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Die
Erfindung betrifft eine Extrusionsblasvorrichtung mit einer Werkstoffextrusionsdüse, welche zur
Extrusion eines hohlen Vorformlings ausgebildet ist, und mit einem
Blasdorn, welcher in den hohlen Vorformling einführbar ist und wenigstens eine
Gasdüse
zum Einleiten von Gas in den Vorformling aufweist. Die Erfindung
betrifft weiterhin ein Extrusionsblasverfahren.
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In
der Praxis wird im Rahmen des bekannten Verfahrens des Blasformens,
auch Extrusionsblasen genannt, eine derartige Extrusionsblasvorrichtung zur
Herstellung von Hohlkörpern
aus Kunststoff, insbesondere Thermoplast, wie etwa Polyethylen oder Polypropylen,
eingesetzt. Grundsätzlich
wird beim Extrusionsblasen zwischen Gestalten von Hohlkörpern unterschieden,
die entweder einen im Wesentlichen geradlinigen oder nicht-geradlinigen
bzw. krummlinigen Längsverlauf
aufweisen. Man spricht im erstgenannten Fall auch von Hohlkörpern mit
monoaxialer Orientierung, wie beispielsweise im Wesentlichen rotationssymmetrische
Kunststoffflaschen, bzw. im letztgenannten Fall von Hohlkörpern mit
einer wenigstens biaxialen oder allgemein polyaxialen Orientierung,
wie beispielsweise ein Rohr mit gekrümmter Längsachse.
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Um
sowohl Hohlkörper
mit monoaxialer als auch mit wenigstens biaxialer Orientierung herzustellen,
werden bei einem herkömmlichen
Extrusionsblasverfahren im Wesentlichen folgende Verfahrensschritte
ausgeführt:
Zunächst
wird in einem ersten Schritt der hohle Vorformling, meist mit schlauchförmiger Gestalt,
extrudiert. Dies wird erreicht durch Ausstoßen von zähflüssigem härtbaren Werkstoff, insbesondere
von thermoplastischen Kunststoff, durch die Werkstoffextrusionsdüse. Zur
Formung des Hohlkörpers
wird weiter zumindest ein Abschnitt des Vorformlings in ein Blaswerkzeug
eingebracht und an einem Ende verschlossen. Hierbei besitzt das
Blaswerkzeug bei dem Verfahren eine Formgebungsfunktion, wobei deren
Innenkontur die Außengestalt
des späteren
Hohlkörpers
definiert. In einem weiteren Schritt wird der meist als starres
Rohr ausgebildete Blasdorn durch eine Öffnung des Blaswerkzeugs in den
in dem Blaswerkzeug eingesetzten Vorformling eingeführt. Durch
die Gasdüse
des Blasdorns wird Gas in den Innenraum des Vorformlings in den
Vorformling eingeleitet. Der Vorformling wird dadurch aufgeblasen,
bis seine Außenfläche in Anlage
an die Formkavitätswandung
des Blaswerkzeugs gelangt. Nachdem der Kunststoff abgekühlt, ausgehärtet und entformt
ist, erhält
man, gegebenenfalls nach diversen Nachbearbeitungsmaßnahmen,
schließlich
den fertigen Hohlkörper.
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Das
Einbringen von Vorformlingen in ein Blaswerkzeug zur Herstellung
von Hohlkörpern
mit monoaxialer Orientierung ist weitgehend unproblematisch. Im
Falle der Herstellung von Hohlkörpern mit
wenigstens biaxialer Orientierung besteht dagegen das Erfordernis,
den Vorformling beim Einlegen in das geöffnete Blaswerkzeug in seiner
Gestalt an den krummlinigen Längsverlauf
der Formkavität
des Blaswerkzeugs anzupassen, d. h. den Vorformling zu krümmen.
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Zu
diesem Zweck wird üblicherweise
ein Roboter verwendet, der mit seinen Greifern den formlabilen Vorformling
von Außen
angreift und diesen entsprechend dem Verlauf der Innenkontur des
Blaswerkzeugs in das geöffnete
Blaswerkzeug einbringt. Dieses als Schlaucheinlegeverfahren bekannte
Verfahren hat zum Nachteil, dass aufgrund der leichten Verformbarkeit
des Vorformlings hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit
des Roboters, insbesondere an die Beweglichkeit und die Dosierbarkeit von
Greifkräften
von dessen Greifern, bestehen, was den Einsatz von technisch aufwändigen und
somit kostspieligen Robotern erforderlich macht.
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Bei
einem alternativen Verfahren zum Krümmen und Einbringen von Vorformlingen
in ein wenigstens biaxiales Blaswerkzeug werden ebenfalls Greifer,
insbesondere Streckdorne oder Streckzangen, benützt, wobei hier der Vorformling
in eine axiale Richtung mittels der Streckdorne oder Streckzangen erst
verstreckt und dann in das geöffnete
Blaswerkzeug eingebracht wird. Dieses zweite Verfahren zum Verformen
und Einbringen des Vorformlings in das Blaswerkzeug mittels Streckzangen
ist nachteilig, da der Vorformling durch die Streckzangen zwar multiaxial
gekrümmt
werden kann, seine dadurch entstandene Form jedoch unter Umständen einen
polygonzugförmigen,
d. h. diskuntinuierlich gekrümmten
Verlauf aufweist. Dabei kann es vorkommen, dass im Bereich der Angriffspunkte
der Streckzangen der Vorformling weniger verstreckt wird als im
Bereich zwischen den Angriffspunkten, was zu einer ungleichmäßigen Wanddickenverteilung
des Vorformlings und damit auch des daraus gebildeten Hohlkörpers führen kann. Überdies
besteht auch bei diesem bekannten Verfahren die Gefahr, dass sich
die außen an
dem formlabilen und weichen Vorformling angreifenden Verformungswerkzeuge
am Material des Vorformlings an Stellen abbilden, die noch am späteren Hohlkörper sichtbar
sein können.
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Davon
ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Extrusionsblasvorrichtung sowie
ein Extrusionsblasverfahren bereitzustellen, die im Vergleich zum
Stand der Technik eine vereinfachte und folglich kostengünstigere
Herstellung von Hohlkörpern
mit einer wenigstens biaxialen Orientierung ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Extrusionsblasvorrichtung der eingangs genannten
Art gelöst,
bei der der Blasdorn gestaltveränderlich
ist zwischen einer Einführgestalt,
mit welcher er den Vorformling eingeführt wird, und einer vorbestimmten
von der Einführgestalt
verschiedenen Konturgestalt. Durch den gezielt gestaltveränderlichen Blasdorn
ist es nicht nur wie bisher möglich
den Vorformling durch Einleiten von Gas in diesen aufzublasen, sondern
darüber
hinaus auch, den Vorformling durch den in diesen eingeführten Blasdorn
gemeinsam mit diesem zu verformen. Dabei ist die Konturgestalt derart
gewählt,
dass der gemeinsam mit dem Blasdorn verformte Vorformling einfach
in das Blaswerkzeug eingebracht werden kann. Durch geeignete Wahl
der Einführgestalt,
welche bei extrudierten Vorformlingen vorteilhafterweise eine gestreckte,
d. h. geradlinige Gestalt sein kann, kann der Blasdorn ohne Schwierigkeiten
in den Vorformling eingeführt werden.
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Somit
liegt ein Vorteil der vorliegenden Erfindung darin, dass im Gegensatz
zu dem oben beschriebenen Stand der Technik der Einsatz von kostspieligen
Robotern oder Streckzangen und dergleichen vermieden werden kann.
Im Ergebnis kann dadurch die Effizienz des Extrusionsblasverfahrens
verbessert werden, wodurch wiederum eine kostengünstigere Herstellung von Hohlkörpern ermöglicht wird.
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Weiterhin
können
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Hohlkörper
mit einer im Vergleich zum Stand der Technik verbesserten Qualität hergestellt
werden, da ein Kontakt mit der häufig
eine Sichtfläche
des späteren
Hohlkörpers
bildenden Außenseite
des Vorformlings nicht mehr erforderlich ist. Die zur Verformung
des Vorformlings für
ein Einlegen desselben in ein Blaswerkzeug notwendigen Verformungskräfte werden
stattdessen durch den Blasdorn auf die Innsenseite des hohlen Vorformlings übertragen,
welche am späteren
Hohlkörper
kaum oder gar nicht einsehbar sind.
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Um
eine möglichst
genau definierte und somit reproduzierbare Gestalt des Vorformlings
möglichst
längs seiner
gesamten Einführstrecke
in den Vorformling zu erhalten, ist in Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen, dass die Konturgestalt des Blasdorns längs der
gesamten Einführstrecke,
längs welcher
der Blasdorn in den Vorformling eingeführt ist, kontinuierlich definiert
ist, sodass der Blasdorn in seiner Konturgestalt vorzugsweise keine
formlabilen und damit in ihrer Gestalt undefinierten Abschnitte aufweist.
Damit kann ein Verformen des Vorformlings und ein Einbringen desselben
in ein Blaswerkzeug selbst bei hoher Wiederholungsgeschwindigkeit
mit großer
Prozesssicherheit ausgeführt
werden.
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Grundsätzlich soll
jedoch nicht ausgeschlossen sein, dass der Blasdorn in seiner Konturgestalt
in einer weniger bevorzugten Ausführungsform Schlaffstrecken
zwischen Abschnitten definierter Position und damit definierter
Gestalt aufweist.
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Konstruktiv
kann die Gestaltveränderlichkeit des
Blasdorns besonders einfach und kostengünstig dadurch realisiert sein,
dass der Blasdorn wenigstens zwei relativ zueinander bewegliche
Glieder umfasst.
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Um
eine vorbestimmte Länge
eines Blasdorns mit einer möglichst
geringen Anzahl an Gliedern gestaltveränderlich auszubilden, ist vorzugsweise
daran gedacht, dass wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle Glieder
in einer Einführrichtung,
in welche der Blasdorn in den Vorformling eingeführt wird, aufeinander folgen.
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Grundsätzlich kann
daran gedacht sein, dass unmittelbar aufeinander folgende Glieder
des gestaltveränderlichen
Blasdorns in beliebiger Weise relativ beweglich sind. Dies schließt auch
eine translatorische Relativbewegung zwischen zwei unmittelbar aufeinander
folgenden Gliedern ein, wenngleich dies nicht bevorzugt ist.
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Vorzugsweise
sind wenigstens zwei in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgende Glieder paarweise relativ zueinander
verschwenkbar. Dabei kann es jedoch nur dann zu einer Gestaltveränderung
der betreffenden Gliederanordnung relativ zur Einführrichtung
kommen, wenn die dem betreffenden Gliederpaar zugeordnete Glieder-Schwenkachse
einen Winkel mit der Einführrichtung
einschließt.
Fällt die
Glieder-Schwenkachse
mit der Einführrichtung zusammen,
kommt es lediglich zu einer die Gestalt des aus diesem Gliederpaar
gebildeten Blasdornabschnitts nicht verändernden Rotation der Glieder
zueinander um eine in Einführrichtung
verlaufende Rotationsachse.
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Besonders
effektiv kann eine zur Relativverstellung der Glieder ausgeübte Antriebskraft
dann ausgenutzt werden, wenn die einem Gliederpaar zugeordnete Glieder-Schwenkachse
im Wesentlichen orthogonal zur Einführrichtung orientiert ist.
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Dabei
soll ausdrücklich
klargestellt sein, dass die Glieder-Schwenkachsen einzelner Gliederpaare
in der Regel nicht parallel verlaufen. Dies ist lediglich dann der
Fall, wenn der Vorformling lediglich in einer Ebene, nämlich einer
zu den parallelen Glieder-Schwenkachsen orthogonalen Ebene, verformt werden
soll. Dann jedoch, wenn der Vorformling nicht lediglich zu einem
ebenen Gebilde verformt werden soll, sondern Abschnitte mit zueinander
orthogonalen Erstreckungskomponenten aufweisen soll, werden sich
die Glieder-Schwenkachsen der in Einführrichtung aufeinander folgenden
Glieder in Längsrichtung des
Blasdorns bei Betrachtung in dessen Einführgestalt unterscheiden.
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Da
sich die Lage und auch Orientierung einzelner Glieder-Schwenkachsen
während
der Gestaltveränderung
des Blasdorns von dessen Einführgestalt
zu dessen Konturgestalt ändern
können
und sogar tatsächlich
in den meisten Fällen ändern werden, gelten
die in der vorliegenden Anmeldung bezüglich der Glieder-Schwenkachsen
gemachten Aussagen stets für
den Blasdorn in dessen Einführgestalt.
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Ein
weiterer Vorteil einer Gestaltveränderlichkeit des Blasdorns
durch Vorsehen von in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgenden Gliedern, welche paarweise relativ
zueinander verschwenkbar sind, liegt darin, dass sich die Länge des
Blasdorns, etwa gemessen längs
seiner Längsmittelachse, durch
die Gestaltveränderung
zwischen der Einführgestalt
und der Konturgestalt nicht oder nur unwesentlich ändert. Dadurch
kann eine unerwünschte Materialstreckung
des Vorformlings vermieden werden.
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Aus
diesem Grunde ist es bevorzugt, wenn möglichst viele, besonders bevorzugt
sogar alle in Einführrichtung
aufeinander unmittelbar folgenden Glieder paarweise relativ zueinander
um die oben beschriebenen individuellen Glieder-Schwenkachsen verschwenkbar
sind.
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Grundsätzlich kann
eine definierte Konturgestalt auf zweierlei Art und Weise bereitgestellt
werden. Zum einen können
möglichst
frei bewegliche miteinander gekoppelte Glieder mit einer in eine
definierte Richtung wirkenden Verstellkraft beaufschlagt werden,
welche für
die gewünschte
Relativbewegung hinsichtlich Betrag und Richtung sorgt. Alternativ hierzu,
und dies ist aus Kostengründen
bevorzugt, kann eine wenig oder sogar undefinierte Verstellkraft auf
den Blasdorn ausgeübt
werden, wenn für
alle Glieder des Blasdorns gilt, dass ein Glied mit seinem in Einführrichtung
unmittelbar folgenden Folgeglied durch eine Bewegungskopplung gekoppelt
ist, welche im Wesentlichen genau einen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist.
In diesem Falle kann die Ausübung
einer Verstellkraft stets nur zu genau der durch die Bewegungsfreiheit
gestatteten Relativbewegung zwischen zwei in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgenden Glieder führen.
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Es
kann selbstverständlich
daran gedacht sein, den Blasdorn lediglich abschnittsweise mit derart
zur Relativbewegung gekoppelten Gliedern auszurüsten. Dann reicht es aus, wenn
wenigstens für ein
Glied gilt, dass es mit seinem in Einführrichtung unmittelbar folgenden
Folgeglied durch eine Bewegungskopplung mit im Wesentlichen genau
einem Bewegungsfreiheitsgrad gekoppelt ist. Längere gestaltveränderliche
Abschnitte des Blasdorns können mit
einer Mehrzahl von derart bewegungsgekoppelten Gliedern erhalten
werden.
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Da
die bevorzugte Bewegung, wie oben bereits dargelegt wurde, eine
Schwenkbewegung von in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgenden Gliedern ist, ist die Bewegungskopplung
zwischen wenigstens zwei in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgenden Gliedern vorzugsweise eine Gelenkverbindung,
welche ein Verschwenken der beiden Glieder relativ zueinander um
die jeweilige Glieder-Schwenkachse zulässt.
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Dabei
ist jeder Gelenkverbindung eine eigene Glieder-Schwenkachse zugeordnet,
welche Glieder-Schwenkachsen sich untereinander hinsichtlich Lage
und Orientierung unterscheiden können.
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Durch
die Bereitstellung einer Bewegungskopplung mit genau einem Bewegungsfreiheitsgrad zwischen
zwei aufeinander folgenden Gliedern ist zwar die Relativbewegungsrichtung
zweier in Einführrichtung
benachbarter Glieder definiert, nicht jedoch das Ausmaß der zwischen
diesen Gliedern stattfindenden Relativbewegung. Wiederum kann daran
gedacht sein, den Bewegungsbetrag benachbarter Glieder entweder
antriebskraftseitig, beispielsweise durch rechtzeitiges Abschalten
der auf die betreffenden Glieder wirkenden Antriebskraft, oder gelenkseitig
zu begrenzen. Ersteres erfordert einen erheblichen apparativen und
steuertechnischen Aufwand und ist daher nicht bevorzugt. Wesentlich
kostengünstiger
ist es nämlich,
wenn ein die Relativbeweglichkeit zwischen zwei in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgenden Gliedern definierender Relativbewegungsbereich
zumindest in einer Bewegungsrichtung derart begrenzt ist, dass ein
Ende des Bewegungsbereichs einer der Gestalten des Blasdorns zugeordnet
ist. Diese Gestalt ist vorzugsweise die Konturgestalt, da es bei
dieser mehr als bei der Einführgestalt
auf eine präzise
Gestaltdefinition ankommt, um den durch den in die Konturgestalt
verstellten Blasdorn verformten Vorformling reproduzierbar in ein
Blaswerkzeug einbringen zu können.
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Selbstverständlich kann
gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung daran gedacht
sein, dass der Relativbewegungsbereich in zwei entgegengesetzten
Richtungen begrenzt ist und dass jedes Ende des Relativbewegungsbereichs je
einer der Gestalten des Blasdorns zugeordnet ist.
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Im
erstgenannten Falle kann durch Einleiten einer Relativbewegung von
in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgenden Gliedern ausgehend von einer mehr
oder weniger definierten Einführgestalt
in einer vorbestimmten Relativbewegungsrichtung bis zum Ende des
jeweiligen Relativbewegungsbereichs mit einfachen Mitteln sichergestellt
werden, dass der Blasdorn sicher und wiederholbar in die vorbestimmte
Konturgestalt verstellbar ist.
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Im
letztgenannten Fall gilt dies auch ausgehend von der vorbestimmten
Konturgestalt in entgegengesetzter Relativbewegungsrichtung, so
dass bei Erreichen des jeweiligen Endes der Relativbewegungsbereiche
zwischen unmittelbar aufeinander folgenden Gliedern eine definierte
Einführgestalt
des Blasdorns sicher und reproduzierbar hergestellt werden kann.
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Lediglich
der Ausführlichkeit
halber wird darauf hingewiesen, dass die Relativbewegungsbereiche
den einzelnen Bewegungskopplungen zugeordnet sind und sich Relativbewegungsbereiche
unterschiedlicher Bewegungskopplungen unterscheiden können.
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Zur
besonders einfachen konstruktiven Realisierung einer Begrenzung
des Relativbewegungsbereichs zwischen zwei unmittelbar aufeinander
folgenden Gliedern kann die zwischen diesen Gliedern vorgesehene
Bewegungskopplung einen Endanschlag aufweisen. Dieser Endanschlag
kann einer der Gestalten des Blasdorns zugeordnet sein. Aus den
o. g. Gründen
ist dann, wenn nur ein Endanschlag vorgesehen ist, dieser bevorzugt
der Konturgestalt zugeordnet. Aus den o. g. Gründen können für wenigstens einen Teil oder
sogar für
alle vorhandenen Bewegungskopplungen zwei Endanschläge vorgesehen
sein, von welchen der eine der Konturgestalt des Blasdorns und der
jeweils andere der Einführgestalt
des Blasdorn zugeordnet ist. In diesem Fall weist der Blasdorn nicht
nur eine vorbestimmte definierte Konturgestalt sondern ebenfalls
eine definierte Einführgestalt
auf.
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Zur
vorteilhaften Automatisierung der Extrusionsblasvorrichtung ist
ferner vorgesehen, dass sie eine Antriebsvorrichtung aufweist, welche
auf den Blasdorn eine Antriebskraft zur Gestaltänderung wenigstens von der
Einführgestalt
in die Konturgestalt ausübt.
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Zwar
kann auch vorgesehen sein, dass die Antriebsvorrichtung auch eine
Antriebskraft zur Gestaltänderung
des Blasdorns von der Konturgestalt in die Einführgestalt auf diesen ausüben kann,
jedoch kann hierfür
vorteilhafterweise auch die Schwerkraft genutzt werden.
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Die
Antriebsvorrichtung kann dergestalt sein, dass sie von außen, d.
h. außerhalb
des Vorformlings, Kraft zur Gestaltänderung auf den sich in dem Vorformling
eingeführten
Blasdorn derart ausübt, dass
ein Kraftangriff der Antriebsvorrichtung an dem Vorformling stattfindet.
Dies ist jedoch nachteilig, da, wie bereits vorstehend dargelegt
wurde, ein Angreifen des weichen und formbaren Vorformlings von
außen
eine Beeinträchtigung
der Qualität
des späteren Hohlkörpers zur
Folge haben kann. Aus diesem Grund ist bevorzugt, dass der Kraftangriff
von der Antriebsvorrichtung auf den Blasdorn im Inneren des Vorformlings
erfolgt.
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Eine
besonders vorteilhafte effektive Nutzung des vorhandenen Bauraums
ergibt sich dann, wenn der Kraftangriff von der Antriebsvorrichtung
auf den Blasdorn im Inneren des Blasdorns erfolgt.
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Um,
wie vorstehend beschrieben wurde, den Blasdorn in seiner Konturgestalt
zu halten, ist nicht notwendigerweise eine von der erfindungsgemäßen Blasvorrichtung
gesonderte Haltevorrichtung bereitzustellen. Vielmehr kann die Antriebsvorrichtung
neben ihrer Funktion des Bewegungsantriebs des Blasdorns dazu vorgesehen
sein, den Blasdorn in seiner Konturgestalt zu halten. Dies kann
auf sehr einfache Weise dann, wenn die oben beschriebenen Endanschläge oder
allgemein Begrenzungen der Relativbewegungsbereiche zwischen aufeinander
folgenden Gliedern vorgesehen sind, durch fortgesetzte Ausübung der
Antriebskraft auf den Blasdorn zeitlich über das Erreichen der Konturgestalt
hinaus erfolgen.
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Zur
effektiven Ausnutzung des für
die Extrusionsblasvorrichtung benötigten Bauraums ist vorteilhafterweise
vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung wenigstens teilweise im
Inneren des Blasdorns angeordnet ist.
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Dann,
wenn eine Antriebskraft nur zur Gestaltveränderung des Blasdorns von der
Einführgestalt
in die Konturgestalt benötigt
wird, reicht es aus, wenn die Antriebsvorrichtung ein Zugmittel
umfasst. Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass das Zugmittel flexibel
ist, um der Gestaltveränderung
des Blasdorns folgen zu können,
vor allem, wenn es im Inneren des Blasdorns vorgesehen ist, insbesondere
diesen durchsetzt. Als Zugmittel kommen beispielsweise Ketten, Bänder, Seile,
Drähte
und dergleichen in Frage, die je nach Anforderung aus unterschiedlichen
Materialien, wie beispielsweise Kunststoff oder Metall gebildet
sein können.
Ferner ist bevorzugt, dass das Zugmittel sich in Einführrichtung
wenigstens über
einen Längsabschnitt
des Blasdorns, vorzugsweise über
im Wesentlichen den gesamten in den Vorformling eingeführten oder
einführbaren
Blasdorn erstreckt, um eine Gestaltänderung des Blasdorns möglichst über eine
gesamte in den Vorformling eingeführte Länge gewährleisten zu können.
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Da
der Blasdorn in der Einführrichtung
in den holen Vorformling eingeführt
wird, weist er in der Regel ein in Einführrichtung vorauseilendes freies Längsende
sowie ein durch eine Führung
geführtes entgegengesetztes
Längsende
auf. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn das Zugmittel an ein
Glied im in Einführrichtung
vorauseilenden Endbereich angelenkt ist. Dann erstreckt sich das
Zugmittel nur soweit in den holen Vorformling hinein, wie sich auch
der Blasdorn in diesen hinein erstreckt.
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Insbesondere
dann, wenn das Zugmittel im Inneren des Blasdorn vorgesehen ist,
insbesondere diesen durchsetzt, kann eine unerwünschte Kollision des Zugmittels
mit dem hohlen Vorformling vermieden werden. Das Zugmittel kann
dann zur Gestaltänderung
des Blasdorns eine Zugkraft auf das Glied des Blasdorns, an welchem
es angelenkt ist, in einer der Einführrichtung entgegengesetzten
Richtung ausüben.
Dabei kann ein besonders langer Abschnitt des Blasdorns durch das
Zugmittel gestaltändernd verformt
werden, wenn das Zugmittel an das in Einführrichtung vorderste Glied
des Blasdorns Zugkraft übertragend
angelenkt ist.
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Im
vorstehend beschriebenen Beispiel eines Blasdorns, welcher zur Realisierung
seiner Gestaltänderung
bewegungsgekoppelte Glieder umfasst, kann durch das beschriebene
Zugmittel eine Haltekraft zum Halten des Blasdorns in seiner Einführ- oder/und
Konturgestalt auf alle jene Glieder bereitgestellt werden, welche
dem Glied, an welchem das Zugmittel angelenkt ist, entgegen der
Einführrichtung nachfolgen.
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Weiter
ist bevorzugt, dass bei Betrachtung des Blasdorns in der Einführgestalt
wenigstens ein Teil der, vorzugsweise alle, Glieder-Schwenkachsen mit
Abstand zur Zugkraftwirkungslinie des Zugmittels verlaufen, so dass
das Ausüben
der Zugkraft auf den Blasdorn ein Drehmoment bewirkt, welches auf
in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgende Glieder wirkt, um diese zum Relativverschwenken
in die Konturgestalt anzutreiben. Der Betrag des auf ein Gliederpaar
wirkenden Drehmoments wird dabei bei gleicher Zugkraft mit zunehmenden
Abstand der dem jeweiligen Gliederpaar zugeordneten Glieder-Schwenkachse
größer, während der
Dreh- bzw. Wirkungssinn desselben davon abhängt, auf welcher Seite der
Glieder-Schwenkachse die Zugkraftwirkungslinie verläuft. Letztere
Eigenschaft hat zum Vorteil, dass durch den Verlauf des Zugmittels
relativ zu den einzelnen Glieder-Schwenkachsen die jeweilige Schwenkrichtung
von in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgenden Gliedern bei der Gestaltänderung
des Blasdorns von der Einführgestalt
in die Konturgestalt festgelegt werden kann.
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Zur
möglichst
effektiven Ausnutzung des vorhandenen Bauraums kann vorgesehen sein,
dass die Werkstoffextrusionsdüse
eine Blasdornöffnung
aufweist, durch die der Blasdorn zu dessen Einführung in den Vorformling bewegbar
ist. Somit kann das Einführen
des Blasdorns in den Vorformling von derselben Seite aus erfolgen
wie die Extrusion des Vorformlings.
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Ein
besonders vorteilhafte Einführung
des Blasdorns in den Vorformling noch während der Extrusion derselben
kann dadurch erreicht werden, dass die Werkstoffextrusionsdüse wenigstens
eine zum Extrudieren des Vorformlings ausgebildete und von der Blasdornöffnung gesonderte
Extrusionsöffnung
aufweist, die die Blasdornöffnung
wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, radial außen umgibt.
Gemäß einer
derart ausgebildeten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung kann sowohl während
eines Extrudierens als auch gewünschtenfalls
nach einem Extrudieren des Vorformlings in Schwerkraftrichtung auf
vorteilhafte Weise ein reibungsloses Einführen eines Blasdorns mit einer
in Schwerkraftrichtung verlaufenden im Wesentlichen geradlinigen
Einführgestalt
in den Vorformling gewährleistet
werden.
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Weiter
kann mit mehreren konzentrischen Extrusionsöffnungen, die zudem konzentrisch
zu einer Blasdornöffnung
der Werkstoffextrusionsdüse angeordnet
sind, ein Mehrschichtvorformling mit einer Schichtanzahl gleich
der Anzahl von Extrusionsöffnungen
hergestellt werden. Mit anderen Worten besteht mittels dieser Ausführungsform
die Möglichkeit,
ein aus dem Stand der Technik bekanntes Mehrschichten-Extrusionsverfahren
durchzuführen.
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Wie
eingangs erwähnt
wurde, dient eine Gasdüse
des Blasdorns dazu, das zum Aufblasen des Vorformlings erforderliche
Gas in diesen einzuleiten, wobei bei den bekannten meist röhrenförmig ausgebildeten
Blasdornen das Gas an einem in den Vorformling eingeführten Längsende
des Blasdorns austritt. Dies ist nachteilig, da durch eine Zuführung von
Gas in den Vorformling nur ausgehend von dieser einen Öffnung am
Ende des Blasdorns die Gefahr besteht, dass der Vorformling nicht
gleichmäßig über seinen
Innenbereich mit dem Gas beaufschlagt werden kann. Dieser Nachteil
kann behoben werden, indem wenigstens ein Glied, vorzugsweise eine
Mehrzahl von Gliedern, besonders bevorzugt alle Glieder jeweils
mit wenigstens einer Gasdüse
versehen ist bzw. sind.
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Grundsätzlich ist
denkbar, wenigstens ein Glied des Blasdorns mit einer Gasdurchtrittsöffnung zu
versehen, etwa durch Durchbohren einer Wand des Gliedes. Da jedoch
bei der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung in Einführrichtung
unmittelbar aufeinander folgende Glieder durch eine Bewegungskopplung miteinander
verbunden sind und in einem derartigen Verbindungs- oder Kopplungsbereich
stets ein den Blasdorn durchsetzender Spalt vorhanden ist, kann der
zum Vorsehen der wenigstens einen Gasdüse am Blasdorn erforderliche
Bearbeitungsaufwand erheblich dadurch gesenkt werden, dass dieser
Verbindungsbereich als Gasdüse
genutzt wird.
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Wenn
der Blasdorn in dem Vorformling eingeführt ist, kann die Situation
eintreten, dass der Vorformling an der Außenfläche des Blasdorns anhaftet. Um
dem entgegenzuwirken, wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine
Gasdüse
des Blasdorns zumindest in dessen Konturgestalt derart ausgerichtet ist,
dass ein durch die wenigstens eine Gasdüse austretendes Gas in Richtung
zu einer Innenfläche
des Vorformlings hin abgegeben wird, vorzugsweise im Wesentlichen
orthogonal zur jeweiligen lokalen Erstreckungsrichtung des Blasdorns
am Ort der jeweiligen Gasdüse.
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Neben
der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Extrusionsblasvorrichtung
wird ferner unabhängiger
Schutz für
ein Extrusionsblasverfahren zur Erzeugung eines Hohlkörpers mit
einer wenigstens biaxialen Orientierung, insbesondere mittels der
erfindungsgemäßen Extrusionsblasvorrichtung
nachgesucht. Zur Lösung
der o. g. Aufgabe umfasst dieses Verfahren neben den bereits aus
dem Stand der Technik bekannten Verfahrensschritten gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 26 die Maßnahme,
dass der Schritt des Verformens des Vorformlings ein Ändern der
Gestalt des Blasdorns von einer Einführgestalt zu einer vorbestimmten
von der Einführgestalt
verschiedenen Konturgestalt umfasst. Die hierdurch möglichen
Vorteile wurden bereits vorstehend dargelegt.
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In
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Extrusionsblasverfahrens
ist vorgesehen, dass das Extrudieren des Vorformlings und das Einführen des Blasdorns
in den Vorformling synchron durchgeführt werden. Auf diese Art und
Weise kann die Taktzeit zur Herstellung eines Hohlteils reduziert
werden. Außerdem
kann dadurch eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Vorformling
und dem Blasdorn während
dessen Einführung
vermieden werden, so dass das Risiko, dass der Blasdorn am Vorformling „schleift", erheblich verringert
ist.
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Schließlich kann
gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Extrusionsblasverfahrens der
Schritt des Entformens des Hohlteils aus dem Blaswerkzeug die Schritte
eines Lösens
der Konturgestalt des Blasdorns, des Ausziehens des Blasdorns aus
dem Hohlteil und des Entfernens des Fertigteils aus dem Blaswerkzeug
umfassen, wobei die angegebene Aufzählung keine Reihenfolge der
Ausführung
der Verfahrensschritte indiziert. Dabei ist anzumerken, dass dann,
wenn das Ausziehen des Blasdorns aus dem Hohlteil nach den anderen
genannten Verfahrensschritten durchgeführt wird, der Blasdorn auf
vorteilhafte Weise zum Entfernen des Hohlteils aus dem Blaswerkzeug
verwendet werden kann. Dazu wird einfach der sich noch in dem Hohlteil eingeführte Blasdorn
angehoben, der dann das Hohlteil mitnimmt und somit dieses aus dem
Blaswerkzeug entfernt.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von zwei beigefügten Zeichnungen
einer darin dargestellten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
Es stellt dar:
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1 einen
schematischen Längsschnitt durch
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Extrusionsblasvorrichtung
entlang der Längsachse des
Blasdorns, welcher hier in seiner Einführgestalt abgebildet ist, und
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2 den
schematischen Längsschnitt
der Ausführungsform
aus 1, wobei hier der Blasdorn in seiner Konturgestalt
dargestellt ist.
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In
den 1 und 2 ist ganz allgemein eine Extrusionsblasvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit 10 gekennzeichnet, umfassend
eine Werkstoffextrusionsdüse 12,
einen schlauchförmigen
Vorformling 14 sowie einen Blasdorn 16. Der Blasdorn 16 setzt
sich zusammen aus einer Reihe von relativ zueinander beweglichen
Gliedern 16a bis 16g, wobei jedes Glied 16a bis 16g als
hohlzylindrisches Bauteil einen zentralen Durchgang 17a bis 17g in
Längsrichtung
des Blasdorns 16 aufweist. Die Glieder 16a bis 16g sind zudem
in einer Einführrichtung
E aufeinander folgend in der Reihenfolge ihrer Bezugszeichen ausgebildet.
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Die
Gliederpaare bildenden Glieder 16a und 16b, 16b und 16c, 16c und 16d, 16d und 16e, 16e und 16f sowie 16f und 16g,
welche in Einführrichtung E
unmittelbar aufeinander folgend angeordnet sind, sind jeweils über eine
Gelenkverbindung 18a, 18b, 18c, 18d, 18e bzw. 18f miteinander
verbunden. Die Gelenkverbindungen 18a bis 18f gestatten
eine Schwenkbewegung der Glieder 16a bis 16g um
die Glieder-Schwenkachsen 20a bis 20f, die den
Gliederpaaren aus den Gliedern 16a bis 16g jeweils
zugeordnet sowie sowohl orthogonal zur Einführrichtung E als auch orthogonal
zur Zeichenebene in 1 ausgerichtet sind. Demnach
sind die Gelenkverbindungen 18a bis 18f allesamt
Drehverbindungen, die nur einen Freiheitsgrad für die paarweise Relativbewegung
der Glieder 16a bis 16g zulassen. Für eine weitere
Ausführungsform
ist jedoch denkbar, dass die Gelenkverbindungen 18a bis 18f,
beispielsweise in Form von Drehschubgelenken oder Kugelgelenken,
derart ausgebildet sind, dass sie eine Relativbewegung eines Gliederpaares
innerhalb zweier bzw. alternativ innerhalb dreier Freiheitsgrade ermöglichen.
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Ebenso
kann in anderen Ausführungsformen die
Orientierung einzelner oder aller Glieder-Schwenkachsen 20a bis 20f von
der in 1 gezeigten abweichen.
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Die
Werkstoffextrusionsdüse 12 ist
an einen herkömmlichen
Extruder (nicht dargestellt) angeschlossen, der aus dem Stand der
Technik bekannt ist und daher keiner näheren Erläuterung bedarf. Der Extruder
führt der
Werkstoffextrusionsdüse 12 zähflüssigen hartbaren
Werkstoff zu, insbesondere thermoplastisches Material, der aus der
Werkstoffextrusionsdüse 12 in
Schwerkraftrichtung, die in den 1 und 2 mit
der Einführrichtung
E zusammenfällt, ausgestoßen wird.
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Ferner
weist die Werkstoffextrusionsdüse 12 an
ihrem Ausgangsbereich eine Innenringwand 12a und eine Außenringwand 12b auf.
Die Innenringwand 12a schließt eine zentrale Blasdornöffnung 22 ein,
durch welche der Blasdorn 16 bewegbar ist, etwa wenn der
Blasdorn 16 in den Vorformling 14 eingeführt bzw.
aus dem Vorformling 14 herausgenommen wird. Außerdem ist
eine von der Blasdornöffnung 22 gesonderte
Extrusionsöffnung 24 an
der Werkstoffextrusionsdüse 12 ausgebildet.
Die Extrusionsöffnung 24 erstreckt
sich zwischen Innenringwand 12a und der Außenringwand 12b derart,
dass sie die Blasdornöffnung 22 vollständig radial
außen
umgibt.
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Die
schlauchförmige
Form des Vorformlings 14 wird durch den ringförmigen Verlauf
der Extrusionsöffnung 24 festgelegt.
Durch Ausstoßen
von zähflüssigen Thermoplast
aus der Extrusionsöffnung 24 in
Einführrichtung
E wächst
der Vorformling 14 weiter in dieser Richtung nach unten,
da für
den in 1 gezeigten Fall die Schwerkraftrichtung mit der
Einführrichtung
E zusammenfällt.
Aufgrund der konzentrischen Anordnung der Blasdornöffnung 22 und
Extrusionsöffnung 24 kann
der Vorformling 14 jedoch auch in einer beliebigen von
der Extrusionsrichtung E abweichenden Richtung, beispielsweise orthogonal zur
Schwerkraftrichtung, extrudiert zu werden. Dies ist besonders einfach
möglich,
wenn der Vorformling 14 sich im Wesentlichen synchron mit
dem Blasdorn 16 aus der Werkstoffextrusionsdüse 12 heraus
bewegt. Auf diese Weise kann der Blasdorn 16 den Vorformling 14 von
innen heraus stützen
und so ein Zusammenfallen der schlauchförmigen Form des Vorformlings 14 verhindern.
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Der
Blasdorn 16 ist aufgrund seiner jeweils beweglichen Gliederpaare 16a bis 16g in
seiner Gestalt veränderlich.
Insbesondere ist er imstande zwischen einer im Wesentlichen geradlinigen
Einführgestalt,
wie sie in 1 dargestellt ist, und einer krummlinigen
Konturgestalt, wie sie in 2 dargestellt
ist, verstellt zu werden. Diese besondere Eigenschaft wird ausgenutzt,
um den Vorformling 14 in eine Gestalt zu bringen, die erforderlich
ist, um den Vorformling 14 entlang einer Innenkontur, welche
schematisch strichpunktiert in 2 dargestellt
und mit 25 gekennzeichnet ist, eines wenigstens biaxialen
offenen Blaswerkzeugs in selbiges vollständig einzubringen bzw. einzulegen.
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Um
die Gestaltveränderung
des Blasdorns 16 anzutreiben, ist eine Antriebsvorrichtung
vorgesehen, die ein Zugmittel 26 in Form eines flexiblen Drahtseils,
umfasst. Das Zugmittel 26 verläuft im Inneren des Blasdorns 16 durch
die Durchgänge 17a bis 17g der
Glieder 16a bis 16g hindurch und erstreckt sich über die
gesamte Länge
des Blasdorns 16.
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Wie
in den 1 und 2 weiter zu sehen ist, verlaufen
die Glieder-Schwenkachsen 20a bis 20f mit
Abstand zu der durch das Zugmittel 26 definierten Zugkraftwirkungslinie 27,
wobei die Glieder-Schwenkachsen 20a bis 20f ferner
bei Betrachtung entlang der Schnittebene der 1 in Einführrichtung
E entweder rechtseitig (Glieder-Schwenkachsen 20a bis 20c)
oder linkseitig (Glieder-Schwenkachsen 20d bis 20f)
ausgehend von dem Zugmittel 26 angeordnet sind.
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Überdies
ist das Zugmittel 26 an dem Glied 16g angelenkt.
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Ein
Ausüben
einer entgegen der Einführrichtung
E wirkenden Zugkraft auf das Zugmittel 26 bewirkt, dass
je nach Anordnung der Glieder-Schwenkachse 20a bis 20c,
d. h. entweder linkseitig oder rechtseitig, ein jeweiliges Drehmoment
zum Antrieb der Relativbewegung der einzelnen Gliederpaare aus unmittelbar
benachbarten Gliedern 16a bis 16g bereitgestellt
wird, so dass die Gliederpaare 16a und 16b, 16b und 16c, 16c und 16d gegen
den Uhrzeigersinn verschwenkt werden, während die Gliederpaare 16d und 16e, 16e und 16f, 16f und 16g im
Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Im Ergebnis wird auf diese Weise
der Blasdorn 16 von seiner Einführgestalt zu seiner Konturgestalt
hin verstellt bzw. der Vorformling 14 ausgehend von seiner
im Wesentlichen geradlinigen Gestalt (1) in eine
krummlinige, insbesondere S-förmige
Gestalt (2) gekrümmt.
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Die
relative Schwenkbewegung zweier in Einführrichtung E unmittelbar nachfolgenden
Glieder 16a bis 16g eines Gliederpaares ist beschränkt durch mit
den Gliedern 16a bis 16g integral ausgebildete Endanschläge, von
denen zur besseren Übersichtlichkeit
nur die dem Gliederpaar 16c und 16d bzw. 16f und 16g zugeordneten
Endanschläge 28a bis 28d bzw. 28e und 28f gekennzeichnet
sind. Die Gliederpaare der Glieder 16a und 16b sowie 16b und 16c weisen
dieselben Endanschläge
auf wie das Gliederpaar der Glieder 16c und 16d.
Weiterhin weisen die Gliederpaare der Glieder 16d und 16e sowie 16e und 16f dieselben
Endanschläge
auf, die das Gliederpaar der Glieder 16f und 16g zeigt.
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Die
Endanschläge 28a und 28b stehen
dann in Anlage aneinander, wenn der Blasdorn 16 in seiner Einführgestalt
vorliegt. In diesem Zustand können
die Gliederpaare der Glieder 16a und 16b, 16b und 16c sowie 16c und 16d nicht
weiter im Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Der Blasdorn 16 weist
daneben Gliederpaare auf, die keine der Einführgestalt zugeordnete Endanschläge aufweisen.
Wie aus 1 ersichtlich ist, gehören dazu
die Gliederpaare 16d und 16e, 16e und 16f sowie 16f und 16g,
deren Glieder dann, wenn der Blasdorn 16 sich in der Einführstellung
befindet, aneinander nicht in Anlage stehen und somit ausgehend
von der Einführstellung
in entgegengesetzten Schwenkrichtungen relativ zueinander verschwenkbar
sind.
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Im
Falle des sich in seiner Konturgestalt befindlichen Blasdorns 16,
wie in
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2 dargestellt
ist, stehen alle Glieder 16a bis 16g paarweise über ihre
zugeordneten Endanschläge 28c und 28d bzw. 28e und 28f in
Anlage aneinander, so dass die Gliederpaare bildenden Glieder 16a und 16b, 16b und 16c, 16c und 16d nicht
im Gegenuhrzeigersinn bzw. die Gliederpaare bildenden Glieder 16d und 16e, 16e und 16f sowie 16f und 16g nicht
im Uhrzeigersinn verschwenkt werden können. Überdies sind die Glieder der
Gliederpaare 16d und 16e, 16e und 16f sowie 16f und 16g derart
beweglich ausgebildet, dass beim Herausnehmen des Blasdorns 16 aus
dem ausgehärteten
Hohlkörper
diese dem gekrümmten
Verlauf des Höhlkörpers folgen können.
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Schließlich weisen
die einzelnen Glieder 16b bis 16f Gasdüsen 30a bis 30j auf,
durch die innerhalb des Blasdorns 16 fließendes Gas
in Richtung zur Innenwand des Vorformlings 14, also im
Wesentlichen orthogonal zum Längsverlauf
des Blasdorns 16, abgegeben wird. Als Gasaustrittsöffnung wirken
auch die Verbindungsbereiche zwischen den Gliedern 16a bis 16g,
aus denen ebenfalls Gas in den Vorformling 14 einströmen kann.