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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, die
ein rotierendes Tragrad aufweist, auf dem mindestens zwei Bearbeitungsstationen
angeordnet sind und das mindestens ein Versorgungselement für ein Betriebsmittel
aufweist, das aus einer Drehkupplung und Anschlußleitungen ausgebildet ist.
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Derartige
Drehkupplungen können
zur Übertragung
von elektrischer Energie, von Steuerungssignalen, von Überdruck,
Unterdruck oder von flüssigen
Betriebsmitteln, beispielsweise Wasser oder Öl verwendet werden. Darüber hinaus
können
die Drehkupplungen mit Verteilern kombiniert werden, die eine Versorgung
der Mehrzahl von Bearbeitungsstationen vornehmen. Aus der
DE 101 42 988 ist ein entsprechendes
Versorgungselement für
ein flüssiges Betriebsmittel
bekannt.
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Die
einleitend genannten Vorrichtungen werden beispielsweise zur Herstellung
von blasgeformten Behältern
eingesetzt. Die Versorgungselemente können dabei dazu verwendet werden,
um eine mit der Durchführung
des Blasvorganges koordinierte Zuleitung eines oder mehrerer Blasdrücke sowie
eine Ableitung des Blasdruckes nach einer Ausformung des Behälters durchführen zu
können.
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Bei
einer derartigen Behälterformung
durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen
Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylenterephthalat),
innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen
zugeführt.
Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung
sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte
Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert
wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den
zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische
Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der
DE-OS 43 40 291 erläutert.
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Der
grundsätzliche
Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung
wird in der
DE-OS 42 12 583 beschrieben.
Möglichkeiten
zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
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Innerhalb
der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie
die geblasenen Behälter
mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert
werden. Bewährt
hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die
die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber
auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung
von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlingen und die Verwendung
von Spreizdor nen, die zur Halterung in einen Mündungsbereich des Vorformlings
einführbar
sind, gehören
ebenfalls zu den verfügbaren
Konstruktionen.
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Die
bereits erläuterte
Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren,
bei denen die Vorformlinge zunächst
in einem Spritzgußverfahren
hergestellt, anschließend
zwischengelagert und erst später
hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen
werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren,
bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen
Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert
und anschließend
aufgeblasen werden.
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Im
Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unterschiedliche
Ausführungsformen
bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet
sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen.
Es ist aber auch möglich,
relativ zueinander verschiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei
Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur
Behälterformung
aufzunehmen, werden neben aufklappbaren Formen auch parallel zueinander
angeordnete Platten als Formträger
verwendet.
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Bei
der Verwendung der bekannten Versorgungselemente besteht das Problem,
daß diese
eine Installationsfläche
in einer Umgebung der Drehachse des rotierenden Tragrades beaufschlagen,
so daß eine
Anordnung mehrerer Versorgungselemente übereinander mit zentraler Führung der
Zuleitungen nur für
zwei Versorgungselemente möglich
ist, bei denen die Zuleitungen bei einem Versorgungselement von
oben und beim zweiten Versorgungselement von unten verlegt sind.
Eine Anordnung weiterer Drehverbindungen ist hierdurch problema tisch. Dies
erschwert eine kompakte Konstruktion der rotierenden Tragräder.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend
genannten Art derart zu konstruieren, daß eine Verwendung von mehreren Versorgungselementen
und mindestens einer weiteren Drehverbindung erleichtert wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß das
Tragrad zusätzlich
zur Drehkupplung eine kontaktlose Drehverbindung zur Signalübertragung
aufweist, die mindestens bereichsweise kreisringartig ausgebildet
ist und sich wenigstens bereichsweise um eine Durchgangsöffnung herumerstreckt
sowie bei der innerhalb der Durchgangsöffnung wenigstens ein Teil
eines Versorgungselementes angeordnet ist.
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Durch
die Ausbildung der Drehverbindung zur Signalübertragung als ein Bauelement,
daß sich um
eine Durchgangsöffnung
herumerstreckt, ist es möglich,
entweder die Drehkupplung selbst oder mit der Drehkupplung in Verbindung
stehende Anschlußleitungen
im Bereich der Durchgangsöffnung
anzuordnen. Hierdurch ist eine sehr kompakte Konstruktion möglich. Die
Bereitstellung einer kontaktlosen Drehverbindung zur Signalübertragung
ermöglicht
es darüber
hinaus, wenigstens einen überwiegenden Teil
der verwendeten Steuereinrichtung stationär außerhalb des Tragrades anzuordnen
und hierdurch das Gewicht der rotierenden Bauteile und somit die abzubremsende
und zu beschleunigende Masse zu verringern. Darüber hinaus bestehen auch geringere Anforderungen
an die mechanische Festigkeit der eingesetzten Steuerungselemente,
so daß ein
verminderter Preis der Vorrichtung erreicht wird. Da gegenwärtig häufig die
Steuerungselemente oberhalb des rotierenden Tragrades angeordnet
sind, kann zusätzlich
die Bauhöhe
konventioneller Vorrichtungen vermindert wer den.
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Eine
sehr hohe Datenübertragungsrate
wird dadurch unterstützt,
daß die
Drehverbindung zur optischen Datenübertragung ausgebildet ist.
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Ebenfalls
können
hohe Datenübertragungsraten
dadurch realisiert werden, daß die
Drehverbindung zur Datenübertragung
unter Verwendung elektromagnetischer wellen ausgebildet ist.
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Gemäß einer
konstruktiven Variante ist vorgesehen, daß sich die Drehverbindung mindestens bereichsweise
um Zuführleitungen
des Versorgungselementes herumerstreckt.
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Darüber hinaus
ist auch daran gedacht, daß sich
die Drehverbindung mindestens bereichsweise um Ableitungselemente
des Versorgungselementes herumerstreckt.
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Eine
mechanisch besonders stabile und kompakte Anordnung kann dadurch
bereitgestellt werden, daß sich
die Drehverbindung mindestens bereichsweise um die Drehkupplung
herumerstreckt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
daran gedacht, daß die
Bearbeitungsstationen zur Bearbeitung von Behältern ausgebildet sind.
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Insbesondere
ist es möglich,
daß die
Bearbeitungsstationen zur Bearbeitung von thermoplastischen Behältern ausgebildet
sind.
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Ein
besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet wird dadurch definiert, daß die Bearbeitungsstationen
zur Bearbeitung von flaschenförmigen
Behältern
ausgebildet sind.
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Eine
Anwendung bei Hochleistungsmaschinen kann dadurch erfolgen, daß das Tragrad
als Rad einer Blasmaschine ausgebildet ist.
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Eine
weitere Ausführungsvariante
besteht darin, daß das
Tragrad als Rad einer Plasmabeschichtungsmaschine ausgebildet ist.
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Ein
weiteres Anwendungsgebiet wird dadurch erschlossen, daß das Tragrad
als Rad einer Füllmaschine
ausgebildet ist.
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Zur
Integration der kontaktlosen Drehverbindung in eine Maschinensteuerung
wird vorgeschlagen, daß die
Drehverbindung zur Übertragung
von Steuersignalen ausgebildet ist.
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Zur
Realisierung einer Maschinenregelung ist auch daran gedacht, daß die Drehverbindung
zur Übertragung
von Meßwerten
ausgebildet ist.
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Eine
Reduktion der rotierenden Masse im Bereich des Tragrades kann dadurch
erfolgen, daß eine
Steuerung für
die Bearbeitungsstation mindestens teilweise stationär außerhalb
des Tragrades angeordnet und über
die Drehverbindung mit Aktoren im Bereich der Bearbeitungsstation
verbunden ist.
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Darüber hinaus
erweist es sich als vorteilhaft, daß eine Steuerung für die Bearbeitungsstation mindestens
teilweise stationär
außerhalb
des Tragrades angeordnet und über
die Drehverbindung mit Sensoren im Bereich der Bearbeitungsstation
verbunden ist.
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In
den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1 Eine
perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von
Behältern
aus Vorformlingen,
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2 einen
Längsschnitt
durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
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3 eine
Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung
zur Blasformung von Behältern,
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4 eine
modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter Heizkapazität,
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5 eine
schematische Darstellung einer ringartigen Kontaktlosen Drehkupplung,
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6 eine
gegenüber 5 abgewandelte Konstruktion
und
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7 eine
Seitenansicht einer kombinierten Anordnung eines Versorgungselementes
sowie einer kontaktlosen Drehverbindung zur Signalübertragung im
Bereich eines rotationsfähigen
Tragrades.
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Eine
Anwendung der kontaktlosen Drehverbindung zur Signalübertragung
kann beispielsweise bei einer Vorrichtung zur Blasformung erfolgen.
Der prinzipielle Aufbau einer Vor richtung zur Umformung von Vorformlingen
(1) in Behälter
(2) ist in 1 und in 2 dargestellt.
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Die
Vorrichtung zur Formung des Behälters (2)
besteht im wesentlichen aus einer Blasstation (3), die
mit einer Blasform (4) versehen ist, in die ein Vorformling
(1) einsetzbar ist. Der Vorformling (1) kann ein
spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung
eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (4)
und zur Ermöglichung
eines Herausnehmens des fertigen Behälters (2) besteht
die Blasform (4) aus Formhälften (5, 6) und
einem Bodenteil (7), das von einer Hubvorrichtung (8)
positionierbar ist. Der Vorformling (1) kann im Bereich
der Blasstation (3) von einem Transportdorn (9)
gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling (1) eine
Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft. Es
ist aber auch möglich,
den Vorformling (1) beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel
direkt in die Blasform (4) einzusetzen.
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Zur
Ermöglichung
einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes (9)
ein Anschlußkolben
(10) angeordnet, der dem Vorformling (1) Druckluft
zuführt
und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (9)
vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber
auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
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Eine
Reckung des Vorformlings (1) erfolgt mit Hilfe einer Reckstange
(11), die von einem Zylinder (12) positioniert
wird. Grundsätzlich
ist es aber auch denkbar, eine mechanische Positionierung der Reckstange
(11) über
Kurvensegmente durchzuführen,
die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten
ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn
eine Mehrzahl von Blasstationen (3) auf einem rotierenden
Blasrad angeordnet sind. Eine Verwen dung von Zylindern (12)
ist zweckmäßig, wenn
ortsfest angeordnete Blasstationen (3) vorgesehen sind.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem
derart ausgebildet, daß eine Tandem-Anordnung
von zwei Zylindern (12) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder
(13) wird die Reckstange (11) zunächst vor
Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens
(14) des Vorformlings (1) gefahren. Während des
eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (13) mit
ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder
(13) tragenden Schlitten (15) von einem Sekundärzylinder
(16) oder über
eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht,
den Sekundärzylinder
(16) derart kurvengesteuert einzusetzen, daß von einer
Führungsrolle
(17), die während
der Durchführung
des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle
Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle (17) wird
vom Sekundärzylinder
(16) gegen die Führungsbahn
gedrückt.
Der Schlitten (15) gleitet entlang von zwei Führungselementen
(18).
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Nach
einem Schließen
der im Bereich von Trägern
(19, 20) angeordneten Formhälften (5, 6)
erfolgt eine Verriegelung der Träger
(19, 20) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (20).
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Zur
Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes (21)
des Vorformlings (1) ist gemäß 2 die Verwendung
separater Gewindeeinsätze
(22) im Bereich der Blasform (4) vorgesehen.
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2 zeigt
zusätzlich
zum geblasenen Behälter
(2) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1)
und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (23).
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3 zeigt
den grundsätzlichen
Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke (24)
sowie einem rotierenden Blasrad (25) versehen ist. Ausgehend
von einer Vorformlingseingabe (26) werden die Vorformlinge
(1) von Übergaberädern (27, 28, 29)
in den Bereich der Heizstrecke (24) transportiert. Entlang
der Heizstrecke (24) sind Heizstrahler (30) sowie
Gebläse
(31) angeordnet, um die Vorformlinge (1) zu temperieren.
Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1)
werden diese an das Blasrad (25) übergeben, in dessen Bereich
die Blasstationen (3) angeordnet sind. Die fertig geblasenen
Behälter
(2) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke (32)
zugeführt.
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Um
einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (2)
umformen zu können,
daß der
Behälter
(2) Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit
von innerhalb des Behälters
(2) abgefüllten
Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle
Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge
(1) eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte
Wirkungen durch Einhaltung spezieller Dimensionierungsvorschriften
erzielt werden.
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Als
thermoplastisches Material können
unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind
beispielsweise PET, PEN oder PP.
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Die
Expansion des Vorformlings (1) während des Orientierungsvorganges
erfolgt durch Druckluftzuführung.
Die Druckluftzuführung
ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Preßluft, mit
einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird und in eine sich anschließende Hauptblasphase
unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird.
Während
der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im
Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft
mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.
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Aus 3 ist
ebenfalls erkennbar, daß bei der
dargestellten Ausführungsform
die Heizstrecke (24) aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente
(33) ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht
und entlang von Umlenkrädern
(34) geführt
sind. Insbesondere ist daran gedacht, durch die kettenartige Anordnung
eine im wesentlichen rechteckförmige
Grundkontur aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform
werden im Bereich der dem Übergaberad
(29) und einem Eingaberad (35) zugewandten Ausdehnung
der Heizstrecke (24) ein einzelnes relativ groß dimensioniertes
Umlenkrad (34) und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei
vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder (36) verwendet.
Grundsätzlich
sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.
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Zur
Ermöglichung
einer möglichst
dichten Anordnung des Übergaberades
(29) und des Eingaberades (35) relativ zueinander
erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im
Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke (24)
drei Umlenkräder
(34, 36) positioniert sind, und zwar jeweils die
kleineren Umlenkräder
(36) im Bereich der Überleitung
zu den linearen Verläufen
der Heizstrecke (24) und das größere Umlenkrad (34)
im unmittelbaren Übergabebereich
zum Übergaberad
(29) und zum Eingaberad (35). Alternativ zur Verwendung
von kettenartigen Transportelementen (33) ist es beispielsweise
auch möglich,
ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
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Nach
einem fertigen Blasen der Behälter
(2) werden diese von einem Entnahmerad (37) aus
dem Bereich der Blasstatio nen (3) herausgeführt und über das Übergaberad
(28) und ein Ausgaberad (38) zur Ausgabestrecke
(32) transportiert.
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In
der in 4 dargestellten modifizierten Heizstrecke (24)
können
durch die größere Anzahl von
Heizstrahlern (30) eine größere Menge von Vorformlingen
(1) je Zeiteinheit temperiert werden. Die Gebläse (31)
leiten hier Kühlluft
in den Bereich von Kühlluftkanälen (39)
ein, die den zugeordneten Heizstrahlern (30) jeweils gegenüberliegen
und über
Ausströmöffnungen
die Kühlluft
abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen wird eine Strömungsrichtung
für die
Kühlluft
im wesentlichen quer zu einer Transportrichtung der Vorformlinge
(1) realisiert. Die Kühlluftkanäle (39)
können
im Bereich von den Heizstrahlern (30) gegenüberliegenden
Oberflächen
Reflektoren für
die Heizstrahlung bereitstellen, ebenfalls ist es möglich, über die
abgegebene Kühlluft
auch eine Kühlung
der Heizstrahler (30) zu realisieren.
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5 zeigt
eine kontaktlose Drehverbindung (40) zur Signalübertragung,
die ein ringartig konstruiertes Basiselement (41) sowie
ein beim dargestellten Ausführungsbeispiel
oberhalb des Basiselementes angeordnetes Korrespondenzelement (42)
aufweist. Eines der Elemente (41, 42) ist als
ein Sender und das andere Element (41, 42) als
ein Empfänger ausgebildet.
Die Datenübertragung
kann beispielsweise optisch oder unter Verwendung von elektromagnetischen
Wellen erfolgen. Das Basiselement (41) begrenzt eine Durchgangsöffnung (43),
in deren Bereich nicht dargestellte weitere Bauelemente angeordnet
werden können.
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Gemäß der Ausführungsform
in 6 ist das Korrespondenzelement (42) neben
dem Basiselement (41) angeordnet. Auch hier kann einer
Datenübertragung
beispielsweise optisch oder unter Verwendung von elektromagnetischen
Wellen durch geführt
werden. Alternativ zur dargestellten Ausbildung des Basiselementes
(41) als geschlossener Ring können am Rand der Durchgangsöffnung (43)
auch separate Segmente des Basiselementes (41) angeordnet
sein, die in geeigneter weise miteinander zur Signalübertragung
verkoppelt sind. Ebenfalls kann statt der Verwendung eines Korrespondenzelementes
(42) ein Einsatz von mehreren Korrespondenzelementen (42)
erfolgen.
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7 zeigt
die Positionierung der Drehverbindung (40) im Bereich eines
als Blasrad (25) ausgebildeten Tragrades. Im Bereich der
Durchgangsöffnung
(43) des Basiselementes (41) ist bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Versorgungselement (44) angeordnet, das als ein Drehverteiler
für ein
flüssiges Betriebsmittel
ausgebildet ist. Das Korrespondenzelement (42) ist an eine
Datenleitung (45) angeschlossen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Drehverbindung (40) als ein optischer Datenüberträger ausgebildet
und die Datenleitung (45) ist als ein Lichtwellenleiter
realisiert. Die Verwendung einer optischen Datenübertragung ermöglicht Datenübertragungsraten
bis zu 10 Gbit/sek.
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7 zeigt
einen in lotrechter Richtung oberen Bereich des in 3 dargestellten
Blasrades (25). Das Versorgungselement (44) ist
hier zur Zuführung
von Druckluft ausgebildet. Eine Montageplatte (47) haltert
den mitrotierenden Teil des Versorgungselementes (44) und
stabilisiert Längssäulen (48)
der Blasstation (3). von den Blasstationen (3)
sind jeweils Tragelemente (49) für die in der Zeichnung nicht mehr
erkennbaren Bodenteile (7) dargestellt. Die Tragelemente
(49) werden unter Verwendung einer Kurvensteuerung (50)
positioniert. Die Kurvensteuerung (50) weist hierzu Kurvenrollen
(51) auf, die entlang einer ortsfest angeordneten Steuerkurve
(52) positioniert werden.
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Zu
erkennen in 7 ist ebenfalls ein Steuerungskasten
(53), der wenigstens einen Teil der für Steuerfunktionen auf dem
Blasrad (25) erforderlichen elektrischen und elektronischen
Komponenten aufnimmt. Der Steuerungskasten (53) ist über eine
Verbindungsleitung (54) an das Basiselement (41)
der Drehverbindung (40) angeschlossen.