Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Blasformung von Behältern,
die mindestens zwei auf einem Blasrad angeordnete Blasstationen zur Umformung von
thermoplastischen Vorformlingen in die Behälter aufweist und bei der jede der Blasstationen
mit mindestens zwei von Formträgern gehalterten Blasformsegmenten versehen ist sowie
bei der die Blasformsegmente in einem geschlossenen Zustand der Blasstation entlang
einer Trennebene angeordnet und von mindestens einem Verriegelungselement relativ
zueinander fixiert sind.
Bei einer derartigen Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden
Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus
PET (Polyethylenterephtalat), innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen
zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung
sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling
durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt
mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird.
Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings
wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert.
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird
in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge
werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge
sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen
transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen,
auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit
anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur
Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halterung
in einen Mündungsbereich des Vorformlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu
den verfügbaren Konstruktionen.
Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen
bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in
einem Spritzgußverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später
hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden.
Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen
die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen Herstellung und einer
ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche
Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern
angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen.
Es ist aber auch möglich, relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte
Form-träger einzusetzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet
sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel
zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.
Ständig zunehmende Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Blasmaschinen
führen dazu, daß Blasräder mit einer relativ großen Anzahl von Blasstationen verwendet
werden und daß die Blasräder relativ schnell rotieren. Die große Anzahl der Blasstationen
führt zu einem großen Durchmesser der Blasräder und die hohen Drehzahlen führen
zu starken Brems- und Beschleunigungskräften aufgrund der kinetischen Energie der
bewegten Massen.
Zur Verringerung dieser nachteiligen Effekte ist bereits vorgeschlagen
worden, die Blasräder mit einer kompakten Anordnung von Blasstationen zu konstruieren.
Eine Vielzahl von Konstruktionsvarianten sind in der DE-OS 199 48 474 beschrieben.
Bislang konnte allerdings noch keine Konstruktion gefunden werden, die eine verbesserte
Kompaktheit des Blasrades bei gleichzeitig einfacher mechanischer Grundkonstruktion
ermöglicht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend
genannten Art derart zu konstruieren, daß eine kompakte Konstruktion der Blasmaschine
erreicht wird.
Diese Erfindung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich mindestens
ein Tragarm mindestens einer Blasstation in mindestens einem Betriebszustand in
einem Bereich erstreckt, der sich mit einem Bezugsbereich überdeckt, der durch ein
an einer radialen Mittelebene gespiegeltes Volumen eines gleichen Tragarmes einer
benachbarten Blasstation definiert ist, wobei die Mittelebene durch eine Drehachse
des Blasrades und eine Drehachse der Formträger hindurch verläuft.
Die bekannten Blasstationen sind derart konstruiert, daß zur Mittelebene
symmetrisch angeordnete Tragarme verwendet werden, die symmetrisch und gleichsinnig
angesteuert werden. Dies führt zu einem Abstand zwischen den Blasstationen, der
ein vollständiges Öffnen der Blasstationen zu jeder beliebigen
Rotationspositionierung des Blas-rades ermöglicht.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung der Tragarme wird
berücksichtigt, daß zum einen die in die Blasstation einzusetzenden Vorformling
einen erheblich kleineren Durchmesser als die auszugebenden Flaschen aufweisen,
darüber hinaus wird berücksichtigt, daß sowohl die Blasstationen als auch die Übergabeelemente
zur Halterung der Vorformlinge bzw. der Flaschen während der Durchführung der Übergabevorgänge
Bewegungen durchführen. Schließlich wird ebenfalls berücksichtigt, daß ein Übergabevorgang
nicht exakt in einer radialen Richtung des Blasrades erfolgt, sondern daß zumindest
überlagert weitere Bewegungskomponenten auftreten.
Durch die vorgeschlagene erfindungsgemäße Anordnung der Tragarme erfolgt
eine jeweilige Positionierung der Tragarme jeweils derart, daß der beabsichtigte
Eingabe- oder Ausgabevorgang kollisionsfrei möglich ist. Eine unnötig weite Öffnung
der Blasstationen bzw. ungünstige Öffnungswinkel der Tragarme werden hingegen vermieden.
Bei einer Anordnung der Blasstationen auf einem rotierenden Blasrad
können somit auf einer vorgegebenen Blasradgröße erheblich mehr Blasstationen angeordnet
werden bzw. eine vorgegebene Anzahl von Blasstationen kann auf einem deutlich verkleinerten
Blasrad positioniert werden. Hieraus ergeben sich erhebliche kinematische Vorteile
im Hinblick auf die auftretenden Drehmomente bzw. Trägheitsmomente.
Eine Anordnung der Blasstationen mit geringem Abstand relativ zueinander
wird dadurch unterstützt, daß einander benachbarte Tragarme sich in mindestens einer
Öffnungspositionierung mindestens bereichsweise überdecken.
Zur Realisierung einer Konturverschachtelung wird vorgeschlagen, daß
sich die benachbarten Formträger im Bereich von Verrippungen überlappen, die auf
relativ zueinander unterschiedlichen Höhenniveaus angeordnet sind.
Eine Anpassung an die Kinematik von Übergabevorgängen kann dadurch
erfolgen, daß die Formträger relativ zu einer Trennebene relativ zueinander unterschiedliche
Öffnungswinkel aufweisen.
Eine einfache mechanische Ansteuerbarkeit wird dadurch bereitgestellt,
daß die Formträger relativ zur Trennebene gekoppelt und gegensinnig positionierbar
sind.
Eine weitere Optimierung der Bewegungen der Formträger kann dadurch
erfolgen, daß die Formträger relativ zur Trennebene relativ zueinander unabhängig
positionierbar angeordnet sind.
Eine weitere Anpassung an die Bewegungsrichtungen bei der Durchführung
von Übergabevorgängen kann dadurch erfolgen, daß die Trennebene mit einem Neigungswinkel
relativ zu einer radial verlaufenden Bezugsebene angeordnet ist.
Eine einfache konstruktive Realisierung wird dadurch unterstützt,
daß die Trennebene relativ zur Bezugsebene mit einem konstanten Neigungswinkel angeordnet
ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Abstandes der Blasstation
wird dadurch bereitgestellt, daß der Neigungswinkel zeitlich veränderlich ist.
Zur Optimierung der Übergabevorgänge ist ebenfalls daran gedacht,
daß die Blasstation verschwenkbar angeordnet ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen:
1 Eine perspektivische Darstellung einer
Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen,
2 einen Längsschnitt durch eine Blasform,
in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines
grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blasformung von Behältern,
4 eine modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter
Heizkapazität,
5 eine schematische Darstellung der Tragarme
von zwei nebeneinander angeordneten Blasstationen mit teilweiser Überdeckung benachbarter
Tragarme,
6 eine schematische Darstellung einer
schräg zu einer radialen Richtung des Blasrades angeordneten Trennebene einer Blasstation
und
7 eine schematische Darstellung, die
eine bezüglich einer Trennebene der Blasstation unsymmetrische Öffnung der Tragarme
veranschaulicht.
Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung
von Vorformlingen (1) in Behälter (2) ist in 1
und in 2 dargestellt.
Die Vorrichtung zur Formung des Behälters (2) besteht im
wesentlichen aus einer Blasstation (3), die mit einer Blasform (4)
versehen ist, in die ein Vorformling (1) einsetzbar ist. Der Vorformling
(1) kann ein spritz-gegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat sein. Zur
Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (4)
und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters (2) besteht
die Blasform (4) aus Formhälften (5, 6) und einem Bodenteil
(7), das von einer Hubvorrichtung (8) pasitionierbar ist. Der
Vorformling (1) kann im Bereich der Blasstation (3) von einem
Transportdorn (9) gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling (1)
eine Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft. Es
ist aber auch möglich, den Vorformling (1) beispielsweise über Zangen oder
andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform (4) einzusetzen.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes
(9) ein Anschlußkolben (10) angeordnet, der dem Vorformling (1)
Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (9)
vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar,
feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
Eine Reckung des Vorformlings (1) erfolgt mit Hilfe einer
Reckstange (11), die von einem Zylinder (12) positioniert wird.
Grundsätzlich ist es aber auch denkbar, eine mechanische Positionierung der Reckstange
(11) über Kurvensegmente durchzuführen, die von Abgriffrollen beaufschlagt
sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn
eine Mehrzahl von Blasstationen (3) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet
sind. Eine Verwendung von Zylindern (12) ist zweckmäßig, wenn ortsfest
angeordnete Blasstationen (3) vorgesehen sind.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform
ist das Recksystem derart ausgebildet, daß eine Tandem-Anordnung von zwei Zylindern
(12) bereitgestellt ist. von einem Primärzylinder (13) wird die
Reckstange (11) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis
in den Bereich eines Bodens (14) des Vorformlings (1) gefahren.
Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (13) mit
ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (13) tragenden
Schlitten (15) von einem Sekundärzylinder (16) oder über eine
Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder
(16) derart kurvengesteuert einzusetzen, daß von einer Führungsrolle (17),
die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet,
eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle (17) wird
vom Sekundärzylinder (16) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten
(15) gleitet entlang von zwei Führungselementen (18).
Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern (19,
20) angeordneten Formhälften (5, 6) erfolgt eine Verriegelung
der Träger (19, 20) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung
(40).
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes
(21) des vorformlings (1) ist gemäß 2
die Verwendung separater Gewindeeinsätze (22) im Bereich der Blasform (4)
vorgesehen.
2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter
(2) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch
eine sich entwickelnde Behälterblase (23).
3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer
Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke (24) sowie einem rotierenden Blasrad
(25) versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe (26)
werden die Vorformlinge (1) von Übergaberädern (27,
28, 29) in den Bereich der Heizstrecke (24) transportiert.
Entlang der Heizstrecke (24) sind Heizstrahler (30) sowie Gebläse
(31) angeordnet, um die vorformlinge (1) zu temperieren. Nach
einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1) werden diese an das
Blasrad (25) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (3)
angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (2) werden von weiteren
Übergaberädern einer Ausgabestrecke (32) zugeführt.
Um einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (2)
umformen zu können, daß der Behälter (2) Materialeigenschaften aufweist,
die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (2) abgefüllten
Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte
bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge (1) eingehalten werden.
Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften
erzielt werden.
Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe
verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.
Die Expansion des Vorformlings (1) während des Orientierungsvorganges
erfolgt durch Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung ist in eine Vorblasphase,
in der Gas, zum Beispiel Preßluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird
und in eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren
Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft
mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und
während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar
bis 40 bar zugeführt.
Aus 3 ist ebenfalls erkennbar, daß bei
der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke (24) aus einer Vielzahl
umlaufender Transportelemente (33) ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht
und entlang von Umlenkrädern (34) geführt sind. Insbesondere ist daran
gedacht, durch die kettenartige Anordnung eine im wesentlichen rechteckförmige Grundkontur
aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad
(29) und einem Eingaberad (35) zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke
(24) ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad (34)
und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte
Umlenkräder (36) verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere
Führungen denkbar.
Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Übergaberades
(29) und des Eingaberades (35) relativ zueinander erweist sich
die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden
Ausdehnung der Heizstrecke (24) drei Umlenkräder (34,
36) positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder (36)
im Bereich der Überleitung zu den linearen Verläufen der Heizstrecke (24)
und das größere Umlenkrad (34) im unmittelbaren Übergabebereich zum Übergaberad
(29) und zum Eingaberad (35). Alternativ zur Verwendung von ketten-artigen
Transportelementen (33) ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes
Heizrad zu verwenden.
Nach einem fertigen Blasen der Behälter (2) werden diese
von einem Entnahmerad (37) aus dem Bereich der Blasstationen (3)
herausgeführt und über das Übergaberad (28) und ein Ausgaberad (38)
zur Ausgabestrecke (32) transportiert.
In der in 4 dargestellten modifizierten
Heizstrecke (24) können durch die größere Anzahl von Heizstrahlern (30)
eine größere Menge von Vorformlingen (1) je Zeiteinheit temperiert werden.
Die Gebläse (31) leiten hier Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen
(39) ein, die den zugeordneten Heizstrahlern (30) jeweils gegenüberliegen
und über Ausströmöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen
wird eine Strömungs-richtung für die Kühlluft im wesentlichen quer zu einer Transportrichtung
der Vorformlinge (1) realisiert. Die Kühlluftkanäle (39) können
im Bereich von den Heizstrahlern (30) gegenüberliegenden Oberflächen Reflektoren
für die Heizstrahlung bereitstellen, ebenfalls ist es möglich, über die abgegebene
Kühlluft auch eine Kühlung der Heizstrahler (30) zu realisieren.
5 veranschaulicht die Anordnung von Formträgern
(19, 20) miteinander in einem geöffneten Zustand der Blasstation
(3) bereichsweise überlappenden Formträgern (19, 20).
Zur Ermöglichung einer derartigen Überlappung in einem geöffneten Zustand der Blasstationen
(3) weisen die Formträger (19, 20) Verrippungen auf,
die auf einem unterschiedlichen Höhenniveau angeordnet sind. Die Formträger (19,
20) sind relativ zur Drehachse (40) der Blasstation (3)
verschwenkbar angeordnet. Die Verschwenkung kann über einen Lenkhebel (41)
gesteuert werden.
Relativ zu einer Trennebene (42) der Blasstation (3)
weisen die Formträger (19) Öffnungswinkel (43, 44) auf.
Bei einem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungswinkel (43,
44) relativ zueinander unterschiedlich.
6 zeigt eine schematische Darstellung
zu einer weiteren Ausführungsvariante. Hier ist veranschaulicht, daß die Trennebene
(42) relativ zu einer radial verlaufenden Bezugsebene (45) des
Blasrades (25) mit einem Neigungswinkel (46) schräg angeordnet
ist. Die Bezugsebene (45) verläuft hierbei durch eine Drehachse (47)
des Blasrades (25) und durch die Drehachse (40) der Formträger
(19, 20) der Blasstation (3) hindurch. Eine entsprechende
schräge Anordnung der Trennebene (42) unterstützt ebenfalls verkleinerte
Öffnungswinkel (43, 44) der Blasstationen (3). Die relativ
zur Bezugsebene (45) geneigte Anordnung der Trennebene (42) kann
statisch oder jeweils nur für bestimmte Zeitspannen dynamisch realisiert werden.
Eine dynamische Realisierung kann beispielsweise durch eine verschwenkbare Anordnung
der Blasstationen (3) erreicht werden.
7 veranschaulicht nochmals die Realisierung
relativ zueinander unterschiedlicher Öffnungswinkel (43, 44).
Die unterschiedlichen Öffnungswinkel (43) können beispielsweise durch eine
bezüglich der Trennebene (42) gleichsinnige, allerdings unterschiedlich
schnelle Bewegung der Formträger (19, 20) realisiert werden. Bei
einer derartigen Realisierung sind die Formträger (19, 20) hinsichtlich
ihrer Bewegungssteuerung starr miteinander verkoppelt. Alternativ ist es aber ebenfalls
denkbar, die Formträger (19, 20) voneinander unabhängig zu positionieren
und für jeden Formträger beispielsweise eine eigene Kurvensteuerung oder ein eigenständiges
Antriebselement vorzusehen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten können sowohl alternativ
als auch gemeinsam realisiert werden. Ein Optimum einer Kompaktheit wird bei einer
gemeinsamen Realisierung aller Ausführungsvarianten erreicht.
