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Die
Erfindung betrifft eine Blasvorrichtung für die Herstellung
von Flaschen aus mit einem Gewindehals versehenen Vorformlingen,
sowie ein Verfahren zur Herstellung von Flaschen aus Vorformlingen.
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Bei
der Herstellung von Flaschen, insbesondere ”PET-Flaschen” werden
bekanntermaßen Vorformlinge verwendet, die bereits mit
einem Gewindehals versehen sind, der hinsichtlich seiner Kontur dem
Gewindehals der zu schaffenden Flasche entspricht. Diese Vorformlinge
werden typischerweise zunächst in einer Heizstrecke auf
Temperatur gebracht und anschließend im erwärmten
Zustand einer Blasvorrichtung zugeführt, in der sie mittels
eines Druckfluids, insbesondere mittels Druckluft, zu einer Flasche
geformt werden.
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Bekannt
ist weiter, dass das Formen bzw. Verformen in der Blasvorrichtung
in drei unterschiedlichen Stufen erfolgt: In der ersten Stufe wird
dabei der Vorformling gestreckt. In einer weiteren, sich anschließenden
zweiten Stufe, wird durch Aufbringen eines Fluids durch die vom
Gewindehals gebildete Öffnung in einem Hohlraum bzw. in
den sich bildenden Hohlraum des Vorformlings ein Druck aufgebracht,
der eine Verformung bzw. Bauchung des sich in einer Form befindenden
Vorformlings bewirkt. Die in dieser Stufe bewirkte Kontur entspricht
dabei allerdings noch nicht in Kontur der zu formenden Flasche. In
dritten Stufe wird die entstehende Flasche auf Endkontur gebracht,
wobei weiterhin Fluid bzw. Druckluft durch die vom Gewindehals gebildete Öffnung
aufgebracht wird, und zwar derart, dass sich die Außenkontur
des Vorformlings bzw. der entstehenden Flasche an die Kontur bzw.
Innenkontur der Form anlegt.
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In
Blasmaschinen wird in Regel während des Blasvorgangs mit
vorbestimmten Parametersätzen gearbeitet, die den Blasvorgang – und
insbesondere den dabei jeweils auftretenden Druckverlauf – bestimmen
bzw. steuern.
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Eine
bestimmte Vorrichtung für das Steuern der Durchflussrate
und des Druckes des Fluids wird in der
US 6,932,102 B2 vorgeschlagen.
Bei dieser Gestaltung sind diverse Ventile und Vorratsbehälter in
bestimmter Anordnung vorgesehen.
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Aus
JP 11277617 A ist
ein Leitungssystem bekannt, durch das sichergestellt wird, dass
Fluid zur Vorderseite und zur Rückseite der Form verbracht wird,
sowie zu einer davon verschiedenen Stelle.
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Aus
der
WO 2004/098862
A2 ist eine Blasvorrichtung bekannt, bei der eine Streckstange
zusätzlich zu einem Rohr einen darüber gestülpten
und dieses teilweisen ummantelnden elastischen Überzug
aufweist, der mit dem Inneren des Rohres in Fluidverbindung steht.
Nach der Streck- und nach der Vorformphase, und bevor unter Hochdruck
stehende Luft durch einen von der Streckstange verschiedenen Einlass
in das Innere der entstehende Flasche eingebracht wird, wird über
die Streckstange Flüssigkeit in das Innere der entstehenden
Flasche eingebracht, die aber mittels des elastischen Überzugs
zurückgehalten wird und somit Volumen im inneren der Flasche
beansprucht, ohne mit Flaschenwandungen in Kontakt zu treten. Um
unter Hochdruck stehende Luft – und somit Energie – zu
sparen, wird somit durch die Flüssigkeit Volumen im Flascheninneren ausgefüllt.
Ein Rückschlagventil verhindert das Zurückströmen
dieser Flüssigkeit. Anschließend wird dann die
unter Hochdruck stehende Luft durch einen separaten Zulaufkanal
eingebracht.
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In
den vorbezeichneten Dokumenten des Standes der Technik wird nun
allerdings nicht eine – der Anmelderin zumindest intern
bekannte – Möglichkeit zur Erhöhung der
Flexibilität von Blasmaschinen angesprochen. Diese besteht
darin, dass die Blasmaschinen nicht nur für eine, sondern
für unterschiedliche, Flaschenformate eingesetzt werden können.
Eine solche, der Anmelderin zumindest intern bekannte Gestaltung
erreicht dies so, dass eine Blasmaschine von vornherein unterschiedliche
Formen zur Fertigung unterschiedlicher Flaschen aufweist. Alternativ
hierzu kann vorgesehen sein, dass die Blasmaschinen so ausgebildet
sind, dass die Formen auswechselbar sind. Die Formen werden häufig von
einem Formträger gehalten. Der Anmelderin ist bekannt,
dass dieser Formträger bei unterschiedlichen Flaschenformaten
identisch sein kann.
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Die
Umstellung einer Blasmaschine von einer solchen, die ein Flaschenformat
erzeugen kann, auf eine solche, die unterschiedliche Flaschenformate
erzeugen kann, ist wohl durch Lieferungen auch allgemein bekannt.
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Der
Anmelderin ist im Rahmen ihrer Forschungs- und Entwicklungstätigkeit
allerdings aufgefallen, dass Blasmaschinen, die für die
Herstellung unterschiedlicher Flaschenformate geeignet und bestimmt
sind, im Vergleich zu solchen, die nur zur Herstellung eines Flaschenformats
geeignet und bestimmt sind Nachteile im Hinblick auf die Betriebssicherheit
haben können. Im Folgenden soll nun ein Beispiel angegeben
werden, bei dem solche Nachteile im Hinblick auf die Betriebssicherheit
bestehen, wobei anzumerken ist, dass dieses ein sehr konkretes Beispiel
ist und Probleme durchaus in einem weiteren darüber hinausgehenden
Bereich entstehen können.
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So
hat sich bei einer beispielhaft konkret untersuchten Maschine ergeben,
dass ab einem Flaschenvolumen von ca. 2,25 Litern aufwärts
es aufgrund der in diesem konkreten Beispiel nicht ausreichendem
Maße vorhandenen Stabilität des Formträgers
nötig ist, den maximalen Fertigblasdruck in der Software,
die bei dieser Maschine vorhanden ist, auf ca. 33 bar zu begrenzen.
Die Begrenzung hängt dabei im Wesentlichen von dem Volumen
und von der Flaschenform ab, so dass in seltenen Fällen
auch bei 2,0-Liter-Flaschen bereits eine Begrenzung notwendig sein
kann, die teilweise sogar nur 28 bar betragen kann.
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Werden
nun von derselben Maschine auch z. B. 0,5-Liter-Flaschen gefahren,
kann es sein, dass man hier mehr als die begrenzten 33 bar benötigen würde.
Bei kleinen Flaschen kann es beispielsweise nötig sein,
einen maximalen Druck von 38 bar verwenden zu können.
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In
anderen Worten könnte die – im Hinblick auf die
Stabilität des Flaschenträgers – notwendige Begrenzung
des Drucks auf einen verhältnismäßigen niedrigen
Wert bewirken, dass sich kleinere Flaschen, die zur Herstellung
einen höheren Druckwert erfordern, nicht ohne weiteres
herstellen lassen. Andersherum bestände bei einer Begrenzung
des Drucks auf den höheren Wert, in vorgenanntem Beispiel
beispielsweise 38 bar, die Gefahr, dass die Betriebssicherheit bei
der Herstellung größerer Flaschen beeinträchtigt
ist, was beispielsweise in Beschädigungen oder in einer
Zerstörung des Formträgers enden kann, sofern
er entsprechend dimensioniert ist.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit
für das Blasen von Flaschen aus mit einem Gewindehals versehenen
Vorformlingen zu schaffen, die eine Herstellung unterschiedlicher Flaschenformate
betriebssicher ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
nun eine Blasvorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
Eine erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand
des Anspruchs 7. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Blasvorrichtung weist wenigstens
eine erste Form für die Formgebung der Außenkontur
der herzustellenden Flasche eines ersten Flaschenformats auf. Das
erste Flaschenformat ist dabei durch (erste) Flaschenabmaße
bestimmt. Ferner sind mittels der Blasvorrichtung Flaschen eines
zweiten Flaschenformats herstellbar, wobei dieses zweite Flaschenformat
vom ersten Flaschenformat verschieden ist. Das zweite Flaschenformat
ist ebenfalls durch Flaschenabmaße, und zwar durch zweite
Flaschenabmaße, bestimmt.
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Um
ein Beispiel für solche unterschiedlichen Flaschenformate
zu geben, sei angemerkt, dass beispielsweise ein Flaschenformat
so ausgebildet ist, dass das diesem Flaschenformat zugeordnete Volumen
der Flasche 2,5 Liter beträgt, während ein anderes
Flaschenformat so ausgebildet ist, dass das diesem Flaschenformat
zugeordnete Volumen 0,5 Liter beträgt. Dabei würden
sich also insbesondere die Fassungsvolumina der Flaschen unterscheiden.
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Es
kann aber auch vorgesehen sein, dass sich unterschiedliche Flaschenformate
lediglich hinsichtlich ihrer Form unterscheiden, ohne dass sie sich
hinsichtlich ihres Flaschenvolumens unterscheiden.
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Die
Kategorisierung unterschiedlicher Flaschenformate kann insbesondere
so sein, dass sämtliche Flaschenabmaße berücksichtigt
werden, oder so, dass vorbestimmte Flaschenformate berücksichtigt
werden. Es kann beispielsweise in grober Unterteilung auch vorgesehen
sein, dass lediglich hinsichtlich des Fassungsvolumens der Flaschen im
Hinblick auf das Flaschenformat unterschieden wird.
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Gemäß der
Erfindung ist eine Einrichtung für die automatische Identifikation
des Flaschenformats bzw. der dem Flaschenformat zugeordneten Form vorgesehen.
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Die
Flaschen, für deren Herstellung die erfindungsgemäße
Blasvorrichtung bzw. das erfindungsgemäß vorgesehene
Verfahren, das im Folgenden noch angesprochen wird, bestimmt ist,
können insbesondere Kunststoffflaschen, vorzugsweise PET-Flaschen,
sein.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Blasvorrichtung
zumindest eine Druckleitung aufweist, wobei diese Druckleitung insbesondere
für das Zuführen eines Fluids durch den Gewindehals
des Vorformlings bzw. der entstehenden Flasche zum Aufbringen eines
auf den Vorformling bzw. die entstehende Flasche wirkenden Drucks
für die Verformung dieses Vorformlings bzw. dieser entstehenden
Flasche vorgesehen ist. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass
dieser Druck über die den Innenraum bzw. den entstehenden Innenraum
begrenzenden Wandungen auf den Vorformling bzw. die entstehende
Flasche aufgebracht wird.
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Die
Blasvorrichtung wird vorliegend als solche bezeichnet, wobei typischerweise
Gase, und weniger Flüssigkeiten als Fluid für
das Blasen benutzt werden. Es sei allerdings angemerkt, dass im
Sinne der vorliegenden Erfindung sowohl Flüssigkeiten als auch
Gase für das Blasen verwendet werden können. In
besonders bevorzugter Ausgestaltung ist die Blasvorrichtung so,
dass Gase, insbesondere Luft, vorzugsweise ausschließlich
Gase bzw. ausschließlich Luft, für das Blasen
verwendet werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass anstelle
von Gasen bzw. Luft eine Flüssigkeit verwendet wird. Auch
Kombinationen von Gasen und Flüssigkeiten können
vorgesehen sein.
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In
besonders bevorzugender Weiterbildung ist ein Fluiddurchflussmesser,
der bevorzugt ein Gasdurchflussmesser und/oder Luftdurchflussmesser
ist, vorgesehen. Dieser Fluiddurchflussmesser kann insbesondere
in der bereits angesprochenen Druckleitung für das Zuführen
des Fluids durch den Gewindehals angeordnet sein. Es kann vorgesehen
sein, dass die Blasvorrichtung mehrere Stationen aufweist, und zwar
insbesondere mehrere Stationen für jeweils eine oder mehrere
Flaschen (Mehrfachformträger) separate Flaschen. Dabei
kann vorgesehen sein, dass ein Fluiddurchflussmesser bzw. Luftdurchflussmesser
an einer dieser Stationen oder an allen dieser Stationen vorgesehen
ist.
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Es
kann aber auch vorgesehen sein, dass ein solcher Fluiddurchflussmesser
bzw. Luftdurchflussmesser an einem Hauptluftanschluss der Blasvorrichtung,
insbesondere hinten am Hauptluftanschluss, vorgesehen ist. In einer
besonders zu bevorzugenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass mittels
des gemessenen Werts des Fluiddurchflussmessers bzw. Luftdurchflussmessers
auf das Flaschenformat, das zu fertigen ist bzw. aktuell gefertigt
wird, geschlossen wird. Ferner kann vorgesehen sein, dass auf dieses
Flaschenformat bzw. das momentan in der Maschine verbaute Flaschenformat
anhand des angesprochenen gemessenen Werts unter Berücksichtigung
weitere Kennwerte, wie insbesondere des gemessenen Fertigblasdrucks
und der Maschinenleistung, geschlossen wird bzw. das entsprechende
Flaschenformat automatisch erkannt wird. Damit ist bevorzugt der
Fluiddurchflussmesser ein Bestandteil der Einrichtung für
die automatische Identifikation der Flaschenformate.
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Zum
Messen des Fertigblasdrucks kann in bevorzugender Ausgestaltung
ein Drucksensor vorgesehen sein. In alternativer Ausgestaltung kann
vorgesehen sein, dass der Fertigblasdruck auf andere Weise ermittelt
wird, z. B. rechnerisch.
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In
zu bevorzugender Ausgestaltung ist vorgesehen, dass aus dem Quotienten
Gesamtluftdurchsatz:Fertigblasdruck:Maschinenleistung
auf
das Flaschenvolumen geschlossen wird bzw. das Ergebnis des Quotienten
mit dem Flaschenvolumen gleichgesetzt wird.
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In
zu bevorzugender Ausgestaltung weist die Blasvorrichtung eine Steuerung
auf, die beispielsweise als SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ausgebildet
sein kann oder als Bestandteil eine SPS aufweist.
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Es
kann vorgesehen sein, dass der zuvor angesprochene Quotient in der
Steuerung, insbesondere in der SPS, hinterlegt ist. Ferner kann
vorgesehen sein, dass der Quotient, der insbesondere gespeichert
ist, dazu benutzt wird, den für die jeweilige Flasche vorgegebenen
bzw. freigegebenen Fertigblasdruck automatisch nach oben zu begrenzen.
Hierdurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die Maschine
bzw. die Blasvorrichtung im Dauerbetrieb mit einer beispielsweise
3-Liter-Flasche nicht mit 38 bar läuft und die Formträger
dadurch brechen. Anzumerken ist, dass diese Werte in Bezug auf das
Flaschenvolumen und den Druck durchaus auch – insbesondere
je nach konkreter Konstruktion bzw. Dimensionierung der Maschine
und des Formträgers – unterschiedlich ausgebildet
sein können.
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Es
kann vorgesehen sein, dass während einer Einschwingzeit,
die beispielsweise cirka eine Minute betragen kann, des Durchflussmessers
es auftreten kann, dass der Formträger unzulässigerweise mit
zu viel Druck beaufschlagt wird; ohne Überwachung bzw.
Luftdurchflussmesser könnte sich dieser Umstand aber über
längere Zeit, beispielsweise über mehrere Tage
hinziehen, sofern die Formträger dies überhaupt
aushalten. Der Druck könnte auch für die Dauer
der Einschwingzeit begrenzt werden.
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In
vorteilhafter Ausgestaltung ist eine Druckbegrenzungseinrichtung
für die Begrenzung des auf den Vorformling bzw. die entstehende
Flasche wirkenden Fluiddrucks vorgesehen. Die Druckbegrenzungseinrichtung
kann beispielsweise elektronischer Art sein bzw. ein Datenverarbeitungsprogramm
aufweisen oder Bestandteil eines Datenverarbeitungsprogramms sein.
In zu bevorzugender Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Druckbegrenzungseinrichtung
in Abhängigkeit des detektierten bzw. ermittelten, insbesondere
unter Verwendung des Fluiddurchflussmessers bzw. Luftdurchflussmessers
ermittelten bzw. detektierten, aktuell zu fertigenden Flaschenformats
den Druck, insbesondere Fertigblasdruck, begrenzt, und zwar insbesondere
automatisch. Vorzugsweise wird das aktuell zu fertigenden Flaschenformat
mittels des Fluiddurchflussmessers bzw. Luftdurchflussmessers bzw.
der vom Fluiddurchflussmesser bzw. Luftdurchflussmesser gemessenen Werte
und mittels des Vorformlings ermittelt.
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Es
sei angemerkt, dass die Blasvorrichtung in Bezug auf zwei unterschiedliche
Flaschenformate beschrieben wurde, wobei anzumerken ist, dass auch
vorgesehen sein kann, dass die Blasvorrichtung für drei
oder vier oder fünf oder sechs oder mehr als sechs Flaschenformate
geeignet oder bestimmt ist. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass
die Einrichtung für die automatische Identifikation des
Flaschenformats bzw. der dem Flaschenformat zugeordneten Form sämtliche
dieser Flaschenformate bzw. Formen unterscheiden kann. Es ist insbesondere
vorgesehen, dass der Fluiddurchflussmesser bzw. Luftdurchflussmesser
Bestandteil der Einrichtung für die automatische Identifikation
des Flaschenformats bzw. der dem Flaschenformat zugeordneten Form ist.
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In
zu bevorzugender Ausgestaltung ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen,
die im Übrigen bereits angesprochen wurde. Es ist insbesondere vorgesehen,
dass mittels der Steuerungseinrichtung der Luftdruck beim Blasen
der Flaschen gesteuert und/oder geregelt wird.
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Es
kann vorgesehen sein, dass diese Steuerungseinrichtung in einer
Speicher- und/oder Recheneinheit ein Steuerungsprogramm, das als
Software oder als Hardware ausgebildet sein kann, aufweist, mittels
welchem der Druck bzw. Druckverlauf beim Blasen der Flaschen gesteuert
und/oder geregelt wird.
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Im
Folgenden sollen nun Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert werden, wobei anzumerken ist,
dass die Erfindung keineswegs hierauf beschränkt sein soll.
Dabei zeigt:
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1 eine
erste, beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Blasvorrichtung in teilweiser schematischer Ansicht, wobei insbesondere
eine Seitenansicht eines Formträgers bzw. eines Druckkissens
dargestellt ist; und
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2 eine
zweite, beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Blasvorrichtung in schematischer Ansicht.
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Bei
der in 1 dargestellten Gestaltung einer teilweise dargestellten
Blasvorrichtung 1 ist insbesondere ein Formträger 10 bzw.
eine Blasform 50, dargestellt. Dies ist hier beispielhaft
so, dass hier zwei Flaschengrößen – zur
besseren Unterscheidbarkeit bezeichnet als 14 und 16 – dargestellt
sind, wobei die eine Flasche durch die gestrichelte Linie 14 begrenzt
ist und für 0,5-Liter-Flaschen bestimmt ist, und wobei
die andere Flasche durch die gestrichelte Linie 16 begrenzt
ist und für 3,0-Liter-Flaschen bestimmt ist. Bei dieser
Gestaltung ist eine nicht dargestellte Einrichtung für
die automatische Identifikation des Flaschenformats bzw. der dem
Flaschenformat zugeordneten Form vorgesehen. Im Betrieb ist genau
eine der beiden Blasformen eingesetzt.
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2 zeigt
eine zweite, beispielhafte Ausführungsform der Erfindung
in schematischer Ansicht.
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Dargestellt
ist dort insbesondere ein Luftanschluss 30, ein Druckminderer 32,
ein Antriebsmotor 34, eine Blasform 36, ein Durchflussmesser
bzw. Luftdurchflussmesser 38, eine Steuerungseinrichtung 40,
die hier beispielhaft als SPS ausgestaltet ist, sowie ein Touchscreen 42, über
den ein vom Bediener eingestellter Fertigblasdruck vorgegeben werden kann.
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Die
Steuerungseinrichtung 40 steht mit dem Durchflussmesser 38 und
dem Druckminderer 32 sowie dem Antriebsmotor 34 in
Signalverbindung. Der Durchflussmesser 38 ist in der Fluid-
bzw. Luftübertragungsstrecke 52 zwischen dem Luftanschluss 30 und
der Blasform 36 vorgesehen. Innerhalb der Fluidübertragungsstrecke 52 zwischen
dem Durchflussmesser 38 und der Blasform 36 befindet
sich der Druckminderer 32.
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Der
Vorformling (nicht gezeigt) ist mit einem Gewindehals 46 versehen,
der dem der zu fertigenden Flasche entspricht bzw. von vornherein
dessen Endkontur aufweist.
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Die
Fluidverbindung 52 zwischen dem Durchflussmesser 38 und
der Blasform 36 ist so, dass das Fluid bzw. die Luft in
den Vorformling 44 über die diesen zugeordnete Öffnung
bzw. Flaschenöffnung 48 zugeführt wird
und somit in dem Innenvolumen bzw. wachsenden Innenvolumen der Flasche bzw.
des Vorformlings 44 den entsprechenden Druck erzeugt, um
die Flasche aufzublasen. Dieser Druck wird von der Steuerungseinrichtung 40 gesteuert bzw.
geregelt. Für die Formgebung ist die Form 50 vorgesehen,
die Bestandteil der Blasform 36 ist.
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Mittels
der vom Durchflussmesser 38 gemessenen Werte, die an die
Steuerungseinrichtung 40 übermittelt werden, wird
von der Steuerungseinrichtung 40 ermittelt, welches Flaschenformat
oder welche Flaschenformate aktuell gefertigt werden (sollen). In
Abhängigkeit dieses detektierten Flaschenformats wird der
Fertigblasdruck begrenzt. Anzumerken ist, dass in vorteilhafter
Ausgestaltung die Flaschen, bei deren Fertigung ein neues Flaschenformat
erstmalig erkannt wurde, dem Ausschuss zugeführt werden.
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Der
Luftdurchflussmesser 38 und die Steuerungseinrichtung 40 sind
Bestandteil einer Einrichtung 54 zur automatischen Detektion
eines Flaschenformats, das aktuell gefertigt wird.
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Die
anhand der Ausführungsbeispiele erläuterten Gestaltungen
ermöglichen, dass bei kleinen Flaschen der hierfür
erwünschte bzw. notwendige höhere Fertigblasdruck
(z. B. 38 bar) verwendet werden kann, dennoch aber ein ausreichender
Schutz bei größeren oder großen Flaschen
gegeben ist.
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Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6932102
B2 [0005]
- - JP 11277617 A [0006]
- - WO 2004/098862 A2 [0007]