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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Extrusions- und Blasverfahren mit den folgenden Schritten: Formen mindestens eines Vorformlings in einem Extrusionsverfahren und Aufblasen sowie nachfolgendes Abkühlen des mindestens einen Vorformlings in einem Blasverfahren. Ferner betrifft die Erfindung eine Extrusions- und Blasvorrichtung mit einer Extrusionseinrichtung zum Formen mindestens eines Vorformlings und einer Blaseinrichtung zum Aufblasen sowie nachfolgenden Abkühlen des mindestens einen Vorformlings.
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Zum Herstellen von Blasformkörpern bzw. Blasformlingen werden technische Einrichtungen verwendet, in denen nach einem Schritt des Formens eines Vorformlings ein Schritt des Aufblasens und Abkühlens des Vorformlings folgt.
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Der Vorformling wird in einer Extrusionseinrichtung, einem so genannten Extruder, hergestellt und nachfolgend in ein Blaswerkzeug bzw. eine Blasform an einer Blaseinrichtung umgesetzt. Nachdem der Vorformling dort eingesetzt ist, wird das Blaswerkzeug geschlossen, zugehalten und der Vorformling wird zum fertigen Artikel bzw. Erzeugnis unter Temperatureinwirkung aufgeblasen. Nach dem Aufblasen folgt ein Abkühlen, wobei die geometrische Form des fertigen Erzeugnisses grundsätzlich umso genauer ist, je langsamer abgekühlt wird bzw. je länger die Kühlzeit beim Abkühlen ist.
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Bei einem derartigen Verfahren dauert das Herstellen des Vorformlings weniger lange als dessen Aufblasen und Abkühlen.
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Um die Taktzeiten besser aufeinander abzustimmen, wurde bereits angedacht, einer Extrusionseinrichtung eine Blaseinrichtung mit einem Doppel-Blaswerkzeug nachzuordnen, in dem dann zwei Vorformlinge eingesetzt und gemeinsam aufgeblasen und abgekühlt werden. Für hier relevante, sehr große Erzeugnisse ist es im Hinblick auf die Blaswerkzeug-Größe und die dann erforderliche Zuhaltekraft im Hinblick auf die Kosten jedoch nicht sinnvoll ein Doppel-Blaswerkzeug auf einer einzelnen Blaseinrichtung zu verwenden. Demzufolge wird derzeit einer einzelnen Extrusionseinrichtung eine Blaseinrichtung mit einem Einfach-Blaswerkzeug nachgeordnet.
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Aus
GB 1 096 548 A ,
WO 93/23232 A1 und
DE 199 12 161 A1 sind diverse Extrusionsblasvorrichtungen bekannt, bei denen unter anderem mittlere bzw. innere Formteile eines Doppel-Blaswerkzeugs jeweils von extra vorgesehenen und extra gelagerten Halterungen der jeweiligen Extrusionsblasvorrichtung gehaltert sind.
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Zugrunde liegende Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Extrusions- und Blasverfahren sowie eine Extrusions- und Blaseinrichtung zu schaffen, bei denen die oben genannten Nachteile überwunden sind und insbesondere ein kostengünstiges Herstellen von großen Blasformteilen in großer Stückzahl bei zugleich hoher Fertigungsqualität möglich ist.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Extrusions- und Blasverfahren gemäß Anspruch 1 und einer Extrusions- und Blasvorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist ein Extrusions- und Blasverfahren mit den folgenden Schritten geschaffen: Formen mindestens eines Vorformlings in einem Extrusionsverfahren, Aufblasen sowie nachfolgendes Abkühlen des mindestens einen Vorformlings in einem Blasverfahren, bei dem mit einem Mehrfach-Blaswerkzeug ein erster Vorformling aufgeblasen wird, während zeitgleich ein zweiter Vorformling abgekühlt wird, und bei dem zwei erste Formteile und mindestens ein zweites Formteil vorgesehen sind, wobei mindestens ein zweites Formteil im Betrieb des Mehrfach-Blaswerkzeugs immer an einem der ersten Formteile gehaltert wird.
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Der erfindungsgemäßen Lösung liegt zunächst die oben genannte Überlegung zugrunde, dass die Erzeugnisgeometrie umso genauer ist, je länger die Abkühlzeit ist. Entsprechend wurde erfindungsgemäß zur Verkürzung von Taktzeiten nicht die grundsätzlich lange Abkühlzeit optimiert, sondern es wurde bewusst ein andersartiger Weg gewählt.
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Um zu Verhindern, dass lange Abkühlzeiten zu einer geringen Ausbringung an der Blaseinrichtung führen, wurde die Blaseinrichtung dahingehend umgestaltet, dass dort mindestens zwei (auch große) Vorformlinge im Tandem-Verfahren verarbeitet werden können. Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass die beiden Vorformlinge abwechselnd geblasen und abgekühlt werden, dass also nicht beide Vorformlinge zeitgleich geblasen werden. Ein solches zeitgleiches Blasen wäre mit einem normalen Doppelwerkzeug zwar denkbar, würde aber, wie oben erläutert, nicht wirklich mit der geforderten Sicherheit funktionieren. Die Schließkraft müsste dann doppelt so groß sein, als bei der erfindungsgemäßen Lösung.
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Erfindungsgemäß wird an einem Mehrfach-Blaswerkzeug dahingehend umgeschaltet, dass dort zunächst an einem ersten Werkzeug mindestens ein Vorformling eingesetzt und das erste Werkzeug dann verschlossen wird. Nachfolgend beginnt das Aufblasen und Abkühlen des mindestens einen ersten Vorformlings. Insbesondere zeitgleich mit dem Schließen des ersten Werkzeugs wird das zweite Werkzeug geöffnet und dort wird mindestens ein zweiter Vorformling eingesetzt, der dann aufgeblasen wird, wenn an dem ersten Werkzeug das Blasen beendet ist. Es folgt das Abkühlen des mindestens einen zweiten Vorformlings mit anschließendem Abkühlen. Nach Ablauf der ersten Abkühlzeit wird das erste Werkzeug wieder geöffnet. Sobald dort das fertige Erzeugnis entnommen worden ist, kann auch dort wieder mindestens ein Vorformling eingebracht werden. Die Ausbringungsleistung der derartigen Anlage kann im Vergleich zu einer Einfach-Anlage auf nahezu den doppelten Wert gebracht werden.
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Bei einer ersten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Extrusions- und Blasverfahrens werden beim Blasverfahren an einem Mehrfach-Blaswerkzeug dessen einzelne Blaswerkzeuge abwechselnd verriegelt und geöffnet.
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Das derartige abwechselnde Verriegeln einzelner Formen eines Mehrfach-Blaswerkzeugs ermöglicht es, an einer der Formen bzw. Blaswerkzeuge Vorformlinge einzusetzen und/oder fertige Erzeugnisse zu entnehmen, während an einer anderen Form gleichzeitig wertschöpfende Schritte, wie Blasen und Abkühlen, erfolgen.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Extrusions- und Blasverfahrens wird beim Extrusionsverfahren eine Extrusionseinrichtung zumindest an ihrem Auslass für Vorformlinge bewegt.
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Das Bewegen der Extrusionseinrichtung an zumindest ihrem Auslass umfasst insbesondere das Bewegen eines Extrusionskopfes der Einrichtung, wie auch gegebenenfalls das Bewegen der gesamten Extrusionseinrichtung. Mittels der Bewegung ist es möglich, den aus der Extrusionseinrichtung heraustretenden Vorformling an verschiedenen Orten an der nachgeordneten Blaseinrichtung zuzuführen. Insbesondere kann der Vorformling an zwei unterschiedlichen Orten in das dort vorgesehene Mehrfach-Blaswerkzeug eingeführt werden. Trotz der Bewegung kann mit der Extrusionseinrichtung vorteilhaft kontinuierlich gearbeitet werden. Es kann jedoch auch mit einem Zwischenspeicher gearbeitet werden. Alternativ zu einem Versetzen eines Teils der Extrusionseinrichtung kann vorteilhaft auch eine Transporteinrichtung für mindestens einen Vorformling vorgesehen sein, mittels der dieser von der Extrusionseinrichtung in die zugehörige Form des Mehrfach-Blaswerkzeugs umgesetzt werden kann. Als Transporteinrichtung kann insbesondere ein Gelenkroboter oder ein Portalachsensystem zum Einsatz kommen.
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Entsprechend den obigen Ausführungen ist erfindungsgemäß eine Extrusions- und Blasvorrichtung mit einer Extrusionseinrichtung zum Formen mindestens eines Vorformlings und mit einer Blaseinrichtung geschaffen, mit einem Mehrfach-Blaswerkzeug, welches zwei erste Formteile und mindestens ein zweites Formteil aufweist, zum Aufblasen sowie nachfolgenden Abkühlen des mindestens einen Vorformlings, wobei an diesem ein erster Vorformling aufzublasen ist, während zeitgleich ein zweiter Vorformling abzukühlen ist und das mindestens eine zweite Formteil im Betrieb des Mehrfach-Blaswerkzeugs immer an einem der ersten Formteile gehaltert ist.
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Eine erste vorteilhafte Weiterbildung der Extrusions- und Blasvorrichtung sieht entsprechend vor, dass das Doppel-Blaswerkzeug mit einer Verriegelungseinrichtung zum abwechselnden Verriegeln und Öffnen von dessen Blaswerkzeugen gestaltet ist.
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Bei einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Extrusions- und Blasvorrichtung ist die Extrusionseinrichtung zumindest an ihrem Auslass für Vorformlinge bewegbar.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Extrusions- und Blasvorrichtung und
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2 ein Diagramm eines erfindungsgemäßen Extrusions- und Blasverfahrens.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist eine Extrusions- und Blasvorrichtung dargestellt, die zum Fertigen eines Erzeugnisses in mehreren Verfahrensschritten einen Extruder 10, eine Transporteinheit 12 und eine Werkzeugeinheit 14 umfasst. Der Extruder 10 und die Transporteinheit 12 sind Teil einer Extrusionseinrichtung, während die Werkzeugeinheit 14 Teil einer Blaseinrichtung ist.
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In einem ersten, zu einem Extrusionsverfahren gehörenden Verfahrensschritt 100 (siehe 2) verarbeitet der Extruder 10 einen Rohstoff, vorliegend ein Kunststoff-Granulat, in einen Vorformling 16. Dazu wird das Kunststoff-Granulat in einen Trichter 18 gefüllt, durch den es in einen Schneckenzylinder 20 gelangt. In dem Schneckenzylinder 20 befindet sich eine (nicht dargestellte) Schneckenwelle, die von einem Motor 22 angetrieben wird. Die Schneckenwelle weist wendelförmige Gänge auf, die mit der Rotation der Schneckenwelle das Kunststoff-Granulat voranschieben. Durch das Schieben entstehen Reibungskräfte, durch die sich das Kunststoff-Granulat erhitzt und schmilzt. Es entsteht so eine formbare Kunststoffmasse. Die Schneckenwelle ist zudem so gestaltet, dass sich in einem definierten Bereich eine Gangtiefe der wendelförmigen Gänge verringert, wodurch ein Druck auf die formbare Kunststoffmasse ausgeübt wird. Die Kunststoffmasse wird schließlich in einen Austragsbehälter 24 transportiert, in dem sie durch den ausgeübten Druck aus einer Auslassdüse 26 aus dem Extruder 10 gedrückt wird. Die Auslassdüse 26 ist als eine formgebende Öffnung gestaltet, die die formbare Kunststoffmasse in eine Form des Vorformlings 16 presst.
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Der Extruder 10 ist beweglich auf einer Schiene 28 gelagert. Dadurch kann der gesamte Extruder 10 in horizontaler Richtung hin und her bewegt werden, wodurch der Vorformling 16 an unterschiedlichen Stationen abgegeben werden kann.
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Ein zweiter Verfahrensschritt 110 umfasst einen Transport des Vorformlings 16 zu einer weiter verarbeitenden Werkzeugeinheit 14. Für diesen Transport weist die Transporteinheit 12 ein Greifarmlaufrad 30, mehrere Schienenelemente 32, Laufräder 34 sowie einen Greifarm 36 auf. Der Greifarm 36 ist an einem Schienenelement 38 angebracht. Mittels des Greifarmlaufrads 30 kann der Greifarm 36 am Schienenelement 38 auf und ab und mittels der Laufräder 34 zusammen mit dem Schienenelement 38 in horizontaler Richtung hin und her bewegt werden. Der Greifarm 36 weist bewegliche Finger auf mit denen er den Vorformling 16 greifen kann. Der Vorformling 16 kann so von dem Greifarm 36 an der Auslassdüse 26 gegriffen und zur Werkzeugeinheit 14 transportiert werden.
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Die Werkzeugeinheit 14 weist mehrere Werkzeuge, nämlich vorliegend ein erstes Werkzeug 40 und ein zweites Werkzeug 42, auf. Das einzelne Werkzeug 40 und 42 ist zweigeteilt und umfasst je zwei Formteile, nämlich die Formteile 44 und 46 sowie die Formteile 48 und 50. Darüber hinaus sind mehrere Verriegelungselemente 52 und je ein bewegbarer (nicht dargestellter) Dorn an den Werkzeugen angebracht. Die beiden Formteile 46 und 48 sind dabei gekoppelt.
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Die Verriegelungselemente 52 schließen und halten die beiden zusammengehörigen Formteile eines Werkzeugs zusammen. Die gekoppelten Formteile 46 und 48 sind dadurch im Betrieb der Werkzeugeinheit 14 immer an einem der beiden Formteile 44 und 50 gehaltert. Die Formteile 44 und 50 sind an je einem Rahmenelement 54 und 56 befestigt. Die Rahmenelemente 54 und 56 sind an mehreren Werkzeugschienen 58 angebracht. Das Rahmenelement 54 ist mittels einer Welle 60 entlang dieser Werkzeugschienen 58 verschiebbar, das Rahmenelement 56 ist ortsfest angebracht.
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Für ein Blasen bzw. Blasformen des ersten Vorformlings 16 in einem Verfahrensschritt 120, wird dieser durch den Greifarm 36 zwischen zwei zusammengehörigen Formteilen eingesetzt. Dies können z. B. den beiden Formteile 48 und 50 sein, welche dazu in geöffnetem Zustand positioniert sind. Zugleich wird der Dorn in diese Form bzw. dieses Werkzeug 42 und in den dort eingesetzten Vorformling 16 eingefahren. Mittels der Welle 60 wird das Rahmenelement 54 in Richtung des Rahmenelements 56 bewegt. Dadurch werden die beiden Formteile 48 und 50 zusammengeschoben, bis sie schließlich aneinander anliegen. Mit den Verriegelungselementen 52 werden die beiden Formteile 48 und 50 verriegelt. Der Vorformling 16 und der Dorn sind somit durch das Werkzeug 42 umschlossen.
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Der Dorn ist als Hohldorn gestaltet und dazu ausgebildet ein Gas in den Vorformling 16 einzublasen. Mit dem Einblasen des Gases entsteht in dem Vorformling 16 ein Gasdruck, der den Vorformling 16 aufbläst. Der Vorformling 16 wird somit von innen an die Form des Werkzeugs 42 angepresst.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 130 wird das Werkzeug 42 mittels der Verriegelungselemente 52 verriegelt bzw. verschlossen gehalten, um den aufgeblasenen Vorformling 16 langsam abkühlen zu lassen. Dabei ist maßgeblich, dass die geometrische Form des fertigen Erzeugnisses umso genauer ist, je länger die Kühlzeit des Vorformlings 16 beim Abkühlen ist.
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Während des Verfahrensschritts 130, also während des Abkühlens des aufgeblasenen Vorformlings 16 in dem verschlossenen Werkzeug 42, werden in einem Verfahrensschritt 140 zeitgleich die beiden Teile 44 und 46 des Werkzeuges 40 geöffnet und voneinander beabstandet. Dazu wird das Rahmenelement 54 vom Rahmenelement 56 weggefahren.
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Für ein Blasen bzw. Blasformen mindestens eines zweiten Vorformlings 16, wird dieser in einem Verfahrensschritt 140 extrudiert und durch den Greifarm 36 in einem Verfahrensschritt 150 umgehend zwischen die beiden Formteile 44 und 46 eingesetzt. Zugleich wird der Dorn in diese Form bzw. dieses andere Werkzeug 40 eingefahren.
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Mittels der Welle 60 wird in einem Verfahrensschritt 160 das Rahmenelement 54 in Richtung des Rahmenelements 56 bewegt. Dadurch werden die beiden Formteile 44 und 46 zusammengeschoben, bis sie schließlich aneinander anliegen. Mit den Verriegelungselementen 52 werden die beiden Formteile 44 und 56 verriegelt. Der weitere Vorformling 16 und der Dorn sind somit durch das Werkzeug 40 umschlossen. Es kann durch Einblasen von Gas während des Verfahrensschritts 160 der weitere Vorformling 16 geblasen und nachfolgend in einem Verfahrensschritt 170 gekühlt werden, während zugleich noch im anderen Werkzeug 42 das dortige (fast fertige) Erzeugnis im Verfahrensschritt 140 abgekühlt und anschließend durch Öffnen der Formteile 48 und 50 entnommen wird, um in den Verfahrensschritten 100 sowie 110, 120 und 130 im dortigen Werkzeug 42 das nächste Erzeugnis herzustellen.
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Erfindungsgemäß kann also ein zweites Erzeugnis mit den oben erklärten Verfahrensschritten geblasen werden, noch während das erste Erzeugnis durch Auskühlen fertig hergestellt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch bei einem Saugblasen oder Durchblasen sowie einem 3D-Blasen oder 2K-Blasen verwendet werden. Es können auch zwei ungleiche Artikel bzw. Erzeugnisse zur gleichen Zeit produziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Extruder
- 12
- Transporteinheit
- 14
- Werkzeugeinheit
- 16
- Vorformling
- 18
- Trichter
- 20
- Schneckenzylinder
- 22
- Motor
- 24
- Austragsbehälter
- 26
- Auslassdüse
- 28
- Schiene, Extruder
- 30
- Greifarmlaufrad
- 32
- Schienenelemente
- 34
- Laufräder
- 36
- Greifarm
- 38
- Schienenelement, Greifarm
- 40
- Werkzeug, erstes
- 42
- Werkzeug, zweites
- 44
- Formteil, erstes
- 46
- Formteil, zweites
- 48
- Formteil, erstes
- 50
- Formteil, zweites
- 52
- Verriegelungselemente
- 54
- Rahmenelement
- 56
- Rahmenelement
- 58
- Werkzeugschienen
- 60
- Welle
- 100
- Extrudieren erster Vorformling
- 110
- Transport erster Vorformling
- 120
- Aufblasen erster Vorformling
- 130
- Abkühlen erster Vorformling
- 140
- Extrudieren zweiter Vorformling
- 150
- Aufblasen zweiter Vorformling
- 160
- Abkühlen zweiter Vorformling
