DE102012101915A1

DE102012101915A1 - Heizvorrichtung und Verfahren zum Temperieren von Vorformlingen

Info

Publication number: DE102012101915A1
Application number: DE201210101915
Authority: DE
Inventors: Michael Neubauer
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2012-03-07
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-09-12
Also published as: DE102012101915A9

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung (1) zum Temperieren von Vorformlingen (5) aus thermoplastischem Kunststoff für einen nachfolgenden Blas- bzw. Streckblasvorgang. Die Heizvorrichtung (1) weist Transportmittel (8) zur Bewegung der Vorformlinge (5) innerhalb der Heizvorrichtung (1) in einer Produktionsreihe (4) auf und umfasst eine Mehrzahl von Wärmestrahl-Einrichtungen (3). Erfindungsgemäß umfasst, die Heizvorrichtung (1) ein Puffersystem (30) für mindestens einen Vorformling-Platzhalter (32) oder mindestens einen Vorformling (5, 5b), wobei über das Puffersystem (30) der mindestens eine Vorformling-Platzhalter (32) oder der mindestens eine Vorformling (5, 5b) mindestens vor dem ersten und / oder nach dem letzten Vorformling (5Start, 5End) einer Produktionsreihe (4) von Vorformlingen (5) platzierbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Temperieren von Vorformlingen (5) aus thermoplastischem Kunststoff für einen nachfolgenden Blas- bzw. Streckblasvorgang. Die Vorformlinge (5) werden in einer Produktionsreihe (4) über Transportmittel (8) durch die Heizvorrichtung (1) bewegt und durch eine Mehrzahl von Wärmestrahl-Einrichtungen (3) erwärmt. Erfindungsgemäß wird vor dem ersten und nach dem letzten Vorformling (5Start, 5End) einer Produktionsreihe (4) jeweils mindestens ein Vorformling-Platzhalter (32) oder mindestens ein Vorformling (5, 5b) angeordnet, wobei der mindestens eine Vorformling-Platzhalter (32) oder der mindestens eine Vorformling (5, 5b) einem Puffersystem (30) entnommen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung und ein Verfahren zum Temperieren von Vorformlingen aus thermoplastischem Kunststoff für einen nachfolgenden Blas- bzw. Streckblasvorgang gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 9.
Stand der Technik
Bei der Herstellung von Kunststoffflaschen werden so genannte Vorformlinge aus thermoplastischem Material, beispielsweise PET, verwendet. Diese werden in einer Heizvorrichtung erwärmt und in Streckblasmaschinen in eine gewünschte Behälterform gebracht. Jeder Vorformling weist einen oben offenen Mündungsbereich auf, der in der Regel ein Außengewinde ausgebildet hat. Die Form des Mündungsbereichs entspricht im Wesentlichen der Form des Mündungsbereichs der fertigen Flasche. Die Vorformlinge sind üblicherweise Spritzgussteile, die in der Heizvorrichtung auf die benötigte Umformtemperatur und anschließend in der Blasvorrichtung in die endgültige Form der Behälter bzw. Flaschen gebracht werden.
Die Heizvorrichtung umfasst häufig eine endlos umlaufende Förderstrecke mit geraden Längsseiten und endständigen Umlenkbereichen. Im Bereich der geraden Längsseiten befinden sich Heizeinrichtungen, die dem Vorformling beispielsweise mittels IR-Strahlung Wärme zuführen. Häufig sind den Heizeinrichtungen Reflektoren zugeordnet, um die Wärmestrahlung möglichst gut auszunutzen und in gewünschter Weise auf die zu erwärmenden Vorformlinge zu lenken.
In der Heizvorrichtung bzw. dem Ofen werden die Vorformlinge zumeist um ihre Längsachse rotierend transportiert. Dabei durchlaufen sie zunächst eine erste lineare Heizstrecke, in der sie am Umfang gleichmäßig erwärmt werden. Nach einem Umlenkbereich an einem Ende des Ofens werden die Vorformlinge auf einer zweiten linearen Heizstrecke weitergeführt und auf endgültige Temperatur für den nachfolgenden Streckblasprozess gebracht. In den linearen Bereichen der Heizstrecke sind mehrere Wärmestrahler und zusätzliche Reflektoren in so genannten Heizkästen angeordnet, um die Vorformlinge entsprechend zu temperieren. Während die Vorformlinge den Ofen durchlaufen, werden sie vorzugsweise um ihre Längsachse gedreht, um eine gleichmäßige Erwärmung von allen Seiten zu gewährleisten. Anschließend werden die erwärmten Vorformlinge beispielsweise an einen Auslaufstern übergeben und einer Streckblasvorrichtung o.ä. zugeführt.
Die Vorformlinge durchlaufen den Ofen nacheinander und in einem geringen Abstand zueinander. Der Erfolg des Streckblasprozesses hängt entscheidend von der richtigen Wärmeverteilung innerhalb des Vorformlings ab. Das bedeutet aber auch, dass die Vorformlinge nach dem Durchlaufen des Ofens jeweils dieselbe Wärmeverteilung aufweisen müssen. Insbesondere muss jeder Vorformling genau gleich erhitzt werden. 1 zeigt die Wärmestrahlungssituation innerhalb einer linearen Heizstrecke 2 eines Ofens 1. Die Vorformlinge 5, 6 einer Reihe 4 werden durch die in Heizkästen 3 angeordneten Wärmestrahler (nicht dargestellt) mit Wärmestrahlung S beaufschlagt. Für die innerhalb einer Produktionsreihe 4 angeordneten Vorformlinge 5 ist die Bestrahlung durch die Wärmestrahler jeweils gleich und erfolgt weitgehend von zwei gegenüberliegenden Seiten. Insbesondere werden die Wärmestrahlen S teilweise durch benachbarte Vorformlinge 5 zu beiden Seiten aufgenommen. Für den ersten und den letzten, d.h. für den jeweils endständigen, Vorformling 6 jeder Produktionsreihe 4 ist die Situation dagegen eine andere. Auf diese endständigen Vorformlinge 6 wirkt zusätzlich noch eine seitliche Wärmestrahlung S*. Dies führt dazu, dass diese Vorformlinge 6 zu stark erhitzt werden und somit nicht für den nachfolgenden Blasformprozess geeignet sind. D.h. entweder werden diese endständigen Vorformlinge 6 vor dem Blasformprozess ausgeschleust und verworfen oder aber die daraus hergestellten Blasformprodukte müssen anschließend verworfen werden. Der dadurch produzierte Ausschuss schlägt sich in den Produktionskosten nieder, da immer wieder zu stark erwärmte Vorformlinge oder entsprechende Produkte als Ausschuss verworfen werden müssen. Weiterhin stellt dies auch einen nicht zu vernachlässigenden Umweltaspekt dar, da Rohstoffe unnötigerweise verschwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Ausschuss bei der Temperierung von Vorformlingen zu vermindern.
Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gelöst, die die Merkmale in den Patentansprüchen 1 und 9 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die jeweiligen Unteransprüche beschrieben.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Temperieren von Vorformlingen aus thermoplastischem Kunststoff für einen nachfolgenden Blas- bzw. Streckblasvorgang. Dabei werden aus den Vorformlingen Artikel, beispielsweise Flaschen, in gewünschter Form hergestellt. Die Vorformlinge werden beispielsweise über einen Einlaufstern o.ä. der Heizvorrichtung zugefördert. Die Heizvorrichtung umfasst Transportmittel zur Bewegung der Vorformlinge innerhalb der Heizvorrichtung. Insbesondere werden die Vorformlinge um ihre Längsachse rotierend durch die Heizvorrichtung transportiert. Beispielsweise greifen so genannte Heizdorne, die an einer umlaufenden Transportkette befestigt sind, in den oben offenen Mündungsbereich der Vorformlinge.
Im Allgemeinen bildet die umlaufende Transportkette im Inneren der Heizvorrichtung zwei lineare gegenläufige Heizstrecken und zwei Umlenkbereiche. Im Bereich der linearen Heizstrecken sind so genannte Heizkästen mit Wärmestrahlern und zumeist auch Reflektoren angeordnet. Die Vorformlinge durchlaufen die Heizkästen und werden hierbei erwärmt. An den Umlenkbereichen erfolgt im Allgemeinen keine Temperierung der Vorformlinge.
Erfindungsgemäß umfasst die Heizvorrichtung ein Puffersystem für mindestens einen Vorformling-Platzhalter oder mindestens einen Vorformling. Bei einem neuen Produktionsstart wird zuerst mindestens ein Vorformling-Platzhalter oder mindestens ein Vorformling aus dem Puffersystem entnommen und dem Transportmittel der Heizvorrichtung zugeführt. Daran lückenlos anschließend werden die normalen Vorformlinge dem Transportmittel zugeführt und durchlaufen die Heizvorrichtung. D.h. ein erster Vorformling-Platzhalter wird für den Temperierungsprozess unmittelbar vor dem ersten Vorformling einer Produktionsreihe platziert. Nachdem der erste Vorformling-Platzhalter die Heizvorrichtung, insbesondere die erste lineare Heizstrecke, den Umlenkbereich und die zweite lineare Heizstrecke, durchlaufen hat, wird er dem Puffersystem zurückgeführt. Die Vorformlinge der Produktionsreihe werden dagegen über einen Transportstern oder einem anderen geeigneten Fördermittel einer Blasvorrichtung zugeführt. Analog wird mindestens ein Vorformling-Platzhalter nach dem letzten Vorformling einer Produktionsreihe angeordnet und durchläuft die Heizvorrichtung, bevor er wieder ausgesondert und dem Puffersystem zugeführt wird. D.h. ein zweiter Vorformling-Platzhalter wird für den Temperierungsprozess unmittelbar nach dem letzten Vorformling einer Produktionsreihe platziert. Die Vorformling-Platzhalter werden demnach insbesondere so platziert, dass sie an dem Heizdorn unmittelbar vor dem ersten und / oder unmittelbar nach dem letzten Vorformling angeordnet sind. Abhängig davon, wie viele Vorformlinge eine Produktionsreihe jeweils umfasst, kann derselbe Vorformling-Platzhalter als Start-Vorformling-Platzhalter und als End-Vorformling-Platzhalter verwendet werden. Weiterhin kann es notwendig sein, innerhalb der Produktionsreihe einen Vorformling-Platzhalter oder einen Vorformling aus dem Puffersystem zu platzieren, beispielsweise um defekte Vorformlinge zu ersetzen. Dies wird nachfolgend genauer dargestellt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden mindestens zwei Vorformling-Platzhalter oder Vorformlinge vor dem ersten und / oder nach dem letzten Vorformling einer Produktionsreihe von Vorformlingen platziert.
Der Vorformling-Platzhalter weist zumindest eine Vorformling ähnliche Form und Größe auf. Insbesondere sollte der obere Bereich in der Größe und Form dem Gewindebereich der normalen Vorformlinge im Wesentlichen entsprechen, damit ein guter Halt am Transportmittel, insbesondere an den Heizdornen der Transportkette, gewährleistet werden kann. Auch die Masse des Vorformling-Platzhalters sollte weitgehend der Masse eines normalen Vorformlings entsprechen. Der Vorformling-Platzhalter kann beispielsweise aus Aluminium, Edelstahl, Keramik, Glas, einem temperaturbeständigen Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Insbesondere sollte bei der Wahl des Materials und der Herstellung des Vorformling-Platzhalters darauf geachtet werden, dass der Vorformling vergleichbare absorbierende oder reflektierende Eigenschaften wie ein normaler Vorformling aufweist, um die Erwärmung des benachbarten ersten oder letzten Vorformlings einer Produktionsreihe nicht ungewünscht zu beeinflussen.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass im Puffersystem unterschiedliche Vorformling-Platzhalter angeordnet werden können und dass in Abhängigkeit davon, welche Vorformlinge erwärmt werden sollen, jeweils unterschiedliche Vorformling-Platzhalter in der Heizvorrichtung eingesetzt werden. Das Puffersystem umfasst beispielsweise mehrere Pufferspeicher. Die unterschiedlichen Vorformling-Platzhalter unterscheiden sich beispielsweise im Gewindedurchmesser und / oder ihrer Länge. Es kann auch vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Vorformling-Platzhalter beispielsweise über RFID o.ä. gekennzeichnet sind, so dass die richtigen Vorformling-Platzhalter gezielt gesteuert und insbesondere automatisch aus dem Puffersystem entnommen werden können. Weiterhin kann vorgesehen sein, normale Vorformlinge als Vorformling-Platzhalter zu verwenden. Je nach Materialbeschaffenheit kann es hierbei jedoch aufgrund der dauernden Temperaturschwankungen zur Alterung des Materials kommen, so dass die als Platzhalter verwendeten Vorformlinge regelmäßig ausgetauscht werden müssen.
Vorzugsweise erfolgt die Entnahme eines Vorformling-Platzhalters oder eines Vorformlings aus dem Puffersystem, das Einsetzen desselben am Anfang und / oder am Ende einer Produktionsreihe bevor oder während dieser in die Heizvorrichtung einläuft und das Zurückführen des Vorformling-Platzhalters oder des Vorformlings in das Puffersystem, nachdem der Vorformling-Platzhalter die beiden linearen Heizstrecken durchlaufen hat, automatisiert. Hierfür ist beispielsweise eine Steuerung vorgesehen. In die Steuerungseinheit können Produktionsparameter eingegeben werden. Die Steuerung steuert daraufhin die Abgabe eines Vorformling-Platzhalters oder Vorformlings aus dem Puffersystem bzw. die Rückführung des Vorformling-Platzhalters oder Vorformlings in das Puffersystem.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Puffersystem dem Einlaufstern für die Vorformlinge zugeordnet, so dass die Vorformling-Platzhalter in diesem Bereich der Heizvorrichtung zugeführt werden und somit ebenfalls die gesamte Heizvorrichtung durchlaufen. Insbesondere ist das Puffersystem sowohl dem Einlaufstern für die Vorformlinge in die Heizvorrichtung als auch dem Transportmittel für die Vorformlinge der Heizvorrichtung zugeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Heizvorrichtung und / oder dem Einlaufstern für die Vorformlinge ein Detektionssystem zur Erkennung fehlerhafter Vorformlinge und eine Steuerungseinheit zugeordnet. Dabei handelt es sich beispielsweise um ein bilderkennendes System, über das verformte Mündungsbereiche oder andere Deformationen der Vorformlinge erkannt werden. Weiterhin können Sensoren vorgesehen sein, die fehlerhafte Materialeigenschaften, beispielsweise Vorformlinge mit ungleichmäßigen Wandstärken etc., erkennen.
Dem Detektionssystem, der Heizvorrichtung und / oder dem Einlaufstern kann eine Auswurfeinrichtung zugeordnet sein, über die die als fehlerhaft erkannten Vorformlinge gezielt aus dem System ausgeschleust werden können. Insbesondere Vorformlinge mit einer ungewünschten Ovalität oder einer anderen Deformation des Gewindes können über die Heizdorne der Transportkette nicht sicher transportiert werden. Stattdessen ist die Gefahr sehr hoch, dass deformierte Vorformlinge schlecht auf den Heizdornen aufsitzen und deswegen beim Transport durch die Heizvorrichtung schräg sitzen und andere Vorformlinge behindern oder in den Heiztunnel fallen können. Aus diesem Grund müssen deformierte Vorformlinge noch vor der Übergabe an die Heizvorrichtung verworfen werden. Dies erfolgt über eine erste Auswurfeinrichtung. Dabei kommt es zu einer Lückenbildung innerhalb der Produktionsreihe an Vorformlingen, die die Heizvorrichtung durchlaufen. Die an die Lücke angrenzenden Vorformlinge werden ebenso wie der beim Stand der Technik ungeschützte erste und letzte Vorformling einer Produktionsreihe zu stark erwärmt, da auf diese Vorformlinge zusätzliche seitliche Wärmestrahlung einwirkt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind Detektionssystem, Puffersystem und / oder eine erste Auswurfeinrichtung über eine Steuerungseinheit miteinander gekoppelt. Das Detektionssystem ermittelt fehlerhafte Vorformlinge und übermittelt die entsprechenden Daten an die Steuerungseinheit. Die Steuerungseinheit steuert die erste Auswurfeinrichtung an, so dass der fehlerhafte Vorformling verworfen wird. Gleichzeitig signalisiert die Steuerungseinheit dem Puffersystem, dass ein Vorformling-Platzhalter benötigt wird, um die Lücke entsprechend zu füllen. Weiterhin kontrolliert die Steuerungseinheit, dass der Lücken füllende Vorformling-Platzhalter nach Durchlaufen der Heizvorrichtung wieder in das Puffersystem zurückgeführt wird.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Puffersystem zusätzlich einen Pufferspeicher mit einem gewissen Vorrat an normalen Vorformlingen umfasst und diese gezielt in die Lücken eingesetzt werden können. In diesem Fall müssen die aus dem Puffersystem eingeführten Vorformlinge nicht in dieses zurückgeführt werden, sondern werden direkt an die Blasvorrichtung weitergegeben. Da das Puffersystem im Allgemeinen nur einen begrenzten Vorrat an normalen Vorformlingen vorhält, wird der Vorrat im Puffersystem beispielsweise über die Steuerungseinheit überwacht. Ist der Vorrat fast aufgebraucht, dann signalisiert die Steuerungseinheit einem Lager, dem Bediener etc., dass der Vorrat an normalen Vorformlingen im Puffersystem wieder aufgefüllt werden muss. Ist der Vorrat an normalen Vorformlingen im Puffersystem leer, so erkennt dies die Steuerungseinheit ebenfalls und füllt die Lücken in der Produktionsreihe nunmehr mit Vorformling-Platzhaltern aus dem Puffersystem, die anschließend wieder in das Puffersystem zurückgeführt werden.
Um möglichst wenige Lücken vor dem Durchlaufen der Heizvorrichtung mit Vorformling-Platzhaltern oder normalen Vorformlingen auffüllen zu müssen, kann vorgesehen sein, dass zwischen der Art des Fehlers im Vorformling differenziert wird. Anhand des von der Detektionssystems übermittelten Signals ermittelt die Steuerungseinheit, ob es sich um einen Deformationsfehler oder beispielsweise um eine Materialschwäche im Anspritzpunkt o.ä. handelt. Wie bereits beschrieben, sollten Vorformlinge mit einem deformierten Gewinde vorzugsweise bereits vor Übergabe an die Heizvorrichtung ausgesondert werden. Dies erfolgt über die bereits beschriebene erste Auswurfeinrichtung. Vorformlinge mit einem Materialfehler können dagegen die Heizvorrichtung durchlaufen und müssen erst vor oder bei der Übergabe an die Blasvorrichtung aus dem System ausgesondert werden. Dies erfolgt beispielsweise über eine zweite nachgeordnete Auswurfeinrichtung. Beide Auswurfeinrichtungen werden über die Steuerungseinheit entsprechend angesteuert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die als fehlerhaft erkannten Vorformlinge von dem Detektionssystem erkannt werden. Die Steuerungseinheit steuert daraufhin eine Überführungseinrichtung an, die den fehlerhaften Vorformling in das Puffersystem überführt, so dass dieser nunmehr als Vorformling-Platzhalter eingesetzt werden kann. Ein solches Überführungssystem ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn normale Vorformlinge als Vorformling-Platzhalter verwendet werden. Aufgrund des normalen Alterungsprozesses müssen diese in regelmäßigen Abständen ersetzt werden. Durch das Überführungssystem werden dem Puffersystem immer wieder frische Vorformling-Platzhalter zugeführt.
Das beschriebene Detektionssystem ist vorzugsweise vor dem Einlauf der Vorformlinge in die Heizvorrichtung, beispielsweise im Bereich des Einlaufsterns für die Vorformlinge, angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Detektionseinheit innerhalb der Heizvorrichtung vorgesehen sein, die erkennt, ob ein Vorformling fehlerhaft sitzt und somit die Gefahr des Herunterfallens besteht. Erkennt die Detektionseinheit einen fehlerhaft sitzenden Vorformling, so wird ein entsprechendes Signal generiert. Der Vorformling wird über eine dritte Auswurfeinrichtung ausgeschleust und durch einen Vorformling-Platzhalter aus dem Puffersystem ersetzt, der anschließend wieder in das Puffersystem zurückgeführt wird.
Aus prozesstechnischen Gründen kann vorgesehen sein, dass der Vorformling-Platzhalter erst nach der Blasvorrichtung aussortiert und über eine entsprechende Überführungseinrichtung dem Puffersystem zurückgeführt wird. Die Steuerungseinheit stellt hierbei sicher, dass der Vorformling-Platzhalter in der entsprechenden Blasform nicht behandelt wird, insbesondere dass der Vorformling-Platzhalter nicht mit Druck beaufschlagt wird. Alternativ kann der Vorformling-Platzhalter auch entsprechend ausgeformt sein, insbesondere keine Bodenfläche sondern einen unten offenen Bodenbereich aufweisen, so dass der Vorformling-Platzhalter durch den Bearbeitungsprozess nicht verändert wird.
Das Zu- und Rückführen der Vorformling-Platzhalter in der Heizvorrichtung erfolgt weitgehend unabhängig von der normalen Bewegungsbahn der Vorformlinge. Insbesondere greift die Bewegungsbahn der Vorformling-Platzhalter nicht in die Bewegungsbahn der Vorformlinge ein.
Um die richtige Temperierung aller Vorformlinge innerhalb einer Produktionsreihe zu gewährleisten, kann auch mindestens eine Zusatzeinrichtung vorgesehen sein, die die richtige Temperierung des ersten und des letzten Vorformlings der Produktionsreihe bewirkt, so dass diese jeweils die richtige Ausgangstemperatur für die nachfolgende Umformung aufweisen. Eine solche Einrichtung umfasst beispielsweise mindestens einen Temperatursensor und mindestens eine Temperierungseinrichtung, beispielsweise eine Kühleinrichtung, die einen Kühlmittelstrom auf den zu stark erwärmten ersten und letzten Vorformling der Produktionsreihe bläst. Durch Rückkopplung mit der sensorisch ermittelten Temperatur kann somit die richtige Temperatur für den nachfolgenden Umformprozess eingestellt werden.
Um eine Fehltemperierung von Vorformlingen aufgrund von Lücken in der Produktionsreihe zu vermeiden, kann weiterhin vorgesehen sein, dass die Teilung der Transportkette flexibel einstellbar ist. Wird ein fehlerhafter Vorformling ausgeschleust, wird über eine Steuerungseinheit die Teilung der Transportkette in der Heizvorrichtung so verändert bzw. angepasst, dass die nachfolgenden Vorformlinge lückenlos aufschließen. Dadurch entstehen bei der Übergabe an die nachfolgende Blasvorrichtung keine Lücken.
Figurenbeschreibung
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
1 zeigt eine lineare Heizstrecke eines Ofens zum Vorheizen von Vorformlingen gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt eine lineare Heizstrecke eines Ofens zum Vorheizen von Vorformlingen und Vorformling-Platzhaltern.
3 zeigt eine erste Ausführungsform eines Ofens mit einem Puffersystem für Vorformling-Platzhalter.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Ofens mit einem Puffersystem für Vorformling-Platzhalter.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Ofens mit einem Puffersystem für Vorformling-Platzhalter.
6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen eines Ofens mit einem Puffersystem für Vorformling-Platzhalter.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und stellen keine abschließende Begrenzung dar.
1 zeigt eine lineare Heizstrecke 2 eines Ofens 1 zum Vorheizen von Vorformlingen 5 gemäß dem Stand der Technik und wurde bereits beschrieben.
2 zeigt eine lineare Heizstrecke 2 eines Ofens 1 zum Vorheizen von Vorformlingen 5 mit Vorformling-Platzhaltern 32. Vor dem ersten Vorformling 5Start und nach dem letzten Vorformling 5End jeder Produktionsreihe 4 an Vorformlingen wird jeweils ein so genannter Vorformling-Platzhalter 32 aus einem Puffersystem (vgl. 3) eingesetzt. Dies erfolgt vorzugsweise automatisiert. Nach dem Durchlaufen der Heizstrecke 2 werden die Vorformling-Platzhalter 32 wieder entnommen und in ein Puffersystem (vgl. 3) überführt. Dies erfolgt ebenfalls vorzugsweise automatisiert. Die Vorformling-Platzhalter 32 werden zwischenzeitlich in einem Pufferspeicher des Puffersystems gepuffert und bei Bedarf aus diesem entnommen.
Die Vorformling-Platzhalter 32 bestehen vorzugsweise aus einem Werkstoff, der durch die Wärmestrahlung im Ofen 1 nicht beeinträchtigt wird. Die Vorformling-Platzhalter 32 müssen insbesondere aus einem Material bestehen, dass die auf die benachbarten Vorformlinge 5 einwirkende Strahlung S, insbesondere die auf den ersten und den letzten Vorformlings 5Start und 5End einwirkende Strahlung S, S*, nicht beeinflusst und / oder verändert wird. Die Vorformling-Platzhalter 32 können insbesondere aus Aluminium, Edelstahl, Keramik, Glas oder einem temperaturbeständigen Kunststoff bestehen. Die Vorformling-Platzhalter 32 weisen insbesondere eine vergleichbare Geometrie bzw. Form wie die normalen Vorformlinge 5 auf. Insbesondere ist der obere Bereich, in den die Heizdorne der Transportkette 8 (vgl. 3) eingreifen, zumindest weitgehend identisch ausgeführt. Zudem sollte die Masse der Vorformling-Platzhalter 32 ähnlich der Masse der Vorformlinge 5 sein, um eine korrekte Halterung des Vorformling-Platzhalters 32 an der Transportkette 8 zu gewährleisten.
Durch die Verwendung der Vorformling-Platzhalter 32 können pro Anlaufen der Maschine bzw. pro Produktionseinheit jeweils zwei Vorformlinge 5 eingespart werden. Auf längere Zeit gesehen bedeutet dies eine deutliche Ersparnis an Vorformlingen 5. Dies wirkt sich wiederum positiv auf die laufenden Kosten aus. Die Verwendung von Vorformling-Platzhaltern 32 senkt die Ausschussrate beträchtlich. Anstelle von besonderen Vorformling-Platzhaltern 32 können auch normale Vorformlinge 5 verwendet werden, die anschließend bevorzugt nicht in die Blasvorrichtung 10 weitergeführt, sondern in das Puffersystem zurückgeführt und erneut als Platzhalter verwendet werden.
3 zeigt eine erste Ausführungsform eines Ofens 1 mit einem Puffersystem 30 für Vorformling-Platzhalter 32. Das Puffersystem 30 ist insbesondere im Bereich der Umlenkung 9 der Transportkette 8 im Eingangsbereich des Ofens 1 angeordnet. Beim Start einer neuen Produktionsreihe 4 wird zuerst ein Vorformling-Platzhalter 32 aus dem Puffersystem 30 entnommen und der Heizstrecke 2 zugeführt. Anschließend werden die normalen Vorformlinge 5 der Heizvorrichtung zugeführt. Der Vorformling-Platzhalter 32 wird insbesondere von einem Heizdorn (nicht dargestellt) an einer Transportkette 8 aufgenommen. Die nachfolgenden Heizdorne werden jeweils mit normalen Vorformlingen 5 beladen. Nach Durchlaufen des Ofens 1 und vor dem Überführen der Vorformlinge 5 über einen Transferstern 14 in die Blasvorrichtung 10 wird der vorauslaufende Vorformling-Platzhalter 32 wieder in das Puffersystem 30 zurück geführt.
Analog wird im Anschluss an eine Produktionsreihe 4 ein Vorformling-Platzhalter 32 aus dem Puffersystem 30 entnommen und durchläuft den Ofen 1 als ein die Produktionsreihe 4 abschließender Platzhalter 32. Der abschließende Vorformling-Platzhalter 32 wird ebenfalls nach Durchlaufen des Ofens 1 entnommen und bevorzugt noch vor der Übergabe an die Blasvorrichtung 10 in das Puffersystem 30 zurück geführt. Die korrekt temperierten Vorformlinge 5 werden über einen Transferstern 14 an eine Blasvorrichtung 10 mit entsprechenden Blasformen (nicht dargestellt) übergeben. Dort werden die Vorformlinge 5 in einem Streckblasprozess in die gewünschten Produkte, beispielsweise Flaschen 20, umgeformt und über einen Auslaufstern 16 und einen Abförderer 18 weiteren Verarbeitungsvorrichtungen, wie z.B. einer Füllmaschine oder einer Etikettiermaschine (nicht dargestellt) zugeführt.
Das Puffersystem 30 ist beispielsweise als Pufferstern 31 ausgebildet, in dem die Vorformling-Platzhalter 32 bereitgestellt werden. Der Pufferstern 31 ist im Zu- und Abfuhrbereich des Ofens 1 angeordnet, insbesondere benachbart zum Einlaufstern 12 für die untemperierten Vorformlinge 5 und benachbart zum Transferstern 14 für die temperierten Vorformlinge 5. Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Einlaufstern 12, Pufferstern 31 und Transferstern 14 so angeordnet, dass zwischen Einlaufstern 12 und Pufferstern 31 bzw. zwischen Pufferstern 31 und Transferstern 14 jeweils die Transportkette 8 des Ofens 1 verläuft. Diese kann somit jeweils von zwei Seiten bedient werden. Dies ermöglicht ein einfaches Ein- bzw. Ausschleusen der Vorformling-Platzhalter 32.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Ofens 1 mit einem Puffersystem 30 für Vorformling-Platzhalter 32. Hierbei ist zusätzlich eine Erkennung und Ausschleusung von fehlerhaften Vorformlingen 5a über ein Detektionssystem 40 vorgesehen. Das Detektionssystem 40 übermittelt entsprechende Signale an eine Steuerungseinheit 44. Diese wiederum steuert eine Auswurfeinheit 42, über die der als defekt erkannte Vorformling 5a vom Zuförderer 7 oder aus dem Einlaufstern 12 entfernt und verworfen wird. Die dadurch entstehende Lücke in der Produktionsreihe 4 wird durch die gesteuerte Zuführung eines Vorformling-Platzhalters 32 aus dem Puffersystem 30 geschlossen. Nach Durchlaufen des Ofens 1 wird der lückenfüllende Vorformling-Platzhalter 32 bevorzugt wieder in das Puffersystem 30 zurückgeführt.
Bei dieser Ausführungsform werden also fehlerhafte Vorformlinge 5a vor dem Einlaufen in den Ofen 1 erkannt, aus dem System entfernt und durch Vorformling-Platzhalter 32 ersetzt, die nach dem Durchlaufen des Ofens 1 und vor der Überführung in die nachfolgende Blasvorrichtung wieder ausgesondert und in das Puffersystem 30 zurück geführt werden.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Ofens 1 mit einem Puffersystem 30 für Vorformling-Platzhalter 32 und fehlerhafte Vorformlinge 5b. Hierbei ist eine Erkennung und Ausschleusung von fehlerhaften Vorformlingen 5a, 5b über ein Detektionssystem 40* vorgesehen. Insbesondere unterscheidet das Detektionssystem 40* die fehlerhaften Vorformlinge 5a, 5b nach der Art des Fehlers. Handelt es sich um einen Deformationsfehler, d.h. die Vorformlinge 5a weisen ein deformiertes Gewinde auf, dann können diese nicht verliersicher über die Transportkette 8 durch den Ofen 1 transportiert werden. Vorformlinge 5a mit einem Deformationsfehler werden deshalb im Einlaufbereich des Ofens 1 über eine erste Auswurfeinrichtung 42 aus dem System entfernt. Die dadurch entstehende Lücke in der Produktionsreihe 4 wird durch die gesteuerte Zuführung eines Vorformling-Platzhalters 32 aus dem Puffersystem 30 geschlossen. Nach Durchlaufen des Ofens 1 wird der lückenfüllende Vorformling-Platzhalter 32 wieder in das Puffersystem 30 zurück geführt.
Handelt es sich dagegen um einen Materialfehler, d.h. die Vorformlinge 5b weisen einen löchrigen Anspritzpunkt oder Bereiche mit verdickten oder zu dünnen Wandstärken auf, dann können die Vorformlinge 5b sicher durch den Ofen 1 transportiert werden. Allerdings sind diese Vorformlinge 5b nicht für die Herstellung von Flaschen 20 (vgl. 3) oder anderen Produkten im dem nachfolgenden Streckblasprozess geeignet. Die Vorformlinge 5b werden in diesem Fall nicht vor dem Einlaufen in den Ofen 1 ausgesondert, sondern durchlaufen diesen und werden anschließend über eine zweite Auswurfeinrichtung 43 ausgesondert. Diese wird ebenfalls durch die Steuerungseinheit 44 angesteuert und kontrolliert. Dadurch wird gewährleistet, dass fehlerhafte Vorformlinge 5a, 5b nicht der Blasvorrichtung 10 (vgl. 3) zugeführt und somit fehlerhafte Produkte hergestellt werden.
Alternativ kann der Vorformling 5b mit Materialfehler nach Durchlaufen des Ofens 1 gesteuert im Puffersystem 30 zwischengespeichert werden und anschließend als lückenfüllender Vorformling 5b- Platzhalter verwendet werden. Durch die Verwendung fehlerhafter Vorformlinge 5b als Platzhalter innerhalb oder vor bzw. nach einer Produktionsreihe 4 ist es nicht notwendig, spezielle Vorformling-Platzhalter 32 vorzuhalten. Stattdessen werden anfangs normale Vorformlinge 5 als Platzhalter verwendet. Aufgrund des normalen Alterungsprozesses müssen diese in regelmäßigen Abständen ersetzt werden. Durch die Überführung der defekten Vorformlinge 5b in das Puffersystem 30 sind somit immer frische Platzhalter vorhanden. Die Platzhalter, die den Ofen 1 mehrfach durchlaufen haben, werden nach einer definierten Anzahl von Durchläufen gezielt verworfen. Insbesondere werden sie nach einer definierten Anzahl von Durchläufen über die zweite Auswurfeinrichtung 43 ausgesondert.
Bei dieser Ausführungsform werden also deformierte Vorformlinge 5a vor dem Einlaufen in den Ofen 1 erkannt, aus dem System entfernt und durch Vorformling-Platzhalter 32 ersetzt, die nach dem Durchlaufen des Ofens 1 und vor der Überführung in die nachfolgende Blasvorrichtung 10 (vgl. 3) wieder in das Puffersystem 30 zurück geführt werden. Vorformlinge 5b mit einem Materialfehler werden zur Vermeidung von Lücken innerhalb der Produktionsreihe 4 erst nach Durchlaufen des Ofens 1 entfernt.
Dabei werden sie entweder über eine zweite Auswurfeinrichtung 43 ausgesondert oder aber in das Puffersystem 30 überführt um einen Speichervorrat an lückenfüllenden Platzhaltern für weitere Durchläufe zu bilden.
6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen eines Ofens 1 mit einem Puffersystem 30 für Vorformling-Platzhalter 32, wobei das Puffersystem 30 jeweils außerhalb der Transportkette 8 angeordnet ist. In der Ausführungsform gemäß 6 ist das Puffersystem 30 zwar außerhalb der Transportkette 8 angeordnet. Allerdings ist das Puffersystem 30 der Transportkette 8 im äußeren Bereich der Umlenkung 9 im Eingangsbereich des Ofens 1 zugeordnet. In der Ausführungsform gemäß 7 ist das Puffersystem 30 nach dem Zulauf bzw. Zuförderer 7 für die Vorformlinge 5 angeordnet. Insbesondere ist das Puffersystem 30 vor dem Einlaufstern 12 angeordnet oder diesem zugeordnet.
Weitere (nicht dargestellte) Ausführungsformen sind denkbar, bei denen das Puffersystem 30 extern, d.h. insbesondere außerhalb des Ofens 1, angeordnet ist. Die Zuführung der Vorformling-Platzhalter 32 erfolgt dann über entsprechende Transportmittel, die eine Bewegung der Vorformling-Platzhalter 32 zwischen dem Puffersystem 30 und dem Einlaufstern 12 oder der Transportkette 8 erlauben. Wie bereits beschrieben, kann eine Kopplung mit einem Detektionssystem und einer Steuerungseinheit o.ä. vorgesehen sein, um gegebenenfalls auch fehlerhafte Vorformlinge auszutauschen bzw. Lücken in einer Vorformlings-Produktionsreihe aufzufüllen.
Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Ofen
2: lineare Heizstrecke
3: Heizkasten
4: Produktionsreihe
5: Vorformling
5a: fehlerhafter, insbesondere deformierter Vorformling
5b: fehlerhafter, insbesondere Vorformling mit Materialfehler
6: endständiger Vorformling einer Produktionsreihe
7: Zuförderer
8: Transportkette
9: Umlenkbereich
10: Blasvorrichtung
12: Einlaufstern
14: Transferstern
16: Auslaufstern
18: Abförderer
20: Flasche
30: Puffersystem
31: Pufferstern
32: Vorformling-Platzhalter
40: Detektionssystem
42: erste Auswurfeinrichtung
43: zweite Auswurfeinrichtung
44: Steuerungseinheit
S: Wärmestrahlung
TR: Transportrichtung

Claims

Heizvorrichtung (1) zum Temperieren von Vorformlingen (5) aus thermoplastischem Kunststoff für einen nachfolgenden Blas- bzw. Streckblasvorgang, wobei die Heizvorrichtung (1) Transportmittel (8) zum Transport der Vorformlinge (5) durch die Heizvorrichtung (1) aufweist und wobei die Heizvorrichtung (1) eine Mehrzahl von Wärmestrahl-Einrichtungen (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (1) ein Puffersystem (30) für mindestens einen Vorformling-Platzhalter (32) oder mindestens einen Vorformling (5, 5b) umfasst, wobei über das Puffersystem (30) der mindestens eine Vorformling-Platzhalter (32) oder der mindestens eine Vorformling (5, 5b) mindestens vor dem ersten und / oder nach dem letzten Vorformling (5Start, 5End) einer Produktionsreihe (4) von Vorformlingen (5) und / oder bei Erkennen einer Lücke innerhalb einer Produktionsreihe (4) von Vorformlingen (5) vor dem Passieren der Heizeinrichtung (1) innerhalb dieser platzierbar ist.
Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Heizvorrichtung (1) eine Steuerungseinheit (44) umfasst und wobei der mindestens eine Vorformling-Platzhalter (32) oder der mindestens eine Vorformling (5, 5b) automatisiert aus dem Puffersystem (30) entnehmbar und diesem wieder zuführbar ist.
Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei über das Puffersystem (30) mindestens zwei Vorformling-Platzhalter (32) oder mindestens zwei Vorformlinge (5, 5b) vor dem ersten und / oder nach dem letzten Vorformling (5Start, 5End) einer Produktionsreihe (4) von Vorformlingen (5) platzierbar sind.
Heizvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Puffersystem (30) dem Einlaufstern (14), über den die Vorformlinge (5) der Heizvorrichtung (1) zugeführt werden, und / oder dem Transportmittel (8) der Heizvorrichtung (1) zugeordnet ist.
Heizvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Puffersystem (30) mindestens einen Pufferspeicher für Vorformling-Platzhalter, für normale Vorformlinge (5) und / oder für defekte Vorformlinge (5b) umfasst. Heizvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Heizvorrichtung (1) und / oder dem Einlaufstern (14) ein Detektionssystem (40, 40*) zur Erkennung fehlerhafter Vorformlinge (5a, 5b) und eine Steuerungseinheit (44) zugeordnet ist.
Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei der Heizvorrichtung (1) und / oder dem Einlaufstern (14) mindestens eine erste Auswurfeinrichtung (42) zum Entfernen der fehlerhaften Vorformlinge (5a) zugeordnet ist.
Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei ein Vorformling-Platzhalter (32) oder ein Vorformling (5, 5b) aus dem Puffersystem (30) in die durch Auswurf eines fehlerhaften Vorformlings (5a) entstandene Lücke in der Produktionsreihe (4) einsetzbar ist.
Verfahren zum Temperieren von Vorformlingen (5) aus thermoplastischem Kunststoff für einen nachfolgenden Blas- bzw. Streckblasvorgang, wobei Vorformlinge (5) in einer Produktionsreihe (4) über Transportmittel (8) durch die Heizvorrichtung (1) bewegt und durch eine Mehrzahl von Wärmestrahl-Einrichtungen (3) temperiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem ersten und nach dem letzten Vorformling (5Start, 5End) einer Produktionsreihe (4) jeweils mindestens ein Vorformling-Platzhalter (32) oder mindestens ein Vorformling (5, 5b) angeordnet wird, wobei der mindestens eine Vorformling-Platzhalter (32) oder der mindestens eine Vorformling (5, 5b) einem Puffersystem (30) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der mindestens eine Vorformling-Platzhalter (32) oder der mindestens eine Vorformling (5, 5b) vor dem ersten und nach dem letzten Vorformling (5Start, 5End) einer Produktionsreihe (4) nach Durchlaufen der Heizvorrichtung (1) wieder entnommen und dem Puffersystem (30) zugeführt wird, oder wobei der mindestens eine Vorformling-Platzhalter (32) oder der mindestens eine Vorformling (5, 5b) vor dem ersten und nach dem letzten Vorformling (5Start, 5End) einer Produktionsreihe (4) nach Durchlaufen der nachfolgenden Blasvorrichtung (10) entnommen und dem Puffersystem (30) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei fehlerhafte Vorformlinge (5a) detektiert und vor oder im Anfangsbereich der Heizvorrichtung (1) ausgeschleust und durch Vorformling-Platzhalter (32) oder Vorformlinge (5, 5b) aus dem Puffersystem (30) ersetzt werden, wobei die Vorformling-Platzhalter (32) oder Vorformlinge (5, 5b) nach Durchlaufen der Heizvorrichtung (1) in das Puffersystem (30) zurückgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei fehlerhafte Vorformlinge (5a, 5b) detektiert und die Art des Fehlers ermittelt wird, wobei insbesondere zwischen Vorformlingen (5a) mit Deformationsfehlern und Vorformlingen (5b) mit Materialfehlern unterschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei fehlerhafte Vorformlinge (5a) mit Deformationsfehlern über eine erste Auswurfeinrichtung (42) ausgeschleust und die entstandenen Lücken mit einem Vorformling-Platzhalter (32) aus dem Puffersystem (30) aufgefüllt werden und wobei fehlerhafte Vorformlinge (5b) mit Materialfehler erst nach Durchlaufen der Heizvorrichtung (1) über eine zweite Auswurfeinrichtung (43) ausgeschleust werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei fehlerhafte Vorformlinge (5b) mit Materialfehler nach Durchlaufen der Heizvorrichtung (1) in das Puffersystem (30) überführt werden; wobei fehlerhafte Vorformlinge (5a) mit Deformationsfehler über eine erste Auswurfeinrichtung (42) ausgeschleust werden; wobei die entstandenen Lücken jeweils mit einem Vorformling-Platzhalter (32) oder mit einem fehlerhaften Vorformling (5b) mit Materialfehler aus dem Puffersystem (30) aufgefüllt werden und wobei der Vorformling-Platzhalter (32) oder der als Platzhalter verwendete fehlerhafte Vorformling (5b) mit Materialfehler nach Durchlaufen der Heizvorrichtung (1) in das Puffersystem (30) zurückgeführt wird.