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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine IS-Maschine, bei der Glasschmelzeposten
in einem zweistufigen Prozeß zu
Flaschen geformt werden, und insbesondere die Formöffnungs-
und -schließmechaniken
dieser Maschine.
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HINTERGRUND DER MASCHINE
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Die
erste IS-Maschine (IS = individual section) wurde mit der US-PS
18 43 159 am 2. Februar 1932 und mit der US-PS 19 11 119 am 23.
März 1933 patentiert.
Heute sind mehr als 4000 IS-Maschinen einer Anzahl von Herstellerfirmen
weltweit im Einsatz und erzeugen täglich mehr als eine Milliarde
Flaschen. IS-Ma schinen weisen jeweils eine Vielzahl identischer
Maschinensektionen (eine Gestelleinheit, die eine Anzahl von Sektionsmechaniken
trägt)
auf, die jeweils eine Rohlingsstation, die einen oder mehrere Glasschmelzeposten
aufnimmt und aus ihnen Külbel
mit einer untenliegenden Gewindemündung formt, sowie eine Blasstation
aufweisen, die die Külbel übernimmt
und sie zu aufrecht stehenden Flaschen mit obenliegendem Hals umformt.
Eine Wende- und Halsring-Haltemechanik
mit einem Paar gegenüberliegender
Hebelarme, die um eine Wendeachse drehbar ist, führt die Külbel von der Rohlings- zur
Blasstation, wobei sie die Külbel
aus der umgedrehten (Hals unten) in die aufrechte Lage (Hals oben)
wendet. Die in der Blasstation ausgebildete Flasche wird dann von
einer Entnahmemechanik aus der Sektion herausgenommen.
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Man
hat die Produktivität
der IS-Maschinen durch Erhöhen
der Geschwindigkeit (Zyklusdauer einer Sektion), durch Erhöhen der
Anzahl der in jeder Sektion behandelten Posten auf 2, 3 oder auch
4 und durch Erhöhen
der Anzahl der Sektionen gesteigert. Diese Verbesserungen erfolgten
ohne wesentliches Verbreitern der Sektionen. Dieser Punkt war fundamental,
da das Maß für die (effektive)
Produktivität die
Anzahl Flaschen ist, die pro Zeiteinheit in einer gegebenen Maschinenbreite
erzeugt wird. Würde also
eine Verbesserung eine Maschine mit 6 Sektionen auf eine Standardmaschine
mit 10 Sektionen verbreitern, würde
bei gleicher Gechwindigkeit und Sektionskapazität die effektive Produktivität um 40
% abnehmen.
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Die
Rohlingsstation weist paarweise gegenüberliegende Rohlingsformen,
die Blasstation paarweise gegenüberliegende
Blasformen auf. Diese Formen sind zwischen einer offenen (getrennten) und
einer geschlossenen Stellung verfahrbar. Paarweise gegenüberliegende
Halsringformen, die (nahe ihren oberen En den) von der Wende- und
Halsring-Haltemechanik getragen werden, formen den Flaschenhals
und haltern ein Külbel,
während
es aus der Rohlings- in die Blasstation übergeführt wird.
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Die
Rohlings- und die Blasformen in der US-PS 18 43 159 sind auf Einsätzen gelagert,
die von gegenüberliegenden
Trägern
getragen werden, die um einen vor den Formen liegenden gemeinsamen
Schwenkpunkt schwenkbar sind (als Vorn-nach-hinten-Bewegung gilt
hier die Bewegung eines Külbels
von den Rohlings- zu den Blasformen). Die die Rohlingsformen wie
auch die die Blasformen tragenden Mechaniken werden mit Linearstellmotoren
(Druckmittelmotoren) betätigt.
Der Linearstellmotor der Rohlingsform-Tragmechanik liegt dabei vor deren
Schwenkpunkt und erstreckt sich von der Vorderseite des Sektionsgestells
waagerecht auswärts, während zwei
Gestängeglieder
den Rohlingsmotor ausgangsseitig mit der Rohlingsform-Tragmechanik verbinden.
Der Linearstellmotor für
die Blasform-Tragmechanik liegt vertikal seitlich des Schwenkpunkts
(diese Mechaniken in den beiden Stationen werden im allgemeinen
als Formöffnungs- und
-schließmechaniken
bezeichnet). Die anfängliche
IS-Maschine entwickelte sich zu einer Maschine, bei der die Motoren
(druckmittelbetätigte
Zylinder oder Motoren mit Drehausgang) sich unter den Formen befinden
und mit den beiden zugehörigen
Formträgern
jeweils über
Getriebeelemente verbunden sind, die auf der Vorder- oder Rückseite
der Formtragmechaniken vom Unterteil des Abschnitts vertikal hinwegverlaufen
(vergl. die US-PSn 43 62 544 und 44 27 431). Die Antriebsgestänge übten aber
durch die Träger
hindurch Torsionskräfte
aus, was unerwünscht
war. Weiterhin müssen
die Antriebsgestänge
eigens für
jede spezielle Formkonfiguration konstruiert werden, und häufig müssen beim Übergang von
einer zu einer anderen Postengestalt das gesamte Gestänge sowie
auch die Formhalterung ausgetauscht werden. In solchen Maschinen
müssen
die Leitflächen-
und die Trichtermechanik seitlich der Sektion in Mittennähe angeordnet
sein, was die Wartung dieser Maschinenteile erschwert; oft müssen dann
auch die angrenzenden Sektionen stillgelegt werden.
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Die
Rohlingsform ist oben offen und eine Führung liefert durch Gravitation
einen Tropfen nach unten an einen Ort vertikal oberhalb der offenen Form.
Wenn die zu formende Flasche keinen runden Querschnitt hat (z.B.
rechteckig), kann ein Trichter mit einer rechteckigen Röhre an den
Ort oberhalb der offenen Oberseite der Rohlingsform gebracht werden,
um den Tropfen in die Form zu lenken und seine Form bei diesem Prozeß leicht
zu ändern.
Mit dem Tropfen in der Rohlingsform kann eine Leitfläche einer
Leitflächenmechanik
nach unten auf den Trichter verschoben werden, um der Rohlingsform
durch eine Anzahl von offenen Löchern
Druckluft zuzuführen, um
den Tropfen in der Rohlingsform „abzusetzen". Trichter und Leitfläche werden
dann entfernt und die Leitfläche
wird wieder zurückgeschoben
auf die Oberseite der offenen Rohlingsform. Die Absetzblaslöcher werden
nun geschlossen. Nun wird der Form entweder Gegenblasluft zugeführt, um
den Tropfen in die Form zu blasen (Blas-Blas-Maschine) oder es wird ein Kolben vorgeschoben,
um den Tropfen in die Form zu schieben (Preß-Blas-Maschine). Luft, die sich
zwischen der äußeren Oberfläche des
Tropfens und der inneren Oberfläche
der Rohlingsform befindet, wird nach außen gedrängt durch geeignete Entweichwege
in der Bodenfläche
der Leitfläche.
Wenn der Külbel
geformt worden ist, wird die Leitfläche entfernt, die Rohlingsform
wird geöffnet
und der Külbel wird übergeben
an die Blasform. Wenn ein Tropfen nicht geformt werden muß, kann
der Trichter vernachlässigt
werden und die Leitfläche
kann sofort oben auf der Blasform positioniert werden, um den Absetzprozeß zu starten.
In einer Leitfläche
dieses Typus nach dem Stand der Technik hängt ein zentraler Kolben vom
Boden der Leitfläche,
um eine große zentrale Öffnung für die Absetzluft
zu definieren. Tritt ein Gegenblasen auf, wird dieser Kolben durch
die Aufwärtsbewegung
des Tropfens nach oben verschoben in seine Ausgangsposition, in
der sich der Boden des Kolbens auf gleicher Höhe befindet mit der Bodenfläche der
Leitfläche,
und es existiert eine kleine ringförmige Rille zwischen dem Kolben
und dem Boden der Platte, durch die Luft aus der Rohlingsform durch
die Leitfläche
entweichen kann. Flaschen, die auf diese Weise hergestellt werden,
haben eine sichtbare kreisförmige
Furche am Boden der Flasche, und dies ist nicht wünschenswert.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Leitflächenmechanik
und die Trichtermechanik leichter zugänglich zu machen und ihre Bewegungen
auf einen kleineren Raum zu beschränken.
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Andere
Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem
folgenden Beschreibungsteil sowie den beigefügten Zeichnungen, die eine
derzeit bevorzugte, die Prinzipien der Erfindung verkörpernde
Ausführungsform
darstellen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
schaubildlich eine IS-Maschine mit einer Anzahl identischer Sektionen
jeweils mit einer Rohlings- und einer Blasstation;
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2 ist
eine Schrägdarstellung
einer der Sektionsstationen mit einer Formöffnungs- und -schließmechanik;
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3 zeigt
an einer Schrägansicht
das rohlingsseitige Ende des Abschnitts mit einer Leitflächenmechanik
an der Ecke der oberen Abschlußfläche des
Abschnittsgestells;
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4 zeigt
an einem Seitenriß den
Antriebsteil der Leitflächenmechanik
der 3;
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5 zeigt
an einem Vertikalschnitt ein Leitflächenelement über einer
Rohlingsform der IS-Maschine;
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6 zeigt
analog zur 5 ein Leitflächenelement, das in einem ersten
Zustand an einer Rohlingsform anliegt;
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7 zeigt
analog zur 5 ein Leitflächenelement, das in einem zweiten
Zustand an einer Rohlingsform anliegt;
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8 ist
eine Schrägansicht
eines Leitelements;
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9 zeigt
an einem Flußdiagramm
die Arbeitsweise der Steuerung der Leitflächenmechanik;
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10 zeigt
analog der 3 eine auf dem Abschnittsgestell
angeordnete Trichtermechanik.
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KURZE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine
IS-Maschine weist eine Vielzahl (gewöhnlich 6, 8, 10 oder 12) von
Sektionen 11 auf. Eine herkömmliche Sektion setzt sich
aus einem kastenartigen Rahmen oder Kasten 11A (2)
zusammen, der die Sektionsmechaniken aufnimmt bzw. lagert. Jede
Sektion weist eine Rohlings- bzw. Vorformstation mit einer Formöffnungs-
und -schließmechanik 12, die
die Vorformen trägt,
die einzelne Glasschmelzetropfen bzw. -posten aufnehmen und zu Külbeln formt,
sowie eine Blas- bzw. Fertigformstation mit einer Formöffnungs-
und -schließmechanik 13 auf,
die Fertigformen trägt,
die die Külbel
aufnehmen und zu Flaschen fertigformen. In jeder Sektion lassen
sich ein, zwei, drei oder vier Posten pro Arbeitszyklus verarbeiten;
man spricht von 1-, 2-, 3- und 4-Posten-Maschinen abhängig davon,
wie viele Posten jede Sektion pro Zyklus gleichzeitig verarbeitet
(bei der dargestellten Ausführungsform
handelt es sich um eine 3-Posten-Maschine). Die fertigen Flaschen
werden der Fertigformstation mittels einer Entnahmemechanik entnommen,
auf eine Totplatte 14 gesetzt und dann mit einer Stößelmechanik
(nicht gezeigt) auf einen Förderer 15 geschoben,
die die Flaschen von der Maschine abführt. Die Vorderseite der Maschine (bzw.
der Sektion) ist das vom Förderer
abgewandte Ende; die Seiten der Machinen bzw. Sektionen verlaufen
rechtwinklig zum Abförderer.
Eine seitliche Bewegung erfolgt parallel zum Abförderer.
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Die 2 zeigt
schaubildlich einen Teil einer Sektion einer erfindungsgemäß aufgebauten
3-Posten-Maschine mit einer (Vor- oder Fertig-)Formstation. Die
Sektion 11 hat einen Sektionsrahmen 11A allgemein
in Form eines Kastens mit einer oberen Abschlußwand 134 mit einer
Oberseite 94 und den Seitenwänden 132. Die Formöffnungs-
und -schließmechaniken
weisen jeweils ein Paar gegenüberliegender
Formtragmechaniken 16 auf. Die Formtragmechaniken sind
jeweils mit einem sie betätigenden
Antrieb verbunden; dieser weist ein Dreh-/Linear-Getriebe 18 auf,
das oben auf dem Sektionsgestell 11A sitzt und von einem
Antrieb 19 mit Drehausgang angetrieben wird, der die zugehörige Formtragmechanik 16 gradlinig
seitwärts
zwischen einer eingefahrenen Trenn- und einer ausgefahrenen Position
verfährt,
in der die auf einem Paar gegenüberliegender Formtragmechaniken
befindlichen Formhälften
unter Kraftbeaufschlagung sich schließen. Die Formtragmechaniken
der Fertigformstation sind identisch, können aber abhängig von
Prozeßunterschieden
unter den Stationen in den Abmessungen differieren, wie dem Fachmann
bekannt. Da die darge stellte Maschine eine 3-Posten-Ausführung ist,
trägt jede Formtragmechanik
in der Vor- oder Fertigformstation drei Formhälften (Vor- oder Fertigformen) 17.
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Die 3 zeigt
eine Leitmechanik 180 auf der oberen Abschlußwand 134 eines
Sektionsgestells 11A angeordnet. Ein Trägerarm 182, der drei Leitelemente 184 trägt (die
Leitmechanik ist schematisiert dargestellt, da es vielfältige spezielle
Konstruktionen gibt), ist mit einer vertikalen Betätigungsstange 186 verbunden.
Diese Betätigungsstange
wird im obersten Teil ihrer Aufwärtsbewegung
gehoben und gedreht, so daß die
Leitelemente zwischen einer angehobenen eingefahrenen und einer
abgesenkten ausgefahrenen Position verschiebbar sind, wobei sie in
letzterer auf den Rohlings- bzw. Vorformen aufsitzen. Diese zusammengesetzte
Bewegung erfolgt durch einen Servomotor 188 (4),
dessen Drehausgang 190 über
eine Kupplung 192 mit einer Gewindespindel 194 verbunden
ist. Auf diese Gewindespindel ist eine Mutter 196 aufgeschraubt,
die in einer geeigneten Bohrung 198 in einem Steuergehäuse 199 frei
drehbar ist. Ein Kurvenlaufelement in Form einer Rolle 202 läuft in einer
in der Wandung 206 des Steuergehäuses 199 ausgebildeten
Steuerkurve 204. Die vertikale Betätigungsstange 186 ist
oben auf die Mutter aufgesetzt. Wie in 3 ersichtlich,
weist das Steuergehäuse
einen Fuß 208 auf,
der an der von der Seitenwand 132 und der Vorderwand 135 gebildeten
vorderen Ecke auf die Oberseite 134 des Sektionsgestells 11A aufgeschraubt
ist. Im ausgefahrenen Zustand verlaufen die Achsen der geschlossenen
Rohlingsformen koaxial mit und auf denen der Leitelemente. Wird
das Steuerrohr betätigt,
heben die Leitelemente zunächst
teilweise nach oben von den Rohlingsformen ab; beim Durchfahren
des restlichen Weges werden die Leitelemente von der Mitte der Rohlingsformen
weggeführt,
so daß die
Wende- und Halsring-Haltemechanik Külbel an die Blasformen übergeben
kann. Die Leitmechanik läßt sich
in beiden Ecken auf der Vorderseite des Sektionsgestells anordnen;
im Gegensatz zu herkömmlichen Leitvorrichtungen
kann der vollständig
angehobene und eingefahrene Leitelementenarm vollständig innerhalb
der Sektion (3) bleiben, ohne sich über eine
angrenzende Sektion zu erstrecken.
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Ein
Leitelement (5) hat einen Körper 248 mit
einem becherförmigen
Teil 250, dessen schräge Ringfläche 252 um
seine offene Unterseite herumverläuft, um dicht abschließend auf
einer entsprechenden Fläche
auf der offenen Rohlingsform aufzusetzen. Weiterhin weist der Körper 248 einen
vertikalen rohrförmigen
Abschnitt 256 auf, der eine zylindrische Lagerfläche 258 aufspannt,
die die Stange 260 eines Kolbenelements 262 gleitend
verschiebbar aufnimmt. Der zylindrische Kopf 264 des Kolbenelements 262 hat
eine umlaufende Verschlußfläche 265, die
in der Bohrung 266 des becherförmigen Teils 250 gleitend
verschiebbar ist. Eine auf den vertikalen Rohrabschnitt 256 aufgesetzte
Feder 268 ist zwischen einem Kragen 270, der lösbar am
Trägerarm sowie
an der Kolbenstange 260 und oben auf dem becherförmigen Teil 250 festgelegt
ist, komprimiert, um bei von der Rohlingsform getrenntem Leitelement die
Oberseite des zylindrischen Kopfes 264 auf der angrenzenden
Fläche
des becherförmigen
Teils aufliegend zu halten.
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Wird
das Leitelement auf eine Rohlingsform abgesenkt, wie in 6 gezeigt,
versetzt die Steuerung (9) den Kragen 270 abwärts, bis
dessen obere Abschlußfläche sich
in einem ersten Abstand D1 von der Oberseite 272 der Rohlingsform
befindet, wo der zylindrische Kopf – relativ zum becherförmigen Teil – unter
Belassung eines Sollabstands X zwischen der umlaufenden Bodenfläche 274 des
zylindrischen Kolbens und der Oberseite der Rohlingsform abgesenkt
ist (der zylindrische Kopf hat sich um eine vertikale Strecke Y
relativ zum be cherförmigen
Teil bewegt). Dadurch wirkt zwischen dem Kolbenelement und der Rohlingsform
eine Soll-Druckkraft, die den erwünschten dichten Abschluß zwischen
den aufeinanderliegenden schrägen
Ringflächen 252, 254 erzeugt.
Nun durch die Zentralbohrung 276 in der Kolbenstange in
die Rohlingsform eingelassene Beruhigungsluft strömt durch
eine Anzahl radial verlaufender Löcher 278 im zylindrischen
Kopf in eine entsprechende Anzahl vertikaler Löcher 280 und durch
den Ringspalt zwischen der ringförmigen
Unterseite 282 des zylindrischen Kopfes und der Oberseite 272 der
Blasform in die Rohlingsform (geeignete Löcher 282, die das
Körperinnere
zur Atmosphäre lüften, gewährleisten
eine glatte und gleichmäßige Bewegung
des zylindrischen Kopfes relativ zum Körper). Ist der Beruhigungsluftstoß beendet
und soll der Posten zu einem Külbel
umgeformt werden, wird der Kragen verschoben, bis seine Oberseite
in einem zweiten Abstand D2 von der Oberseite 272 der Rohlingsform
liegt. Dadurch setzt der zylindrische Kopf mit der ringförmigen Unterseite
kräftig
auf der Oberseite 272 der Rohlingsform auf, um letztere
zu verschließen.
Während
der Formgebung des Külbels (zwangsweises
Füllen
der zwischen der Innenwandfläche
der Rohlingsform und der Unterseite des zylindrischen Kopfes gebildeten
Formkammer) kann Luft durch eine Anzahl (in der bevorzugten Ausführungsform:
vier) kleine Kerben 286 in der ringförmigen Unterseite 281 des
zylindrischen Kopfes (8) in die vertikalen Löcher 280 entweichen
und strömt
durch die radialen Löcher 278 in
die Kolbenstangenbohrung 276, die nun offenliegenden Austrittsbohrungen 290 in
den Raum zwischen der Kolbenoberseite und dem becherförmigen Teil 250 sowie
durch die Entlastungsöffnungen 282 aus.
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Ist
eine Trichtermechanik 210 gefordert, läßt sie sich auf der anderen
vorderen Ecke montieren. Wie in 10 ersichtlich,
ist die Leit- mit der Trichtermechanik identisch ausgebildet, wobei
jedoch die Richtung der Steuerkurve anders und ein drei Trichter 214 tragender
Trichterträger 212 auf
die andere Betätigungsstange
aufgesetzt ist. Die Trichtermechanik (wie auch die Leitmechanik)
läßt sich
durchweg innerhalb des der zugehörigen
Sektion zugeteilten Raums anordnen.