DE102014103104A1

DE102014103104A1 - Extrusionswerkzeug zum Extrusionsblasformen von Kunststoffhohlkörpern und Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper

Info

Publication number: DE102014103104A1
Application number: DE102014103104.0A
Authority: DE
Inventors: Harald Feuerherm; Günther Kappen; Max Feuerherm
Original assignee: Individual
Current assignee: FEUERHERM, MAX, DE
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug zum Extrusionsblasformen von Kunststoffhohlkörpern. Zum grundsätzlichen Aufbau des Extrusionswerkzeuges gehören eine Ringspaltdüse, die einen Dorn (6) und einen ringförmigen Düsenkörper (7) aufweist, mindestens eine elastisch deformierbare Hülse (17), die radial verstellbar oder kippbeweglich am Dorn (6) oder im Düsenkörper (7) angeordnet ist und zumindest ein programmgesteuerter Stellantrieb (18) zum Deformieren und/oder Verstellen der elastisch deformierbaren Hülse (17). Die Hülse (17) bildet einen Wandabschnitt eines zwischen dem Dorn (6) und dem Düsenkörper (7) ausgebildeten Düsenspaltes (s). Erfindungsgemäß ist zwischen dem Stellantrieb (18) und zumindest einem am Umfang der Hülse (17) festgelegten Kraftangriffspunkt (20) ein Übertragungselement (19) vorgesehen, welches am Düsenkörper (7) oder im Dorn (6) beweglich gelagert ist und eine Stellbewegung des Stellantriebes (18) mit einer radial zur Mittelachse der Hülse (17) ausgerichteten Kraftwirkungsrichtung im Kraftangriffspunkt (20) auf die Hülse (17) überträgt. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper unter Verwendung des Extrusionswerkzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Extrusionswerkzeug zum Extrusionsblasformen von Kunststoffhohlkörpern mit einer Ringspaltdüse, die einen Dorn und einen ringförmigen Düsenkörper aufweist, mindestens einer deformierbaren Hülse, die radial verstellbar oder kippbeweglich am Dorn oder im Düsenkörper angeordnet ist und zumindest einem programmgesteuerten Stellantrieb zum Deformieren und/oder Verstellen der elastischen Hülse, wobei die Hülse einen Wandabschnitt des zwischen dem Dorn und dem Düsenkörper ausgebildeten Düsenspaltes bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus EP 1 377 430 B1 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren tritt ein schlauchförmiger Vorformling aus Kunststoffschmelze aus einem ringförmigen Düsenspalt eines Extrusionswerkzeuges vertikal aus, dessen Ringspaltbreite während der Extrusion verstellt werden kann. Der Vorformling wird einer Blasformkavität zugeführt und nach dem Schließen der Blasformkavität mittels Blasluft aufgeweitet. Danach wird die Blasformkavität entlang einer Formtrennebene geöffnet und ein blasgeformter Hohlkörper entnommen, der in der Formtrennebene eine Quetschnaht aufweist. Das Verfahren eignet sich beispielsweise zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern, welche die Form einer Flasche aufweisen.
Mehrere Extrusionswerkzeuge können in einer Reihe nebeneinander angeordnet werden, wobei die Extrusionswerkzeuge sich parallel zur Formtrennebene der Blasformkavitäten erstrecken ( DE 10 2007 030 677 B4 ).
Während der Extrusion des Vorformlings wird der Düsenspalt durch programmgesteuerte Stellbewegungen des Dorns oder eines den Dorn umgebenden Düsenkörpers, verändert. Dadurch erhält der Vorformling ein in axialer Richtung sich änderndes Wanddickenprofil, welches auf den nachfolgenden Blasvorgang so abgestimmt ist, dass der blasgeformte Kunststoffhohlkörper über seine gesamte Länge eine vorgegebene Wandstärke aufweist.
Bei der Herstellung von großvolumigen blasgeformten Behältern, z. B. Kunststoffkraftstofftanks, ist es in der Praxis üblich, nicht nur die Wanddickenverteilung des aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Vorformlings in Austragsrichtung sondern auch in Umfangsrichtung während der Extrusion dynamisch zu beeinflussen. Zur Veränderung der Schmelzeverteilung in Umfangsrichtung hat sich eine elastisch deformierbare Hülse bewährt, die einen Wandabschnitt des Düsenspaltes bildet und während der Extrusion durch einen programmgesteuerten Stellantrieb deformiert, verschwenkt und/oder radial verlagert wird. Das Verfahren sowie geeignete Vorrichtungen sind aus DE 28 23 999 C2 bekannt.
Auch bei der Herstellung blasgeformter Verpackungsbehälter die ein Füllvolumen beispielsweise zwischen 200 ml und 2,5 l aufweisen, kann die Qualität der blasgeformten Erzeugnisse verbessert werden, wenn die Schmelzeverteilung des aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Vorformlings in Umfangsrichtung durch Deformation und/oder Verlagerung einer den Düsenspalt begrenzenden elastisch deformierbaren Hülse während der Extrusion verändert wird. Die als Verpackung für Konsumerprodukte bestimmten Kunststoffhohlkörper weichen häufig von einer Zylinderform oder einer Kanisterform deutlich ab und haben beispielsweise die Form einer ovalen Flasche, nicht selten in Verbindung mit einer Handgriffmulde oder einem angeformten Griff. Um solche Behälterformen mit einer definierten einheitlichen Wandstärke produzieren zu können, ist es notwendig, die Düsenspaltgeometrie während der Extrusion des Vorformlings in Abhängigkeit der Extrusionslänge zwischen einer Kreisringform und einer von der Kreisringform abweichenden Geometrie zu verändern.
In der Publikation "Kunststoffe", Ausgabe 12/2010, Seiten 124 bis 127 wird ein Extrusionswerkzeug beschrieben, das eine Schmelzeverteilung des Vorformlings in Umfangsrichtung ermöglicht. Das als Nachrüstsatz konzipierte Werkzeug weist einen Düsenkörper mit zwei angeflanschten elektrischen Stellantrieben und einer elastisch deformierbaren Hülse auf. Um den Düsenspalt optimal verstellen zu können, ist es notwendig, dass die Stellantriebe in der Formtrennebene auf die Hülse wirken. Bei beengten Einbauverhältnissen ergeben sich Einbauprobleme. Sofern die Blasformanlage mehrere Extrusionswerkzeuge aufweist, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind, bestimmt der Stichabstand zwischen den Extrusionswerkzeugen den zur Verfügung stehenden Einbauraum. Bei kleinem Stichabstand und/oder beengten Einbauverhältnissen ist die Verwendung des Werkzeuges nicht möglich.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Extrusionswerkzeug zum Extrusionsblasformen von Kunststoffhohlkörpern anzugeben, welches bei beengten Einbauverhältnissen eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper bereit zustellen, das bei beengten Einbauverhältnissen im Bereich des Extrusionswerkzeuges eingesetzt werden kann. Auch bei beengten Einbauverhältnissen und/oder bei einem kleinen Stichabstand zwischen nebeneinander angeordneten Extrusionswerkzeugen soll die Beeinflussung des Düsenspaltes des Extrusionswerkzeuges in einer Achse möglich sein, die in der Formtrennebene der Blasformkavität verläuft.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper nach Anspruch 19.
Ausgehend von einem Extrusionswerkzeug mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist erfindungsgemäß zwischen dem Stellantrieb und zumindest einem am Umfang der Hülse festgelegten Kraftangriffspunkt ein Übertragungselement vorgesehen, welches am Düsenkörper oder im Dorn beweglich gelagert ist und eine Stellbewegung des Stellantriebes mit einer radial zur Mittelachse der Hülse ausgerichteten Kraftwirkungsrichtung im Kraftangriffspunkt auf die Hülse überträgt. Die Position und Ausrichtung des Stellantriebes kann unabhängig von der Position des Kraftantriebspunktes zwischen dem Übertragungselement und der Hülse festgelegt werden. Es resultiert ein kompakter Aufbau des Extrusionswerkzeuges. Das Übertragungselement, welches die Funktionsverbindung zwischen dem Stellantrieb und der elastisch deformierbaren Hülse herstellt, ist im Dorn oder im Düsenkörper integrierbar. Sofern das Übertragungselement beispielsweise aus Wartungsgründen an der Außenseite des Düsenkörper installiert wird, kann das Übertragungselement so ausgebildet werden, dass der Überstand und damit der zusätzliche Platzbedarf gering bleibt. Im Vergleich zum Stand der Technik, bei dem der Stellantrieb zur Verstellung und/oder Deformation der Hülse an den Düsenkörper angeflanscht wird, resultiert ein wesentlicher kompakterer Aufbau. Dabei ermöglicht es die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Extrusionswerkzeuges, die Kraftwirkungsrichtung des auf den Umfang der Hülse wirkenden Übertragungselementes unabhängig von der Position des Stellantriebes stets optimal festzulegen. Daher kann das erfindungsgemäße Extrusionswerkzeug ohne funktionsmäßige Einschränkung auch dann eingesetzt werden, wenn mehrere Extrusionswerkzeuge mit kleinem Stichabstand in einer Reihe nebeneinander angeordnet werden sollen oder andere Maschinenteile der Blasformanlage bei einer Festlegung der Position des Stellantriebes berücksichtigt werden müssen. Für die erfindungsgemäße Lehre ist wesentlich, dass der Stellantrieb unabhängig von dem Kraftangriffspunkt festgelegt werden kann und dass dabei nur die Einbausituation außerhalb des Extrusionswerkzeuges berücksichtigt werden muss. So ist es ohne weiteres möglich, den Stellantrieb oberhalb des Extrusionswerkzeuges und/oder seitlich zu diesem versetzt zu positionieren.
Vorzugsweise wirkt das Übertragungselement an zumindest einem in der Formtrennebene festgelegten Kraftangriffspunkt auf den Umfang der Hülse. Bei dieser Anordnung wirkt das Übertragungselement in der Hauptdeformationsachse, die in der Formtrennebene liegt, auf die elastisch deformierbare Hülse.
Vorzugsweise wird eine elastisch deformierbare Hülse verwendet, die bei einer punktförmigen Einleitung einer auf den Umfang wirkenden Radialkraft ein über den gesamten Umfang definiertes stetiges Deformationsverhalten aufweist. Durch Betätigung des Stellantriebes werden die Kräfte zur Deformation der Hülse lokal am Umfang der Hülse auf die Hülse ausgeübt, wobei die Hülse sich unter der Wirkung dieser Kräfte in Umfangsrichtung stetig verformt. Dabei bildet sich aufgrund der Wechselwirkung zwischen den lokal eingeleiteten Kräften und den dadurch erzeugten inneren Kräften und Momenten über den gesamten Umfang der Hülse ein definiertes Profil. Eine zylindrische Hülse kann durch Einleitung lokaler Kräfte beispielsweise eine ovale Form erhalten. Vorzugsweise wird als elastisch deformierbare Hülse eine aus einem Stück gefertigte einwandige Hülse verwendet. Die Krafteinleitung auf die Hülse kann je nach Einbausituation des Übertragungselementes an der Innenseite oder an der Außenseite der Hülse erfolgen.
Der Stellantrieb kann ein linear bewegliches Stellglied aufweisen, dessen Bewegungsrichtung nicht parallel zur Kraftwirkungsrichtung des Übertragungselementes am Kraftangriffspunkt ausgerichtet ist. Insbesondere kann die Bewegungsrichtung des Stellgliedes und die Kraftwirkungsrichtung des Übertragungselementes am Kraftangriffspunkt unter einem Winkel von etwa 90° ausgerichtet sein. Ferner ist es möglich, den Stellantrieb mit einem seitlichen Versatz zum Kraftangriffspunkt an der Hülse und/oder mit einem Höhenversatz zum Kraftantriffspunkt an der Hülse anzuordnen.
Bei allen nachfolgend erläuterten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeuges kann das Übertragungselement im Kraftangriffspunkt auf eine innenseitige oder außenseitige Mantelfläche der Hülse wirken. Ferner kann die Hülse an mindestens einem umfangsseitig angeordneten Gegenlager abgestützt und/oder angebunden sein. Durch die Anzahl und Position der Gegenlager kann die Verformungsgeometrie beeinflusst werden. Sind Gegenlager und/oder das Übertragungselement zumindest mittelbar mit der Hülse verbunden, so kann die Deformation der Hülse sowohl durch Druck- als auch durch Zugkräfte erfolgen.
Sofern nur Druckkräfte auf die Hülse wirken, können sowohl einwandige als auch mehrlagige Hülsen (Flexringe) verwendet werden. Wenn die Hülse auch durch Zugkräfte verformbar sein soll, können keine mehrlagigen Flexringe verwendet werden; stattdessen wird vorzugsweise eine in einem Stück gefertigte einwandige Hülse verwendet.
Wenn mindestens zwei, vorzugsweise gegenüberliegenden Kraftangriffspunkten, gleichgroße Zug- oder Druckkräfte auf die Hülse ausgeübt werden, wird die Hülse, insbesondere wenn eine einwandige Hülse verwendet wird, symmetrisch verformt. Der Querschnitt der Hülse nimmt dabei zumindest in der Ebene, in der die radialen Zug- und/oder Druckkräfte wirken, einen ovalen Querschnitt oder zumindest eine an eine Ellipse angenäherte Grundform an. Je nach Lagerung der Hülse und/oder Lage des Kraftangriffspunktes in Extrusionsrichtung ist die Deformation der Hülse durch die Kraftwirkung in Längsrichtung konstant oder erreicht ausgehend von einem Minimalwert am Hülseneinlauf zum Düsenaustritt hin einen Maximalwert.
Die elastisch deformierbare Hülse kann durch radial auf die Mantelfläche der Hülse wirkende Druck- oder Zugkräfte nicht nur elastisch verformt werden. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, dass die Hülse in radialer Richtung durch seitlich wirkende Druck- oder Zugkräfte verschwenkt oder radial verschoben wird. Schiebe- und Deformationsbewegungen können miteinander kombiniert werden, um die Geometrie des Düsenspaltes während der Extrusion der Vorformlinge stark zu verändern. Durch eine Kombination radial angreifender Zug- und Druckkräfte, die um 180° zueinander versetzt am Umfang der Hülse wirken, kann die Hülse seitwärts bewegt und je nach der Lagerung der Hülse entweder verschwenkt oder radial verschoben werden. Sofern radiale Stellbewegungen mit unterschiedlichem Stellweg ausgeführt werden, wird die Hülse sowohl elastisch verformt als auch gleichzeitig in radialer Richtung seitwärts bewegt oder verschwenkt. In all diesen Fällen ist eine sehr starke Profilierung der Düsenspaltgeometrie möglich. Die elastisch deformierbare Hülse kann auf einer horizontalen Fläche eines Trägers abgestützt werden. Alternativ kann die Hülse an ihrem oberen Ende im Extrusionswerkzeug auch vertikal beweglich geführt oder kippbeweglich gelagert sein. Mittels eines Übertragungselementes, welches auf das düsenaustrittsseitige Ende der Hülse wirkt und gelenkig mit der Hülse verbunden ist, kann die Hülse verschwenkt werden.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, eine Hülse einzusetzen, die im entspannten Zustand eine definierte Ovalität aufweist. Der Unterschied zwischen den beiden Hauptachsen ist dabei größer/gleich des für den Anwendungsfall maximal erforderlichen Durchmesserunterschieds. Diese Hülse wird zweckmäßig so eingebaut, dass die große Hauptachse der Hülse in der Deformationsachse liegt. Das Übertragungselement liegt formschlüssig an der Hülse an, ohne jedoch fest mit dieser verbunden sein zu müssen. Durch das Drücken eines oder mehrerer Übertragungselemente auf die Hülse wird auf die Hülse eine Druckkraft ausgeübt, die zu einer Verformung der Hülse führt. Die Auslegung der Hülse erlaubt es, diese so weit zu deformieren, dass der rechtwinkelig zur Deformationsachse ausgerichtete Durchmesser größer werden kann, als der Durchmesser unter Krafteinwirkung in der Deformationsachse. Da bei dieser Ausführung die Hülse während des Betriebes immer unter Druckspannung steht, führt die Hülse bei einer Reduzierung der drückenden Deformationsbewegung eine Bewegung aus, die der einer ziehenden Bewegung einer im spannungsfreien Zustand runden Hülse entspricht. Diese Ausführung erlaubt es, dass die Hülse jede bekannte Struktur aufweist. Ebenso eignet sich die Verwendung einer vorovalisierten Hülse insbesondere Stellelemente und Übertragungselemente die vorzugsweise nicht fest an die Hülse angeschlossen sind, wie beispielsweise Exzenter, Nocken und Schieber.
Die konstruktive Ausgestaltung des Übertragungselementes ist auf vielfältige Weise möglich.
Das Übertragungselement kann kinematisch gekoppelte Elemente aufweisen, die paarweise auf die Hülse wirken und bei einer Betätigung des Stellantriebs beidseits Druck- oder Zugkräfte auf die Hülse ausüben. Eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung dieses Konzeptes sieht vor, dass die kinematisch gekoppelten Elemente des Übertragungselementes bei einer Stellbewegung des Stellantriebes eine gegenläufige Zangenbewegung ausführen.
Zur Erhöhung der Positionierungsgenauigkeit ist es vorteilhaft, die Stellbewegung des Antriebes so zu untersetzen, dass ein großer Verstellweg auf der Antriebsseite eine kleine Deformationsbewegung der Hülse zur Folge hat. Durch die entsprechende Erhöhung der Stellkräfte bei der Deformationsbewegung können dann auch vergleichsweise kleine und damit kostengünstige Antriebe eingesetzt werden. Eine Untersetzung kann beispielsweise durch ein mechanisches Getriebe, insbesondere eine Kniehebelanordnung, realisiert werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Extrusionswerkzeuges sieht vor, dass das Übertragungselement gelenkig an der Hülse befestigt und über eine Kniehebelanordnung an den Stellantrieb angeschlossen ist.
Das Übertragungselement kann eine Gelenkanordnung aufweisen, die auf die Hülse wirkt. Das Übertragungselement kann auch als Schieber ausgebildet sein, wobei der Schieber eine Steuerfläche aufweist, die am Kraftangriffspunkt mit einer Gegenfläche an der Innenseite oder Außenseite der Hülse zusammenwirkt. Der Schieber kann dabei vertikal oder horizontal ausgerichtet sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Schieber ringförmig ausgebildet und weist umfangseitig ein Profil mit zumindest einer Steuerfläche auf, die mit einer Gegenfläche an der Innenseite oder Außenseite der Hülse zusammenwirkt. Eine hülsenförmige Ausgestaltung des Schiebers zeichnet sich durch eine hohe Formstabilität aus, so dass große Kräfte auf elastisch deformierbare Hülsen ausgeübt werden können. Ferner hat die ringförmige Ausgestaltung des Schiebers Vorteile hinsichtlich der Lagerung des Schiebers. Die Lagerung kann so ausgebildet werden, dass der Schieber leichtgängig und mit geringem Spiel linear bewegt werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass das Übertragungselement als Exzenteranordnung ausgebildet ist, die mindestens eine drehbar gelagerter Exzenterwelle aufweist. Auf der Exzenterwelle ist ein Exzenterelement mit einer Steuerfläche angeordnet, die am Umfang der Hülse wirksam ist. Durch die Drehverstellung der Exzenterwelle kann auf die Hülse eine Druckkraft zur Deformation und/oder Verstellung der Hülse ausgeübt werden. Je nach Einbausituation ist die Exzenterwelle mit einer horizontalen oder vertikalen Ausrichtung innerhalb des Düsenkörpers gelagert oder mit einer vertikalen Ausrichtung im Dorn drehbar angeordnet.
Mit einem Übertragungselement, welches als Schieber oder als Exzenteranordnung ausgebildet ist, können nicht nur Druckkräfte an der Innenseite oder Außenseite auf die Hülse ausgeübt, sondern auch Zugkräfte übertragen werden. In diesem Fall wirkt das Übertragungselement auf eine Steuerfläche, die mit der Hülse verbunden ist und bei einer Stellbewegung des Übertragungselementes Zugkräfte auf die Hülse überträgt. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass das beispielsweise als Schieber oder als Exzenteranordnung ausgebildete Übertragungselement auf Steuerflächen wirkt, die mit der Hülse verbunden sind und bei einer Stellbewegung des Übertragungselementes in Abhängigkeit des Stellweges eine Zugkraft oder eine Druckkraft auf die Hülse überträgt.
Das Übertragungselement kann ferner als Drehring ausgebildet sein, der an einer zur Hülse benachbarten Umfangsfläche wenigstens eine Steuerfläche aufweist, die bei einer Drehbewegung des Drehringes mit einer Gegenfläche an der Innenseite oder Außenseite der Hülse zusammenwirkt und eine Radialkraft auf die Hülse ausübt.
Das einem Stellantrieb zugeordnete Übertragungselement kann konstruktiv so ausgebildet sein, dass es an einem oder zwei oder mehreren Kraftangriffspunkten am Umfang der Hülse wirksam ist. Das Übertragungselement kann mehrteilig ausgebildet sein, wobei Elemente des Übertragungselementes in der zuvor beschriebenen Weise kinematisch gekoppelt sind oder starr miteinander verbunden sein können. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zur Verstellung der elastisch deformierbaren Hülse zwei programmgesteuerte Stellantriebe vorgesehen sind, die jeweils unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes auf den Umfang der Hülse wirken, wobei durch programmgesteuerte Stellbewegungen der beiden Stellantriebe die Hülse deformiert, verschwenkt oder radial verlagert werden kann.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper, bei dem schlauchförmige Vorformlinge aus einer thermoplastischen Kunststoffschmelze extrudiert und einer Blasformkavität zugeführt werden, in der die Vorformlinge nach dem Schließen der Blasformkavität mittels Blasluft zu Kunststoffhohlkörpern aufgeweitet werden. Die Vorformlinge treten dabei aus einem von einem Dorn und einem Düsenkörper begrenzten Düsenspalt eines Extrusionswerkzeuges aus, wobei die Düsenspaltbreite des Extrusionswerkzeuges während der Extrusion durch Stellbewegungen des Dorns und/oder des Düsenkörpers verändert wird. Ferner wird die Schmelzeverteilung der aus dem Extrusionswerkzeug austretenden Vorformlinge in Umfangsrichtung durch Deformation und/oder Verlagerung einer den Düsenspalt begrenzenden elastischen Hülse während der Extrusion verändert. Erfindungsgemäß wird zur Extrusion der Vorformlinge ein Extrusionswerkzeug mit den zuvor beschriebenen Merkmalen verwendet. Das im Dorn oder im Düsenkörper beweglich gelagerte Übertragungselement des Extrusionswerkzeuges wirkt vorzugsweise in der Formtrennebene der Blasformkavität oder in einer der Formtrennebene der Blasformkavität zugeordneten Ebene auf den Umfang der elastisch deformierbaren Hülse. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zwei programmgesteuerte Stellantriebe verwendet werden, die jeweils mittels eines am Düsenkörper oder im Dorn beweglich gelagerten Übertragungselementes mit einer radial zur Mittelachse der Hülse ausgerichteten Kraftwirkungsrichtung auf die Hülse wirken, und dass durch programmgesteuerte Stellbewegungen der beiden Stellantriebe die Hülse deformiert, verschwenkt oder radial verschoben wird.
Mögliche konstruktive Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Extrusionswerkzeuges werden in den Patentansprüchen beschrieben und nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen schematisch:
1 eine Blasformanlage zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper in einer Seitenansicht,
2 einen Längsschnitt durch ein Extrusionswerkzeug zum Extrusionsblasformen,
3 bis 11 Schnittdarstellungen von Ausgestaltungen des Extrusionswerkzeuges, wobei 5 den Schnitt durch das in 2 dargestellte Extrusionswerkzeug in der Schnittebene II-II der 2 darstellt,
12A, 12B eine Exzenteranordnung zur Verstellung und/oder Deformation einer elastischen Hülse des Extrusionswerkzeuges,
13 eine weitere Ausgestaltung der in 12A/12B dargestellten Exzenteranordnung,
14 bis 18 Schnittdarstellungen von weiteren Ausgestaltungen des Extrusionswerkzeuges,
19A, 19B Darstellung einer weiteren Ausgestaltung des Extrusionswerkzeuges in zwei Schnittebenen.
Die in 1 schematisch dargestellte Blasformanlage umfasst mehrere nebeneinander angeordnete Extrusionswerkzeuge 2, eine Schließeinheit 3, die eine der Anzahl der Extrusionswerkzeuge entsprechende Anzahl von Blasformkavitäten 4 aufweist, sowie einer Vorrichtung zur Verstellung eines Düsenspaltes in den Extrusionswerkzeugen 2. Die Extrusionswerkzeuge 2 sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet und erstrecken sich parallel zu einer Formtrennebene x, z der Blasformkavitäten 4. Die Extrusionswerkzeuge 2 weisen jeweils einen Dorn 6 sowie einen den Dorn 6 mit einem Düsenspalt s umgebenden Düsenkörper 7 auf. Die Extrusionswerkzeuge 2 sind über einen Schmelzeverteiler 8 mit einer Plastifiziereinheit 9, z. B. einem Extruder, verbunden. Die Kunststoffschmelze tritt in Form schlauchförmiger Vorformlinge 10 aus den Extrusionswerkzeugen 2 aus. Dabei wird die Düsenspaltbreite s der Extrusionswerkzeuge 2 während der Extrusion der Vorformlinge 10 durch Stellbewegungen der Dorne 6 und/oder durch eine Stellbewegung der Düsenkörper 7 verändert.
Die Vorformlinge 10 werden den Blasformkavitäten 4 der Schließeinheit 3 zugeführt und dort nach dem Schließen der Blasformkavitäten 4 mittels Blasluft zu Kunststoffhohlkörpern 13 aufgeweitet. Im Ausführungsbeispiel werden Kunststoffflaschen geformt, die in der Formtrennebene x, z der Blasformkavitäten 4 ein asymmetrisches Design aufweisen und in einer dazu senkrechten Schnittebene y, z ein im wesentlichen symmetrisches Profil besitzen.
Die entlang der Formtrennebene x, z getrennten Blasformhälften 14, 14' sind in der Regel auf Werkzeugaufspannplatten einer Schließeinheit 3 aufgespannt. Die Schließeinheit 3 übernimmt beim Extrusionsblasformen das Schließen der beiden Blasformhälften 14 14' gegen die Vorformlinge. Während dieser Formschließbewegung werden die Vorformlinge 10 durch das Abquetschen von überstehendem Vorformlingmaterial verschlossen. In den Abquetschzonen entstehen durch das Verschweißen des Kunststoffschlauches Schweißnähte 15, die als Quetschnähte bezeichnet werden. Die abgequetschten Kunststoffreste werden als Butzen 16 bezeichnet und als Abfallstücke von dem Kunststoffhohlkörper 13 entfernt. Während oder nach dem Schließen der Blasformkavitäten werden die Vorformlinge 10 mit Druckluft aufgeblasen und gegen die gekühlte Wandungskavität gepresst. Je nach Extrusions- und Blasverfahren bleibt die Schließeinheit 3 unter den Extrusionswerkzeugen 2 stehen oder wird aus dem Extrusionsbereich der Vorformlinge 10 in eine sogenannte Blasposition verfahren.
Die Extrusionswerkzeuge 2 sind jeweils mit mindestens einer elastisch deformierbaren Hülse 17 ausgestattet, die einen Wandabschnitt des Düsenspaltes s bildet und radial verstellbar oder kippbeweglich im Düsenkörper 7 oder am Dorn 6 angeordnet ist (2). Die Hülse 17 ist auf einer horizontalen Fläche 21 eines Trägers 22 radial beweglich abgestützt und an ihrem oberen Ende im Extrusionswerkzeug 2 vertikal beweglich geführt. Alternativ kann die Hülse 17 an ihrem oberen Ende auch kippbeweglich im Extrusionswerkzeug 2 gelagert sein. Die Hülse 17 besteht im Regelfall aus Metall und ist dünnwandig. Andere Hülsenwerkstoffe, z. B. temperaturbeständige Kunststoffe und Verbundmaterialien, können ebenfalls eingesetzt werden. Bevorzugt sind Hülsen 17, die sowohl durch radiale Druckkräfte als auch durch radiale Zugkräfte verformt werden können. Während der Extrusion der Vorformlinge 10 wird die Querschnittsgeometrie der Hülsen 17 verändert, um das Profil des Düsenspaltes s zu beeinflussen. Zum Zwecke einer radialen elastischen Verformung und/oder Verstellung der Hülse 17 ist zumindest ein programmgesteuerter Stellantrieb 18 vorgesehen, der mittels eines Übertragungselementes 19 auf die elastisch deformierbare Hülse 17 des Extrusionswerkzeuges 2 wirkt.
Das Übertragungselement 19 ist zwischen dem Stellantrieb 18 und zumindest einem am Umfang der Hülse 17 festgelegten Kraftangriffspunkt 20 angeordnet und überträgt eine Stellbewegung des Stellantriebes 18 mit einer radial zur Mittelachse der Hülse ausgerichteten Kraftwirkungsrichtung im Kraftwirkungspunkt 20 auf die Hülse. Das Übertragungselement ist am Düsenkörper 7 oder am Dorn 6 beweglich gelagert.
Vorzugsweise wirkt das Übertragungselement 19 an zumindest einem in der Formtrennebene x, z positionierten Kraftangriffspunkt 20 auf den Umfang der Hülse 17. Bei dieser Anordnung wirkt das Übertragungselement 19 in der Hauptdeformationsachse, die in der Formtrennebene x, z liegt, auf die elastisch deformierbare Hülse 17. Die Position und Ausrichtung der Stellantriebe 18 kann unabhängig von dem in 2 dargestellten Kraftangriffspunkt 20 festgelegt werden. Der Stellantrieb 18 und der Kraftangriffspunkt 20 des Übertragungselementes 19 an der Hülse 17 können insbesondere höhenversetzt und/oder mit einem Seitenversatz angeordnet sein. Sofern ein Stellantrieb mit einem linear beweglichen Stellglied eingesetzt wird, muss die Bewegungsrichtung des Stellgliedes nicht parallel zur Kraftwirkungsrichtung des Übertragungselementes 19 am Kraftangriffspunkt ausgerichtet sein. Insbesondere können die Bewegungsrichtung des Stellgliedes und die Kraftwirkungsrichtung des Übertragungselementes 19 am Kraftangriffspunkt unter einem Winkel von 90° ausgerichtet sein.
Im Ausführungsbeispiel der 3 drückt das Übertragungselement 19 bei einer Stellbewegung jeweils an einer Seite auf eine außenliegende Mantelfläche der Hülse 17, die an mehreren an ihrem Umfang angeordneten Gegenlagern 23 abgestützt ist. Die Anzahl und Position der Gegenlager 23 beeinflusst den Querschnitt der Hülsen 17, der sich bei der Betätigung der einseitig wirkenden Übertragungselementes 19 durch elastische Verformung einstellt. Im Ausführungsbeispiel sind drei Gegenlager 23 vorgesehen, die in äquidistanten Abständen am Umfang der Hülse 17 angeordnet sind, wobei eines der Gegenlager um 180° zum Kraftangriffspunkt des Übertragungselementes 19 versetzt positioniert ist und zusammen mit dem Kraftangriffspunkt 20 die Deformationsachse festlegt. Dabei kann die Hülse 17 an das Gegenlager und/oder an das Übertragungselement 19 angebunden sein. Die Deformationsachse erstreckt sich im Ausführungsbeispiel parallel zur Formtrennebene x, z der Blasformkavitäten 4. Ist das Übertragungselemente 19 mit der elastisch deformierbaren Hülse 17 verbunden, so können auch ziehende Deformationen ausgeführt werden. Der Stellantrieb 18 zur Verstellung des Übertragungselementes 19 kann einen pneumatischen, hydraulischen oder elektromechanischen Antriebskopf aufweisen.
Im Ausführungsbeispiel der 4 weist das Übertragungselement 19 kinematisch gekoppelte Elemente 24, 24' auf, die paarweise auf die Hülse 17 wirken und bei einer Stellbewegung eines nur durch ein Ritzel schematisch angedeuteten Stellantriebs 18 beidseits Druck- oder Zugkräfte auf die Hülse 17 ausüben.
Im Ausführungsbeispiel der 5 weist der Stellantriebe 18 einen elektromechanischen Antriebskopf zur Erzeugung einer Linearbewegung eines Elementes 24 auf, welches mit einem linear beweglichen Stellelement 24' zusammenwirkt. Der Antriebskopf umfasst einen Getriebemotor mit zwei gegensinnig angetriebenen Abtriebswellen. Die Elemente 24, 24' führen kinematisch gekoppelte gegenläufige Bewegungen aus. Zusätzlich kann die Hülse 17 an Gegenlagern 23 abgestützt sein. Vorzugsweise sind vier Gegenlager 23 vorgesehen, die unter einem Winkel α von ±45° zur Deformationsachse ausgerichtet sind. Die Deformationsachse ist durch die Kraftangriffspunkte 20 der kinematisch gekoppelten Elemente 24, 24' festgelegt und erstreckt sich parallel zur Formtrennebene x, z der Blasformkavität 4. Die Elemente 24, 24' des Übertragungselementes 19 sind durch ein Gelenk mit der Hülse 17 verbunden, so dass Druckkräfte und Zugkräfte auf die Hülse übertragen werden können.
An dem Extrusionswerkzeug 2 können Grundeinstellungen vorgenommen werden, wobei im Zuge dieser Einstellungen die Hülse 17 vordeformiert wird und/oder die Position der Hülse 17 korrigiert wird und/oder der Düsenkörper 7 und der Dorn 6 der Extrusionswerkzeuge 2 relativ zueinander verstellt werden. Zur Veränderung der Grundeinstellung des Extrusionswerkzeuges 2 sind zugeordnete und unabhängig voneinander betätigbare Stellelemente vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel der 4 sind den kinematisch gekoppelten Elementen 24, 24' Stellelemente 26, 26' angeordnet, die radial auf die Wandfläche der Hülse 17 wirken. Durch Betätigung dieser Stellelemente 26, 26' kann die Hülse 17 deformiert oder hinsichtlich ihrer Lage korrigiert werden. Des Weiteren sind Stellelemente 27, 27' vorgesehen, die auf den Düsenkörper 7 des Extrusionswerkzeuges 2 wirken und eine Positionskorrektur des Düsenkörpers 7 relativ zum Dorn 6 des Extrusionswerkzeuges ermöglichen. Die Veränderung einer Grundeinstellung am Extrusionswerkzeug 2 ist vorteilhaft, da bei der Herstellung von kleinen blasgeformten Hohlkörpern bereits ein kleiner Unterschied im radialen Düsenspaltverlauf große Wanddickenunterschiede der Vorformlinge 10 zur Folge haben. Daher ist es vorteilhaft, dass zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen das auf die Hülse 17 wirkende Übertragungselement 19 Ausgleichselemente aufweist. Ferner können das rheologische Verhalten der Kunststoffschmelze sowie Fertigungstoleranzen in den Fließkanälen des Extrusionswerkzeuges 2 und Temperaturunterschiede dazu führen, dass der Schlauchlauf der aus dem Extrusionswerkzeug 2 austretenden Vorformlinge 10 sowie die radiale Wanddickenverteilung der Vorformlinge von Sollvergaben abweichen. Zur Korrektur dieser Effekte kann es zweckmäßig sein, wenn an der Hülse 17 durch die beschriebenen Stellelemente 26, 26' die Grundform der Hülse und deren Position korrigiert werden kann. Entsprechendes gilt für eine Korrektur der Lage zwischen Düsenkörper 7 und Dorn 6 unter Verwendung der Stellelemente 27, 27'.
Im Ausführungsbeispiel der 5 weist das einem Einzelantrieb 18 zugeordnete Übertragungselement 19 kinematisch gekoppelte Elemente 24, 24' auf, die paarweise auf die Hülse 17 wirken und bei einer Stellbewegung des Stellantriebes 18 eine gegenläufige Zangenbewegung ausführen. Gemäß der Darstellung in 5 ist der Antrieb 18 als Spindelantrieb ausgebildet und weist einen Motor mit einem Untersetzungsgetriebe und gegenläufig angetriebene Gewindespindeln auf. Die kinematisch gekoppelten Elemente 24, 24' der Übertragungselemente sind durch Spindelmuttern an die Gewindespindeln angeschlossen.
Das Übertragungselement 19 kann auch als Schieber 28 ausgebildet sein, wobei der Schieber 28 eine Steuerfläche aufweist, die mit einer Gegenfläche an der Hülse 17 zusammenwirkt. Eine solche konstruktive Lösung ist in 6 dargestellt. Die Steuerfläche besteht aus einem angefasten Ende des Schiebers 28. Die Schieber 28 übt bei einer Stellbewegung beidseits Druck auf die Hülse 17 aus und verformt diese elliptisch. Der Schieber 28 ist zwischen Druckplatten 30 geführt, deren Position durch Stellmittel 29 einstellbar ist. Durch Einstellen der Druckplatten 30 kann an den Extrusionswerkzeug 2 eine Grundeinstellung vorgenommen werden, um die Position der Hülse 17 zu korrigieren
Der Anschlussbereich zwischen dem als Schieber 28 ausgebildeten Übertragungselement 19 und einer Hülse 17 kann so gestaltet werden, dass bei einer Stellbewegung des Übertragungselementes 19 Zugkräfte auf die Mantelfläche der Hülse 17 übertragen werden und die Hülse 17 durch beidseitig angreifende Zugkräfte elliptisch verformt wird. In diesem Fall wirkt der Schieber 28 auf Steuerflächen, die mit der Hülse 17 verbunden sind. Der Anschlussbereich zwischen dem Übertragungselement 19 und der Hülse 17 kann ferner auch so ausgebildet werden, dass bei einer Stellbewegung des Übertragungselementes 19 in Abhängigkeit des Stellweges eine Zugkraft oder eine Druckkraft auf die Hülse 17 übertragen wird. Ein entsprechendes Anschlusselement 31 ist in 7 dargestellt. Das Übertragungselement 19 greift in das Anschlusselement 31 ein, das mit dem Mantel der Hülse 17 verbunden ist und Steuerflächen 32 zur Übertragung radialer Druckkräfte und Steuerflächen 32' zur Übertragung radialer Zugkräfte aufweist.
In den in 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Schieber 28 horizontal ausgerichtet. Es versteht sich, dass auch ein vertikal ausgerichteter Schieber eingesetzt werden kann, der durch vertikale Stellbewegungen auf Steuerflächen am Umfang der Hülse wirkt, wobei Druckkräfte und/oder Zugkräfte in der beschriebenen Weise übertragen werden können.
Die 8 zeigt ein Übertragungselement 19, welches als Drehring 34 ausgebildet ist. Der Drehring weist an einer zur Hülse 17 benachbarten Umfangsfläche mindestens eine Steuerfläche 33 auf, die bei einer Drehbewegung des Drehringes 34 mit einer Gegenfläche 35 an der Hülse 17 zusammenwirkt und Druck auf die zugeordnete Hülse 17 ausübt.
Im Ausführungsbeispiel der 9 weist das Übertragungselement 19 kinematisch gekoppelte Elemente 24, 24' auf, die paarweise auf die Hülse 17 wirken und bei einer Betätigung des Stellantriebs 18 beidseits Druck- oder Zugkräfte auf die Hülse 17 ausüben. Die Elemente 24, 24' sind gelenkig an der Hülse 17 befestigt und über eine Kniehebelanordnung 36 an den Stellantrieb 18 angeschlossen. Bei der im Ausführungsbeispiel dargestellten Kniehebelanordnung 36 ergibt sich bezüglich des Stellwegs eine zweifache Untersetzung dadurch, dass die Hebel der Kniehebelanordnung 36 an ortsfesten Drehpunkten 37 abgestützt sind. Gleichzeitig ergibt sich entsprechend unmittelbar am Übertragungselement 19 eine Erhöhung der Stellkraft.
In den Ausführungsbeispielen der 10 und 11 weist das Extrusionswerkzeug 2 zwei programmgesteuerte Stellantriebe 18, 18' auf, die jeweils mittels eines Übertragungselementes 19, 19' nur auf die elastisch deformierbare Hülse 17 des Extrusionswerkzeugs wirken und Zugkräfte oder Druckkräfte auf eine Mantelfläche der Hülse 17 ausüben. Durch programmgesteuerte Stellbewegungen der beiden Stellantriebe 18, 18' kann die Hülse 17 deformiert, verschwenkt oder radial verschoben werden. Das Übertragungselement 19, 19' kann beispielsweise als Kniehebelanordnung entsprechend der Darstellung in 10 oder als Schieber entsprechend 11 oder als Exzenteranordnung mit einer drehbar gelagerten Exzenterwelle 38 (12A, 12B) ausgebildet sein, wobei die Exzenterwelle 38 bzw. der Schieber 28 eine Steuerfläche aufweist, die am Kraftangriffspunkt 20 mit einer Gegenfläche am Umfang der Hülse 17 zusammenwirkt.
Die Exzenteranordnung ist in 12A ausschnittweise in einer Seitenansicht und in 12B in einer Draufsicht dargestellt. Die Exzenteranordnung umfasst eine von dem Stellantrieb 18 antreibbare drehbewegliche Exzenterwelle 38, auf der ein Exzenterelement 39 angeordnet ist. Das Exzenterelement 39 weist eine Steuerfläche auf, die am Umfang der Hülse 17 wirksam ist. Durch eine Drehverstellung der Exzenterwelle 38 kann auf die Hülse 17 eine Druckkraft zur Deformation und/oder Verstellung der Hülse ausgeübt werden.
Gemäß einer in 13 dargestellten Ausführungsvarianten der Exzenteranordnung greift das in Form einer Exzenterwelle ausgebildete Übertragungselement 19 in ein Anschlusselement 31, welches mit der Hülse 17 verbunden ist. Das Anschlusselement 31 und das Exzenterelement 39 weisen Steuerflächen 32, 32' zur Übertragung radialer Druck- oder Zugkräfte auf. Das Anschlusselement kann – wie in 13 dargestellt – als Auge ausgebildet sein.
In den Ausführungsbeispielen der 10 bis 13 ist das Übertragungselement horizontal ausgerichtet. Stattdessen ist auch eine vertikale Ausrichtung des Übertragungselementes möglich. Eine Anordnung mit zwei vertikal ausgerichteten Schiebern 28 ist in 14 dargestellt. Durch aufeinander abgestimmte Bewegungen der beiden Schieber 28 kann die Hülse 17 in Richtung der Deformationsachse x verschwenkt oder radial verschoben werden, wobei sich die in 14 beispielhaft dargestellte Düsenspaltgeometrie zwischen Dorn 6 und Düsenkörper 7 einstellen lässt. Die als Schieber 28 ausgebildeten Übertragungselemente greifen in Anschlusselemente 31 ein, die durch Formschlusselemente 43 lösbar mit der Hülse 17 verbunden sind. Die elastisch deformierbare Hülse 17 ist austauschbar, ohne dass die Anschlusselemente 31 und die zugeordneten Übertragungselemente ausgebaut werden müssen.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Übertragungselement 19 im Düsenkörper 7 oder an der Außenseite des Düsenkörpers beweglich gelagert. Die 15 bis 17 zeigen Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen die elastisch deformierbare Hülse 17 radial verstellbar oder kippbeweglich am Dorn 6 angeordnet ist und das Übertragungselement 19 im Dorn 6 beweglich gelagert ist. Das Übertragungselement 19 ist dabei an mindestens einem Kraftangriffspunkt 20 an der Innenseite der Hülse 14 wirksam. Für die konstruktive Ausgestaltung des Übertragungselementes hat der Fachmann eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Die 15 bis 17 zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen.
Im Ausführungsbeispiel der 15 ist das Übertragungselement 19 als Exzenteranordnung ausgebildet, die mindestens eine drehbar gelagerte Exzenterwelle 38 aufweist. Die Exzenterwelle 38 ist um ihre Längsachse drehbar und an einen nicht dargestellten Stellantrieb angeschlossen. Auf der Exzenterwelle 38 ist ein Exzenterelement 39 angeordnet, das eine am Umfang der Hülse 17 wirksame Steuerfläche aufweist. Durch eine Drehverstellung der Exzenterwelle 38 kann an der Innenseite der Hülse 17 eine Druckkraft zur Deformation und/oder Verstellung der Hülse ausgeübt werden.
In den Ausführungsbeispielen der 16 und 17 ist die Hülse 17 des Extrusionswerkzeuges nicht nur elastisch verformbar, sondern in radialer Richtung auch verschiebbar oder verschwenkbar. Die Schiebebewegung und Deformation der Hülse durch Druck- oder Zugkräfte wird durch ein Programm gesteuert, welches während der Extrusion der Vorformlinge 10 abläuft. Für die erforderlichen Steuerbewegungen sind zwei programmgesteuerte Stellantriebe 18, 18' vorgesehen, die mittels zugeordneter Übertragungselemente 19, 19' an der Hülseninnenseite auf den Umfang der Hülse 17 wirken. Durch programmgesteuerte Stellbewegungen der beiden Übertragungselemente 19, 19' kann die Hülse 17 durch beidseitiges Drücken oder durch beidseitiges Ziehen in einer durch die Kraftangriffspunkte 20 vorgegebenen Deformationsachse deformiert werden. Durch aufeinander abgestimmte Bewegungen der beiden Übertragungselemente 19, 19' kann die Hülse auch in Richtung der Deformationsachse verschwenkt oder radial verschoben werden.
Die Übertragungselemente 19, 19' greifen im Ausführungsbeispiel in Anschlusselemente 31 an, die vorzugsweise lösbar mit der Hülse 17 verbunden sind. Mit einer lösbaren Verbindung, wie sie beispielsweise in 14 dargestellt wurde, ist die elastisch deformierbare Hülse 17 austauschbar, ohne dass die Anschlusselemente 31 und die zugeordneten Übertragungselemente 19 ausgebaut werden müssen.
Auch im Ausführungsbeispiel der 17 sind zur Verstellung der elastisch deformierbaren Hülse zwei programmgesteuerte Stellantriebe 18, 18' vorgesehen, die mittels zugeordneter Übertragungselemente 19, 19' an der Hülseninnenseite auf den Umfang der Hülse 17 wirken. Die Hülse 17 kann durch gegenläufige, im Betrag gleichgroße Verstellwege deformiert oder durch gegenläufige, im Betrag unterschiedliche Verstellwege deformiert sowie in Richtung der Deformationsachse radial verlagert werden. Die Übertragungselemente 19, 19' sind ebenso wie im Ausführungsbeispiel der 16 als Schieber ausgebildet. Weitere Ausgestaltungen, wie sie im Zusammenhang mit den 2 bis 14 erläutert wurden, können auch dann eingesetzt werden, wenn das Übertragungselement 19 im Dorn 6 integriert ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 18 ist im Dorn als Übertragungselement 19 ein Schieber 28 angeordnet, der an einen nicht dargestellten Stellantrieb angeschlossen ist und axiale Stellbewegungen ausführt. Der Schieber 28 ist ringförmig ausgebildet und weist umfangsseitig ein Profil mit zumindest einer Steuerfläche 32 auf, die im Ausführungsbeispiel mit einer Gegenfläche an der Innenseite der Hülse 17 zusammenwirkt. Die Steuerfläche 32 definiert den Kraftangriffspunkt und ist im Ausführungsbeispiel so angeordnet und ausgestaltet, dass die elastisch deformierbare Hülse 17 das Zusammenwirken der Steuerfläche 32 mit der Gegenfläche an der Innenseite der Hülse in radialer Richtung durch seitlich wirkende Druckkräfte verschwenkt oder radial verschoben wird. Durch geeignete Profilierung des Schiebers bzw. Gestaltung der Steuerflächen können Schiebe- und Deformationsbewegungen in gewünschter Weise miteinander kombiniert werden, um die Geometrie des Düsenspaltes während der Extrusion der Vorformlinge stark zu verändern. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das Extrusionswerkzeug auch mit zwei oder mehreren elastisch deformierbaren Hülsen 17 ausgestattet sein kann, wobei eine Hülse am Dorn 6 angeordnet ist und die andere Hülse am Düsenkörper 7 vorgesehen ist. Eine solche Anordnung ist in einem in 19A / 19B gezeigten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die dornseitig angeordnete Hülse 17 bildet einen Wandabschnitt an der Innenseite des Düsenspaltes s und die im Düsenkörper angeordnete Hülse einen außenseitigen Wandabschnitt des Düsenspaltes. Gemäß der Querschnittsdarstellung in 19A bilden die auf die äußere Hülse 17 wirkenden Übertragungselemente 19 eine erste Deformationsachse x und die auf die Hülse 17 wirkenden Übertragungselemente 19 eine zweite Deformationsachse y, wobei die beiden Deformationsachsen x, y zueinander rechtwinklig ausgerichtet sind. Gemäß der Darstellung in 19B, die einen Längsschnitt in der Schnittebene A-B aus 19A zeigt, sind die Übertragungselemente als Schieber 28 ausgebildet und führen vertikal ausgerichtete Stellbewegungen aus.
Das erfindungsgemäße Extrusionswerkzeug zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau aus und ermöglicht eine dynamische Beeinflussung des radialen Düsenspaltverlaufes während der Vorformlingsextrusion. Das erfindungsgemäße Extrusionswerkezug kann unter beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden und ist für kleine Düsendurchmesser, beispielsweise für Durchmesser von weniger als 60 mm, geeignet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1377430 B1 [0002]
DE 102007030677 B4 [0003]
DE 2823999 C2 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

"Kunststoffe", Ausgabe 12/2010, Seiten 124 bis 127 [0007]

Claims

Extrusionswerkzeug zum Extrusionsblasformen von Kunststoffhohlkörpern mit einer Ringspaltdüse, die einen Dorn (6) und einen ringförmigen Düsenkörper (7) aufweist, mindestens einer elastisch deformierbaren Hülse (17), die radial verstellbar oder kippbeweglich am Dorn (6) oder im Düsenkörper (7) angeordnet ist, und zumindest einem programmgesteuerten Stellantrieb (18) zum Deformieren und/oder Verstellen der elastisch deformierbaren Hülse (17), wobei die Hülse (17) einen Wandabschnitt eines zwischen dem Dorn (6) und dem Düsenkörper (7) ausgebildeten Düsenspaltes (s) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stellantrieb (18) und zumindest einem am Umfang der Hülse (17) festgelegten Kraftangriffspunkt (20) ein Übertragungselement (19) vorgesehen ist, welches am Düsenkörper oder im Dorn (6) beweglich gelagert ist und eine Stellbewegung des Stellantriebes (18) mit einer radial zur Mittelachse der Hülse (17) ausgerichteten Kraftwirkungsrichtung im Kraftangriffspunkt (20) auf die Hülse (17) überträgt.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch deformierbare Hülse (17) bei einer punktförmigen Einleitung einer auf den Umfang wirkenden Radialkraft ein über den gesamten Umfang definiertes, stetiges Deformationsverhalten aufweist.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (18) ein linear bewegliches Stellglied aufweist, dessen Bewegungsrichtung nicht parallel zur Kraftwirkungsrichtung des Übertragungselementes (19) am Kraftangriffspunkt (20) ausgerichtet ist.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung des Stellgliedes und die Kraftwirkungsrichtung des Übertragungselementes (19) am Kraftangriffspunkt (20) unter einem Winkel von etwa 90° ausgerichtet sind.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (18) und der Kraftangriffspunkt (20) des Übertragungselementes (19) an der Hülse (17) höhenversetzt angeordnet sind.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) im Kraftangriffspunkt (20) auf eine innenseitige oder außenliegende Mantelfläche der Hülse (17) wirkt.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (17) an mindestens einem umfangsseitig angeordneten Gegenlager (23) abgestützt und/oder angebunden ist.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) kinematisch gekoppelte Elemente (24, 24') aufweist, die paarweise auf die Hülse (17) wirken und bei einer Betätigung des Stellantriebes (18) beidseits Druck- oder Zugkräfte auf die Hülse (17) ausüben.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elemente (24, 24') des Übertragungselementes (19) bei einer Stellbewegung des Stellantriebes (18) eine gegenläufige Zangenbewegung ausführen.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) eine Gelenkanordnung aufweist, die auf die Hülse (17) wirkt.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) gelenkig an der Hülse (17) befestigt und über eine Kniehebelanordnung (36) an den Stellantrieb (18) angeschlossen ist.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) als Schieber (28) ausgebildet ist, wobei der Schieber (28) eine Steuerfläche aufweist, die am Kraftangriffspunkt (20) mit einer Gegenfläche an der Innenseite oder Außenseite der Hülse (17) zusammenwirkt.
Extrusionswerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (28) ringförmig ausgebildet ist und umfangseitig ein Profil mit zumindest einer Steuerfläche (32) aufweist, die mit einer Gegenfläche an der Innenseite oder Außenseite der Hülse (17) zusammenwirkt.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) als Exzenteranordnung ausgebildet ist, die mindestens eine drehbar gelagerte Exzenterwelle (38) aufweist.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) auf eine Steuerfläche wirkt, die mit der Hülse (17) verbunden ist und bei einer Stellbewegung des Übertragungselementes (19) Zugkräfte auf die Hülse (17) überträgt.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) auf Steuerflächen (32, 32') wirkt, die mit der Hülse (17) verbunden sind und bei einer Stellbewegung des Übertragungselementes (19) in Abhängigkeit des Stellweges eine Zugkraft oder eine Druckkraft auf die Hülse (17) überträgt.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (19) als Drehring (34) ausgebildet ist, wobei der Drehring (34) an einer zur Hülse (17) benachbarten Umfangsfläche mindestens eine Steuerfläche (33) aufweist, die bei einer Drehbewegung des Drehrings (34) mit einer Gegenfläche an der Innenseite oder Außenseite der Hülse (17) zusammenwirkt und eine Radialkraft auf die Hülse (17) ausübt.
Extrusionswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung der elastisch deformierbaren Hülse (17) zwei programmgesteuerte Stellantriebe (18, 18') vorgesehen sind, die mittels zugeordneter Übertragungselemente (19, 19') an der Hülseninnenseite oder Hülsenaußenseite auf den Umfang der Hülse (17) wirken, wobei durch programmgesteuerte Stellbewegungen der beiden Stellantriebe (18, 18') die Hülse deformiert, verschwenkt oder radial verlagert werden kann.
Verfahren zur Herstellung blasgeformter Kunststoffhohlkörper, bei dem schlauchförmige Vorformlinge (10) aus einer thermoplastischen Kunststoffschmelze extrudiert und einer Blasformkavität (4) zugeführt werden, in der die Vorformlinge (10) nach dem Schließen der Blasformkavität (4) mittels Blasluft zu Kunststoffhohlkörpern (13) aufgeweitet werden, wobei die Vorformlinge (10) aus einem von einem Dorn (6) und einem Düsenkörper (7) begrenzten Düsenspalt (s) eines Extrusionswerkzeuges (2) austreten und die Düsenspaltbreite des Extrusionswerkzeuges (2) während der Extrusion durch eine Stellbewegung des Dorns (6) und/oder des Düsenkörpers (7) verändert wird und wobei die Schmelzeverteilung der aus dem Extrusionswerkzeug (2) austretenden Vorformlinge (10) in Umfangsrichtung durch Deformation und/oder Verlagerung einer den Düsenspalt (s) begrenzenden elastisch deformierbaren Hülse (17) während der Extrusion verändert wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Extrusion der Vorformlinge (10) ein Extrusionswerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das im Dorn (6) oder am Düsenkörper (7) beweglich gelagerte Übertragungselement (19) des Extrusionswerkzeuges (2) in einer der Formtrennebene (x, z) der Blasformkavität (4) zugeordneten Ebene auf den Umfang der elastisch deformierbaren Hülse (17) wirkt.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwei programmgesteuerte Stellantriebe (18, 18') verwendet werden, die jeweils mittels eines am Düsenkörper (7) oder im Dorn (6) beweglich gelagerten Übertragungselementes (19) mit einer radial zur Mittelachse der Hülse (17) ausgerichteten Kraftwirkungsrichtung auf die Hülse wirken und dass durch programmgesteuerte Stellbewegungen der beiden Stellantriebe (18, 18') die Hülse (17) deformiert, verschwenkt oder radial verschoben wird.