Bei einer derartigen Maschine werden im Wesentlichen röhrenförmige Vorformlinge verwendet, die an einem ihrer Axialenden geschlossen sind und deren anderes Axialende offen ist und bereits die endgültige Form des Halses des fertigen Behälters aufweist.
  • Jeder Vorformling wird in einem thermischen Aufbereitungsofen erhitzt, um den Körper des Vorformlings auf eine Temperatur zu bringen, die höher ist als die Glasübergangstemperatur des thermoplastischen Materials. Der somit aufbereitete Vorformling wird an eine Blasform übertragen, in der eine Aufnahme umschrieben ist, die der Gestalt des zu erhaltenden Behälters entspricht. Der Vorformling wird derart in der Form angeordnet, dass sein offenes Ende außerhalb der Form übersteht. Somit kann eine Blasvorrichtung an den Hals des Vorformlings gebracht werden, um Druckluft in den Vorformling einzublasen. Gleichzeitig wird eine Reckstange axial in das Innere des Vorformlings eingeführt, um an dem geschlossenen Ende des Vorformlingbodens zur Anlage zu kommen. Die Reckstange ermöglicht es somit, während des Blasens des Behälters die Axialverformung des Vorformlings möglichst gut zu steuern.
  • Die Erfindung kann z.B. bei einer drehbaren Streckblasmaschine eingesetzt werden, wobei die Maschine mehrere Blasstationen umfasst, die am Umfang eines Karussells, das kontinuierlich um seine Achse drehend angetrieben wird, angebracht sind. Jede Blasstation umfasst insbesondere eine Blasform, eine Blasvorrichtung und eine Streckvorrichtung, wie z.B. in der US 5 585 066 beschrieben.
  • Gemäß einer bekannten Ausführung wird die Bewegung der Reckstange von einem Druckluftzylinder, der die für die Bewegung der Stange notwendige Energie liefert, gesteuert, die Reckgeschwindigkeit wird jedoch über eine Kurvenrollenvorrichtung reguliert, die es ermöglicht, die Axialposition der Reckstange in Abhängigkeit von der Winkelposition der betreffenden Blasstation um die Drehachse des Karussells herum perfekt zu synchronisieren.
  • Diese Systeme sind vollkommen zufrieden stellend was die Arbeitsweise des Blasverfahrens anbetrifft. Es hat sich jedoch der Bedarf gezeigt, den Gesamtenergieverbrauch dieser Blasmaschinen erheblich zu verringern. Eine der Energieverbrauchsquellen der zuvor bekannten Maschinen sind aber die Steuerzylinder der Reckstange jeder Blasstation, die sowohl für das Absenken als auch für das Anheben der Stange mit Druckluft zu versorgen sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es also, eine besonders einfache und effiziente Lösung vorzuschlagen, um die Verschiebungen der Reckstange zu steuern.
  • Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Maschine zur Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Material durch Strecken und Blasen eines Vorformlings vor, von der Art, die mindestens eine Reckstange umfasst, die an ihrer Achse entlang gleitend von einer eingezogenen Position in eine Höchstreckposition zum Sicherstellen des Streckens des Vorformlings während des Blasvorgangs von einem Stellglied gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie angeordnet ist, damit das Stellglied in den Ruhezustand gebracht werden kann, wenn die Reckstange in ihre eingezogene Position zurückkehrt, so dass die Rückkehr der Stange durch den Blasdruck sichergestellt wird, der im Innern des Behälters während der Herstellung herrscht und auf das aktive Ende der Stange einwirkt.
  • Gemäß weiterer Kennzeichen der Erfindung:
    • – umfasst die Maschine Hilfsmittel, um bei einer Betriebsstörung die Stange in ihre Ruheposition zurückzubringen;
    • – umfasst die Maschine mehrere Formstationen, die auf einem Karussell angebracht sind, das kontinuierlich um seine Achse im Verhältnis zu einem Maschinengestell drehend angetrieben wird; ist jede Station mit mindestens einer Reckstange versehen; umfasst die Maschine einen Sicherheitsnocken, der mit dem Gestell verbunden ist, und umfasst jede Reckstange einen Nockenstößel, der mit dem Sicherheitsnocken zusammenwirken kann, um die Reckstange in ihre eingezogene Position zurückzubringen, wenn beim Vorbeigehen an dem Nocken die entsprechende Stange nicht zuvor wieder ihre eingezogene Position eingenommen hat;
    • – ist das Stellglied ein Flüssigkeitsdruckzylinder;
    • – ist das Stellglied ein Druckluftzylinder;
    • – umfasst das Stellglied eine Druckkammer, die mit Druckluft versorgt wird, um die Stange in ihre Reckposition zu steuern, und ist die Kammer mit dem Freien verbunden, um die Rückkehr der Stange in ihre eingezogene Position zu ermöglichen;
    • – ist das Stellglied ein Stellglied mit einfacher Wirkung;
    • – umfasst die Maschine Hilfsmittel zum Verriegeln der Stange in der eingezogenen Position.
  • Weitere Kennzeichen und Vorteile der Erfindung gehen aus dem Durchlesen der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen hervor, in denen 1 bis 4 schematische Ansichten im Axialschnitt sind, welche vier Betriebsphasen einer Blasstation gemäß den Lehren der Erfindung abbilden.
  • In den Figuren ist schematisch und teilweise eine Maschine zur Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Material durch Strecken und Blasen eines Vorformlings 10, der zuvor durch Spritzgießen ausgebildet wurde, dargestellt.
  • Insbesondere ist diese Maschine umlaufender Art, d.h. sie umfasst mehrere Streckblasstationen 12, die auf einem Karussell 14 angebracht sind. Das Karussell 14 wird sich kontinuierlich um seine Achse A1 drehend angetrieben.
  • Jede Streckblasstation 12 umfasst im Wesentlichen eine Blasform 16, eine Blasdüse 18, eine Reckstange 20 und Mittel 22 zum Steuern der Verschiebungen der Reckstange 20.
  • Bei dem abgebildeten Beispiel ist die Drehachse A1 des Karussells 14 eine senkrechte Achse, und jede Reckstation 12 ist entlang einer senkrechten Achse An angeordnet, wobei die Achsen An in gleichmäßigen Abständen auf einem Kreis um die Achse A1 angeordnet sind. Die Vorformlinge 10 werden geblasen, wobei ihr offenes Ende nach oben gedreht ist, so dass die Blasdüse 18 und die Reckstange 20 oberhalb der Form 16 angeordnet sind. Aus dieser Anordnung ergibt sich die Wahl der Begriffe oben und unten, die ferner im Text verwendet werden sollen, die jedoch nicht als Einschränkungen des Umfangs der Erfindung zu deuten sind.
  • Durch diese Anordnung wird die Reckstange 20 jeder Station 12 also dazu gebracht, sich senkrecht an der entsprechenden Achse An entlang zwischen einer oberen eingezogenen Position und einer unteren Höchstreckposition zu verschieben. Da jede Blasstation das Blasen eines Behälters bei jeder Umdrehung des Karussells 14 vornimmt, führen die Stangen 20 genauer gesagt einen Vor- und Rückgang zwischen ihren oberen und unteren Positionen bei jeder Umdrehung des Karussells 14 aus.
  • Auf bekannte Art und Weise sind die Stangen 20 an ihrem oberen Ende an einem Schieber 24 befestigt, der senkrecht auf einer (nicht dargestellten) Schiene gleiten kann, die auf dem Karussell 14 angebracht ist. Ebenso erstreckt sich jede Stange 20 axial quer über die entsprechende Blasdüse 18, so dass ihr unteres Ende axial in einen Vorformling eingreifen kann, der in einer Aufnahme der Form 16 festgehalten wird. Die Stangen 20 sind z.B. um die Achse An drehzylindrisch und weisen ein unteres, im Wesentlichen halbkugelförmiges unteres Ende 46 auf, das auf dem Boden des Vorformlings 10 zur Anlage kommen soll, um diesen während des Blasens axial zu strecken.
  • Bei dem abgebildeten Beispiel greift der Vorformling 10 derart in die Form 16 ein, dass sein Hals 26 oberhalb der oberen Seite 28 der Form 16 übersteht.
  • Die Düse 18 ist hierbei eine Glockendüse 30, die axial zwischen einer oberen eingezogenen Position (in 1 abgebildet) und einer unteren Blasposition (in 2 bis 4 abgebildet), in der die Glocke 30 abdichtend an der oberen Seite 28 der Form 16 anliegt, beweglich ist, wobei sie den Hals 26 des Vorformlings umgibt. In dieser Position bilden das Innere des Vorformlings und das Innere der Düse 18 eine geschlossene Kammer, in die Druckluft eingeblasen werden kann, die es ermöglicht, den Vorformling zu verformen, um ihn gegen die Wände der Aufnahme 32 der Form 16 zu drücken, um ihm die Form des Behälters zu geben, den man herstellen möchte.
  • Die Stange 20, dis axial das Innere der Düse 18 durchquert, kann abdichtend quer über eine obere Wand der Düse 18 gleiten. Eine Dichtung 40 stellt sicher, dass wenn die Düse sich in der Blasposition befindet, die Dichtigkeit des Blasvolumens trotz der Möglichkeit des Gleitens der Stange im Verhältnis zu der Düse erhalten bleibt.
  • Auf bekannte Art und Weise wird die Reckstange 20 gesteuert, um die Verformung des Vorformlings 10 zu begleiten, indem sie den Boden des Vorformlings auf den Boden der Aufnahme der Form hin schiebt. Dazu umfasst die Blasstation ein Stellglied, das auf den Schieber 24 einwirkt, um ihn axial nach unten gleiten zu lassen. Das Stellglied ist z.B. ein Druckluftzylinder 34 mit einfacher Wirkung, der mit Druckluft beaufschlagt den Schieber nach unten presst. Bevorzugt wird die Reckgeschwindigkeit über einen Nocken 36 kontrolliert, der sich entlang einer Schraubenlinie um die Achse A1 des Karussells 14 erstreckt. Der Schieber 24 umfasst eine Rolle 38, die unter Einwirkung des Zylinders 34 an den Nocken 36 gedrückt wird, so dass die momentane Position der Stange 20 ganz genau in Abhängigkeit von der momentanen Winkelposition der Blasstation 12 um die Achse A1 herum unter Kontrolle steht. Somit wird der Zylinder 34 sehr einfach im "AN/AUS-Modus" gesteuert, doch der Zeitpunkt des Beginns des Streckens und die Reckgeschwindigkeit werden ganz genau beherrscht.
  • Wie in 2 ersichtlich erfolgt das Absenken der Reckstange im Allgemeinen gleichzeitig mit einem Vorblasarbeitsgang, während dem man über die Düse 18 Blasluft unter einem ersten gemäßigten Druck, z.B. 13 bar, in den Vorformling einbläst.
  • Während eines späteren Arbeitsschritts, der in 3 abgebildet ist, ist die von der Düse 18 in den Vorformling eingeblasene Luft Luft unter Hochdruck, z.B. etwa 40 bar, damit das thermoplastische Material sich perfekt an die Formen der Aufnahme 32 anpasst. Der starke Druck wird während einer Dauer aufrechterhalten, die mehrere Sekunden erreichen kann, damit das thermoplastische Material abkühlt und sich bei der Berührung mit den Wänden der Aufnahme 32 verfestigt.
  • Solange das Material nicht die endgültige Form des Behälters erreicht hat, ist es besser, die Reckstange in der unteren Position zu halten, um eine Ausmittigkeit des Bodens des Vorformlings im Verhältnis zu dem Boden der Aufnahme 32 zu vermeiden. Dazu ist es notwendig, den Druckluftzylinder unter Druck zu lassen.
  • Sobald das Material unter der Einwirkung des Hochdrucks seine endgültige Form erreicht hat, kann man die Reckstange anheben, und zwar noch vor dem Ende der Materialabkühlphase.
  • Erfindungsgemäß wird das Anheben der Stange 20 nicht durch das Stellglied gesteuert. Im Gegenteil, dieses wird im Ruhezustand gelassen. Im Falle des Zylinders 34 wird seine Steuerkammer einfach der freien Luft ausgesetzt.
  • Dabei neigt die Stange 20 unter der einfachen Einwirkung des Blasdrucks, der in dem Behälter während der Formgebung herrscht, dazu, in seine eingezogene Position zurückzukehren. Durch das Vorhandensein der Dichtung 40 wird nämlich nur der untere Teil der Stange 20 dem Blasdruck ausgesetzt.
  • Während die Auswirkungen des Drucks auf die senkrechten Wände der Stange 20 sich gegenseitig aufheben, wird die Auswirkung des Drucks auf das untere Ende 46 der Stange nicht ausgeglichen. Die Stange 20 ist somit also einer nach oben gerichteten Axialbeanspruchung ausgesetzt, die gleich dem Blasdruck mal der Planfläche der Stange im Schnitt ist. Den Umständen entsprechend kann diese Beanspruchung etwa 50 bis 150 daN betragen, was bei weitem ausreichend ist, um das Gewicht der Stange 20 und ihres Steuermechanismus auszugleichen, und um so die Rückkehr der Stange in ihre eingezogene Position zu bewirken.
  • Wie in 4 ersichtlich wird bevorzugt ein Sicherheitsnocken 42 bereitgestellt, der dem Einstellnocken entspricht, jedoch konfiguriert ist, um die Rückkehr der Stange 20 in ihre eingezogene Position zu erzwingen, wenn die Rolle 38 damit in Berührung kommt. Bevorzugt wird dieser Sicherheitsnocken 42 angeordnet, um nicht im normalen Betrieb der Vorrichtung verwendet zu werden, wobei die Rolle 38 dann nicht mit dem Nocken 42 in Berührung kommt, wie in 4 abgebildet. Dadurch kann man das Betriebsgeräusch der Vorrichtung und den Verschleiß des Nockens 42 und der Rolle 38 einschränken.
  • Durch den Sicherheitsnocken 42 kann man sicher sein, dass die Stange 20 aus der Form 16 entfernt ist, wenn man den Behälter am Ende der Formarbeit auswerfen möchte, selbst wenn z.B. wegen Aufplatzen des Vorformlings 10 während des Blasens die Druckluft aus der Form entweicht.
  • Bevorzugt werden auch Mittel zum Verriegeln der Stange 20 in der eingezogenen Position bereitgestellt.
  • Die Erfindung wurde in dem Fall beschrieben, bei dem die Blasstation mit einer Form 16 versehen ist, die nur eine Aufnahme umfasst. Sie könnte auch in dem Fall einer Blasstation mit zweifacher Aufnahme eingesetzt werden, die zwei Reckstangen umfasst, die von demselben Stellglied gesteuert werden.
  • Ebenso kann die Erfindung bei Blasmaschinen eingesetzt werden, bei denen der Streckblasvorgang erfolgt, wenn der Hals des Vorformlings nach unten gerichtet ist.

Claims (8)

  1. Maschine zur Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Material durch Strecken und Blasen eines Vorformlings (10), von der Art, die mindestens eine Reckstange (20) umfasst, die an ihrer Achse (An) entlang gleitend von einer eingezogenen Position in eine Höchstreckposition zum Sicherstellen des Streckens des Vorformlings (10) während des Blasvorgangs von einem Stellglied (34) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass sie angeordnet ist, damit das Stellglied (34) in den Ruhezustand gebracht werden kann, wenn die Reckstange (20) in ihre eingezogene Position zurückkehrt, so dass die Rückkehr der Stange (20) durch den Blasdruck sichergestellt wird, der im Innern des Behälters während der Herstellung herrscht und auf das aktive Ende (46) der Stange (20) einwirkt.
  2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie Hilfsmittel (36, 38) umfasst, um bei einer Betriebsstörung die Stange (20) in ihre Ruheposition zurückzubringen.
  3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere Formstationen (12) umfasst, die auf einem Karussell (14) angebracht sind, das kontinuierlich um seine Achse (A1) im Verhältnis zu einem Maschinengestell drehend angetrieben wird, dass jede Station (12) mit mindestens einer Reckstange (20) versehen ist, dass die Maschine einen Sicherheitsnocken (36) umfasst, der mit dem Gestell verbunden ist, und dass jede Reckstange (20) einen Nockenstößel (38) umfasst, der mit dem Sicherheitsnocken (36) zusammenwirken kann, um die Reckstange (20) in ihre eingezogene Position zurückzubringen, wenn beim Vorbeigehen an dem Nocken (36) die entsprechende Stange (20) nicht zuvor wieder ihre eingezogene Position eingenommen hat.
  4. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (34) ein Flüssigkeitsdruckzylinder ist.
  5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied ein Druckluftzylinder (34) ist.
  6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (34) eine Druckkammer umfasst, die mit Druckluft versorgt wird, um die Stange (20) in ihre Reckposition zu steuern, und dass die Kammer mit dem Freien verbunden ist, um die Rückkehr der Stange (20) in ihre eingezogene Position zu ermöglichen.
  7. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied ein Stellglied mit einfacher Wirkung ist.
  8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie Hilfsmittel zum Verriegeln der Stange (20) in der eingezogenen Position umfasst.
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