DE1604562B2 - Anlage zum fortlaufenden herstellen von behaeltern aus einem flachen thermoplastischen kunststoffschlauch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum fortlaufenden Herstellen von Behältern aus einem flachen thermoplastischen Kunststoffschlauch, der auf einer drehbaren Vorratsrolle gelagert ist, mit einer schrittweise lotrecht arbeitenden Vorschubvorrichtung für den Schlauch einer Heizvorrichtung zu seiner Erwärmung bis in den plastischen Zustand, Vakuum-Formbacken zum Bilden der Behälter und einer Abtrennvorrichtung für diese vom Schlauch.

Eine Anlage dieser Art ist aus der britischen Patentschrift 955 392 bereits bekannt. Bei dieser Anlage wird ein thermoplastischer Kunststoffschlauch, der auch flach sein kann, durch Erwärmung plastifiziert, abgeschnitten und stückweise einer Formvorrichtung zugeführt, in der das Schlauchstück durch Zufuhr von Druckluft in einen Behälter verformt wird. Die Umformung des ursprünglich flachen Schlauches in einen runden Schlauch erfolgt hier durch die Erwärmung. Dies bedingt, daß der flache Schlauch ursprünglich als Rundschlauch gefertigt und dann unter Erwärmung derart verflacht wird, daß latente Rückbildungsspannungen vorhanden sind, die bei erneuter Erwärmung eine Rückbildung zu einem Rundschlauch ermöglichen. Die Herstellungskosten für einen solchen Flachschlauch sind wesentlich höher als diejenigen für einen Flachschlauch, der durch Verschweißung der Ränder von zwei Folienbändern

ίο entsteht. Zudem ermöglicht eine Anlage, bei der ein plastifiziertes Schlauchstück abgeschnitten und stückweise in die Formvorrichtung überführt wird, nur eine sehr beschränkte Produktion. Die Erfindung bezweckt, eine Anlage zum fortlaufenden Herstellen von Behältern zu schaffen, bei welcher der plastifizierte Schlauch in Vakuum-Formbacken direkt, d. h. ohne vorher abgeschnitten zu werden, in einen Behälter umgeformt wird. Ein solches Herstellungsverfahren, das eine, wesentliche Produktionssteigerung ermöglicht, setzt voraus, daß der ursprünglich flache Kunststoffschlauch einwandfrei verformt werden kann. Dies ist nur möglich, wenn die Erwärmung der einander folgenden Schlauchabschnitte in der Heizvorrichtung möglichst gleichmäßig erfolgt. Dazu ist eine konstante Temperatur der Heizvorrichtung und eine immer gleiche Lage des zu erwärmenden Schlauches in derselben notwendig, da mit einer Durchmesseränderung des Schlauches auch die Wirkung der ihn umgebenden Heizelemente verändert wird.

Der Erfindung liegt somit die technische Aufgabe zugrunde, jeden Schlauchabschnitt vor seinem Eintritt in die Formvorrichtung in der Heizvorrichtung durch Aufweiten auf einen immer gleichen Durchmesser gleichmäßig zu plastifizieren, was ein stets geschlossenes behälterseitiges Ende des Schlauchabschnittes voraussetzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch Zufuhr von Druckluft in den Schlauch durch sein vorratsrollenseitiges Ende, eine Abtastvorrichtung für den aufgeweiteten Schlauchteil innerhalb der Heizvorrichtung, deren Meßwerte als Impulse für eine Drosselvorrichtung zum Regeln des Druckes im aufzuweitenden Schlauchteil dienen, durch eine Vorschubvorrichtung, die aus einem auf- und abbewegbaren Rahmen mit je einem oberen und unteren Vorschubbackenpaar besteht, deren oberes den Schlauch vor der Heizvorrichtung faßt und deren unteres unterhalb der Vakuum-Formbacken einen lotrecht abstehenden Lappen am vorher gefertigten, am aufgeweiteten Schlauchteil hängenden Behälter faßt.

Es ist zwar aus der amerikanischen Patentschrift 2 936 491 bereits bekannt, einem thermoplastischen Kunststoffschlauch an dessen auf einer Vorratsrolle aufgewickelten Ende Druckluft zuzuführen, um ihn in einem Rohr durch Erwärmung aufzuweiten. Der aufgeweitete Schlauch wird dann im Rohr wieder abgekühlt und einer weiteren Vorratsrolle zugeführt. Mit diesem Behandlungsvorgang soll ein runder Schlauch erzeugt werden, der durch bloße nochmalige Erwärmung wieder auf seinen ursprünglichen Durchmesser schrumpft. Es handelt sich also um eine völlig andere Aufgabe als bei der Anlage nach der Erfindung.

Die Abtastvorrichtung der Anlage kann auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform weist die Abtastvorrichtung zwei Tasthebel zum Abtasten des aufgeweiteten Schlauchteiles auf gegenüberliegenden Seiten auf, die für gegenläu-

fige gleich große Schwenkbewegungen miteinander gekuppelt sind.

Eine andere Ausführungsform besteht darin, daß eine Abtastvorrichtung zwei Lichtquellen aufweist, die zwei Strahlen aussenden, die tangential auf gegenüberliegende Seiten des aufgeweiteten Schlauchteiles gerichtet sind und dann auf zwei lichtempfindliche Elemente fallen, solange der Schlauchteil noch nicht über seinen Solldurchmesser aufgeweitet ist, wobei im Stromkreis der Elemente ein Verstärker zur Beeinflussung der Drosselvorrichtung angeordnet ist.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines durch die Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Anlage im einzelnen erläutert. Es zeigt:

F i g. 1 die wesentlichen Teile der Anlage zum fortlaufenden Herstellen von Behältern, wobei einige Teile in einer Lage dargestellt sind, die sie in einer ersten Arbeitsphase einnehmen,

Fig. 2 bis Fig. 4 einige der in Fig. 1 dargestellten Teile in einer zweiten bzw. dritten und vierten Arbeitsphase und

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Abtastvorrichtung.

Die dargestellte Anlage dient dazu, aus einem Kunststoffschlauch 1 (Fig. 1) z. B. kleine Behälter 2 (F i g. 4) herzustellen. Der Schlauch 1 hat einen flachen Querschnitt, wie dies bei 3 (Fig. 1) punktiert und rein schematisch angedeutet ist, so daß er ohne weiteres bedruckt werden kann, bevor er auf eine Vorratsrolle 4 gewickelt wird. Die Achse 5 der Rolle 4 ist hohl und mit einem radial gerichteten Ausgangsstutzen 6 versehen, auf den ein Ende des Schlauches 1 aufgesteckt ist. Der vom Schlauch 1 auf der Achse 5 gebildete Wickel ist in F i g. 1 teilweise weggelassen, um den Stutzen 6 zu zeigen. Die Achse 5 ist an dem in F i g. 1 sichtbaren Ende über eine nicht dargestellte Stopfbüchse an eine Druckluftleitung angeschlossen, durch welche somit dem Schlauch 1 Druckluft zugeführt werden kann, z. B. mit einem Überdruck von etwa 0,5 atü.

Von der Rolle 4 aus gelangt der Schlauch 1 über nicht dargestellte Führungsmittel zu zwei Quetschrollen 8, 9, deren Zweck später erläutert werden soll. Unter den Quetschrollen .8, 9 befindet sich ein erstes Vorschubbackenpaar 10,11, welches am oberen Ende eines mittels Druckluft vertikal auf und ab bewegbaren Rahmens 12 montiert ist. Am unteren Ende des Rahmens 12 ist ein zweites Vorschubbackenpaar 13, 14 montiert. Die Backen 10,11 bzw. 13,14 werden ebenfalls mittels Druckluft aufeinander zu und voneinander weg bewegt.

Von den Vorschubbacken 10, 11 kommt der Schlauch 1 an einer Abtastvorrichtung 15 vorbei in eine Heizvorrichtung 16. Diese weist ein zylindrisches Gehäuse 17 auf, dessen Deckel 18 mit einem etwa dem flachen Querschnitts des Schlauches 1 entsprechenden Eintrittsschlitz 19 versehen ist, während im Gehäuseboden 20 eine zentrale, kreisförmige Austrittsöffnung 21 vorgesehen ist. Im Gehäuse 17 sind eine Mehrzahl von elektrischen Heizwicklungen 22 in der Nähe des Gehäusemantels übereinander angeordnet und durch kreisringförmige Scheiben 23 voneinander getrennt. Die obersten sechs Heizwicklungen 22 werden in Parallelschaltung über einen Reguliertransformator 24 vom Wechselstromnetz aus gespeist, wobei die Schaltung der Einfachheit halber einpolig dargestellt ist. Ein zweiter Reguliertransformator 25 dient zur Regulierung der den nächsten fünf Heizwicklungen 22 zugeführten Spannung, und ein dritter Reguliertransformator 26 dient zur Spannungsreguiierung der untersten Heizwicklung 22', die sich, wie in der Zeichnung angedeutet ist, im Gegensatz zu den anderen Wicklungen 22 bis in die Nähe des Schlauches 1 erstreckt.

In der Heizvorrichtung 16 wird die Temperatur mittels der Transformatoren 24 bis 26 so reguliert,

ίο daß sie von oben nach unten in einem solchen Maße zunimmt, daß das Schlauchmaterial weich wird und der Schlauch 1 sich infolgedessen unter dem Einfluß des in seinem Inneren herrschenden, von seinem auf der Rolle 4 aufgewickelten Ende her kommenden kleinen Überdruckes aufweitet und einen kreisförmigen Querschnitt annimmt. Die Scheiben 23 dienen dazu, die von den Heizwicklungen 22 erzeugte Wärme zuerst durch Wärmeleitung und dann durch Strahlung auf den Schlauch 1 zu übertragen, unter möglichster Vermeidung einer schlecht beherrschbaren Wärmeübertragung durch Konvektion.

Unter der Heizvorrichtung 16 ist eine Presse vorgesehen, von welcher nur zwei mittels Druckluft gegenläufig bewegbare Vakuum-Formbacken 27 dargestellt sind. Die Innenfläche 28 der Formbacken 27 hat die Form der herzustellenden Behälter 2. Jede Fonnbacke 27 weist einen Kanal 29 auf, der mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe verbunden ist.

Um einen fertig gepreßten Behälter von einem nach ihm gepreßten Behälter abzutrennen, sind die unteren Vorschubbacken 13 und 14 mit je einem Messer 30 bzw. 31 versehen.

Die Abtastvorrichtung 15 dient zum Abtasten des im Inneren der Heizvorrichtung 16 aufgeweiteten Teiles 1' des Schlauches 1, um das Quetschrollenpaar 8, 9 so zu steuern, daß der Druck in diesem Schlauchteil Γ den richtigen Wert hat. Er darf den im Gehäuse herrschenden Atmosphärendruck nur sehr wenig übersteigen. Hierzu ist die Abtastvorrichtung 15 mit zwei an einem gestellfesten Support 32 schwenkbar angebrachten Tasthebeln 33 versehen, deren freie Enden Taster 34 tragen, die auf gegenüberliegenden Seiten des aufgeweiteten Schlauchteiles 1' liegen. Jeder der beiden Tasthebel 33 ist in der Nähe seiner Schwenkachse 35 mit einem Zahnradsektor 36 versehen, wobei die beiden Zahnradsektoren 36 ineinander greifen. Dies hat zur Folge, daß die beiden Tasthebel 33 sich gleichzeitig in gleichem Maße gegenläufig verschwenken müssen, wobei ein mit einem dieser Hebel 33 fest verbundener Betätigungsarm 37, der mit dem Betätigungsknopf 38 eines Mikroschalters 39 zusammenarbeitet, ebenfalls verschwenkt wird. Der Mikroschalter 39 ist in Serie mit der Steuervorrichtung 40' eines Elektroventils 40 in einem ebenfalls nur einpolig gezeichneten Stromkreis an das Wechselstromnetz angeschlossen. Das Elektroventil 40 ist einerseits an eine nicht gezeichnete Druckluftleitung und anderseits über eine sehr dünne Leitung 41 auch an einen Zylinder 42 angeschlossen, in dem ein Kolben 43 gegen die Kraft einer Druckfeder 44 verschiebbar ist.' Der Kolben 43 ist mit einer Kolbenstange 45 versehen, an deren anderem Ende die Quetschrolle 9 angebracht ist. Die Quetschrolle 8 ist gestellfest angeordnet. Der Zylinder 42 ist ferner noch durch eine sehr feine Ausblasöffnung 46 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Wenn der Druck im Schlauchteil Γ zu groß ist,

werden die beiden Tasthebel 33 gegenläufig nach außen und der Betätigungsarm 37 somit im Sinne des Pfeiles 47 verschwenkt, wobei er den Betätigungsknopf 38 entlastet und dadurch den Mikroschalter 39 schließt. Durch Erregung der Steuervorrichtung 40' wird das Elektroventil 40 geöffnet, so daß Druckluft durch eine sehr dünne Leitung 41 langsam in den Zylinder 42 strömt, wodurch die Quetschrolle 9 langsam gegen die Quetschrolle 8 gedrückt wird. Dadurch wird die Luftzufuhr zu dem sich aufweitenden Schlauchteil 1' gedrosselt, so daß der Druck in demselben nicht unzulässig groß werden kann, was schließlich ein Platzen desselben zur Folge haben könnte. Bei Abnahme des Druckes im Schlauchteil 1' wird durch Bewegung der Tasthebel 33 nach innen der Betätigungsknopf 38 nach unten gedrückt und dadurch der Mikroschalter 39 geöffnet; die Steuerwicklung wird stromlos und das Elektroventil 40 somit geschlossen. Die Druckluft entweicht nun durch die Ausblasöffnung 46 langsam aus dem Zylinder 42, so das die Feder 44 den Kolben 43 verschiebt und damit die Quetschrolle 9 von der Quetschrolle 8 entfernt, so daß nun wieder mehr Luft in den Schlauchteil 1' gelangen kann.

In der F i g. 1 ist die erste Phasenlage eines Arbeitszyklus dargestellt, wobei am unteren Ende des Schlauchteiles 1' noch eine Dose 2 hängt, die im vorherigen Arbeitszyklus gepreßt worden ist. Die Formbacken 27 sind offen, d. h. voneinander entfernt. Die Vorschubbacken 10 und 11 sowie 13 und 14 sind geschlossen, wobei die unteren Vorschubbacken 13 und 14 einen in der Mitte des Bodens der Dose 2 abwärts ragenden Lappen 48 fassen. Der Rahmen 12 ist in seiner unteren Endlage.

Um in die in F i g. 2 dargestellte Lage zu kommen, werden die Formbacken 27 geschlossen und wird die Luft aus dem Inneren der so gebildeten Form durch die Kanäle 29 abgesaugt. Infolgedessen legt sich die Wand des in die Form hängenden unteren Abschnittes des Schlauchteiles 1' unter der Wirkung des Innendruckes an die Innenfläche 28 der Form an. Die so gebildete Dose 2' wird aber von der darunter befindlichen, früher hergestellten Dose 2 durch die aufeinander treffenden Bodenteile der Formbacken 27 nicht abgeschnitten, indem ein über einen Hals 49 der Dose befindlicher Schlauchteil 48' lediglich zusammengequetscht wird, wie F i g. 2 bei 48" zeigt.

Um in die in F i g. 3 dargestellte Lage zu kommen, werden nun nacheinander die Vorschubbackenpaare 10, 11 und 13, 14 geöffnet, der Rahmen 12 nach oben verschoben und schließlich die Vorschubbakkenpaare wieder geschlossen. Dabei quetschen die unteren Vorschubbackenpaare 13, 14 den Schlauchteil 48" noch weiter zusammen, nämlich zu dem Lappen 48, während gleichzeitig die Messer 30 und 31 den Schlauch unterhalb dieses Lappens 48' schneiden. Die Dose 2 ist nun von der Dose 2' getrennt und fällt ab, wie in F i g. 3 und 4 dargestellt ist.

Um in die Lage nach F i g. 4 zu kommen, werden zunächst die Formbacken 27 gekühlt, zu welchem Zweck sie in bekannter Weise mit Kühlkanälen versehen sein können, worauf die Formbacken 27 geöffnet werden.

Der nächste Schritt besteht lediglich in einem Senken des Rahmens 12, wobei die Vorschubbackenpaare 10, 11 und 12, 13 den Schlauch 1 mitnehmen und somit ein dem Vorschub entsprechender Abschnitt desselben von der Rolle 4 abgewickelt wird.

Während der Phasen nach F i g. 2, 3 und 4 nimmt die Erwärmung des Schlauches 1 in der Heizvorrichtung 16 zu, so daß der erweiterte Schlauchteil 1' nach oben hin wächst, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.

ίο In F i g. 5 ist eine photoelektrische Abtastvorrichtung 15 α in schematischer Draufsicht dargestellt, die an Stelle der mechanischen Abtastvorrichtung 15 benützt werden kann. Von der Heizvorrichtung 16 ist nur das Gehäuse 17 angedeutet, welches jetzt mit zwei einander gegenüberliegenden Paaren von Öffnungen 51 und 52 versehen ist. Außerhalb des Gehäuses 17 sind den Löchern 51 gegenüber zwei Lichtquellen 53 angeordnet, welche je mit einem nicht näher dargestellten optischen System versehen sind, so daß sie zwei scharf gebündelte Lichtstrahlen 54 durch die Löcher 51 und 52 senden. Die Lichtstrahlen 54 verlaufen auf beiden Seiten des aufgeweiteten Schlauchteiles tangential zu demselben und fallen auf zwei außerhalb des Gehäuses 17 und Löchern 52 gegenüber angeordneten Photozellen 55. Der Abstand zwischen den beiden zueinander parallelen Strahlen 54 ist. gleich dem äußeren Solldurchmesser des aufgeweiteten Schlauchteiles 1'. Zweckmäßig ist der Abstand zwischen den beiden Lichtquellen 53 bzw. den beiden Photozellen 55 entsprechend verschiedenen gewünschten Solldurchmessern einstellbar. Die beiden Lichtquellen 53 sind parallel zueinander über Leitungen 56 an einen Gerätekasten 57 angeschlossen, der verschiedene, nicht dargestellte elektrische Geräte, insbesondere einen Gleichrichter, einen Verstärker, ein Relais, Einstellwiderstände usw. enthält, welche über Leitungen 58 vom üblichen 220-V-Wechselstromnetz gespeist werden. Die beiden Photozellen 55 sind parallel zueinander über Leitungen 59 an den Gerätekasten 57 bzw. den in demselben enthaltenen Verstärker angeschlossen, der seinerseits das Relais beherrscht, in dessen Kontaktstromkreis 60 die Steuervorrichtung 40' des Elektroventils 40 liegt.

Die beschriebene Abtastvorrichtung 15 a arbeitet wie folgt:

Wenn der Durchmesser des Schlauchteiles 1' zu groß wird, werden dadurch die Strahlen 54 gehindert, zu den Photozellen 55 zu gelangen, und zwar hauptsächlich durch Ablenkung an der Oberfläche dieses Schlauchteiles 1'. Wenn beide Photozellen 55 nicht mehr erregt sind, wird über den Verstärker das Relais so geschaltet, daß dessen Kontaktstromkreis 60 geschlossen wird und somit in der Steuervorrichtung 40' des Elektroventils 40 ein Strom fließt. Infolgedessen wird das Elektroventil 40 geöffnet, was auf die anhand von F i g. 1 beschriebene Weise zur Folge hat, daß die Quetschrollen 8 und 9 die Luftzufuhr zum Schlauchteil 1' drosseln. Die photoelektrische Abtastvorrichtung 15« hat den Vorteil, auch dann noch einwandfrei zu arbeiten, wenn das Material des Schlauchteiles 1' infolge starker Erhitzung sehr weich geworden ist, was für die Funktion des mechanischen Abtasters 15 wegen des Abtastdruckes der Taster 34 nachteilig sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anlage zum fortlaufenden Herstellen von Behältern aus einem flachen thermoplastischen Kunststoffschlauch, der auf einer drehbaren Vorratsrolle gelagert ist, mit einer schrittweise lotrecht arbeitenden Vorschubvorrichtung für den Schlauch einer Heizvorrichtung zu seiner Erwärmung bis in den plastischen Zustand, Vakuum-Formbacken zum Bilden der Behälter und einer Abtrennvorrichtung für diese vom Schlauch, gekennzeichnet durch Zufuhr von Druckluft in den Schlauch durch sein vorratsrollenseitiges Ende, eine Abtastvorrichtung (15, 15 a) für den aufgeweiteten Schlauchteil (1') innerhalb der Heizvorrichtung (16), deren Meßwerte als Impulse für eine Drosselvorrichtung (50) zum Regeln des Druckes im aufzuweitenden Schlauchteil dienen, durch eine Vorschubvorrichtung, die aus einem auf- und abbewegbaren Rahmen (12) mit je einem oberen und unteren Vorschubbackenpaar (10, 11 bzw. 13, 14) besteht, deren oberes (10, 11) den Schlauch (1) vor der Heizvorrichtung (16) faßt und deren unteres (13, 14) unterhalb der Vakuum-Formbacken (27) einen lotrecht abstehenden Lappen (48) am vorher gefertigten, am aufgeweiteten Schlauchteil hängenden Behälter (21) faßt.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung (15) zwei Tasthebel (33) zum Abtasten des aufgeweiteten Schlauchteiles (1') auf gegenüberliegenden Seiten aufweist, die für gegenläufige gleich große Schwenkbewegungen miteinander gekuppelt sind.

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastvorrichtung (15 a) zwei Lichtquellen (53) aufweist, die zwei Strahlen (54) aussenden, die tangential auf gegenüberliegende Seiten des aufgeweiteten Schlauchteiles (1') gerichtet sind und dann auf zwei lichtempfindliche Elemente (55) fallen, solange der Schlauchteil noch nicht über seinen Solldurchmesser aufgeweitet ist, wobei im Stromkreis der Elemente (55) ein Verstärker zur Beeinflussung der Drosselvorrichtung (50) angeordnet ist.