DE102013111948A1

DE102013111948A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen mit elektrisch oder magnetisch angesteuertem Blasluftventil

Info

Publication number: DE102013111948A1
Application number: DE201310111948
Authority: DE
Inventors: Martin Seger; Hartmut Davidson
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-04-30

Abstract

Vorrichtung (1) zum Umformen von Kunststoffvorformlingen (10) zu Kunststoffbehältnissen (20), mit wenigstens einer Umformungsstation (4), welche eine Blasformeinrichtung (12) aufweist, in deren Inneren die Kunststoffvorformlinge (10) durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen Medium zu den Kunststoffbehältnissen (20) expandierbar sind, welche weiterhin einen stangenartigen Körper (8) aufweist, der durch die Mündung der Kunststoffvorformlinge (10) in diese einführbar ist, um sie in einer Längsrichtung (L) zu dehnen, wobei die Umformungsstation (4) weiterhin eine Beaufschlagungseinheit (6) aufweist, welche die Kunststoffvorformlinge (10) mit dem fließfähigen Medium zu deren Expansion beaufschlagt, wobei die Beaufschlagungseinheit (6) wenigstens eine erste Ventileinrichtung (60) aufweist, welche die Zufuhr des fließfähigen Mediums an die Kunststoffvorformlinge (10) steuert, wobei die Ventileinrichtung (60) einen Ventilkörper (62) aufweist, der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung (B1) zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar ist sowie eine Antriebseinrichtung (64) zum Bewegen dieses Ventilkörpers (62). Erfindungsgemäß weist die Bewegungsrichtung (B1), in welcher der Ventilkörper (62) bewegbar ist, eine Komponente in der Längsrichtung (L) der Kunststoffvorformlinge (10) auf und die Antriebseinrichtung eine elektrisch und/oder magnetisch betriebene Antriebseinrichtung (64) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. Dabei werden üblicherweise erwärmte Kunststoffvorformlinge einer Umformungseinrichtung zugeführt und dort durch Beaufschlagung mit Druckluft zu Kunststoffbehältnissen, wie beispielsweise Kunststoffflaschen, expandiert. Üblicherweise wird dabei die Zufuhr der Blasluft zu den Kunststoffvorformlingen über Blasluftventile gesteuert, welche dabei die Zuführung von Druckluft mit unterschiedlichen Druckniveaus erlauben.
Zur Bereitstellung dieser Druckluft befindet sich damit üblicherweise an jeder Blasstation der Umformungseinrichtung eine Ventileinheit, welche die Zuleitung und auch meistens eine Ableitung von Blasluft zu und aus den Kunststoffvorformlingen mittels Ventilen steuert. Diese Ventile sind dabei druckbedingt relativ groß und erfordern für das Schalten der hohen Blasdrücke eine sehr kompakte Bauweise. Hierdurch ergibt sich, dass üblicherweise auch der Totraum bis zu einer Blasdüse, welche auf die Kunststoffvorformlinge aufgesetzt werden kann, relativ groß ist. Aufgrund dieser Größe des Totraums ergibt sich auch ein relativ hoher Luftverbrauch. Unter einem Totraum wird im Folgenden derjenige insbesondere mit einem Gas gefüllte Raum verstanden, der ausschließlich zum Leiten eines Mediums und insbesondere von Blasluft dient und der insbesondere an einem Ventilelement wie etwa einem Kolben endet. Das in dem Totraum befindliche Gas kann damit nicht vollständig zum Expandieren der Kunststoffvorformlinge verwendet werden, so dass man bestrebt ist, den Totraum möglichst zu verkleinern.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Totraum zu reduzieren. Auch soll eine Möglichkeit geschaffen werden, um auch trotz der hohen bestehenden Blasdrücke eine Verringerung der auf die Ventile wirkenden Kräfte zu erreichen. Zudem soll eine präzisere und schnellere Schaltung der Ventile ermöglicht werden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren nach den unabhängigen Patentansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen weist wenigstens eine Umformungsstation auf, welche wiederum eine Blasformeinrichtung aufweist, in deren Inneren die Kunststoffvorformlinge durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen Medium und insbesondere mit einem gasförmigen Medium zu den Kunststoffbehältnissen expandierbar sind. Weiterhin weist die Umformungsstation einen stangenartigen Körper auf, der durch die Mündung der Kunststoffvorformlinge in diese einführbar ist, um sie in einer Längsrichtung zu dehnen.
Weiterhin weist die Umformungsstation eine Beaufschlagungseinheit auf, welche die Kunststoffvorformlinge mit einem fließfähigen Medium zu deren Expansion beaufschlagt, wobei die Beaufschlagungseinheit wenigstens eine erste Ventileinrichtung aufweist, welche die Zufuhr des fließfähigen Mediums an die Kunststoffvorformlinge steuert. Weiterhin weist diese Ventileinrichtung einen Ventilköper auf, der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar ist und eine Antriebseinrichtung zum Bewegen dieses Ventilkörpers.
Erfindungsgemäß weist die Bewegungsrichtung, in welcher der Ventilkörper bewegbar ist, eine Komponente in der Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge auf und die Antriebseinrichtung ist wiederum eine elektrische und/oder magnetisch betriebene Antriebseinrichtung. Dadurch, dass der Ventilkörper in der besagten Richtung bewegt wird, kann eine Reduzierung des Totraums erreicht werden, da, wie unten genauer erläutert wird, der Ventilkörper sehr nahe an die eigentliche Blasdüse bzw. an den zu expandierenden Kunststoffvorformling herangeführt werden kann.
Vorteilhaft weist die Vorrichtung einen Träger mit einer Vielzahl der oben beschriebenen Umformungsstationen auf. Dabei handelt es sich insbesondere um einen drehbaren Träger.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist jede der Umformungsstationen jeweils eine Blasdüse auf, welche an eine Mündung der Kunststoffvorformlinge anlegbar ist, um diese mit dem fließfähigen Medium, insbesondere einem gasförmigen Medium und insbesondere mit Blasluft, zu beaufschlagen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform schließt die Bewegungsrichtung (des Ventilkörpers) mit der Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge einen Winkel ein, der kleiner ist als 60°, bevorzugt kleiner als 50°, bevorzugt kleiner als 40°, besonders bevorzugt kleiner als 30°, besonders bevorzugt kleiner als 20° und besonders bevorzugt kleiner als 10°. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Bewegungsrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Längsrichtung der zu expandierenden Kunststoffvorformlinge bzw. auch parallel zu einer Bewegungsrichtung der Reckstange, welche in die Kunststoffvorformlinge eingeführt wird. Durch diese Ausgestaltung kann eine sehr günstige Reduzierung des Totraumvolumens erreicht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verläuft der Ventilkörper wenigstens abschnittsweise durch einen Ventilraum, der von dem fließfähigen Medium, welches bevorzugt zum Expandieren der Kunststoffvorformlinge dient, beaufschlagbar ist. Insbesondere ist dabei dieser Ventilraum von einem unter Druck stehenden gasförmigen Medium beaufschlagbar.
Besonders bevorzugt weist der Ventilkörper ein erstes Verschließelement auf, welches in einer Stellung der Ventileinrichtung eine Öffnung verschließt, über die eine Fluidverbindung mit einem Innenraum der Kunststoffvorformlinge hergestellt wird und welches Verschließelemente in einer zweiten Stellung der Ventileinrichtung diese Öffnung freigibt, wobei weiterhin ein Kompensationsmittel vorgesehen ist, welches wenigstens teilweise eine von dem fließfähigen Medium auf das Verschließelement ausgeübte Kraft kompensiert.
So könnte es sich bei dem ersten Verschließelement um einen Ventilkolben oder einen Ventilstößel handeln, der die besagte Öffnung verschließt bzw. zur Beaufschlagung der Kunststoffvorformlinge mit dem gasförmigen Medium freigibt. Vorteilhaft wird das Kompensationsmittel ebenfalls von dem gasförmigen Medium beaufschlagt bzw. es wird dadurch erreicht, dass der Gasdruck, der an dem Ventil anliegt, auch das Kompensationsmittel beaufschlagt bzw. auf dieses eine Kraft ausübt.
Bevorzugt ist daher das Kompensationsmittel von dem fließfähigen Medium beaufschlagbar und eine Bewegung des Kompensationsmittels ist bevorzugt teilweise und besonders bevorzugt permanent an eine Bewegung des Verschließelements gekoppelt. Wie unten noch genauer erläutert wird, könnte es sich bei dem Kompensationsmittel ebenfalls um einen Kolben handeln, der auch von der Blasluft beaufschlagt wird, jedoch in einer Richtung, welche derjenigen Richtung entgegengesetzt ist, in welche das Verschließelement zum Öffnen des Ventils bewegt werden kann.
Vorteilhaft ist der Ventilraum zwischen dem Verschließelement und dem Kompensationsmittel angeordnet. Bevorzugt wird das Verschließelement zumindest zeitweise zeitgleich mit dem Kompensationsmittel mit Druckluft beaufschlagt.
Wie oben genauer erwähnt, soll eine Reduzierung des Totraumes erreicht werden, wobei dies dadurch erfolgt, dass ein Ventil bzw. ein Ventilkörper nahe an einer Blasdüse bzw. den zu expandierenden Kunststoffvorformling positioniert wird. Damit dies möglich wird, wirkt bevorzugt der Ventilkörper bzw. das Verschließmittel von oben her bzw. aus einer Richtung, welche weiter von dem Kunststoffvorformling beabstandet ist, als der Ventilkörper bzw. das Verschließelement. Bevorzugt wird, wie oben erwähnt, zur Ansteuerung des Ventilkörpers ein Ventiltrieb eingesetzt. Bei dieser Antriebseinrichtung, die bereits oben erwähnt wurde, kann es sich beispielsweise um eine elektromotorische Antriebseinrichtung handeln, beispielsweise um einen zwei-, vier-, sechs-, oder achtpoligen Gleichstrommotor, der zumindest zwischen zwei Arbeitspunkten betrieben wird. Insbesondere handelt es sich bei der Antriebseinrichtung um einen vierpoligen Gleichstrommotor.
Um zudem nicht gegen die vollständige Drucksituation in der Druckkammer bzw. den Ventilraum ankämpfen zu müssen, weist die Ventileinrichtung bevorzugt zusätzlich einen Gegenkolben auf, der eine Druckkompensation herstellt. Auf diese Weise ist es möglich, sehr schnell und sehr präzise mit minimalen Luftverlusten hohe Drücke zu schalten. Vorteilhaft ist dabei der Aufbau der Ventileinrichtung konzentrisch ausgebildet, wobei in einem mittleren Bereich dieses Ventilraums die oben erwähnte Reckstange geführt wird. Die Ventileinrichtungen sind bevorzugt kreisförmig um einen Bereich herum angeordnet, in dem die Reckstange geführt wird. Auf diese Weise kann ein ausreichend hoher Volumenstrom gewährleistet werden.
Durch die hier beschriebene Reduzierung des Totraums können sehr schnelle Schaltzeiten und sehr präzise Schaltpunkte kostengünstig erreicht werden, wobei auch zusätzlich eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind das Kompensationsmittel und das Verschließelement derart angeordnet, dass eine durch das fließfähige Medium auf das Kompensationsmittel aufgebrachte Kraft einer durch das fließfähige Medium auf das Verschließelement aufgebrachten Kraft entgegenwirkt. Wie oben erwähnt, kann beispielsweise ein Ventilraum zwischen dem Kompensationsmittel und dem Verschließelement angeordnet sein. Ein dadurch wirkender Druck wirkt damit in beide (Bewegungs-)Richtungen des Ventilkörpers, sodass eine resultierende Kraft erzeugt werden kann. Es wären jedoch auch andere Kompensationsmittel denkbar, etwa Federeinrichtungen, welche den Ventilkörper vorspannen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind das Kompensationsmittel und das Verschließelement an einen gemeinsamen Träger angeordnet. Vorteilhaft ragt dabei dieser Träger durch den Ventilraum hindurch.
Vorteilhaft verschließen sowohl das Verschließelement als auch das Kompensationsmittel den oben genannten Ventilraum im Wesentlichen. Unter einem im Wesentlichen verschließen wird verstanden, dass zumindest ein vollständiges Verschließen beabsichtigt ist, es aber gleichwohl zu (geringen) Medienströmen kommen kann. Vorteilhaft verschließt jedoch das Kompensationsmittel den Ventilraum unabhängig von seiner Stellung bzw. unabhängig von einer Stellung des Verschließelements. Dies bedeutet, dass, obwohl beispielsweise das Verschließelement die ihm zugeordnete Öffnung verschließt oder gerade nicht verschließt, jeweils das Kompensationsmittel den Ventilraum abschließt. Dabei wäre es möglich, dass das Verschließelement und das Kompensationsmittel derart ausgebildet sind, dass sich bei Beaufschlagung mit dem gasförmigen Medium eine resultierende Kraft ergibt, welche das Ventil in eine Schließstellung drängt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine zweite Ventileinrichtung auf, welche die Zufuhr des fließfähigen Mediums an die Kunststoffvorformlinge steuert, wobei die zweite Ventileinrichtung ebenfalls einen Ventilkörper aufweist, der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar ist sowie eine Antriebseinrichtung, die zum Bewegen dieses zweiten Ventilkörpers dient. Vorteilhaft weist die Bewegungsrichtung, in welche der Ventilkörper bewegbar ist, wiederum eine Komponente in der Längsrichtung der Kunststoffvorformlinge auf. Vorteilhaft ist auch hier ein Winkel zwischen dieser Bewegungsrichtung und einer Längsrichtung des Kunststoffvorformlings kleiner als 60°, bevorzugt kleiner als 30°, besonders bevorzugt kleiner als 15°.
Weiterhin könnte auch noch ein drittes Ventil vorgesehen sein, welches ebenfalls zur Zuführung von fließfähigem Medium in den Kunststoffvorformling dient. Bereits durch das Vorsehen zweier Ventile ist es möglich, den Kunststoffvorformling mit unterschiedlichen Druckstufen zu beaufschlagen. Vorteilhaft werden dem Kunststoffvorformling unterschiedliche Druckniveaus des gasförmigen Mediums zugeführt. So kann beispielsweise eine erste Ventileinrichtung die Zufuhr eines Vorblasdruckes an dem Kunststoffvorformling (etwa mit Drücken in einem Bereich zwischen 1bar und 12bar) steuern, die zweite Ventileinrichtung die Zufuhr eines Zwischenblasdrucks (etwa mit Drücken in einem Bereich zwischen 8bar und 20bar) und die dritte Ventileinrichtung die Zufuhr eines Fertigblasdrucks (etwa mit Drücken in einem Bereich zwischen 20bar und 50bar). Bevorzugt sind die Bewegungsrichtungen der Ventilkörper wenigstens zweier Ventile, welche die Zuführung der Blasluft an die Kunststoffvorformlinge steuern, parallel zu einander. Bevorzugt sind die Bewegungsrichtungen der Ventilkörper aller Ventile, welche die Zuführung der Blasluft an die Kunststoffvorformlinge steuern, parallel zueinander. Bevorzugt ist wenigstens die Ventileinrichtung welche zur Steuerung des höchsten Druckniveaus dient – insbesondere als Ventilstößel bzw. mit einem Stößel – direkt und/oder möglichst nahe an der Blasform angeordnet, da dadurch am meisten Druck eingespart werden kann, bzw. durch eine Reduzierung des hierbei auftretenden Totraums die effizienteste Einsparung erreicht werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung wenigstens ein magnetisches Element auf, dessen Bewegung an eine Bewegung des Ventilkörpers gekoppelt ist. So wäre es möglich, dass an dem Ventilkörper oder an einem Träger, der auch den Ventilkörper trägt, wenigstens ein magnetisches Element, wie beispielsweise ein Permanentmagnet, angeordnet ist. Daneben wäre es auch denkbar, dass mehrere derartiger Permanentmagneten, insbesondere in der Längsrichtung des Ventilkörpers, hintereinander angeordnet sind. Diese magnetischen Elemente können dabei mit weiteren magnetischen Elementen, wie beispielsweise Spulen oder Elektromagneten, zusammenwirken. Bevorzugt weist daher die Vorrichtung auch stationäre magnetische Elemente auf, wie insbesondere, aber nicht ausschließlich, Elektromagneten. Durch eine entsprechende Beschaltung der Elektromagneten kann eine Stellung des Ventilkörpers verändert werden und so beispielsweise das Ventil von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung geschaltet werden.
Bevorzugt weist die Vorrichtung auch mehrere derartige Elektromagneten auf, welche besonders bevorzugt in der oben erwähnten Längsrichtung des Ventilkörpers hintereinander angeordnet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung ein umlaufendes Dichtmittel auf, welches an einen Mündungsabschnitt der Kunststoffvorformlinge anlegbar ist, und wenigstens ein Ventilkörper ist innerhalb eines von diesem Dichtmittel gebildeten Querschnitts angeordnet. Dabei kann dieser Ventilkörper zwar höhenversetzt gegenüber dem besagten Querschnitt sein, befindet sich jedoch innerhalb eines über diesen Querschnitt gebildeten, insbesondere zylinderförmigen Volumens. Mit anderen Worten würde eine Projektion des Ventilkörpers in der besagten Längsrichtung auf die Querschnittsfläche treffen.
Bevorzugt sind mehrere Ventilkörper derart angeordnet, dass ihre Projektionen auf die besagte Querschnittsfläche treffen würden. Dabei ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform möglich, dass die Ventilkörper in einem Arbeitszustand in einen Mündungsbereich der Kunststoffvorformlinge hineinragen.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Ventilkörper oberhalb des Dichtmittels angeordnet sind, bzw. bezogen auf die Längsrichtung des Kunststoffvorformlings, weiter entfernt von dem Kunststoffvorformling angeordnet sind, als das Dichtmittel selbst. Bevorzugt kann es sich bei dem Dichtmittel um einen O-Ring-artigen Körper handeln.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die oben erwähnte Reckstange zwischen den besagten Ventilkörpern angeordnet. Mit anderen Worten können die Ventilkörper umfänglich um die Reckstange herum angeordnet sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Bewegungsrichtungen sämtlicher Ventilkörper parallel zu einer Bewegungsrichtung, in der sich auch die Reckstange bewegt. Vorteilhaft sind dabei entsprechende Bewegungsachsen der Ventilkörper damit parallel zu einer Bewegungsachse der Reckstange und besonders bevorzugt sind die Bewegungsachsen der Ventilkörper um eine Bewegungsachse der Reckstange herum angeordnet.
Allgemein ist es möglich, dass die Druckluft über eine Bereitstellungseinrichtung wie beispielsweise einen Kompressor oder ein Hausnetz zur Verfügung gestellt wird. Diese Druckluft kann über einen Drehverteiler auf ein drehendes Teil der Maschine, etwa ein Blasrad, gefördert werden. An diesem Blasrad bzw. dem beweglichen Träger kann wenigstens eine Druckmodifizierungseinrichtung angeordnet sein. Bevorzugt sind hier mehrere Druckmodifizierungseinrichtungen angeordnet, wie insbesondere Druckminderer, welche den von der Bereitstellungseinrichtung zur Verfügung gestellten Druck mindern, insbesondere auf vorbestimmte Niveaus mindern. Ausgehend von diesen Druckminderen kann die Druckluft mehreren Druckluftreservoirs zugeführt werden. Bei diesen Druckluftreservoirs kann es sich beispielsweise um Ringkanäle handeln, die sich besonderes bevorzugt mit dem beweglichen Träger, an dem die einzelnen Umformungsstationen angeordnet sind, bewegen bzw. fest an diesem angeordnet sind.
Ausgehend von diesen Ringleitungen bzw. Reservoirs wird die Druckluft auf die einzelnen Umformungsstationen aufgeteilt und gelangt dort jeweils in einen Ventilblock bzw. den Ventilraum.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen gerichtet. Dabei werden die Kunststoffvorformlinge entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert und während dieses Transports mittels eines fließfähigen Mediums beaufschlagt, um so expandiert zu werden. Weiterhin wird die Zufuhr des fließfähigen Mediums zu den Kunststoffvorformlingen mittels wenigstens einer ersten Ventileinrichtung gesteuert, wobei diese erste Ventileinrichtung einen Ventilkörper aufweist, der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung zwischen wenigstens zwei Stellungen von einer Antriebseinrichtung bewegt wird.
Erfindungsgemäß wird zum Bewegen dieses Ventilkörpers wenigstens ein elektrisches und/oder wenigstens ein magnetisches Element verwendet.
Es wird daher auch verfahrensseitig vorgeschlagen, dass der Antrieb der Ventilkörper elektrisch bzw. magnetisch erfolgt. Es wird dabei darauf hingewiesen, dass es sich auch bei dem magnetischen Antrieb bevorzugt um einen elektrischen (bzw. elektromagnetischen) Antrieb handelt, insbesondere, wenn dieser magnetische Antrieb Elektromagneten aufweist, die damit auch von elektrischer Energie versorgt werden.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird mittels eines Kompensationsmittels eine durch das fließfähige Medium auf den Ventilkörper aufgebrachte Kraft zumindest zum Teil kompensiert. Vorteilhaft wird dabei dieses Kompensationsmittel, wie oben bereits erläutert, ebenfalls von dem fließfähigen Medium beaufschlagt. Vorteilhaft wirkt dabei ein fließfähiges Medium, welches einem Ventilraum zugeführt wird, sowohl auf einen Ventilkörper bzw. ein Verschließelement des Ventilkörpers als auch auf wenigstens einen Bestandteil des Kompensationsmittels.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichnungen. Darin zeigen:
1 Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen;
2 eine Darstellung einer Umformungsstation; und
3 eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung eines Ventils; und
4 eine Draufsicht auf die in 3 gezeigte Anordnung.
1 zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen 10 zu Kunststoffbehältnissen 20. Dabei werden über eine Zuführeinrichtung 42, bei der es sich beispielsweise um einen Transferstern handeln kann, Kunststoffvorformlinge 10 der eigentlichen Umformungseinrichtung 1 zugeführt. Diese Umformungsvorrichtung 1 weist dabei einen bezüglich einer Drehachse D drehbaren Träger 2 auf, an dem die einzelnen Umformungsstationen 4 hier insbesondere äquidistant angeordnet sind. Die Kunststoffvorformlinge werden während des Transports auf der Umformungsstation 4 derart mit Druckluft beaufschlagt, dass sie sich zu Kunststoffbehältnissen 20 umformen. Die auf diese Weise expandierten bzw. gefertigten Kunststoffbehältnisse 20 werden über eine Abführeinrichtung 44, bei der es sich ebenfalls um einen Transferstern handeln kann, wieder abgeführt.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer einzelnen Umformungsstation 4 bzw. eines Teils hiervon. Diese weist eine Beaufschlagungseinheit 6 auf, welche dazu dient, die Kunststoffvorformlinge mit einem gasförmigen Medium und insbesondere mit Blasluft zu beaufschlagen. Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet grob schematisch eine Blasform, innerhalb derer die Kunststoffvorformlinge zu den Kunststoffbehältnissen expandiert werden. Diese Blasformeinrichtung 12 kann dabei zwei Seitenteile aufweisen, welche bezüglich einander geschwenkt werden können, um so die Kunststoffvorformlinge in einen darin gebildeten Hohlraum aufzunehmen und zu expandieren. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet eine Blasdüseneinrichtung, welche beispielsweise an eine Mündung oder einen Tragring des Kunststoffvorformlings anlegbar ist, um so diesen mit der Blasluft beaufschlagen zu können. Das Bezugszeichen 16 kennzeichnet einen Ventilblock, in dem mehrere Ventile zum Steuern der Blasluft bzw. deren Zuführung an die Kunststoffvorformlinge angeordnet sind.
Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine Reckstange, welche in das Innere des Kunststoffvorformlings eingeführt wird, um diesen so in seiner Längsrichtung, insbesondere auch während des Beaufschlagens mit Blasluft zu dehnen. Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet eine Antriebseinrichtung zum Antreiben dieser Reckstange. Bei dieser Antriebseinrichtung 18 kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor handeln. Alternativ kann die Reckstange einen pneumatischen und/oder kurvengesteuerten Antrieb aufweisen. Das Bezugszeichen L kennzeichnet eine Bewegungsrichtung der Reckstange 8 und auch eine Längsrichtung des zu expandierenden Kunststoffvorformlings.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Hier ist wiederum die Reckstange 8 gezeigt, die in der Längsrichtung L bewegbar ist. Diese Reckstange ist dabei in einer Führungseinrichtung 9 geführt, wobei auch Dichtungseinrichtungen 11 vorgesehen sind, welche die Bewegung der Reckstange 8 abdichten.
Im Gegensatz zum Stand der Technik sind jedoch hier die Ventileinrichtungen 60 und 90 derart angeordnet, dass ihre Ventilkörper 62, 92 sich zum Öffnen und Schließen der Ventile ebenfalls in der Längsrichtung L d.h. hier parallel zu der Bewegungsrichtung B1 bewegen. Die Bezugszeichen 72 und |[SK1] 102 kennzeichnen jeweils Verschließelemente, die dazu dienen, um die Öffnungen 74 und 94 zu verschließen bzw. zu öffnen und um so die Druckluftzufuhr in den Kunststoffvorformling (nicht gezeigt) freizugeben.
Das Bezugszeichen 22 kennzeichnet einen Ventilraum, der mit Blasluft beaufschlagt werden kann. Diese Blasluft kann dabei aus einem Reservoir, wie beispielsweise einem Ringkanal, stammen. Die Ventilkörper 62, 92 weisen dabei jeweils Träger 63, 93 auf und an diesen Trägern sind magnetische Elemente 65, 95 angeordnet. Neben den hier gezeigten Ventilkörpern können noch weitere Ventilkörper vorgesehen sein, die hier beispielsweise vor und hinter der Figurenebene liegen.
Bei diesen magnetischen Elementen 65 und 95 handelt es sich bevorzugt um Permanentmagnete. Die Bezugszeichen 64 und |[SK2] 104 kennzeichnen Antriebseinrichtungen, welche zum Antreiben des Ventilkörpers vorgesehen sind. Dabei kann eine Vielzahl von Spulen vorgesehen sein, die bei entsprechender Beschaltung die Permanentmagneten 65 bzw. 95 so anziehen, dass der Ventilkörper zwischen zwei vorbestimmmten Positionen, beispielsweise zwischen zwei Endlagen nach oben bzw. nach unten bewegt wird. Um diese Endlagen zu definieren bzw. festzulegen, können beispielsweise Anschlageinrichtungen vorhanden sein. So kann beispielsweise an dem Kompensationsmittel ein Anschlag angeordnet sein, der die Endlage definiert.
Das Bezugszeichen 80 kennzeichnet eine Kompensationseinrichtung, welche diejenigen Kräfte kompensiert, welche durch die Blasluft bzw. den Luftdruck selbst hervorgerufen werden. Dabei ist nämlich zu beachten, dass durch diesen Luftdruck der Ventilkörper 62, 92 bzw. die Verschließelemente 72, 102 nach unten gedrückt werden würden bzw. in eine Öffnungsstellung des Ventils. Daher müssten grundsätzlich die Antriebseinrichtungen 64, 104 hohe Kräfte aufbringen, um diesem Druck entgegenzuwirken. Daher ist hier ein weiteres Kolbenelement 80 vorgesehen, welches an dem gegenüberliegenden Ende des Ventilraums 22 angeordnet ist. Der Luftdruck wirkt auf diese Kompensationseinrichtung, sodass die resultierende Kraft, die auf den Ventilkörper wirkt, relativ gering gehalten wird. In diesem Fall muss die Antriebseinrichtung 64 bzw. 104 nur noch relativ geringe Kräfte aufbringen, um das Ventil zu öffnen bzw. zu schließen.
Insbesondere sind die innerhalb des Ventilraums liegenden Flächen der Verschließeinheit und der Kompensationseinrichtung im Wesentlichen gleich groß. Hierdurch kann bei einem Druckanstieg innerhalb des Ventilraums ein „schwebender“ Zustand des Ventilkörpers 62, 92 erreicht werden. Die Antriebseinrichtung 64, 104 muss daher nicht mehr gegen den anliegenden Druck ankämpfen und muss daher nur geringere Kräfte aufwenden. Diese führt auch zu schnelleren und präziseren Schaltzeiten der Ventile. Das Bezugszeichen 30 bezieht sich auf eine Dichtungseinrichtung, welche hier umlaufend angeordnet ist, und welche beispielsweise an einem Mündungsrand des Kunststoffvorformlings anlegbar ist. Die einzelnen Ventilkörper bzw. Verschließelemente 72, 102 sind hier vollständig innerhalb des von dieser Dichtungseinrichtung 30 gebildeten Querschnitts (der hier senkrecht zu der Figurenebene steht) angeordnet. Auf diese Weise kann sehr kompakte Bauweise erreicht werden. Auch können die Ventilkörper 72 und 102 sehr nahe an den Kunststoffvorformling bzw. den zu expandierenden Innenraum des Kunststoffvorformlings herangeführt werden.
4 zeigt eine Draufsicht der in 3 gezeigten Anordnung. In der Mitte ist die Reckstange 8 von der Führungseinrichtung 9 geführt. Die Antriebe sind hier nicht gezeigt. Dargestellt sind weiterhin zwei Ventilstößel bzw. Träger 63, 93. So ist es eben denkbar, dass z.B. nur das Fertigblasen über den Ventilstößel bzw. Träger 63 oder 93 umgesetzt wird, Vor- und Zwischenblasen aber z.B. über Standardventile. Es wäre aber auch denkbar, dass Vor- und fertigblasen über zwei dieser Ventilstößel 63, 93 umgesetzt werden. Die Bezugszeichen 72, 102 beziehen sich wieder auf die Verschließelemente.
Insbesondere kann die gezeigte Vorrichtung bzw. das gezeigte Ventil auch in einer Füllvorrichtung Anwendung finden, wobei das Füllventil die Zuführung des abzufüllenden Produkts regeln kann. Auch wäre es möglich, mittels mehrerer Ventile die Zuführung unterschiedlicher Komponenten eines Getränks in ein Behältnis zu ermöglichen.
Bevorzugt umfasst das Füllventil einen Geber, insbesondere einen auf dem Ventilstößel angeordneten Geber, der es ermöglicht, nicht nur zwei Endlagen (auf-zu), sondern auch jede Position dazwischen anzufahren. Somit ist es auch möglich, dass bereits eine Dosierung des abzufüllenden Füllguts ermöglicht wird. Unterhalb des Füllventils kann bevorzugt ein Drallkörper angebracht sein, der sicherstellt, dass das abzufüllende Produkt regelmäßig in das Behältnis einläuft. Die Anmelderin behält sich daher vor, die Ausgestaltung der vorliegenden Ventileinrichtung auch in Zusammenhang mit Fülleinrichtungen zu beanspruchen.
Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
Bezugszeichenliste

1: Umformungseinrichtung
4: Umformungsstationen
6: Beaufschlagungseinheit
8: Reckstange
9: Führungseinrichtung
10: Kunststoffvorformlinge
11: Dichtungseinrichtungen
12: Blasform
14: Blasdüseneinrichtung 16 Ventilblock
18: Antriebseinrichtung
20: Kunststoffbehältnisse
22: Ventilraum
30: Dichtungseinrichtung
42: Zuführeinrichtung
44: Abführeinrichtung
60, 90: Ventileinrichtungen
62, 92: Ventilkörper
63, 93: Träger
64, 104: Antriebseinrichtungen
65, 95: magnetische Elemente / Permanentmagnete
72, 102: Verschließelemente
74, 94: Öffnungen
80: Kompensationseinrichtung / Kolbenelement
D: Drehachse
L: Bewegungsrichtung der Reckstange / Längsrichtung
B1: Bewegungsrichtung der Ventilkörper

Claims

Vorrichtung (1) zum Umformen von Kunststoffvorformlingen (10) zu Kunststoffbehältnissen (20), mit wenigstens einer Umformungsstation (4), welche eine Blasformeinrichtung (12) aufweist, in deren Inneren die Kunststoffvorformlinge (10) durch Beaufschlagung mit einem fließfähigen Medium zu den Kunststoffbehältnissen (20) expandierbar sind, welche weiterhin einen stangenartigen Körper (8) aufweist, der durch die Mündung der Kunststoffvorformlinge (10) in diese einführbar ist, um sie in einer Längsrichtung (L) zu dehnen, wobei die Umformungsstation (4) weiterhin eine Beaufschlagungseinheit (6) aufweist, welche die Kunststoffvorformlinge (10) mit dem fließfähigen Medium zu deren Expansion beaufschlagt, wobei die Beaufschlagungseinheit (6) wenigstens eine erste Ventileinrichtung (60) aufweist, welche die Zufuhr des fließfähigen Mediums an die Kunststoffvorformlinge (10) steuert, wobei die Ventileinrichtung (60) einen Ventilkörper (62) aufweist, der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung (B1) zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar ist sowie eine Antriebseinrichtung (64) zum Bewegen dieses Ventilkörpers (62) dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung (B1), in welcher der Ventilkörper (62) bewegbar ist, eine Komponente in der Längsrichtung (L) der Kunststoffvorformlinge (10) aufweist und die Antriebseinrichtung eine elektrisch und/oder magnetisch betriebene Antriebseinrichtung (64) ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung (B1) mit der Längsrichtung (L) der Kunststoffvorformlinge einen Winkel einschließt, der kleiner ist als 30°.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper wenigstens abschnittsweise durch einen Ventilraum (22) verläuft, der von dem fließfähigen Medium beaufschlagbar ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (62) ein erstes Verschließelement (72) aufweist, welches in einer Stellung der Ventileinrichtung eine Öffnung (74) verschließt, über die eine Fluidverbindung mit einem Innenraum der Kunststoffvorformlinge hergestellt wird und welches Verschließelement in einer zweiten Stellung der Ventileinrichtung (60) diese Öffnung freigibt und wobei ein Kompensationsmittel (80) vorgesehen ist, welches wenigstens teilweise eine von dem fließfähigen Medium auf das Verschließelement (72) ausgeübte Kraft kompensiert.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationsmittel von dem fließfähigen Medium beaufschlagbar ist und eine Bewegung des Kompensationsmittels wenigstens teilweise an eine Bewegung des Verschließelements (72) gekoppelt ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationsmittel (80) und das Verschließelement (72) derart angeordnet sind, dass eine durch fließfähiges Medium auf das Kompensationsmittel (80) aufgebrachte Kraft einer durch das fließfähige Medium auf das Verschließelement aufgebrachten Kraft entgegenwirkt.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine zweite Ventileinrichtung (90) aufweist, welche die Zufuhr des fließfähigen Mediums an die Kunststoffvorformlinge (10) steuert, wobei die Ventileinrichtung (90) einen Ventilkörper (92) aufweist, der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung (B1) zwischen wenigstens zwei Stellungen bewegbar ist sowie eine Antriebseinrichtung (94) zum Bewegen dieses Ventilkörpers (92), wobei die Bewegungsrichtung (B1), in welcher der Ventilkörper (92) bewegbar ist, eine Komponente in der Längsrichtung (L) der Kunststoffvorformlinge (10) aufweist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens ein magnetisches Element aufweist, dessen Bewegung an eine Bewegung des Ventilkörpers (62) gekoppelt ist.
Vorrichtung (1) nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein umlaufendes Dichtmittel aufweist, welches an einen Mündungsabschnitt der Kunststoffvorformlinge anlegbar ist und wenigstens ein Ventilkörper innerhalb eines von diesem Dichtmittel gebildeten Querschnitts angeordnet ist.
Verfahren zum Umformen von Kunststoffvorformlingen (10) zu Kunststoffbehältnissen (20), wobei Kunststoffvorformlinge entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert und während dieses Transports mittels eines fließfähigen Mediums beaufschlagt werden, um so expandiert zu werden und wobei die Zufuhr des fließfähigen Mediums zu den Kunststoffvorformlingen (10) mittels wenigstens einer ersten Ventileinrichtung (60) gesteuert wird, wobei diese erste Ventileinrichtung (60) einen Ventilkörper (62) aufweist, der in einer vorgegebenen Bewegungsrichtung (B1) zwischen wenigstens zwei Stellungen von einer Antriebseinrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bewegen dieses Ventilkörpers wenigstens ein magnetisches Element verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Kompensationsmittels eine durch das fließfähige Medium auf den Ventilkörper (62) aufgebrachte Kraft zumindest zum Teil kompensiert wird.