EP4493387A1 - Umformmaschine für die umformung von vorformlingen in behälter und betriebsverfahren einer solchen - Google Patents

Umformmaschine für die umformung von vorformlingen in behälter und betriebsverfahren einer solchen

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EP4493387A1
EP4493387A1 EP23710746.1A EP23710746A EP4493387A1 EP 4493387 A1 EP4493387 A1 EP 4493387A1 EP 23710746 A EP23710746 A EP 23710746A EP 4493387 A1 EP4493387 A1 EP 4493387A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
forming
forming machine
mold
preforms
fixing means
Prior art date
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Pending
Application number
EP23710746.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Polzin
Gerhard KLÖPPER
Frank BLEEKER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KHS GmbH
Original Assignee
KHS GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B29L2031/7158—Bottles

Definitions

  • Forming machine for forming preforms into containers and operating method thereof
  • the present invention relates to a forming machine for forming preforms into containers by introducing a forming fluid under pressure into the preforms.
  • the present invention relates to a method for operating a forming machine for forming preforms into containers by introducing a forming fluid under pressure into the preforms.
  • tempering the preforms DE 23 52 926 A1 explains.
  • Tempering or thermal conditioning means that the preform is heated to a temperature suitable for blow forming and, if necessary, a temperature profile is impressed on the preform.
  • the blow molding of containers from preforms with the additional use of a stretch rod is also known.
  • the containers produced by blow molding are fed to a subsequent filling device and filled here with the intended product or filling material. So a separate blow molding machine and a separate filling machine are used. It is also known to form the separate blow molding machine and the separate filling machine into one machine block, i.e. H. to form an interlocked blow-filling device, with the blow-molding and filling continuing to take place on separate machine components and one after the other.
  • each of the forming stations has a mold receptacle which holds a detachably attached, multi-part outer mold, against the inner contour of which the preforms are expanded.
  • the inner contour of the outer mold thus determines the contour of the expanded preform.
  • a heated preform is fed into the outer mold of the forming station.
  • the preform is then formed into a container by introducing a forming fluid under pressure into the preforms.
  • the preform expands in the outer mold and presses against the outer mold.
  • the inner contour of the outer shape therefore determines the shape of the containers produced.
  • This conversion of the molding machine can take a relatively long time, for example a few hours, due to the large number of forming stations.
  • the time required to change over the forming machine is also called changeover time or changeover time. Since modern forming machines are designed to produce several thousand containers per hour, such long downtimes or changeover times are generally undesirable. It is desirable to keep downtime or changeover times as short as possible.
  • the forming machine and in particular the forming stations have, for example, hydraulically pivotable components, which pose a risk of jamming or shearing for the machine operator (m, w, d) during changeover if a manual mold change is carried out.
  • the outer shape is a solid metal block that can tip or fall down when changing. This can either damage the mold holder or parts of the forming station or, in the worst case, personal injury can occur if the external mold comes loose in the mold holder in an uncontrolled manner.
  • the forming machine can, for example, be designed as is generally known from the prior art, for example as a blow molding machine in which the preforms are formed with a gas or directly with a filling material.
  • the forming machine is therefore set up to form the preforms into a container.
  • the forming takes place with a forming fluid.
  • a forming fluid is a fluid that is used to form the preform, for example a gas or filling material, as is known in the prior art, for example. This fluid is introduced into the preform under pressure to expand the preform.
  • the forming machine also has a control device which controls the operation of the forming machine and to which the detection means is connected.
  • the control device is designed, for example, with a bus system and a master control and additionally or alternatively has control devices to control a heating device, to control a drive device of the forming wheel, to control safety components of the forming wheel, or in order to To control components of the forming wheel or the like.
  • This control device can also be referred to synonymously as an electronic control device.
  • the tense state can also be understood as an unresolved or tense or locked state.
  • the locking means is therefore a means or a device that is set up to fix the base part in or on the mold holder. It fixes the base part in the mold holder.
  • the locking means can be synonymously referred to as a controllable floor lock.
  • the locking means for fixing can be mechanically, electrically or hydraulically driven or designed to mechanically fix the messenger part in the mold holder.
  • the mold holder preferably has at least one holding means which is designed to hold the outer shape or part of the outer shape in the release position.
  • the holding means is therefore a means that is designed to hold the outer shape or part of it, i.e. the side parts and the base part.
  • the holding means serves to hold and is preferably not controllable. For example, it is provided that the two side parts are each held in the mold holder with a holding means, and a further holding means is provided to hold the base part.
  • the holding means(s) serve the purpose of holding the parts of the outer shape, i.e. the side parts and the bottom parts, in place, even after the fixing means have been loosened and are in the release position.
  • the at least one holding means is a rod gripper with a set screw or a magnet holder or a mechanical holding means.
  • a rod gripper is advantageous because the pin is not only used to hold the outer mold in the mold holder, but can also be used as a positioning aid when inserting an interchangeable mold.
  • the magnet holder is a holder that is designed with a magnet.
  • the magnet holder is designed to magnetically attract the base part or the side parts with a force. In this way, the base part or the side parts are held with a permanent force.
  • the magnet holder is particularly preferably designed to be controllable with a controllable electric coil and the control device is set up to control the electric coil. Further preferably, the control device is set up to control a holding force of the electric coil.
  • a mechanical holding means is a holding means that works with a holding mechanism, the holding mechanism preferably being controllable.
  • a rod gripper with an adjustable threaded pin for holding a side part in the mold holder is proposed as a first holding means and/or a magnet holder for holding the base part in a fixed position in the mold holder is proposed as a second holding means.
  • a bar gripper with an adjustable set screw is advantageous because the length of the bar gripper can be adjusted.
  • a rod gripper for the side parts is also advantageous because the pins serve as a positioning aid. It goes without saying that the side part or parts have a corresponding pin holder for the rod gripper.
  • a magnetic holder is particularly advantageous for the base shape as it easily prevents vertical movement of the base part.
  • the magnet holder can also be referred to as a magnetic gripper or magnetic fixation.
  • the detection means is preferably a rotary encoder device which is set up with a rotary encoder to determine the rotational position of the forming wheel.
  • the rotary encoder is arranged, for example, on a rotation axis of a drive device of the forming wheel.
  • the control device is set up to compare the rotational position of the forming wheel detected by the detection means with the first stored position and/or with the second stored position in order to control the fixing means of the forming station on the basis of the comparison. It is therefore proposed that the first and/or second position is stored in the control device in terms of data for comparison with the detected rotational position of the forming wheel and that the detection means determines the current rotational position of the forming wheel. If the rotational position of the forming wheel measured with the detection means reaches the stored first and/or second rotational position, activation of the fixing means is triggered.
  • the stored positions can therefore be understood as threshold values for a predetermined rotational position or rotational position of the forming wheel, which are stored in the control unit.
  • the release sensor is an optical sensor that detects when the first position of the forming station has been reached by detecting a marking arranged on the forming station or by detecting an interruption in a light beam. It is therefore proposed that the control of the fixing means in the release position z. B. is triggered with a light barrier device or with a scanning device that recognizes a marking arranged at the forming station. For example, if a forming station triggers the light barrier device, the electronic control device controls the fixing means of this forming station into the release position. If a marking arranged at the forming station is recognized by the scanning device, the control device controls the fixing means of this forming station into the release position.
  • the identification is, for example, a scannable code, such as a barcode or QR code or the like.
  • the release sensor is a magnetic sensor that detects when the first position of the forming station has been reached by a change in a detected magnetic field.
  • the magnetic sensor can be designed, for example, with a magnetic contact switch.
  • the second position is determined by a locking sensor coupled to the control device.
  • the locking sensor is arranged in an area of the second position.
  • the locking sensor is preferably set up to detect reaching the second position of a forming station arranged on the forming wheel.
  • the locking sensor is an optical sensor which detects when the second position of the forming station has been reached by detecting a marking arranged on the forming station or by detecting an interruption in a light beam. It is therefore proposed that the control of the fixing means into the fixing position z. B. is triggered with a light barrier device or with a scanning device that recognizes a marking arranged at the forming station.
  • the locking sensor is a magnetic sensor that detects when the first position of the forming station has been reached by a change in a detected magnetic field.
  • the magnetic sensor can be designed, for example, with a magnetic contact switch.
  • the electronic control device is also designed to control the rotationally driven rotational movement of the forming wheel in the conversion mode based on the rotational position detected by the detection means. It is therefore proposed that the control device is connected to the detection means in terms of data technology and the control device controls the rotation of the forming wheel. The control of the rotation of the forming wheel can be automated or semi-automated depending on user input, for example by a user using a two-handed control to continue rotating the forming wheel using a motor. Additionally or alternatively, it is proposed that the control device is also designed to control the forming wheel into idle operation in the conversion mode. Idle operation is an operation or operating state of the forming wheel in which the forming wheel is designed to be rotatable by hand, for example all brakes are released. It is therefore provided that the control device sets the drive device of the forming machine to idle offset and the rotatable forming wheel is rotated manually.
  • a method for operating a forming machine for forming preforms into containers by introducing a forming fluid under pressure into the preforms wherein the forming machine has a rotationally driven forming wheel, with a plurality of forming stations being arranged circumferentially on the forming wheel, each forming station has a mold receptacle which holds a multi-part outer mold detachably attached thereto, against the inner contour of which the preforms are expanded, the mold receptacle having controllable fixing means for holding the outer mold, the fixing means being able to be brought into a fixing position and into a release position by means of control , and preforms are fed to the forming machine in a transfer area.
  • the procedure includes the steps:
  • a forming machine is therefore proposed, as described previously or described below.
  • the proposed operating method of the forming machine in the conversion mode therefore includes the steps that the rotational position or rotation of the forming wheel is determined with a detection means for the rotational position of the forming wheel and the fixing means when a first and second predetermined rotational position of the forming wheel is reached in relation to the transfer area into the release position or brought into the fixing position.
  • the fixatives are therefore released in the direction of rotation of the forming wheel between these two positions, so that the outer mold can be removed from the mold holder between the two positions.
  • the electronic control device is set up to control at least one controllable clamping element for mechanically clamping a side part of the outer shape, and / or to control a controllable locking system for mechanically clamping a bottom part of the outer shape in order to adjust the release position or the fixing position of the outer shape, in particular how previously described for the forming machine.
  • the method includes the additional step of controlling the rotationally driven rotational movement of the forming wheel based on the rotational position detected by the detection means and/or driving the forming wheel into idle operation.
  • the control device is connected to the detection means in terms of data technology and the control device controls the rotation of the forming wheel.
  • the rotationally driven rotational movement of the forming wheel is preferably controlled using the control device, as described above.
  • the control of the rotation of the forming wheel can be automated or semi-automated depending on user input, for example, in which a user uses a two-handed operation to continue turning the forming wheel using a motor.
  • Idle operation is an operation or operating state of the forming wheel in which the forming wheel is designed to be rotatable by hand, for example all brakes are released.
  • Fig. 1 shows a forming machine in one embodiment.
  • Fig. 2 shows a forming machine in an embodiment according to the invention.
  • Fig. 3 shows a closed forming station of a forming machine in one embodiment.
  • Fig. 5A shows a side part and a mold holder with holding means and zero clamping system in an embodiment in an unjoined state.
  • Fig. 7 shows schematically a control device in one embodiment.
  • the preforms 14 are transferred from a transfer wheel 122 to a forming wheel 110 which is rotatably arranged, i.e. can be driven around a vertical machine axis MA, or to forming stations 16 which are arranged circumferentially distributed on the forming wheel 110.
  • the transfer of the preforms 14 into the forming stations 16 takes place in an open state of the forming stations 16.
  • a drive device 134 serves as a drive for the forming wheel 110.
  • closure caps 130 shown schematically, to the forming wheel 110 via an input device 128. This makes it possible to close the containers 12 on the forming wheel 110 and to handle finished, filled and closed containers 12 using the removal wheel 124.
  • the forming machine 10 is equipped with measuring sensors for the purpose of its control or regulation.
  • the electronic control device 132 is additionally or alternatively designed to control the rotationally driven rotational movement of the forming wheel 110 in the conversion mode based on the rotational position detected by the detection means 136 and to control fixing means 150 of the same forming station 17 into the fixing position when this forming station 17 has a predetermined second Position x2 relative to the transfer area 123 is reached. So the first and second positions are different.
  • the proposed forming device 10 thus provides a possibility for faster conversion, since, for example, the machine operator 158 does not have to manually or semi-automatically unlock the fixing means 150 holding the outer shape in the release area 158.
  • the changeover can be carried out, for example, by the machine operator 158 manually changing over external molds 146 provided in a mold magazine 156.
  • Figure 2 only one side part 160 of an outer mold 146 is shown in the mold magazine 156.
  • Such a conversion occurs, for example, when an automated gripper device 154 is in maintenance or has a defect, which is illustrated by a hammer symbol in FIG. 2, or such a gripper device is not present at all.
  • the rotatability of the hydraulic cylinder is illustrated in Figure 4 with an arrow.
  • the hydraulic cylinder 170 of the controllable locking means can be inserted into this cylinder receptacle 172 in order to mechanically clamp or fix the base part 162 in the mold receptacle 144.
  • the controllable fixing means 151 or the locking means is therefore designed with a hydraulic cylinder 170, and the locking means is designed to fix the base part 162 in the mold holder 144 by moving or rotating the hydraulic cylinder 170.
  • Figure 5A shows a side part 160 and a part of the mold holder 144 in an unjoined state in one embodiment.
  • the side part 160 has two receptacles 176 for the holding means 168, which are designed, for example, as receptacles for two bar grippers.
  • the side part 160 has a clamping bolt 178, which is designed to be received by the controllable fixing means 132, which is designed, for example, as a zero-clamping system.
  • the mold receptacle 144 has two holding means 168 in the form of bar grippers on a side facing the outer mold shells.
  • a quick-change system for a forming machine is therefore proposed, with which the changeover of an external shape in a forming station can take place more quickly than previously known.
  • the quick-change system ensures operational reliability when changing the external shape.

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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umformmaschine (10) für die Umformung von Vorformlingen (14) in Behälter (12, 14) durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge (14), wobei die Umformmaschine (10) ein drehangetriebenes Umformrad (110) aufweist, wobei auf dem Umformrad (110) umfangsverteilt mehrere Umformstationen (16) angeordnet sind, wobei jede Umformstation (16, 17) eine Formaufnahme (144) aufweist, die eine daran lösbar befestigte, mehrteilige äußere Form (146) hält, gegen deren Innenkontur die Vorformlinge (14) expandiert werden, wobei die Formaufnahme (144) für das Halten der äußeren Form (146) steuerbare Fixiermittel (150, 151) aufweist, wobei die Fixiermittel (150, 151) mittels Ansteuerung in eine Fixierstellung und in eine Freigabestellung bringbar sind, und wobei die Umformmaschine (10) ein Erfassungsmittel (136) für das Erfassen einer Drehposition des Umformrades (110) aufweist, und wobei der Umformmaschine (10) in einem Übergabebereich (123) Vorformlinge (14) zugeführt werden und wobei die Umformmaschine (10) zudem eine Steuereinrichtung (132) aufweist, die den Betrieb der Umformmaschine (10) steuert und an die das Erfassungsmittel (136) angeschlossen ist, wobei die Steuereinrichtung (132) die Umformmaschine (10) in einem ersten Betriebsmodus, einem Produktionsmodus, für die Herstellung von Behältern aus Vorformlingen (14) ansteuert, und wobei die Steuereinrichtung (132) die Umformmaschine (10) in einem zweiten vom ersten Betriebsmodus verschiedenen Betriebsmodus, einem Umrüstmodus, für einen Wechsel der mehrteiligen äußeren Form (146) gegen eine andere mehrteilige Form ansteuert, wobei die Steuereinrichtung (132) ausgebildet ist, in dem Umrüstmodus die Fixiermittel (150, 151) einer Umformstation (16, 17) in die Freigabestellung zu steuern, wenn diese Umformstation (16, 17) eine vorbestimmte erste Position (XI) relativ zum Übergabebereich (123) erreicht und/oder die Fixiermittel (150, 151) der gleichen Umformstation (17) in die Fixierstellung zu steuern, wenn diese Umformstation (16, 17) eine vorbestimmte zweite Position (X2) relativ zum Übergabebereich (123) erreicht. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Umformmaschine.

Description

Umformmaschine für die Umformung von Vorformlingen in Behälter und Betriebsverfahren einer solchen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umformmaschine für die Umformung von Vorformlingen in Behälter durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Umformmaschine für die Umformung von Vorformlingen in Behälter durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge.
Bekannt ist die Herstellung von Behältern durch Blasformen aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus Vorformlingen aus PET (Po- lyethylenterephthalat), wobei die Vorformlinge innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden (DE 43 40 291 A1). Typi- scherweise weist eine Blasmaschine eine Heizvorrichtung zum Temperieren bzw. zum thermischen Konditionieren der Vorformlinge sowie eine Blaseinrichtung mit wenigstens einer Blasstation auf, in deren Bereich der jeweils zuvor temperaturkonditionierte Vorformling zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe eines Druckgases (Druckluft) als Druckmedium, das mit einem Form- druck in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE 43 40 291 A1 erläutert. Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation ist in der DE 42 12 583 A1 beschrieben. Möglichkeiten der Temperierung der Vorformlinge sind in der DE 23 52 926 A1 erläutert. Unter Temperierung oder thermischer Konditionierung wird dabei verstanden, dass der Vorformling auf eine für die Blasumformung geeignete Temperatur erwärmt und dem Vorformling ggf. ein Temperaturprofil aufgeprägt wird. Die Blasformung von Behältern aus Vorformlingen unter zusätzlicher Verwendung einer Reckstange ist ebenfalls bekannt.
Gemäß einem typischen Weiterverarbeitungsverfahren werden die durch Blasformung hergestellten Behälter einer nachfolgenden Fülleinrichtung zugeführt und hier mit dem vorgesehenen Produkt oder Füllgut gefüllt. Es werden also eine separate Blasmaschine und eine separate Füllmaschine verwendet. Bekannt ist es dabei auch, die separate Blasmaschine und die separate Füllmaschine zu einem Maschinenblock, d. h. zu einer verblockten Blas-Füll-Einrichtung zusammenzufassen, wobei weiterhin das Blasformen und das Füllen an gesonderten Maschinenkomponenten und zeitlich nacheinander erfolgen.
Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, Behälter, insbesondere auch in Form von Flaschen, aus thermisch konditionierten bzw. temperierten Vorformlingen herzustellen und dabei gleichzeitig mit einem flüssigen Füllgut zu befüllen, welches als hydraulisches Druckmedium zum Expandieren des Vorformlings bzw. zum Ausformen des Behälters mit einem Form- und Fülldruck zugeführt wird, sodass zeitgleich mit dem Füllen der jeweilige Vorformling in dem Behälter umgeformt wird. Derartige Verfahren, bei denen ein gleichzeitiges Formen und Füllen des jeweiligen Behälters erfolgt, können auch als hydraulische Umformverfahren oder als hydraulische Behälterformung bezeichnet werden. Auch hier ist es bekannt, diese Umformung durch den Einsatz einer Reckstange zu unterstützen. Auch hier wird der Vorformling vor dem Form- und Füllvorgang zunächst temperaturkonditioniert.
Bei einem Formen der Behälter aus den Vorformlingen durch das Füllgut selbst, d. h. unter Verwendung des Füllgutes als hydraulisches Druckmedium, wird für das Formen und Füllen der Behälter nur noch eine Maschine benötigt, die dafür allerdings eine erhöhte Komplexität aufweist. Ein Beispiel für eine solche Maschine zeigt die US 7,914,726 B2. Ein weiteres Beispiel zeigt die DE 102010 007541 A1 . Es ist ebenfalls bekannt, dass eine solche Umformmaschine ein drehangetriebenes Umformrad aufweist. Das Umformrad ist auch als Arbeitsrad bekannt. Auf einem solchen Umformrad sind umfangsverteilt mehrere Umformstationen angeordnet. In die Umformstationen werden die Vorformlinge eingegeben und anschließend expandiert, wie zuvor beschrieben. Jede der Umformstationen weist dazu eine Formaufnahme auf, die eine daran lösbar befestigte, mehrteilige äußere Form hält, gegen deren Innenkontur die Vorformlinge expandiert werden. Die Innenkontur der äußeren Form bestimmt somit die Kontur des expandierten Vorformlings. In einfachen Worten ausgedrückt wird also ein erwärmter Vorformling in die äußere Form der Umformstation eingegeben. Anschließend erfolgt die Umformung des Vorformlings zu einem Behälter durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge. Durch das Einleiten des Umformfluides unter Druck expandiert der Vorformling in der äußeren Form und drückt sich an die äußere Form. Die Innenkontur der äußeren Form bestimmt somit die Form der hergestellten Behältnisse.
Um verschiedene Behältnisse mit unterschiedlichen Formen mit der gleichem Umformmaschine herstellen zu können, ist es bekannt, die äußere Form austauschbar auszubilden und eine gewünschte äußere Form für den Produktionsprozess in die Formaufnahme der Formstationen einzufügen. Soll beispielsweise ein erster Behälter mit einer ersten Behälterform produziert werden, wird eine äußere Form mit einer ersten Innenkontur in die Formstation eingebaut. Soll im Anschluss daran ein anderer Behälter mit einer anderen Form produziert werden, wird die erste äußere Form ausgetauscht und eine neue Form, die als Wechselform bezeichnet werden kann, in die Formaufnahme der Formstation eingesetzt. Es werden also Bauteile der Formmaschine gewechselt, nämlich die äußeren Formen der Formstationen. Dieser Vorgang wird auch als Umrüsten oder Rüsten der Umformmaschine bezeichnet. Das Umrüsten oder Rüsten dient also zum Einrichten der Umformmaschine auf verschiedene Verarbeitungsgüter bei der Produktion.
Dieses Umrüsten der Formmaschine kann dabei aufgrund der großen Anzahl von Umformstationen relativ lange dauern, zum Beispiel einige Stunden. Die Zeit, die für das Umrüsten der Umform maschine benötigt wird, wird auch als Umrüstzeit oder Umstellungszeit bezeichnet. Da moderne Umformmaschinen dazu eingerichtet sind, einige tausende Behältnisse pro Stunde herzustellen, sind solche langen Stillstand- oder Umrüstzeiten grundsätzlich ungewollt. Es ist gewünscht Stillstandoder Umrüstzeiten möglichst kurz zu halten.
Neben diesem grundsätzlichen Wunsch ist es bei einem Umrüstvorgang einer Umformmaschine zudem erforderlich, Sicherheitsbestimmungen einzuhalten. Die Umformmaschine und insbesondere die Formstationen weisen z.B. hydraulisch schwenkbare Komponenten auf, die eine Klemm- oder Abschergefahr für den Maschinenführer (m, w, d) beim Umrüsten bergen, wenn ein manueller Formwechsel erfolgt. Daneben ist die äußere Form ein massiver Metallblock, der bei einem Wechsel verkippen oder herunterfallen kann. Dies kann entweder die Formaufnahme oder Teile der Formstation beschädigen oder im schlimmsten Fall kann ein Personenschaden entstehen, wenn sich die äußere Form in der Formaufnahme unkontrolliert löst.
Um ein ungewolltes Lösen der äußeren Form beim Wechsel zu verhindern, ist es deshalb bekannt, die Teile der äußeren Form mit lösbaren Haltemitteln oder steuerbaren Fixiermitteln in der Formaufnahme der Formstation zu sichern. Ein Lösen dieser Mittel zur Sicherung der äußeren Form erfolgt dabei manuell durch den Maschinenführer. Dies ist mit Aufwand verbunden und trägt zu einer Verzögerung des Umrüstvorgangs bei.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eines der oben genannten Probleme zu adressieren, den allgemeinen Stand der Technik zu verbessern oder eine Alternative zu bisher Bekanntem bereitzustellen. Insbesondere soll eine Lösung bereitgestellt werden, mit der eine Umrüstzeit der Umformmaschine reduziert werden kann und gleichzeitig ein sicheres Umrüsten der Umformmaschine erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Umformmaschine nach Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist die Umformmaschine für die Umformung von Vorformlingen in Behälter durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge eingerichtet.
Die Umformmaschine kann dazu zum Beispiel, wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, ausgebildet sein, also zum Beispiel als Blasformmaschine in der ein Umformen der Vorformlinge mit einem Gas oder direkt mit einem Füllgut erfolgt. Die Umformmaschine ist also dazu eingerichtet, die Vorformlinge zu einem Behälter umzuformen. Das Umformen erfolgt dabei mit einem Umformfluid. Ein Umformfluid ist ein Fluid, das zum Umformen des Vorformlings eingesetzt wird, also beispielsweise ein Gas oder Füllgut, wie beispielsweise im Stand der Technik bekannt. Dieses Fluid wird in den Vorformling unter Druck eingeleitet, um den Vorformling zu expandieren. Als Umformmaschine wird also eine Maschine verstanden, bei der das Umformen und Befüllen der produzierten Behälter gleichzeitig in einem Produktionsschritt erfolgt, auch hydraulisches Umformen genannt, oder eine Maschine, bei der das Umformen und Befüllen der produzierten Behälter in zwei getrennten Produktionsschritten erfolgt, also z. B. eine Blasformmaschine mit einer nachgeschalteten Füllmaschine. Die Vorformlinge sind auch als Preforms o- der PET-Rohling bekannt. Die Vorformlinge können aus unterschiedlichen thermoplastischen Materialien ausgebildet sein, wie beispielsweise Polyethylenterephtha- lat (PET), Polyethylen (PE), Polyethylennaphthalat (PEN) oder Polypropylen (PP) oder dergleichen. Die Vorformlinge weisen beispielsweise ein Verschlussgewinde und einen Mündungsabschnitt auf. Die Behälter, zu denen die Vorformlinge umgeformt werden, sind beispielsweise Flaschen, Kanister oder dergleichen.
Die Umformmaschine weist ein drehangetriebenes Umformrad auf, also ein Umformrad, das mit einer Antriebseinrichtung in Rotation versetzt werden kann. Die Antriebseinrichtung ist beispielweise ein steuerbarer Elektromotor, der von einer Steuereinrichtung der Umformmaschine angesteuert wird. Es versteht sich, dass das Umformrad dazu drehbar gelagert ist.
Auf dem drehbaren Umformrad sind umfangsverteilt mehrere Umformstationen angeordnet. In jeder Umformstation wird jeweils ein Vorformling aufgenommen, insbesondere ein thermisch vorkonditionierter Vorformling. Dieser Vorformling kann beispielsweise mit einem Übergaberad in die Umformstation eingebracht werden. Es sind also eine Vielzahl von Umformstationen auf dem Umformrad angeordnet, beispielsweise 16 Umformstationen. Zur Aufnahme der Vorformlinge weist jede Umformstation eine Formaufnahme auf, die eine daran lösbar befestigte, mehrteilige äußere Form hält, gegen deren Innenkontur die Vorformlinge expandiert werden. Die Formaufnahme bildet somit eine Aufnahme und Halterung für die äußere Form aus. Es wird also vorgeschlagen, dass jeweils ein Vorformling in eine mehrteilige äußere Form einer Formstation eingebracht und darin expandiert wird. Durch das Einleiten des Umformfluides unter Druck expandiert der Vorformling in der äußeren Form und drückt sich an die Innenkontur der äußeren Form, die in der Formaufnahme aufgenommen ist. Es versteht sich, dass die äußere Form geschlossen ist, wenn der Vorformling expandiert wird, und die äußere Form geöffnet ist, wenn der Vorformling in einem Übergabebereich in die äußere Form automatisiert eingefügt wird. Das Öffnen und Schließen der Formaufnahme erfolgt in dem Übergabebereich, also dem Bereich am Umformrad, an dem die Vorformlinge in die Umformstationen eingebracht werden, z.B. mittels einer Kurvensteuerung, z.B. laufen mit der Umformstation gekoppelte Kurvenrollen an einer externen Steuerkurve entlang.
Die äußere Form ist beispielsweise eine Aluminiumform, die aus drei Teilen ausgebildet ist, nämlich aus zwei Seitenschalen und einem Bodenteil. Die äußere Form kann auch als mehrteiliges Formwerkzeug bezeichnet werden. Die Seitenschale wird auch synonym als Seitenteil bezeichnet. Das Bodenteil wird auch synonym als Bodenform bezeichnet.
Die äußere Form ist in der Formaufnahme lösbar befestigt und ist dazu beispielsweise mit einem Fixiermittel und/oder einem Haltemittel in der Formaufnahme befestigt. Beispielsweise ist das Fixiermittel ein Nullspannsystem und das Haltemittel ein Stabgreifer.
Die Formaufnahme weist für das Halten der äußeren Form ein steuerbares Fixiermittel auf. Das Fixiermittel ist also ein Mittel, das zum Fixieren der äußeren Form in der Formaufnahme der Umformstation vorgesehen ist. Das Fixiermittel ist steuerbar ausgebildet und kann mittels Ansteuerung in eine Fixierstellung und in eine Freigabestellung gebracht werden. Die Steuereinrichtung steuert das Fixiermittel also so an, dass sich die Freigabestellung oder die Fixierstellung einstellen. Die Fixierstellung ist eine Stellung des Fixermittels, in der die äußere Form in der Formaufnahme durch das Fixiermittel fixiert ist. Die Fixierstellung kann auch als verriegelte oder ungelöste Stellung aufgefasst werden. In der Fixierstellung kann die äußere Form von der Formaufnahme nicht getrennt werden. Die Freigabestellung ist eine Stellung des Fixermittels, in der die äußere Form in der Formaufnahme durch das Fixiermittel nicht mehr fixiert gehalten ist. Die Freigabestellung kann auch als entriegelte oder gelöste Stellung aufgefasst werden. In der Freigabestellung kann die äußere Form von der Formaufnahme getrennt werden. Als steuerbares Fixiermittel kann grundsätzlich ein pneumatisch, ein hydraulisch, ein elektrisch und/oder ein mechanisch angetriebenes Fixiermittel vorgesehen sein. Beispielsweise ist das Fixiermittel ein Nullspannsystem.
Zudem weist die Umformmaschine ein Erfassungsmittel für das Erfassen einer Drehposition des Umformrades auf. Das Erfassungsmittel ist also ein Mittel, das die Drehposition des Umformrades sensorisch erfasst. Das Erfassungsmittel kann auch als Positionssensor aufgefasst werden, und ist beispielsweise ein Drehgeber bzw. eine Drehgebereinrichtung.
Zudem werden der Umformmaschine in einem Übergabebereich Vorformlinge zugeführt. Die Zuführung der Vorformlinge erfolgt beispielsweise mit einem Übergaberad, das thermisch vorkonditionierte Vorformlinge aus einer Heizvorrichtung empfängt. Der Bereich, an dem die Vorformlinge im Normalbetrieb in die Umformstation bzw. in die äußere Form eingebracht oder ausgebracht werden, wird als Übergabebereich bezeichnet. Der Normalbetrieb wird auch als Produktionsmodus bezeichnet.
Die Umformmaschine weist zudem eine Steuereinrichtung auf, die den Betrieb der Umformmaschine steuert und an die das Erfassungsmittel angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise mit einem Bussystem und einer Mastersteuerung ausgebildet und weist zusätzlich oder alternativ Steuereinrichtungen auf, um eine Heizvorrichtung zu steuern, um eine Antriebseinrichtung des Umformrades zu steuern, um Sicherheitskomponenten des Umformrades zu steuern, oder um Komponenten des Umformrades zu steuern oder dergleichen. Diese Steuereinrichtung kann in synonymer Weise auch als elektronische Steuereinrichtung bezeichnet werden.
Die Steuereinrichtung steuert die Umformmaschine in einem ersten Betriebsmodus, einem Produktionsmodus, für die Herstellung von Behältern aus Vorformlingen an. Die Steuereinrichtung ist also dazu eingerichtet, die Umformmaschine bzw. dessen steuerbare Komponenten in dem Produktionsmodus anzusteuern. Der Produktionsmodus kann auch als Standardbetrieb, Normalbetrieb, Produktionsbetrieb oder laufender Betrieb aufgefasst werden. In dem Produktionsmodus ist die Formmaschine zur Herstellung der Behältnisse eingerichtet und es werden Behälter mit der Umformmaschine produziert und an einer Ausgabestrecke ausgegeben.
Die elektronische Steuereinrichtung steuert die Umformmaschine zudem in einem zweiten, vom ersten Betriebsmodus verschiedenen Betriebsmodus, einem Umrüstmodus, für einen Wechsel der mehrteiligen äußeren Form gegen eine andere mehrteilige Form an. Die Steuereinrichtung ist also zudem dazu eingerichtet, die Umformmaschine bzw. dessen steuerbare Komponenten in dem Umrüstmodus anzusteuern. Der Umrüstmodus kann auch als Servicebetrieb, Umrüstungsbetrieb oder unterbrochener Betrieb aufgefasst werden. In dem Umrüstmodus wird die Umformmaschine zur Herstellung der Behältnisse umgerüstet und es werden keine Behälter mit der Umformmaschine produziert und an einer Ausgabestrecke ausgegeben. In dem Umrüstmodus erfolgt ein Wechsel der mehrteiligen äußeren Form gegen eine andere mehrteilige Form.
Zudem ist die Steuereinrichtung in dem Umrüstmodus dazu ausgebildet, die Fixiermittel einer Umformstation in die Freigabestellung zu steuern, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte erste Position relativ zum Übergabebereich erreicht, und/oder die Fixiermittel der gleichen Umformstation in die Fixierstellung zu steuern, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte zweite Position relativ zum Übergabebereich erreicht. Es wird also vorgeschlagen, dass die elektronische Steuereinrichtung die Fixiermittel, die die äußere Form in der Formaufnahme hält, zu entriegeln, wenn die Umformstation die erste Position erreicht, und/oder die Fixiermittel zu verriegeln, wenn die Umformstation die zweite Position erreicht hat. Die erste und die zweite Position können auch als Drehwinkelpositionen aufgefasst werden. Wird beispielsweise der Übergabebereich als Bezugspunkt auf 0° festgelegt, kann die erste Position als 250° und die zweite Drehposition als 290° festgelegt sein. Erreicht eine auf dem Umformrad angeordnete Umformstation nun die erste Position, steuert die Steuereinrichtung das Fixiermittel so an, dass die Freigabestellung des Fixiermittels eingestellt ist. Erreicht dieselbe Umformstation anschließend die zweite Position, steuert die Steuereinrichtung das Fixiermittel so an, dass die Fixierstellung des Fixiermittels eingestellt ist. Da die Umformstationen umfangsverteilt auf dem Umformrad angeordnet sind, sind die einzelnen Positionen der Umformstationen auf dem Umformrad bekannt. Sind beispielsweise 16 Umformstationen auf dem Umformrad angeordnet, können die Umformstationen in 24-Grad-Sch ritten umfangsverteilt auf dem Umformrad angeordnet sein. Da die örtliche Lage der Umformstationen bekannt ist, kann aus der erfassten Drehwinkelposition des Umformrades auf den aktuellen Ort jeder Umformstation geschlossen werden. Die erste und zweite Position können somit als Schwellenwerte für die Drehposition des Umformrades in der Steuereinrichtung hinterlegt sein, um automatisiert die Fixiermittel anzusteuern. In der Steuerung kann beispielsweise eine Lock-Up-Tabelle oder ein Programmcode hinterlegt sein, die bei Erreichen einer vorbestimmten Drehposition des Umformrades jeweils eine vorbestimmte Umformstation ansteuert und dessen Fixiermittel ansteuert. Die Steuereinrichtung ist also dazu eingerichtet, die Fixiermittel der Formaufnahmen der Umformstationen automatisiert anzusteuern.
Es wird also ein vorteilhaftes automatisiertes Lösen der steuerbaren Fixiermittel im Umrüstmodus vorgeschlagen, wenn die jeweilige Formstation eine vorbestimmte Position erreicht hat. Beim Öffnen der Formaufnahme sind die Fixiermittel somit bereits gelöst und ein Maschinenführer kann die von dem Fixiermittel gehaltene äußere Form beim Umrüsten mit geringem Aufwand aus der Formaufnahme entnehmen. So wird die Umrüstzeit verkürzt, da die Fixiermittel nicht händisch oder durch eine Benutzereingabe an einer Eingabeschnittstelle gelöst werden müssen. Vorzugsweise definieren die erste Position und die zweite Position einen Freigabebereich, der sich in Umlaufrichtung des Umformrads von der ersten Position zu der zweiten Position erstreckt, wobei sich die Fixiermittel dabei in dem Freigabebereich in der Freigabestellung befinden. Es wird also ein vorbestimmter örtlicher Bereich vorgeschlagen, der zwischen der ersten Position und der zweiten Position vorliegt. In diesem örtlichen Bereich sind die Fixiermittel gelöst und freigegeben, die die äußere Form in der Formaufnahme halten. Der Freigabebereich kann auch als fester Winkelbereich aufgefasst werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform befinden sich die Fixiermittel außerhalb des Freigabebereichs in der Fixierstellung. Es wird also vorgeschlagen, dass die Fixiermittel nur innerhalb des Freigabebereich gelöst sind und außerhalb des Freigabebereiches angezogen sind.
Bevorzugt ist der Freigabebereich ein Bereich, der außerhalb des Übergabebereiches liegt. Es wird also vorgeschlagen, dass der Übergabebereich und der Freigabebereich örtlich auseinanderfallen bzw. -liegen. Der Freigabebereich kann beispielsweise neben dem Übergabebereich angeordnet sein oder gegenüberliegend zum Übergabebereich.
Vorzugsweise weist die äußere Form wenigstens eine Seitenschale auf und das Fixiermittel weist wenigstens ein steuerbares Spannelement zum mechanischen Einspannen der Seitenschale in der Formaufnahme auf. Das Spannelement weist dabei einen gespannten Zustand und einen entspannten Zustand auf. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, zwischen dem gespannten und dem entspannten Zustand des Spannelementes umzuschalten. Es wird also ein erstes Fixiermittel vorgeschlagen, das dazu eingerichtet ist, die Seitenschale bzw. Seitenschalen in der Formaufnahme fest oder lose zu fixieren. Das Spannelement kann beispielsweise ein pneumatisch betriebenes Spannelement sein. Der entspannte Zustand kann auch als gelöster oder freier oder entriegelter Zustand aufgefasst werden. Der gespannte Zustand kann auch als ungelöster oder verspannter oder verriegelter Zustand aufgefasst werden. Das Spannelement ist also ein Element bzw. eine Einrichtung, das zum mechanischen Verspannen der Seitenschale in bzw. an der Formaufnahme eingerichtet ist. Das Spannelement ist vorzugsweise Teil der Formaufnahme und ist dazu eingerichtet, die Seitenschale der äußeren Form formschlüssig aufzunehmen. Das Spannelement kann synonym als steuerbare Seitenschalenverriegelung oder Formschalenverriegelung bezeichnet werden.
Zusätzlich oder alternativ weist die äußere Form wenigstens ein Bodenteil auf und das Fixiermittel weist wenigstens ein steuerbares Verriegelungsmittel zum Fixieren des Bodenteils in der Formaufnahme auf. Das wenigstens eine Verriegelungsmittel weist einen gespannten Zustand und einen entspannten Zustand auf. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet zwischen dem gespannten und dem entspannten Zustand des Verriegelungsmittels umzuschalten. Es wird also ein zweites Fixiermittel vorgeschlagen, das dazu eingerichtet ist, das Bodenteil in der Formaufnahme fest oder lose zu fixieren. Das Verriegelungsmittel kann beispielsweise mit einem Hydraulikzylinder ausgebildet sein, der das Bodenteil durch Drehen oder Verfahren des Zylinders fest einspannt oder es kann mit einem pneumatischen Spannelement ausgebildet sein oder dergleichen. Der entspannte Zustand kann auch als gelöster oder freier oder entriegelter Zustand aufgefasst werden. Der gespannte Zustand kann auch als ungelöster oder verspannter oder verriegelter Zustand aufgefasst werden. Das Verriegelungsmittel ist also ein Mittel bzw. eine Einrichtung, das zum Fixieren des Bodenteils in bzw. an der Formaufnahme eingerichtet ist. Es fixiert das Bodenteil in der Formaufnahme. Das Verriegelungsmittel kann synonym als steuerbare Bodenverriegelung bezeichnet werden. Das Verriegelungsmittel zur Fixierung kann dabei mechanisch, elektrisch oder hydraulisch angetrieben oder ausgebildet sein, um das Botenteil in der Formaufnahme mechanisch zu fixieren.
Vorzugsweise ist das steuerbare Spannelement ein pneumatisches Nullspannsystem, das Teil der Formaufnahme ist und das zum Einspannen eines Spannbolzens des Seitenteils eingerichtet ist. Es wird demnach vorgeschlagen, dass die Seitenschale einen Spannbolzen aufweist, der auch als Stift aufgefasst werden kann. Dieser Stift wird von dem Nullspannsystem aufgenommen. Das Nullspannsystem ist pneumatisch betrieben und kann beispielsweise mit einer Luftdruckregelung in den gespannten oder entspannten Zustand mit der Steuereinrichtung gesteuert werden, die dazu eingerichtet ist, eine Druckluftversorgung des Nullspannsystems zu steuern. Das Nullspannsystem befindet sich in einer besonders bevorzugten Ausführungsform im gespannten Zustand, wenn kein pneumatischer Druck an dem Nullspannsystem anliegt. Liegt ein pneumatischer Druck an dem Nullspannsystem an, ist der entspannte Zustand eingestellt. Diese Eigenschaft des Nullspannsystems ist vorteilhaft, die als normal schließend bezeichnet werden kann, da die äußere Form bei Druckverlust an der Maschine sicher gehalten wird.
Zusätzlich oder alternativ ist das steuerbare Spannelement ein elektrisches Spannmittel, das Teil der Formaufnahme ist und das zum elektrischen Einspannen des Seitenteils eingerichtet ist. Es wird also vorgeschlagen, dass ein Spannmittel verwendet wird, das elektrisch gesteuert ist und das elektrisch in die Freigabestellung und/oder in die Fixierstellung gesteuert werden kann. Bevorzugt ist das elektrische Spannmittel eine steuerbare Elektrospule. Wird beispielsweise ein Strom an die Elektrospule angelegt, bildet die Elektrospule ein Magnetfeld aus, das das Seitenteil verspannt.
Vorzugsweise ist das steuerbare Verriegelungsmittel mit einem Hydraulikzylinder ausgebildet. Das Verriegelungsmittel ist dazu eingerichtet, das Bodenteil mittels Verfahren oder Drehen des Hydraulikzylinders in der Formaufnahme zu fixieren. Dazu weist das Bodenteil vorzugsweise eine Zylinderaufnahme für den Hydraulikzylinder auf. Wird der Zylinder in die Aufnahme eingeschoben, wird das Bodenteil in der Formaufnahme verriegelt.
Vorzugsweise weist die Formaufnahme wenigstens ein Haltemittel auf, das dazu eingerichtet ist, die äußere Form oder einen Teil der äußeren Form in der Freigabestellung zu halten. Das Haltemittel ist also ein Mittel, das dazu eingerichtet ist, die äußere Form oder einen Teil davon zu halten, also die Seitenteile und das Bodenteil. Das Haltemittel dient zum Halten und ist vorzugsweise nicht steuerbar. Es ist beispielsweise vorgesehen, dass die beiden Seitenteile jeweils mit einem Haltemittel in der Formaufnahme gehalten werden, und ein weiteres Haltemittel vorgesehen ist, um das Bodenteil zu halten. Das bzw. die Haltemittel dienen dem Zweck, die Teile der äußeren Form, also die Seitenteile und die Bodenteile an Ort und Stelle zu halten, auch nachdem die Fixiermittel gelöst sind und sich in der Freigabestellung befinden. Es wurde erkannt, dass sich das Bodenteil und die Seitenteile nach dem Lösen der Fixiermittel von der Formaufnahme lösen können und sich Spalte zwischen der Formaufnahme und der äußeren Form ausbilden können. Diese Spalte rufen eine potentielle Klemmgefahr hervor. Durch den Einsatz der Haltemittel wird diese Klemmgefahr reduziert, da die Haltemittel die Teile der äußeren Form lösbar halten. Zusätzlich wird durch diese Haltemittel ein unkontrolliertes Herabstürzen beim Öffnen der Blasstation verhindert.
Weiter bevorzugt ist das wenigstens eine Haltemittel ein Stabgreifer mit Gewindestift oder ein Magnethalter oder ein mechanisches Haltemittel. Ein Stabgreifer ist dabei vorteilhaft, da der Stift nicht nur zum Halten der äußeren Form in der Formaufnahme eingesetzt wird, sondern auch als Positionierhilfe beim Einsetzen einer Wechselform genutzt werden kann. Der Magnethalter ist ein Halter der mit einem Magneten ausgebildet ist. Der Magnethalter ist dazu ausgebildet, das Bodenteil oder die Seitenteile magnetisch mit einer Kraft anzieht. So wird das Bodenteil oder die Seitenteile mit einer dauerhaften Krafteinwirkung gehalten. Der Magnethalter ist besonders bevorzugt steuerbar mit einer steuerbaren Elektrospule ausgebildet und die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Elektrospule zu steuern. Weiter vorzugsweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Haltekraft der Elektrospule zu steuern. Ein mechanisches Haltemittel ist ein Haltemittel, dass mit einer Haltemechanik arbeitet, wobei die Haltemechanik vorzugsweise steuerbar ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als ein erstes Haltemittel ein Stabgreifer mit einstellbarem Gewindestift zum ortsfesten Halten eines Seitenteils in der Formaufnahme vorgeschlagen und/oder wird als ein zweites Haltemittel ein Magnethalter zum ortsfesten Halten des Bodenteils in der Formaufnahme vorgeschlagen. Ein Stabgreifer mit einstellbarem Gewindestift ist vorteilhaft, da die Länge des Stabgreifers eingestellt werden kann. Zudem ist ein Stabgreifer für die Seitenteile vorteilhaft, da die Stifte als Positionierungshilfe dienen. Es versteht sich, dass das Seitenteil bzw. die Seitenteile eine entsprechende Stiftaufnahme für den Stabgreifer aufweisen. Ein Magnethalter ist für die Bodenform besonders vorteilhaft, da er auf einfache Art und Weise eine vertikale Bewegung des Bodenteils verhindert. Der Magnethalter kann auch als Magnetgreifer oder Magnetfixierung bezeichnet werden. Vorzugsweise ist das Erfassungsmittel eine Drehgebereinrichtung, die mit einem Drehgeber dazu eingerichtet ist, die Drehposition des Umformrades zu bestimmen. Der Drehgeber ist beispielsweise an einer Drehachse einer Antriebseinrichtung des Umformrades angeordnet.
Vorzugsweise sind die erste Position und die zweite Position in einer Speichereinheit hinterlegt und die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, auf Basis der hinterlegten Positionen die Fixiermittel der Umformstation zu steuern. Es wird also vorgeschlagen, dass die erste und zweite Position in der Speichereinheit programmiert hinterlegt sind und die Steuereinrichtung die Fixiermittel automatisiert durch Ansteuerung auf Basis der hinterlegten Positionen in die Freigabestellung oder in die Fixierstellung bringt. Die Speichereinheit ist vorzugsweise ein Teil der elektronischen Steuereinrichtung. Vorzugsweise sind die erste und zweite Position veränderbar in der Speichereinheit hinterlegt und können über eine Eingabeschnittstelle der Umformmaschine verändert werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die mit dem Erfassungsmittel erfasste Drehposition des Umformrades mit der ersten hinterlegten Position und/oder mit der zweiten hinterlegten Position zu vergleichen, um auf Basis des Vergleichs die Fixiermittel der Umformstation zu steuern. Es wird also vorgeschlagen, dass die erste und/oder zweite Position in der Steuereinrichtung datentechnisch für einen Vergleich mit der erfassten Drehposition des Umformrades hinterlegt ist und dass das Erfassungsmittel die aktuelle Drehposition des Umformrades ermittelt. Erreicht die mit dem Erfassungsmittel gemessene Drehposition des Umformrades die hinterlegte erste und/oder zweite Drehposition, wird ein Ansteuern der Fixiermittel ausgelöst. Die hinterlegten Positionen können also als Schwellenwerte für eine vorbestimmte Drehposition oder Drehlage des Umformrades aufgefasst werden, die in der Steuereinheit hinterlegt sind. Es wird also bevorzugt vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung das Fixiermittel in die Freigabestellung steuert, wenn die mit dem Erfassungsmittel erfasste Drehposition des Umformrades, die erste hinterlegte Position erreicht und dass die Steuereinrichtung das Fixiermittel in die Fixierstellung steuert, wenn die mit dem Erfassungsmittel erfasste Drehposition des Umformrades, die zweite hinterlegte Position erreicht. Vorzugsweise ist die erste Position durch einen mit der Steuereinrichtung gekoppelten Freigabesensor festgelegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Freigabesensor in einem Bereich der ersten Position angeordnet. Zudem ist vorzugsweise der Freigabesensor dazu eingerichtet ist, ein Erreichen der ersten Position einer auf dem Umformrad angeordneten Umformstation zu erfassen.
Weiter bevorzugt ist der Freigabesensor ein optischer Sensor, der ein Erreichen der ersten Position der Umformstation durch Erkennung einer an der Umformstation angeordneten Kennzeichnung oder durch Erkennung einer Unterbrechung eines Lichtstrahles erkennt. Es wird also vorgeschlagen, dass die Ansteuerung der Fixiermittel in die Freigabestellung z. B. mit einer Lichtschrankeneinrichtung ausgelöst wird oder mit einer Scaneinrichtung, die eine an der Umformstation angeordnete Kennzeichnung erkennt. Löst beispielsweise eine Umformstation die Lichtschrankeneinrichtung aus, steuert die elektronische Steuereinrichtung die Fixiermittel dieser Umformstation in die Freigabestellung. Wird eine an der Umformstation angeordnete Kennzeichnung mit der Scaneinrichtung erkannt, steuert die Steuereinrichtung die Fixiermittel dieser Umformstation in die Freigabestellung. Die Kennzeichnung ist beispielsweiser ein scanbarer Code, wie ein Barcode oder QR-Code oder dergleichen.
Weiter bevorzugt ist der Freigabesensor ein magnetischer Sensor, der ein Erreichen der ersten Position der Umformstation durch eine Veränderung eines erfassten Magnetfeldes erkennen. Der magnetische Sensor kann beispielsweise mit einem Magnetkontaktschalter ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die zweite Position durch einen mit der Steuereinrichtung gekoppelten Verriegelungssensor festgelegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Verriegelungssensor in einem Bereich der zweiten Position angeordnet. Zudem ist vorzugsweise der Verriegelungssensor dazu eingerichtet ist, ein Erreichen der zweiten Position einer auf dem Umformrad angeordneten Umformstation zu erfassen. Weiter bevorzugt ist der Verriegelungssensor ein optischer Sensor, der ein Erreichen der zweiten Position der Umformstation durch Erkennung einer an der Umformstation angeordneten Kennzeichnung oder durch Erkennung einer Unterbrechung eines Lichtstrahles erkennt. Es wird also vorgeschlagen, dass die Ansteuerung der Fixiermittel in die Fixierstellung z. B. mit einer Lichtschrankeneinrichtung ausgelöst wird oder mit einer Scaneinrichtung, die eine an der Umformstation angeordnete Kennzeichnung erkennt. Löst beispielsweise eine Umformstation die Lichtschrankeneinrichtung aus, steuert die elektronische Steuereinrichtung die Fixiermittel dieser Umformstation in die Fixierstellung. Wird eine an der Umformstation angeordnete Kennzeichnung mit der Scaneinrichtung erkannt, steuert die Steuereinrichtung die Fixiermittel dieser Umformstation in die Fixierstellung. Die Kennzeichnung ist beispielsweiser ein scanbarer Code, wie ein Barcode oder QR- Code oder dergleichen.
Weiter bevorzugt ist der Verriegelungssensor ein magnetischer Sensor, der ein Erreichen der ersten Position der Umformstation durch eine Veränderung eines erfassten Magnetfeldes erkennen. Der magnetische Sensor kann beispielsweise mit einem Magnetkontaktschalter ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinrichtung zudem ausgebildet, in dem Umrüstmodus die drehangetriebene Umlaufbewegung des Umformrades anhand der von dem Erfassungsmittel erfassten Drehposition zu steuern. Es wird also vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung datentechnisch mit dem Erfassungsmittel verbunden ist und die Steuereinrichtung die Rotation des Umformrades steuert. Die Steuerung der Drehung des Umformrades kann dabei automatisiert oder in Abhängigkeit einer Nutzereingabe halbautomatisiert erfolgen, beispielsweise in dem ein Nutzer mit einer Zweihandbedienung das Umformrad motorisch weiterdreht. Zusätzlich oder alternativ wird vorgeschlagen, dass die die Steuereinrichtung zudem ausgebildet ist, in dem Umrüstmodus das Umformrad in einen Leerlaufbetrieb zu steuern. Der Leerlaufbetrieb ist ein Betrieb oder Betriebszustand des Umformrades, in dem das Umformrad händisch drehbar ausgebildet ist, also beispielsweise sämtliche Bremsen gelöst sind. Es ist demnach vorgesehen, dass die Steuereinrichtung die Antriebseinrichtung der Umformmaschine in einen Leerlauf versetzt und eine Drehung des drehbaren Umformrades manuell bzw. händisch erfolgt.
Als weiterer erfindungsgemäßer Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Umformmaschine für die Umformung von Vorformlingen in Behälter durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge vorgeschlagen, wobei die Umformmaschine ein drehangetriebenes Umformrad aufweist, wobei auf dem Umformrad umfangsverteilt mehrere Umformstationen angeordnet sind, wobei jede Umformstation eine Formaufnahme aufweist, die eine daran lösbar befestigte, mehrteilige äußere Form hält, gegen deren Innenkontur die Vorformlinge expandiert werden, wobei die Formaufnahme für das Halten der äußeren Form steuerbare Fixiermittel aufweist, wobei die Fixiermittel mittels Ansteuerung in eine Fixierstellung und in eine Freigabestellung bringbar sind, und wobei der Umformmaschine in einem Übergabebereich Vorformlinge zugeführt werden. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte:
Erfassen einer Drehposition des Umformrades mit einem Erfassungsmittel für das Erfassen einer Drehposition des Umformrades;
Steuern der Umformmaschine in einem Umrüstmodus mit einer Steuereinrichtung, wobei das Steuern der Umformmaschine in dem Umrüstmodus die Schritte umfasst
(i) Ansteuern der Fixiermittel einer Umformstation in die Freigabestellung, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte erste Position relativ zum Übergabebereich erreicht und/oder
(ii) Ansteuern der Fixiermittel der gleichen Umformstation in die Fixierstellung, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte zweite Position relativ zum Übergabebereich erreicht.
Es wird also eine Umformmaschine vorgeschlagen, wie zuvor beschrieben oder nachfolgend beschrieben. Das vorgeschlagene Betriebsverfahren der Umformmaschine im Umrüstmodus umfasst also die Schritte, dass die Drehposition bzw. Rotation des Umformrades mit einem Erfassungsmittel für die Drehposition des Umformrades bestimmt wird und die Fixiermittel bei Erreichen einer ersten und zweiten vorbestimmten Drehposition des Umformrades in Bezug zum Übergabebereich in die Freigabestellung oder in die Fixierstellung gebracht werden. Die Fixiermittel sind also in Umlaufrichtung des Umformrades zwischen diesen beiden Positionen gelöst, so dass die äußere Form zwischen den beiden Positionen aus der Formaufnahme entnommen werden kann.
Vorzugsweise definieren die erste Position und die zweite Position einen Freigabebereich, der sich in Umlaufrichtung des Umformrads von der ersten Position zu der zweiten Position erstreckt, und wobei sich die Fixiermittel in dem Freigebereich in der Freigabestellung befinden, insbesondere wie zuvor zur Umformmaschine beschrieben.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform befinden sich die Fixiermittel außerhalb des Freigabebereichs in der Fixierstellung, wobei der Freigabebereich ein Bereich ist der außerhalb des Übergabebereiches liegt, insbesondere wie zuvor zur Umformmaschine beschrieben.
Vorzugsweise ist die elektronische Steuereinrichtung dazu eingerichtet wenigstens ein steuerbares Spannelement zum mechanischen Einspannen eines Seitenteils der äußeren Form anzusteuern, und/oder ein steuerbares Verriegelungssystem zum mechanischen Einspannen eines Bodenteils der äußeren Form anzusteuern, um die Freigabestellung oder die Fixierstellung der äußeren Form einzustellen, insbesondere wie zuvor zur Umformmaschine beschrieben.
Vorzugsweise ist die Umformmaschine zur Ausführung des Verfahrens nach einer der vorstehenden oder nachstehenden Ausführungsformen ausgebildet.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren den zusätzlichen Schritt Ansteuern der drehangetriebenen Umlaufbewegung des Umformrades anhand der von dem Erfassungsmittel erfassten Drehposition und/oder Ansteuern des Umformrades in einen Leerlaufbetrieb. Es wird also vorgeschlagen, dass die Steuereinrichtung datentechnisch mit dem Erfassungsmittel verbunden ist und die Steuereinrichtung die Rotation des Umformrades steuert. Das Ansteuern der drehangetriebenen Umlaufbewegung des Umformrades erfolgt vorzugsweise mit der Steuereinrichtung, wie obig beschrieben. Die Steuerung der Drehung des Umformrades kann dabei automatisiert oder in Abhängigkeit einer Nutzereingabe halbautomatisiert erfolgen, beispielsweise in dem ein Nutzer mit einer Zweihandbedienung das Umformrad motorisch weiterdreht. Der Leerlaufbetrieb ist ein Betrieb oder Betriebszustand des Umformrades, in dem das Umformrad händisch drehbar ausgebildet ist, also beispielsweise sämtliche Bremsen gelöst sind.
Die zuvor beschriebenen Vorteile, Erläuterungen und Definitionen zu der vorstehenden Umformmaschine finden analog Anwendung auf das zuvor beschriebene Verfahren und umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung wird nun nachfolgend exemplarisch anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren näher erläutert, wobei für gleiche oder ähnliche Baugruppen dieselben Bezugszeichen verwendet werden:
Fig. 1 zeigt eine Umformmaschine in einer Ausführungsform.
Fig. 2 zeigt eine Umformmaschine in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig. 3 zeigt eine geschlossene Umformstation einer Umformmaschine in einer Ausführungsform.
Fig. 4 zeigt schematisch eine äußere Form, die in einer Formaufnahme gehalten ist.
Fig. 5A zeigt ein Seitenteil und eine Formaufnahme mit Haltemitteln und Nullspannsystem in einer Ausführungsform in einem ungefügten Zustand.
Fig. 5B zeigt ein Seitenteil und eine Formaufnahme mit Haltemitteln und Nullspannsystem in einer Ausführungsform in einem gefügten Zustand. Fig. 6 zeigt schematisch eine geöffnete Umformstation mit einer Formaufnahme in einer Ausführungsform.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Steuereinrichtung in einer Ausführungsform.
Der prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau einer Umformmaschine 10 ist in Figur 1 dargestellt. Die Darstellung zeigt die bevorzugte Ausbildung einer solchen Umformmaschine 10 in der Art einer Rotationsmaschine mit einem mehrere Umformstationen 16 tragenden, rotierenden Umformrad 110, das auch als Arbeitsrad bezeichnet werden kann. Zur zeichnerischen Vereinfachung sind nur vier Umformstation 16 dargestellt, die umfangsverteilt auf dem drehbaren Umformrad 110 angeordnet sind. Von einer Zuführeinrichtung 112 werden schematisch dargestellte Vorformlinge 14, die auch als Preforms bezeichnet werden, unter Verwendung eines Übergaberades 114 kontinuierlich einer Heizvorrichtung 116 zugeführt. Im Bereich der Heizvorrichtung 116, die auch als Ofen bezeichnet wird, und in der die Vorformlinge 14 entlang einer Heizstrecke transportiert und dabei thermisch konditioniert werden, können die Vorformlinge 14 anwendungsabhängig beispielsweise mit ihren Mündungsabschnitten 22 in lotrechter Richtung nach oben oder in lotrechter Richtung nach unten transportiert werden. Die Heizvorrichtung 116 ist beispielsweise mit Heizeinrichtungen 118 ausgestattet, die entlang einer Transporteinrichtung 120 zur Ausbildung der Heizstrecke angeordnet sind und die die Vorformlinge 14 erwärmen.
Nach einer ausreichenden Temperaturkonditionierung werden die Vorformlinge 14 von einem Übergaberad 122 zu einem rotationsfähig angeordneten, d.h. um eine vertikale Maschinenachse MA umlaufend antreibbaren Umformrad 110 bzw. an Umformstationen 16 übergeben, die an dem Umformrad 110 umfangsverteilt angeordnet sind. Das Übergeben der Vorformlinge 14 in die Umformstationen 16 erfolgt dabei in einem geöffneten Zustand der Umformstationen 16. Eine Antriebseinrichtung 134 dient als Antrieb für das Umformrad 110.
Der Bereich, an dem die Vorformlinge 14 in das Umformrad bzw. in die Umformstationen 16 eingegeben werden, wird als Übergabebereich 123 bezeichnet. Das Umformrad 110 ist mit einer Mehrzahl solcher Umformstationen 16 ausgestattet, in deren Bereich sowohl eine Umformung der Vorformlinge 14 in die schematisch dargestellten Behälter 12 als auch eine Befüllung der Behälter 12 mit dem vorgesehenen Füllgut erfolgt. Das Formen jedes Behälters 12 erfolgt hierbei zeitgleich mit der Befüllung, wobei das Füllgut als Druckmedium beim Formen dient. Bei Blasmaschinen erfolgt hingegen keine Befüllung auf diesem Umformrad 110, sondern zu einem späteren Zeitpunkt auf einem Füllerrad mit Füllstationen.
Nach dem Formen und Füllen werden die fertig geformten und gefüllten Behälter 12 von einem Entnahmerad 124 vom Umformrad 110 entnommen, weitertransportiert und einer Ausgabestrecke 126 zugeführt. Das Umformrad 110 läuft im Produktionsmodus, der auch als Produktionsbetrieb aufgefasst werden kann, kontinuierlich mit einer gewünschten Umlaufgeschwindigkeit um. Während eines Umlaufs erfolgt das Einsetzen eines Vorformlings 14 in eine Umformstation 16, die Expansion des Vorformlings 14 zu einem Behälter 12 inklusive Füllung mit einem Füllgut und ggf. inkl. Reckung, falls eine Reckstange vorgesehen ist, und die Entnahme des Behälters 12 aus der Umformstation 16.
Gemäß der Ausführungsform in Figur 1 ist weiterhin vorgesehen, dem Umformrad 110 über eine Eingabeeinrichtung 128 schematisch dargestellte Verschlusskappen 130 zuzuführen. Hierdurch ist es möglich, auf dem Umformrad 110 auch bereits ein Verschließen der Behälter 12 durchzuführen und unter Verwendung des Entnahmerades 124 fertig geformte, gefüllte und verschlossene Behälter 12 zu handhaben.
Als Material für die Vorformlinge 14 können unterschiedliche thermoplastische Materialien verwendet werden. Beispielhaft seien Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polyethylennaphthalat (PEN) oder Polypropylen (PP) genannt. Die Dimensionierung sowie das Gewicht der Vorformlinge 14 sind an die Größe, das Gewicht und/oder an die Gestaltung der herzustellenden Behälter 12 angepasst.
Eine Handhabung der Vorformlinge 14 und/oder der Behälter 12 erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Zangen und/oder dem Mündungsabschnitt 22 mit wenigstens bereichsweise von innen oder von außen mit einer Haltekraft beaufschlagenden Klemm- oder Steckdornen. Solche Handhabungsmittel sind ebenfalls aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Die Umformmaschine 10 ist zum Zwecke ihrer Steuerung bzw. zum Zwecke ihrer Regelung mit Messsensoren ausgestattet.
In der Figur 1 ist ferner ein beispielhafter Weg der Vorformlinge 14 durch die Umformmaschine 10 mit Pfeilen dargestellt. Zudem ist in dem Umformrad ein Pfeil anschaulich, der die Drehrichtung des Umformrades veranschaulicht.
Figur 2 zeigt eine Umformmaschine 10 in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, wobei nur ein Teil der Umformmaschine 10 in der Figur 2 gezeigt ist, nämlich die Zuführung der Vorformlinge und das Umformrad.
Die Umformmaschine 10 ist für die Umformung von Vorformlingen 14 in Behälter 12 durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge eingerichtet, wobei die Behälter in der Figur 2 nicht gezeigt sind. Die Umformmaschine 10 weist ein drehangetriebenes Umformrad 110 aufweist, das vorzugsweise mit einer Antriebseinrichtung 134 angetrieben wird, beispielsweise mit einem Elektromotor. Auf dem Umformrad 110 sind umfangsverteilt mehrere Umformstationen 16, 17 angeordnet. Zur Vereinfachung der Veranschaulichung sind in der Figur 2 nur fünf Umformstationen 16, 17 mit einem Rechteck hervorgehoben bzw. schematisch dargestellt. Jede Umformstation 16, 17 weist eine Formaufnahme 144 auf, die beispielsweise in der Figur 3 oder 6 vergrößert dargestellt ist. Die Formaufnahme 144 hält eine daran lösbar befestigte, mehrteilige äußere Form 146. Die äußere Form 146 ist beispielsweise in der Figur 4 dargestellt. Gegen die Innenkontur der äußeren Form, können die Vorformlinge 14 expandiert werden, wie die Figur 4 beispielsweise veranschaulicht.
Die Formaufnahme 144 weist für das Halten der äußeren Form 146 steuerbare Fixiermittel 150 auf, die beispielsweise in den Figuren 4, 5A und 6 detaillierter dargestellt sind. Die Fixiermittel 150 sind mittels Ansteuerung in eine Fixierstellung und in eine Freigabestellung bringbar, nämlich mit der Steuereinrichtung 132. Die Umformmaschine 10 weist zudem ein Erfassungsmittel 136 für das Erfassen einer Drehposition des Umformrades 110 auf. Zudem werden in einem Übergabebereich 123 die Vorformlinge 14 dem Umformrad zugeführt. Die Umformmaschine 10 weist zudem eine elektronische Steuereinrichtung 132 auf, die den Betrieb der Umformmaschine 10 steuert und an die das Erfassungsmittel 136 angeschlossen ist. Die signaltechnische Verbindung der Steuereinrichtung 132 mit dem Erfassungsmittel 136 sowie mit der Antriebseinrichtung 134 ist in der Figur 2 mit einem Doppelpfeil veranschaulicht.
Die Steuereinrichtung 132 steuert die Umformmaschine 10 in einem Produktionsmodus für die Herstellung von Behältern aus Vorformlingen an, und die Steuereinrichtung 132 steuert die die Umformmaschine 10 in einem Umrüstmodus für einen Wechsel der mehrteiligen äußeren Form 146 gegen eine andere mehrteilige Form an. Die Steuereinrichtung 132 ist beispielsweise in der Figur 7 detaillierter dargestellt. Die Steuereinrichtung 132 ist also dazu eingerichtet die Umformmaschine 10 sowohl in dem Umrüstmodus als auch in dem Produktionsmodus anzusteuern.
Die Steuereinrichtung 132 ist dazu ausgebildet, in dem Umrüstmodus die drehangetriebene Umlaufbewegung des Umformrades 110 anhand der von dem Erfassungsmittel 136 erfassten Drehposition zu steuern und Fixiermittel 150 einer Umformstation 16, 17 in die Freigabestellung zu steuern, wenn diese Umformstation 16 eine vorbestimmte erste Position x1 relativ zum Übergabebereich 123 erreicht. In der Ausführungsform gemäß Figur 2 sind die Umformstationen mit Fixiermitteln in Freigabestellung mit dem Bezugszeichen 17 beispielhaft dargestellt.
Die elektronische Steuereinrichtung 132 ist zusätzlich oder alternativ dazu ausgebildet, in dem Umrüstmodus die drehangetriebene Umlaufbewegung des Umformrades 110 anhand der von dem Erfassungsmittel 136 erfassten Drehposition zu steuern und Fixiermittel 150 der gleichen Umformstation 17 in die Fixierstellung zu steuern, wenn diese Umformstation 17 eine vorbestimmte zweite Position x2 relativ zum Übergabebereich 123 erreicht. Die erste und zweite Position sind also verschieden. Die Figur 2 zeigt also, dass die erste Position x1 und die zweite Position x2 einen Freigabebereich 152 definieren, der sich in Umlaufrichtung des Umformrads 110 von der ersten Position x1 zu der zweiten Position x2 erstreckt, wobei sich die Fixiermittel 150 in dem Freigebereich 152 in der Freigabestellung befinden und sich vorzugsweise die Fixiermittel 150 außerhalb des Freigabebereichs 152 in der Fixierstellung befinden, und wobei der Freigabebereich 152 ein Bereich ist der außerhalb des Übergabebereiches 123 liegt.
Um die Anordnung des Übergabebereiches 123 in Bezug auf den Freigabebereich 152 zu veranschaulichen, sind in der Figur 2 die zuvor zu Figur 1 beschriebenen Komponenten der Umformmaschine 10 dargestellt, nämlich die Zuführeinrichtung 112, das Übergaberad 114, die Heizvorrichtung 116, das Übergaberad 122 und der Übergabebereich 123.
Durch die vorgeschlagene Umformeinrichtung 10 wird somit eine Möglichkeit zur schnelleren Umrüstung bereitgestellt, da beispielsweise der Maschinenführer 158 die die äußere Form haltenden Fixiermittel 150 in dem Freigabebereich 158 nicht händisch oder halbautomatisiert entriegeln muss. Das Umrüsten kann dabei beispielsweise erfolgen, indem der Maschinenführer 158 in einem Formmagazin 156 bereitgestellte äußere Formen 146 manuell umrüstet. In der Figur 2 ist jeweils nur ein Seitenteil 160 einer äußeren Form 146 in dem Formmagazin 156 dargestellt. Ein solches Umrüsten erfolgt beispielsweise, wenn eine automatisierte Greifereinrichtung 154 in Wartung ist oder einen Defekt aufweist, was durch ein Hammersymbol in der Figur 2 veranschaulicht ist, oder eine solche Greifereinrichtung gar nicht vorhanden ist.
Die Figur 3 veranschaulicht eine Umformstation 16, die auf einem Umformrad 110 angeordnet ist. Die gezeigte Umformstation 16 weist dabei eine Formaufnahme 144 auf, die in der Figur 3 in einem geschlossenen Zustand dargestellt ist. Die Formaufnahme 144 ist mit einem Öffnungs- und Schließsystem mechanisch aufschwenkbar ausgebildet. Eine Formaufnahme 144 im geöffneten Zustand ist beispielsweise in der Figur 6 dargestellt. Die Formaufnahme 144 nimmt eine äußere Form 146 auf, die beispielsweise in der Figur 4 detaillierter gezeigt ist. Das Öffnen der Formaufnahme erfolgt beispielsweise manuell, vorzugsweise manuell über einen Hebelmechanismus.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer äußeren Form 146 die in einer Formaufnahme 144 gehalten ist, wie beispielsweise in der Figur 3 gezeigt. Die äußere Form 146 ist aus einem ersten und zweiten Seitenteil 160 und einem Bodenteil 162 ausgebildet. Mit einer Düseneinrichtung 164 wird der innerhalb der äußeren Form 146 angeordnete Vorformlinge 14, der gestrichelt veranschaulicht ist, zu einem Behälter 12 expandiert. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zudem eine Reckstange 166 eingesetzt, dessen Funktionsweise grundsätzlich bekannt ist. Die Reckstange 166 und Düseneinrichtung 164 sind dabei nur beispielhaft gezeigt. Der Vorformling 14 wird gegen die Innenkontur der äußeren Form 146 expandiert, um den Behälter 14 zu erzeugen. Die Expansion vom Vorformling 14 in den Behälter 12 erfolgt dabei durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in den Vorformling 14. Der Vorformling 14 ist wie zum Stand der Technik beschrieben thermisch vorkonditioniert. Die Formaufnahme 144 nimmt die äußere Form 146 formschlüssig auf. Zudem nehmen die beiden Seitenteile 160 das Bodenteil 162 formschlüssig auf. In einem gefügten Zustand der Seitenteile 160 und des Bodenteils 162 entspricht die Innenkontur der äußeren Form 146 der Form des zu produzierenden Behälters 12.
Die äußere Form 146 weist zwei Seitenteile 160 auf und pro Seitenteil ist jeweils ein steuerbares Fixiermittel 150 vorgesehen. Das Fixiermittel 150 ist in der gezeigten Ausführungsform als steuerbares Spannelement zum mechanischen Einspannen der Seitenschale 160 in der Formaufnahme 144 ausgebildet, nämlich als Nullspannsystem. Das steuerbare Fixiermittel 150 bzw. das Nullspannsystem weist einen gespannten Zustand und einen entspannten Zustand auf. Die Steuereinrichtung 132 ist dazu eingerichtet, zwischen dem gespannten und dem entspannten Zustand des Nullspannsystems umzuschalten. Dies ist durch den Pfeil in der Figur 2 dargestellt. Zur Veranschaulichung ist nur ein Pfeil auf das Fixiermittel 150 eingezeichnet, das gegenüberliegende Fixiermittel 150 ist ebenfalls ansteuerbar. Das steuerbare Spannelement ist also ein pneumatisches Nullspannsys- tem, das Teil der Formaufnahme 144 ist und das zum Einspannen eines Spannbolzens 178 des Seitenteils eingerichtet ist, der in der Figur 4 nicht dargestellt ist. Der Spannbolzen 178 ist beispielsweise in der Figur 5A dargestellt.
Die Fixiermittel 150, 151 werden in Abhängigkeit der mit dem Erfassungsmittel 136 erfassten Drehposition angesteuert und gelöst, wenn die in der Speichereinheit 174 hinterlegte erste und zweite Position x1 und x2 erreicht ist. Die erste Position und die zweite Position sind also in einer Speichereinheit 172 hinterlegt und die Steuereinrichtung 132 ist dazu eingerichtet, auf Basis der hinterlegten Positionen die Fixiermittel 150, 151 der Umformstation 16, 17 zu steuern.
Die äußere Form 146 weist zudem ein Bodenteil 162 auf, das mit einem steuerbaren Fixiermittel 151 in die Freigabestellung oder Fixierstellung gebracht werden kann. Das Fixiermittel 151 ist in der gezeigten Ausführungsform als ein steuerbares Verriegelungsmittel zum mechanischen Fixieren des Bodenteils in der Formaufnahme 144 ausgebildet, nämlich als steuerbares Verriegelungsmittel mit einem Hydraulikzylinder 170. Das steuerbare Fixiermittel 151 bzw. das Verriegelungsmittel weist einen gespannten Zustand und einen entspannten Zustand auf. Die Steuereinrichtung 132 ist dazu eingerichtet, zwischen dem gespannten und dem entspannten Zustand des Verriegelungsmittels umzuschalten. Dies ist durch den Pfeil in der Figur 2 dargestellt. Das Bodenteil 162 weist eine Zylinderaufnahme 172 auf und ist zur Aufnahme des drehbaren Hydraulikzylinders 170 eingerichtet. Die Drehbarkeit des Hydraulikzylinders ist in der Figur 4 mit einem Pfeil veranschaulicht. In diese Zylinderaufnahme 172 kann der Hydraulikzylinder 170 des steuerbaren Verriegelungsmittels eingeführt werden, um das Bodenteil 162 in der Formaufnahme 144 mechanisch einzuspannen bzw. zu fixieren. Das steuerbare Fixiermittel 151 bzw. das Verriegelungsmittel ist also mit einem Hydraulikzylinder 170 ausgebildet, und das Verriegelungsmittel ist dazu eingerichtet, das Bodenteil 162 mittels Verfahren oder Drehen des Hydraulikzylinders 170 in der Formaufnahme 144 zu fixieren.
Zudem veranschaulicht die Figur 4, dass die Formaufnahme wenigstens ein Haltemittel 168, 169 aufweist, das dazu eingerichtet ist, die äußere Form 146 oder einen Teil der äußeren Form in der Freigabestellung zu halten, nämlich die beiden Seitenteile 160 und das Bodenteil 162. Beispielsweise ist das Haltemittel 168 als ein Stabgreifer mit Gewindestift ausgebildet und das Haltemittel 169 als ein Magnethalter.
Die Figur 5A zeigt ein Seitenteil 160 und einen Teil der Formaufnahme 144 in einem nicht gefügten Zustand in einer Ausführungsform. Das Seitenteil 160 weist zwei Aufnahmen 176 für die Haltemittel 168 auf, die beispielsweise als Aufnahmen für zwei Stabgreifer ausgebildet sind. Zudem weist das Seitenteil 160 einen Spannbolzen 178 auf, der dazu eingerichtet ist von dem steuerbaren Fixiermittel 132 aufgenommen zu werden, das beispielsweise als Nullspannspannsystem ausgebildet ist. Die Formaufnahme 144 weist zwei Haltemittel 168 in Form von Stabgreifern an einer der äußeren Formschalen zugewandten Seite auf.
Die Figur 5B zeigt ein Seitenteil 160 und einen Teil der Formaufnahme 144 in einem gefügten Zustand in einer Ausführungsform, wie in der Figur 5A gezeigt. Die Figur 5B veranschaulicht, dass das Seitenteil 160 formschlüssig von der Formaufnahme 144 aufgenommen wird und das Seitenteil 160 von der Formaufnahme mit dem Fixiermittel 150 und dem Haltemitteln 168 gehalten werden.
Figur 6 zeigt eine Formaufnahme 144 in einem geöffneten Zustand. Das Seitenteil 160 wird in die Formaufnahme 144 eingebracht oder herausgenommen, die ein steuerbares Fixierelement 150 in Form eines Nullspannsystems sowie zwei Haltemittel 168 zum Halten der äußeren Form 146 bzw. des Seitenelementes 160 aufweist. Die gezeigte Formaufnahme ist Teil einer Umformstation 16, 17, wie beispielsweise in der Figur 2 oder 3 gezeigt.
Figur 7 zeigt die schematische Darstellung einer möglichen modularen Steuerungsarchitektur einer elektronischen Steuereinrichtung 400 für eine Umformmaschine 10. Mit dem Buchstaben A ist eine Mastersteuerung bezeichnet. Buchstabe B bezeichnet eine Steuereinrichtung für die Steuerung bzw. Regelung einer Heizvorrichtung. Buchstabe C bezeichnet eine Steuerung für einen Antrieb der Umformmaschine, zum Beispiel der Antriebseinrichtung 134 des Arbeitsrades 110. Buchstabe D bezeichnet Sicherheitseinrichtungen, wie zum Beispiel Notstop- Schalter etc. Buchstabe E bezeichnet eine Steuerungseinrichtung für den Umformprozess, also zum Beispiel für den möglichen Antrieb einer Reckstange, oder für Schaltventile zum Zu- oder Abschalten eines Umformfluides, etc. Buchstabe F bezeichnet eine Steuereinrichtung für Umformstationen und/oder für Fixiermittel für die äußere Form. Auf einem Display 401 können steuerungsrelevante Daten angezeigt werden und von der Mastersteuerung wird über eine Datenleitung 405 das Display 401 mit darzustellenden Werten versorgt. Das Display 401 kann auch als Eingabeeinheit fungieren und über diese Eingabeeinheit eingegebene Werte können über die Verbindungsleitung 405 an die Mastersteuerung A übergeben wer- den. Die weiteren Datenleitungen 402, 403 und 404 und Datenleitung 405 können zum Beispiel als Datenbus ausgeführt sein und dienen zum Beispiel der Übertragung von Daten zwischen der Mastersteuerung A und den weiteren Steuermodulen oder zwischen den Steuermodulen untereinander.
Es wird demnach ein Schnellwechselsystem für eine Umformmaschine vorge- schlagen, mit dem das Umrüsten einer äußeren Form in einer Umformstation schneller erfolgen kann als bisher bekannt. Zudem wird mit dem Schnellwechselsystem eine Betriebssicherheit beim Wechseln der äußeren Form erreicht.
Bezugszeichenliste
10 Umformmaschine 12 Behälter 14 Vorformlinge 16, 17 Umformstationen 22 Mündungsabschnitt 110 Umform rad 112 Zuführeinrichtung 114 Übergaberad 116 Heizvorrichtung 118 Heizeinrichtungen 120 T ransporteinrichtung 122 Übergaberad 123 Übergabebereich 124 Entnahmerad 126 Ausgabestrecke 128 Eingabeeinrichtung 130 Verschlusskappen 132 Steuereinrichtung 134 Antriebseinrichtung 136 Erfassungsmittel 138 erste Position 140 zweite Position 142 Freigabebereich 144 Formaufnahme 146 äußere Form 150, 151 Fixiermittel 152 Freigabebereich 154 Greifereinrichtung 156 Formmagazin 158 Maschinenführer 160 SeitenschaleAteil 162 BodenteilAform 164 Düseneinrichtung 166 Reckstange 168, 169 Haltemittel 170 Hydraulikzylinder 172 Zylinderaufnahme 174 Speichereinheit 176 Aufnahme für Haltemittel 178 Spannbolzen x1 erste Position x2 zweite Position

Claims

Ansprüche
1. Umformmaschine (10) für die Umformung von Vorformlingen (14) in Behälter (12) durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge, wobei die Umformmaschine ein drehangetriebenes Umformrad (110) aufweist, wobei auf dem Umformrad umfangsverteilt mehrere Umformstationen (16, 17) angeordnet sind, wobei jede Umformstation eine Formaufnahme (144) aufweist, die eine daran lösbar befestigte, mehrteilige äußere Form (146) hält, gegen deren Innenkontur die Vorformlinge expandiert werden, wobei die Formaufnahme (144) für das Halten der äußeren Form steuerbare Fixiermittel (150, 151) aufweist, wobei die Fixiermittel mittels Ansteuerung in eine Fixierstellung und in eine Freigabestellung bringbar sind, und wobei die Umformmaschine ein Erfassungsmittel (136) für das Erfassen einer Drehposition des Umformrades (110) aufweist, und wobei der Umformmaschine in einem Übergabebereich (123) Vorformlinge zugeführt werden und wobei die Umformmaschine zudem eine Steuereinrichtung (132) aufweist, die den Betrieb der Umformmaschine steuert und an die das Erfassungsmittel (136) angeschlossen ist, wobei die Steuereinrichtung (132) die Umformmaschine in einem ersten Betriebsmodus, einem Produktionsmodus, für die Herstellung von Behältern aus Vorformlingen ansteuert, und wobei die Steuereinrichtung (132) die Umformmaschine in einem zweiten vom ersten Betriebsmodus verschiedenen Betriebsmodus, einem Umrüstmodus, für einen Wechsel der mehrteiligen äußeren Form gegen eine andere mehrteilige Form ansteuert, wobei die Steuereinrichtung (132) ausgebildet ist, in dem Umrüstmodus
(i) die Fixiermittel (150, 151) einer Umformstation (16, 17) in die Freigabestellung zu steuern, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte erste Position (x1) relativ zum Übergabebereich (123) erreicht und/oder
(ii) die Fixiermittel (150, 151) der gleichen Umformstation in die Fixierstellung zu steuern, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte zweite Position (x2) relativ zum Übergabebereich (123) erreicht.
2. Umformmaschine (10) nach Anspruch 1 , wobei die erste Position (x1) und die zweite Position (x2) einen Freigabebereich (152) definieren, der sich in Umlaufrichtung des Umformrads (110) von der ersten Position zu der zweiten Position erstreckt, und wobei sich die Fixiermittel (150, 151) in dem Freigebereich in der Freigabestellung befinden und sich vorzugsweise die Fixiermittel (150, 151) außerhalb des Freigabebereichs (123) in der Fixierstellung befinden, und wobei der Freigabebereich (152) ein Bereich ist der außerhalb des Übergabebereiches (123) liegt.
3. Umformmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die äußere Form (146) wenigstens eine Seitenschale (160) aufweist und das Fixiermittel (150, 151) wenigstens ein steuerbares Spannelement (150) zum mechanischen Einspannen der Seitenschale (160) in der Formaufnahme (144) aufweist, und das Spannelement einen gespannten Zustand und einen entspannten Zustand aufweist, und die Steuereinrichtung (132) dazu eingerichtet ist, zwischen dem gespannten und dem entspannten Zustand des Spannelementes umzuschalten, und/oder die äußere Form (146) wenigstens ein Bodenteil (162) aufweist und das Fixiermittel (150, 151) wenigstens ein steuerbares Verriegelungsmittel (151) zum Fixieren des Bodenteils (162) in der Formaufnahme (144) aufweist, und das wenigstens eine Verriegelungsmittel (151) einen gespannten Zustand und einen entspannten Zustand aufweist, und die Steuereinrichtung (132) dazu eingerichtet ist zwischen dem gespannten und dem entspannten Zustand des Verriegelungsmittels umzuschalten.
4. Umformmaschine (10) nach Anspruch 3, wobei das steuerbare Spannelement ein pneumatisches Nullspannsystem ist, das Teil der Formaufnahme ist und das zum Einspannen eines Spannbolzens (178) des Seitenteils (160) eingerichtet ist und/oder wobei das steuerbare Spannelement ein elektrisches Spannmittel ist, das Teil der Formaufnahme ist und das zum elektrischen Einspannen des Seitenteils (160) eingerichtet ist, vorzugsweise ist das elektrische Spannmittel eine steuerbare Elektrospule.
5. Umformmaschine (10) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das steuerbare Verriegelungsmittel mit einem Hydraulikzylinder (170) ausgebildet ist, und das Verriegelungsmittel dazu eingerichtet ist, das Bodenteil (162) mittels Verfahren oder Drehen des Hydraulikzylinders in der Formaufnahme (144) zu fixieren.
6. Umformmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Formaufnahme (144) wenigstens ein Haltemittel (168) aufweist, das dazu eingerichtet ist, die äußere Form (146) oder einen Teil der äußeren Form (160, 162) in der Freigabestellung zu halten.
7. Umformmaschine (10) nach Anspruch 6, wobei das wenigstens eine Haltemittel (168) ein Stabgreifer mit Gewindestift und/oder ein Magnethalter und/oder ein mechanisches Haltemittel ist.
8. Umformmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Erfassungsmittel (136) eine Drehgebereinrichtung ist, die mit einem Drehgeber zur Erfassung der Drehposition des Umformrades (110) ausgebildet ist.
9. Umformmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Position (x1) und/oder die zweite Position (x2) in einer Speichereinheit (174) hinterlegt ist und die Steuereinrichtung (132) dazu eingerichtet ist, auf Basis der hinterlegten Positionen die Fixiermittel (150) der Umformstation (16, 17) zu steuern, insbesondere ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, die mit dem Erfassungsmittel erfasste Drehposition des Umformrades mit der ersten hinterlegten Position (x1) und/oder mit der zweiten hinterlegten Position (x2) zu vergleichen, um auf Basis des Vergleichs die Fixiermittel (150) der Umformstation (16, 17) zu steuern.
10. Umformmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Position (x1) durch einen mit der Steuereinrichtung (132) gekoppelten Freigabesensor festgelegt ist, wobei bevorzugt der Freigabesensor dazu eingerichtet ist, ein Erreichen der ersten Position (x1) einer auf dem Umformrad an- geordneten Umformstation zu erfassen, und wobei vorzugsweise der Freigabesensor in einem Bereich der ersten Position (x1) angeordnet ist, wobei der Freigabesensor vorzugsweise ein optischer Sensor ist, der ein Erreichen der ersten Position (x1) der Umformstation durch Erkennung einer an der Umformstation angeordneten Kennzeichnung oder durch Erkennung einer Unterbrechung eines Lichtstrahles erkennt, und/oder der Freigabesensor vorzugsweise ein magnetischer Sensor ist, der ein Erreichen der ersten Position (x1) der Umformstation durch eine Veränderung eines erfassten Magnetfeldes erkennen; und/oder die zweite Position (x2) durch einen mit der Steuereinrichtung (132) gekoppelten Verriegelungssensor festgelegt ist, wobei bevorzugt der Verriegelungssensor in einem Bereich der zweiten Position (x2) angeordnet ist und der Verriegelungssensor dazu eingerichtet ist, ein Erreichen der zweiten Position (x2) einer auf dem Umformrad angeordneten Umformstation zu erfassen, wobei der Verriegelungssensor vorzugsweise ein optischer Sensor ist, der ein Erreichen der ersten Position (x1) der Umformstation durch Erkennung einer an der Umformstation angeordneten Kennzeichnung oder durch Erkennung einer Unterbrechung eines Lichtstrahles erkennt, und/oder der Verriegelungssensor vorzugsweise ein magnetischer Sensor ist, der ein Erreichen der ersten Position (x1) der Umformstation durch eine Veränderung eines erfassten Magnetfeldes erkennen.
11. Umformmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (132) zudem ausgebildet ist, in dem Umrüstmodus die drehangetriebene Umlaufbewegung des Umformrades (110) anhand der von dem Erfassungsmittel (136) erfassten Drehposition zu steuern, wobei vorzugsweise die Steuerung der Drehung des Umformrades automatisiert und/oder in Abhängigkeit einer Nutzereingabe halbautomatisiert erfolgt; und/oder die Steuereinrichtung (132) zudem ausgebildet ist, in dem Umrüstmodus das Umformrad in einen Leerlaufbetrieb zu steuern.
12. Verfahren zum Betreiben einer Umformmaschine (10) für die Umformung von Vorformlingen (14) in Behälter (12) durch Einleiten eines Umformfluides unter Druck in die Vorformlinge, wobei die Umformmaschine (10) ein drehangetriebenes Umformrad (110) aufweist, wobei auf dem Umformrad umfangsverteilt mehrere Umformstationen (16, 17) angeordnet sind, wobei jede Umformstation eine Formaufnahme (144) aufweist, die eine daran lösbar befestigte, mehrteilige äußere Form (146) hält, gegen deren Innenkontur die Vorformlinge (14) expandiert werden, wobei die Formaufnahme (144) für das Halten der äußeren Form (146) steuerbare Fixiermittel (150, 151) aufweist, wobei die Fixiermittel mittels Ansteuerung in eine Fixierstellung und in eine Freigabestellung bringbar sind, und wobei der Umformmaschine in einem Übergabebereich (123) Vorformlinge zugeführt werden, umfassend die Schritte:
Erfassen einer Drehposition des Umformrades (110) mit einem Erfassungsmittel (136) für das Erfassen einer Drehposition des Umformrades;
Steuern der Umformmaschine in einem Umrüstmodus mit einer Steuereinrichtung (132), wobei das Steuern der Umformmaschine in dem Umrüstmodus die Schritte umfasst
(i) Ansteuern der Fixiermittel (150, 151) einer Umformstation (16,17) in die Freigabestellung, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte erste Position (x1) relativ zum Übergabebereich erreicht und/oder
(ii) Ansteuern der Fixiermittel (150, 151) der gleichen Umformstation in die Fixierstellung, wenn diese Umformstation eine vorbestimmte zweite Position (x2) relativ zum Übergabebereich erreicht.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Position (x1) und die zweite Position (x1) einen Freigabebereich (152) definieren, der sich in Umlaufrichtung des Umformrads (110) von der ersten Position zu der zweiten Position erstreckt, und wobei sich die Fixiermittel (150, 151) in dem Freigebereich in der Freigabestellung befinden und sich vorzugsweise die Fixiermittel (150, 151) außerhalb des Freigabebereichs in der Fixierstellung befinden, und wobei der Freigabebereich (152) ein Bereich ist der außerhalb des Übergabebereich (123) liegt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Steuereinrichtung (132) dazu eingerichtet ist wenigstens ein steuerbares Spannelement zum mechanischen Einspannen eines Seitensteil (160) der äußeren Form (146) anzusteuern, und/oder ein steuerbares Verriegelungssystem zum mechanischen Einspannen eines Bodenteils (162) der äußeren Form (146) anzusteuern, um die Freigabestellung oder die Fixierstellung der äußeren Form einzustellen.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Umformmaschine (10) zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den zusätzlichen Schritt umfasst:
Ansteuern der drehangetriebenen Umlaufbewegung des Umformrades (110) anhand der von dem Erfassungsmittel (136) erfassten Drehposition und/oder Ansteuern des Umformrades in einen Leerlaufbetrieb.
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