DE19850931A1 - Vorrichtung zum Formen von Glaskülbeln - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung zum Formen von Glaskülbeln in einer Vorform weist an ihrem Ausgang ein Mündungswerkzeug mit einem in Achsrichtung der Vorform bewegbaren Formpegel (13) und ein sich daran anschließendes Zweiwegeventil (1) mit Injektordüse (12) und Stellschieber (11) auf. Um die Ausformung des Külbels und damit die Betätigung des Zweiwegeventils durch das Eintreffen des Tropfens in der Vorform auszulösen und zeitlich zu steuern und so einen exakten Nullpunkt für jede individuelle Külbelformung festzulegen, ist am Übergang (6) des Zweiwegeventils (1) zum Mündungswerkzeug ein Drucksensor (8) vorgesehen, der den Druckimpuls beim Eintreffen des Tropfens in der Vorform registriert. Hierdurch wird die Steuerung und Betätigung der Vorform und der mit ihr zusammenarbeitenden Einrichtungen erst ausgelöst, wenn der Tropfen tatsächlich die Vorform erreicht hat. Einflußgrößen, insbesondere zeitlicher Art, die vor dem Eintreffen auftreten, bleiben unberücksichtigt. In vorteilhafter Weise kann ein weiterer Drucksensor (7) oder (10) vorgesehen sein, um zusammen mit dem ersten Drucksensor einen exakteren Wert, nämlich einen Störungsimpuls, zu liefern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ist der Nullpunkt für die Steuerung der Vorrichtung der sog. Tropfenschnitt, d. h. der Zeitpunkt, an dem der fertig geschmolzene Glastrop­ fen von dem Strang getrennt wird. Bis der Tropfen tatsäch­ lich in der Vorform eintrifft, vergeht ein unterschiedli­ cher Zeitraum, der von den verschiedensten Parametern beeinflußt wird. Durch diese Zeitunterschiede wird die Steuerung der Vorform nicht exakt zu dem günstigsten Zeit­ punkt ausgelöst, wodurch Nachteile hinsichtlich Exaktheit und Qualität auftreten können.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Vakuumformung des Glaskülbels und damit die Betätigung der Vorformwerkzeu­ ge durch das Eintreffen des Tropfens in der Vorform auszu­ lösen und zeitlich zu steuern.

Diese Aufgabe wird grundsätzlich durch das Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist ein Drucksensor vorgesehen, der den Druckimpuls oder Druckunterschied feststellt, der dadurch entsteht, daß der Tropfen in der Vorform eintrifft. Erst wenn der Tropfen tatsächlich eingetroffen ist, wird die Ausformung des Külbels ausgelöst, d. h. die Vorformwerkzeuge entsprechend gesteuert. Die Zeitspanne, die der Tropfen vom Abschneiden von dem Strang bis zum Eintreffen in der Vor­ form vergeht, bleibt ohne Einfluß, d. h. es ist nicht von Bedeutung, wie lang oder kurz diese Zeitspanne ist.

Hierdurch ist eine sehr viel exaktere Steuerung der Vorform und der mit ihr zusammenarbeitenden Einrichtungen möglich.

Durch diese Art der Messung des Nullpunktes läßt sich auch das Vakuumverfahren in vorteilhafter Weise einsetzen, das gegenüber und in Kombination mit dem sog. Festblasverfahren Vorteile hat. Die bisherigen Nachteile des Vakuumverfahrens werden durch die mögliche lufttechnische Überwachung der Vorformwerkzeuge eliminiert.

Weiterhin ist es grundsätzlich möglich, den Luftdruckablauf bei jeder individuellen Külbelvorformung im Mündungsbereich der Vorform zeitlich zu erfassen und in einem der bekannten IS-Maschinensteuerung zugeordneten Datenspeicher zu sam­ meln, um damit den Druckluftablauf für jede individuelle Külbelvorformung bei Bedarf grafisch am Bildschirm darzu­ stellen, um beispielsweise dieses individuelle Bild mit einem bekannten Idealbild zu vergleichen. Aus diesem Bild­ vergleich können dann Maßnahmen zur Maximierung des Vor­ formablaufes getroffen werden.

Grundsätzlich wird also nicht nur die Steuerung der Vorform durch Festlegung eines exakten und individuellen Nullpunk­ tes verbessert, sondern die Druckmessung erlaubt auch eine bessere Steuerung und Überwachung der Einzelteile der Vorrichtung.

In vorteilhafter Weise ist die Erfindung so ausgestaltet, wie in Anspruch 2 und 3 angegeben, wobei die Vorrichtung nach Anspruch 2 beim sogenannten Vakuumformen zum Einsatz kommt.

Dadurch, daß jeweils zwei Drucksensoren hintereinanderge­ schaltet sind, von denen der eine in einem engeren Quer­ schnitt liegt, d. h. ein Teil des Druckes wurde in Geschwin­ digkeit umgewandelt, wird der Druck nur indirekt gemessen, d. h. es wird das Vorhandensein eines Strömungsimpulses fest­ gestellt, das dann als Signal für das Eintreffen des Trop­ fens gilt. Diese Art der "Druckmessung" ist zuverlässiger.

Grundsätzlich können weitere Druckmesseinrichtungen in dem Mündungswerkzeug in Verbindung mit dem Zweiwegeventil vorgesehen sein, um weitere Einzelheiten der Vorformung des Külbels festzustellen und zu überwachen.

Die Drucksensoren können in unterschiedlicher Weise induk­ tiv, kapazitiv oder auch als Lichtleitersensoren arbeiten.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand zweier Ausführungsbeispieles näher erläu­ tert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform eines Zweiwegeventiles einer Vorform zum Vakuumformen nach der Erfindung;

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit dem Zweiwegeventil in der sog. Blasstellung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung nach der Erfindung mit Vorform und Mündungswerkzeug zur Erläuterung eines Ablaufes der Vorformung eines Külbels in Verbindung mit den weiteren Figuren;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, jedoch beim Eintreffen des Tropfens in der Vorform;

Fig. 5 eine den Fig. 3 und 4 entsprechende Dar­ stellung, jedoch zu einem späteren Zeit­ punkt nach dem vollständigen Einziehen des Tropfens in die Vorform;

Fig. 6 eine den Fig. 3 bis 4 entsprechende Dar­ stellung, jedoch nach Fertigstellung des Külbels, d. h. in Blasstellung des Zweiwege­ ventiles; und

Fig. 7 eine Darstellung beim Eintreffen des Trop­ fens in der Vorform entsprechend Fig. 4, jedoch ohne Anwendung von Vakuum, in Ver­ bindung mit der "Blasstellung" des Zweiwe­ geventiles entsprechend Fig. 2 bzw. Fig. 6.

In den Fig. 1 und 2 wird das Druckluftsteuerventil mit vier zusätzlichen Luftdrucksensoren 4, 7, 8 und 10 und einem zusätzlichen Stellschieber 11 schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben.

Ein Zweiwegeventil 1 hat einen Steuerschieber 2, der sich in Fig. 1 in Vakuumstellung befindet. Am Anschluß 3 liegt ein Druck PS an, der vom Drucksensor 4 registriert wird. Es besteht eine Luftströmung zum Ausgang 5 ins Freie mit dem atmosphärischen Druck P_a. Der wesentliche Druckabfall P5 - P_a dieser primären Luftströmung findet an einer im Hauptven­ tilkörper integrierten Injektordüse 12 statt. In der Injek­ tordüse 12 entsteht ein Vakuum P_v1, welches eine sekundäre Luftströmung vom offenen Eingang 6 zum Ausgang 5 verur­ sacht. Der Druck P_V1 wird vom Drucksensor 7, der Druck P_a vom Drucksensor 10 registriert.

Direkt bei 6 befindet sich ein weiterer Drucksensor 8, der den Druck P_V2 aufnimmt. Mit dem Druckverhältnis P_V1/P_V2 kann das Volumen der sekundären Luftströmung von 6 zu 5 bestimmt werden. Schließt man den Eingang 6, so wird das Druckverhältnis P_V1/P_V2 = 1, der Volumenstrom von 6 nach 5 wird null.

In Fig. 2 steht der Steuerschieber 2 in Blasstellung. Am Anschluß 9 liegt ein Druck von P₂ an, der vom Drucksensor 10 registriert wird. Es besteht eine Luftströmung zu 6. Das Volumen der Luftströmung kann mit einem Stellschieber 11 eingeregelt werden. Bei 6 verläßt die Luft das Ventil 1 mit dem Druck P₁₁, der vom Sensor 8 registriert wird. Aus dem Druckverhältnis P₂/P₁₁ kann der Volumenstrom von Eingang 9 zu 6 bestimmt werden. Schließt man den Eingang 6, so wird das Druckverhältnis P₂/F₁₁ = 1, der Volumenstrom von 9 nach 6 wird null.

Gleicherweise kann das Ventil 1 in Stellung nach Fig. 2 mit den Signalen der Sensoren 8 und 10 genutzt werden, um den Zeitpunkt des Tropfenfalls zu bestimmen, wie zu Fig. 7 unten beschrieben.

In den Fig. 3 bis 6 sind die Formschritte der Külbelformung mit Vakuumunterstützung und die damit gekop­ pelten verschiedenen Luftdrücke und -volumen schematisch gezeigt. In Fig. 7 wird der Formschritt laut Fig. 4, aber ohne Vakuumunterstützung beschrieben. Im Sinne der Strö­ mungstechnik sind die folgend mit V_xxx beschriebenen Luftvo­ lumen pro Zeiteinheiten und auf den atmosphärischen Druck P_a bezogen. Bei den mit F_xxx bezeichneten Öffnungen handelt es sich um Flächen.

In Fig. 3 steht das Zweiwegeventil 1 in Vakuumstellung, wie für Fig. 1 oben beschrieben. Der Tropfen hat die Vorform fast erreicht. Luft strömt aus dem Druck P_a auf zwei Wegen in den Mündungsbereich der Vorform:

• 1. a.) im Besonderen mit dem großen Luftvolumen V_a durch die große Öffnung F₁,
• 2. b.) und mit dem kleine Luftvolumen V_Leck durch die kleine Öffnung F_Leck^.

Beide Luftvolumen addieren sich zum Luftvolumen V₂. Der Druck im Vorformbereich erreicht nicht den vollen negativen Wert des Vakuums P_V1, sondern nur den Druck P_-0,1. Dieser Druck P_-0,1 wird mittelbar aus dem Druckverhältnis P_V1/P_V2 mit den Meßsignalen der Drucksensoren 7 und 8 ermittelt.

In Fig. 4 steht das Zweiwegeventil 1 weiter wie in Fig. 3. Der Tropfen hat die Vorform erreicht und füllt diese in ca. 20 Millisekunden mit seiner Fallenergie. Dafür muß die Tropfenmasse das in der Vorform bestehende Luftvolumen VT verdrängen. Es entsteht in Folge ein im Millisekundenbe­ reich liegender Druckimpuls von P_a steigend auf P_T. Dieser auf die Vorformfüllzeit des Tropfens begrenzte Druckimpuls P_T wird überlagert durch eine Strömung V_2Leck in Richtung P_a, und eine Strömung V_X in Richtung P_V1. Die Strömung V_X wird für einen kurzen Moment größer als die Strömung V₂ in Fig. 3. Daher wird in Fig. 4 das Druckverhältnis P_V1/P_V2 größer als in Fig. 3.

Der Luftdruckimpuls aus dem Tropfenfall wird mit den Signa­ len von Drucksensor 8 gegen Drucksensor 7 registriert.

Hierdurch wird erreicht, das Tropfeneintreffsignal in die Vorform, unabhängig von der parallel benutzten elektroni­ schen IS-Maschinensteuerung, als zeitlichen Nullpunkt für die weiteren Tropfenformschritte des Külbels zu benutzen.

In Fig. 5 steht das Zweiwegeventil 1 weiter wie in Fig. 3. Der Tropfen hat sich durch seine Fallenergie und Vakuum in die Vorform und an den Pegel geformt. Luft strömt nur noch durch die kleine Öffnung F_Leck mit dem kleinen Luftvolumen V_3Leck in den Vorformbereich und Richtung Zweiwegeventil 1.

Der Druck im Vorformbereich erreicht damit endgültig einen maximal möglichen negativen Wert des Vakuums P_-0,8. Der Druck im Vorformbereich erreicht jedoch wieder nicht den vollen negativen Wert des Vakuums P_V1, sondern nur einen Druck P_-0,8, weil durch die Öffnung F_Leck immer noch eine Strömung erhalten bleibt. Dieser Druck P_-0,8 wird mittelbar aus dem Druckverhältnis P_V1/P_V2 mit den Meßsignalen der Drucksensoren 7 und 8 bestimmt.

Für den einwandfreien Fertigungsbetrieb mit identischer Formung aller in der Formmaschine eingebauten Vorformen werden die Vorformwerkzeuge mit engen Toleranzen gefertigt. Man versucht die Öffnung F_Leck so klein und so gleich wie möglich zu halten, um die Tropfenmasse so schnell und so gleich wie möglich in den Mündungsbereich zu saugen. Je größer FLeck um so geringer wird der Vakuumsaugdruck.

Mit diesem Ziel werden auch die den Vorformbereich umschliessenden Werkzeuge während des Fertigungsbetriebes regelmäßig gewartet. Wird beispielsweise während des Ferti­ gungsbetriebes durch Verschmutzung die Öffnung F_Leck bei einer Vorform unbeabsichtigt größer, so vermindert sich der für den erfolgreichen Vorformungsprozeß regelmäßig gewünsch­ te Vakuumsog. Das Vakuum erreicht dann im Vorformbereich nicht den gewünschten Druck P_-0,8, sondern ein geringeres Vakuum mit einem Druck von beispielsweise P_-0,7.

Hiernach ist es möglich, den Druck P_-0,8 und damit die Öffnung F_Leck mittelbar aus dem Druckverhältnis-P_V1/P_V2 mit den Meßsignalen der Drucksensoren 7 und 8 zu bestimmen und zu überwachen.

Nach diesem ersten Formschritt gemäß Fig. 5 wird bei 3 die Luft abgeschaltet. Die Behältermündung ist fertig geformt.

In der plastischen Glasmasse des vorgeformten Tropfens besteht ein Temperaturgefälle. Damit sind im Tropfen von der Temperatur abhängige Viskositätsunterschiede gekoppelt. In der Praxis erlaubt man daher dem vorgeformten Tropfen in der Vorform eine kurze Ruhezeit, Rückerwärmungszeit ge­ nannt. In dieser Periode findet ein gewisser Temperatur- und damit Viskositätsausgleich in der Tropfenmasse statt.

Im Mündungsbereich verliert die Glasmasse während dieser Zeitspanne weitgehend ihre Viskosität. Der Pegel 13 wird zurückgefahren.

In Fig. 6 hat das Zweiwegeventil 1 auf Druckluft P₂ umge­ schaltet. Die Luft bei 9 mit dem Druck P₂ bläst durch den Regelschieber 11 und am Pegel 13 vorbei durch die vorgeform­ te Behältermündung in die plastische Glasmasse. So formt sich endgültig, mit einer größer werdenden Blase, aus dem Tropfen das Külbel an die Vorform- und Blaskopfwände.

Für die erfolgreiche Külbelformung ist nicht nur der am Ende der Formung gewünschte Druck P₂ maßgebend, sondern auch sein zeitliches Wachsen, mit Druck P_2x bezeichnet.

Hierdurch ist es möglich, den zeitlichen Parameter des Druckanstieges P_2x mit dem Regelschieber 11 zu wählen und mittelbar, aus dem Druckverhältnis P₁₁/P₂ der Meßsignale der Drucksensoren 10 und 8, zu bestimmen und zu überwachen.

Dabei können auch die oben unter Fig. 5 beschriebenen Informationen über die Öffnung F_Leck aus den Meßsignalen der Drucksensoren 7 und 8 rechnerisch verglichen werden. Wenn die Öffnung F_Leck bei einer einzelnen Vorform nicht den Erfordernissen entspricht und Formungsfehler verur­ sacht, wird das auch mit den Signalen der Drucksensoren 10 und 8 bestätigt.

In Fig. 7 steht das Zweiwegeventil 1 bereits umgeschaltet, wie für Fig. 2 oben beschrieben, in Blasstellung. Die Mündungsvorformung erfolgt ohne Vakuum. Am Eingang 9 ist noch keine Blasdruckluft angelegt. Wie in Fig. 4 hat der Tropfen die Vorform erreicht und füllt diese in ca. 20 Millisekunden mit seiner Fallenergie. Die Tropfenmasse verdrängt das in der Vorform bestehende Luftvolumen V_T. Es entsteht ein vergleichbar mit Fig. 4 im Millisekundenbe­ reich liegender Druckimpuls von P_a steigend auf P_T. Dieser auf die Vorformfüllzeit des Tropfens begrenzte Druckimpuls P_T wird überlagert durch eine einsetzende Strömung V_4Leck in Richtung P_a, plus eine Strömung V_X in Richtung P_T10 am Ausgang 9. Der zeitliche Abfall von P_T auf P_a wird durch die Öffnungen F_Leck an der Vorform plus F₁₁ am Stellschie­ ber 11 bestimmt. Das fallende Druckverhältnis P_T/P_a wird mit den Signalen P_T8/P_T10 von Drucksensoren 8 und 10 regi­ striert. Der Tropfen formt sich weiter gemäß Fig. 5 durch seine Fallenergie und folgende, nicht dargestellte Festblas­ luft in die Vorform und an den Pegel.

Auch hierdurch wird erreicht, das Tropfeneintreffsignal in die Vorform, unabhängig von der parallel benutzten elektronischen IS-Maschinensteuerung, als zeitlichen Nullpunkt für die weiteren Tropfenformschritte des Külbels zu nutzen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Formen von Glaskülbeln in einer Vorform, an deren Ausgang ein Mündungswerkzeug mit einem in Achsrichtung der Vorform bewegbaren Formpegel und einem sich daran anschließenden Zweiwegeventil mit Injektor­ düse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Über­ gang (6) des Zweiwegeventiles (1) zum Mündungswerkzeug ein Drucksensor (8) vorgesehen ist, der den Druckimpuls beim Eintreffen des Tropfens in der Vorform registriert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zum Vakuumformen, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des ersten Druck­ sensors (8) und vor der Injektordüse (12) ein zweiter Drucksensor (7) in einem engeren Strömungsquerschnitt (14) vorgesehen ist, dessen Meßwert mit demjenigen des ersten Drucksensors (8) verglichen wird, um das Vorhandensein eines Strömungsimpulses festzustellen, und als Signal für das Eintreffen das Tropfens zu nutzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß stromabwärts des ersten Drucksensors (8) und hinter dem Stellschieber (11) ein weiterer Drucksensor (10) in einem Strömungsquerschnitt (9) vorgesehen ist, dessen Meßwert mit demjenigen des ersten Drucksensors (8) vergli­ chen wird, um das Vorhandensein eines Strömungsimpulses festzustellen und als Signal für das Eintreffen des Trop­ fens zu nutzen.