DE1586199A1 - Vorrichtung zum Extrudieren,Blasen und Fuellen von Flaschen aus Kunststoffmaterial - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Extrudieren, Blasen und Füllen von Flaschen aus Kunst stoff material, mit einer Reihe von Formen, die aus zwei Teilen bestehen, Einrichtungen zum Schließen und öffnen dieser Formen, einer Extrudiereinrichtung zum senkrechten Extrudieren, Einrichtungen zum Blasen und Füllen und Antriebseinrichtungen für diese Formen.

In der Verpackungsindustrie beschäftigt man sich mehr und mehr mit Flascnen und dergl. aus Kunststoff material, wobei deren Kosten von ihrem Gewicht und den Unkosten des Füllens und der Aufmachung abhängig sind. Gemäß einer ziemlich geläufigen Technik werden die Flaschen auf einer Blasspritz-

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i.V.

maschine mit schneller Taktfolge hergestellt, die eine übliche Kette bzw. Fördereinrichtung zum Füllen beliefert. Diese letztere erfordert aufgrund der von ihr ausgeführten mechanischen Arbeitsvorgänge eine Widerstandsfähigkeit der Flaschen, die nur durch eine Erhöhung von deren Gewicht erreicht wird, was insbesondere den Herstellungspreis erhöht und die Wirtschaftlichkeit verringert. Außerdem werden sie häufig durch die Verunreinigung der Flaschen aufgrund der Handhabung bzw. der Beförderungsvorgänge für gewisse Anwendungsgebiete (insbesondere für Nahrungsmittel) untauglich. Die Lösung, auf welche sich diese Industrie ausrichtet, ist jene, die auf einer einzigen Maschine den Ablauf der Arbeitsvorgänge des Extrudierens bzw. Spritzens, des Blasens, des Füllens und des Verschließens durch Versiegeln bzw. Luftdichtabschließen der Flaschen ermöglicht. Es wurde bereits eine gewisse Anzahl solcher Maschinen mit dieser Zielsetzung vorgeschlagen, die meist nor relativ verringerte Taktfolgen liefern, die sich im allgemeinen aus einem stufenweisen Betrieb aufgrund der Haltezeiten ergeben, die durch die verschiedenen Arbeitsphasen hervorgerufen verden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine vollkommen autoraatisch arbeitende Vorrichtung, in der die Arbeitsvorgänge des Extrudierens, des Blasens, des Füllens und des Verschließens durch Versiegeln streng kontinuierlich ohne Haltepunkte oder Totzeiten nacheinander ablaufen, wodurch man eine sehr schnelle Taktfolge bei der Herstellung für diesen Typ einer Vorrichtung erhalten und den Platzbedarf verringern kann.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß insbesondere diese Antriebseinrichtungen so angeordnet sind, daß die Formen in einer kontinuierlichen, vorzugsweise gleichmäßigen Bewegung einer geschlossenen, vorzugsweise kx3isförmigen Bahn folgen, in deren Verlauf diese Formen unter dem Extruder durchlaufen, während nacheinander die verschiedenen Arbeitsvorgänge des Blasens, Füllens und des Luftdicht-

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verschließens der Flasche vor ihrer Herausnahme aus der Form am Ende des Arbeitskreislaufes ablaufen.

Vorteilhafterweise können die Formen auf horizontalen und radialen Armen einer Rundbahn mit senkrechter Achse angebaut

In einer bevorzugten Ausführungsform mit kontinuierlicher Bewegung der Formen sind vorteilhafterweise automatische Einrichtungen zum Verschließen und öffnen vorgesehen, wie sie in dem französischen Patent No. P.V. 79 959 der Anmelderin vom 14.10.1966 beschrieben sind, und die iSxtrudereinrichtunc ist vorteilhafterweise beweglich ausgebildet, insbesondere so, daß sie verschwenkt werden kann, wie in der deutschen Patentanmeldung M 75037 X/39a 2 der Anmelderin vom 3.8.1967 beschrieben.

Die Einrichtungen zum Blasen und Füllen können auf dem gleichen Träger wie dem jeder Form angebaut und vorteilhafterweise so ausgebildet sein, wie sie in der deutschen Patentanmeldung M 75 625 VIIb/81a der Anmelderin vom 22.9.1967 beschrieben

Um eine erhöhte Taktfolge bei der Herstellung und eine vollkommene Synchronisation zu erzielen, wird die Steuerung der Arbeitsvorgänge vorteilhafterweise durch einen einzigen Motor betätigt, der den Antrieb der Formen und gleichzeitig den von zwei Nockensätzen gewährleistet, wobei er jeweils

die während des Durchlaufe der Formen unter der'Extrudereinrichtung durchgeführt werden, und langsamer verlaufende Ar beitsvorgänge steuert, die auf der übrigen Bahn dieser Formen durchgeführt werden.

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Der einzelne Motor kann beispielsweise eine Untersetzungseinrichtung mit zwei Abtriebswellen antreiben, von denen eine beispielsweise horizontal einen der Nockensätze und die andere beispielsweise vertikal den anderen Satz antreibt.

In einer besonderen AusführungßforiH sind der Motor, die Untersetzungseinrichtung und der Nockensatz für die Steuerung der schnell verlaufenden Arbeitsvorgänge über den Formen, der Ex- ^ trudereinrichtung und deren angebaute Organe angeordnet, wobei der Nockensatz für die Steuerung der Arbeitsvorgänge mit geringerer Taktfolge ein fest angebauter Block ist, der koaxial mit der Antriebswelle des Trägers der Formen angeordnet ist und mit den umlaufenden Teilen zur Steuerung der Betätigungsorgane, beispielsweise zur Steuerung von Pneumatikzylindern, zusammenarbeitet.

Um schließlich bei den geblasenen Flaschen eine so exakte bzw. hohe Güte wie möglich zu erzielen, ebenso wie eine gute mechanische Widerstandsfähigkeit, und um Blasrohlinge mit kontrollierten Wandstärken, die sehr gering sein können, erhalten zu können, ohne daß sich Probleme der Düse, die im allgemeinen schwierig zu lösen sind, ergeben, obgleich die Möglichkeit gegeben ist, Flaschen mit einem sehr weiten Hals zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, mit der Spritzdüse eine Klammer zum Strecken des Blasrohlings zu verbinden und Einrichtungen zum gleichzeitigen Vorblasen quer zur Düse anzuordnen, um die Streckung, die Dicke und den Durchmesser dieses Blasrohlings einstellen zu können.

Die Streckklammer kann aus zwei festen bzw. starren Stäben bestehen, die sich um eine Achse drehen, die parallel zu der der Extrudereinrichtung liegt, und so angebracht sein, daß eine Aufwärtsbewegung mit gesteuerter Geschwindigkeit durchgeführt werden kann, um den Blasrohling mitzunehmen.

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Eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt, in der

Pig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung ohne ihre Organe für die Steuerung bzw. den Antrieb und die Synchronisation ist.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 3 ist eine Rückansicht der gleichen Vorrichtung.

Fig. 4 ist eine Ansicht der Anordnung der Steuer- und a

Synchronisationsorgane.

Fig. 5 stellt ein Diagramm eines Arbeitskreislaufes dar.

In dem dargestellten Beispiel steht die Anordnung bzw. Einheit der einzelnen Organe der Vorrichtung auf einem Ständer, der einerseits aus einem Sockel 1 und andererseits aus einem dreieckigen Rahmen 2 und einem rechteckigen Rahmen 3 besteht, die auf Füßen 4,5, 5' und 6 aufliegen.

Die aus zwei Teilen bestehenden Formen 7*, 7o '^1O ^wer(^^en

durch Arme 8^,, 8₂ 8-_Q getragen, die an einer senkrechten

Welle 9 befestigt sind, welche sich in einem oberen Widerlager ( nicht sichtbar), das auf dem Gerüst 2 aufliegt, und { in einem unteren Widerlager 10, das auf dem Sockel 1 aufliegt, dreht.

Eine senkrechte, pendelartig angebrachte Strangpresse 11 ist auf einer horizontalen Welle 12, die sich in den Lagern 13, 13' dreht, über der Bahn der Formen 7 verschwenkbar angebracht. Am Scheitel bzw. der Spitze der Rundbahn für den Antrieb der Formen und über ihrer Achse ist ein Behälter 14 angeordnet, der ein Reservoir bildet und durch, eine Leitung 15 gefüllt wird. Dieser Behälter 14 versorgt die Fülldüsen

16,p I62 , die auf einer ver schwenkbar en Einrichtung

17/1» 17p angebracht sind, welche mit den Armen 8^, 80...

der Rundbahn verbunden ist. Dieser Behälter 14 steht mit

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der Drehung der Welle 9i die ihn durchsetzt, in Verbindung.

In der Mitte der Rundbahn befindet sich unter dem Behälter 14-ein Block mit Nocken 18, der aus einer Aneinanderreihung ringförmiger Elemente 19 besteht, die zweckmäßig angeordnete Kontakte kragen, um eine erwünschte Bewegung über die Ventile 20 zu bewirken, die auf pneumatischem Wege die Zylinaer steuern, welche den Betrieb der Organe der verschiedenen Arme der Rundbahn, insbesondere die Arbeitsvorgänge des BIa- ^ sens und der Absaugung, des Füllens und des Verschweißens ^ des Flaschenhalses, gewährleisten. Der Nockenblock 18 ist fest, während die mit der Rundbahn verbundenen Ventile 20 beweglich sind. Der Nockenblock 18 ist über die Welle 21 mit einer Verschalung 22 verbunden, die zum Schutz und für den Abfluß vorgesehen und selbst auf den festen Querträgern

I befestigt ist. Die ieste Welle 21 durchsetzt die bewegliche Welle 9 der Rundbahn, die in ihrem inneren Teil hohl ist.

Um die extrudierte Röhre zu verschließen und zu bewegen, wobei sie unter der Düse gezogen wird, ist unter dem Extruder

II eine Klammer 25 vorgesehen, die aus zwei starren gekrümmten Stäben besteht, welche durch Zylinder betätigt werden,

k die im Gehäuse 24 angeordnet sind. In Fig. 3 -st die Klammer 23 in. der oberen Stellung unmittelbar unter der Spritzdüse dargestellt, wobei die beiden Stäbe oder Arme dieser Klammer beiderseits des Blasrohlings liegen. Die Klammer 23 ist so angeordnet, daß sie zwischen den zwei Teilen einer offenen Form hindurchgeführt werden kann, die sich nur dann vollständig

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Form 7 vollständig passiert hat. In Fig. 2 sind unter der geschlossenen Form 7₆ die zwei offenen Arme der Klammer und bei 26 der eingeklemmte Blasrohling dargestellt. Ein elektrisches oder pneumatisches Relais 27 (Fig. 3) verhindert das Schließen der Form 7 in dem Falle, in dem die Klammer 23 noch keine ausreichende Höhe erreicht hat, um aus dem Bereich der Form während des Schließvorganges von dieser

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herauszukommen. Die Rundbahn und die Schwenkbewegungen der Strangpresse werden durch einen einzigen Motor 28 (Fig. 4 ^ betätigt, der einen Untersetzer 29 niit zwei Abtriebswellen 50,51 antreibt. Die eine senkrechte Abtriebswelle 50 treibt die Welle 10 der Rundbahn, während die andere horizontale Abiri '»brv,¹·»! ι ν -1 ei non Nocken 52 mit zweckmäßig ausgelegtem Profil, beispielr.rfeise herzförmigem Profil, antreibt, der auf die Rolle 55 wirkt, die selbst an einer Schwenkbewegung teilnimmt, die auf sie diirch den Hebelarm 5'+ von der Achse 12 der Strangpresse übertragen wird. Ein Pneumatikzylinder 5!> drückt elastisch die Rolle 55 wieder gegen den Nocken

Auf der Achse des Nockens 52 ist exn Block 56 mit kreisförmigen Nocken angebracht, welche die Ventile oder Relais 57 zur Steuerung der verschiedenen Organe betätigen, die in die schnell verlaufenden Arbeitsvorgänge eingreif an, welche nach dem Extrudieren bis zum Abtrennen des Blasrohlings nacheinander ablaufen.

Von den zwei Einheiten von Nocken zur Steuerung des Arbeitskreislaxxfes 18 und 20 (Fig. 2) und 56 und 57 (Fig. 4) wird die eine durch die Rundbahn, wobei sich die Ventile 20 um den Nockenblock 18 mit der Drehzahl der Runübahn drehen, und die andere durch die Antriebswelle 51 für die Schwenkbewepungen der Strangpresse angetrieben. Der Arbeitskreislauf verläuft so, daß bei jedem Umlauf der Rundbahn die Strangpresse ebenso oft verschwenkt wird, wie Formen vorhanden sind.

Das Verhältnis der Drehzahl zwischen den zwei Nockenbiöcken ist also 1 zu N, wobei N gleich der Zahl der Formen ist. In Fig. 1 ist eine Runlbahn mit zehn Stellungen wiedergegeben. Das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den zwei Nockenblöcken ist in diesem Falle 10. Beispielsweise betragen also für eine Rundbahn mit zehn Formen, die sich 15 Sekunder- pro

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Umlauf dreht, die betreffenden Geschwindigkeiten der Nockenblöcke 4 Umdrehungen pro Minute für die Einrichtungen 18,20 und 40 Umdrehungen pro Minute für die Einrichtung 36,37. Daraus geht hervor, daß alle schnell verlaufenden Arbeitsvorgänge durch die Nocken 36 gesteuert.werden sollen, bei denen ein Winkel von 5° in wesentlichen 2/100 Sekunden Genauigkeit ergibt im Gegensatz zu 2/10 Sekunden auf den Nocken Diese Einrichtung, die als Einheit mit einem einzigen Motor die gesamte Anordnung der Vorrichtung bedient, ergibt eine große Betriebssicherheit und eine sichere Verkettung der verschiedenen Arbeitsvorgänge.

Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist in dem Diagramm der Fig. 5 schematisch dargestellt.

Die Strangpresse bzw. der Extruder 11 schwingt 40mal pro Minute (Phase A), wobei eine Form 7 sich unter diesem Extruder 11/2 Sekunden lang aufhält.

Während des Zurückweichens des Extruders (A-r) öffnet sich die Klammer 23 zum Strecken des Blasrohlings (Phase B-1), sie geht wieder nach oben (B-2) und schließt sich danach (B-3) über dem Abschnitt der extrudierten Röhre. Während des Vorrückens des Extruders (Phase A - a) senkt sich die Klammer 23 beispielsweise mit einer gleichmäßig zunehmenden Geschwindigkeit und streckt den Blasrohling (B - 4), wobei gleichzeitig dieser einem ersten Aufblasen (Phase C - 1) unterworfen wird, während sich die Form 7 zu schließen beginnt. Dieses erste Aufblasen, das in zweckmäßiger Weise dosiert und programmiert durch Einblasen von Luft quer .zur Düse erzeugt wird, hält die Bohre während des Streckens in Form und nimt am Ausgleich der Wandstärken des Blasrohlings teil. Der Extruder wird weiter nach vorne verschwenkt, wobei er die Senkrechte überschreitet, die Form beendigt ihren Schließvorgang und der Blasrohling wird einem zweiten Aufblasen unterworfen, das für die Ausbildung eines Wulstes bestimmt

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ist, der am Kopfteil der Form (Phase E - 1) eingeklemmt wird, und der Blasrohling wird abgetrennt (Phase F). Die Klammer zum Strecken öffnet sich (B - 5), und eine neue Form kommt unter dem Extruder an, wobei sich die vorausgehenden Arbeitsvorgänge wiederholen.

Die geschlossene Form, die den extrudierten Blasrohling enthält, fährt in ihrer Drehbewegung fort, angetrieben durch die Rundbahn, wobei der Hals durch die Klammern (E - 2) festgehalten wird.

Die Düse 16 zum Blasen und Füllen wird vorgeschoben, danach senkt sie sich ab, um sich über der Form in Stellung zu bringen, und es wird das Blasen des Blasrohlings während ca. 2 Sekunden (Phase H) durchgeführt. Nach ca. 1 Sekunde des Druckabbaus (Phase 1-1) öffnet sich die Fülldüse (Phase J-1), und die geblasene Flasche füllt sich.

Die Fülldüse schließt sich (J-2), der Schaum wird abgesaugt (1-2), die Düse wird angehoben (G-3) und danach zurückgezogen (G-4), während der Hals verschweißt wird (Phase K). Die Klammern geben den Hals frei, die Form öffnet sich (D-2), und die Flasche wird herausgenommen (Phase L).

Die Schwenkbewegung des Extruders 11, kombiniert mit der Verschiebung der Formen 7, ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb dieses Extruders und einen verringerten Platzbedarf der Bauteile, welche nach oben über die Fora hinausragen, wobei der Blasrohling herausgenommen werden kann, ohne da£ er an irgendeinem dieser Bauteile anstoßt.

Die Technik des Extrudierens, Blasens und Füllens in der Form, wie sie oben beschrieben wurde, gewährleistet eine ' hervorragende Regelmäßigkeit der gefüllten Volumina ebenso

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wie eine bemerkenswerte Asepsis. Flaschen, die durch dieses Verfahren mit pasteurisierter Milch (1 Liter) gefüllt wurden, kann man beispielsweise bei gewöhnlicher Temperatur langer als 2 Monate aufbewahren, ohne daß Keime auftreten und selbstverständlich, ohne daß die Milch während des Wiedererwärmens für den Verbrauch sauer wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann insbesondere der Versorgungsbehälter für die Tülldüsen zylindrisch sein und P aus einem Stück mit der Antriebswelle der Rundbahn bestehen, anstatt daß er von dieser Welle durchsetzt wird. Schließlich kann natürlich auch der Rückholzylinder für die Bolle zur Steuerung der Schwenkbewegungen dee Extruders durch eine gewöhnliche Feder ersetzt werden.

Das französische Patent PV 79 959 betrifft eine automatische Vorrichtung zum Schließen und öffnen von sich kontinuierlich bewegenden Formen, wobei die beiden Teile jeder Form durch ein schwenkbares Gestänge mit einem Kniegelenk sum Steuern der Schwenkbewegung dieses Gestänges verbunden sind und eine Einrichtung zum Verstellen der Gelenkachse dieses Kniegelenks .rechtwinklig zur Bahn der Formen senkrecht zu dieser Bahn vorgesehen ist, um das Kniegelenk zu betätigen, so daß das Öffnen und Schließen der Formen an bestimmten Stellen ihrer Bahn gesteuert wird.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   Ί. Vorrichtung zum Extrudieren, Blasen, Füllen und Verschließen von Flaschen aus thermoplastischem Material mit einer Reihe von zweiteiligen Formen mit senkrechter Achne, die r.it konstanter Geschwindigkeit eine waagerechte Kreisbahn beschreiben, und mit einer Einrichtung zum öffnen und Schließen der Formen, einer Extrudiereinrichtung, die die Formen durch eine nach unten gerichtete Düse versorgt, sowie mit Einrichtungen zun Blasen, Füllen und Verschließen der Flaschen, gekennzeichnet durch

   a) eine schwenkbare Extrudiereinrichtung (11), deren Düse (25) einen Teil der Kreisbahn der Formen folgt,

   b) eine Klammer zum Strecken des Blasrohlings (23)ι die der Düse zugeordnet ist und deren Greifeinrichtungen um eine Achse parallel zu der Achse der Düse schwenkbar angeordnet und parallel zu dieser Achse beweglich sind,

   c) Einrichtungen zun Blasen und Füllen mit je einer Form (V) und Düse (16), die an der Formhalterung befestigt ist, wobei die Düse parallel zu ihrer Achse und senkrecht' zur Achse der Form beweglich ist,

   (28)

   d) einen einzigen Antriebsmotor^ der durch ein Untersetzungsgetriebe (29) nit zwei Abtriebswellen verschiedener Drehzahl/verbunden ist, wobei die Welle höherer Drehzahl die Schwenkung der Extrusionseinrichtung bewirkt und eine Anzahl von Hocken (36) trägt, die die Arbeitsvorgange steuern, die zu der Extrusion gehören, und wobei die Welle niedriger Drehzahl (3G) die Dre-

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   hung der Formennnordnung bewirkt und die Ventile (20) betätigt, die die Vorgänge den Blnaens und Füllens der Flaschen steuern, wobei die Ventile von einem koaxialen, fe nt stehenden Nockenblock (19) betätigt v/erdon.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daß die Extrusionseinrichtung senkrecht und um eine
   waagerechte Achse schwenkbar angeordnet ist.

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