DE102024104932A1

DE102024104932A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material mit hoher Produktionsleistung

Info

Publication number: DE102024104932A1
Application number: DE102024104932.4A
Authority: DE
Inventors: Dieter Klatt; Christian Polzin; Jan Fabian Klein; Rolf Baumgarte
Original assignee: KHS GmbH
Current assignee: KHS GmbH
Priority date: 2024-02-22
Filing date: 2024-02-22
Publication date: 2025-08-28
Also published as: WO2025176392A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Behältern (2) aus thermisch konditionierten Vorformlingen (1) aus einem thermoplastischen Material, insbesondere aus PET, bevorzugt unter Verwendung einer Reckstange (11). Die Vorformlinge (1) werden in einer Heizeinrichtung (24), durch die die Vorformlinge umlaufend hindurchbewegt werden, während der Bewegung auf eine für die Umformung geeignete Temperatur gebracht werden, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Vorformlingsmaterials, wobei die Vorformlinge (1) von einer Transfereinrichtung (35), die mehrere Trageinrichtungen (35') für die Vorformlinge aufweist, aus der Heizeinrichtung (24) mit einem ersten Teilungsabstand (D₁), dem Übernahmeteilungsabstand, entnommen, zu einer Umformeinrichtung (25) geführt und der Umformeinrichtung (25) mit einem zweiten Teilungsabstand (D₂), dem Übergabeteilungsabstand, übergeben werden. Die Umformeinrichtung (25) bewegt die Vorformlinge (1) umlaufend und formt diese währenddessen durch Einbringen eines Umformfluides unter Druck in den Behälter (2) um, wobei der Quotient (D₂/D₁) aus dem Übergabeteilungsabstand und dem Übernahmeteilungsabstand größer 1 und kleiner 6,5 ist, bevorzugt kleiner 5,25, weiter bevorzugt kleiner 5, schließlich bevorzugt kleiner 4.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material mit hoher Produktionsleistung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. von Anspruch 7. Die Erfindung betrifft auch Verfahren und Anlagen zum Herstellen von gefüllten, verschlossenen und/oder etikettierten Behältern.
Vorformlinge für die bekannten Verfahren und Vorrichtungen bestehen aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus PET, PE oder PP, und werden üblicherweise im Spritzgussverfahren hergestellt. Damit ein Vorformling in einen Behälter umgeformt werden kann, wird er thermisch konditioniert, also insbesondere erwärmt und mit einem geeigneten Temperaturprofil versehen. Dabei wird der Körper des Vorformlings z.B. auf ca. 120 °C erwärmt und dadurch formbar, während der Mündungsbereich nur deutlich niedrigere Temperaturen erreichen darf, da der Vorformling am Mündungsbereich gehalten und gehandhabt wird, z.B. am Tragring, und sich bei den üblichen Haltekräften nicht verformen darf, denn im Mündungsbereich entspricht der Vorformling bereits dem gewünschten Aussehen des Behälters, insbesondere ein dort vorgesehenes Außengewinde für einen Schraubverschluss.
Die Herstellung von Behältern aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material ist bekannt, beispielsweise aus Vorformlingen aus PET (Polyethylenterephthalat), wobei die Vorformlinge in Behälter umgeformt werden, z.B. durch Blasformung, und wobei die Vorformlinge innerhalb einer Vorrichtung zum Herstellen eines Behälters unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden. Typischerweise weist eine Vorrichtung zum Herstellen eines Behälters eine Heizeinrichtung zum Temperieren bzw. zum thermischen Konditionieren der Vorformlinge auf, sowie eine Umformeinrichtung mit wenigstens einer Umformstation, in deren Bereich der jeweils zuvor temperaturkonditionierte Vorformling zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion kann beispielsweise mit Hilfe eines Druckgases, insbesondere Druckluft, als Druckmedium erfolgen, das mit einem Formdruck in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Gemäß einer typischen Weiterverarbeitung werden die durch Blasformen hergestellten Behälter einer nachfolgenden Fülleinrichtung zugeführt und hier mit dem vorgesehenen Produkt oder Füllgut befüllt.
Es wurde weiterhin bereits vorgeschlagen, Kunststoffbehälter, insbesondere 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 den Kunststoffbehälter 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 wird der Vorformling vor dem Form- und Füllvorgang zunächst temperaturkonditioniert, das heißt auf eine für die hydraulische Umformung geeignete Temperatur erwärmt und ggf. ein Temperaturprofil aufgeprägt. 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, eine sogenannte Formfüllmaschine, 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 10 2010 007 541 A1 .
Für das Erreichen hoher Produktionszahlen, d. h. für das Erreichen einer hohen Anzahl an hergestellten Behältern pro Zeiteinheit, in der Regel ausgedrückt als Behälter pro Stunde (bottle per hour), haben sich kontinuierlich drehende Rundläufermaschinen als besonders geeignet erwiesen. Bei solchen Rundläufermaschinen werden z.B. mehrere Umformstationen auf einem drehangetriebenen Umformrad angeordnet, nämlich äquidistant auf einem Umfang des Umformrades. Während des Umlaufs einer Station wird die Station geöffnet, ein temperaturkonditionierter Vorformling in die Station eingegeben, die Station geschlossen, der Umformungsvorgang durchgeführt, die Station geöffnet und der fertige Behälter, gegebenenfalls bereits mit dem Füllgut befüllt, der Station entnommen und von dem kontinuierlich umlaufenden Umformrad weggeführt. Dies erfolgt sich periodisch mit der Umlauffrequenz des Umformrades wiederholend für jede der mehreren Stationen.
Auch die Temperaturkonditionierung der Vorformlinge erfolgt, während diese umlaufend durch die Heizeinrichtung hindurchbewegt werden. Bekannt ist z.B., dass eine große Anzahl an Transportdornen, die klemmend in die Mündungsöffnung der Vorformlinge eingreifen, kettenartig miteinander verbunden werden und eine in der Heizeinrichtung umlaufende Endloskette ausbilden. Im Eingangsbereich der Heizeinrichtung werden Vorformlinge zugeführt, von den Transportdornen aufgenommen und in der Regel entlang von stationär angeordneten Heizstrahlern geführt, die z.B. IR- und/oder NIR-Strahlung abgeben und dadurch Wärmeenergie in die Vorformlinge eintragen. Am Ausgang der Heizeinrichtung werden die temperaturkonditionierten Vorformlinge dann von einer Transfereinrichtung übernommen, die den Weitertransport der Vorformlinge zu der Umformungseinrichtung übernimmt. Auch diese Transfereinrichtung ist in der Regel als sich kontinuierlich drehendes Transferrad ausgeführt, an dessen Außenumfang z.B. umfangsbeanstandet mehrere Trageinrichtungen angeordnet sind, z.B. in Form von Greifzangen. Auch vor der Heizeinrichtung und hinter der Umformeinrichtung erfolgt der Transport der Vorformlinge bzw. der Behälter in der Regel mit solchen kontinuierlich drehenden Transferrädern. Es sind aber auch alternative Transfereinrichtungen denkbar, z.B. basierend auf Planarmotorantriebssystemen, wie unter den Bezeichnungen Beckhoff XTS, XPlanar bekannt und dort als Mover und Kacheln bezeichnet.
Die eingesetzte Heizeinrichtung, die die erforderliche große Anzahl an Vorformlingen pro Zeiteinheit auf die gewünschte Umformtemperatur erwärmt, wird in energetisch bevorzugter Weise mit möglichst kleinem Teilungsabstand zwischen den Vorformlingen betrieben. Dieser kleine Teilungsabstand ist jedenfalls bevorzugt im Bereich der Heizstrahler vorzusehen, die die Vorformlinge mit Heizstrahlung beaufschlagen. Denn in diesem Bereich sollen die Vorformlinge möglichst eng aneinandergereiht an den Heizstrahlern vorbeigeführt werden, damit die Heizleistung mit hohem Wirkungsgrad in die Vorformlinge eingetragen wird. Demgegenüber ist der Teilungsabstand auf dem Umformrad deutlich größer als der Teilungsabstand in der Heizeinrichtung. Der Teilungsabstand auf dem Umformrad lässt sich auch nicht beliebig verkleinern, da die Umformstationen geöffnet und geschlossen werden müssen und da die Umformstationen die auftretenden Umformkräfte zuverlässig aufnehmen können müssen. Zu beachten ist auch, dass ein Vorformling einen relativ kleinen Durchmesser hat, während der daraus geformte Behälter ein Mehrfaches davon an Durchmesser aufweist, sodass auch bereits aus diesem Grunde die Umformstationen nicht so eng aneinandergereiht werden können, wie dies bei den Transportdornen im Bereich der Heizeinrichtung und bei den davon gehaltenen Vorformlingen der Fall ist. Es ist aus den genannten Gründen üblich und bekannt, dass der Teilungsabstand der Vorformlinge in der Heizeinrichtung ein anderer ist als der Teilungsabstand der Vorformlinge, wenn diese in die Umformstationen eingesetzt werden. Man spricht fachüblich von einem Teilungsverzug zwischen diesen beiden Einrichtungen.
Es ist ebenfalls bekannt, dass die Vorformlinge mit einem bestimmten Teilungsabstand aus der Heizeinrichtung auf die Transfereinrichtung übergeben werden, der Teilungsabstand während des Umlaufs auf der Transfereinrichtung vergrößert und dann die Vorformlinge mit dem vergrößerten Teilungsabstand in die jeweilige Umformstation übergeben werden. Der erstgenannte Teilungsabstand zum Zeitpunkt der Entnahme aus der Heizeinrichtung kann als Übernahmeteilungsabstand bezeichnet werden, der zweitgenannte Teilungsabstand zum Zeitpunkt der Übergabe auf das Umformrad kann als Übergabeteilungsabstand bezeichnet werden. Es ist hierzu zum Beispiel bekannt, dass am Außenumfang eines Transferrades umfangsbeabstandet mehrere, jeweils senkrecht zur radialen Richtung des Transferrades verschwenkbare Zangen angeordnet sind und die Änderung der Teilung durch Schwenken der Zangen in tangentialer Richtung erreicht wird. Sobald eine Zange einen Vorformling von der Heizeinrichtung übernommen hat, erfolgt ein Verschwenken der Zange so, dass eine Übergabe in eine Umformstation der Umformeinrichtung mit der Teilung der Umformstationen erfolgen kann. Nach erfolgter Übergabe des Vorformlings in die Umformstation wird die Zange erneut verschwenkt, dieses Mal so, dass wieder die Teilung der Heizeinrichtung erreicht wird und ein weiterer Vorformling übernommen werden kann. Während des Umlaufs mit dem Transferrad ändern die Zangen also den Teilungsabstand der davon gehaltenen Vorformlinge. Es sind alternative Konstruktionen bekannt, die ebenfalls eine Änderung des Teilungsabstandes beim Transport zwischen Heizeinrichtung und Umformeinrichtung erlauben. Die genannten Zangen diesen insofern als Beispiel. Bei den oben angesprochenen Movern (Beckhoff) wäre die Veränderung des Teilungsabstandes durch eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen Mover zu erreichen.
Bei der Behälterherstellung besteht der Wunsch, die Zahl der pro Zeiteinheit hergestellten Behälter zu steigern. Das eingesetzte Material, z.B. PET, soll möglichst gering sein, sodass sich Wandstärken der Behälter und der Vorformlinge weiter verringern sollen. Die derzeitigen Produktionsleistungen sind bei Maschinen, in denen die Umformung durch ein gasförmiges Umformfluid erfolgt, höher als bei Maschinen, bei denen als Umformfluid eine Flüssigkeit genutzt wird. Unabhängig davon ist aber für beide Maschinen stets die Steigerung der Ausstoßleistung und ein geringer Einsatz an PET-Material gewünscht. Naheliegend könnte die Anzahl der Umformstationen, bei gleichbleibender Leistung pro Station, gesteigert werden und z.B. der Radius des Umformrades schlicht erhöht und dadurch der zur Verfügung stehende Umfang erhöht und weitere Stationen dort angeordnet werden. Auch die Ausstoßleistung der Heizeinrichtung ließe sich durch Vergrößerung erhöhen. Allerdings führt die Steigerung der Leistung durch Vergrößerung auch dazu, dass einzusetzende Baumaterialien für den Bau der Maschine, die zu bewegenden Massen, der benötigte Platz und die Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Kräfte immer größer, problematischer und schwerer zu beherrschen werden. Dies gilt in der Konsequenz auch für nachgeordnete weitere Behandlungseinrichtungen für die Behälter, z.B. wenn im Anschluss an das Herstellen der Behälter diese z.B. etikettiert, befüllt und z.B. verschlossen werden sollen, denn auch diese genannten Behandlungsschritte für den fertig hergestellten Behälter müssten der gesteigerten Ausstoßleistung der Umformvorrichtung folgen, insbesondere wenn eine verblockte Anordnung erfolgt, also die genannten Einrichtungen miteinander bewegungsgekoppelt sind, sei es mechanisch oder sei es steuerungstechnisch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Lösung bereitzustellen, die diese Probleme adressiert. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die es ermöglicht, die Anzahl der pro Zeiteinheit erzeugten Behälter zu steigern und dennoch die einzusetzende Materialmenge für den Bau der Maschine, die zu bewegenden Massen, den benötigten Platz und die Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Kräfte moderat und beherrschbar anwachsen zu lassen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.
Der erste Aspekt der Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Herstellen von Behältern, wie in der obigen Einleitung zum Stand der Technik ausgeführt, das heißt Behälter werden aus thermisch konditionierten Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, insbesondere aus PET, hergestellt. Dies erfolgt bevorzugt unter Verwendung einer Reckstange, die ebenfalls grundsätzlich im Stand der Technik bekannt ist. Die Vorformlinge werden zum Zwecke ihrer thermischen Konditionierung in einer Heizeinrichtung, durch die die Vorformlinge umlaufend hindurchbewegt werden, während der Bewegung auf eine für die Umformung geeignete Temperatur gebracht. Eine geeignete Temperatur ist insbesondere eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Vorformlingsmaterials. Solche Heizeinrichtungen sind ebenfalls im Stand der Technik in vielfacher Ausprägung bekannt. Der Transport durch die Heizeinrichtung kann z.B. durch kettenartig verbundene Transportdorne erfolgen, die in den Mündungsbereich der Vorformlinge eingreifen und die Vorformlinge entlang von stationär angeordneten Heizkästen mit Heizstrahlern entlangführen. Nach erfolgter Temperaturkonditionierung werden die Vorformlinge von einer Transfereinrichtung, die mehrere Trageinrichtungen für die Vorformlinge aufweist, aus der Heizeinrichtung mit einem ersten Teilungsabstand, dem Übernahmeteilungsabstand, entnommen. Dieser Übernahmeteilungsabstand ist der Abstand zueinander benachbarter Vorformlinge am Übernahmepunkt der Transfereinrichtung, d. h. betrachtet wird der gerade am Übergabepunkt befindliche Vorformling und sein unmittelbar nachfolgender Nachbar bzw. der Abstand zwischen diesen beiden Vorformlingen. Als Abstand wird abgestellt auf die Distanz zwischen den Längsachsen der beiden betrachteten und benachbarten Vorformlinge. Im Falle von Transportdornen, die diese Vorformlinge durch die Heizeinrichtung führen, entspricht die Lage der Längsachse des Vorformlings in der Regel auch der Lage der Längsachse des Transportdorns, sodass dieser Übernahmeteilungsabstand auch dem Abstand zwischen den beiden betrachteten Transportdornen entspricht im Sinne des Abstandes der Längsachsen der beiden betrachteten Transportdorne. Dieser Abstand ist der anspruchsgemäße Übernahmeteilungsabstand. Dieser Abstand ist am Übernahmepunkt der Transfereinrichtung stets gleich. Der Abstand zwischen benachbarten Vorformlingen kann aber in anderen Bereichen der Heizeinrichtung davon abweichend sein. Dazu wird später ein typisches und bevorzugtes Beispiel angegeben.
Die besagte Transfereinrichtung führt die übernommenen Vorformlinge zu einer Umformeinrichtung und übergibt die Vorformlinge der Umformeinrichtung mit einem zweiten Teilungsabstand, dem Übergabeteilungsabstand. Analog zum Übernahmeteilungsabstand wird auch beim Übergabeteilungsabstand der Vorformling am Übergabepunkt auf die Umformeinrichtung betrachtet und dessen Abstand zum benachbarten Vorformling, in diesem Fall der Abstand zum unmittelbar vorauseilenden Vorformling. Auch hier wird als Abstand abgestellt auf die Distanz zwischen den Längsachsen der beiden benachbarten Vorformlinge. Die Lage dieser Längsachse der Vorformlinge fällt in der Regel zusammen mit der Lage der Längsachse der Reckstange, soweit mit Vorteil vorgesehen, der Lage der Längsachse einer Blasdüse bzw. der äußeren Form der Umformstation, sodass auch auf diesen Abstand der entsprechenden Längsachsen abgestellt werden könnte. Bei typischen Umformungseinrichtungen ist dieser Abstand der Längsachsen unveränderlich, sodass anders als bei Heizeinrichtungen der Teilungsabstand der Vorformlinge (bzw. nach Umformung der Abstand der Behälter) während des gesamten Umlaufs in der Umformungseinrichtung unverändert bleibt. Die Umformeinrichtung bewegt die Vorformlinge umlaufend. Während der Umlaufbewegung wird der Vorformling durch Einbringen eines Umformfluides unter Druck in den Behälter umgeformt. Es sei ergänzt, dass bei Bewegung des Vorformlings auf einer gekrümmten Bahn der Abstand entlang dieser gekrümmten Bahn als Teilungsabstand betrachtet wird.
Während des Umlaufs des Vorformlings auf der Transfereinrichtung muss dessen Teilungsabstand verändert werden. Die Transfereinrichtung übernimmt den Vorformling mit dem Übernahmeteilungsabstand und übergibt den Vorformling auf die Umformungseinrichtung mit einem Übergabeteilungsabstand. Diese beiden Teilungsabstände sind aus den in der Beschreibungseinleitung angegebenen Gründen nicht identisch, vielmehr ist der Übergabeteilungsabstand in der Regel mehrfach größer als der Übernahmeteilungsabstand. Der Unterschied in diesen beiden Teilungsabständen muss entsprechend zwischen Übernahmepunkt und Übergabepunkt ausgeglichen werden, d. h. auf dem Umlaufweg zwischen diesen beiden Punkten muss der Vorformling beschleunigt werden, wobei der Begriff der Beschleunigung positive und negative Beschleunigung umfasst, wobei in der Regel eine positive Beschleunigung erforderlich ist, da eine Teilungsvergrößerung zu erfolgen hat. Diese erforderliche Beschleunigung zur Anpassung des Abstandes der Vorformlinge stellt zugleich eine Belastung der bereits temperaturkonditionierten Vorformlinge dar, die aufgrund der Temperaturkonditionierung verformbar sind und also bei hohen Beschleunigungen z.B. verbiegen können, mit negativen Folgen für die nachfolgenden Umformschritte. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der Quotient aus dem Übergabeteilungsabstand und dem Übernahmeteilungsabstand größer 1 und kleiner 6 ist, bevorzugt kleiner 5,5, weiter bevorzugt kleiner 5, schließlich bevorzugt kleiner 4. Die angegebene Begrenzung des Quotienten führt dazu, dass der vorzunehmende Teilungsausgleich gering bleibt und also die Beschleunigungsbelastung auf die aufgrund Temperaturkonditionierung verformbaren Vorformlinge auf einem geringen und in ihrer Wirkung auf die Vorformlinge akzeptablen Niveau bleibt und dennoch hohe Produktionsleistungen erreichbar sind. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass diese Beschleunigung aufgrund des erforderlichen Teilungsausgleichs zu der ohnehin stattfindenden Beschleunigung aufgrund der Bewegung auf einer gekrümmten Umlaufbahn hinzutritt. Dass der Quotient größer 1 ist folgt aus der Tatsache, dass der Teilungsabstand auf dem Transferrad zu vergrößern ist.
Die genannten Quotienten bedeuten z.B. in einem konkreten Beispiel, dass bei einem Umformrad mit 36 Umformstationen bei einem Blasraddurchmesser von z.B. 3,08 m der Teilungsabstand auf dem Umformrad ca. 270 mm beträgt. Eine Transfereinrichtung mit z.B. 22 Trageinrichtungen könnte z.B. ausgehend von einem Übernahmeteilungsabstand von z.B. ca. 50 mm den Teilungsausgleich auf 270 mm ausführen. Der anspruchsgemäße Quotient beträgt in diesem Fall z.B. 5,4. Dieser Quotient lässt sich weiter reduzieren entweder durch Verringerung des Teilungsabstandes auf dem Umformrad oder durch Erhöhung des Teilungsabstandes am Entnahmepunkt der Heizeinrichtung. In diesem Beispiel kann der Tragringdurchmesser am Vorformling bzw. am Behälter z.B. bis zu 36mm betragen und die Flaschengröße z.B. bis zu 2 Liter.
Als Blasradradius wird der Radius der Bahn verstanden, auf der sich die Vorformlinge während des Umlaufs auf dem Blasrad bewegen, genauer auf der sich die Längsachse des Vorformlings bewegt, noch genauer die Längsachse der Mündungsabschnitte, welche aber mit der Längsachse des Vorformlings übereinstimmt. In der Regel ist das auch die Bahn, auf der sich die Stationshauptachsen der Umformstationen bewegen. In analoger Weise ist der Radius der Transfereinrichtung definiert durch den Bahnradius der Bahn, auf der sich die Vorformlinge bzw. deren Längsachsen bewegen. Auch der Radius anderer Einrichtungen ist in Bezug auf die Bewegungsbahn der Vorformlinge bzw. der Behälter definiert.
Das vorstehend aufgeführte Beispiel ist auch bezüglich der Anzahl der Umformstationen ein bevorzugtes Beispiel, wobei generell bevorzugt ist, dass die Zahl der äquidistant am Umfang des Umformrades angeordneten Stationen größer 24 ist, weiter bevorzugt größer 30 und schließlich größer oder gleich 36 ist. Diese Zahlen führen zu einem günstigen Verhältnis aus erreichbarer Produktionsleistung zu aufzuwendendem Einsatz an Masse und Platzbedarf sowie daraus resultierender Kräfte, Beschleunigungen und Belastungen.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt, dass der Umformraddurchmesser größer 2,5 m beträgt, bevorzugt größer 3 m, weiter bevorzugt kleiner 3,36 m, weiter bevorzugt kleiner 3,25 m. Auch diese angegebenen Ober- und Untergrenzen zu Durchmessern, die miteinander kombinierbar sind, stellen einen günstigen Kompromiss aus erreichbarer Produktionsleistung (je größer der Radius, desto mehr Stationen können angeordnet werden) und einzusetzendem Aufwand (je größer der Radius, desto mehr Baumaterial ist einzusetzen und desto mehr Platz wird benötigt) und daraus resultierenden Kräften, Beschleunigungen und Belastungen dar (je größer der Radius, desto höher ist die Radialbeschleunigung und die Belastungen z.B. auf Lagerungen, Brems- und Antriebssysteme). Dabei ist der Umformradradius definiert bezogen auf den Kreis, der von der vertikal ausgerichteten Längsachse der in den Stationen aufgenommenen Vorformlinge bzw. der daraus entstehenden Behälter umlaufen wird, welcher, wie weiter oben ausgeführt, in der Regel zusammenfällt mit der Kreisbahn, auf der sich die vertikal stehenden Längsachsen der Reckstange, der Blasdüse bzw. der Stationshauptachse beim Umlauf des Umformrades bewegen.
Im Sinne einer hohen erreichbaren Produktionsleistung ist bevorzugt, dass die Ausstoßleistung pro Station größer 2555 Flaschen pro Stunde beträgt. Insbesondere in Verbindung mit den vorstehend angegebenen bevorzugen Stationszahlen, den vorstehend angegebenen bevorzugten Radien und der nachstehend angegebenen bevorzugten Umfangsgeschwindigkeit führen diese Ausstoßleistungen immer noch zu ausreichenden Umlaufzeiten und für die Umformung zur Verfügung stehenden Zeitdauern, um die Umformung des Vorformlings in den Behälter ohne Qualitätseinbuße ausführen zu können.
Insbesondere ist alternativ oder zusätzlich bevorzugt, dass die Umfangsgeschwindigkeit des Vorformlings bzw. Behälters auf dem Umformrad kleiner 7,5 m/s ist. Auch dies ist in gewisser Weise ein Kompromiss aus gewünschter hoher Produktionszahl und schonendem Umgang mit den Vorformlingen und Maschinenkomponenten.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten Merkmalen erweist sich als vorteilhaft, dass der Durchmesser der Transfereinrichtung kleiner oder gleich 1600 mm ist. Zwar ließe sich durch größere Wahl des Durchmessers der Weg, auf dem der Teilungsausgleich zu erfolgen hat, vergrößern, allerdings ginge dies zulasten unter anderem des Platzbedarfs. Der genannte Durchmesser erweist sich als ausreichend, um die benötigte Anzahl an Trageinrichtungen anzuordnen und mit der sich ergebenden Umlaufgeschwindigkeit den erforderlichen Teilungsausgleich auszuführen, ohne dass dabei die Belastung auf die Vorformlinge zu groß wird.
Aus den gleichen Optimierungsgründen erweist es sich alternativ oder zusätzlich als vorteilhaft, dass die Anzahl der Umformstationen weniger als 1,65 Mal so groß ist wie die Anzahl der Trageinrichtungen auf der Transfereinrichtung. Im weiter oben angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel standen 36 Umformstationen 22 Trageinrichtungen gegenüber, sodass dort der Quotient etwas unterhalb von 1,65 liegt. Bei Erhöhung auf 24 Trageinrichtungen verringert sich dieser Quotient z.B. auf 1,5.
Die Kombination einiger oder aller vorstehend als vorteilhaft beschriebenen Merkmale führt insgesamt zu einem als Optimum betrachteten Gesamtergebnis.
Für eine hohe Produktionsleistung erweist es sich auch als vorteilhaft, dass die Vorformlinge in der Heizeinrichtung entlang von Heizstrahlern zweireihig transportiert werden und einreihig im Bereich der Entnahme aus der Heizeinrichtung und im Bereich der Übergabe in die Heizeinrichtung geführt sind. Geeignete Transporteinrichtungen und Heizkästen mit Heizstrahlern, die dies ermöglichen, sind im Stand der Technik bekannt, z.B. aus der EP 3 452 265 A1 oder der EP 3 284 579 A1 . Dies erweist sich auch als vorteilhaft in Bezug auf den Platzbedarf, die Energieeffizienz während des Heizprozesses und dies erlaubt auch den Übernahmeteilungsabstand zu vergrößern, z.B. von etwa 50 mm auf etwa 65 mm, während der Teilungsabstand z.B. im Bereich der Heizstrahler weniger als 20 mm beträgt.
Mit Vorteil mit Blick auf eine Verringerung des Teilungsabstandes auf dem Umformrad wird vorgeschlagen, dass die Umformstationen in an sich bekannter Weise mehrteilige äußere Formen aufweisen, die geöffnet und geschlossen werden können, und gegen deren Innenkontur die Vorformlinge zur Ausbildung des Behälters expandiert werden. Die äußere Form besteht aus zwei Seitenschalen, deren Innenkontur die seitliche Außenkontur des darin umgeformten Behälters vorgibt, sowie aus einer Bodenform, deren Innenkontur die äußere Kontur des Behälters in dessen Bodenbereich vorgibt. Vorteilhaft für eine Verringerung des Teilungsabstandes ist, wenn eine der beiden Seitenschalen gegenüber dem Umformrad unbeweglich auf diesem angeordnet ist, während die andere Seitenschale gegenüber der ersten Seitenschale beweglich ist. Für die Reduzierung des Verschleißes und der mechanischen Belastung ist bevorzugt die Bewegung der Seitenschale und die Bewegung der Bodenschale mechanisch bewegungsgekoppelt. Auf diese Weise entfällt eine ansonsten notwendige weitere Antriebseinrichtung, denn z.B. kann die angetriebene Bewegung der Seitenschalen durch die mechanische Bewegungskopplung auf die Bodenschale übertragen werden, sodass für die Bodenschale keine eigenständige Antriebseinrichtung erforderlich ist. Weiter bevorzugt wird die Reckstange von einem Linearmotor angetrieben bewegt, sodass z.B. keine Steuerkurve für die Reckstangenbewegung einzusetzen ist, die gerade bei den hohen angestrebten Produktionsleistungen einer hohen Beanspruchung unterliegen würde. Aus dem gleichen Grund, nämlich zur Vermeidung einer externen Steuerkurve, erfolgt bevorzugt auch das Öffnen und Schließen der Form von einem Elektromotor angetrieben. Insbesondere ist bevorzugt, dass das Antreiben der Reckstange und das Antreiben der Öffnungs- und Schließbewegung der Form von einem einzigen gemeinsamen Antrieb erfolgt, bevorzugt von einem Linearmotor. Auf diese Weise wird lediglich ein Antrieb, z.B. ein elektrischer Antrieb benötigt, um die wesentlichen Bewegungen der Umformstation auszuführen, was einerseits zu einem Wegfall von externen Steuerkurven führt und andererseits zu einer Verringerung der Anzahl der benötigten Antriebe. Auch dies trägt insgesamt dazu bei, bewegte Massen einzusparen und befördert hohe Produktionsleistungen.
Bezüglich der Trageinrichtungen der Transfereinrichtung wird mit Vorteil vorgeschlagen, dass diese als schwenkbare Zangenarme ausgebildet sind. Damit ist gemeint, dass schwenkbare Arme vorliegen, an deren radial außenliegenden Enden zangenartige Greifer angeordnet sind. Die Teilungsveränderung vom Übernahmeteilungsabstand zum Übergabeteilungsabstand lässt sich dann z.B. in Form einer Schwenkbewegung der Zangenarme ausführen. Dies kann z.B. kurvengesteuert erfolgen, es kann aber auch ein entsprechender Antrieb auf der Transfereinrichtung angeordnet sein, z.B. ein elektrisch arbeitender Aktor.
Schließlich wird zu diesem ersten Aspekt der Erfindung mit Vorteil vorgeschlagen, dass die Behälter nach ihrer umformenden Herstellung in einer Fülleinrichtung befüllt und/oder in einer Schließeinrichtung verschlossen und/oder in einer Etikettiereinrichtung etikettiert werden, wobei diese Einrichtungen mit der Umformeinrichtung verblockt angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich die geschilderte Optimierung auch für die nachfolgenden Behandlungsschritte des Füllens, Verschließens und/oder Etikettierens ausnutzen und sich eine Gesamtanlage aufbauen, die insgesamt einen sehr geringen Platzbedarf hat.
Der zweite Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Behältern aus thermisch konditionierten Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material. Die entsprechenden Vorrichtungsmerkmale und die dazu erläuterten bevorzugten Ausführungsvarianten in den Unteransprüchen folgen im Wesentlichen den Merkmalen, die oben zum ersten Aspekt der Erfindung erläutert wurden. Die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist geeignet und gedacht, dass zum ersten Aspekt der Erfindung angesprochene Verfahren auszuführen und weist hierfür die erforderlichen gegenständlichen Mittel auf, wie in Anspruch 7 angegeben und wie in den Ansprüchen 8-12 zu bevorzugten Ausführungsvarianten angegeben.
Die Vorrichtung weist eine Heizeinrichtung mit einer Vorformlinge durch die Heizeinrichtung führenden Transporteinrichtung auf. Diese Heizeinrichtung übernimmt die Temperaturkonditionierung der Vorformlinge, indem sie angesteuert und ausgebildet ist, die Vorformlinge auf ihrem Weg durch die Heizeinrichtung auf eine für die Umformung geeignete Temperatur zu erwärmen, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Vorformlingsmaterials. Wie auch bereits zum Verfahren erläutert, weist die Vorrichtung eine Transfereinrichtung mit mehreren Trageinrichtungen auf, die angeordnet und ausgebildet ist, die Vorformlinge aus der Heizeinrichtung mit einem ersten Teilungsabstand, dem Übernahmeteilungsabstand, zu entnehmen, zu einer Umformeinrichtung zu führen und der Umformeinrichtung mit einem zweiten Teilungsabstand, dem Übergabeteilungsabstand, zu übergeben. Entsprechend findet während des Führens zu der Umformeinrichtung eine Überführung des Teilungsabstandes vom Übernahmeteilungsabstand zum Übergabeteilungsabstand statt. Die Umformeinrichtung ist als zu einem kontinuierlichen Umlauf drehangetriebenes Umformrad ausgeführt und angeordnet und ausgebildet, auf das Umformrad übergebene Vorformlinge umlaufend zu bewegen und während des Umlaufs durch Einbringen eines Umformfluides unter Druck den Vorformling in den Behälter umzuformen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist dabei bevorzugt eine Reckstange auf. Erfindungsgemäß und aus den zum ersten Aspekt der Erfindung angegebenen Gründen ist der Quotient aus dem Übergabeteilungsabstand und dem Übernahmeteilungsabstand größer 1 und kleiner 6, bevorzugt kleiner 5,25 weiter bevorzugt kleiner 5, schließlich bevorzugt kleiner 4.
Zu den weiteren Merkmalen und Vorteilen in den Vorrichtungsunteransprüchen 8 bis 12 kann auf die Ausführungen zu den Verfahrensunteransprüchen 2 bis 6 verwiesen werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachfolgend beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. In den Figuren sind gleiche oder im Wesentlichen funktionsgleiche bzw. -ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:

1: einen Längsschnitt durch eine äußere Form einer Umformstation, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
2: eine schematisierte Darstellung zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Behälterherstellungsmaschine;
3: eine schematische Darstellung zur Realisierung eines Wechsels zwischen einreihiger und zweireihiger Transportweise von Vorformlingen auf einem Transportweg durch eine Heizeinrichtung;
4a, b, c: perspektivische Ansichten einer Ausführungsform einer Umformstation in unterschiedlichen Stellungen mit mehreren bewegungsgekoppelten Stationselementen: a) Ausgangsstellung, b) Zwischenstellung und c) Endstellung;
5 a, b: Prinzipdarstellungen zu einer ersten beispielhaften Transporteinrichtung einer Heizeinrichtung für den Wechsel zwischen einer einreihigen und einer zweireihigen Transportweise;
6 a, b, c: Prinzipdarstellungen zu einer zweiten beispielhaften Transporteinrichtung einer Heizeinrichtung für den Wechsel zwischen einer einreihigen und einer zweireihigen Transportweise;
7a, b: Prinzipdarstellungen der Öffnungs- und Schließbewegung der Formträger einer beispielhaften Umformstation.

Der prinzipielle Aufbau einer aus dem Stand der Technik bekannten Umformstation 3 zur Umformung von Vorformlingen 1 in Behälter 2 ist in 1 dargestellt. Abbildungen zu einem detaillierteren Beispiel folgen später mit den 4a, 4b, 4c. Die Erfindung erstreckt sich sowohl auf die Verwendung eines gasförmigen Umformmediums unter einem Umformdruck, z.B. Druckluft, als auch auf die Verwendung eines flüssigen Umformmediums unter Umformdruck, z.B. das in den Behälter einzufüllende Füllgut. Dennoch wird nachfolgend primär die Verwendung eines gasförmigen Umformmediums in den Blick genommen und beschrieben, denn derartige Vorrichtungen und Verfahren erreichen höhere Produktionszahlen, sodass die vorliegende Erfindung besonders auf diese Vorrichtungen und Verfahren gerichtet ist. Insofern wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit nachfolgend und stellvertretend für beide Umformmedien von Blasverfahren, Blasvorrichtungen, Blasrädern etc. gesprochen.
Die Umformstation bzw. Blasstation 3 zur Formung des Behälters 2 besteht im Wesentlichen aus einer äußeren Blasform 4, in die ein Vorformling 1 einsetzbar ist. Der Vorformling 1 kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat (PET) sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings 1 in die Blasform 4 und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters 2 besteht die Blasform 4 aus Formhälften 5, 6, die auch als Seitenschalen bezeichnet werden, und aus einem Bodenteil 7, das von einer nicht gezeigten Hubvorrichtung positionierbar ist. Der Vorformling 1 kann im Bereich der Blasstation 3 von einem Transportdorn 9 gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling 1 eine Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung zur Behälterherstellung durchläuft. Es ist aber auch möglich, den Vorformling 1 beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform 4 einzusetzen.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist z.B. oberhalb des Transportdornes 9 ein nicht dargestellter Anschlusskolben 10 angeordnet, der auch als Blasdüse bezeichnet wird, und der dem Vorformling 1 Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn 9 vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
Eine Reckung des Vorformlings 1 erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Reckstange 11, die in nicht dargestellter Weise von einer Antriebseinrichtung positioniert wird. Ein Beispiel einer Antriebseinrichtung in Form eines elektrischen Antriebes, eines Linearmotors, wird zu den 4a, b, c angegeben. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann aber auch eine mechanische Positionierung der Reckstange 11 über Kurvensegmente durchgeführt werden, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist generell zweckmäßig und im Stand der Technik üblich, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen 3 auf einem rotierenden Blasrad 25 angeordnet sind. Die Verwendung einer Reckstange bedeutet zwar zusätzlichen technischen Aufwand, ergibt aber Vorzüge bei der Herstellung qualitativ hochwertiger Behälter mit gleichbleibender Qualität. Bei der Verwendung der Reckstange wird diese bis in den Bereich eines Bodens 14 des Vorformlings 1 gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird die Reckstange in gewünschter Weise positioniert, z.B. von einem Linearmotor (alternativ von einem Servomotor mit Gewindespindel, einer Zahnstange, einem Zahnriemen etc.) und z.B. nach einer vorgegebenen Kennlinie, oder z.B. über eine Kurvensteuerung, wobei eine Führungsrolle, die während der Durchführung des Reckvorganges an der Kurvenbahn entlang gleitet und die mit der Reckstange mechanisch gekoppelt ist, eine aktuelle Reckposition vorgibt. Die Verwendung einer Reckstange wird als bevorzugt betrachtet. Ebenso wird als bevorzugt betrachtet, den Reckstangenantrieb elektromotorisch auszuführen.
Zum Zwecke einer Auswechselbarkeit der Formhälften 5, 6, nämlich um in der Behälterherstellungsvorrichtung unterschiedliche Behälter 2 herstellen zu können, sind diese z.B. lösbar an Trägern 19, 20 angeordnet, wobei diese Träger 19, 20 maßgeblich für die Kraftaufnahme sind. Auch die Bodenschale 7 ist zum Zwecke ihrer Auswechselbarkeit lösbar an einen Bodenformträger (nicht dargestellt) angeordnet. Entsprechende Anordnungen von Trägern und Formschalen sind im Stand der Technik in vielfältiger Art bekannt. Für das Einsetzen eines Vorformlings 1 in die Blasform 4 und für das Entnehmen der fertig ausgeformten Behälter 2 ist z.B. bekannt, dass diese Träger 19, 20 buchartig aufgeklappt werden. Es sind auch andersartige Öffnungs- und Schließbewegungen bekannt. In den Figuren ist aber eine solche buchartige Aufklappbarkeit dargestellt. Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern 19, 20 angeordneten Formhälften 5, 6 erfolgt z.B. eine Verriegelung der Träger 19, 20 relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung.
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes 21 des Vorformlings 1 ist gemäß 1 die Verwendung separater Gewindeeinsätze 22 im Bereich der Blasform 4 vorgesehen. 1 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter 2 auch gestrichelt gezeichnet den Vorformling 1 und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase 23.
2 zeigt in schematischer Weise den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizeinrichtung 24 sowie einem rotierenden Blasrad 25 als Umformeinrichtung versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingabe 26 werden die Vorformlinge 1 von Übergaberädern 27, 28, 29 in den Bereich der Heizeinrichtung 24 transportiert. In der Heizeinrichtung 24 sind entlang von geradlinigen Heizstrecken Heizstrahler 30 sowie optional Gebläse 31 angeordnet, um die Vorformlinge 1 zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge 1, auch als Temperaturkonditionierung bezeichnet, werden diese an das Blasrad 25 übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen 3 angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter 2 werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke 32 zugeführt. Der Ausgabestrecke könnte sich ein Füller und/oder Etikettierer und/oder Verschließer anschließen.
Das Blasrad 25 läuft im Produktionsbetrieb kontinuierlich mit einer konstanten Umlaufgeschwindigkeit um. Während eines Umlaufs erfolgt das Einsetzen eines Vorformlings 1 in eine Blasstation 3, die Expansion des Vorformlings 1 zu einem Behälter 2 und die Entnahme des ausgeformten Behälters 2 aus der Blasstation 3. Die Blasstationen 3 können eine Reckstange 11 aufweisen, die zur Unterstützung der axialen Streckung und Führung in den Vorformling 1 einfahrbar ist. Wenn die Blasstation 3 eine Reckstange aufweist, erfolgt während eines Umlaufes des Blasrades 25 auch eine Reckung des Vorformlings 1.
Die Expansion des Vorformlings 1 erfolgt im dargestellten Beispiel durch Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung ist z.B. in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Pressluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird, und in eine sich anschließende Hauptblasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druckniveau zugeführt wird. Während der Vorblasphase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt. Eine typische Durchführung des Blasvorganges nach einem Einsetzen des Vorformlings 1 in die Blasform 4 und nach einer Verriegelung der Blasstation 3 erfolgt zunächst durch ein Hineinfahren der Reckstange 11 in den Vorformling 1 bei gleichzeitiger Blasdruckunterstützung derart, dass der Vorformling 1 durch die axiale Reckung nicht auf die Reckstange 11 radial aufschrumpft. Nach der in 1 dargestellten vollständigen Durchführung des Reckvorganges erfolgt die vollständige Expansion der Behälterblase 23 in die Endkontur des Behälters 2 und der maximale Innendruck wird so lange aufrechterhalten, bis der Behälter 2 durch Abkühlung eine ausreichende Formstabilität erreicht hat. Nach dem Erreichen dieser Formstabilität wird die Blasdruckzufuhr abgeschaltet und die Reckstange 11 wird wieder aus der Blasform 4 und somit aus dem geblasenen Behälter 2 zurückgezogen.
Aus 2 ist ebenfalls erkennbar, dass bei der dargestellten Ausführungsform die Heizeinrichtung 24 eine Transporteinrichtung aufweist, die aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente 33 ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Umlenkrädern 34 geführt sind. Diese Transportelemente 33 können z.B. jeweils als Transportdorn ausgeführt sein, der innenseitig in den Mündungsabschnitt 21 eines Vorformlings 1 eingreift und den Vorformling klemmend hält und an den feststehend angeordneten Heizstrahlern 30 bzw. dem Kühlgebläse 31 entlangführt. In aller Regel wird dabei auch vorgesehen, dass die Vorformlinge zu einer Rotation um ihre Längsachse angetrieben werden, um eine gleichmäßige Erwärmung in Umfangsrichtung zu erreichen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad 29 und einem Eingaberad 35 zugewandten Ausdehnung der Heizeinrichtung 24 ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad 34 und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder 36 verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar.
Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen 33 ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
Nach einem fertigen Blasen der Behälter 2 werden diese von einem Entnahmerad 37 aus dem Bereich der Blasstationen 3 herausgeführt und über das Übergaberad 28 und ein Ausgaberad 38 zur Ausgabestrecke 32 transportiert. Nachgeschaltet, ggf. in verblockter Bauweise, können weitere Behandlungsstationen wie Füller, Etikettierer, Verschließer etc. folgen.
Im Produktionsbetrieb laufen die dargestellten Räder und die dargestellten Transportelemente mit einer kontinuierlichen Geschwindigkeit um. Der jeweilige Umlauf der einzelnen Räder und der Transportelemente ist aufeinander abgestimmt, z.B. mechanisch, z.B. durch Synchronisierung der jeweiligen Steuerungen der Drehantriebe und/oder der Drehstellungen der Räder. Dadurch ist gewährleistet, dass die Übergabe und Entnahme der Vorformlinge 1 und die Übergabe und Entnahme der fertigen Behälter 2 kollisionsfrei und störungsfrei erfolgen kann und die benötigten Prozesszeiten einerseits für das Temperaturkonditionieren der Vorformlinge 1 in der Heizeinrichtung 24 und andererseits für die Umformung der erwähnten Vorformlinge 1 in Behälter 2 auf dem Umformungsrad 25 reproduzierbar und konstant eingehalten werden. Die Ausführung von kurvengesteuerten oder motorisch angetriebenen Bewegungen führt zur Reproduzierbarkeit auch dieser Bewegungen über die Zeit, sodass insgesamt reproduzierbar eine konstant gute Behälterqualität erzeugt wird.
Aus 2 ist ersichtlich, dass der Abstand der Vorformlinge 1 in der Heizeinrichtung 24 untereinander deutlich geringer, als der Abstand auf dem Blasrad 25. Das mit Bezugszeichen 35 bezeichnete Eingaberad entnimmt die Vorformlinge mit einem Teilungsabstand D₁ aus der Heizeinrichtung 24 und übergibt diese Vorformlinge mit einem anderen Teilungsabstand D₂ auf das Blasrad. Es ist dargestellt, dass das Eingaberad 35 schwenkbare Greifarme 35' aufweist, um diesen Teilungsunterschied auf dem Weg von der Heizeinrichtung 24 zum Blasrad 25 auszugleichen. Dies hat zur Folge, dass der am Ende eines solchen Greifarmes 35', z.B. von einer dort angeordneten Zange, gehaltene Vorformling 1 nicht nur aufgrund der kreisförmigen Bewegung eine Beschleunigung erfährt, sondern zusätzlich durch die Ausgleichsbewegung des Armes eine weitere Beschleunigung erfährt. Die entsprechenden Kräfte auf einen Vorformling sind umso größer, je höher die Zahl der pro Zeiteinheit hergestellten Behälter wird, da die entsprechenden Räder schneller drehen oder einen größeren Radius aufweisen müssen.
Das dargestellte Eingaberad 35 ist ein Beispiel für eine Transfereinrichtung im Sinne der Ansprüche. Die beispielhaft genannte Zange ist ein Beispiel für eine Trageinrichtung im Sinne der Ansprüche. Der in den Ansprüchen als Übernahmeteilungsabstand bezeichnete Teilungsabstand D₁ entspricht in 2 dem Abstand zwischen dem Vorformling, der gerade von einem Greifarm 35' entnommen wird, und dem nächstbenachbarten Vorformling, der von dem nächsten Greifarm entnommen werden wird. Bei einer geradlinigen Führung ist dieser Teilungsabstand D₁ der geradlinige Abstand, bei einer Führung auf einer Kreisbahn ist dieser Abstand D₁ der dazwischenliegende Kreisbahnabschnitt. Der Übergabeteilungsabstand D₂ im Sinne der Ansprüche entspricht im Beispiel der 2 dem Abstand der Vorformlinge in benachbarten Umformstationen. Dieser Abstand D₂ ist im gezeigten Beispiel konstant, da die Umformstationen abstandsfest, umfangsverteilt und äquidistant am Blasrad 25 angeordnet sind. Da eine Anordnung auf einem drehenden Blasrad vorliegt, ist dieser Teilungsabstand D₂ der Abstand in Umfangsrichtung, also der gekrümmten Bahn folgend, entspricht also der Bogenlänge zwischen den Vorformlingen in zwei benachbarten Umformstationen.
Die Transporteinrichtung 24 in 2 ist als einreihige Anordnung der Kettenglieder einer Kette dargestellt. Es ist grundsätzlich möglich und auch bekannt, dass insbesondere im Bereich der Heizstrahler 30, d. h. im Bereich geradliniger Heizstrecken, die Führung der Vorformlinge 1 in zweireihiger Transportweise erfolgt, wie dies in 3 für die Transportstrecken 305 angedeutet ist, während in den gekrümmten Transportbereichen 304 ein einreihiger Transport vorgesehen ist. Einreihig meint dabei, dass alle Vorformlinge 1 in Förderrichtung R hintereinander angeordnet sind, während eine zweireihige Anordnung meint, dass die Vorformlinge 1 in Förderrichtung R auch nebeneinander angeordnet sind, d. h. es gibt eine erste Reihe mit in Förderrichtung R hintereinander angeordneten Vorformlingen 1 (Abstand D₃, der nicht der Übernahmeteilungsabstand ist) und eine zweite Reihe mit ebenfalls hintereinander angeordneten Vorformlingen 1 (ebenfalls Abstand D₃, der nicht der Übernahmeteilungsabstand ist), wobei zwischen den Vorformlingen 1 der ersten und der zweiten Reihe ein Abstand besteht, sodass die beiden Reihen und deren Vorformlinge 1 in Förderrichtung R nebeneinander angeordnet sind. Dies führt insgesamt dazu, dass einerseits der benötigte Bauraum für die Heizeinrichtung 24 verkleinert wird, und andererseits die von den Heizstrahlern 30, die im Bereich der zweireihigen Führung 305 der Vorformlinge 1 angeordnet sind, zur Verfügung gestellte Heizleistung sehr effektiv in eine Erwärmung der Vorformlinge 1 umgewandelt wird. Entsprechende Transporteinrichtungen, die einen wie in 3 dargestellten Wechsel von einer einreihigen Führung der Vorformlinge 1 zu einer zweireihigen Führung der Vorformlinge 1 erlauben, sind im Stand der Technik bekannt, z.B. aus der EP 3 452 265 A1 oder der EP 3 284 579 A1 , und werden später anhand der 5a und 5b sowie 6a, 6b und 6c beispielhaft vorgestellt. Dieser beschriebene Wechsel in der Zahl der Reihen bei der Führung ist zu unterscheiden von Fällen, in denen jedes Transportelement zwei oder mehr Vorformlinge trägt, aber kein Wechsel in der Reihenanzahl erfolgt.
Die 1-3 dienen lediglich der grundsätzlichen Erläuterung der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe und der Erläuterung des technischen Hintergrundes. Eine Aussage über den Quotienten aus dem Übergabeteilungsabstand D₂ und dem Übernahmeteilungsabstand D₁ kann diesen Figuren demgemäß nicht entnommen werden. Erfindungsgemäß soll dieser Quotient (D₂/D₁) größer als 1 sein und z.B. kleiner 6,5, bevorzugt kleiner 5,5, weiter bevorzugt kleiner 5 und schließlich bevorzugt kleiner 4 sein. Bei Vorsehen eines solchen Quotienten verringert sich die Beschleunigungskraft, die beim erforderlichen Teilungsausgleich auf dem Eingaberad 35 entsteht. Auch die in den Ansprüchen genannten Radien oder die anspruchsgemäßen Anzahlen an Umformstationen bzw. Trageinrichtungen lassen sich diesen schematischen Darstellungen in den 1-3 nicht entnehmen. Bei einer anspruchsgemäßen Verwirklichung würden z.B. 36 Umformstationen auf dem Blasrad 25 angeordnet und das Eingaberad 35 würde z.B. 24 Greifarme aufweisen, sodass sich daraus ein Quotient (Anzahl Umformstationen/Anzahl Trageinrichtungen) von 1,5 ergäbe. Der Teilungsabstand könnte während des Umlaufs auf dem Eingaberad 35 z.B. von ursprünglich 6 cm (D₁) auf endgültig 30 cm (D₂) erhöht werden.
Die 4a bis 4c zeigen beispielhaft eine Blasstation 3, die gegenüber der in 1 dargestellten Blasstation erheblich detaillierter dargestellt ist. Insbesondere ist aus dieser Darstellung erkennbar, dass die Reckstange 11 von einem Reckstangenträger 41 gehaltert ist, und am oberen Reckstangenende ein die Reckstange 11 zu einer Hubbewegung antreibender Linearmotor 50 angeordnet ist. Der linearmotorische Antrieb wird als bevorzugt angesehen gegenüber einem kurvengesteuerten Antrieb, gerade mit Blick auf hohe Produktionsleistungen.
In den Figuren ist ebenfalls die Anordnung des Pneumatikblockes 46 zur Blasdruckversorgung der Blasstation 3 erkennbar. Der Pneumatikblock 46 ist mit Hochdruckventilen ausgestattet, die über Anschlüsse an eine oder mehrere Druckversorgungen angeschlossen werden können. Nach einer Blasformung der Behälter 2 wird in eine Umgebung abzuleitende Blasluft über den Pneumatikblock 46 zunächst einem Schalldämpfer zugeführt.
Die 4a bis 4c zeigen unterschiedliche Stellungen der positionierbaren Teile der Blasstation 3 zu unterschiedlichen Zeitpunkten des oben beschriebenen Blasformungsprozesses. Generell und verallgemeinerungsfähig ist bevorzugt mehrere Bewegungen der Blasstation bewegungsgekoppelt auszuführen, bevorzugt mehr als 2 Bewegungen aus der Gruppe: a) Bewegen der Reckstange, b) Bewegen der Seitenschalen; c) Bewegen der Bodenform, d) Bewegen der Blasdüse.
4a zeigt die Ausgangstellung, die Blasstation 3 ist in einem geöffneten Zustand. In dieser Stellung kann ein thermisch konditionierter Vorformling 1 in die Blasform 4 eingesetzt werden, um nachfolgend in einen Behälter 2 umgeformt zu werden. Angetrieben von dem Linearmotor 50 schiebt eine Antriebsstange 51 den Reckstangenträger 41 und die vom Träger 41 gehaltene Reckstange 11 in vertikaler Richtung nach unten. Die Reckstange 11 weist ein- oder beidseitig einen Führungsschlitten 52 auf, der auf Führungselementen gleitet. Eine entsprechende Anordnung ist z.B. in der DE 10 2009 006 508 A1 in den dortigen 5 bis 8 gezeigt, und in der dortigen Beschreibung in den Absätzen [0056] bis [0084] erläutert. Es wird auf diese Abbildungen und diese Beschreibung an dieser Stelle explizit Bezug genommen und zur Vermeidung einer Wiederholung des Inhalts durch diese Bezugnahme hier eingefügt.
Wie in der 7 der DE 10 2009 006 508 A1 gezeigt, kann der Pneumatikblock 46 z.B. als ein sogenannte Blasdüse 10 ausgeführt sein, die zur Zuführung von Druckluft in den Innenraum des zu blasenden Behälters 2 hinein vorgesehen ist. Der Pneumatikblock 46 ist über nicht dargestellte Versorgungsleitungen an eine Blasgasversorgung angeschlossen und dient als relativ zur Blasform 4 positionierbar angeordnete Blasgaszuführung. Die Positionierbarkeit ist erforderlich, damit nach einem Einsetzen eines Vorformlings 1 in die Blasform 4 durch eine Hubbewegung eine druckdichte Verbindung zwischen dem Pneumatikblock 46 und der Blasform 4 bzw. zwischen dem Pneumatikblock 46 und dem Vorformling 1 bzw. dem zu blasenden Behälter 2 hergestellt werden kann. Wie weiter in den 7 und 8 der DE 10 2009 006 508 A1 gezeigt und in den dortigen Absätzen [0077] bis [0084] erläutert ist der Pneumatikblock 46 über Gelenke, Hebel und andere Positionier- und Stellmittel mit der Reckstangenbewegung gekoppelt. Es wird gerade mit Blick auf hohe Produktionszahlen als vorteilhaft angesehen, eine solche Kopplung zwischen Reckstangen- und Blasdüsenbewegung vorzusehen.
Gemäß dem in 4b dargestellten Betriebszustand, bei dem der Linearmotor 50 den Reckstangenträger 41 um eine Wegstrecke nach unten verschoben hat, ist der Pneumatikblock 46 abgesenkt und abgedichtet gegen die Blasform 4 bzw. den Vorformling 1 geführt. In diesem Betriebszustand kann eine Zuführung der Blasluft in den Vorformling hinein erfolgen. Die Reckstange 11 ist in diesem Betriebszustand noch nicht bis zum Boden 14 des Vorformlings 1 vorgeschoben. Die Absenkbewegung der Reckstange 11 von der Ausgangsstellung in 4a in die Zwischenstellung in 4b wird bevorzugt auch auf die Formhälften 19, 20 und auf die Bodenform 7 übertragen - auch dies wird mit Blick auf hohe Produktionszahlen als vorteilhaft angesehen. Dazu weist im dargestellten Beispiel der Reckstangenträger 41 ein Kopplungselement 54 auf, an dem seitlich ein Mitnehmer 65 angeordnet ist. Dieser Mitnehmer 65 gleitet entlang eines Mitnahmeprofils 64, das von einem Steuerkurvenblock 60 vorgegeben ist. Dieser Steuerkurvenblock 60 wiederum ist fest mit einer Steuerwelle 61 verbunden, die seitlich der Blasstation 3 und parallel zur Reckstange 11 verläuft. Die Steuerwelle 61 ist drehgelagert in einem oberen und einem unteren Lager 66 gehalten, und diese Lager 66 sind fest mit der Blasstation 3 bzw. mit der Tragstruktur der Blasstation 3 verbunden.
In der Ausgangsstellung der 4a befindet sich der Mitnehmer 65 am oberen Ende des Mitnahmeprofils 64. Bei Absenkung des Reckstangenträges 41 bewegt sich auch der Mitnehmer 65 nach unten und zwingt dadurch die den Steuerkurvenblock 60 tragende Steuerwelle 61 zu einer Drehung. In der in 4b dargestellten Stellung hat der Mitnehmer 65 das Ende des Mitnahmeprofils 64 erreicht. Das weitere Absenken des Reckstangenträgers 41 führt zu keiner weiteren Drehung der Steuerwelle 61, weil der Mitnehmer 65 außerhalb des Steuerkurvenblocks 60 weiterläuft. In der Phase zwischen der Ausgangstellung und dem Erreichen der Zwischenstellung werden die Blasformhälften 19, 20 geschlossen und die Bodenform 7 angehoben. Beim Anheben der Reckstange 11 aus der Endstellung der 4c zurück in die Ausgangsstellung der 4a über die in 4b gezeigte Zwischenstellung wird der Mitnehmer 65 zunächst in die Einführöffnung des Mitnahmeprofils 64 eingeführt und gleitet anschließend entlang des Mitnahmeprofils 64. Erneut verursacht der im Mitnahmeprofil 64 geführte Mitnehmer 65 eine Schwenkbewegung der Steuerwelle 61. Diese Schwenkbewegung führt zu einem Öffnen der Blasformhälften 19, 20 und zu einem Absenken der Bodenform 7.
Die Blasformhälften 19, 20 sind relativ zu einer Stationsachse der Blasstation 3 verschwenkbar angeordnet. Über Betätigungsarme 70 sind die Blasformhälften 19, 20 mit der Steuerwelle 61 gekoppelt. Die Drehbewegung der Steuerwelle 61 wird in ein Öffnen und Schließen der Formträger (19, 20) transformiert, wie dies z.B. in 5 der DE 10 2004 045 405 A1 und in den dortigen Absätzen [0047] bis [0052] erläutert ist. Auch auf diese 5 und auf diese Beschreibungspassagen und deren Inhalt wird zur Vermeidung von Wiederholungen hiermit explizit Bezug genommen.
Nicht dargestellt ist, wie die Bodenformbewegung ebenfalls an die Drehung der Steuerwelle 61 gekoppelt ist. Dazu wird beispielhaft auf die EP 2 917 019 B2 und die dortigen 5a und 5b verwiesen und auf die zugehörige Beschreibung in [0063] - [0066], auch auf diese Figuren und auf diese Beschreibungspassagen und deren Inhalt wird zur Vermeidung von Wiederholungen hiermit explizit Bezug genommen.
Zur Durchführung einer erneuten Blasformung erfolgt nach dem Einsetzen eines neuen Vorformlings 1 in die Blasform 4 wieder ein Absenken der Reckstange 11 und damit auch ein Absenken des Pneumatikblockes 46 sowie ein Schließen der Blasformhälften 19, 20 und ein Anheben der Bodenform 7. Die geschilderte mechanische Kopplung ist lediglich als Beispiel zu betrachten, wie sich die Bewegung der Blasform (Seitenschalen und/oder Bodenform) an die Bewegung der Reckstange und/oder der Blasdüse koppeln lässt, was grundsätzlich als bevorzugt für das Erreichen hoher Produktionszahlen angesehen wird.
Die 5a und 5b zeigen eine erste Ausführungsform einer Transporteinrichtung für das Transportieren der Vorformlinge durch eine Heizeinrichtung entlang eines Transportweges T, wobei auf diesem Transportweg T ein Wechsel zwischen einreihigem und zweireihigem Transport erfolgt, wie in 3 schematisch gezeigt. Die Transporteinrichtung ist ausgebildet als Förderkette. Die Transportrichtung R ist mit Pfeilen angedeutet. In den Bereichen 54 findet ein einreihiger Transport der Vorformlinge 1 statt und in den Bereichen 55 findet ein zweireihiger Transport der Vorformlinge 1 statt. Durch den Wechsel zwischen der Geschlossenstellung 50 in den geradlinigen Streckenbereichen und der Spreizstellung 51 in den gekrümmten Streckenbereichen, wechselt die Vorformlingsführung entsprechend zwischen einem einreihigen Transport 54 in den Kurven und einem zweireihigen Transport 55 auf den Geraden.
5a zeigt einen Teilbereich einer geeigneten Förderkette in einer Draufsicht. Wie in dieser Figur deutlich zu erkennen, befindet sich der gezeigte Teilbereich der Förderkette in einem Übergang von einer geradlinigen Führung in eine Kurvenführung. In der Kurvenführung der Kettenglieder 33 befinden sich benachbarte Hauptarme 42 in einer Spreizstellung 51. In der geradlinigen Führung der Kettenglieder 33 befinden sich die benachbarten Hauptarme 42 in der Geschlossenstellung 50.
Die Schwenkarme 43 bzw. deren Schwenkarmenden mit Transportdorn 39' befinden sich in einer Auslenkstellung 53 radial nach außen, während die Ausleger 41 in der Geschlossenstellung 50 bewegt werden, und die Schwenkarme 43 bzw. deren Schwenkarmenden mit Transportdorn 39' befinden sich in einer Einlenkstellung 52, während die Ausleger 41 in der Spreizstellung 51 bewegt werden. Beim Übergang aus der Auslenkstellung 53 in die Einlenkstellung 52 werden die Schwenkarme 43 derart zu den Hauptarmen 42 verschwenkt, dass die Handhabungsmittel 39, 39' von einer zweireihigen Führung in eine einreihige Führung übergehen. Dadurch werden die an den Handhabungsmitteln 39, 39' getragenen Vorformlinge 1 (nicht dargestellt) von einem zweireihigen in einen einreihigen Transport überführt und der Teilungsabstand von D₃ in D₁ erhöht. Analog dazu werden die Handhabungsmittel 39, 39' bei einem Übergang von der Spreizstellung 51 in die Geschlossenstellung 50 von einer einreihigen Führung in eine zweireihige Führung überführt und der Teilungsabstand von D₁ in D₃ verringert.
Bedingt durch den geschlossenen Umlauf der Förderkette finden am Eingang und am Ausgang der Umlenkbereiche, also beim Übergang zwischen gerader und gekrümmter Streckenführung der Kettenglieder 33 abwechselnd Übergänge zwischen der Spreizstellung 51 und der Geschlossenstellung 50 der Ausleger 41 statt.
Wie sich aus 5a erkennen lässt, sind die Abstände D₃ zwischen im zweireihigen Transport hintereinander geführten Vorformlingen besonders klein, was verschiedene Vorteile bietet. Die geringen Abstände D₃ führen zum Beispiel dazu, dass möglichst wenig Strahlungsenergie, die beim Transport der Vorformlinge 1 im Bereich von Heizstrahlern 30 der Heizstrecke 24 auf den Körperbereich des Vorformlings 1 unterhalb seines Stützrings 49 einwirkt, durch große Lücken zwischen den Vorformlingen 1 in lotrechte Richtung nach oben hin entweicht. Wie 5a auch verdeutlicht, wird eine erste Transportreihe im zweireihigen Transportbereich von hintereinander geführten ersten Handhabungsmittel 39 und eine zweite Transportreihe von hintereinander geführten zweiten Handhabungsmittel 39' gebildet. Im einreihigen Transportbereich wechseln erste und zweite Handhabungsmittel 39 und 39' hintereinander ab. Da dort eine Führung auf einer Kreisbahn erfolgt, entspricht der Kreisbahnabstand zwischen den Handhabungsmitteln 39 und 39' dem Übernahmeteilungsabstand D₁ auf das Eingaberad 35: die in 5b eingezeichneten Längsachsen zu zwei benachbarten Vorformlingen 1 weisen diesen Übernahmeteilungsabstand D₁ auf.
5b zeigt weiter einen beispielhaften Aufbau der Handhabungsmittel 39, 39' mit einem vertikal verschiebbar gelagerten Haltedorn 56, der an seinem in lotrechter Richtung unteren Ende einen Haltekopf 57 zur Halterung eines Vorformlings 1 aufweist. Strahlungsblenden 46 können vorgesehen sein, die die Vorformlinge 1 unterhalb eines sich dem Mündungsbereich 48 nach unten hin anschließenden Stützrings 49 bereichsweise umgreifen.
Wie gezeigt, können die Strahlungsblenden 46 plattenartig ausgebildet sein und jeweils zwei an gegenüberliegenden Kanten, konkav in das Material der Strahlungsblende 46 eingearbeitete Rezesse 47 aufweisen. Im zweireihigen Transportbereich der Vorformlinge 1 werden paarweise Strahlungsblenden 46 zweier Schwenkarme 43 so zusammengeführt, dass sich die Rezesse 47 der zwei zusammengeführten Strahlungsblenden 41 gegenüberliegen und zusammen einen etwa kreisförmigen Ausschnitt bilden, der einen Durchlass für den Korpus eines Vorformlings 1 freilässt.
Die 6a, 6b, 6c zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Transporteinrichtung, die einen Wechsel zwischen zweireihigem und einreihigem Transport ermöglicht. Die Transporteinrichtung ist erneut als Kette ausgeführt mit Kettengliedern 33, wobei diese Kettenglieder 33 relativ zueinander verschwenkbar sind, um einerseits in eine gestreckte Anordnung gebracht zu werden und andererseits in eine gestauchte Anordnung.
An den Kettenglieder 33 sind Handhabungsmittel 39 in Form von Transportdornen angeordnet und es sind zusätzlich Zwischenkettenglieder 56 vorgesehen, die die Kettenglieder 33 gelenkig miteinander verbinden. Die 6a bis 6c zeigen nur einen Teil einer Förderkette, nämlich beim Übergang von einer Faltstellung 57 in eine Streckstellung 58. Es ist erkennbar, dass die an den Handhabungsmitteln 39 der Kettenglieder 33 getragenen Vorformlinge 1 im Bereich der Streckstellung 58 einreihig mit Abstand D₁ in Transportrichtung R hintereinander transportiert werden und im Bereich der Faltstellung 57 zweireihig in zwei bezüglich der Transportrichtung R parallel zueinander verlaufenden Reihen transportiert werden. Erkennbar ist auch der geringe Abstand D₃ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorformlingen 1 einer Reihe im Bereich der Faltstellung 57 im Vergleich zu dem dagegen größeren Abstand D₁ zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorformlingen 1 im Bereich der Streckstellung 58. Im Bereich der Streckstellung 58 haben die Vorformlinge1 den in den Ansprüchen angesprochenen Übernahmeteilungsabstand D₁ voneinander, da die Vorformlinge 1 dort auf einer Kreisbahn geführt sind, siehe 6c.
An den Kettengliedern 33 sind Strahlungsblenden 41 angeordnet, die paarweise und bedingt durch die Faltbewegung der Förderkette 41 in eine Abschirmstellung bewegt werden, in der sie den Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Vorformlingen 1 gegen Strahlungsdurchtritt versperren. In der Streckstellung 58 befinden sich die Strahlungsblenden 41 in einer Freigabestellung, in der die Vorformlinge kollisionsfrei aus dem Eingriffbereich der Strahlungsblenden 41 entnommen werden können.
7a und 7b zeigen eine teilweise Aufsicht auf ein Blasrad mit mehreren nebeneinander angeordneten Blasstationen in einem vollständig geöffneten Zustand (7a) und nach einem vollständigen Schließen der Blasstationen (7b). Gemäß der Ausführungsform in 7a sind entlang eines Umfanges des Blasrades (25) eine Mehrzahl von Blasstationen (3) angeordnet. In 7b sind die Hauptachsen von zwei benachbarten Stationen 3 eingezeichnet, die auf dem Radius des Blasrades liegen bzw. diesen Radius definieren. Diese Hauptachsen fallen mit den Längsachsen der Vorformlinge zusammen, wenn die Vorformlinge in die Blasstationen eingesetzt werden. Der Abstand D₂ zwischen zwei benachbarten Hauptachsen in Umfangsrichtung entspricht daher dem Übergabeteilungsabstand gemäß den Ansprüchen.
Die Formträger (5) sind relativ zu einer Drehachse (40) verschwenkbar angeordnet und die Formträger (6) sind starr mit dem Blasrad (25) verbunden. Eine Trennebene (41) der Blasstation (3) ist relativ zu einer radialen Bezugsebene (42) des Blasrades (25) um einen Neigungswinkel (43) schräg gestellt, was eine kompaktere Anordnung auf dem Blasrad 25 erlaubt und daher verallgemeinerungsfähig bevorzugt ist. Gemäß der Ausbildung in 7a bestehen die Blasformen aus äußeren Formschalen (44, 45) sowie aus in 7a nicht dargestellten inneren Formschalen, die mit der Kontur des herzustellenden Behälters (2) versehen sind. Gemäß dem in 7a dargestellten Betriebszustand der Blasstation (3) mit einer maximalen Öffnung grenzen die Formträger (5) der einen Blasstation (3) gegen die Formträger (6) der benachbarten Blasstation (3) bzw. sind mit einem geringen Abstand zum jeweils benachbarten Formträger angeordnet. Zur Durchführung einer Positionierbewegung der verschwenkbaren Formträger (19) wird eine Positioniereinrichtung (47) verwendet, die z.B. kurvengesteuert betätigbar ist. Die 4a bis 4c zeigen eine alternative Möglichkeit. Eine in 7a nicht dargestellte Kurvensteuerung ist z.B. über eine Steuerwelle (48) mit einem Anlenkhebel (49) verbunden, der über ein Schwenkgelenk (50) mit einem Steuerhebel (51) gekoppelt ist. Der Steuerhebel (51) ist über ein Schwenkgelenk (52) mit einem Stützhebel (53) gekoppelt. Eine Gelenkachse (54) des Schwenkgelenkes (52) ist über eine Steuerrolle (55) entlang einer Führung (56) positionsveränderlich angeordnet. Die Führung (56) erstreckt sich mit einer Längsachse im Wesentlichen in einer radialen Richtung hinsichtlich einer Drehachse des Blasrades (25).
Durch eine Verdrehung der Steuerwelle (48) wird eine Positionsveränderung der Hebel (49, 51, 53) erreicht. Aufgrund der durchgeführten Schwenkbewegung des Anlenkhebels (49) wird die Steuerrolle (55) entlang der Führung (56) in eine hinsichtlich des Umfanges des Blasrades (25) weiter außenliegende Positionierung verschoben. Gemäß dem in 7b dargestellten Betriebszustand sind die Blasstationen (3) vollständig geschlossen. Die in 7b zu erkennenden verbleibenden Abstände zwischen den äußeren Formschalen (44, 45) resultieren daraus, dass auch bei der Darstellung in 7b die inneren Formschalen nicht dargestellt sind. Diese grenzen unmittelbar an die Trennebene (41). In der geschlossenen Positionierung der Blasstation (3) sind der Anlenkhebel (49) und der Steuerhebel (51) gestreckt hintereinander in einer radialen Richtung des Blasrades (25) angeordnet. Die nicht dargestellte Drehachse des Blasrades (25), die Steuerwelle (48), das Schwenkgelenk (50) und das Schwenkgelenk (52) befinden sich bei dieser Anordnung im Wesentlichen auf einer radial orientierten Verbindungsgeraden. Der über ein Schwenkgelenk (57) mit dem Formträger (19) verbundene Stützhebel (53) ist mit seinem dem Schwenkgelenk (57) abgewandten Ende gegen ein Gegenlager (58) geführt und wird von diesem abgestützt. Das Schwenkgelenk (57), das Schwenkgelenk (52) und das Gegenlager (58) sind entlang einer gemeinsamen Verbindungsgeraden angeordnet, die im Wesentlichen rechtwinklig zur radialen Richtung des Blasrades (25) positioniert ist. Das Gegenlager (58) kann entweder als separates, starr mit dem Blasrad (25) verbundenes Bauelement oder als integrales Bauteil des Formträgers (20) ausgebildet sein. Bei einer Innendruckbeaufschlagung der Blasstation (3) während der Durchführung einer Blasverformung wird die vom Stützhebel (53) übertragene Kraft im Wesentlichen vollständig in das Gegenlager (58) eingeleitet und führt nicht zu einer Kraftbeaufschlagung des Anlenkhebels (49) und des Steuerhebels (51). Insbesondere ist es bei der in 7b dargestellten Positionierung der Hebel (49, 51, 53) möglich, ohne zusätzliche Kraftbelastung der Steuerwelle (48) eine Verspannung der Formträger (19, 20) einer jeweiligen Blasstation (3) bzw. der zugeordneten Blasformsegmente relativ zueinander durchzuführen. Es wird somit keine zusätzliche Verriegelung der Blasstationen (3) benötigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7,914,726 B2 [0004]
DE 10 2010 007 541 A1 [0004]
EP 3 452 265 A1 [0024, 0047]
EP 3 284 579 A1 [0024, 0047]
DE 10 2009 006 508 A1 [0052, 0053]
DE 10 2004 045 405 A1 [0056]
EP 2 917 019 B2 [0057]

Claims

Verfahren zum Herstellen von Behältern (2) aus thermisch konditionierten Vorformlingen (1) aus einem thermoplastischen Material, insbesondere aus PET, bevorzugt unter Verwendung einer Reckstange (11), wobei die Vorformlinge (1) in einer Heizeinrichtung (24), durch die die Vorformlinge umlaufend hindurchbewegt werden, während der Bewegung auf eine für die Umformung geeignete Temperatur gebracht werden, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Vorformlingsmaterials, wobei die Vorformlinge (1) von einer Transfereinrichtung (35), die mehrere Trageinrichtungen (35') für die Vorformlinge aufweist, aus der Heizeinrichtung (24) mit einem ersten Teilungsabstand (D₁), dem Übernahmeteilungsabstand, entnommen, zu einer Umformeinrichtung (25) geführt und der Umformeinrichtung (25) mit einem zweiten Teilungsabstand (D₂), dem Übergabeteilungsabstand, übergeben werden, wobei die Umformeinrichtung (25) die Vorformlinge (1) umlaufend bewegt und währenddessen durch Einbringen eines Umformfluides unter Druck in den Behälter (2) umformt, wobei der Quotient (D₂/D₁) aus dem Übergabeteilungsabstand und dem Übernahmeteilungsabstand größer 1 und kleiner 6,5 ist, bevorzugt kleiner 5,25, weiter bevorzugt kleiner 5, schließlich bevorzugt kleiner 4.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinrichtung (25) mehrere Umformstationen (3) aufweist, die äquidistant umfangsbeabstandet auf einem zu einer kontinuierlichen Umlaufbewegung angetriebenen Umformrad (25) angeordnet sind, wobei die Zahl der Umformstationen (3) größer 24 ist, weiter bevorzugt größer 30, noch weiter bevorzugt größer oder gleich 36 ist und/oder wobei der Umformraddurchmesser größer 2,5 m beträgt, bevorzugt größer 3 m, weiter bevorzugt kleiner 3,36 m, weiter bevorzugt kleiner 3,25 m, wobei weiter bevorzugt die Ausstoßleistung pro Station (3) größer 2555 Flaschen pro Stunde beträgt und/oder wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Vorformlings (1) / Behälters (2) auf dem Umformrad (25) kleiner 7,5 m/s ist und/ oder wobei der Durchmesser der Transfereinrichtung (35) kleiner oder gleich 1600 mm ist und/oder die Anzahl der Umformstationen (3) weniger als 1,6 Mal so groß ist wie die Anzahl der Trageinrichtungen (35') auf der Transfereinrichtung (35).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorformlinge (1) in der Heizeinrichtung (24) zweireihig entlang von Heizstrahlern (30) transportiert werden und einreihig im Bereich der Entnahme aus der Heizeinrichtung (24) und im Bereich der Übergabe in die Heizeinrichtung (24) geführt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformstationen (3) mehrteilige äußere Formen (4) aufweisen, die geöffnet und geschlossen werden können, und gegen deren Innenkontur die Vorformlinge (1) zur Ausbildung des Behälters (2) expandiert werden, bestehend aus zwei Seitenschalen (5, 6), deren Innenkontur die seitliche Außenkontur des darin umgeformten Behälters (2) vorgibt, sowie mit einer Bodenform (7), deren Innenkontur die äußere Kontur des Behälters (2) in dessen Bodenbereich vorgibt, wobei eine der beiden Seitenschalen (5,6) gegenüber dem Umformrad (35) unbeweglich auf diesem angeordnet ist, während die andere Seitenschale (6,5) gegenüber der ersten Seitenschale (5,6) beweglich ist, wobei weiter bevorzugt die Bewegung der Seitenschale (5,6) und die Bewegung der Bodenschale (7) in mechanisch bewegungsgekoppelter Weise erfolgt, wobei weiter bevorzugt die Reckstange (11) von einem Linearmotor (50) angetrieben bewegt wird und weiter bevorzugt auch das Öffnen und Schließen der Form (4) von einem Elektromotor (50) angetrieben erfolgt, wobei weiter bevorzugt das Antreiben der Reckstange (11) und das Antreiben der Öffnungs- und Schließbewegung der Form (4) von einem einzigen gemeinsamen Antrieb (50) erfolgt, bevorzugt von einem Linearmotor.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (35) mehrere schwenkbare Zangenarme (35') als Trageinrichtungen aufweist, und die Teilungsveränderung vom Übernahmeteilungsabstand (D₁) zum Übergabeteilungsabstand (D₃) durch eine Schwenkbewegung der Zangenarme (35') ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter (2) nach der Umformung in einer Fülleinrichtung befüllt und/oder in einer Schließeinrichtung verschlossen und/oder in einer Etikettiereinrichtung etikettiert werden, wobei diese Einrichtungen mit der Umformeinrichtung (25) verblockt angeordnet sind.
Vorrichtung zum Herstellen von Behältern (2) aus thermisch konditionierten Vorformlingen (1) aus einem thermoplastischen Material, insbesondere aus PET, bevorzugt mit und unter Verwendung einer Reckstange (11), wobei die Vorrichtung eine Heizeinrichtung (24) mit einer Vorformlinge (1) durch die Heizeinrichtung (24) führenden Transporteinrichtung (33) aufweist und angesteuert und ausgebildet ist, die Vorformlinge (1) auf ihrem Weg durch die Heizeinrichtung (24) auf eine für die Umformung geeignete Temperatur zu erwärmen, insbesondere auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur des Vorformlingsmaterials, wobei die Vorrichtung eine Transfereinrichtung (35) mit mehreren Trageinrichtungen (35') aufweist, die angeordnet und ausgebildet ist, die Vorformlinge (1) aus der Heizeinrichtung (24) mit einem ersten Teilungsabstand (D₁), dem Übernahmeteilungsabstand, zu entnehmen, zu einer Umformeinrichtung (25) zu führen und der Umformeinrichtung (25) mit einem zweiten Teilungsabstand (D₃), dem Übergabeteilungsabstand, zu übergeben, wobei die Umformeinrichtung (25) als zu einem kontinuierlichen Umlauf drehangetriebenes Umformrad (25) ausgeführt ist und angeordnet und ausgebildet ist, auf das Umformrad übergebene Vorformlinge (1) umlaufend zu bewegen und während des Umlaufs durch Einbringen eines Umformfluides unter Druck den Vorformling (1) in den Behälter (2) umzuformen, wobei der Quotient (D₂/D₁) aus dem Übergabeteilungsabstand und dem Übernahmeteilungsabstand größer 1 und kleiner 6,5 ist, bevorzugt kleiner 5,25 weiter bevorzugt kleiner 5, schließlich bevorzugt kleiner 4.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungseinrichtung (25) mehrere Umformstationen (3) aufweist, die äquidistant umfangsbeabstandet auf dem Umformrad (25) angeordnet sind, wobei die Zahl der Umformstationen (3) größer 24 ist, weiter bevorzugt größer 30, noch weiter bevorzugt größer oder gleich 36 ist und/oder wobei der Umformraddurchmesser größer 2,5 m beträgt, bevorzugt größer 3 m, weiter bevorzugt kleiner 3,36 m, weiter bevorzugt kleiner 3,25 m, wobei weiter bevorzugt die Ausstoßleistung pro Station (3) größer 2555 Flaschen pro Stunde beträgt und/oder wobei die Umfangsgeschwindigkeit des Vorformlings (1) / Behälters (2) auf dem Umformrad (25) kleiner 7,5 m/s ist und/ oder wobei der Durchmesser der Transfereinrichtung (35) kleiner oder gleich 1600 mm ist und/oder die Anzahl der Umformstationen (3) weniger als 1,6 Mal so groß ist wie die Anzahl der Trageinrichtungen (35') auf der Transfereinrichtung (35).
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die die Vorformlinge durch die Heizeinrichtung (24) führende Transporteinrichtung (33) ausgebildet ist, die Vorformlinge (1) in der Heizeinrichtung (24) zweireihig entlang von Heizstrahlern (30) zu transportieren und einreihig im Bereich der Entnahme aus der Heizeinrichtung (24) und im Bereich der Übergabe in die Heizeinrichtung (24) zu führen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformstationen (3) mehrteilige äußere Formen (4) aufweisen, die einen geöffneten und einen geschlossenen Zustand einnehmen können, und gegen deren Innenkontur die Vorformlinge (1) zur Ausbildung des Behälters (2) expandierbar sind, bestehend aus zwei Seitenschalen (5,6), deren Innenkontur die seitliche Außenkontur des darin umgeformten Behälters (2) vorgibt, sowie mit einer Bodenform (7), deren Innenkontur die äußere Kontur des Behälters (2) in dessen Bodenbereich vorgibt, wobei eine der beiden Seitenschalen (5,6) gegenüber dem Umformrad (25) unbeweglich auf diesem angeordnet ist, während die andere Seitenschale (6,5) gegenüber der ersten Seitenschale (5,6) beweglich ist, wobei weiter bevorzugt die Bewegung der Seitenschale (5,6) und die Bewegung der Bodenschale (7) in mechanisch bewegungsgekoppelter Weise ausgeführt ist, wobei weiter bevorzugt die Reckstange (11) zur Ausführung der Reckbewegung antriebsgekoppelt an einen Linearmotor (50) angeschlossen ist und weiter bevorzugt auch die Form (4) für ihr Öffnen und Schließen antriebsgekoppelt an einen Elektromotor (50) angeschlossen ist, wobei weiter bevorzugt die Reckstange (11) für die Ausführung der Reckbewegung und die Form (4) für ihr Öffnen und Schließen mit einem einzigen gemeinsamen Antrieb (50) antriebsgekoppelt verbunden sind, bevorzugt mit einem Linearmotor.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfereinrichtung (35) mehrere schwenkbare Zangenarme (35') als Trageinrichtungen aufweist, und die Zangenarme (35') angeordnet und ausgeführt sind, die Teilungsveränderung vom Übernahmeteilungsabstand (D₁) zum Übergabeteilungsabstand (D₂) durch eine Schwenkbewegung der Zangenarme (35') zu bewirken, wobei diese Schwenkbewegung bevorzugt mechanisch durch eine Führungskurve oder durch einen Aktor vorgegeben ist, z.B. einen elektrischen Antrieb.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-11, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung R der Behälter (2) der Umformeinrichtung (25) nachgeschaltet und in verblockter Bauweise eine Fülleinrichtung zum Befüllen der Behälter und/oder eine Schließeinrichtung zum Verschließen der Behälter und/oder eine Etikettiereinrichtung zum Etikettieren der Behälter (2) angeordnet ist.