CH695332A5 - Nachkühler für hülsenförmige Spritzgiessteile, sowie die Verwendung des Nachkühlers. - Google Patents

Description

CH 695 332 A5

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Nachkühler für eine Vielzahl von hülsenförmigen Spritzgiessteilen, insbesondere von Vorformlingen für die Herstellung von PET-Flaschen, wobei die noch heissen Teile nach Abschluss des Spritzvorganges mit ihren zylindrischen oder konischen Teilen in reihenweise angeordneten Wasserkühlrohre des Nachkühlers geschoben und von aussen nachgekühlt werden.

[0002] Eine gattungsgemässe Lösung ist in der WOOO/24 562 dargestellt. Für das Blasen von PET-Flaschen werden vorgängig Vorformlinge, sogenannte Preformen, hergestellt. Die Vorformlinge haben nur einen Bruchteil der Grösse der fertigen PET-Flaschen. Die fertige Flasche entsteht erst durch einen Blasvorgang mit Hochdruckluft auf die zuvor erhitzten Preformen. Mehrheitlich werden heute die Preformen in einem vollständig getrennten Arbeitsgang und meistens in ganz anderen Anlagen fabriziert. Am Anfang steht ein Spritzgiessprozess, wobei in Vielfachformen, z.B. 48, 96 oder mehr Vorformlinge, in entsprechend viele Formkavitäten gleichzeitig gespritzt wird.

[0003] Bei der Herstellung von den typischerweise dickwandigen Spritzgiessteilen der oben genannten Art ist für die erreichbare Zykluszeit die Kühlzeit, insbesondere die Nachkühlzeit, ein bestimmender Faktor. Die Hauptkühlleistung findet zwar noch in den Giessformhälften statt. Beide Giessformhälften werden während dem Giessprozess intensiv wassergekühlt, so dass die Temperatur noch in der Form von etwa 280°, wenigstens in den Randschichten, bis auf etwa 70° bis 80° C gesenkt werden kann. 2/3 der Kühlleistung erfolgt dabei über den Kern, 1/3 über die Aussenkühlung der entsprechenden Spritzgiessformen. In den äusseren Schichten wird sehr rasch die sogenannte Glastemperatur von etwa 140° C durchfahren. Die Zykluszeit vom Schliessen der Formen bis zur Entnahme der Spritzgiessteile konnte in der jüngeren Zeit auf etwa 13 bis 15 Sekunden gesenkt werden, mit optimalen Qualitäten in Bezug auf die noch halbstarren Spritzgiessteile. Die Spritzgiessteile müssen bis zum Zeitpunkt der Formöffnung so stark verfestigt sein, dass diese von den Auswurfhilfen mit relativ grossen Kräften angefasst und ohne Deformation bzw. Schäden einer Entnahmevorrichtung übergeben werden können. Die Entnahmevorrichtung weist eine, den Spritzgiessteilen angepasste Form auf, damit während der nachfolgenden Behandlung die Form der Spritzgiessteile exakt erhalten bleibt. Die intensivere Wasserkühlung in den Giessformhälften erfolgt wegen den enormen Wandstärken stark zeitverzögert und, physikalisch bedingt, von aussen nach innen. Dies bedeutet, dass die 70° bis 80° C nicht einheitlich im ganzen Querschnitt erreicht werden. Die Folge ist, dass eine rasche Rückerwärmung, im Materialquerschnitt gesehen, von innen nach aussen erfolgt, sobald die intensive Kühlwirkung unterbrochen wird. Der sogenannten Nachkühlung kommt aus zwei Gründen grösste Bedeutung zu: Erstens sollen jegliche Formänderungen bis zum formstabilen Lagerzustand, aber auch Oberflächenschäden, etwa Druckstellen, usw., vermieden werden. Es muss zweitens verhindert werden, dass die Abkühlung im höheren Temperaturbereich zu langsam erfolgt und sich z.B. durch Rückerwärmungen örtlich schädliche Kristallbildungen einstellen. Ziel ist ein gleichmässig amorpher Zustand im Material der vergossenen Form. Die Oberfläche der Spritzgiessteile darf ferner nicht mehr klebrig sein, weil sonst in den relativ grossen Kisten bzw. Abpackgebinden mit tausenden von lose eingeschütteten Teilen an den Berührungspunkten Haftschäden entstehen können. Die Spritzgiessteile dürfen nach Verlassen des Nachkühlers auch bei leichter Rückerwärmung eine Oberflächentemperatur von 40°C nicht überschreiten.

[0004] Die Nachkühlung nach der Entnahme der Giessteile aus der Spritzgiessform ist ebenso wichtig wie die Hauptkühlung in den Giessformen. Der Giessfachmann weiss, dass selbst kleine Fehler bei der Nachkühlung grosse Auswirkungen haben können. Beim Testen neuer Materialien, besonders aber bei Produktionsunterbrüchen durch Prozessfehler, ist es gefährlich, wenn die heissen Spritzgiessteile etwas zu lange auf den dornartigen Positivformen verbleiben. Weil der Schrumpfvorgang in den Spritzgiessteilen bei fortgesetzter Abkühlung weitergeht, entstehen zwischen der Positivform und den Giessteilen grosse Schrumpfkräfte, so dass diese mit den normalen Ausstosskräften der Maschine nicht mehr abgestossen und nur noch mit speziellen Hilfseinrichtungen von den Positivformen gelöst werden können.

[0005] Die US-PS Nr. 4 721 452 schlägt vor, die Petformen bei der Abnahme von der dornartigen Positivform direkt in einen Nachkühler zu schieben. Dabei erfolgt die Nachkühlung über einen Wassermantel von aussen. Der Kühler soll dabei wenigstens eine doppelte Menge an Petformen übernehmen können, wie in der Form selbst Platz haben. Die Nachkühlung kann dadurch mindestens doppelt so lange erfolgen wie die Zykluszeit in den Formen.

[0006] Gemäss einer weiteren bekannten Lösung werden die Spritzgiessteile unmittelbar nach der Entnahme aus den Formhälften in von Kühlwasser umströmte Kühlkonen eingeschoben. In der letzten Phase des Einschubvorganges wird das Spritzgiessteil mit Hilfe von Unterdruck noch ganz in die Kühlkonen eingezogen und von aussen gekühlt. Die Unterdruckbeaufschlagung erfolgt über einen Luftraum bzw. Druckraum, mit dem der Innenraum der beidseits offenen Kühlhülse direkt verbunden ist. Die Innenkontur der Kühlzone bzw. der Kühlrohre ist in gleicher Weise wie die Aussenkontur des hülsenförmigen Spritzgiessteils relativ stark konisch geformt. Dadurch wird das Spritzgiessteil während der Abkühlphase und dem damit einhergehenden Schwund durch die Unterdruckbeaufschlagung, zumindest theoretisch, stets nachgezogen. Auf diese Weise wird versucht sicherzustellen, dass das Spritzgiessteil optimal im Kühlkontakt mit der konischen Innenwandung der Kühlkonen bleibt. In der Praxis ist der dargestellte ideale Kühlkontakt nicht immer erreichbar. Kleinste Haftstellen können das gedachte, ständige Nachziehen verhindern. Nach Beendigung der betreffenden Kühlphase bzw. nach Erreichen eines formstabilen Zustandes des hülsenförmigen Spritzgiessteils wird im genannten Luftraum der Unterdruck abgeschaltet und Überdruck erzeugt. Alle Spritzgiessteile werden danach durch Umschalten auf Luftüberdruck kolbenartig aus den konischen Kühlhülsen ausgestossen.

[0007] Eine andere Technik ist in der US-PS 4 592 719 beschrieben. Dabei wird vorgeschlagen, die Produktionsrate der Preformen dadurch zu erhöhen, dass atmosphärische Luft zur Nachkühlung verwendet wird. Die Luft wird als Kühlluft während dem Transport bzw. «Handling» durch gezielte Strömungsführung, sowohl innen wie aussen, an den Pre-

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formen mit maximaler Kühlwirkung eingesetzt. Eine Entnahmevorrichtung, welche so viele Saugrohre aufweist, wie in einem Spritzzyklus Teile hergestellt werden, fährt zwischen den beiden offenen Formhälften ein. Die Saugrohre werden so dann über die Preformen geschoben. Gleichzeitig beginnt über eine Saugleitung Luft im Bereich der ganzen, von den Saugrohren umfassten Umfangsfläche der Spritzgiessteile zu strömen, so dass diese vom Moment der Übernahme in die Saughülse mit der Luft von aussen gekühlt werden. Die Entnahmevorrichtung fährt nach vollständiger Übernahme aller Spritzgiessteile eines Giesszyklusses aus dem Bewegungsraum der Formhälften heraus. Die Formhälften sind sofort wieder frei für den nachfolgenden Giesszyklus. Die Entnahmevorrichtung verschwenkt die Preformen nach der Ausfahrbewegung von einer horizontalen in eine aufrechte Lage. Gleichzeitig fährt eine Transfervorrichtung exakt in eine Übergabeposition über der Entnahmevorrichtung. Die Transfervorrichtung weist eine gleiche Zahl Innengreifer auf, wie die Entnahmevorrichtung Saugrohre hat. Rechtzeitig nach der Übergabe aller Spritzgiessteile und vor dem erneuten Öffnen der Formhälften wird die Entnahmevorrichtung zurück in die Einfahrposition geschwenkt, so dass die nächste Charge Spritzgiessteiie den Formen entnommen werden kann. Die Transfervorrichtung übergibt in der Zwischenzeit die nunmehr formstabilen Spritzgiessteiie einem Transporteur und fährt leer zurück in die Übernahmeposition für die nächste Charge. Der Hauptnachteil der Lösung gemäss US-PS 4 592 719 liegt darin, dass die Nachkühlzeit sozusagen unveränderbar gleich der Giesszykluszeit ist. Auch wenn durch geeignete Luftführungen allenfalls kleinere Steigerungen der örtlichen Luftgeschwindigkeiten und damit eine gewisse Verkürzung erreichbar ist, so ist der beschränkte Kühlvorgang mit Luft absolut bestimmend für die Produktionsrate. Eine Steigerung wäre nur möglich durch eine Erhöhung der pro Giesszyklus in einer Mehrfachgiessform hergestellten Anzahl Spritzgiessteiie. Diese Stückzahl ist aber in aller Regel durch den maximalen Pressendruck der Spritzgiessmaschine beschränkt. Die vorgeschlagene technische Lehre, die Preformen sowohl innen wie aussen während der Entnahme und dem Transport mit Luft zu kühlen, ergibt systembedingt eine Beschränkung der maximal möglichen Produktionsmenge. Die Nachkühlzeit beschränkt somit die Leistungsfähigkeit der Anlage.

[0008] Eine weitere Steigerung der Intensität der Nachkühlung wird in der US-PS 5 114 327 durch Verwendung von z.B. flüssigem COa vorgeschlagen. Jede Petform wird gleichzeitig von innen und von aussen direkt gekühlt. Nachteilig dabei ist die Verwendung von einem kostbaren Kühlmedium einerseits, sowie einer zusätzlichen, mechanisch bewegbaren Kühleinheit für die Kühlung von innen andererseits. Die beschriebenen Lösungen versuchen, eine Verbesserung durch Verlängerung der Nachkühlzeit zu erreichen, besonders aber durch eine Intensivierung der Kühlwirkung in der Nachkühlung. Ein sehr wichtiger Problemkreis wurde jedoch ausser acht gelassen, nämlich der Gewindebereich der Petformen. Der Gewindeteil einer Petform ist zum Teil ebenso dickwandig oder noch dicker als die übrigen Formabschnitte, welche als Rohform die für das Blasen an sich der fertigen Form benötigte Masse aufweisen. Der Gewindeteil ist für das Blasen nicht kritisch. Von dem Gewindebereich wird aber verlangt, dass er keine Trübungen aufweist, vor allem aber, dass er nach dem Giessen sowie während und nach der Nachkühlung die volle Form und Massgenauigkeit behält.

[0009] Der Erfindung wurde nun die Aufgabe zu Grunde gelegt, einen Nachkühler für hülsenförmige Spritzgiessteiie so zu verbessern, dass bei Gewährleistung einer optimalen Kühlwirkung die Produktivität gesteigert und dabei die Form sowie Massgenauigkeit erhalten wird. Ein Teilaspekt lag darin, die gesamte Nachkühlzeit zu verkürzen, bei voller Gewährleistung der qualitativen Parameter für die fertigen Spritzgiessteile.

[0010] Der erfindungsgemässe Nachkühler ist dadurch gekennzeichnet, dass er im Bereich der Einführstelle für die Spritzgiessteile in die Wasserkühlrohre eine Luftkühlung aufweist, zu dem Zwecke, dass die während der Nachkühlung aus den Wasserkühlrohren herausragenden Enden von jedem Spritzgiessteil zusätzlich mit Luft von aussen nachkühl-bar sind.

[0011] Von den Erfindern ist erkannt worden, dass im Sinne einer Optimierung der Nachkühlung ein zusätzlicher Nach-kühleffekt, gleichzeitig mit den übrigen Kühleinwirkungen, geschehen soll. Der Nachkühler selbst soll mit den besonderen Elementen ausgerüstet werden, welche eine gezielte Gewindekühlung erlauben. Dies hat den grossen Vorteil der Gleichzeitigkeit der gesamten Kühlwirkung, so dass Spannungen im Spritzgiessteil, sei es durch den Schrumpfvorgang oder die Abkühlwirkung, vermieden werden können. Die neue Lösung bringt noch den zusätzlichen grossen Vorteil, dass damit auch der Übergang vom Gewindeteil zum Blasteil gleichmässig erfasst wird. Eine Kühlwirkung an der Übergangsstelle hat den Vorteil, dass der betreffende Teil gleichmässig mit dem Rest der Petform schrumpft. Damit kann auch ausgeschlossen werden, dass dieser Teil beim Ausstossen der fertig nachgekühlten Petform in dem betreffenden Abschnitt der Wasserkühlrohre klemmt. Weil dem Nachkühler selbst auch die Funktion der Luftkühlung für die herausragenden Enden direkt zugeordnet wird, werden keine zusätzlichen bewegten Teile benötigt, welche zu- und wegfahren müssten während der Phase des Einschiebens und Ausstossens der Spritzgiessteile.

[0012] Die neue Erfindung gestattet eine ganze Anzahl vorteilhafter Ausgestaltungen, wofür auf die Ansprüche 2 bis 11 Bezug genommen wird. Für die Verwendung des Nachkühlers wird auf Anspruch 12 Bezug genommen.

[0013] Gemäss der bevorzugten Ausgestaltung der neuen Lösung weist die Luftkühlung eine Vielzahl von einzelnen Blasdüsen auf, wobei die Blasöffnungen in einer Querebene zur Einführachse der Spritzgiessteile in den Wasserkühlrohren angeordnet sind. Als beste Lösung weist der Nachkühler eine ähnlich grosse oder grössere Zahl von Blasdüsen auf wie die Zahl von Wasserkühlrohren, also z.B. angenähert 48, 96, usw. Dies erlaubt, dass gleichsam jeder Gewindeabschnitt gezielt individuell mit dem Kühlmedium Luft angeströmt und rundum umströmt wird. Die Luftströmung kann bis zur maximalen Wirkung optimal gerichtet und in der Blasstärke örtlich eingestellt werden, wenn sich z.B. durch irgendwelche Einflüsse Unterschiede einstellen sollten.

[0014] Die Blasöffnungen werden etwa in die Querebene gerichtet und können als kreisförmige Sprayöffnungen ausgebildet werden. Dabei ist es offen, wie genau der Luftstrahl gerichtet ist, ob z.B. feine Düsenöffnungen oder aber ein ein-

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fâcher Kreisspalt gewählt wird. Die Luftdüsen können in jeder Hinsicht optimiert werden, damit mit einem Minimum an Blasluft ein Maximum an Effekt erreicht wird. Es ist ferner möglich, die Sprayöffnungen ventilartig auszubilden, wobei der Ventilteller mit dem Ventilkörper eine äussere kreisförmige Begrenzung für die Sprayöffnung bildet.

[0015] Wie in der Folge noch dargelegt wird, war eines der grössten Hindernisse die Platzfrage. Die Erfinder standen vor dem Problem, wie in einem gegebenen Raum, nämlich innerhalb der Aussenkonturen des Nachkühlers, gleichsam je 100 Verbindungsleitungen von je zwei bis drei Dutzend Verteilleitungen, entsprechend der verschiedenen Medien, überhaupt angeordnet werden können. Als übergeordneter Lösungsansatz musste der Gedanke von flächigen Kammern verlassen und vielmehr ein Konzept von mehreren Verteilleitungssystemen gewählt und als Bestformen grundsätzlich für alle Medien angewendet werden.

[0016] Vorteilhafterweise erfolgt die Blasluftspeisung über Blasluftverteilleitungen, wobei jede Blasdüse über eine Blasluftzuleitung mit einer Blasluftverteilleitung verbunden und vorzugsweise parallel zu den Wasserkühlrohren geführt ist. Die Blasluftverteilleitungen werden in parallel geführten Reihen angeordnet und versorgen je eine Anzahl Blasdüsen, wobei die einzelnen Blasdüsen jeweils etwa zentral zu den vier am nächsten gelegenen Wasserkühlrohren angeordnet sind. Um eine grösstmögliche Zahl von Wasserkühlrohren auf einer kleinstmöglichen Fläche unterzubringen, werden diese in versetzten Reihen angeordnet. Die Mittelpunkte von je vier Wasserkühlrohren bilden dadurch ein schiefwinkliges Parallelogramm. Im zentralen Bereich von vier Wasserkühlrohren wird jeweils eine Blasdüse vorgesehen. Abgesehen von den Wasserkühlrohren, welche sich am äusseren Rand befinden, entsteht dadurch eine gleichgrosse Zahl von Wasserkühlrohren wie Blasdüsen. Beide werden in analogen, jedoch versetzten Reihen angeordnet. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung weist der Nachkühler je auf getrennten ersten und zweiten Ebenen reihenweise parallel angeordnete Wasservorlaufverteilleitungen sowie Wasserrücklaufverteilleitungen auf, wobei die Blasluftverteilleitungen in einer gesonderten, dritten parallelen Ebene zu den beiden Wasserverteilleitungen angeordnet sind.

[0017] Erst dadurch ist es möglich geworden, auf engstem Raum die unterschiedlichen Systeme «ineinander zu schachteln». Auf diese Weise entsteht ein maschenartiges Gebilde, wobei die unterschiedlichen Verteilfunktionen auf unterschiedlichen Ebenen angesiedelt werden. Es werden deshalb zwischen den unterschiedlichen Medien, ausser für die Hauptzuleitungs- und Ableitungsanschlüsse, keine Dichtungen benötigt.

[0018] Vorzugsweise weist die neue Lösung auch ein Vakuum- bzw. Druckluftsystem für das Ansaugen bzw. Abstossen der Spritzgiessteile in bzw. an den Wasserkühlrohren auf, wobei dieses in einer vierten Ebene angeordnet wird. Von den beiden Wasserverteilsystemen sowie dem Vakuum-, bzw. Druckluftsystem werden zu jedem Wasserkühlrohr getrennt geführte Verbindungsleitungen angebracht. Die Wasservorlaufverteilleitungen und die Wasserrücklaufverteilleitungen werden, von der Einführstelle in die Wasserkühlrohre aus betrachtet, in einer ersten und zweiten Ebene angeordnet. Die anschliessende dritte Ebene ist für die Blasluftverteilleitungen vorgesehen. Gemäss einem weiteren, sehr vorteilhaften Ausgestaltungsgedanken werden die Wasservorlaufverteilleitungen und die Wasserrücklaufverteilleitungen gleichsinnig von einer Diagonalausrichtung und die Blasluftverteilleitungen ebenfalls in Diagonalausrichtung, jedoch quer zu beiden vorgenannten, angeordnet. Erst mit der letztgenannten Ausgestaltung wurde es möglich, einerseits die engstmögliche Teilung für die Wasserkühlrohre, und andererseits alle Zuführ- und Verteilfunktionen bzw. Verbindungsleitungen auf der selben Grundfläche zu realisieren. Dabei werden die Blasluftzuleitungen von den Blasluftverteilleitungen zu den Blasdüsen durch die erste und zweite Ebene hindurch geführt.

[0019] Das Vakuum- bzw. Druckluftsystem wird in der vierten bzw. fünften Ebene angeordnet, wobei die Vakuum- bzw. Druckluftverteilleitungen sowie die entsprechenden Verbindungskanäle vorzugsweise in 90° versetzten Reihen und parallel zu den Aussenwänden des Nachkühlers angeordnet werden. Der Nachkühler ist kistenförmig ausgebildet und in allen sechs Aussenseiten durch Wände geschlossen, welche die Verteilleitungen, sowohl für alle Kühlsysteme wie auch für die Vakuum- bzw. Druckluftsysteme, einschliessen. Die Verbindungskanäle für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem werden auf der einen Seite und die Einführöffnung für die Spritzgiessteile auf der anderen Seite des Kühlkörpers angeordnet. Die Verbindungskanäle für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem werden ausserhalb und auf der Oberseite des Kühlkörpers und die Einführstelle für die Spritzgiessteile in die Wasserkühlrohre sowie die Blasdüsen auf der Unterseite des Kühlkörpers angeordnet.

[0020] Die Erfindung wird nachfolgend mit einigen Ausführungsbeispielen sowie schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

die Fig. 1

die Fig. 2a und 2b die Fig. 3a und 3b die Fig. 4a die Fig. 4b und 4c die Fig. 5 die Fig. 6 die Fig. 7 die Fig. 8a und 8b die Fig. 9

schematisch eine ganze Spritzgiessmaschine mit Entnahme-, Transfer- und Nachkühleinrich-tungen für die Spritzgiessteile;

zwei verschiedene Handlings- bzw. Übergabesituationen für die Preformen;

eine Unteransicht sowie eine Ausschnittvergrösserung eines Nachkühlers;

eine Disposition für die Wasserkühlrohre gemäss Stand der Technik;

Wasserkühlrohre gemäss der neuen Lösung;

einen Schnitt durch ein Wasserkühlrohr mit Luftkühlung für den Gewindebereich der Preformen; eine perspektivische Darstellung der Anordnung der Kühlhülsen mit den Wasserkühlrohren; das Blasluftsystem für die Blasdüsen;

das Wasserkühlsystem mit Wasservorlauf (Fig. 8a) und Wasserrücklauf (Fig. 8b);

das Vakuum- bzw. Druckluftsystem;

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die Fig. 10 eine 3-D-Darstellung des gesamten Systems des Nachkühlers für die Führung der verschiede nen Medien.

[0021] Die Fig. 1 sowie 2a und 2b zeigen eine ganze Spritzgiessmaschine für Preformen mit einem Maschinenbett 1, auf dem eine feste Formaufspannplatte 2 und eine Spritzeinheit 3 gelagert sind. Eine Abstützplatte 4 und eine bewegliche Formaufspannplatte 5 sind axial verschiebbar auf dem Maschinenbett 1 abgestützt. Die feste Formaufspannplatte 5 und die Abstützplatte 4 sind durch vier Holme 6 miteinander verbunden, welche die bewegliche Formaufspannplatte 5 durchsetzen und führen. Zwischen der Abstützplatte 4 und der beweglichen Formaufspannplatte 5 befindet sich eine Antriebseinheit 7 zur Erzeugung des Schliessdruckes. Die feste Formaufspannplatte 2 und die bewegliche Formaufspannplatte 5 tragen jeweils eine Formhälfte 8 und 9, in denen jeweils eine Vielzahl von Teilformen 8' und 9' angeordnet sind, die zusammen Kavitäten zur Erzeugung einer entsprechenden Zahl hülsenförmiger Spritzgiessteile bilden. Die Teilformen 8' sind als Dorne ausgebildet, an denen nach dem Öffnen der Formhälften 8 und 9 die hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 haften. Die Spritzgiessteile befinden sich zu diesem Zeitpunkt in einem halberstarrten Zustand und sind mit unterbrochenen Linien angedeutet. Die gleichen Spritzgiessteile 10 im fertig gekühlten Zustand sind in der Fig. 1 links oben dargestellt, wo sie gerade aus einer Nachkühleinrichtung 19 ausgeworfen werden. Die oberen Holme 6 sind zum Zweck der besseren Darstellung der Einzelheiten zwischen den geöffneten Formhälften unterbrochen dargestellt.

[0022] In den Fig. 2a und 2b sind die vier wichtigsten Handlingsphasen für die Spritzgiessteile nach Abschluss des Giessprozesses dargestellt:

«A» ist die Entnahme der Spritzgiessteile oder Preformen 10 aus den beiden Formhälften. Die noch halbstarren, hülsenförmigen Teile werden dabei von einer, in den Raum zwischen den geöffneten Formhälften und der Position «A» abgesenkten Entnahmevorrichtung 11, aufgenommen und mit dieser in die Position «B» angehoben (Aufnahmevorrichtung 11 ' in Fig. 1).

«B» ist die Übergabestellung der Entnahmevorrichtung 11 mit den Preformen 10 an einen Transfergreifer 12 («B» in Fig. 1),.

«C» ist die Übergabe der Preformen 10 vom Transfergreifer 12 an eine Nachkühleinrichtung 19.

«D» ist der Abwurf der abgekühlten und in einen formstabilen Zustand gebrachten, fertigen Preforms aus der Nachkühleinrichtung 19.

[0023] Die Fig. 1 zeigt sozusagen Momentaufnahmen der vier Hauptschritte für das Handling. In der Position «B» werden die senkrecht übereinanderliegend angeordneten, hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 vom Transfergreifer 12 bzw. 12' übernommen und durch Verschwenken der Transfervorrichtung in Richtung des Pfeiles P in eine Position, horizontal nebeneinander stehend, gemäss Phase «C», gebracht. Der Transfergreifer 12 besteht aus einem um eine Achse 13 schwenkbaren Haltearm 14, der eine Halteplatte 15 trägt, zu der im Parallelabstand eine Trägerplatte 16 für Zentrierdorne 8" angeordnet ist. Die Trägerplatte 16 ist mittels zweier Hydraulikeinrichtungen 17 und 18 parallel zur Halteplatte 15 ausstellbar, so dass in der Position «B» die hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 aus der Entnahmevorrichtung 11 geholt und die darüberliegende Nachkühleinrichtung 19 in der in die Position «C» geschwenkten Lage geschoben werden können. Die jeweilige Übergabe erfolgt durch Vergrösserung des Abstandes zwischen der Halteplatte 15 und der Trägerplatte 16. Die noch halbstarren, hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 werden in der Nachkühleinrichtung 19 fertiggekühlt und danach, nach einer Verschiebung der Nachkühleinrichtung 19, in der Position «D» ausgestossen und auf ein Förderband 20 geworfen.

[0024] In den Fig. 2a und 2b sind zwei Situationen mit den jeweiligen Kühleingriffsmitteln, ebenfalls schematisch, dargestellt. In der Fig. 2a sind die beiden Formhälften 8 und 9 in geschlossenem Zustand, also in der eigentlichen Giesspha-se, dargestellt mit Verbindungsschläuchen für die Kühlmittel. Dabei bedeutet «water» die Wasserkühlung und air die Lufteinwirkung. Die grösste Temperaturabsenkung von etwa 280°C auf 80°C für die Spritzgiessteile 10 geschieht noch innerhalb der geschlossenen Formen 8 und 9, wozu ein enormer Kühlwasserdurchsatz sichergestellt werden muss. Die Entnahmevorrichtung 11 ist in Fig. 2a bereits in einer Warteposition, womit das Ende der Spritzphase angedeutet ist. Das Bezugszeichen 30 ist die Wasserkühlung mit entsprechenden Zu- bzw. Abführleitungen, welche zur Vereinfachung mit Pfeilen angedeutet sind und als bekannt vorausgesetzt werden. Das Bezugszeichen 31/32 bezeichnet die Luftseite, wobei 31 für Einblasen resp. Druckluftzufuhr und 32 für Vakuum resp. Luftabsaugen steht. Damit erkennt man bereits auf der prinzipiellen Ebene die Einsatzmöglichkeiten von Luft (air) und Wasser (water). In den Spritzgiessformen 8 und 9 findet während dem Spritzgiessvorgang eine reine Wasserkühlung statt. Bei der Entnahmevorrichtung 11 kommen sowohl Luft wie Wasser zum Einsatz. Die Fig. 2b zeigt den Beginn der Entnahme der Preformen 10 aus den offenen Formhälften. Nicht dargestellt sind die Hilfsmittel für das Abstossen der halbstarren Preforms von den Teilformen 8". Die Nachkühlvorrichtung kann während der Entnahmephase «A» gemäss Pfeil L horizontal unabhängig gefahren werden, von einer Aufnahmeposition (in Fig. 2b mit ausgezogenen Linien dargestellt) in eine Abwurfposition (strichliert dargestellt). Dieser Arbeitsschritt ist in Fig. 2b mit «C/D» bezeichnet. Wie mit den Fig. 9a und 9b noch erklärt wird, kann die Nachkühlvorrichtung 19 ein Mehrfaches an Fassungsvermögen gegenüber der Kavitätenzahl in den Spritzgiessform-hälften aufweisen. Der Abwurf der fertig gekühlten Preforms 10 kann z.B. erst nach zwei, drei oder mehr Spritzgiesszy-klen erfolgen, so dass entsprechend die Nachkühlzeit verlängert wird. Für die Übergabe der Preformen vom Transfergreifer 12 an die Nachkühleinrichtung 19 kann letztere zusätzlich gemäss Pfeil a querverschoben und in die passende Position gesetzt werden.

[0025] Die Fig. 3a zeigt gleichsam die Lintersicht des Nachkühlers. Die Nachkühlung weist mehrere parallel angeordne-

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te Reihen 1, 2, 3, 4, auf. Im gezeigten Beispiel sind in einer Reihe jeweils 12 Kühlhülsen 70 für die Aufnahme je einer Preform. Die Kühlhülsen 70 können bei der Nachkühlung in Bezug auf die Verhältnisse in den Giessformen sehr viel enger angeordnet werden. Bevorzugt wird nicht nur die Anordnung in mehreren parallelen Reihen, sondern zusätzlich eine Versetzung der Reihen vorgeschlagen, wie in den Fig. 3a und 3b mit den Massangaben xx resp. y* zum Ausdruck kommt. Dies bedeutet, dass für einen ersten Giesszyklus die Kühlrohre mit Nummern 1, für einen zweiten Giesszyklus die Kühlrohre mit Nummern 2, usw. versehen werden. Sind im Beispiel mit vier Parallelreihen auch alle Reihen mit Nr. 4 gefüllt, werden die Reihen mit Nr. 1, wie beschrieben, als erste ausgestossen und auf das Förderband 20 abgeworfen. Der Rest erfolgt über die ganze Produktionszeit folgerichtig. Im gezeigten Beispiel entspricht die maximal mögliche Nachkühlzeit etwa einem Vierfachen der Giesszeit.

[0026] Wichtig ist dabei, dass der Kühlmittelfluss für die Wasserkühlung optimal geführt ist, ferner dass die Wasserkühlung bei allen Wasserkühlrohren möglichst einheitlich wirkt. Anderseits müssen die Luftdruck- bzw. Unterdruckverhältnisse in der Nachkühleinrichtung reihenweise steuerbar sein, damit zu einem bestimmten Zeitpunkt alle Reihen 1, 2, usw. gleichzeitig aktiviert werden können. Eine entsprechende Anordnung für das Vakuum- bzw. Druckluftsystem ist in der Fig. 9 gezeigt.

[0027] In den Fig. 3a und 3b ist jeweils im mittleren Bereich von vier Wasserkühlrohren 55 bzw. der Kühlhülsen 70 eine Luftkühlung 40 angeordnet, in der Figur 3a wegen der Kleinheit nur als Punkt dargestellt. Ausserhalb den Randzonen weist der Nachkühler zusätzlich eine gleiche Anzahl Reihen für die Luftkühlung auf, wie Wasserkühlrohre vorhanden sind. Für ein optimales Anblasen kann an der Peripherie jeder äussersten Kühlhülse 70 eine zusätzliche Luftkühlung zugeordnet werden. Wie in Fig. 3b mit einer strichpunktierten Linie 41 angedeutet ist, wird jedes Gewindeteil bzw. jedes herausragende Teil durch die Luftkühlung auf der ganzen keisförmigen Umfangsflache angeblasen. Mit einer dicken ausgezogenen Linie ist die äussere Begrenzung des ganzen Kühlblockes 42 bezeichnet. Die Fig. 4a zeigt ein Wasserkühlrohr 55 des Standes der Technik mit einer eingeschobenen Preform 10. Die Preform 10 weist ein angenähert zylindrisches Formteil 50, sowie ein Gewindeteil 51 mit Gewindegängen 52 auf. Zwischen dem Formteil 50 und dem Gewindeteil 51 ist an der Preform eine Schulter 53 ausgebildet, welche auf der Stirnseite 54 des Wasserkühlrohres 55 aufgelegt ist. Die Preform hat damit eine genau definierte Position im Wasserkühlrohr 55. An der Aussenseite des Wasserkühlrohres 55 ist eine Wasserkühlung 56, welche über ein nicht dargestelltes Zirkulationssystem sichergestellt wird, aufgezeigt. Alle Wasserkühlrohre sind von einem Wasserkühlblock 57 umgeben. Das obere kappenförmige Ende 10' der Preform überragt sowohl das Wasserkühlrohr 55 wie auch den Wasserkühlblock 57 und befindet sich in einem Luftraum 58, welcher durch einèn Deckel 59 nach aussen abgeschlossen ist. Der Luftraum 58 hat zwei Funktionen. Während der ganzen Kühlphase wird im Luftraum ein Vakuum hergestellt, welches dafür sorgt, dass alle Preformen 10 in die Wasserkühlrohre eingezogen werden, wie mit Pfeil 60 angedeutet ist. Für das Ausstossen der Preformen wird anstelle des Vakuums Überdruck erzeugt, so dass alle Preformen kolbenartig aus den Wasserkühlrohren, gemäss Fig. 4a, nach unten gestossen werden.

[0028] Die Fig. 4b und Fig. 4c zeigen die neue Ausgestaltung, wobei anstelle des Kühlblockes 57 jedes einzelne Wasserkühlrohr in einer eigenen Kühlhülse 70 steckt. Jede Kühlhülse 70 bildet damit ein eigenes Kühlsystem mit einem Wasserzulauf 71 sowie einer Wasserabführleitung 72. Unterschiedlich zum Stand der Technik weist anstelle des Luftraumes 58 jede Kühlhülse 70 eine Verbindungsleitung 73 auf, welche an eine nicht dargestellte Vakuum- bzw. Druckluftquelle angeschlossen ist (Fig. 9).

[0029] Die Fig. 5 zeigt eine einzelne Kühlhülse 70 gemäss der neuen Lösung mit einer Luftkühlung 40. Das Austrittsende der Luftkühlung 40 wird durch eine Vielzahl von Blasdüsen 80 gebildet, welche dicht am Bodenteil 81 des Kühlblockes 42 angebracht sind. Eine Blasdüse 80 besteht aus einem Muttergewindestücke 82, welches in dem Bodenteil 81 eingelassen ist. Eine Blasluftzuleitung 83 verbindet die Blasdüse 80 mit einer Blasluftverteilleitung 84. Jede Blasdüse 80 bildet an der Austrittsstelle eine Art Spraydüse mit kreisförmigem Luftaustritt, wie mit einer Anzahl Pfeilen 86 in der Fig. 5 angedeutet ist. In der Fig. 5 ist deutlich die Ausnutzung verschiedener Ebenen dargestellt. Die Wasservorlauf-und Wasserrücklaufverteilleitungen befinden sich in der ersten bzw. zweiten Ebene. Die Blasluftverteilleitungen liegen darüber in der 3. Ebene und die Verteilleitungen für das Vakuum, bzw. Druckluftsystem in der 4. Ebene. Ein sehr wichtiger Aspekt der neuen Lösung liegt darin, dass rein baulich betrachtet die Druckluft von z.B. 3 bar mitten durch den Nachkühler hindurch bis zur Einführseite der hülsenförmigen Spritzgiessteile, jeweils durch individuelle Zuleitungen geführt wird.

[0030] Die Fig. 6 zeigt eine vereinfachte 3-D-Darstellung mit einer ganzen Batterie von Kühlhülsen 70, welche innerhalb und im unteren Teil des Kühlblockes 42 angeordnet sind. Für eine bessere Übersicht ist nur die eine Hälfte der Kühlhülsen 70 dargestellt.

[0031] Die Fig. 7 zeigt die Blasluftführung für die Blasdüsen 80, ebenfalls in vereinfachter 3-D-Darstellung. Der Kühlblock 42 ist als viereckige Kiste konzipiert, mit je 90° zueinander stehenden Wandflächen 90', 90" und 90'", bzw. mit entsprechender Parallelführung der jeweils gegenüberliegenden Wandteile. Sinngemäss sind die Koordinaten X, Y sowie Z angegeben. Z stellt im dargestellten Beispiel die Senkrechte dar. Die Koordinaten liegen dann anders, wenn der ganze Kühlblock 42 anders im Räume angeordnet ist. Die in der Folge gemachten Ausführungen gelten für die dargestellte Raumlage des Kühlblockes 42. Alle Blasluftzuleitungen 83 in senkrechter Lage. Die Blasluftverteilleitungen 84 sind in einer horizontalen Ebene und sind in Reihen angeordnet. Die Blasluftverteilleitungen 84 sind in Bezug auf die Aussenwände des Kühlblockes 42 diagonal angeordnet. Die Blasluftverteilleitungen 84 sind an einem entsprechenden Blasluftzuführkanal 91 resp. 92 angeschlossen und werden über Blaslufteinführstutzen 93 mit Blasluft versorgt. Mit Blqu ist eine Blasluftquelle angedeutet.

[0032] Die Fig. 8a zeigt den Wasservorlauf und die Fig. 8b den Wasserrücklauf für die Kühlhülsen 70. Sowohl die Wa-

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CH 695 332 A5

servorlaufverteilleitungen 100 wie die Wasserrücklaufverteilleitungen 101 sind in Bezug auf die Aussenwände des Kühlblockes 42 diagonal, jedoch gegenüber den Blasluftverteilleitungen in die entgegengesetzte Richtung verlaufend, so dass zwischen den beiden Verteilsystemen eine diagonal verkreuzte Anordnung entsteht. Die Wasservorlaufverteilleitungen 100 werden von entsprechenden Wasserzuleitungen 102 resp. 103 über entsprechende Wassereinführstutzen 104 resp. 105 gespiesen. Im gezeigten Beispiel werden die zwei Systeme über je zwei Stutzen gespiesen.

[0033] Die Fig. 9 zeigt das Vakuum- bzw. Druckluftsystem mit den Verteilleitungen 110 in der 4. Ebene. Die entsprechenden Verbindungskanäle 110 sind reihenweise und parallel zu den entsprechenden Aussenwänden des Kühlblockes 42 angeordnet. Von den Verbindungskanälen 110 ist jede Kühlhülse mit je einer Verbindungsleitung 73 einzeln verbunden, so dass, je nach dem, ob ein Vakuum- oder ein Überdruck in den betreffenden Leitungen herrscht, die Preformen 10 angesaugt oder ausgestossen werden, siehe Fig. 4a bis 4c. Über der 4. Ebene der Verbindungskanäle 110 befinden sich eine Anzahl Verteilblöcke 113 bis 121 in der 5. Ebene. Die Verteilblöcke werden einzeln über entsprechende Einführventilstutzen 130 und Zuführrohre 131 mit der Vakuum- oder Druckluftquelle verbunden. Wie dargestellt bilden die Verteilblöcke mit den Einführventilstutzen 130 Funktionsgruppen, so dass der entsprechende Betriebszustand, wie in der Figur 3a beschrieben wurde, einstellbar ist.

[0034] Die Fig. 10 zeigt eine Gesamtübersicht in 3-D. Dabei kommt die dichte Packung der verschiedenen Systeme für die Zu- bzw. Abfuhr der unterschiedlichen Medien zum Ausdruck. Die Verteilleitungen sind in jeweils parallelen Reihen auf den dargestellten Ebenen 1 bis 5 angeordnet. Zur noch optimaleren Raumausnutzung liegen die Verteilleitungen teils parallel, teils diagonal zu den Wänden des Kühlblockes 42. Die individuelle Speisung der beiden Luftsysteme erfolgt über vertikale Zuleitungen. Die beiden Begriffe vertikal und horizontal (für die Verteilleitungen) ist abhängig von der konkreten Lage des Kühlblockes 42. Die neue Lösung kann zumindest teilweise, vor allem was die Gewindekühlung betrifft, auch für die Entnahmevorrichtung eingesetzt werden. Dabei ist die Anordnung um 90° im Raum gedreht.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Nachkühler für eine Vielzahl von hülsenförmigen Spritzgiessteilen, insbesondere Vorformlinge für die Herstellung von PET-Flaschen, wobei die noch heissen Teile nach Abschluss des Spritzvorganges mit ihren zylindrischen oder konischen Teilen in reihenweise angeordneten Wasserkühlrohren des Nachkühlers geschoben und von aussen nachgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachkühler im Bereich der Einführstelle für die Spritzgiessteile in die Wasserkühlrohre eine Luftkühlung aufweist, zu dem Zwecke, dass die während der Nachkühlung aus den Wasserkühlrohren herausragende Enden von jedem Spritzgiessteil zusätzlich mit Luft von aussen nachkühlbar sind.

2. Nachkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftkühlung eine Vielzahl von Blasdüsen aufweist, wobei Blasöffnungen in einer Querebene zur Einführachse der Spritzgiessteile in den Wasserkühlrohren angeordnet sind.

3. Nachkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachkühler eine ähnlich grosse Zahl von Blasdüsen aufweist wie die Zahl von Wasserkühlrohren.

4. Nachkühler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasöffnungen etwa in einer Querebene gerichtet und als kreisförmig wirkende Sprayöffnungen ausgebildet sind.

5. Nachkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprayöffnungen ventilartig ausgebildet sind, wobei ein Ventilteller mit einem Ventilkörper eine äussere kreisförmige Begrenzung für die Sprayöffnung bildet.

6. Nachkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blasluftspeisung über Blasluftverteilleitungen erfolgt, wobei jede Blasdüse über eine Blasluftzuleitung mit einer Blasluftverteilleitung verbunden und vorzugsweise parallel zu den Wasserkühlrohren geführt ist.

7. Nachkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasluftverteilleitungen in parallel geführten Reihen angeordnet sind und je eine Anzahl Blasdüsen versorgen, wobei die einzelnen Blasdüsen jeweils etwa zentral zu den vier am nächsten gelegenen Wasserkühlrohren angeordnet sind.

8. Nachkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachkühler Vakuum- bzw. Druckluftverteilleitungen für das Ansaugen bzw. Abstossen der Spritzgiessteile in bzw. an den Wasserkühlrohren aufweist.

9. Nachkühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuum- bzw. Druckverteilleitungen sowie entsprechende Verbindungskanäle in 90° versetzten Reihen parallel zu den Aussenwänden des Nachkühlers angeordnet sind.

10. Nachkühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Nachkühler die Form eines kistenförmigen Kühlkörpers hat und in allen sechs Aussenseiten durch Wände geschlossen ist, wobei Verbindungskanäle für die Vakuum- bzw. Druckluftverteilleitungen auf der einen Seite und Einführöffnung für die Spritzgiessteile auf der anderen Seite des Kühlkörpers angeordnet sind.

11. Nachkühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle der Vakuum- bzw. Druckluftverteilleitungen ausserhalb und auf der Oberseite des Kühlkörpers angeordnet sind und die Einführstelle für die Spritzgiessteile in die Wasserkühlrohre sowie die Blasdüsen auf der Unterseite des Kühlkörpers angeordnet sind.

12. Verwendung des Nachkühlers nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für das Kühlen der Spritzgiessteile in einer Entnahmevorrichtung.

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