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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Maschine zum selbsttätigen
Herstellen, Füllen und Verschließen von Behältern aus thermoplastischem Material
im Druckfüllverfahren. Sie eignet sich insbesondere zur Herstellung von Behältern
aller Art, wie z. B. Flaschen, Dosen, Kanistern, Ampullen usw., auch solchen mit
großen Abmessungen, aus einem im verformbaren Zustand in einer Form eingeschlossenen
Hohlkörper aus thermoplastischem Material, welcher in einem einzigen Arbeitsgang
im wesentlichen durch Abfüllen des Füllgutes aufgebläht und an die Wandung des Formhohlraumes
angelegt und verformt wird, worauf der dabei gebildete und gefüllte Behälter verschlossen
und der Form entnommen wird.
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Die Prinzipien der Druckfüllverfahren für die Herstellung von Behältern
der genannten Art sind heute dem Fachmann durchwegs geläufig. Sie sind z. B. in
der französischen Patentschrift 1 338 656 beschrieben.
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Zur Durchführung solcher Verfahren ist in der gleichen Patentschrift
auch eine geeignete Maschine beschrieben. Mit solchen und ähnlichen Maschinen ist
die mit einer einzigen Maschine pro Zeiteinheit erreichbare Stückzahl jedoch relativ
gering, da die einzelnen Vorgänge eine bestimmte Zeit für sich in Anspruch nehmen.
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Eine höhere Stückzahl pro Zeiteinheit wird mit einer Maschine nach
der deutschen Auslegeschrift 1111092 erreicht, bei der ein feststehendes Plastifizieraggregat
bzw. eine Einspritzvorrichtung vorge sehen ist, welches abwechslungsweise jeweils
einer von zwei Formeinheiten zugeführt wird. Der Formeinheit zugeordnet bzw. nachgeschaltet
sind eine Füll-, eine Schließ- und eine Ausstoßeinheit. Bei dieser Maschine wird
der Behälter, sei er nun fertig oder nicht fertig, den einzelnen Arbeitsstellen
nacheinander zugeführt. Jede Arbeitsstelle kann dabei zur gleichen Zeit ihre Arbeiten
ausführen.
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Dadurch wird die Leistungsfähigkeit der einzelnen Arbeitsstellen
gesteigert (kurze Standzeit).
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Ganz abgesehen davon, daß mit einer solchen Maschine praktisch nur
relativ kleine Behälter (Ampullen) hergestellt werden können, liegt ihr Hauptnachteil
darin, daß bei Ausfall einer einzigen Arbeitsstelle (z. B. durch eine Störung bei
der Fülleinrichtung) die ganze Maschine stillsteht.
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Ganz allgemein gesprochen, sind somit Maschinen zum selbsttätigen
Herstellen, Füllen und Verschließen von Behältern aus thermoplastischem Material
mit Hilfe eines Schlauchextruders bekannt, bei welchen dem Schlauchextruder mehrere,
an ihm vorbei bewegliche und das jeweils extrudierte Schlauchstück in sich aufnehmende
und abtrennende, geteilte Formen zugeordnet sind, die ihrerseits mit Mitteln zum
Aufblasen, Füllen und Verschließen des noch plastischen Schlauchstücks in einer
Zeit zusammenwirken, während der in der freien Form bereits das nächste Schlauchstück
aufgenommen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der genannten
Art dahingehend zu verbessern, daß die obengenannten Mängel zumindest teilweise
behoben sind. Insbesondere soll diese Maschine bei geringster Störungsanfälligkeit
die Herstellung (d. h. die Verformung, Füllung und Verschließung) von größeren Stückzahlen
pro Zeiteinheit auch voluminöser Hohlkörper auf rationelle und billige Weise in
einem Arbeitsgang ermöglichen.
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Erfindungsgemäß zeichnet sich die Maschine dadurch aus, daß die mehrteiligen
Formen ortsfest auf einem Kreis um eine vertikale Achse herum angeordnet sind, um
welche der Schlauchextruder drehbar ist, und daß jede Form sowohl mit einer Abtrenn-und
Einführeinheit für das vom bewegten Extruder abgetrennte Schlauchstück als auch
mit einer Verformungs-, Füllen und Verschließeinheit ausgebildet ist.
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Hier wird die Leistungsfähigkeit durch die Anordnung einer Mehrzahl
von Arbeitsstationen, zusammen mit dem kontinuierlich sehr schnell arbeitenden Extruder
gesteigert. Die Abnahme und das Verbringen von Abschnitten des extrudierten Schlauches
in die Form erfolgt mittels besonderer Transporteinheiten, von denen jeweils eine
einer Station zugeordnet ist. Die Leistungsfähigkeit dieser Maschine ist größer
als bei allen bisherigen, in dieser Hinsicht verbesserten Maschinen. Außerdem braucht
bei Ausfall einer Station bzw. eines Bearbeitungswerkzeuges od. dgl. einer Station
nicht die ganze Maschine stillzustehen, da diese Station durch die Wahl einer anderen
Schaltung einfach übersprungen werden kann.
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Es ist auch möglich, ohne Stillsetzung der Maschine einzelne Stationen
nacheinander auszubauen und zu revidieren oder zu ersetzen.
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Im nachstehenden Teil der Beschreibung wird zunächst ein beispielsweiser
Ablauf der verschiedenen Arbeitsgänge bei einer erfindungsgemäßen Maschine kurz
erläutert.
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Der in den Spritzköpfen der vertikal oder horizontal angeordneten
Plastifizieraggregate gebildete Schlauch wird den Verformungs- und Fülleinheiten
zugeführt, und zwar wird ein Schlauchstück durch eine Abreiß- und Haltevorrichtung
abgenommen und in die Form verbracht. Eine solche Vorrichtung besitzt zweckmäßig
am oberen Rand widerhakenähnliche Stößel, welche in den Kunststoffschlauch eingestoßen
werden, während der Abwärtsbewegung der Schlauchringdüse ein Stück Schlauch abreißen
und dieses an die Haltevorrichtung nach außen führen, wo es einerseits auf Haltespitzen
aufgesetzt und andererseits durch in Ansaugkanälen herrschenden Unterdruck festgehalten
wird. Die Abreiß- und Haltevorrichtung kann auch anders ausgebildet sein, nämlich
derart, daß ein Schlauchstück an der Pinole durch die Schneidkante eines Halteringes
abgeschnitten oder abgerissen wird, während im selben Augenblick Preßluft in einen
Ringkanal an der Unterseite der als Ringdüse ausgebildeten Pinole geblasen wird,
und zwar durch die Pinole hindurch, so daß sich das Schlauchstück in einen Ringkanal
und auf die Haltespitzen sowie an die Ringkanal-Sauglöcher der Haltevorrichtung
legt.
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Während das auf Höhe des Spritzkopfes abgetrennt, von der Haltevorrichtung
am oberen Ende offen gehaltene Schlauchstück der Formaufnahme-und Schließeinheit
zugeführt wird, wird auch der Reck-, Füllen und Entlüftungsdorn (im weiteren kurz
RFE-Dorn genannt) von oben in das Schlauchstück eingeführt. Da das obere Ende des
abgerissenen Schlauchstückes einwandfrei offen gehalten wird, kann der RFE-Dorn
bereits während der Abwärtsbewegung des Schlauchstückes in letzteres eingeführt
werden und das Ganze somit von der sich in der Schließeinheit befindlichen Form
während des Schließens der letzteren umschlossen werden.
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Sobald der RFE-Dorn von der Form umschlossen ist, wird durch die
Ringdüse Heißluft in dosierter
Menge zwischen den Dorn und das Kunststoffschlauchstück
eingeblasen, damit die Temperatur des Schlauchstückes aufrechterhalten werden kann.
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Das Plastifizieraggregat mit dem Spritzkopf unterbricht seine Drehbewegung
nicht oder es setzt diese sofort nach Abtrennung des Schlauchstückes fort und läuft
zur nächsten Station weiter.
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In dem Augenblick, da das Schlauchstück und der RFE-Dorn vom Werkzeug
umfaßt sind, wird das Schlauchstück durch die in diesem eingeschlossene Reckluft
und durch das zu diesem Zeitpunkt eingeführte Füllgut verformt, der Schlauchhohlraum
unter Gegendruck entlüftet und gefüllt, worauf der hierbei gebildete und gefüllte
Behälter verschlossen und der Form entnommen wird.
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Die Plastifizieraggregate haben in der Zwischenzeit durch die Drehbewegung
die nächste Arbeitsstation erreicht und ein neuer Vorgang spielt sich in der oben
beschriebenen Weise ab.
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Im folgenden Teil der Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Maschine an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i
g. 1 eine erfindungsgemäße Maschine, rein schematisch, mit vertikal angeordneten
Extrudern, F i g. 2 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht einer Maschine mit horizontal
montierten Extrudern, F i g. 3 eine 4-Stationen-Maschine von oben, mit schematisch
angedeuteter Formaufnahme- und Schließeinheit, Füllaggregat und horizontal montierten
Extrudern, nebst der Vorrichtung für die schwenkbare Halterung des RFE-Dornes, F
i g. 4 eine gleiche Ansicht wie F i g. 3, jedoch eine 8-Stationen-Maschine mit vertikal
angeordneten Extrudern, F i g. 5 eine Abreiß- und Haltevorrichtung, mit Abreißstößeln,
Ringkanal-Sauglöchern und Haltestiften, F i g. 5 a einen Schnitt durch die Linie
1-1 von Fig. 5, F i g. 6 einen RFE-Dorn mit Ringdüse und Heißluftkanälen, Fig.7
eine Werkzeugform mit eingebrachtem Schlauchstück, RFE-Dorn, einer Abreiß- und Haltevorrichtung
nach Fig. 5 sowie einer Heißluftringdüse nach Fig. 6, Fig. 8 einen Schnitt durch
eine weitere Ausführungsform der Haltevorrichtung mit Schneidekante, Haltespitzen
und Ringkanal sowie durch die Pinole mit Preßluftkanal und Preßluft-Ringdüse und
Fig. 9 eine Verschließeinheit mit Schweiß- und Schneidevorrichtung, rein schematisch.
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Fig. 1 und 2 zeigen den karussellartigen Aufbau der Maschine. Der
Ständer der Maschine ist im wesentlichen vom Fußteil 1 und vier Säulen 2 zur Aufnahme
des selbständig angetriebenen Rundlaufträgers 3 gebildet. Auf diesem Rundlaufträger
3 sind zwei Schneckenpressen 4 vertikal bzw. horizontal mit Zylinder 5, Spritzkopf
6 und stufenlosem Getriebe 27 mit Motor 28 symmetrisch montiert. Darunter, im Kreis
um die Drehachse des Trägers 3 und um den Fußteil 1 ist mindestens je eine Formaufnahme-
und Schließeinheit 7 bzw. 8, eine Abreiß- und Haltevorrichtung 9, eine Dorn-Aufnahmevorrichtung
10 für den RFE-Dorn 11 und ein Füll- und Dosiergerät 12 montiert.
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Der Träger 3 wird vom Motor 13 über ein Getriebe 14 stufenlos angetrieben
und in Drehung versetzt, um das Schlauchstück 15 an die Abreiß- und Haltevorrichtung
9 heranzubringen. Für die Drehbewegung
(F i g. 1 und 2) ist ein von einem Antriebsritzel
19 angetriebener Zahnkranz 18 vorgesehen. Sobald die auf dem Rundläufer3 montierten
Extruder genau über den Abreiß- und Haltevorrichtungen 9 der Arbeitsstationen anlangen,
kann der Träger 3 in dieser Stellung, z. B. von einem Arretierbolzen20, verriegelt
werden, sofern er überhaupt angehalten wird. Nach dem Abreißen des Schlauchstückes
15 wird in diesem Falle der Arretierbolzen 20 entriegelt, und die Rundlaufträger
3 setzt sich wieder in Bewegung. Der Antrieb der Schnecke erfolgt über den Motor28,
ein erstes stufenloses Getriebe 27 und das zweite Getriebe 21. Diese ganzen Antriebsorgane
sitzen auf einem Aufsatz 22, der auf dem Rundlaufträger 3 montiert ist. Für das
Auffüllen des zu verarbeitenden Kunststoffes sind Trichter23 vorgesehen, die direkt
mit dem Schneckenzylinder 5 verbunden sind.
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Im Betrieb bewegt sich der Träger 3 mit den beiden Extrudern annähernd
kontinuierlich oder absatzweise um seine Drehachse, wobei jedoch die Extruder in
allen Fällen vorzugsweise kontinuierlich arbeiten.
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Die Trenn- und Haltevorrichtung 9 ist bewegbar bzw. in die Bewegungsbahn
der extrudierten Schlauchstücke 16 einschwenkbar, um in noch zu erläuternder Weise
einen Schlauchabschnitt von dem extrudierten Schlauch abzutrennen, zu übernehmen
und in die bei 7 andeutungsweise dargestellte geöffnete Form zu bringen. Das Abtrennen
und die Übernahme eines Schlauchabschnittes kann bei momentanem Stillstand oder
auch ohne Stillstand des Extruders stattfinden, dessen Bewegung während dieser Operation
gegebenenfalls verlangsamt werden kann.
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Es ist beispielsweise eine Anordnung denkbar, bei welcher sich die
eigentlichen Trenn- und Halteorgane auf einem Kreisbogen oder auf einer sonstigen
Bahn bewegen, welche die Bewegungsbahn des extrudierten Schlauches berührt, wobei
diese Trenn- und Halteorgane so angetrieben werden können, daß sie mit dem Schlauchstück
in dem Berührungsabschnitt der erwähnten Bewegungsbahn zusammentreffen und dabei
mindestens vorübergehend die gleiche Geschwindigkeit aufweisen, mit welcher sich
der Extruder bewegt. Das Zusammentreffen und nochmalige Trennen des extrudierten
Schlauches und der Trenn- und Halteorgane kann beispielsweise auch in der Weise
bewerkstelligt werden, daß diese Organe zufolge ihrer größeren Geschwindigkeit das
Schlauchstück einholen und nach Übernahme durch Verzögerung ihrer eigenen Bewegung
oder Beschleunigung des Extruders von diesem zurückgelassen werden.
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Anschließend an die Übernahme eines Schlauchabschnittes bewegen sich
die Halteorgane zunächst in horizontaler Richtung, um das Schlauchstück über die
geöffnete Form 7 zu bringen, worauf das Schlauchstück vertikal nach unten bewegt
und in die Form eingesetzt wird. Entsprechend koordiniert mit diesem Vorgang bewegt
sich der in nicht näher dargestellter Weise angetriebene Fülldorn 11 zunächst horizontal
und dann vertikal, um von oben in den Schlauch einzugreifen, wobei dieser Vorgang
vorteilhaft bereits während der Bewegung des Schlauchstückes eingeleitet wird. Auf
alle Fälle wird die Zeitspanne zwischen dem Erreichen der respektiven Endlage des
Schlauches bzw. des Dornes möglichst kurz gehalten.
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Hierauf wird die Form geschlossen, und das an seinem unteren Ende
durch die Form verschlossene Schlauchstück wird unter Anwendung des an sich bekannten
Druckfüllverfahrens gleichzeitig mit dem
Abfüllen verformt und schließlich
verschlossen. Dieser Vorgang ist - wie gesagt - in der eingangs erwähnten französischen
Patentschrift im Detail beschrieben.
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Mehrstationsmaschinen der beschriebenen Art werden rein schematisch
in F i g. 3 und 4 von oben betrachtet gezeigt.
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F i g. 5 und 5 a zeigen eine Abreiß- und Haltevorrichtung 9, welche,
nachdem der Extruder genau symmetrisch mit dem Schlauch vor diese Vorrichtung gebracht
wurde, unter den Spritzkopf 6 führt. Die Abreißstößel 29 stoßen in das Schlauchstück
15 ein, ziehen sich, von Zylindern30 betätigt, zurück und bringen den Schlauch auf
die Haltespitzen 31 im Haltering 32. Letzterer weist außerdem einen Ringkanal mit
in diesen führenden Ausgangslöchern 33 auf. Die Abreiß- und Haltevorrichtung 9 bringt
nun den Schlauchteil 15, in dessen Inneres 16 inzwischen mittels der Vorrichtung
10 der RFE-Dorn 11 eingeführt wurde, in die Form 17 der einen Teil der Schließeinheit
8 bildenden Formaufnahmeeinheit 7.
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F i g. 6 zeigt einen RFE-Dorn 11 mit einer Ringdüse, die ihrerseits
mit Bohrungen 34 zum Einblasen von Heißluft versehen ist. Diese Luft dient einerseits
dazu, die Temperatur des oberen Endes des Schlauchteiles genügend hoch zu halten,
damit später, beim Verschließen des Behälters, ein sicheres Verschweißen des Kunststoffes
gewährleistet ist und andererseits, um das obere Ende des Schlauchteils fest an
den Haltering 32 anzupressen.
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Fig. 7 zeigt ein in eine Werkzeugform 17 eingebrachtes Schlauchstück,
sowie einen RFE-Dorn und eine Abreiß- und Haltevorrichtung der oben beschriebenen
Art.
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Für kleinere Behälter kann an Stelle der in F i g. 5 gezeigten Abreiß-
und Haltevorrichtung eine solche nach F i g. 8 verwendet werden. Nachdem, wie oben
beschrieben, die Haltevorrichtung unter den Spritzkopf 6 gefahren ist, schneidet
der mit einer Schneidekante 35 ausgebildete Haltering 32 das Schlauchstück 15 an
der Pinole 36 ab. In der Pinole 36 ist ein Preßluftkanal 37 vorgesehen, der im unteren
Teil der Pinole radial nach außen führt. Während des Abschneidens wird Preßluft
eingeblasen und das Schlauchstück 15 in den Ringkanal 39 des Halteringes 32 und
auf die Haltespitzen 31 sowie die Ansauglöcher 33 gepreßt. Anschließend wird das
Schlauchstück 15 wie oben beschrieben, in die Form 17 gebracht, während gleichzeitig
der RFE-Dorn eingeführt wird.
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Die Schließeinheit 8 mit der Formaufnahmeeinheizt 7 und der zum Öffnen
und Schließen geteilten Form 17 werden durch die Vorrichtung 24 in Bewegung versetzt.
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Der eine der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Extruder befindet
sich, arretiert, mit dem Spritzkopf 6 und dem Schlauchstück 15 genau über der Abreiß-und
Haltevorrichtung 9 und der geöffneten Form 17, so daß das austretende Kunststoffschlauchstück
15 von der Abreiß- und Haltevorrichtung aufgenommen werden kann. Nachdem das Schlauchteil
abgerissen wurde, dreht sich der Rundlaufträger 3 mit den darauf montierten Plastifizieraggregaten
zur nächsten Station weiter. Gleichzeitig senkt sich die Abreiß- und Haltevorrichtung
9, und der RFE-Dorn 11 wird mittels der Dornaufnahmevorrichtung 10 von oben in
das
offen gehaltene Schlauchende eingeführt und zusammen mit dem Schlauchstück in die
geöffnete Form 17 eingebracht.
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Nach dem Einbringen wird die Form 17 geschlossen und der Behälter
gebildet und gefüllt. Danach tritt die in F i g. 9 gezeigte Verschließeinrichtung
in Aktion. Diese besteht im wesentlichen aus zwei mittels Zylindern 40 betätigten
messerartigen Werkzeugen 41, welche dicht über die Form 17 gleitend vorgeschoben
werden. Dabei wird der über die Form 17 vorstehende Schlauchteil 15 zusammengepreßt
und dank seinem immer noch plastischen Zustand verschweißt, womit der Behälter gleichzeitig
geschlossen wird.
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Es ist zu beachten, daß hier die flaschenförmig ausgebildeten Formwerkzeuge
17 mit dem Halsteil vertikal nach unten zeigen, wobei an diesem Ende eine Verschlußkappe
gebildet wird. Die Verschweißung des gefüllten Behälters erfolgt an dessen oben
liegenden Boden.