Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern, beispielsweise Flaschen o. dgL, aus Kunststoffmaterial
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlkörpern, beispielsweise Flaschen o. dgl. aus Kunststoffmaterial.
Bei der Herstellung von Hohlkörpern aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Flaschen, Kanistern, Behältern 0. dgl., im Blasverfahren wird von einem Plastifizieraggregat, beispielsweise einem Extruder, plastifiziertes Material in Form eines Schlauches aus einer an dem Extruder angeordneten Düse nach unten ausgestossen und zwischen eine geöffnete, wenigstens aus zwei Hohlformteilen bestehende Blasform gebracht; die Blasform wird dann geschlossen und der Schlauchrohling mittels eines Blasdorns zu dem gewünschten Hohlkörper, also der Flasche, dem Kanister o. dgl., ausgeblasen. Hierbei wird der Innen- und Aussendurchmesser der Halsöffnung der Flaschen 0. dgl. auf das erforderliche Mass gebracht, also kalibriert.
Bei dieser Herstellung von Hohlkörpern im Blasverfahren kann der Blas- und Kalibrierdorn entweder vor oder nach dem Schliessen der Blasform in den Schlauchrohling eingeführt werden. In beiden Fällen erfolgt die Betätigung des Blas- oder Kalibrierdorns unmittelbar durch hydraulisch oder pneumatisch betätigte Zylinder, wobei die Eintauchtiefe des Dornes in den Rohling in der Regel durch einen Anschlag begrenzt wird.
Bei einer dieser bekannten Verfahrensweisen wird der Blas- und Kalibrierdorn vor dem Schliessen der Form in den Schlauchrohling eingeführt; hierbei wird der Dorn durch in der Blasform angeordnete Gegenlager entgegen dem Blasdruck gehalten. Bei einer anderen bekannten Verfahrensweise wird der Blas- oder Kalibrierdorn nach dem Schliessen der Form in den Rohling eingeführt. Hierbei ist eine Verriegelung des Blasdorns in der eingeführten Stellung durch in der Blasform vorgesehene Gegenlager aus selbstverständlichen Gründen nicht möglich. Auf ein solches Verfahren, bei dem der Blasdorn bei geschlossener Form eingeführt wird, bezieht sich die vorliegende Erfindung.
Bei diesem Verfahren muss der Blasdorn gegen den Blasdruck durch sein Betätigungsorgan, z. B. durch einen ihn betätigenden pneumatischen oder hydraulischen Zylinder gehalten werden. Bei kleinen Halsöffnungen der Behälter sind die Durchmesser dieser Zylinder verhältnismässig klein; bei grossen Halsöff- nungen, d. h. bei Öffnungen, deren Innendurchmesser gross gegenüber der Wandstärke ist, müssen die Zylinderdurchmesser bei Verwendung pneumatischer Zylinder mit üblichen Drücken entsprechend gross gewählt sein, um dem durch die Blasluft erzeugten, auf den Blasdorn einwirkenden Innendruck zu widerstehen.
Da die Verwendung von Blasluft im allgemeinen, insbesondere bei hohem Druck, wenig wirtschaftlich ist, verwendet man dort, wo hohe Drücke erforderlich sind, also vorzugsweise bei weiten Halsöffnungen, hydraulische Zylinder; diese besitzen aber den Nachteil, dass sie zufolge der Inkompressibilität der Flüssigkeit sich mit gleichbleibender Geschwindigkeit bewegen. Hieraus ergibt sich aber, dass das Abtrennen des Abfalls vor dem endgültigen Aufblasen des Schlauches erfolgt, so dass durch das restliche Aufblasen nach erfolgter Abtrennung Material von der Schnittkante abgezogen wird, wodurch die Stirnfläche der Halsöffnung, die vielfach als Dichtfläche zu dienen hat, unsauber wird.
Wenn man, um den vorstehend angegebenen Nachteil zu vermeiden, den Dorn langsam in die Halsöffnung einführt, so wird durch die Abkühlung des Materials am Blasdorn das Material in die Flasche hineingeschoben, wodurch sich wieder eine unsaubere Innenfläche der Halsöffnung ergibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat sich die Aufgabe gestellt, die vorerwähnten Nachteile bei Vereinigung der Vorteile zu vermeiden, und ein Verfahren zu schaffen, bei dem eine einwandfreie Abtrennung des Abfallmaterial und gleichzeitig eine einwandfreie Ausbildung der Innenfläche und der als Dichtfläche dienenden Stirufläche der Halsöffnung, bei Verwendung üblicher Betätigungszylinder für den Blasdorn, gewährleistet ist, ohne dass zusätzliche Aufwendungen erforderlich sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass der Dorn beim Blasen unter der Wirkung eines geringen Betätigungsdruckes schnell in den Rohling eingeführt und unter Verlangsamung seiner Bewegung bei gleichzeitiger Steigerung des Betätigungsdruckes in die das Abscheren des Abfalles bewirkende Endstellung bewegt wird.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Verlangsamung der Bewegung des Dornes derart erfolgt, dass der Rohling vor dem Abscheren durch den Dorn an der Forminnenwandung zur vollen Anlage gebracht wird.
Zufolge der anfänglichen schnellen Bewegung des Dornes wird dieser während des Blasens schnell in die Öffnung des Schlauchrohlings eingeführt, so dass der Schlauchrohling durch den Kalibrierdorn schnell verschlossen wird. Während der Verlangsamung der weiteren Bewegung des Kalibrierdorns erfolgt das vollständige Aufblasen des Schlauchrohlings bevor die Abtrennung des Abfallmaterials an der kalibrierten Halsöffnung erfolgt. Hierdurch wird zuverlässig erreicht, dass gerade bei Weithalsflaschen oder Weithalskanistern, bei denen die Wandstärke des Halses im Verhältnis zum Halsdurchmesser sehr gering ist, eine einwandfreie Dichtfläche und gleichzeitig ein sicheres und sauberes Abtrennen des Abfallmaterials gewährleistet ist.
Würde das Abtrennen des Abfallmaterials vor dem vollständigen Aufblasen erfolgen, so würde durch das Aufblasen Material von der Dichtfläche abgezogen, so dass das Gewinde und die Dichtfläche der Halsöffnung nicht einwandfrei gestaltet werden können. Das erfindungsgemässe Verfahren stellt somit gegenüber den bisher bekannten Verfahren einen wesentlichen Vorteil insofern dar, als die Schaffung einer einwandfreien Halsöffnung mit einwandfreier stirnseitiger Dichtfläche und gleichzeitig eine einwandfreie Abtrennung des Abfallmaterials ermöglicht wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens dient eine Vorrichtung, bei welcher der Blasdorn mit einem mit variabler Geschwindigkeit arbeitenden Betätigungsorgan in Wirkungsverbindung steht, derart, dass der Dorn beim Blasen unter der Wirkung eines geringen Betätigungsdruckes rasch in den Rohling eingeführt, und unter Verlangsamung seiner Bewegung bei gleichzeitiger Steigerung des Betätigungsdruckes in die das Abscheren des Abfalles bewirkende Endstellung bewegt wird.
Zu diesem Zweck kann an dem Blasdorn ein ortsfest gelagerter Kniehebel angeordnet sein, der durch das Betätigungsorgan zwecks Einführung des Blasdornes in den Rohling aus seiner Knickstellung in die annähernde Strecklage bewegbar ist. Die Anwendung eines Kniehebels hat neben dem hohen Enddruck trotz eines kleinen Antriebszylinders den wesentlichen Vorteil, dass die Anfangsgeschwindigkeit des Kalibrierdorns sehr gross gehalten und die Öffnung im Schlauchrohling durch den Kalibrierdorn schnell verschlossen werden kann, so dass der Schlauchrohling schon aufgeblasen ist, ehe die Abtrennung des Abfallmaterials an der kalibrierten Öffnung erfolgt.
Eine abgewandelte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann darin bestehen, dass der Blasdorn vorzugsweise unmittelbar an dem beweglichen Teil eines Betätigungsorganes befestigt ist, dessen feststehender Teil in einer federnden Gegenlagerung aufgenommen ist, deren Federkraft einstellbar ist. Die federnde Gegenlagerung des Betätigungsorgans hat ebenfalls die Wirkung, dass der Blasdorn zum Anfang schnell bewegt werden kann, wobei ein verhältnismässig geringer Druck von dem Balsdorn ausgeübt wird, während bei der anschliessenden Endbewegung des Blasdorns zufolge der wachsenden Gegenkraft der Gegenlagerung eine Verlangsamung der Bewegung und gleichzeitig eine Steigerung des Betätigungsdruckes erreicht wird.
Eine weitere Abwandlung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann darin bestehen, dass der Blasdorn vorzugsweise unmittelbar an dem Kolben eines Zylinders befestigt ist, der während einer ersten in ihrer Zeitdauer einstellbaren Bewegungsphase des Kolbens mit Niederdruck und während der anschliessenden Endbewegungsphase des Kolbens mit Hochdruck gespeist werden kann.
Die beiliegenden Zeichnungen zeigen beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung, und es bedeutet:
Fig. 1 schematische Teildarstellung einer Blasmaschine, bei der die Betätigung des Blasdornes durch einen Kniehebel erfolgt, bei ausgefahrenem Blasdorn;
Fig. 2 Darstellung gemäss Fig. 1 bei eingefahrenem Blasdorn;
Fig. 3 Darstellung gemäss Fig. 1, wobei der Blasdorn von unten in den Schlauch eingefahren wird;
Fig. 4 Darstellung gemäss Fig. 3 bei eingefahrenem Blasdorn;
Fig. 5 schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, bei der der Betätigungszylinder des Blasdorns auf einem elastischen Gegenlager angeordnet ist;
Fig. 6 schematische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform, bei der der hydraulische Betätigungszylinder mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt ist.
Gemäss Fig. 1 wird der Schlauchrohling 1 durch die Greifvorrichtung 2 von der nicht dargestellten Düse abgenommen und in die zweiteilige Form 3, 3a abgesenkt. Während der Schliessbewegung der Form schwenkt der Blasdorn 4 mit seiner Betätigungsvorrichtung über den Schlauchrohling 1. Der Blasdorn 4 ist an einer Platte 5 befestigt, die mittels einer Führungsmuffe 6 auf einer Stange 7 heb- und senkbar ist.
Die Blasluft wird durch die Leitung 8 dem Blasdorn 4 zugeführt. An der Platte 5 greift ein Kniehebel 9, 10 an, der in dem Punkt 12 ortsfest und drehbar in der Lasche 13 gelagert ist. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erfolgt die Betätigung des Kniehebels 9, 10 aus der in der Fig. 1 gezeigten eingeknickten Lage in die annähernde Strecklage gemäss Fig. 2 durch einen Zylinder 16, dessen Kolbenstange 15 an dem Ende eines Hebelteiles 14 angreift, das seinerseits mit dem Hebel 10 eine Einheit bildet.
Zufolge der Wirkungsweise des wie dargestellt angeordneten Kniehebels 9, 10 kann ein pneumatischer Zylinder 16 kleinen Durchmessers mit geringem Antriebsdruck gewählt werden, da der erforderliche Enddruck durch den Kniehebel bei Erreichung seiner annähernden Strecklage zwangsläufig erzeugt wird. Es kann selbstverständlich auch ein hydraulischer Zylinder verwendet werden, dessen gleichbleibende Geschwindigkeit durch den Kniehebel sich auf die Bewegung des Blasdorns 4 derart auswirkt, dass dieser zunächst bei hoher Geschwindigkeit mit geringer Kraft, am Ende jedoch mit geringer Geschwindigkeit und hoher Kraft betätigt wird.
Durch den dermassen ange ordneten Kniehebel 9, 10 wird durch die Steuerung der Geschwindigkeit der Blasdornbewegung der Vorteil erreicht, dass sich eine saubere Halsöffnung bei einwandfreier Abtrennung des Abfalls ergibt, da bei der durch den Kniehebel bewirkten Verlangsamung der Dornbewegung der Rohling 1 voll aufgeblasen wird, bevor die Trennkante 17 des Blasdorns 4 auf die konische Gegenfläche 18 der Form auftrifft und den Abfall ab quetscht. Die Betätigung des Kniehebels kann auf an sich beliebige Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein Zylinder in dem Knickpunkt zwischen den Hebeln 9 und 10 direkt angreifen; es kann jedoch auch ein anderes Antriebselement, beispielsweise eine Spindel, eine Zahnstange o. dgl. verwendet werden, durch das der Kniehebel 9, 10 aus der Knicklage in die annähernde Strecklage bewegt wird.
Die Fig. 3 und 4 zeigen die gleiche Kniehebelverbindung 9, 10 entsprechend Fig. 1 und 2. Der Unterschied gegenüber Fig. 1 und 2 besteht darin, dass der Blasdorn 4 von unten her in den Rohling 1 eingeführt wird, der unmittelbar von der Blasdüse 19 in die Form eingeführt wird.
Die Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung. Hier ist der Blasdorn 4 unmittelbar auf der Kolbenstange 22 eines Zylinders 21 befestigt, der in sich die Kolbenmanschette 20 aufnimmt.
Die Leitungen 23 und 24 dienen der Heb- und Senkbewegung der Manschette 20 und damit des Blasdorns 4. Der Zylinder 21 ist auf dem Kolben 25 eines entsprechend gross gewählten pneumatischen Zylinders 26 angeordnet. Der Zylinder 26 wird durch die Leitung 27 mit dem Abschlussventil 28 unter einem bestimmten einstellbaren Druck gehalten, der unterhalb des zur Abquetschung des Abfallmaterials erforderlichen Endbetätigungsdruckes des Blas- und Kalibrierdorns 4 liegt. Wenn der Zylinder 21 durch die Leitung 23 mit dem Druckmedium beschickt wird, bewegt sich der Dorn 4 schnell in den Rohling hinein bis kurz vor die Endstellung. Bei dem steigenden Gegendruck, der für das Abquetschen erforderlich ist, weicht der Zylinder 21 über den Kolben 25 solange aus, bis der Druck in dem Zylinder 26 unterhalb des Kolbens 25 gleich dem erforderlichen Abquetschdruck ist.
Auf diese Weise wird der gleiche Erfolg erzielt, wie er durch die Kniehebelverbindung gegeben ist. Anstelle des pneumatischen Zylinders kann selbstverständlich auch jedes andere beliebige Federelement verwendet werden, sofern es auf Federwerte einstellbar ist und die oben beschriebene Wirkung besitzt.
Eine weitere Abwandlung zeigt die Fig. 6. Bei dieser ist der den Kolben 20 aufnehmende Zylinder 21 mit einer zweiteiligen Zuführungsleitung 29, 30 versehen. Durch die Leitung 30 wird zunächst Niederdruck mit hoher Geschwindigkeit in den Zylinder 21 gegeben zur Einführung des Kalibrierdorns 4 in den Rohling 1.
Der Niederdruck wird so bemessen, dass er zur Abquetschung des Abfallmaterials nicht ausreicht. Wenn der Blas- und Kalibrierdorn 4 die Abquetschstellung erreicht hat, wird nach erfolgtem Aufblasen des Rohlings 1 zusätzlich Hochdruck durch die Leitung 29 in den Zylinder 21 gegeben, so dass jetzt das Abquetschen erfolgt. Die Niederdruckleitung 30 besitzt ein Rückschlagventil 31.