WO2008090207A1

WO2008090207A1 - Nachkühlvorrichtung und verfahren für das nachkühlen von preformen

Info

Publication number: WO2008090207A1
Application number: PCT/EP2008/050840
Authority: WO
Inventors: Stefan Bock
Original assignee: Netstal Maschinen Ag
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2008-07-31
Also published as: JP2010516507A; CN101588910A; CA2676615A1; CN101588910B; EP2125327A1; MX2009006790A; BRPI0807856A2; CA2676615C

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Nachbehandeln und Kalibrieren von forminstabil aus einem Vielfachspritzwerkzeug entnommenen Preformen (10) und schlägt eine in den wassergekühlten Kühlhülsen (21) integrierte Luftkühlung für die Aussenseite der offenen Endseite der Preform (10) vor. Besonders bei speziellen Preformtypen können die Bereiche, welche in den Kühlhülsen (21) stützfrei sind, vom Beginn der Übergabe aus den offenen Formen (8, 9) an die Entnahme-bzw. Kühlhülsen aussen durch eine Kühlung mittels Kühlluft oder tiefgekühlter Luft vorverfestigt werden. Mit der neuen Lösung kann eine höchste Qualität, insbesondere auch in Bezug auf die Masshaltigkeit und Druckstellenfreiheit durch die Beanspruchung durch eine Kalibration in den Kühlhülsen (32) sowie das Handling im Bereich der Nachkühlung, sichergestellt werden.

Description

Nachkühlvorrichtung und Verfahren für das Nachkühlen von Preformen

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Nachkühlvorrichtung für Preformen, wobei die noch forminstabilen Preformen mittels eines Entnahmegreifers den offenen Formhälften einer Spritzgiessmaschine entnommen und in wassergekühlten Entnahme- bzw. Kühlhülsen wenigstens teilweise nachkühlbar sind.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren für das Nachkühlen von Preformen mit einem Gewindeteil, einem Blasteil sowie einem Neckring, welche in noch heissem, forminstabilem Zustand in wassergekühlten Kühlhülsen wenigstens teilweise nachgekühlt werden.

Stand der Technik

In der Praxis haben sich für die Herstellung von Preformen drei Nachkühlsysteme durchgesetzt:

Gemäss einem ersten Konzept werden die noch heissen Preformen werden direkt den Kühlhülsen eines Nachkühlers übergeben. Dabei weist der Nachkühler ein Mehrfaches an Kühlpositionen auf im Verhältnis zur Anzahl Preformen eines Spritzgiesszyklus.

Gemäss einem zweiten Konzept werden die Preformen durch einen leichten Entnahmeroboter ohne Kühlwirkung den offenen Formen entnommen und einem Nachkühler übergeben und nachgekühlt. Gemäss einem dritten Konzept der Anmelderin wird die Roboterfunktion in einen Entnahmegreifer mit wassergekühlten Entnahmehülsen sowie einen zusätzlichen Transfergreifer für die Übergabe an einen Nachkühler aufgeteilt.

Gemäss der jüngsten Entwicklung wird die Spritzgiessmaschinen-Zykluszeit noch weiter verkürzt, wobei die Preformen in weichem und forminstabilem Zustand den Formen entnommen werden. Damit aber treten bisher weniger beachtete Probleme in den Vordergrund. Physikalisch bedingt verläuft die Abkühlung innerhalb der Wandungen der Preformen ungleichmässig:

Sobald die Preformen den offenen Formhälften entnommen werden, treten durch die

Temperaturunterschiede innerhalb der Preform, insbesondere der Preformwandung, sofort Wärmespannungen bzw. Schrumpfspannungen in den Preformen und dadurch

Formänderungen auf.

Jeder mechanische Eingriff und jedes Handling durch roboterartige Greifer kann zu

Formschäden führen.

Das gleiche tritt bei horizontaler Lage der Preformen im Nachkühler auf.

Damit wird jeder Eingriff im Rahmen der Nachkühlung zu einer äusserst delikaten Arbeit. Bei der Herstellung von Spritzgiessteilen mittels Spritzgiessmaschinen ist für die Zeit eines vollen Zyklus die Kühlzeit ein bestimmender Faktor. Die erste und Hauptkühlleistung findet noch in den Spritzgiessformen statt. Beide Spritzgiessformhälften werden während dem Spritzgiessprozess intensiv wassergekühlt, so dass die Temperatur der Spritzgiessteile noch in der Form von beispielsweise 280° C zumindest in den Randschichten auf einen Bereich von ca. 70° C gesenkt werden kann. Es wird in den äusseren Schichten sehr rasch die sogenannte Glastemperatur von etwa 80° C unterschritten. Der eigentliche Spritzgiessvorgang bis zur Entnahme der Spritzgiessteile konnte in der jüngeren Vergangenheit beinahe halbiert werden. Dies bei optimalen Qualitäten in Bezug auf die Preformen. Die Preformen müssen in den Formhälften so stark verfestigt werden, dass diese ohne Schaden von den Entnahmehilfen gefasst und einer Entnahmevorrichtung übergeben werden können. Die Entnahmevorrichtung weist eine den Spritzgiessteile- Aussenabmessungen angepasste Form auf. Die intensive Wasserkühlung in den Spritzgiessformhälften ergibt, physikalisch bedingt, eine zeitverzögerte Temperaturabsenkung bis in den Kernbereich der Preformwandung. Dies bedeutet, dass die genannten ca. 70° C nicht einheitlich im ganzen Querschnitt erreicht werden. Die Folge ist, dass im Materialquerschnitt gesehen eine rasche Rückerwärmung von innen nach aussen erfolgt, sobald die intensive Wasserkühlung durch die Formen unterbrochen wird. Der Nachkühlung der Preformen ausserhalb der Spritzform kommt aus zwei Gründen grösste Bedeutung zu. Formänderungen aber auch Oberflächenschäden, etwa Druckstellen, usw., müssen während der Nachkühlung vermieden werden. Es muss ferner verhindert werden, dass die Abkühlung im höheren Temperaturbereich zu langsam erfolgt und sich durch Rückerwärmung örtlich schädliche Kristallbildungen einstellen. Ziel ist ein gleichmässiger amorpher Zustand im Material der fertigen Preform. Die Resttemperatur der fertigen Preformen soll so tief sein, dass in grossen Abpackgebinden mit Tausenden von lose eingeschütteten Spritzteilen an den Berührungspunkten keine Druck- und Haftschäden entstehen können. Die fertigen Spritzteile dürfen auch nach einer leichten Rückerwärmung eine Oberflächentemperatur von 40° C nicht überschreiten. Die Nachkühlung nach der Entnahme der heissen, forminstabilen Preformen aus der Spritzgiessform ist für die Masshaltigkeit sehr wichtig.

Mit der WO 2004 / 041510 schlägt die Anmelderin eine Intensivkühlstation sowie eine Nachkühlstation und bei der Intensivkühlstation in die Preformen einführbare Kühlstifte für eine Innenkühlung vor. Die Innenform der Kühlhülsen wird dabei auf die entsprechende Innenform der Spritzgiessform abgestimmt, derart, dass die Preformen nach der Entnahme aus den Spritzgiessformen möglichst spielfrei bis zur vollwandigen Anlage in die Kühlhülsen einschiebbar sind. Sind die Preformen in der ersten Phase der Nachkühlung in liegender Position, dann neigen sie dazu, sich nach unten auf das entsprechende Kühlhülsenteil aufzulegen. Durch einen intensiveren Kühlkontakt im unteren Bereich werden die Preformen unten stärker abgekühlt, wodurch in der Preform Spannungen auftreten und die Preform eine Tendenz zum Ovalisieren hat. Wenn in der ersten Phase der Nachkühlung bei verkürzter Kühlung in den Spritzgiessformen einzelne Preformen sich leicht deformieren, dann kann die entsprechende Formänderung bei bereits verfestigten Preformen nicht mehr korrigiert werden. Durch eine gezielte Steuerung von Saug- und Blasluft kann im Inneren der Preformen gemäss einer vorzugsweisen Ausgestaltung der WO 2004 / 041510 ein Blähdruck erzeugt und die noch nicht verfestigte Preform zum vollständigen Anliegen an die ganze Innenwandfläche der Kühlhülse gebracht werden. Nach dem satten Anliegen der Preformen an die Innenwandfläche der Kühlhülsen wird der Flächenkontakt über mehrere Sekunden aufrechterhalten und ein Kalibrationseffekt für jede einzelne Preform erzeugt. Der Kalibrationseffekt gibt bei der Herstellung von Preformen einen hohen Produktions- und Qualitätsstandard, wie er im älteren Stand der Technik nicht möglich war. Die Preformen werden auf diese Weise kurz nach der Entnahme aus den Spritzgiessformen wieder in eine exakte Form gebracht. Allfällige Massveränderungen werden nach dem ersten kritischen Handling von den Spritzgiessformen in die Kühlhülsen wieder aufgehoben. Die Kalibrierung der Preformen gestattet, diese mit noch höheren Temperaturen den Formen zu entnehmen und eine noch kürzere Spritzgiess-Zykluszeit zu erreichen.

Die WO 2004 / 041510 schlägt zwei Lösungsvarianten für die Erzeugung eines Blähdruckes vor. Gemäss einer ersten Variante wird an einem Kühlstift bzw. an einer Blasdüse ein Dichtring angeordnet, der auf dem konischen Übergang im Preforminnenraum zur Anlage gebracht wird. Gemäss der zweiten Lösungsvariante weist die Blasdüse ringförmige Dichtungen auf, welche bestimmt sind zur stirnseitigen Auflage des Oeffnungsrandes der Preform. Hier wirkt der Blähdruck auf die ganze Preform. Der Nachteil beider Lösungen liegt darin, dass in der Praxis bei Mehrfachspritzformen mit beispielsweise 100 bis 200 Formnestern eine sehr hohe Präzision für die Führung bzw. Bewegung aller Blasdüsen vorausgesetzt werden muss.

Die EP 900 135 schlägt ein Konzept analog zur zuvor erwähnten zweiten Lösungsvariante vor. Das Abdichten des Oeffnungsrandes setzt eine gewisse Druckkraft und auch eine genügende Formfestigkeit des Gewindeteils voraus. Um Formänderungen des Gewindeteils zu vermeiden, müssen die Preformen bis zu einer höheren Formfestigkeit in den Spritzformen belassen werden. Dies aber steht einer Verkürzung der Spritzgiess-Zykluszeit entgegen.

Aufgrund grosserer Untersuchungen wurde erkannt, dass eine Kalibration der noch heissen, forminstabilen Preformen unmittelbar nach dem Ausfahren des Entnahmeroboters aus den offenen Formhälften grosse Vorteile bringt. Der Erfolg trat jedoch nicht bei allen Preformtypen ein. Es zeigte sich, dass bei Preformen mit einem stützlosen Gewindebereich in Bezug auf die Kühlhülsen die Probleme der Formgenauigkeit nicht gelöst werden konnten. Vom Erfinder wurde erkannt, dass bei immer kürzerer Maschinenzykluszeit auch die ganze offene Endseite für das Handling im Bereich der Nachkühlung besonders gefährdet sein kann. Dies nicht zuletzt auch deshalb, weil der Gewindeteil aus der Kühlhülse herausragt und über die Kühlhülse nicht mehr gekühlt werden kann. Dies gilt unabhängig davon, ob die Peform kalibriert wird oder nicht.

Der Erfindung wurde nun die Aufgabe gestellt, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zu entwickeln, welche im Bereich der Nachkühlung, insbesondere auch in Bezug auf das Handling, zumindest bei gängigen Preformen, die Sicherstellung höchster qualitativer Parameter und eine maximale Formgenauigkeit der Preform bei möglichst kurzer Zykluszeit erlaubt.

Darstellung der Erfindung

Die erfindungsgemässe Nachkühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass den Kühlhülsen im Bereich der äusseren offenen Endseite der Preformen Luftblaseinrichtungen integriert sind, über welche die Aussenhaut, zumindest eines stützlosen Bereiches der Preformen, mit Kühlluft verfestigbar ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenhaut, zumindest eines Teils der äusseren offenen stützlosen Endseiten der Preformen, über Luftblaseinrichtungen, welche in den Kühlhülsen integriert sind, mit Kühlluft gekühlt und dabei verfestigt werden.

Vom Erfinder ist erkannt worden, dass eine Kalibration nach dem Einführen der heissen Preformen in die Kühlhülsen mit einem im wesentlichen zylindrischen bzw. leicht konischen Blasteil einen grossen Fortschritt für die Herstellung von klassischen Preformen bringt. Für das Kalibrieren muss zwingend der Innenraum der Preform, zumindest des Blasteiles, mechanisch abgedichtet werden. Bereits die Kraft der Pressluft für die Kalibration, mindestens ebenso aber die mechansiche Dichtkraft, schafft neue Probleme, wenn der Bereich des offenen Endes der Preformwandabschnitte nicht durch die Kühlhülseninnenwand gestützt ist. Die ebenso wichtige Erkenntnis liegt darin, dass die äussere Seite des offenen Endes der Preform bereits unmittelbar nach der Übergabe von den offenen Formhälften an die Kühlhülsen verfestigt werden kann, sobald die Luftkühlung in den Kühlhülsen integriert ist. Dies bedeutet einen Zeitgewinn von beispielsweise 1 bis 2 Sekunden, um den anvisierten Gewindebereich durch eine zusätzliche Aussenkühlung mittels Kühlluft in einen formstabileren Zustand zu bringen. Beim Blasteil könnte eine entsprechende, sofort einsetzende Aussenkühlung insofern Nachteile bringen, als dadurch die Kalibration grossere Luftdrücke erfordern würde. In dem zylindrischen Bereich des Blasteils wirkt sofort die Wasserkühlung der Kühlhülsen durch direkten Wandkontakt. Dieser zeigte von Anfang an einen grossen Erfolg. Der ganze Bereich des Neckringes soll so weit von aussen luftgekühlt bzw. verfestigt werden, dass die mechanischen Kräfte infolge Dichtkräfte keinerlei Formschäden mehr bewirken können. Besonders bevorzugt wird im Falle der Kalibration der Ort der äusseren Luftkühlung etwa vis-ä-vis der Dichtkraft der Press- bzw. Dichtringe von innen gewählt.

Die neue Nachkühl-Lösung geht für die Kalibration und / oder das Handling bevorzugt von dem Konzept eines Thermoflaschenverschlusses aus. Beiden Anwendungen gleich ist das heikle Wandmaterial. In einem Falle ist es Glas, im andern ist es der noch leicht verformbare Kunststoff. Die Dichtstelle muss gemäss der erfindungsgemässen Lösung nicht mit höchster Präzision festgelegt werden. Der grosse Vorteil der neuen Erfindung liegt darin, dass bei voller Erreichung aller Qualitätskriterien eine massive Senkung der ganzen Zykluszeit und eine entsprechende Leistungssteigerung der Spritzgiessmaschine von 15 % bis 20 % ermöglicht wird. Die Entformung der Preformen kann früher, in einem noch stark forminstabilen Zustand der Preformen, stattfinden.

In der Praxis gibt es eine grosse Vielfalt von Preformen, welche eine je spezifische Behandlung notwendig machen können.

Besonders heikel erweisen sich Preformen, welche einen sich konisch verjüngenden Halsansatz zwischen dem zylindrischen Blasteil und dem Neckring haben.

Eine weitere heikle Preform weist im entsprechenden Halsteil eine Erweiterung auf. Die neue Erfindung macht es möglich, dass auch bei einer starken Verkürzung der Trockenlaufzeit die Formgenauigkeit voll erhalten werden kann. Dies bedeutet, dass durch die besondere Luftkühlung der äusseren offenen Endseite auch noch eine Reserve vorhanden ist für eine noch kürzere Maschinenzykluszeit. Feldteste haben gezeigt, dass bei klaren Preformen die Maschinenzykluszeit um 15 % und bei eingefärbten Preformen um 20 % gesenkt werden kann.

Die neue Erfindung gestattet eine ganze Anzahl besonders vorteilhafter Ausgestaltungen. Es wird dazu auf die Ansprüche 2 - 17 sowie 19 - 29 Bezug genommen.

Vorteilhafterweise lässt man im Falle einer Kalibration die Druckluft von Beginn der Kalibration stufenlos anschwellen. Dadurch kann der Schrumpfausgleich auch bei zunehmender Verfestigung der Preform kontinuierlich erreicht werden. Bevorzugt wird die Druckluftzufuhr durch programmierte Erhöhung der Steuerspannung eines Steuerventils und entsprechender Erhöhung des Kalibrationsdruckes reproduzierbar sichergestellt.

Ganz besonders bevorzugt wird der Nachkühlvorrichtung ein Kälteaggregat zugeordnet zur Erzeugung von tiefgekühlter Luft, insbesondere unter 0° C. Dabei wird ihr ein Druckerzeuger für die Kühlluft zugeordnet, mit dem ein Luftdruck von weniger als 2 bar, vorzugsweise weniger als 1 ,2 bar, für die Kühlluft erzeugbar ist. Vorteilhafterweise wird der Vorgang des Einsatzes gesteuert, wobei die Nachkühlvorrichtung eine Steuerung aufweist, mittels der die Luftblaseinrichtung sofort, vom Moment der Preformübergabe an die Entnahme- bzw. Kühlhülsen, aktivierbar ist. Der Einsatz von tiefgekühlter Luft bringt gleich zwei enorme Vorteile: Zum ersten kann gleich nach der Übergabe der noch heiss aus den Spritzformen entnommenen Preformen eine noch intensivere sofortige Verfestigung der Aussenhaut in dem Öffnungsbereich erzielt werden. Dies bedeutet, dass bevor irgendeine mechanische Einwirkung durch Handling oder Kalibration eintritt, diese besonders gefährdete Partie so stark verfestigt wird, dass keine Ovalisierung oder örtliche Blähung mehr eintritt. Die tiefgekühlte Luft erlaubt als weiteren Vorteil, die Menge der Kühlluft zu reduzieren. Der Luftdruck kann beispielsweise anstelle von 4 bar auf nur 1 bar gesenkt werden. Es kann mit einer viel kleineren Luftmenge der selbe Effekt erzielt werden wie mit Umgebungsluft. Insbesondere die tiefgekühlte Luft kann in Bezug auf Menge und Temperatur gezielt gesteuert werden. Gemäss einer ganz besonders vorteilhaften Ausgestaltung der neuen Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Luftblaseinrichtung als gegen die äussere, offene Endseite der Preformen gerichtete Luftführungen ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Nachkühlvorrichtung eine Zu- und Abschaltsteuerung auf, mittels der die Luftblaseinrichtung vom Moment der Preformübergabe an die Entnahme- bzw. Kühlhülsen und während der Kalibrationsphase aktivierbar ist. Die erfindungsgemässe Lösung kann im Bereich der Nachkühlung überall dort angewendet werden, wo die Gefahr einer Schädigung durch Handling besteht.

Eine ganz besonders vorteilhafte Ausgestaltung weist einen Greifer mit einer Vielzahl von Nippeln mit je einem Einführteil in die Preformen und die Einführteile der Nippel radial aufbauchbare Press- bzw. Dichtringe auf, welche in die Preformen einführbar sind. Die Pressringe werden bevorzugt als radial aufbauchbare Dichtringe ausgebildet, über welche für den Aufbau eines Blähdruckes über eine Bohrung in den Nippeln im Innenraum des Blasteiles der Preformen eine Abdichtkraft in Richtung der Innenwand der Preformen erzeugbar ist. Besonders bevorzugt wird der Blähdruck gesteuert, derart, dass mit einem minimalen Druck begonnen werden kann und dieser bis zum optimalen Druck anschwillt.

Ein weiterer wichtiger Ausgestaltungsgedanke liegt darin, dass die Nippel positionsgesteuert an eine wählbare optimale Dichtstelle in einem Bereich zwischen Gewindeteil und Blasteil in die Preformen eingeführt werden können. Damit kann unterschiedlichsten Formen des Überganges zwischen Gewindeteil und Blasteil Rechnung getragen werden. Die beste Dichtstelle wird bei Beginn jeder Produktion gesucht. Nach dem Einfahren der Nippel muss die Aussenwandung des ganzen Preform-Blasteiles in Wandkontakt mit der entsprechenden Innenwandung der Entnahmehülse sein. Bevorzugt werden deshalb die Preformen bereits bei der Übernahme durch die Entnahmehülsen bis zum vollständigen und satten inneren Wandkontakt des ganzen Blasteiles, mit Einschluss des geschlossenen Bodenteils, in die Entnahmehülsen eingeführt. Die Preformen werden während der Zeitdauer von mehreren Spritzgiesszyklen in wassergekühlten Kühlhülsen eines Nachkühlers nachgekühlt, wobei die Kalibration innerhalb der Zeitdauer eines Spritzgiesszyklus erfolgt bzw. durch die Zeitdauer eines Spritzgiesszyklus begrenzt wird. Die Entnahme der Preformen aus den Kühlhülsen kann problemlos erfolgen.

Vorrichtungsgemäss weist jeder Nippel zwei relativ zueinander bewegbare Rohrstücke auf, an deren Ende je eine Halteschulter fest angebracht ist. Für beide zuvor beschriebenen Lösungswege weist jeder Nippel Luftkanäle auf, über welche gesteuert Druckluft in den Innenraum der Blasteile der Preformen zuführbar ist. Mittels gesteuerter Verstellmittel wird die Betätigungsplatte in Bezug auf die Plattform bewegt, für eine zeitgleiche Aktivierung der Press- bzw. Dichtringe. Die Verstellmittel haben während der Kalibration eine reine Stützfunktion. Die Press- bzw. Dichtringe halten sich in zusammengequetschtem Zustand an der Preforminnenseite. Bereits eine geringe Kraft der Verstellmittel für die Betätigungsplatte genügt für einen guten Dichtschluss. Vorteilhafterweise sind die Nippel über eine gemeinsame Betätigungsplatte an einer Plattform angeordnet, über welche die Einfahr- und Ausfahrbewegung der Nippel in bzw. aus den Preformen sowie die Positionierung der Nippel innerhalb der Entnahmehülsen erfolgt. Dazu sind der Plattform gesteuerte Antriebsmittel zugeordnet zur Positionierung der Press- bzw. Dichtringe in einer optimalen Eindringtiefe bzw. an einer optimalen Stelle.

Gemäss einer ersten bevorzugten Ausgestaltung erfolgen die Entnahme der Preformen aus den Entnahmehülsen und die Übergabe an Kühlhülsen eines Nachkühlers bei Erreichen einer genügenden Formstabilität, jedoch innerhalb der Zeit eines Spritzgiesszyklus. Nach der Kalibration können die Press- bzw. Dichtringe entspannt und der Druck in dem Innenraum der Blasteile abgelassen werden. Über die Luftkanäle kann über die Nippel ein Unterdruck erzeugt und die Preformen mittels der Nippel an den Nachkühler übergeben werden. Der Nippel hat hierzu keine Kühlfunktion. Bevorzugt erfolgt während der kurzen Kalibrationszeit kein Luftaustausch zwischen dem Inneren der Preform und der Umgebungsluft. Die Nippel sind mit Luftkanälen ausgerüstet, über welche in den Preformen Unterdruck zur Preformentnahme erzeugbar ist. Innerhalb der Nippel kann der Luftkanal für Druckluft und Saugluft der selbe sein. Bevorzugt werden die Rohrstücke ineinander verschieblich angeordnet, wobei das innere Rohrstück wenigstens einen Luftkanal aufweist. Für das Konzept des ersten Lösungsweges weist die Vorrichtung einen steuerbaren Entnahmegreifer auf, mit einer Anzahl Entnahmehülsen, die wenigstens der Anzahl Spritzpositionen der Spritzgiessformen entspricht. Die Vorrichtung ist mit einem steuerbaren Druckluftanschluss ausgerüstet zur Erzeugung eines Blähdruckes im Inneren der Preformen für die Kalibrierung der Preformen sowie einem steuerbaren Anschluss für Saugluft, wobei nach Umschalten auf Unterdruck anstelle des Blähdruckes die Preformen mittels der Nippel aus den Entnahmehülsen entnehmbar sind. Bei diesem Konzept besteht die Vorrichtung neben dem Entnahmegreifer aus einem Nachkühler sowie einem Transfergreifer für die Übergabe bzw. für das Umstecken der Preformen vom Entnahmegreifer an den Nachkühler, zur Fertigkühlung der Preformen, unabhängig des Spritzgiesszyklus. Gemäss einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung weist die Vorrichtung einen als Entnahmeroboter ausgebildeten Nachkühler mit einer vielfachen Anzahl an Kühlpositionen in Bezug auf die Spritzpositionen der Spritzgiessformen auf. Dabei werden die heiss zu übergebenden Preformen in jeweils freie Kühlpositionen eingeschoben, kalibriert, intensiv gekühlt und nach der Fertigkühlung ausgestossen. Hier können die Nippel das Ausstossen der fertig gekühlten Preformen aus den Entnahmehülsen sowie die Weitergabe an ein Förderband unterstützen mit gesteuerter Saug- und Druckluft. Auch gemäss der zweiten Ausgestaltung können nach der Kalibration die Press- bzw. Dichtringe entspannt, der Druck in dem Innenraum der Blasteile abgelassen, die Nippel ausgefahren und in einer Wartestellung gehalten werden bis zur Neupositionierung des Nachkühlers für eine neue Charge von Preformen des nachfolgenden Spritzgiesszyklus.

Für beide Ausgestaltungen erfolgt das Kalibrieren der Preformen durch Druckluft und ist in der Zeitdauer durch den Spritzgiesszyklus begrenzt. Das Anpressen und Kalibrieren der noch weichen Preformen hat enorme Vorteile:

Erstens wird durch das feste Anpressen der Aussenhaut der Preformen an die innere, mit Wasser gekühlte Entnahmehülse ein maximaler Wärmeübergang und eine maximale Kühlwirkung sichergestellt.

Zweitens werden die äusseren Abmessungen der Preformen mit der Kalibration exakt wieder hergestellt und bleiben während der anschliessenden Formverfestigung erhalten.

Drittens werden mit dem raschen Durchfahren der sogenannten Glastemperatur die physikalischen Qualitätsparameter sichergestellt.

Viertens wird mit der Erzeugung einer stark abgekühlten und verfestigten äusseren Materialschicht eine genügende Formstabilität der Preformen für das nachfolgende Handling von den Entnahmehülsen in die Kühlhülsen eines Nachkühlers sowie den anschliessenden Abwurf auf ein Transportband erreicht.

Gemäss einem weiteren besonders vorteilhaften Austgestaltungsweg wird vorrichtungsgemäss vorgeschlagen, dass die wassergekühlten Entnahmehülsen in dem Bereich zwischen dem Gewindeteil und dem Blasteil Belüftungskanäle für eine entsprechende Aussenkühlung des entsprechenden Preformbereiches, ferner einen Luftanschluss für die Belüftungskanäle aufweisen. In Abhängigkeit der geometrischen Ausgestaltung der Preformen sind die Belüftungskanäle in dem Übergangsbereich zwischen dem Gewindeteil und dem Neckring und / oder in dem Übergangsbereich zwischen Neckring und Blasteil angeordnet. Bevorzugt werden die wassergekühlten Entnahmehülsen aus standardisierten Teilen ausgebildet, derart, dass fallweise Führungsringe für die Belüftungskanäle für eine Kühlung des Übergangsbereiches zwischen dem Gewindeteil und dem Neckring und / oder des Übergangsbereiches zwischen Neckring und Blasteil kundenspezifisch eingesetzt werden können.

Verfahrensgemäss wird ferner vorgeschlagen, dass unmittelbar nach der Übergabe der Preformen an die Kühlhülsen des Entnahmegreifers bis zum Ende der Kalibration im Bereich zwischen Gewindeteil und Blasteil eine Aussenkühlung der Preformen mittels Luft eingesetzt wird. Bevorzugt werden für die Kalibration an Nippeln angebrachte Press- bzw. Dichtringe positionsgesteuert bis in den Übergangsbereich zwischen dem Gewindeteil und dem Neckring oder bis in den Übergangsbereich zwischen dem Neckring und dem Blasteil in die Preformen eingeführt. In Kombination werden die Preformen bereits nach dem Einschieben in die Kühlhülsen und während der Kalibration von aussen in dem Überganssbereich zwischen Gewindeteil und Neckring und / oder bis in den Übergangsbereich zwischen dem Neckring und dem Blasteil von aussen gekühlt und verfestigt. Ein ganz besonderer Vorteil liegt darin, dass noch vor der Kalibration an den kritischen stützlosen Teilen der Preformen, unmittelbar nach der Übergabe von den offenen Formhälften an die Kühlhülsen, die Aussenhaut der Preformen sofort stärker verfestigt wird, sodass die mechanischen Greiferkräfte keinerlei negativen Einfluss auf die entsprechenden Bereiche haben. Im Falle von Preformen mit einem sich erweiternden Hals wird der Übergangsbereich zwischen dem Gewindeteil und dem Neckring von aussen luftgekühlt. Hier werden die Preformen bis auf Anschlag der Neckringe an die Stirnseite der Kühlhülsen eingeschoben, wobei die Kühlhülsen so ausgebildet sind, dass zwischen dem Bodenteil der Preformen und dem entsprechenden Bodenteil der Kühlhülsen ein minimaler Spalt, vorzugsweise im Bereich von Hundertstel-Millimetern, verbleibt, der mit der Kalibration aufgehoben werden kann. Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nun anhand einiger Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

die Figur 1 schematisch die neue Erfindung in einer Bereitschaftsstellung vor der

Kalibration der Preformen; die Figur 2a zeigt einen optimal in eine Preform eingeführten Nippel im Bereich der offenen Endseite der Preform; die Figur 2b einen Nippel in vergrössertem Massstab mit einem schwimmend angeordneten Press- bzw. Dichtring; die Figur 3a zeigt eine Aussenkühlung des Übergangsbereiches zwischen

Gewindeteil und Blasteil der Preformen; die Figur 3b zeigt einen Teilausschnitt der Figur 3a in grosserem Massstab; die Figur 4a zeigt eine Ausschnittvergrösserung einer Luft-Aussenkühlung; die Figur 4b zeigt eine Luft-Aussenkühlung bei einer Preform mit einem sich erweiternden Halsteil; die Figuren 5a, 5b und 5c zeigen nochmals sehr schematisch einen optimalen

Eindringort der Press- bzw. Dichtringe sowie der Aussenkühlung, wobei in den Figuren 5b und 5c zusätzlich eine Luftaussenkühlung der heiklen, nicht gestützten Bereiche stattfindet; die Figur 6a zeigt eine anders gestaltete dickwandige Preform mit entsprechender Positionierung des Nippels bzw. des Dichtringes; die Figur 6b die Lösung gemäss Figur 6a, jedoch ist der Blähdruck abgelassen und der Dichtring entlastet; die Figur 6c die Entnahme einer Preform mittels des Nippels in der Funktion eines Haltenippels; die Figur 7 schematisch ein Beispiel für einen ersten Lösungsweg mit einem zusätzlichen Nachkühler; die Figur 8 schematisch ein Beispiel für einen zweiten Lösungsweg, bei dem der

Entnahmeroboter als Nachkühler ausgebildet ist; die Figur 9 zeigt ein Wärmeprofil, aufgenommen an einer Preform, welche ohne

Kalibration erstellt wurde; die Figur 10a zeigt ein Testbeispiel mit einer Preform-Kalibration; die Figur 10b zeigt eine fehlerhafte Preform, bei der der Übergangsbereich, welcher in der Kühlhülse nicht abgestützt war, ohne eine erfindungsgemässe Verfestigung.

Wege und Ausführungen der Erfindung

Die Figur 1 zeigt eine Situation nach dem Ausfahren der Entnahmevorrichtung 1 1 aus den offenen Formhälften 8 und 9 und den Beginn der Kalibration sowie der Intensivkühlung. Dabei ist die Plattform 17 mit den Nippeln 30 bereits in einer Bereitschaftsstellung für eine Einfahrbewegung in die Preformen 10 gemäss Pfeil 31. Die Plattform 17 ist über einen Arm 14 auf einer Verschiebevorrichtung 32 und Linearführungsschienen 33 auf einer Tragkonsole 36 abgestützt und wird über einen Linearantrieb 34 parallel zur Maschinenaxe 37 bewegt. Der Linearantrieb 34 ist rückseitig an einer Lasche der Abstützplatte 4 verankert. Mit der Aktivierung des Linearantriebes 34 werden die Nippel 30 auf die Entnahmevorrichtung 1 1 zu- und wegbewegt (gemäss Pfeil 31 ). Der Betätigungsplatte 16 sind Verstellmittel 18 zugeordnet, welche als einzige Funktion das Zusammenquetschen und Entlasten der Pressbzw. Dichtringe 56 haben.

Die Figuren 1 und 7 zeigen schematisch eine Spritzgiessmaschine für Preformen mit folgenden Hauptelementen: ein Maschinenbett 1 , auf dem eine Abstützplatte 4 und eine feste Formaufspannplatte 2 und eine Spritzeinheit 3 gelagert sind. Eine bewegliche Formaufspannplatte 5 ist axial verschieblich auf dem Maschinenbett 1 abgestützt. Die beiden Platten 2 und 4 sind durch Holme 6 miteinander verbunden, welche durch die bewegliche Formaufspannplatte 5 hindurchgeführt sind. Zwischen der Abstützplatte 4 und der beweglichen Formaufspannplatte 5 befindet sich eine Antriebseinheit 7 zur Erzeugung des Schliessdruckes. Die feste Formaufspannplatte 2 und die bewegliche Formaufspannplatte 5 tragen je eine Formhälfte 8 bzw 9, zwischen denen eine Vielzahl von Kavitäten bildbar ist zur Erzeugung einer entsprechenden Zahl hülsenförmiger Spritzgiessteile. Die Spritzgiessteile 10 werden in den Kavitäten zwischen Dornen 26 sowie Kavitäten 27 hergestellt. Nach dem Öffnen der Formhälften 8 und 9 haften die hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 an den Dornen 26. Die gleichen Spritzgiessteile 10 im fertig gekühlten Zustand sind in der Figur 7 links oben dargestellt, wo sie gerade aus einer Nachkühleinrichtung 19 abgeworfen werden. Die oberen Holme 6 sind zum Zweck der besseren Darstellung der Einzelheiten zwischen den geöffneten Formhälften unterbrochen dargestellt. Gemäss der Lösung nach den Figuren 1 und 7 sind die vier Verfahrensschritte für die Spritzgiessteile 10 nach Abschluss des Spritzgiessprozesses entsprechend einem ersten Lösungsweg folgende:

"A" ist die Entnahme der Spritzgiessteile oder Preformen 10 aus den beiden Formhälften.

Die noch plastischen Teile werden dabei von einer im Raum zwischen den geöffneten

Formhälften abgesenkten Entnahmevorrichtung 1 1 aufgenommen (Figur 1 ) und mit dieser in die Position "B" angehoben.

"B" ist die Phase der Kalibration und der Intensivkühlung.

"B" / "C" ist die Übergabe der Preformen 10 von der Entnahmevorrichtung 1 1 an einen

Transfergreifer 12 sowie die Übergabe der Preformen 10 von dem Transfergreifer 12 an eine

Nachkühleinrichtung 19, entsprechend dem ersten Lösungsweg.

"D" ist der Abwurf der abgekühlten und in einen formstabilen Zustand gebrachten Preformen

10 aus der Nachkühleinrichtung 19.

Die Figuren 1 und 7 zeigen sozusagen Momentaufnahmen der Hauptschritte für das Handling gemäss dem ersten Lösungsweg. In der Position "B" werden die senkrecht übereinander liegend angeordneten Spritzgiessteile 10 von dem Transfergreifer 12 bzw. 12' übernommen und durch Verschwenken der Transfervorrichtung in Richtung des Pfeils P in eine stehende Position, gemäss Phase "C", gebracht. Der Transfergreifer 12 besteht aus einer um eine Axe 13 schwenkbaren Plattform 17, die eine Betätigungsplatte 16 trägt, welche im Parallelabstand zueinander angeordnet sind. Die Betätigungsplatte 16 ist parallel zur Plattform 17 über einen Antrieb bzw. über Verstellmittel 18 ausstellbar, so dass in der Position "B" die hülsenförmigen Spritzgiessteile 10 aus der Entnahmevorrichtung 1 1 geholt und in der in die Position "C" geschwenkten Lage in die darüberliegende Nachkühleinrichtung 19 geschoben werden können. Die jeweilige Übergabe erfolgt durch Veränderung des Abstandes "S" zwischen der Betätigungsplatte 16 und der Plattform 17. Die noch heissen Spritzgiessteile 10 werden in der Nachkühleinrichtung 19 fertiggekühlt und nach einer Verschiebung der Nachkühleinrichtung 19 in der Position "D" ausgestossen und auf ein Förderband 20 geworfen. Das Bezugszeichen 23 bezeichnet die Wasserkühlung mit entsprechenden Zu- bzw. Abführleitungen, welche zur Vereinfachung mit Pfeilen angedeutet sind und als bekannt vorausgesetzt werden. Die Bezugszeichen 24 / 25 bezeichnen die Luftseite, wobei 24 für das Einblasen resp. die Druckluftzufuhr und 25 für das Vakuum resp. Luftabsaugen steht (Figuren 6a und 6c). Aus der Figur 2a kommt der direkte Zusammenhang zwischen der Funktion der Nippel 30 als Kalibriernippel sowie dem konischen Abschnitt 47 einer Preform 10 zum Ausdruck. Das entsprechende konische Aussenteil der Preform 10 wird unmittelbar nach der Entnahme aus den offenen Formhälften 8, 9 vorab speziell gekühlt und die stützlose äussere Wandschicht innerhalb der Kühlhülse 21 verfestigt (Fig. 3b). Dies gibt der ganzen Preform am verjüngende Übergang 47 eine genügende Formstabilität. Nach aussen ist der Luftführungsring 1 14 innerhalb des Kopfteiles 143 der Kühlhülse 21 gehalten. Bei der Montage wird der Luftführungsring 114 mit den inneren Hülsen 144 der Kühlhülse 21 von rechts nach links eingeschoben. Die Kühlluft ist mit den Pfeilen 145, 145' bezeichnet. Die Figur 2a bzw. 3b zeigt, dass bevor der Press- bzw. Dichtring 56 mit der Preform in Berührung kommt, die Kühlluft in Aktion ist.

Die Figur 2b zeigt das Einführteil des Nippels 30 gemäss der Figur 6a in grosserem Massstab. Ein ganz bevorzugtes Merkmal ist die schwimmende Lagerung des Press- bzw. Dichtringes 56. Der Pressring 56 ist auf beiden Endseiten mittels loser Stützringe 100 gehalten. Die beiden losen Stützringe 100 weisen einen inneren Durchmesser "D" auf, der um ein geringes Spiel grösser ist als der Aussendurchmesser "d" des Stützrohres 52. Auch in Längsrichtung besteht Spiel "Sp" zwischen dem Stützring 100 und dem Verbindungsstück 80. Damit bekommt der Press- bzw. Dichtring 56 im inaktiven Zustand eine Bewegungsfreiheit im Sinne eines leichten Taumeins oder Schwimmens. Es ergibt sich automatisch eine optimale ringförmige Dichtstelle, z.B. 57, 57' oder 57" an dem Press- bzw. Dichtring 56.

Die Figuren 3a und 3b zeigen eine Aussenkühlung der Preformen 10 xx in dem nicht unkritischen Übergang 47 zwischen dem Gewindeteil 44 und dem Blasteil 43. Viele Preformen 10 xx weisen in diesem Abschnitt eine äussere konische Verjüngung 110 auf. Diese konische Verjüngung 1 10 ist isofern nachteilig, als der Bereich 47 der Verjüngung vis- a-vis der Kühlhülse 21 stützlos ist. Es besteht kein Kontakt mit der Innenwand 1 11 der Kühlhülsen. Über einen Luftanschluss 1 12 kann Kühlluft eingeblasen und über einen Kühlkanal 1 13 wieder ins Freie abgelassen werden. Diese zusätzliche Kühlung hat den grossen Vorteil, dass sie vom ersten Moment der Übergabe der Preformen 10 an die Kühlhülsen 21 und zusätzlich über die ganze Kalibrierzeit wirksam eingesetzt werden kann. Mit einer zusätzlichen Verfestigung der betreffenden Preformaussenseite wird einer möglichen Deformation durch die Anpresskraft des Press- bzw. Dichtringes 56 entgegengewirkt. Der auffallendste bauliche Unterschied zu einer "normalen" Kühlhülse liegt darin, dass im offenen Mündungsbereich ein Luftführungsring 1 14 angeordnet wird. Auf der Innenseite des Luftführungsringes 114 ist von der Stelle des Luftanschlusses 1 12 bis zur Abblasstelle 1 13' an die Umgebung rund um das betreffende Preformteil ein ringförmiger Kühlkanal angeordnet. Damit bestreicht die Kühlluft gezielt die ganze entsprechende konsiche Aussenseite der Preformen bis zur Stirnseite des Neckrings 137.

Die Figuren 4a und 4b zeigen eine Preform 10x mit einem konisch erweiterten Halsstück 136. Bei diesem Preformtyp gehört das erweiterte Halsstück bereits zum Blasteil und liegt während der Kalibration an der Innenwand der Kühlhülse 130 an. Die Kühlhülseninnenwand gibt der Preform 10x die definitive äussere Form. Das ganze Blasteil der Preform 10x liegt bis zum Neckring 137 an. Die optimale Dichtstelle des Press- bzw. Dichtringes 56 liegt in dem Bereich des zylindrischen Abschnittes im Bereich des Neckringes 137 (Fig. 5b). Damit ist aber dieser Teil beim Aufbauchen des Press- bzw. Dichtringes 56 in Bezug auf Deformationen gefährdet, da dieser Teil von aussen nur teilweise gestützt ist. Hier kommt die zusätzliche Aussenluftkühlung (KL) zum Tragen. Mit der Luftkühlung des Gewindeteiles 44 sowie des Neckringes 137 bekommt die äussere Haut des Gewindes 44 eine höhere Festigkeit. Dies unabhängig davon, ob die Preform kalibriert wird oder nicht.

Die Figur 4b zeigt noch einen weiteren interessanten Ausgestaltungsgedanken. Die Kühlhülse ist aus standardisierten Bauteilen zusammengesetzt und besteht aus einer inneren Kühlhülse 130, einer äusseren Kühlhülse 131 und einer Mantelhülse 132 sowie einem Kopfring 133, mit dem die Luftkanäle (Spalt Sp) gebildet werden. Je nach Gestalt der Preform 10, 10x, 10xx wird die innere Kühlhülse 130 konzipiert und ein entsprechender Kopfring 133 bzw. 1 14 aufgesetzt. Mit 138 ist der unterste Gewindegang, mit 134 der Sockel einer Betätigungsplatte und mit 135 die Dichtringe bezeichnet. Gemäss den Figuren 4a und 4b ist die Kühlhülse 10x so konzipiert, dass nach dem Einschieben der Preformen in die Kühlhülsen am Bodenteil ein minimaler Spalt 139 von einigen Zehntel Millimetern verbleibt. Dagegen soll hier der Neckring 137 bereits beim Einschieben vollständig auf der Stirnseite der Kühlhülse aufliegen.

Es kann in vielen Fällen bei einem rein zylindrischen Blasteil, gemäss Figur 5a, auf eine Aussenkühlung verzichtet werden. Bei dem Bestreben, die Maschinenzykluszeit noch mehr zu verkürzen, kann es jedoch auch bei Preformen mit zylindrischem Blasteil von Vorteil sein, das Gewindeteil frühzeitig zu verfestigen, damit jegliches Handling im Rahmen der Nachkühlung zu keinen Schäden am Gewinde führt. Die Figur 5b zeigt eine Preform mit einem im Bereich des offenen Endes vergrösserten Durchmesser. Diese Preform ist im Bereich Neckring 137 sowie Gewinde in der Kühlhülse nicht mehr abgestützt. Hier ist es deshalb von grossem Vorteil, wenn die Aussenhaut des genannten Bereiches sofort nach der Übergabe von den Spritzgiessformen an einen Entnahmegreifer mit Kühlluft verfestigt wird.

Die Figur 5c zeigt eine Lösung, welche bei einer Verjüngung des entsprechenden Blasteiles Verformungen, speziell Beulen in der betreffenden Partie, verhindern kann (Fig. 10b). Dies vor allem bei extrem kurzen Zykluszeiten von unter 10 Sekunden und bei dickeren Preformwandstärken. Bei den gängigen Preformen für Pet-Flaschen von 1 - 2 Litern Inhalt beträgt der mit Kühlluft behandelte Abschnitt in der Regel 3 bis 5 cm, wobei das Gewinde selber etwa 2 cm ausmacht.

Aus dem Gesagten ergibt sich, dass für die Preformen 10, 10x, 10xx vom Augenblick der Entnahme aus den offenen Formhälften

jederzeit bestmögliche Kühlverhältnisse bestehen; die Preform wird, abgesehen von einem kurzen Unterbruch, unmittelbar nach dem

Überschieben aus den offenen Formhälften in die Kühlhülsen bis zum Einfahren der

Nippel 30 während der Kalibrationsphase an die inneren Kühloberflächen der

Entnahmehülsen 40 angepresst; der kurze Unterbruch für ein hundertprozentiges Anliegen der Preform 10 wird durch die viel länger dauernde Kalibration wieder wettgemacht; nach der Kalibration sind die Preformen 10, 10x, 10xx allseits bereits in einem formstabilen Zustand. Die Preformen 10, 10x, 10xx bleiben deshalb nach der Kalibration bis zum fertiggekühlten Zustand in ihrer äusseren geometrischen Form masshaltig.

Bei maximaler Auslegung der Wasserkühlkreisläufe

==> in den Spritzgiessformen,

==> im Bereich der Spritzgiesskavitäten und im Spritzgiessdorn sowie

==> in der Entnahmehülse wird eine maximale Intensivwirkung erzeugt. Es ist dabei nicht das Ziel, innerhalb eines Spritzgiesszyklus die Preformen 10, 1Ox, 10xx fertig zu kühlen. Es wird jedoch angestrebt, die Preformen 10, 10x, 10xx bis zum Ende der zwei bis drei Mal länger dauernden Nachkühlung in einen schütt-, lager- und transporfähigen Zustand zu bringen.

Daraus ergeben sich grosse Vorteile:

==> die Voraussetzung für eine extreme Verkürzung der Zykluszeit,

==> damit eine weitere Steigerung der Produktivität der

Spritzgiessmaschine,

==> eine maximale Masshaltigkeit der Preformen

==> sowie bestmögliche qualitative Eigenschaften der Preformen, beispielsweise auch in Bezug auf die Kristallinität, Masshaltigkeit und Schadenfreiheit.

Die Figur 6a, 6b und 6c zeigen die Kalibration und die Entnahme der Preformen 10 aus den Entnahmehülsen 40 mittels der Nippel 30 in der Funktion als Haltenippel. Über dem Nippel 30 wird der Innenraum des Blasteiles auf Unterdruck gesetzt (Fig. 6a), bzw. die Preform 10 wird an den Nippel 30 angesaugt (-Zeichen) gemäss Fig. 6b. An dem Stützrohr 52 ist am hinteren Ende ein Zentrierring 58 angebracht, welcher genau zu dem offenen Ende des Preforms 10 passt, zum exakten Halten der Preformen auf den Nippeln 30. Auf der Gegenseite der Preform 10 wird Druckluft auf das geschlossene Preformende gegeben (+Zeichen) gemäss Fig. 6c. Die Preform 10 geht auf Anschlag 50 zu der Betätigungsplatte 16 und kann der Entnahmehülse 40 vollständig entnommen und beispielsweise dem Nachkühler übergeben werden oder gemäss einem zweiten Lösungsweg durch Umschalten auf Druckluft abgeworfen werden.

In der Figur 6a ist schematisch die Regelung der Druckluftzufuhr dargestellt. Über ein spannungsgeregeltes Steuerventil 35, 38 wird über die Spannung in Volt mittels Steuerung 39 die Druckluftzufuhr für die Kalibration eingestellt, wobei vorzugsweise von Beginn der Kalibration ein kontinuierliches Anschwellen des Blähdruckes angestrebt wird. Damit kann der durch Kühlwirkung der Kühlhülse 21 sich einstellenden Schrumpfung der Preform 10 entgegengewirkt und eine rasche Verfestigung der Aussenhaut erreicht werden. Die Preform 10 kann damit auf optimale Weise während der ganzen Dauer der Kalibration an die Innenwand der Kühlhülse angedrückt werden, ohne dass Blähungen im Bereich der stützlosen Bereiche oder Schäden durch das Handling der Preformen entstehen. Die Figur 7 zeigt eine Station am Ende des Spritzvorganges mit geöffneten Formhälften 8 bzw. 9. Die Temperatur der Preformen 10 wurde im Werkzeug mit maximaler Kühlwirkung abgesenkt. Die Preformen 10 dürfen durchaus noch forminstabil sein, derart, dass sie bei sofortigem Abwurf nach der Formöffnung bei geringster äusserer Krafteinwirkung sich deformieren könnten. Am Ende des Spritzvorganges ist die Entnahmevorrichtung bereits in Startposition (Figur 1 ) und kann nach der Formöffnung ohne Zeitverzug zwischen die offenen Formhälften abgesenkt werden. Bei der in der Figur 7 gezeigten Lösung wird eine unabhängige Nachkühleinrichtung 19 eingesetzt, in der die noch heissen Preformen 10 während 3 bis 4 Spritzgiesszyklen fertig gekühlt werden. Ein Transfergreifer 12 übergibt in der Phase "B" / "C" der Figur 7 die Preformen 10 an die Nachkühleinrichtung 19. Die Nachkühlung der Preformen findet in wassergekühlten Hülsen statt.

In der Figur 7 ist die Horizontalebene mit EH und die Vertikalebene mit EV bezeichnet. Die Horizontalebene EH wird durch die beiden Koordinaten X und Y und die Vertikalebene durch die Koordinaten Y und Z definiert. Die Z-Koordinate ist vertikal, und die X-Koordinate ist quer dazu ausgerichtet. Der Transfergreifer 12 führt eine Verschwenkbewegung sowie eine Linearbewegung in der X-Koordinate durch. Der Transfergreifer 12 kann zusätzlich mit einer gesteuerten Bewegung in der Y-Koordinate ausgebildet werden. Weil der Transfergreifer 12 bereits eine gesteuerte Bewegung in der X-Koordinate hat, kann die Exaktpositionierung der auf den Nippeln 30 des Transfergreifers 12 befindlichen Preformen 10 in X-Richtung durch eine entsprechend gesteuerte / geregelte Bewegung durchgeführt werden. Für die Übergabe der Preformen 10 an den Nachkühler 19 wird in diesem Fall der Nachkühler 19 in X-Richtung auf eine fixierte Position gefahren, der Transfergreifer 12 in der Y-Richtung gesteuert / geregelt und in die jeweils gewünschte Position gebracht. Bei der bevorzugten Ausgestaltung sind die Bewegungsmittel für den Nachkühler 19 für die zwei Koordinaten X und Y zur exakten Positionierung für die Übergabe der Preformen 10 Steuer- / regelbar. Dabei wird der Transfergreifer 12 jeweils in eine fixe Übergabeposition gesetzt.

Es wird zu diesen Ausführungen auf die WO 2004 / 041510, ferner auf die PCT 2007/000319 vollinhaltlich Bezug genommen.

In der dargestellten Position der Figuren 7 und 8 sind die beiden Formhälften 8 und 9 in geöffnetem Zustand, sodass der Nachkühler 60 in den freien Zwischenraum 62 zwischen den Formhälften einfahren kann. Der Nachkühler 60 hat insgesamt drei Bewegungsaxen, eine Horizontalbewegungsaxe in der Y-Koordinate, eine Vertikalbewegungsaxe in der Z- Koordinate sowie eine Drehaxe 63, welche von einer Maschinensteuerung 90 koordiniert werden. Die Drehaxe 63 dient lediglich dem Abwurf der fertig gekühlten Vorformlinge 10 auf ein Transportband 20. Die Drehaxe 63 ist gegenüber einer Grundplatte gelagert. Bewegungsmittel für die Vertikalbewegung ist ein Vertikalantrieb 65. Der Vertikalantrieb 65 ist gleitfähig auf einer Grundplatte 66 eines Horizontalantriebes 67 angeordnet. Der Horizontalantrieb 67 weist einen AC-Servomotor mit vertikaler Axe auf. Die Grundplatte 66 ist über vier Gleitkörper auf zwei parallelen Gleitschienen hin- und herbewegbar gelagert. Die Grundplatte 66 weist auf der rechten Bildseite ein senkrecht nach oben gerichtetes Grundplattenteil auf, an welchem der Vertikalantrieb 65 verankert ist. Der Vertikalantrieb 65 weist ebenfalls einen AC-Servomotor mit horizontaler Axe auf.

Die Nachkühleinrichtung gemäss Figur 8 weist mehrere parallel angeordnete Reihen auf. Beim gezeigten Beispiel sind in einer senkrechten Reihe jeweils 12 Kühlhülsen 21 dargestellt. Die Kühlhülsen 21 können in Bezug auf die Verhältnisse in den Spritzgiess- Formteilen sehr viel enger angeordnet werden. Es werden deshalb nicht nur mehrere parallele Reihen, sondern es wird zusätzlich eine Versetzung der Reihen vorgeschlagen. Dies bedeutet, dass für einen ersten Spritzgiesszyklus die Kühlrohre mit Nummern 1, für einen zweiten Spritzgiesszyklus die Kühlrohre mit Nummern 2, usw. bezeichnet werden. Sind im Beispiel mit vier Parallelreihen alle Reihen mit Nr. 3 gefüllt, werden die Reihen mit Nr. 1, wie beschrieben, für ein Ausstossen auf das Förderband 20 vorbereitet. Der Rest verläuft über die ganze Produktionszeit sinngemäss. Im gezeigten Beispiel liegt die gesamte Nachkühlzeit in der Grössenordnung von drei bis viermal der Spritzgiesszeit. Die Luftdruckbzw. Unterdruckverhältnisse in der Nachkühleinrichtung 19 müssen reihenweise steuerbar sein, damit zu einem bestimmten Zeitpunkt alle Reihen 1 bzw. 2, usw. gleichzeitig aktiviert werden können. Neben der Genauigkeit der Wegregelung des Nachkühlers 19 sowie der Plattform 17 ist es wichtig, dass die Beschleunigungs- und Verzögerungsfunktionen optimal gesteuert werden. Die Visualisierung findet in einem Kommandogerät der Maschinensteuerung resp. des Maschinenrechners 90 statt. Die Bewegungsabläufe können in jeder Hinsicht optimiert werden. Dies betrifft beispielsweise Start und Stopp, vor allem aber auch Beschleunigungen und Verzögerungen im Hinblick auf Geschwindigkeit und Weg.

Die Figur 9 zeigt ein Wärmeprofil, aufgenommen an einer Preform 10xx, welche ohne Kalibration erstellt wurde. Zu beachten ist die grosse Temperaturdifferenz von 62,8° C bis 45,7° C. Dies ergibt eine radiale Temperaturdifferenz am Ende des Schaftes der Preform von 17,1 ° C. Dies führte im ersten Abkühlungsprozess zu einer Ovalisierung der äusseren Form. Diese unerwünschte Ovalisierung kann nur durch eine längere Kühlzeit im Form-Werkzeug verringert oder verhindert werden. Bei dem gezeigten Beispiel wurde bei einer Zykluszeit von 13,5 Sek. das dargestellte Wärmeprofil gemessen. Die Qualität betrug ca. 0,2 mm, was gerade noch innerhalb der Toleranzgrenze liegt.

Die Figur 10a zeigt ein Testbeispiel mit der Kalibration der Preform 10xx mit Kühlluft. Die Temperaturverteilung liegt in einem sehr viel kleineren Bereich von nur noch 3,9° C. Dabei wurde die Zykluszeit von 13,5 Sek. auf 1 1 ,5 Sek. gesenkt. Die Ovalität betrug anstatt 0,2 mm nur noch 0,05 mm. Daraus ergibt sich, dass erfindungsgemäss bei einer kürzeren Zykluszeit präzisere Preformen hergestellt werden können.

Die Figur 10b zeigt eine Preform 10xx, bei der die erfindungsgemässe Aussenkühlung nicht angewendet wurde. Der Kalibrationsdruck war zu hoch, so dass sie sich im stützlosen konischen Bereich ausgebeult hat.

Claims

Patentansprüche

1. Nachkühlvorrichtung für Preformen (10), wobei die noch forminstabilen Preformen (10) mittels eines Entnahmegreifers (11) den offenen Formhälften (8, 9) einer Spritzgiessmaschine entnommen und in wassergekühlten Entnahme- bzw. Kühlhülsen (21) wenigstens teilweise nachkühlbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Kühlhülsen (21) im Bereich der äusseren offenen Endseite der Preformen (10) Luftblaseinrichtungen integriert sind, über welche die Aussenhaut, zumindest eines stützlosen Bereiches der Preformen (10), mit Kühlluft verfestigbar ist.

2. Nachkühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ihr ein Kälteaggregat zugeordnet ist zur Erzeugung von tiefgekühlter Kühlluft.

3. Nachkühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ihr ein Druckerzeuger für die Kühlluft zugeordnet ist, mit dem ein Luftdruck von weniger als 4 bar erzeugbar ist.

4. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuerung aufweist, mittels der die Luftblaseinrichtung vom Moment der P reform Übergabe an die Entnahme- bzw. Kühlhülsen (21) aktivierbar ist.

5. Nachkühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluftmenge und / oder die Kühllufttemperatur steuerbar ist, wobei die Maximalwerte unmittelbar nach der Preformübergabe einstellbar sind.

6. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftblaseinrichtung als gegen die äussere, offene Endseite der Preformen gerichtete Luftführungen bzw. Kühlkanäle (113) ausgebildet ist.

7. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wassergekühlten Entnahmehülsen in dem Bereich zwischen dem Gewindeteil (44) und dem Blasteil (43) bzw. dem zylindrischen Schaft Kühlkanäle (113) für eine entsprechende Aussenkühlung der Preformen (10), ferner einen Luftanschluss (112) für die Kühlkanäle (113) aufweisen.

8. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der geometrischen Ausgestaltung der Preformen (10) die Belüftungskanäle in dem Bereich zwischen Gewindeteil (44) und Neckring (137) und / oder in dem Übergangsbereich zwischen Neckring (137) und zylindrischem Blasteil (43) angeordnet sind.

9. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wassergekühlten Entnahmehülsen derart ausgebildet sind, dass das ganze Preformblasteil, mit Ausnahme des Gewindeteils (44) und des Neckringes (137), vollständig in die Entnahmehülse einführbar ist.

10. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die wassergekühlten Entnahmehülsen aus standardisierten Teilen ausgebildet sind, derart, dass fallweise Führungsringe (114) für die Belüftungskanäle für eine Kühlung des Übergangsbereiches zwischen Gewindeteil (44) und dem Neckring (137) und / oder des Übergangsbereiches zwischen Neckring (137) und Blasteil (43) einsetzbar sind.

11. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung mit einer Vielzahl von Nippeln (30) mit je einem Einführteil in die Preformen (10) und die Einführteile der Nippel (30) radial aufbauchbare Press- bzw. Dichtringe (56) aufweisen, welche in die Preformen (10) einführbar sind.

12. Nachkühlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressringe als radial aufbauchbare, insbesondere schwimmend gelagerte Dichtringe (56) ausgebildet sind, über welche für den Aufbau eines Blähdruckes im Innenraum des Blasteiles (43) der Preformen (10) eine mechanisch erzeugbare und einstellbare Abdichtkraft in Richtung der Innenwand der Preformen (10) erzeugbar ist.

13. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Nippel (30) mit den insbesondere schwimmend gelagerten Press- bzw. Dichtringen (56) positionsgesteuert in eine wählbare optimale Dichtstelle in einem Bereich zwischen Gewindeteil (44) und Blasteil (43) in die Preformen (10) einführbar sind.

14. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Preformen (10) in noch heissem, forminstabilem Zustand von der Spritzform zur Nachkühlung wassergekühlten Entnahmehülsen übergebbar und mittels der in die Preformen (10) einführbaren Nippel (30) mit Druckluft auf exakte Aussenabmessungen kalibrierbar sind.

15. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Nippel (30) an einer gemeinsamen Betätigungsplatte (16) angeordnet sind, welcher gesteuerte Antriebsmittel zugeordnet sind zur Einführung und Positionierung der Press- bzw. Dichtringe (56) in eine optimale Eindringtiefe bzw. an einer optimalen Stelle für die Dichtringe (56) in den Preformen (10) bzw. in den Entnahmekühlhülsen.

16. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen steuerbaren Entnahmegreifer (11) aufweist, mit wenigstens einer Anzahl wassergekühlter Entnahmehülsen, entsprechend der Zahl Spritzgiesspositionen der Spritzgiessformen, vorzugsweise einer 3- bis 4-fachen Anzahl der Anzahl Spritzgiesspositionen in dem Spritzwerkzeug.

17. Nachkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Entnahmegreifer (11) mit den wassergekühlten Entnahmehülsen, einen Transfergreifer (12, 12') mit Nippeln (30) sowie einen Nachkühler (19) mit einer Anzahl Kühlpositionen aufweist, welche der 3- bis 4-fachen Anzahl der Spritzpositionen entspricht, wobei das Blasteil (43) der Preformen (10) in den Entnahmehülsen kalibrierbar und die Preformen (10) in einer vorgegebenen exakten Form innerhalb jedes Spritzzyklus mittels dem Transfergreifer (12, 12'), dem Nachkühler (19) und nach dem Fertigkühlen einem Abtransport (20) übergebbar sind.

18. Verfahren für das Nachkühlen von Preformen (10) mit einem Gewindeteil (44), einem Blasteil (43) sowie einem Neckring (137), welche in noch heissem, forminstabilem Zustand in wassergekühlten Kühlhülsen (21) wenigstens teilweise nachgekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenhaut, zumindest eines Teiles der äusseren offenen stützlosen Endseiten der Preformen (10), über Luftblaseinrichtungen, welche in den Kühlhülsen (21) integriert sind, mit Kühlluft gekühlt und dabei verfestigt werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluft für die Kalibration vom Beginn der Kalibration stufenlos anschwillt, so dass die Aussenhaut der Preform (10) weiter abkühlt, bis der maximale Blähdruck zum Schrumpfausgleich erreicht wird, wobei das Anschwellen des Luftdruckes vorzugsweise durch Erhöhung der Steuerspannung eines Steuerventils in der Druckluftzufuhr erreicht wird.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlluft tiefgekühlte Luft mit einer Temperatur in dem Bereich von vorzugsweise unter 0° verwendet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlluft von weniger als 4 bar verwendet wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühllufteinsatz gesteuert wird, derart, dass die maximale Kühlwirkung sofort nach der Preformübergabe erfolgt.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach der Übergabe der Preformen (10) an die Kühlhülsen (21) im Bereich zwischen Gewindeteil (44) und zylindrischem Blasteil (43) eine Aussenkühlung der Preformen (10) mittels Luft vorgenommen wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von Preformen (10) mit einem sich erweiternden Hals der Übergangsbereich zwischen Gewindeteil (44) und Neckring (137) von aussen luftgekühlt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle von Preformen (10) mit einem aussen sich verjüngenden Halsteil dieser Bereich der Preformen (10) von aussen luftgekühlt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass a) an Nippeln (30) angebrachte Press- bzw. Dichtringe (56) positionsgesteuert in jede der Preformen (10) in dem Bereich zwischen Gewindeteil (44) und Blasteil (43) eingeführt werden, wobei b) die Press- bzw. Dichtringe (56) bis zum Kontakt an die Innenwand der Preformen (10) aufgebaucht und c) durch Erzeugen einer radial in Richtung der Innenwand gerichteten Kraft der Innenraum des Blasteiles (43) nach aussen abgedichtet wird.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasteile (43) der Preformen (10) nach dem Einschieben der Preformen (10) in die Kühlhülsen (21) und dem Ausfahren aus den offenen Formhälften (8, 9) innerhalb der Zeitdauer eines Spritzgiesszyklus die Preformen (10) an die Innenwand der Kühlhülsen (12) durch stufenlos anschwellende Druckluft auf exakte Aussenabmessungen kalibriert werden.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Nippel (30) mit den Press- bzw. Dichtringen (56) positionsgesteuert in eine wählbare optimale Dichtstelle in einen Bereich zwischen Gewindeteil (44) und Blasteil (43) in die Preformen (10) eingeführt werden.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Preformen (10) unmittelbar nach dem Einschieben in die Kühlhülsen (21) von aussen in dem Übergangsbereich zwischen dem Gewindeteil (44) und dem Neckring (137) und / oder bis in den Übergangsbereich zwischen dem Neckring (137) und dem Blasteil (43) von aussen luftgekühlt werden und in Kombination nach dem Ausfahren der Kühlhülsen (21) aus den offenen Formhälften (8, 9) mittels an Nippeln (30) angebrachter Press- bzw. Dichtringe (56) positionsgesteuert bis in den Übergangsbereich zwischen dem Gewindeteil (44) und dem Neckring (137) oder bis in den Übergangsbereich zwischen dem Neckring (137) und dem Blasteil (43) in die Preformen (10) eingeführt und innerhalb eines Spritzzyklus kalibriert werden.