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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spritzgießen von Vorformteilen
für Flaschen und ähnliche Behälter, mit einer Form mit einem ersten Teil,
der mindestens eine Reihe mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten
Form-Hohlräumen aufweist, und einem zweiten Teil, der mindestens eine
Reihe mit einer Anzahl von nebeneinander angeordneten Kernen aufweist,
wobei die Anzahl von Kernen zweimal so groß ist wie die Anzahl von Form-
Hohlräumen und die Kerne zwei Gruppen von Kernen umfassen, von denen
jede Gruppe eine Anzahl von Kernen aufweist, die der Anzahl von Form-
Hohlräumen entspricht und entsprechend der Position der Form-Hohlräume
angeordnet ist, und ferner mit Halsringen zum Ausbilden der Halsbereiche
des Behälters; wobei eine Einrichtung zum Zurück- und Vorbewegen des zweiten
Formteils in einer quer zur Richtung zum Öffnen und Schließen der Form
verlaufenden Richtung zwischen zwei verschiedenen Positionen vorgesehen
ist, wobei in jeder Position eine der Gruppen von Kernen mit den
Form-Hohlräumen zusammenwirken kann, während die andere Gruppe von Kernen mit
einer Kühlvorrichtung zusammenwirkt.
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Solche Spritzgießmaschinen sind auf diesem Gebiet bekannt. Im Betrieb wird,
bei geschlossener Form, verflüssigter Kunststoff, beispielsweise PET, in den
Raum eingespritzt, der zwischen jedem Kern und dem Hohlraum, in den sich
der Kern erstreckt, frei bleibt. Nachdem die Formhohlräume derart mit
Kunststoff gefüllt sind, wird der Kunststoff im Hohlraum kurzzeitig unter Druck
(Nachdruck) gehalten, um ein gutes Produkt zu gewährleisten. Nach einer
Kühlperiode wird die Form geöffnet. Bei geöffneter Form wird eine
Aufnahmevorrichtung für Vorformen, die üblicherweise als Roboter bezeichnet wird, zwischen
die Formteile verbracht, um die neu geformten, noch warmen Vorformen zu
übernehmen und sie zu einer Kühlstation zu überführen. Danach kann die
Form wieder geschlossen und ein neuer Spritzgießvorgang eingeleitet werden.
Da derartige Spritzgießmaschinen sehr kostspielig sind, gehen die Bestrebungen
dahin, die Verwendung der Spritzgießmaschinen so effizient wie möglich zu
machen. Dies kann erreicht werden, indem die kürzestmögliche Taktzeit
vorgesehen wird. In diesem Zusammenhang bezeichnet "Taktzeit" die Zeit,
die im kontinuierlichen Betrieb zwischen dem Beginn der Zufuhr des Kunststoffs
zur Form zum Herstellen einer Ersten Artikelcharge und dem Beginn der Zufuhr
des Kunststoffs für eine nachfolgende Artikelcharge verstreicht.
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Die Dauer der Taktzeit ist in erheblichem Maß von der Kühldauer im Anschluß
an das Spritzen und den nachdruck und vor dem Öffnen der Form bestimmt.
Bei einer modernen Spritzgießmaschine für Vorformen kann die Kühldauer
in der Größenordnung von einem Drittel der gesamten Taktzeit liegen.
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EP-A-0 688 651 offenbart eine Spritzgießvorrichtung, bei der die Kerne auf
einer Platte angebracht sind, die quer zur Öffnungs- und Schließrichtung der
Form hin und her bewegbar ist. Die Zahl der Kerne ist doppelt so groß wie
die Zahl der Hohlräume und die Kerne sind derart angeordnet, daß in einer
ersten Position der Kernplatte eine erste Gruppe von Kernen mit den
Hohlräumen zusammenwirkt, während in einer zweiten Position eine zweite Gruppe
von Kernen mit den Hohlräumen zusammenwirkt. Auf gegenüberliegenden
Seiten des mit den Hohlräumen versehenen Formteils sind Kühlstationen
angeordnet, die mit einem Roboter zum Entnehmen der gekühlten Vorformen
kombiniert sind.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung kann die Taktzeit erheblich verkürzt werden,
da das Kühlen der Vorformen außerhalb der Hohlräume und somit tatsächlich
außerhalb der Taktzeit erfolgt, während die Chancen für eine Beschädigung
der Vorformen sehr gering sind, da die Vorformen für sehr lange Zeit auf den
Kernen bleiben können. Ein Nachteil der bekannten Vorrichtung ist jedoch
manchmal, daß diese Vorrichtung eine relativ große Breite hat, was zu
Platzproblemen führen kann. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß zwei Roboter
erforderlich sind, oder ein Roboter erforderlich ist, der abwechselnd auf der
einen und der anderen Seite der Vorrichtung zugegen ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu
überwinden und generell eine effiziente Spritzgießmaschine zum Herstellen
von hohlen Kunststoffartikeln zu schaffen, die kompakt aufgebaut ist und
eine kurze Taktzeit aufweist.
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Eine Spritzgießmaschine des zuvor beschriebenen Typs ist erfindungsgemäß
dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung eine Anzahl von Kühl-
Hohlräumen aufweist, von denen jeder auf dem ersten Formteil zwischen
zwei Form-Hohlräumen einer Reihe und an jedem Ende der Reihe von Form-
Hohlräumen angeordnet ist, wobei die Kerne der einen der beiden Gruppen
von Kernen mit den Kernen der anderen der beiden Gruppen von Kernen in
einer Reihe von Kernen alternieren, und dadurch dass jeder Kern mit einem
Halsring versehen ist und dass eine Einrichtung zum ausschließlichen Betätigen
der Halsringe derjenigen Kerne vorgesehen ist, die zu Beginn eines
Spritzgießzyklus in der geöffneten Position der Form gegenüber den Form-Hohlräumen
angeordnet sind.
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Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen
Zeichnungen näher beschrieben:
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Beispiels für eine
bekannte Spritzgießvorrichtung in Öffnungsstellung;
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Fig. 2 zeigt die Spritzgießvorrichtung von Fig. 2 in der Schließstellung;
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Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Vorform;
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Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines exemplarischen
Ausführungsbeispiels einer offenen erfindungsgemäßen Spritzgießvorrichtung;
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Fig. 5 zeigt die geschlossene Spritzgießvorrichtung von Fig. 4 (teilweise);
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Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Teils eines Details eines Beispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung der wichtigsten Teile einer bekannten
Spritzgießmaschine 1, wie beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung
EP-A-0 688 651 beschrieben. Die Maschine weist ein erstes Formteil 2 mit
einem oder mehreren Hohlräumen 3 auf. Die Ansicht von Fig. 1 kann sowohl
eine Seitenansicht als auch eine Draufsicht sein. In diesem Beispiel von einer
Draufsicht ausgehend, sind die Hohlräume in einer Matrix von einer oder mehr
Reihen von vier Hohlräumen angeordnet (eine andere Zahl ist ebenfalls
möglich). In der Schließstellung der Form kann heißer verflüssigter Kunststoff
den Hohlräumen zugeführt werden. Bei Flaschen kann dies beispielsweise
PET, Polypropylen, Polycarbonat oder dergleichen sein.
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Gegenüber dem ersten Formteil ist ein zweites Formteil 4 angeordnet, das
mit vorstehenden Kernen 5 versehen ist. Die kerne sind gegenüber den
Hohlräumen angeordnet und die Formteile können entlang Führungsstangen
13 aufeinanderzu bewegt werden, um eine geschlossene Position zu erreichen,
in der die Kerne sich in die Hohlräume erstrecken. Wenn sich die Kerne in
die Hohlräume erstrecken, verbleibt ein Raum um jeden Kern frei, in welchen
Kunststoff zur Herstellung eines Spritzgußprodukts wie beispielsweise eine
in Fig. 3 bei 6 dargestellte Vorform für eine Flasche eingespritzt werden kann.
Zum Schließen der Spritzgießhohlräume und zum Bilden des halsbereichs
7 mit einem Schraubgewinde 8 und einem Flansch 9, sind im ersten Formteil
2 Halsringe 10 vorgesehen, die geöffnet und geschlossen werden können.
Die Halsringe sind in Streifen oder einer Platte oder dergleichen angeordnet
und können im vorliegenden Beispiel durch einen Hydraulikzylinder 11 und
einen Austriebskeil 12 geöffnet und geschlossen werden.
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Das zweite Formteil 4 weist zwei Gruppen von Kernen auf, die miti 5 und 5'
bezeichnet sind.
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Die Kerne 5 und 5' können in aufeinanderfolgenden Takten abwechselnd in
die Hohlräume 3 bewegt werden. Zu diesem Zweck kann das Formteil 4, das
auch als Kernplatte bezeichnet wird, wie durch einen Pfeil 14 angedeutet hin
und her bewegt werden.
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In Fig. 1 tragen die Kerne 5' die im vorherigen Takt geformten Vorformen
6. Die Kerne 5 in Fig. 1 sind zum Bewegen in die Hohlräume 3 bereit und daher
leer.
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Wenn die Kerne 5 in die Hohlräume bewegt werden, werden gleichzeitig die
Kerne 5' mit den Vorformen 6 in die Aufnahmehohlräume oder -rohre eines
Roboters 15 oder eines Roboters 15' bewegt, die neben den ersten Formteilen
angeordnet sind. Vor den Robotern 15, 15' sind Abziehvorrichtungen 16, 16'
angeordnet, die im vorliegenden Beispiel an dem selben Rahmen 17 angebracht
sind wie das erste Formteil 2. Die Abziehvorrichtungen weisen bei dem
vorliegenden Beispiel (durch Zylinder 18, 18') hydraulisch betätigbare Abziehleisten
19, 19' auf, welche die Vorformen von den Kernen abziehen können, wenn
die Form geöffnet wird. Die Rohre der Roboter sind mit 20, 20' bezeichnet.
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Die dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt. Nach dem Füllen der
Spritzgießhohlräume der geschlossenen Form und nach dem Aufbringen des Nachdrucks
wird die Form geöffnet, so daß die noch warmen Vorformen auf den Kernen
5 mitgenommen werden. Während des Öffnens der Form werden auch die
Halsringe geöffnet. Wenn die Kerne die Hohlräume und die Halsringe verlassen
haben, wird die Platte 4 seitlich verschoben, so daß die Kerne 5 die Position
5' einnehmen und die Kerne 5" gegenüber den Hohlräumen 3 zu liegen kommen.
Anschließend wird die Form geschlossen, wodurch die neu geformten, noch
warmen Vorformen in die Rohre 20 des Roboters 15 bewegt werden, wie in
Fig. 2 dargestellt. Die Vorformen können dann im Roboter weiter abkühlen.
Wenn die Form anschließend wieder geöffnet wird, werden die
Abzieheinrichtungen 19 aktiviert, so daß sich die Kerne vom Roboter weg bewegen
und die Vorformen im Roboter zurückbleiben. Der Roboterarm bewegt sich
sodann aus der Maschine, um die Vorformen, die in der Zwischenzeit weiter
abgekühlt sind, an einen Kühlförderer oder dergleichen auszugeben.
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In der Zwischenzeit bewegt sich die Platte 4 wieder zurück, so daß die neu
geformten Vorformen gegenüber dem anderen Roboter 15' zu liegen kommen
und in die Rohre 20' bewegt werden können sobald die Form wieder geschlossen
wird. Somit werden die Vorformen abwechselnd vom einen oder vom anderen
Roboter angenommen.
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Somit kann jede Charge von Vorformen, die während eines Spritzgießtakts
geformt werden, während des nächsten Takts im Roboter kühlen. Tatsächlich
liegt der Kühlzeitraum zu einem erheblichen Teil außerhalb der Taktzeit, so
daß die Taktzeit erheblich verringert werden kann.
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Die zuvor beschriebene bekannte Vorrichtung hat eine erhebliche Breite (oder
Höhe), da die Kühlstationen auf gegenüberliegenden Seiten neben der
Spritzgießstation angeordnet sind, und da das mit den Kernen versehene Formteil
doppelt so lang wie das entsprechende Teil einer herkömmlichen Vorrichtung
sein sollte. Infolgedessen nimmt die bekannte Maschine viel Platz in Anspruch
und das hin und herfahrende Formteil, das auch als Pendeleinrichtung
bezeichnet wird, hat einen langen Weg. Letzteres führt zu einer Verzögerung in der
Taktzeit und/oder zu einer erhöhten Gefahr der Beschädigung der
mitgenommenen und noch zerbrechlichen Vorformen.
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Diese Auswirkungen treten um so deutlicher zutage, je mehr
nebeneinanderliegende Hohlräume bzw. Kerne ein Formteil hat. Wenn, wie es häufig
vorkommt, die Formteile beispielsweise eine Matrix von vier mal vier Kernen
bzw. Hohlräumen aufweisen, ist die Länge des Weges gleich der Breite eines
Formteils mit vier Kernen bzw. Hohlräumen.
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Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen
Spritzgießmaschine 40 mit einem (teilweise dargestellten) Formteil, das mit
Hohlräumen versehen ist, und einem (teilweise dargestellten) Formteil 41,
das mit Kernen versehen ist. Fig. 4 zeigt die Form in der geöffneten Position,
während Fig. 5 die Form in der geschlossenen Position zeigt.
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Das mit Hohlräumen 42a, 42b versehene Formteil 42 unterscheidet sich von
dem herkömmlichen Aufbau dadurch, daß zwischen jeweils zwei Hohlräumen
ein Kühlhohlraum 43a, 43b, 43c vorgesehen ist. Ein Kühlhohlraum ist ebenfalls
an jedem Ende einer Reihe von Hohlräumen vorgesehen. Die Kühlhohlräume
können beispielsweise aus Rohren 45 bestehen, die mit Kühlkanälen 44
versehen sind. Eine Reihe von vier Hohlräumen hat somit fünf Kühlhohlräume,
wobei jeder Hohlraum von zwei Kühlhohlräumen flankiert ist.
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Gegenüber den Hohlräumen und den Kühlhohlräumen ist das Formteil 41
mit den Kernen 46a bis 46d vorgesehen. In der Schließstellung der Form (Fig.
5) werden Vorformen um die Kerne 46b und 46d gebildet, die sich in die
Hohlräume 42a und 42b erstrecken. Die anderen beiden Kerne 46a und 46c
erstrecken sich in die Kühlhohlräume 43a und 43b. In Fig. 5 tragen die sich
in die Kühlhohlräume erstreckenden Kerne keine Vorformen, jedoch tragen
während der laufenden Produktion nach dem Anfangstakt auch die sich in
die Kühlhohlräume erstreckenden Kerne Vorformen, wie sich aus dem
nachfolgenden ergibt.
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Wenn die Vorformen in den Hohlräumen gebildet wurden, wird die Form
geöffnet, wie in Fig. 5 durch einen Pfeil 47 angedeutet. Danach tragen die
Kerne 46a und 46d jeweils eine Vorform. Die Vorformen sind durch Halsringe
40 gehalten, die auf dem Formteil 41 befestigt sind. In der Zeichnung sind
vier Halsringe 48a bis 48d zu sehen. Jeder der Hohlräume, Kerne und Halsringe
kann Teil einer Reihe oder Spalte einer Matrix von Hohlräumen, Kernen oder
Halsringen sein, die sich quer zur Ebene des Papiers erstreckt.
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Nach dem Öffnen der Form wird das Formteil 41 seitwärts (nach rechts in
der Zeichnung) über eine Strecke bewegt, die gleich dem Mittenabstand der
Kerne und dem Mittenabstand zwischen einem Kühlraum und einem
benachbarten Kühlraum ist. Der Kern 46d mit der zugehörigen Vorform befindet sich
sodann gegenüber dem Kühlhohlraum 43c. In ähnlicher Weise befindet sich
der Kern 46b mit seiner Vorform vor dem Kühlhohlraum 43b, während die
Kerne 46a und 46c ohne Vorform vor den Hohlräumen 42a und 42b angeordnet
sind.
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Dann wird die Form geschlossen. In den Hohlräumen 42a und 42b werden
Vorformen um die Kerne 46a und 46c gebildet. Die zuvor gebildeten Vorformen
auf den Kernen 46b und 46d erstrecken sich in die Kühlhohlräume 43b und
43c und werden weiter gekühlt. Nachdem die neuen Vorformen geformt wurden,
wir die Form wieder geöffnet. Sämtliche Kerne tragen nun Vorformen 49,
50. Das Formteil 41 wird sodann nach links in die Position gemäß Fig. 4 bewegt.
Die neu gebildeten Vorformen 50 sind sodann gegenüber den Kühlhohlräumen
angeordnet, während die zuvor geformten Vorformen 49 wieder gegenüber
den Hohlräumen angeordnet sind. Die zuvor geformten Vorformen 49 sollten
nun entfernt werden, um Platz für neue durch Spritzgießen herzustellende
Vorformen zu schaffen. Die zuvor geformten Vorformen 49 wurden in den
Kühlhohlräumen während der Herstellung der zuletzt geformten Vorformen
50 gekühlt, und können daher ohne Problem entnommen werden. Zu diesem
Zweck werden die Halsringe 48b und 48d vorwärts bewegt, wie in Fig. 4 zu
erkennen. Infolgedessen gleiten die Vorformen 49 von den Kernen 46b und
46d. Wenn die Vorformen von den Kernen ausreichend weit abgenommen
wurden, um von einem Roboter übernommen zu werden oder auf einen
Kühlförderer oder dergleichen zu fallen, werden die Halsringe geöffnet und
die Vorformen 49 freigegeben.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die Betätigungseinrichtung für die Halsringe
ebenfalls so ausgebildet ist, daß sie exklusiv die Halsringe 48b und 48d betätigt,
das heißt die Halsringe der Kerne, die zu Beginn eines Spritzgießtakts vor
den Hohlräumen angeordnet sind. Die Halsringe 48a und 48b bleiben
geschlossen und bewegen sich nicht.
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Dies ermöglicht es, die Kerne sehr nah beieinander anzuordnen. Bei dem
dargestellten exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Kerne derart nah
aneinander angeordnet, daß die Halsringe nicht geöffnet werden können,
solange die Halsringe nebeneinander angeordnet sind. Erst wenn die Hälfte
der Anzahl der Halsringe, nämlich die den Hohlräumen gegenüberliegend
angeordneten Halsringe, vorwärts bewegt wurden, wie durch den Pfeil 51
angedeutet, können die Halsringe zum Freigeben der Vorformen geöffnet
werden. Die Art und Weise, in der die Halsringe betätigt werden können, wird
im folgenden beschrieben.
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Nachdem die Vorformen 49 entfernt wurden, wird die Form wieder geschlossen,
so daß eine ähnliche Situation wie in Fig. 5 dargestellt entsteht. Ein Unterschied
besteht jedoch darin, daß nurmehr auch die Kerne 46a und 46c, die sich in
die Kühlhohlräume 43a und 43b erstrecken, zuvor geformte Vorformen (die
Vorformen 50 von fig. 4) tragen. Der zuvor beschriebene Takt wiederholt
sich, solange die Produktion andauert. Dementsprechend bewegt sich die
Pendeleinrichtung bei jedem Öffnen der Form abwechseln einen Schritt nach
links und einen Schritt nach rechts (oder nach oben oder unten).
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Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Teils einer streifenförmigen
Auswerfvorrichtung 60, die, wie durch einen Pfeil 61 angedeutet, durch eine
Einrichtung vorwärts bewegbar ist, welche beispielsweise ein Nockenteil aufweist
und so ausgebildet ist, daß sie ausschließlich die gegenüber einem Hohlraum
angeordneten Halsringe betätigt. Die Auswerfvorrichtung 60 trägt zwei Halsring-
Führungsstreifen 62, 63, die in der dargestellten Anlageposition zusammen
einen Satz von Halsringen 48 bilden. Die Halsring-Führungsstreifen sind an
ihren Enden (von denen nur eines dargestellt ist) mit Nocken 64, 65 versehen,
die in Nockenschlitze 66, 67 in einer Nockenschlitzplatte 68 reichen. Die
Nockenschlitze verlaufen teilweise parallel, haben jedoch auch divergierende
Endabschnitte 69, 70. Wenn daher in Fig. 6 die Auswerfvorrichtung 60 nach
oben bewegt wird, werden die Halsring-Führungsstreifen zunächst in der
geschlossenen Stellung mitgenommen und an den Nockenschlitzabschnitten
69, 70 auseinander bewegt, so daß sich die Halsringe öffnen und die Vorformen
freigegeben werden.
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Die zuvor beschriebene Formausbildung ist derart, daß die Kühlstationen
tatsächlich zwischen den Formhohlräumen angeordnet sind. Dies ermöglicht
eine sehr kompakte Konstruktion, die nur einen kurzen Weg der
Pendeleinrichtung erfordert. Letzteres wird durch das beschriebene
Halsringbetätigungsverfahren unterstützt, durch welches die Halsringe, in Richtung des Wegs
gesehen, abwechselnd betätigt und nicht betätigt werden, und bei dem die
zu öffnenden Halsringe zuerst vorwärts bewegt werden, um ausreichend Platz
zum Öffnen der Halsringe zu schaffen.
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Infolgedessen müssen die Abmessung der Formteile nur unwesentlich größer
sein, als die von herkömmlichen Formteilen, ungeachtet der Tatsache, daß
ein Formteil zusätzliche Kerne aufweist und das andere Formteil Kühlhohlräume
aufweist. Ferner genügt ein einzelner Roboter.
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Es sei darauf hingewiesen, daß im Vorhergehenden lediglich das Betriebsprinzip
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung auf der Basis eines schematisch
dargestellten Beispiels beschrieben wurde. Dem Fachmann sich daher verschiedene
Modifizierungen ersichtlich.