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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlofen-Beschickungsvorrichtung zum Verschieben
von frisch geformten Glasbehältern,
die eine erhöhte Temperatur
aufweisen, in einen Vergütungskühlofen hinein,
welche eine Haltestange zur Montage einer Schubstange umfasst.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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In
der US-A 5,527,372 ist ein Schubmechanismus zum Schieben von Glasbehältern von
einer Kühlplatte
auf eine sich quer zu dieser bewegenden Beförderungseinrichtung offenbart.
Die Schubvorrichtung stellt eine aus Haltestange und Schubstange zusammengesetzte
Anordnung dar und weist eine längliche
Seitenwandung sowie eine Reihe von Fingerwandungen auf, welche Fächer zur
Aufnahme eines jeweiligen Glasbehälters definieren. Die Seitenwandung
und die Fingerwandungen weisen Luftkanäle auf, um jeweils einen Luftzug
in jedem Fach zu erzeugen, um den jeweiligen Behälter in dem Fach zu halten.
Während
die durch die Kanäle
strömende Luft
die Seitenwandung und die Fingerwandungen kühlt, sind die Behälter einer
Kühlwirkung
ausgesetzt, die zu stark sein kann. Ferner muss die Schubvorrichtung
ausgetauscht werden, wenn sich der Behältertyp ändert. Daher muss eine entsprechende Anzahl
von Schubvorrichtungen bereitgehalten werden, was kostenträchtig ist.
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Andere
Kühlofen-Beschickungsvorrichtungen
sind in US-A-3,184,031; US-A-4,067,434; US-A-5,044,488 und US-A-5,472,077
beschrieben. Diese Kühlofen-Beschickungsvorrichtungen
umfassen eine separate Schubstange und Haltestange.
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Die
Schubstangenhalterung einer solchen Kühlofen- Beschickungsvorrichtung ist recht lang
und ist einer heißen
Umgebung ausgesetzt, und zwar auf Grund ihrer Nähe zu frisch geformten Glasbehältern, die
immer noch in hohem Maße
die Wärme
halten, die für
das Formen derselben aus Schmelzglasposten erforderlich ist, sowie
auf Grund ihrer Nähe
zu dem Einlassende eines Vergütungskühlofens,
der bei einer erhöhten
Temperatur betrieben werden muss, um die Behälter richtig zu vergüten. Die
typische Schubstangenhalterung einer Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
arbeitet beispielsweise in einer Umgebung, in der die Temperatur
zumindest 200 °C (400 °F) und in
einigen Fällen
bis zu etwa 540 °C (1000 °F) erreicht.
Wenn die Schubstangenhalterung während
ihres Betriebs nicht fortlaufend gekühlt wird, unterliegt sie einer
Verbiegung oder anderen Formen thermischer Verwindung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
mit einer verbesserten Schubstangenhalterung zur Verfügung zu
stellen. Spezieller besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin,
eine Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
mit einer verbesserten Schubstangenhalterung zur Verfügung zu
stellen, die gegenüber
einer Verbiegung oder anderen Formen thermischer Verwindung beständig ist,
während
sie in einer Umgebung mit hoher Temperatur in Betrieb ist.
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Die
vorstehenden und andere Probleme, die mit Kühlofen-Beschickungsvorrichtungen entsprechend
dem Stand der Technik in Verbindung stehen, werden durch eine Kühlofen-Beschickungsvorrichtungen
gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren gemäß Anspruch
6 überwunden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
wird ein Strukturelement für
die Schubstangenhalterung genutzt, das von dünnen metallischen Außenschichten
im Abstand zu dem Strukturelement umgeben wird und die für den Fall,
dass an der Schubstangenhalterung mehr als eine solche Außenschicht
zur Anwendung kommt, einen Abstand voneinander einnehmen. Ferner
wird bewirkt, dass kühlende
Druckluft in die Zwischenräume
zwischen dem Strukturelement und der oder den dieses umschließenden,
metallischen Außenschicht(en)
strömt.
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Für ein weitergehendes
Verständnis
der vorliegenden Erfindung und deren Aufgaben wird die Aufmerksamkeit
auf die Figuren und die folgende kurze Beschreibung derselben, auf
die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sowie auf die anhängenden
Ansprüche
gelenkt.
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Kurze Beschreibung der
Figuren
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1 ist
eine fragmentarische, perspektivische Ansicht einer Kühlofen-Beschickungsvorrichtung;
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2 ist
ein Aufriss eines Teils der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
in vergrößertem Maßstab von
vorn;
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3 ist
ein Aufriss eines Teils der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
in vergrößertem Maßstab von
der Seite; und
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4 ist
eine vertikale, teilweise schematische Schnittansicht einer Schubstangenhalterung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Eine
Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
ist in den Zeichnungen generell mit dem Bezugszeichen 20 bezeichnet.
An einem Rahmen 22, der auf einem Boden F aufliegt, sind
zwei sich längs
erstreckende, im Abstand zueinander angeordnete Schienen 44, 46 vorgesehen,
und ein allgemein rechteckiger Schlitten 48 ist verschiebbar
auf den Schienen 44, 46 gelagert. Der Schlitten 48 wird
auf dem Rahmen 22 in eine Hin- und Herbewegung zu einem
Vergütungskühlofen L oder
einer anderen Verarbeitungseinheit hin und von diesem/dieser weg
versetzt, und zwar durch ein lineares Stellglied 50 mit umkehrbarer
Antriebsrichtung, das von einem Wechselstrom-Servomotor 52 mit umkehrbarer
Antriebsrichtung angetrieben wird, der in Ausrichtung zu dem Stellglied 50 montiert
ist.
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Der
Schlitten 48 weist zwei im Abstand zueinander angeordnete,
sich seitlich erstreckende Schienen 72, 74 auf,
und ein Schlitten 76 ist verschiebbar auf den Schienen 72, 74 gelagert.
Der Schlitten 76 bewegt sich in Längsrichtung mit dem Schlitten 48 hin
und her und wird durch ein lineares Stellglied mit umkehrbarer Antriebsrichtung,
das von einem Wechselstrom-Servomotor 80 mit umkehrbarer
Antriebsrichtung angetrieben wird, in seitlicher Richtung in Bezug
auf den Schlitten 48 von einer Seite des Vergütungskühlofens
L zu der anderen in eine Hin- und Herbewegung versetzt. Das lineare
Stellglied stellt vorzugsweise einen gekapselten Kugelgewindetrieb
dar, der hin- und herfährt
und eine hin- und hergerichtete
Kraft auf eine beabstandete Stelle des Schlittens 76 überträgt.
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Der
Schlitten 76 weist einen sich vertikal erstreckenden Teil 86 auf,
der aus einem Rahmen mit zwei im Abstand zueinander angeordneten,
sich vertikal erstreckenden Elementen 84, 88 besteht,
und die sich vertikal erstreckenden Elemente 84, 88 weisen
sich vertikal erstreckende Schienen auf. Ein sich vertikal erstreckender
Schlitten 94 ist verschiebbar auf den Schienen des Schlittens 76 gelagert,
um in einer vertikalen Ebene in Bezug auf den Schlitten 76 verschiebbar
zu sein, während
der Schlitten 76 in einer horizontalen Ebene in Bezug auf
den Schlitten 48 seitlich verschiebbar ist und während der
Schlitten 76 in einer horizontalen Ebene mit dem Schlitten 48 in Längsrichtung
verschiebbar ist. Der Schlitten 94 wird mittels eines linearen
Stellglieds 96 mit umkehrbarer Antriebsrichtung, das von
einem Wechselstrom-Servomotor 98 mit umkehrbarer Antriebsrichtung
angetrieben wird, in eine Hin- und Herbewegung in einer vertikalen
Ebene versetzt.
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An
dem Schlitten 94 ist eine sich seitlich erstreckende Schubstange 120 befestigt,
wobei zwei im Abstand zueinander angeordnete, sich längsseitig erstreckende
Träger 122, 124 mit
Trägern 126, 128 (2),
die sich jeweils von diesen aus nach unten erstrecken, vorgesehen
sind, um die Schubstange 120 in Bezug auf den Kühlofen L
für die
beabsichtigte Funktion der Schubstange 120 richtig zu positionieren.
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Der
Betriebszyklus der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 beginnt
damit, dass der Schlitten 48 soweit wie möglich von
dem Kühlofen
L zurückgezogen
wird, der Schlitten 76 so weit links wie möglich positioniert
wird und sich der Schlitten 94 in seiner untersten Stellung
befindet. Frisch geformte Glasbehälter C werden in einer linearen
Anordnung zwischen der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 und
dem Kühlofen
L auf einem Endlos-Querförderband
XC und mit Hilfe desselben angeboten. Eine Reihe von auf dem Querförderband
XC befindlichen Behältern
C wird dann durch Vorschieben des Schlittens 48 auf den
Kühlofen
L zu von dem Querförderband
XC aus vorgeschoben. Während
des Vorschiebens der Behälter
C zu dem Kühlofen
L hin ist es notwendig, den Schlitten 76 nach rechts zu
verschieben, um zu verhindern, dass auf dem Querförderband
XC einlaufende Behälter
C mit der Schubstange 120 kollidieren. Nach Beendigung
des Vorschubs einer Reihe von Behältern C in den Kühlofen L
hinein wird die Schubstange 120 durch Anheben des Schlittens 94 über die
Oberseiten der auf dem Querförderband
XC einlaufenden Behälter
C hinaus angehoben, und mit Zyklen, die zumindest teilweise das
Anheben des Schlittens 94 überlappen, wird der Schlitten 48 von dem
Kühlofen
L weg in seine Anfangsstellung zurückgezogen und der Schlitten 76 wird
nach links in seine Anfangsstellung zurückgezogen, und nachdem die
Schubstange 120 über
die Oberseiten der auf dem Querförderband
XC einlaufenden Behälter
C hinweg zurückgezogen
worden ist, wird der Schlitten 94 in seine Anfangsstellung
abgesenkt.
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Die
Schubstange 120 ist mit einer sich seitlich erstreckenden
Haltestange 146 (3) verbunden,
und die Haltestange 146 ist durch gleichartige, entfernbare
Bolzen 134 bzw. 136 mit Erweiterungen 130, 132 der
sich nach unten erstreckenden Träger 126 bzw. 128 verbunden.
Der Zweck der entfernbaren Verbindung der Schubstange 120 mit
der Haltestange 146 besteht darin, eine schnelle Auswechslung einer
Schubstange 120 zu gestatten, beispielsweise auf Grund
einer Änderung
des Durchmessers der durch die Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 bearbeiteten
Behälter
C. Im Hinblick darauf ist an der Schubstange 120 vorzugsweise
eine Behälteranlagefläche mit
einer Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten Ausnehmungen
zur Ineingriffnahme von Behältern
vorgesehen, die vorzugsweise durch eine Mehrzahl von im gleichen
Abstand zueinander angeordneten, dreieckig geformten Vorsätzen gebildet
sind, welche an der Frontseite der Schubstange 120 befestigt
sind, wobei die Ausnehmungen in einer Weise bemessen und beabstandet
sind, dass sie für
die Bearbeitung von Behältern
C mit einem gegebenen Durchmesser ausgelegt sind. Somit ist es bei
einer Änderung
des Durchmessers der durch die Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 bearbeiteten Behälter C wichtig,
die Schubstange 120 schnell durch eine solche austauschen
zu können,
deren Behälteranlagefläche mit
Ausnehmungen versehen ist, die anders bemessen und beabstandet sind,
und die Verbindung der Schubstange 120 zu der Haltestange 146,
wie sie beschrieben worden ist, ermöglicht einen solchen schnellen
Austausch der Schubstange 120.
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Die
Erweiterungen 130, 132 sind, um Achsen 138 bzw. 140 herum
schwenkbar, mit den sich nach unten erstreckenden Trägern 126 bzw. 128 verbunden.
Mit Gewinde versehene Einstellmittel 142 bzw. 144 sind
vorgesehen, um eine Anpassung des Winkels der Schubstange 120 in
Bezug auf die Behälter C,
welche diese in Eingriff nimmt, zu ermöglichen, und zwar vorzugsweise
derart, dass die Schubstange 120 etwas früher an dem
Bodenteil des jeweiligen Behälters
C in Anlage kommt, als sie an einem höheren Abschnitt eines solchen
Behälters
C in Anlage kommt, um dem Behälter
C eine leichte Neigung weg von seiner Bewegungsrichtung in den Kühlofen L
zu verleihen, wie in 3 gezeigt ist.
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Die
sich nach unten erstreckenden Träger 126, 128 sind,
um Achsen 148 bzw. 150 herum schwenkbar, an den
sich längs
erstreckenden Trägern 122 bzw. 124 befestigt.
Beim normalen Betrieb der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 setzten die
Scherbolzen 152 bzw. 154 einem Schwenken der Träger 126, 128 in
Bezug auf die Träger 122, 124 um die
Achsen 148 bzw. 150 herum einen Widerstand entgegen,
so dass eine solche Schwenkbewegung nicht auftreten wird. Im Falle
einer Blockade der Beförderung
der Behälter
C in den Kühlofen
L hinein werden die Scherbolzen 152, 154 jedoch
auf Grund der auf die Schubstange 120 wirkenden erhöhten Last
versagen, und die sich nach unten erstreckenden Träger 126, 128 werden
sich daraufhin in einem begrenzten Bogen in Bezug auf die Träger 122 bzw. 124 drehen,
so dass dadurch die Schubstange 120 aus der Anlage an den
Behältern
C zurückgezogen wird.
Um eine Einstellung des eingeschlossenen Winkels zu gestatten, der
normalerweise zwischen den sich nach unten erstreckenden Trägern 126, 128 in
Bezug auf die sich längs
erstreckenden Träger 122 bzw. 124 vorhanden
ist, sind einstellbare Anschläge 156, 158 vorgesehen,
die von den Trägern 122 bzw. 124 gehalten
werden, um die richtige Positionierung der Schubstange 120 in
Bezug auf die von dieser in Eingriff zu nehmenden Behälter C zu
unterstützen.
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Um
eine Anpassung der Stellung der Haltestange 146 und der
Schubstange 120 in Bezug auf die sich nach unten erstreckenden
Träger 126, 128 und dadurch
in Bezug auf die Behälter
C, die von der Schubstange 120 in Eingriff genommen werden
sollen, zu gestatten, sind die Erweiterungen 130, 132 mit
den Trägern 126, 128 durch
Plattenanordnungen 160 bzw. 162 verbunden.
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Um
das lineare Stellglied 96 von der Wärmestrahlung aus dem Kühlofen L
und von den durch die Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 bearbeiteten Behältern C
abzuschirmen, ist ein Strahlungsablenkblech 178 an dem
Schlitten 94 befestigt, vorzugsweise an dem sich vertikal
erstreckenden Teil des Schlittens, und zwar vorzugsweise an den
Elementen 86, 88 desselben. Ferner ist, um viele
andere Teile der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 vor
Wärmestrahlung
aus dem Kühlofen
L und von den Behältern C
zu schützen,
ein feststehendes Ablenkblech 180 zwischen dem Querförderband
XC und den Teilen der Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 unterhalb und
hinter den sich längs
erstreckenden Trägern 122, 124 des
Schlittens 94 angeordnet.
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Die
horizontal wirkenden Servomotoren 52, 80 sind
in der Lage, während
der schnellen Beschleunigung der Schlitten 48 bzw. 76 hohe
Drehmomente zu liefern, und sind in der Lage, während der schnellen Abbremsung
dieser Schlitten ziemlich schnell zu bremsen. Die sich durch eine
solch schnelle Beschleunigung und Abbremsung ergebenden Belastungen
sind recht beträchtlich
und würden
tendenziell dazu führen,
dass sich die Beine des Rahmens 22 durch Vibrationen aus
ihren gewünschten
Positionen in Bezug auf den Kühlofen
L weg bewegen, wenn diese nicht durch die Installation des Rahmens 22 richtig
kompensiert werden. Um eine solche richtige Kompensation zu bewirken,
sind die Beine des Rahmens 22 auf Gewindeelementen 182 bzw. 186 montiert.
Die Elemente 182, 186 sind ihrerseits sicher in
dem Boden F einer Produktionshalle für Glasbehälter, in welcher die Kühlofen-Beschickungsvorrichtung 20 installiert
ist, verankert.
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Details
bezüglich
der Haltestange 146 sind mit einer Haltestange 246 in 4 veranschaulicht. Die
Haltestange 246 wird verwendet, um eine Schubstange 220 zu
halten, welche die der Schubstange 120 zugeordnenen Funktionen
erfüllt.
Bei einer typischen Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
für einen Vergütungskühlofen,
der verwendet wird, um frisch geformte Glasbehälter vergütend auszukühlen, ist die Haltestange 246,
die in ihrer seitlichen Ausdehnung inhärent recht breit sein muss,
erhöhten
Temperaturen ausgesetzt, und zwar auf Grund ihrer Nähe zu dem
offenen Eingang des relativ heißen
Vergütungskühlofens
und/oder zu frisch geformten Behältern,
die immer noch einen wesentlichen Anteil latenter Wärme von
ihrer Formung her aufweisen. Beispielsweise weisen die Glasbehälter, die
auf ihrem Weg zu einem Vergütungskühlofen an
einer Kühlofen-Beschickungsvorrichtung
durchlaufen, typischerweise Temperaturen von mindestens 540 °C (1000 °F) auf. In
einer solchen Umgebung kann die Haltestange 246, wenn sie
während
des Betriebs nicht fortlaufend gekühlt wird, leicht eine Temperatur
von etwa 200 °C
(400 °F)
und in einigen Fällen
Temperaturen von bis zu etwa 540 °C
(1000 °F)
erreichen. Eine ungekühlte
Haltestange für
einen Vergütungskühlofen für Glasbehälter unterliegt
dann im Betrieb in wesentlichem Grade einer dimensionellen Verwindung,
und zwar teilweise auf Grund der Temperaturniveaus, die sie erreichen
kann, und teilweise auf Grund ihrer beträchtlichen seitlichen Ausdehnung.
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Um
im Betrieb eine dimensionelle Verwindung zu vermeiden, wird die
Haltestange 246 fortlaufend gekühlt, indem bewirkt wird, dass
Druckluft oder ein anderes fluides Kühlmittel durch diese strömt, und
zwar von einer Einlassleitung 248 aus, die über einen
Elektromagneten 250 eine Zufuhr sauberer, trockener Luft
mit einem Druck erhält,
der mittels eines Druckmessers 252 reguliert wird. Die
Kühlluft von
der Einlassleitung 248 strömt in die Haltestange 246 hinein,
welche einen ringförmigen
Querschnitt aufweist, und strömt
aus der Haltestange 246 durch eine Mehrzahl von in einer
sich allgemein vertikal erstreckenden Frontfläche 246a der Haltestange 246 vorgesehenen Öffnungen 254 hindurch
nach außen. Die
Kühlwirkung
der durch die Haltestange 246 strömenden Kühlluft erhöht sich adiabatisch mit abfallendem
Druck gemäß dem Boyle'schen Gesetz, nach welchem
das Verhältnis
des Produkts aus Einlassdruck und Einlassvolumen zu der Einlasstemperatur gleich
dem Verhältnis
des Produkts aus Auslassdruck und Auslassvolumen zu der Auslasstemperatur
ist.
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Die
Kühlung
der Haltestange 246 wird weiter dadurch verstärkt, dass
diese von einer oder mehreren Strahlungsabschirmungen umgeben ist,
die als zwei Strahlungsabschirmungen 256, 258 gezeigt sind.
Die innerste Strahlungsabschirmung 256 ist vorzugsweise
in einem Abstand von etwa 3,175 mm (1/8 Zoll) von der Außenseite
der Haltestange 246 angeordnet, um einen konduktiven Wärmetransport zwischen
diesen zu verhindern. Gleicherweise ist die äußerte Strahlungsabschirmung 258 von
der innersten Strahlungsabschirmung 256 wiederum vorzugsweise in
einem Abstand von etwa 3,175 mm (1/8 Zoll) angeordnet, um einen
konduktiven Wärmetransport zwischen
diesen zu verhindern.
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Die
durch die Öffnungen 254 in
der Haltestange 246 tretende Kühlluft tritt in den Zwischenraum zwischen
der Haltestange 246 und der Strahlungsabschirmung 256 ein,
und durch in der Strahlungsabschirmung 256 vorgesehene Öffnungen 256a tritt
ein Teil dieser Kühlluft
in den Zwischenraum zwischen der Strahlungsabschirmung 256 und
der Strahlungsabschirmung 258 ein. Diese Kühlluftströme strömen dann
parallel um die Haltestange 246 herum zu Abführöffnungen 260 bzw. 262,
an welchen die verbrauchte Kühlluft,
die vorzugsweise eine Temperatur von nicht mehr als 120 °C (250 °F) aufweist,
an die Atmosphäre
abgegeben wird. Vorzugsweise sind die Abführöffnungen 260, 262 wie
gezeigt von den einlaufenden, frisch geformten Glasbehältern weg
gerichtet, um zu vermeiden, dass diese Behälter einem ungewollten Kühlungseffekt
ausgesetzt werden.
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Obgleich
vorliegend die von den Erfindern zum Einreichungsdatum als beste
angesehene Art und Weise zur Ausführung der vorliegenden Erfindung
aufgezeigt und beschrieben worden ist, wird für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich
sein, dass geeignete Modifikationen, Varianten und dergleichen ausgeführt werden
können,
ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den
anhängenden
Ansprüche
definiert ist.