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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Vorrichtung zum
Herstellen von Behältern aus
thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Polyethylenterephthalat
(PETP) und Polypropylen (PP), zur Verwendung in Anwendungsfällen, in
denen sie mit Flüssigkeiten
bei erhöhten
Temperaturen und/oder mit CO2-haltigem (kohlendioxidhaltigem) Gas
gefüllt
werden, ausgerüstet
mit Vorrichtungen, die eine Erhöhung
der Produktivität
der Werkzeuge in der Phase des Blasformens ermöglichen.
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Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung vorteilhaft, wenn die beschriebenen
Vorrichtungen mit einer Vorformlinge herstellenden Vorrichtung in einer
sogenannten einstufigen Anlage kombiniert werden, jedoch kann sie
vorteilhaft auch in Verbindung mit Vorrichtungen verwendet werden,
die mit bereits gefertigten Vorformlingen beschickt werden und nur
die abschließende
Phase des Blasformens ausführen
(d. h. mit zweistufigen Anlagen).
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In
einem zweistufigen Verfahren wird ein bereits hergestellter Vorformling
oder ein Schlauchvorformling der sich in einem im Wesentlichen amorphen
Zustand befindet, auf seine bevorzugte Molekularorientierungstemperatur
erwärmt,
bei der er sodann in die gewünschte
Form geblasen wird. Bei Verwendung in diesem Kontext ist der Ausdruck „zweistufiges
Verfahren" oder „doppelstufiges
Verfahren" als ein
beliebiges Verfahren zu verstehen, das der Herstellung eines Vorformlings
oder eines Schlauchvorformlings dient, der sodann von Umgebungstemperatur
auf die jeweilige Blasformtemperatur erwärmt werden muss.
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Im
Gegensatz dazu sind einstufige Verfahren so definiert, dass sie
in der Lage sind, die sogenannten Vorformlinge oder Schlauchvorformlinge
auszubilden und den Vorformling von dem Spritzgießwerkzeug
oder der Düse
(nach erfolgtem Abkühlen
auf eine geeignete Temperatur) an eine Vorbehandlungsstation zu übergeben,
wo er bei einer bevorzugten Molekularorientierungstemperatur gleichförmig ausgleichen
gelassen wird. Der Vorformling bzw. Schlauchvorformling wird danach
an ein Blaswerkzeug übergeben,
in dem er abschließend
in seine gewünschte
Form geformt wird. Nach dem Stand der Technik werden die Werkzeughöhlungen,
in die die Vorformlinge spritzgegossen werden, und die Übergabe-
und Vorbehandlungsvorrichtungen für Vorformlinge zusammen mit
den Blaswerkzeugen in einer Online-Konfiguration angeordnet, um
eine einfachere und bequemere Handhabung der Vorformlinge, der Behälter und
der verschiedenen zugehörigen Elemente
zu gewährleisten.
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Gemäß einem
solchen Konstruktionsprinzip werden sowohl die Vorformlinge als
auch die Behälter
in aufeinanderfolgenden Gruppen verarbeitet, wobei die gleichen
Verarbeitungs- und/oder Übergabeschritte
zur gleichen Zeit ausgeführt
werden.
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Insbesondere
sind die Blasformwerkzeuge, d. h. die Werkzeuge, in diesem Zusammenhang
besonders kritisch, da mit zunehmendem Blasformdruck und mit zunehmender
Anzahl von Werkzeughöhlungen
in einem jeden Paar von Blaswerkzeug-Aufspannplatten schnellere und stärkere Pumpstationen
erforderlich werden. Weiterhin muss dem von den Flaschen beim Blasformen
erzeugten Gesamtdruck ein entsprechender größerer Werkzeugschließdruck entgegengesetzt
werden.
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Ein
solcher größerer Druck,
dessen auf die Werkzeuge ausgeübte
Schließkraft
auf über
100.000 kgf geschätzt
werden kann, erfordert, dass alle mechanischen und pneumatischen
Elemente, die diesen Druck erzeugen bzw. die diesem Druck standhalten
sollen, entsprechend dimensioniert werden müssen, was normalerweise sehr
aufwendig ist.
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Solch
ein großer,
und dazu noch pulsierender, Druck hat jedoch auch eine negative
Wirkung auf die Beständigkeit
der Blaswerkzeuge selbst, die nicht nur einem größeren Druck ausgesetzt werden,
sondern die gleichzeitig in der Lage sein müssen, wegen der größeren Anzahl
der Blasformanschnitte einem solchen Druck in einem viel größeren Umfang
standzuhalten, so dass deren Festigkeit natürlich zu einem kritischen Faktor
wird. Die Blaswerkzeuge können sich
auch leichter nach außen
verziehen, wodurch sie die Ergebnisse des Flaschenblasformens auf leicht
verständliche
Weise beeinträchtigen.
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Wenn
weiterhin Blaswerkzeuge mit einer großen Anzahl von Werkzeughöhlungen
verwendet werden erhöht
sich die Zeit die benötigt
wird im alle Vorformlinge in die jeweiligen Werkzeughöhlungen zu übergeben,
proportional mit dem entsprechenden Anstieg der Zykluszeit und einer
resultierenden Reduzierung der Gesamtproduktivität der Anlage.
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Um
die genannten Nachteile zu überwinden, besteht
eine weithin bekannte Lösung
in dem Austausch von Blaswerkzeugen mit einer Vielzahl von Online-Werkzeughöhlungen
gegen eine kleinere Anzahl einzelner Blaswerkzeuge, d. h. von Werkzeugen mit
nur einer jeweiligen Werkzeughöhlung,
die entlang dem Umfang einer drehenden, karussellartigen Konstruktion
angeordnet sind, wie dies zum Beispiel in WO 95/05933, WO 89/01400,
US 4,850,850 und in
US 4,313,720 veranschaulicht
wird.
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Insbesondere
beschreibt WO 89/01400, dass die Blashalbwerkzeuge so beschaffen
sind, dass sie buchartig um jeweilige Drehachsen, die orthogonal
zu der Ebene sind, auf der sich die Vorformlinge und die fertiggestellten
Behälter
bewegen, öffnen
und schließen.
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Wenngleich
eine solche Lösung
die oben genannten Probleme wirksam löst, hat sie dennoch einige
Nachteile, die unten zusammengefasst werden:
- a)
Es müssen
zwei Halbwerkzeuge gehandhabt und angetrieben werden, was natürlich die
Komplexität
der Konstruktionen erhöht
und die Kosten ansteigen lässt;
- b) Die seitliche Drehbewegung beider Halbwerkzeuge erfordert
natürlich,
dass ausreichend seitlicher Raum vorhanden ist, und dies verhindert
natürlich
eine kompakte Ausführung
der Anlage;
- c) Die bereitzustellenden Handhabeeinrichtungen müssen in
der Lage sein, die Vorformlinge von dem vorderen Bereich der Halbwerkzeuge
zuzuführen
und die jeweiligen fertigen Behälter
auch wieder aus dem gleichen vorderen Bereich abzuführen, was
natürlich
und verständlicherweise
die Komplexität
der Konstruktion und des Anlagenbetriebes signifikant erhöht.
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Bei
an einigen Arten von Anlagen mit den in den abhängigen Ansprüchen 1 bis
5 genannten Merkmalen durchgeführten
Funktionsprüfungen,
die unter Anwendung bekannter offensichtlicher und unmittelbar verfügbarer Verfahren
durchgeführt
wurden, wie zum Beispiel die Verwendung einer direkten pneumatischen
Steuerung oder von elektromagnetischen Stellgliedern oder mittels
eines allgemein als Kniehebels bekannten Hebelgelenkes, wurde beobachtet,
dass einige Probleme in Zusammenhang mit dem Öffnen und Schließen oder
dem Spannen des beweglichen Halbwerkzeuges auftreten können, nämlich:
- – Die
abschließende
Schließ-
und Öffnungsbewegung
des beweglichen Halbwerkzeuges erfolgt plötzlich und nicht angemessen
abgebremst, so dass Schläge
oder Klappern verursacht werden kann oder können;
- – Aufgrund
des starken Verschleißes
betreffender mechanischer Organe und Teile (es ist zu berücksichtigen,
dass diese über
sehr lange Zeiträume im
Dauerbetrieb arbeiten müssen)
wird die Maschinenlebensdauer stark beeinträchtigt, d. h. reduziert, wobei
unverzüglich
Probleme planmäßiger Wartung
und/oder Instandsetzungsarbeiten aufgeworfen werden;
- – Der
von dem gesamten System zur Steuerung und Betätigung der Bewegungen des beweglichen
Halbwerkzeuges verursachte Lärm
ist normalerweise sehr groß und
verstärkt
sich durch die oben beschriebene Abnutzungserscheinung weiter;
- – Da
das bewegliche Halbwerkzeug eine abwechselnde Öffnungs- und Schließbewegung
mit einer relativ hohen Frequenz ausführen muss, werden Schwingungen
erzeugt, die leicht auf die gesamte Anlagenkonstruktion übertragen
werden können, was
offensichtlich eine negative Auswirkung auf die Lebensdauer und
den Betrieb der beteiligten Maschinenorgane hat; darüber hinaus
ist die Phase des abschließenden Öffnens und
Schließens eine äußerst kurze
und somit stark beschleunigte Phase, und dies trägt natürlich zu einer Verstärkung der
eingetragenen Schwingungen bei;
- – Um
die genannten Beschleunigungen zu erreichen, müssen überdimensionierte Bewegungssteuerungs-
und Antriebsorgane verwendet werden, was sich jedoch nicht nur negativ
auf die Schwingungen auswirkt, sondern aufgrund des verursachten
stärkeren
Verschleißes
auch auf die Fähigkeit,
die gewünschte
Genauigkeit über
entsprechend lange Zeiträume
zu gewährleisten.
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Aus
FR-A-1430899 ist eine Vorrichtung für die kontinuierliche Produktion
von Behältern
aus Kunststoff durch Blasformen jeweiliger Vorformlinge oder Schlauchvorformlinge
bekannt. Sie umfasst:
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Die
Betätigung
und das Drehen des Halbwerkzeuges ist jedoch direkt von einem Hydraulikzylinder
abhängig,
ohne die Wirkung automatischer Blockierung oder der vorteilhaften
Nutzung eines Kniehebels oder eines gleichwertigen Mechanismus.
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Ausgehend
von den genannten Überlegungen
bleibt es daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Blasformvorrichtung einer Anlage zur Herstellung von Hohlkörpern sowie
die Funktionsprinzipien und die Funktionsweise derselben bereitzustellen,
so dass deren Produktivität
durch rascheres Handhaben sowohl der Vorformlinge als auch der fertigen
Behälter
erhöht
werden kann, ohne dass die weiter oben genannten Nachteile auftreten, wobei
die genannte Vorrichtung mit Hilfe zur Verfügung stehender Techniken und
Mittel problemlos implementiert werden kann und daher kostengünstig, zuverlässig und
vorzugsweise in der Lage ist, in eine vorgelagerte Verfahrensstufe
der Herstellung von Vorformlingen integriert zu werden.
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Diese
Aufgabe sowie weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
durch eine Blasformvorrichtung erzielt, die die in den abhängigen Ansprüchen genannten
Merkmale aufweist und die in konkreten Teilen und Anordnungen von
Teilen deutlicher hervortritt und daher anhand der ausführlichen
Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles, das nachstehend
als nicht einschränkendes
Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen angeführt wird,
besser verständlich
werden wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein senkrechter Seitenschnitt
eines Paares erfindungsgemäßer Halbwerkzeuge,
dargestellt mit einem Schließwinkel,
so dass die Vorformlinge darein eingeführt werden können.
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2 ist eine Seitenansicht ähnlich der
oben genannten, jedoch werden die gleichen Halbwerkzeuge in einer
minimalen Öffnungsstellung
gezeigt, so dass die blasgeformten Behälter daraus entnommen werden
können.
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3 ist eine Schemazeichnung
in Draufsicht des Weges, den ein Vorformling nimmt, wenn er in ein
Paar Halbwerkzeuge eintritt bzw. aus einem Paar Halbwerkzeuge austritt,
die in einer buchartigen Anordnung gemäß dem Stand der Technik geöffnet sind.
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4 ist ebenfalls eine Schemazeichnung
in Draufsicht des Weges, den ein Vorformling nimmt, wenn er gemäß der vorliegenden
Erfindung in ein Paar Halbwerkzeuge eintritt bzw. aus einem Paar Halbwerkzeuge
austritt.
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5 ist ein Aufriss der Halbwerkzeuge
in ihrem geöffneten
Zustand, in genau dem Augenblick, in dem begonnen wird, den blasgeformten
Behälter daraus
zu entfernen.
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6 ist eine schematische
Draufsicht der Geometrie und der gegenseitigen Anordnung einer Vielzahl
von erfindungsgemäßen Werkzeugen.
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7 veranschaulicht einen
Vergleich zwischen zwei Diagrammen, die auf der horizontalen Skala
den Zeitbedarf für
die Durchführung
der Vorformlings-Formphase nach dem Stand der Technik und den gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellen.
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8 bis 12 sind Ansichten verschiedener Stellungen
des beweglichen Halbwerkzeuges und der zugehörigen Betätigungsorgane von der vollständig geschlossenen
bis zur vollständig
geöffneten Stellung
des beweglichen Halbwerkzeuges.
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8A bis 12A sind Schemazeichnungen der Orte,
an denen sich Kräfte
konzentrieren, sowie der Achsen, entlang derer sich die auf die
Betätigungsorgane
aus 8 bis 12 wirkenden Kräfte konzentrieren.
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13 ist eine Schemazeichnung
der Stellungen der Fundamentalpunkt-Vektoren und der Kraftvektoren,
die auf die Betätigungsorgane
aus 8 wirken, wenn sich
das Werkzeug in einer geöffneten
Stellung befindet.
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14 ist eine graphische Darstellung
der Stellungsmerkmale des beweglichen Halbwerkzeuges in Bezug auf
die Stellung des Betätigungsbolzens
von einer Bezugsstellung desselben.
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Ein
wichtiges besonderes Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in
der Verwendung von Paaren von Halbwerkzeugen für Blasformen von Vorformlingen
1 zum Zwecke der Umformung derselben in fertige Behälter 7,
wobei die Halbwerkzeuge im Wesentlichen wie in den 1, 2 und 6 angeordnet sind, die jeweils
einen senkrechten Seitenschnitt eines Paares von Halbwerkzeugen
in einem teilweise geöffneten
Zustand, einen senkrechten Seitenschnitt der gleichen Halbwerkzeuge
in einem fast vollständig geöffneten
Zustand und eine schematische Draufsicht der gleichen Halbwerkzeuge
in einem fast vollständig
geschlossenen Zustand und eine schematische Draufsicht der Anordnung
der erfindungsgemäßen Halbwerkzeuge 24, 25, 26 in
einem vollständig geöffneten
Zustand im Falle der Halbwerkzeuge 24 und 25 bzw.
in einem vollständig
geschlossenen Zustand im Falle des Halbwerkzeuges 26 zeigen.
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An
dem äußeren Rand
eines an sich bekannten Drehkarussells 10 werden eine Vielzahl
von Paaren von Halbwerkzeugen angewandt, wobei:
- – eines
der genannten Halbwerkzeuge 2 fest mit dem Karussell verbunden
und weiterhin in einer vertikalen Ebene angeordnet ist, wobei seine
jeweilige Halbwerkzeughöhlung
nach außen
zeigt und in Bezug auf das Karussell 10 radial ausgerichtet
ist,
- – das
andere Halbwerkzeug 4 mit einer Drehbewegung um eine X-Achse,
die in einer horizontalen Ebene angeordnet und an einer Drehvorrichtung
(nicht gezeigt) angelenkt ist, beweglich ist, so dass, wenn es in
seine geschlossene Stellung gehoben wird, es genau in Kopplung mit
dem passenden ortsfesten Halbwerkzeug bewegt wird, das fest mit
dem Karussell verbunden ist. Auf diese Weise entstehe daher in der
Tat die Notwendigkeit, dass nur das bewegliche Halbwerkzeug 4 zum
Schließen
und Öffnen
betätigt
wird, da das andere Halbwerkzeug 2 ortsfest ist und im
Wesentlichen fest mit dem Karussell verbunden ist.
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In
diesem Zusammenhang müssen
die Abbildungen in den 3 und 4 betrachtet werden. Insbesondere
zeigt die Abbildung in 3 sehr
schematisch eine Draufsicht des Weges a, dem der Vorformling folgt,
der dann zu einem fertigen Behälter
geformt wird, in Bezug auf die beiden Halbwerkzeuge 21 und 22 gemäß dem Stand
der Technik, und daher beide beweglich, hier gezeigt in einem geöffneten
Zustand. Aus dieser Figur ist gut zu erkennen, dass der Weg a ein
steiles Profil haben muss, damit der Vorformling zuerst in die Halbwerkzeuge
hinein gleiten kann und sich danach als fertiger Behälter aus
diesen hinaus bewegen kann.
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Im
Vergleich zu einer solchen Situation zeigt die in 4 erscheinende Abbildung, erneut schematisch,
eine entsprechende Draufsicht des Weges b, dem der Vorformling folgt,
der sodann zu einem fertigen Behälter
geformt wird, in Bezug auf das ortsfeste Halbwerkzeug 2 und
das bewegliche Halbwerkzeug 4. Wenngleich recht vereinfacht
dargestellt, hebt diese Abbildung den Punkt hervor, dass der Weg
b des Vorformlings entlang eines Umfangsbogens ohne jegliche offensichtliche
Abweichung verläuft
bzw. in jedem Falle entlang einer krummlinigen Bewegungsbahn ohne
jeglichen Momentennullpunkt, der die Bewegung des Vorformlings/Behälters entlang
seines Weges verlangsamen würde
und dabei die Komplexität
der Ausführung
der Bewegungssteuerorgane erhöhen
würde.
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Die
in dem Diagramm aus 7 bei
H, L, M, P und R angezeigten Linienabschnitte zeigen die Einlegezeit
des Vorformlings, die Schließzeit
des Halbwerkzeuges, die Blasformzeit (Strichlinie), die Wiederöffnungszeit
des Halbwerkzeuges und die Entnahmezeit des fertigen Behälters entsprechend
dem Stand der Technik.
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Im
Gegensatz dazu kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Reduzierung
des Gesamtzykluszeit des Blaswerkzeuges erzielt werden, und zwar
im Wesentlichen weil die Schließphase
des beweglichen Halbwerkzeuges teilweise zur gleichen Zeit abläuft wie
die Einlegephase des Vorformlings und weil die Öffnungsphase des gleichen beweglichen
Halbwerkzeuges teilweise zur gleichen Zeit abläuft wie die Entnahmephase des
fertigen Behälters.
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Da
die oben genannte Verbesserung ermöglicht, dass die Einlegephase
H' des Vorformlings
teilweise die Schließphase
L' des einzigen
beweglichen Halbwerkzeuges überlagert,
wird die Zeit, während derer
die beiden Phasen gleichzeitig ablaufen, mit T° bezeichnet und muss notwendigerweise
von der Gesamtzykluszeit abgezogen werden.
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Weiterhin
wird nach der zugehörigen
Blasformphase M',
die notwendigerweise eine unveränderte
Dauer aufweist, die Öffnungsphase
P' des beweglichen
Halbwerkzeuges ausgeführt.
Selbst in diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass die nachfolgende
Phase R' der Entnahme
des fertigen Behälters früher eingeleitet
wird, und zwar um eine Zeit T' früher, ehe
das Werkzeug vollständig
geöffnet
ist, so dass diese teilweise Überlagerung
der Öffnungsphase
P' des beweglichen
Halbwerkzeuges und der Entnahmephase R' des fertigen blasgeformten Behälters eine
weitere Reduzierung der Gesamtzykluszeit um den Zeitraum, den sich
die genannten Phasen überlagern,
bewirkt wird, also um die oben genannte Zeit T'.
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In
der Praxis wird die Gesamtzykluszeit von einem Wert Tx,
der in 7 angezeigt wird,
auf einen niedrigeren Wert Tc verringert,
da Tc = Tx – T° – T'.
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Es
soll an dieser Stelle nur beiläufig
erwähnt werden,
dass die eigentliche Blasformzeit Ts, die
in beiden Diagrammen der 7 ebenfalls
mit einem gestrichelten Abschnitt angezeigt wird, bei beiden Blasformverfahren
gleich und unverändert
ist und durch die vorliegende Erfindung nicht beeinflusst oder verändert wird.
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Die
durch die vorliegende Erfindung bewirkten Vorteile enden jedoch
nicht an dieser Stelle. Eine weiterführende Verbesserung der vorliegenden
Erfindung kann in der Tat mühelos
erzielt werden und wird unten unter besonderer Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf 1 kann
festgestellt werden, dass das Einführen der Vorformlinge in die
Blashalbwerkzeuge, d. h. nur die Bewegung der Vorformlinge zu den
Halbwerkzeugen hin, durch ein lediglich teilweises Öffnen des
beweglichen Halbwerkzeuges 4 erreicht werden kann, d. h.
wenn der Öffnungswinkel
ein Winkel l ist, der kleiner ist als der größte Öffnungswinkel was im Gegensatz
dazu in den Fällen
nicht möglich
ist, in denen beide Halbwerkzeuge beweglich sind wegen der besonderen
kinematischen Mechanismen, die für
solch einen Zweck benötigt
würden,
wie dem Durchschnittsfachmann gut bekannt ist.
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Dies
führt weiterhin
zu dem Vorteil, dass die Gesamtanlage der Länge der Vorformlinge angepasst
werden kann, da man sich leicht vorstellen kann, dass kürzere Vorformlinge einen
kleineren Öffnungswinkel
erfordern und daher kürzere
Werkzeugeinsatzzeiten. Wie in 2 besser
veranschaulicht wird, kann die Bewegung zur Entnahme des fertigen blasgeformten
Behälters
gestartet werden, bevor das bewegliche Halbwerkzeug vollständig geöffnet ist, wenn
der Weg S der unteren Kante des gleichen Behälters nicht das bewegliche
Halbwerkzeug stört.
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Eine
weitere vorteilhafte Verbesserung der vorliegenden Erfindung besteht
in der Bereitstellung eines geeignet gekrümmten Führungselementes 5 wie
in den 4 und 5 veranschaulicht, das stabil
in einer solchen Stellung angeordnet wird, dass es in der Lage ist,
den Weg des Vorformlinghalses von der Bahn b abzufangen und so seine
Bewegung des Einsetzens in die jeweilige Werkzeughöhlung in
der entsprechenden ortsfesten Werkzeughälfte 2 zu unterstützen.
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Hinsichtlich
der technischen Verbesserungen an den die Bewegung des beweglichen
Halbwerkzeuges steuernden Organen wird Bezug auf die 8 bis 12 sowie auf die entsprechenden Schemata
in den 8A bis 12A genommen. Letztere stellen
symbolisch die Fundamentalpunkte des Ansetzens der Aktions- und
Reaktionskräfte
an den Organen der Anlage, der diese Kräfte darstellenden Vektoren
und der Wirkungsrichtung derselben dar.
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Aus
den Darstellungen in den oben genannten Figuren ist ersichtlich,
dass die Betätigungsorgane
des beweglichen Halbwerkzeuges umfassen:
- – einen
Hebel erster Kategorie mit Armen 52 und 53, getrennt
durch den Drehpunkt F1, deren Kraft- und Widerstandspunkte sich
an den äußeren Enden
der beiden Arme befinden, d. h. an P1 bzw. R1;
- – einen
Hebel dritter Kategorie mit Armen 55 und 56, einem
entsprechenden Drehpunkt F2 und entsprechenden Kraft- und Widerstandspunkten
P2 und R2;
- – ein
starres Verbindungselement 54, das den Widerstandspunkt
R1 des Hebels erster Kategorie mit dem Kraftpunkt P2 des Hebels
dritter Kategorie verbindet, wobei der Widerstandspunkt und der
Kraftpunkt mit den äußeren Enden
des Verbindungselementes drehgelenkig verbunden sind;
- – ein
Betätigungselement 51 mit
zwei Endabschnitten, von denen das erste mit dem Kraftpunkt P1 des
Hebels erster Kategorie verbunden ist.
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Die
Drehpunkte F1 und F2 des Hebels erster Kategorie und des Hebels
dritter Kategorie sind drehgelenkig an den jeweiligen Punkten einer
Konstruktion 60 angesetzt, die aus einem Stück bestehend
mit bzw. fest verbunden mit den ortsfesten Halbwerkzeugen ist. Weiterhin
wird das bewegliche Halbwerkzeug 4 an dem Arm 56 des
Hebels dritter Klasse gegenüber
dem zugehörigen
Drehpunkt F2 in Bezug auf den entsprechenden Kraftpunkt P2 angesetzt.
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Das
zweite äußere Ende 57 des
Betätigungselementes 51 ist
so beschaffen, dass es beweglich durch ein bewegliches Element 58 in
einer Ebene orthogonal zu der Drehachse des Drehpunktes F1 des Hebels
erster Kategorie betätigt
wird.
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Die
gesamte Baugruppe der Hebel, der Verbindungselemente und der Betätigungselemente
ist so beschaffen, dass sie sich synchron und zusammenhängend bewegen,
da jedes bewegliche Element mit einem anderen Element verbunden
ist, jeweils zwischen zwei entsprechenden Extrempositionen, wobei
eine der Extrempositionen der vollständig geöffneten Stellung (8, 8A und 12)
des beweglichen Halbwerkzeuges entspricht, wohingegen die jeweils
andere Extremposition der vollständig
geschlossenen Stellung (12, 12A und 16)
des gleichen Halbwerkzeuges entspricht.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 13,
die den Zustand der Halbwerkzeugsbaugruppe in ihrer vollständig geöffneten
Stellung veranschaulicht, ist erkennbar, dass wenn das zweite äußere Ende 57 des
Betätigungselementes 51 zwangsweise
in die Richtung bewegt wird, in der das bewegliche Halbwerkzeug 4 schließt, hat
der Vektor V1 der von dem Widerstandspunkt R1 des Hebels erster
Kategorie übertragenen
Kraft eine Komponente V2 in der Richtung der Wirkung des Verbindungselementes,
d. h. entlang der Geraden, die R1 mit P2 verbindet, wobei die Komponente
V2, wenn diese als an dem Kraftpunkt P2 des Hebels dritter Kategorie,
in der Figur bei V2,1 angezeigt, betrachtet wird, wiederum in zwei
zueinander orthogonale Komponenten aufgeschlüsselt werden kann, von denen
eine, d. h. die in der Figur bei V2,2 angezeigte, auf F2 hin gerichtet
ist und so wirkt, dass nur der zugehörige Arm 55 zusammengedrückt wird
und fast keine Wirkung innerhalb der Gesamtgeometrie vorhanden ist,
wohingegen die an dere Komponente V2,3 radial in Bezug auf den Arm 55 ist
und daher auf den Arm 56 wirkt, der das Halbwerkzeug 4 trägt, so dass
der Hebel dritter Kategorie gedreht wird, wodurch das bewegliche
Halbwerkzeug geschlossen wird.
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Hinsichtlich
der räumlichen
Konfiguration und der möglichen
Komponenten der Kraftvektoren, der Hebelarme und der anderen Verbindungs-/Betätigungselemente
wurde praktisch ermittelt, dass deren wirksamste und logischste
Anordnung erzielt wird, wenn alle der genannten in einer gleichen
Ebene bereitgestellt werden, insbesondere in der in den 8 bis 12 gezeigten Ebene. Wie der Durchschnittsfachmann
jedoch ohne weiteres erkennen wird, können die Vektoren, Elemente
und Komponenten auch dreidimensional angeordnet werden, wenn sie
die Bedingung erfüllen,
dass ihre Projektionen oder Komponenten in einer gegebenen, geeigneten
Ebene die nachfolgenden Bedingungen wie in den Figuren veranschaulicht
widerspiegeln.
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9 bis 11 veranschaulichen nachfolgende Anordnungen
der gesamten Baugruppe der Hebel und der Verbindungs- und Betätigungselemente
zusammen mit den jeweiligen Vektoren, entsprechend einigen nachfolgenden
Positionen des beweglichen Halbwerkzeuges 4, wenn es sich
zum Schließen
bewegt. Diese Anordnungen sind dem Durchschnittsfachmann im übrigen hinlänglich bekannt
und bedürfen
in dieser Verbindung keiner weiteren Erläuterung.
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12 und 12A zeigen die Situation, wenn das bewegliche
Halbwerkzeug vollständig
geschlossen ist. Dies ist eine recht besondere Situation, da dies
nicht nur eine Art Hubende ist, sondern auch den Zustand darstellt,
in dem der „Hebeleffekt" voll wirksam wird.
Mit anderen Worten ist dies der Zustand, in dem die Schließkraft des
Halbwerkzeuges ihren Scheitelwert erreicht, d. h. maximiert ist,
während
die Winkeldrehung des Halbwerkzeuges minimal ist. In jedem Falle
werden auch andere Mittel verwendet, um eine vollständig stabile
Einspannung des Halbwerkzeuges zu gewährleisten.
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Nunmehr
wird auf 12 Bezug genommen.
Der Widerstandspunkt R1 des Hebels 52, 53 ist eine
gelenkige Anordnung in Bezug auf das Verbindungselement 54,
so dass der Arm 53 und das Verbindungselement 54 in
Bezug aufeinander drehen können.
Eine weitergehende Drehung derselben über eine vorbestimmte Position
hinaus wird jedoch durch eine mechanische Klinke oder Raste (nicht
gezeigt) verhindert, die faktisch als Kniehebel wirkt, d. h. ermöglicht,
dass zwei an einem äußeren Ende desselben
angelenkte Hebel in Bezug aufeinander drehen können, jedoch nur bis zu einem
bestimmten Winkel und nicht darüber
hinaus.
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Die
geometrischen Anordnungen und die Maße der verschiedenen beteiligten
Elemente und Komponenten sind so festgelegt, dass sichergestellt ist,
dass bei Erreichen dieser Position diese Position übereinstimmt
mit:
- – dem
vollständig
geschlossenen Zustand des beweglichen Halbwerkzeuges gegen das jeweilige ortsfeste
Halbwerkzeug, und
- – dem
besonders günstigen
Zustand, der dadurch geschaffen wird, dass die drei mit P2, R1 und
F1 bezeichneten geometrischen Orte ausgerichtet sind, wie in 12A gezeigt wird.
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Der
vorteilhafte Charakter eines solchen Umstandes wurde weiter oben
bereits angedeutet und liegt im Wesentlichen in der Tatsache begründet, dass
in dem Endabschnitt des Schließweges
des beweglichen Halbwerkzeuges die Kraft, die erzeugt wird und die
somit genutzt werden kann, das Halbwerkzeug zu schließen und
einzuspannen, am größten ist,
d. h. ihren Scheitelwert erreicht. In diesem Fall wird, wie in 14, die den Öffnungs-
und Schließwinkel
des beweglichen Halbwerkzeuges gemäß der stufenweisen Verschiebung
des beweglichen Elementes 58 oder Rollstiftes veranschaulicht,
am deutlichsten gezeigt wird, der günstigste Zustand für die bestmögliche Nutzung
der „Hebelwirkung" erzielt, wobei dieser
Zustand durch die veranschaulichte Kombination und Verbindung der
beschriebenen Hebelwerke erreicht wird. 14 veranschaulicht ausführlicher,
wie entsprechend dem bei M angezeigten Abschnitt der Kurve bei einer
bestimmten stufenweisen Verschiebung der Vorrichtung bzw. des Rollstiftes 58,
deren Maßstab
im unteren Abschnitt der Figur linear ist, eine Drehung mit einem
stufenweise abnehmendem Maßsprung
des Winkels zwischen den Elementen 54 und 55 erreicht
wird, bis schließlich
ein Winkel von 0 Grad zwischen den Elementen 54 und 55 entsprechend
einem Wert von etwa 1 auf der Abszisse erreicht wird.
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Das
besondere Profil, dem die Kurve entsprechend dem oben genannten
Punkt M folgt, der dem geschlossenen beweglichen Halbwerkzeug entspricht,
und ebenso dem Punkt H an dem gegenüberliegenden Ende der gleichen
Kurve, der der vollständig
geöffneten Stellung
des Halbwerkzeuges entspricht, gewährleistet eine Bewegung desselben Halbwerkzeuges
mit stufenweise verlangsamter Beschleunigung und Abbremsung bis
auf die jeweiligen Hubendepositionen desselben, bis praktisch ein
Zustand von Nullbeschleunigung erreicht wird, wenn sich das Halbwerkzeug
seinen jeweiligen Hubendepositionen annähert.
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Ein
solches Bewegungsprofil des Halbwerkzeuges setzt sich in eine Anzahl
signifikanter praktischer Vorteile um, d. h. in eine beachtliche
Reduzierung von Schwingungen, in den Vorteil, dass das bewegliche
Halbwerkzeug nicht anstößt, wenn
es sich in seine Hubendepositionen bewegt, und in die Möglichkeit,
dass die Bewegungsvorrichtung mit Hilfe von einfachen, zuverlässigen und
genauen Vorrichtungen betätigt
wird, die darüber
hinaus langlebig, d. h. verschleißfest, sind, da sie keiner
Wirkung von „Kräften" ausgesetzt sind.
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Dieser
Zustand wird durch den Umstand weiter gestärkt, dass unmittelbar, nachdem
sich das bewegliche Halbwerkzeug in seine vollständig geschlossene Stellung
bewegt hat, das gleiche Halbwerkzeug automatisch mit Hilfe von dem
Durchschnittsfachmann hinlänglich
bekannten zusätzlichen äußeren Vorrichtungen
in einer solchen Stellung eingespannt wird, wobei die Vorrichtungen
mit den Stiften 41, 42 verbunden sind, die fest
mit dem ortsfesten Halbwerkzeug bzw. dem beweglichen Halbwerkzeug
verbunden sind.
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Wenn
davon gesprochen wird, dass die mit P2, R1 und F1 bezeichneten geometrischen
Orte ausgerichtet sind, wie in 12A gezeigt,
wird davon ausgegangen, dass dies im weitesten Sinne des Wortes
zu verstehen ist, da hiermit eigentlich gemeint ist, dass um die
gewünschte „Hebelwirkung" zu gewährleisten,
es ausreicht, dass die auf P2, R1 und F1 mittig angeordneten Drehachsen
der Stifte parallel und in der gleichen Ebene angeordnet sind.
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Der
Dauerbetrieb der beschriebenen Baugruppe für das abwechselnde Öffnen und
Schließen des
beweglichen Halbwerkzeuges kann durch eine entsprechende Hin- und
Herbewegung der Bewegungsvorrichtung bzw. des Rollstiftes 58 erreicht werden,
wobei eine solche Bewegung ohne weiteres durch eine kontinuierlich
drehende Nockenvorrichtung zur Kontrolle der Bewegung und der Position des
Rollstiftes in vollständiger
Syn chronisation mit allen anderen Vorrichtungen, Mechanismen und
Betätigungsgliedern
erreicht werden kann, die zusammen die verschiedenen Phasen des Öffnens des
Halbwerkzeuges, des Einsetzens des Vorformlings, des Schließens des
Halbwerkzeuges, des Blasformens des Vorformlings, des Öffnens des
Halbwerkzeuges und der gleichzeitigen Entnahme des fertigen Behälters sicherstellen.
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Wie
beispielhaft in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung gezeigt wird, leitet sich ein weiterer Vorteil der vorliegenden
Erfindung aus dem Umstand ab, dass wenn wie oben beschrieben die
abwechselnde Hin- und Herbewegung der Bewegungsvorrichtung bzw.
des Rollstiftes 58 durch zwei Drehnocken, vorzugsweise auf
der gleichen vertikalen Drehachse des Karussells 10 in 6, betätigt wird, die unvermeidbar
zwischen den Betätigungsflächen der
Drehnocken und des Rollstiftes auftretende Verschleißwirkung
lediglich eine sehr begrenzte Auswirkung auf die Genauigkeit des Öffnens und
Schließens
der Werkzeuge hat. Dieser Umstand bewirkt den beachtlichen Nutzen,
der sich aus der Möglichkeit
ableitet, dass Wartungs- und Einstellungsarbeiten an den Nocken
und den zugehörigen
Organen in recht großen
Abständen
durchgeführt
werden können,
ohne dass ein Verlust an Bearbeitungsgenauigkeit eintritt.
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Eine
Bestätigung
des Umstandes, dass die Verschleißwirkung der Nocken und möglicherweise auch
der zugehörigen
Rollstifte und Bewegungsvorrichtung nur eine sehr begrenzte Auswirkung
auf die Genauigkeit der Hubendepositionen des beweglichen Halbwerkzeuges
hat, erhält
man einfach durch einen erneuten Blick auf 14, in der in der Tat festgestellt werden
kann, dass in der Tat der Zustand eintritt, bei dem vor einer sicherlich
nicht vernachlässigbaren
Verschiebung, d. h. Schwingung des Rollstiftes um die punkte M und
H, der Drehwinkel des beweglichen Halbwerkzeuges fast gleich Null
ist und praktisch vernachlässigbar
ist. Wenn diese Schwingung folglich auf Abnutzung zurückzuführen ist,
hat dies praktisch keine signifikante Auswirkung auf die Genauigkeit
der Hubendepositionen des beweglichen Halbwerkzeuges.