DE20307904U1

DE20307904U1 - Vorrichtung zur Herstellung extrusionsblasgeformter Hohlkörper aus thermoplastischem Kunststoff

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Publication number: DE20307904U1
Application number: DE20307904U
Authority: DE
Original assignee: SIG Technology AG
Current assignee: SIG Services AG
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2013-05-20

Description

LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER K i / g O Patentanwälte ■ European Patent Attorneys ■ European Trademark Attorneys

P.O. Box 30 02 08, D-51412 Bergisch Gladbach 19· Mai 2003

Telefon +49 (0) 22 04.92 33-0
Telefax +49 (0) 22 04.6 26 06

SIG Technology Ltd. CH-8212 Neuhausen

Vorrichtung zur Herstellung extrusionsblasgeformter Hohlkörper aus thermoplastischem Kunststoff

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung extrusionsblasgeformter Hohlkörper aus thermoplastischem Kunststoff, mit wenigstens einem Extruder und mit wenigstens einem Extrusionskopf zum Ausstoßen eines Vorformlings aus plastifiziertem Kunststoff und mit wenigstens einem Formwerkzeug, das wenigstens zwei sich zyklisch öffnende und schließende Formhälften umfasst und das in einer sich etwa quer zur Extrusionsrichtung erstreckenden Ebene nach einem vorgegebenen Takt verfahrbar angeordnet ist, wobei wenigstens der Extrusionskopf auf einem Träger um eine Drehachse schwenkbar gelagert ist und mittels eines Antriebs in bzw. gegen die Extrusionsrichtung heb- und senkbar ist.

Hohlkörper wie beispielsweise Flaschen aus Kunststoff werden üblicherweise mit einer solchen Vorrichtung erzeugt, wobei der Extrusionskopf einen schlauchförmigen Vorformling aus plastifiziertem Kunststoff zwischen die geöffneten Formhälften ausstößt, die Formhälften schließen sich um den am Extrusionskopf -hängenden Schlauch und quetschen diesen dabei mit an dem Werkzeug vorgesehenen Quetschkanten oberhalb und unterhalb der geschlossenen Form ab. Der Vorformling wird sodann mittels Blasluft über einen beispielsweise oben im Bereich des Flaschenhalses in die Kavität eingesetzten Blasdorn aufgeblasen. Bei Herstellung von Flaschen bietet sich das Blasen von oben insbeson-

dere wegen der Wanddickenverteilung des Vorformlings aufgrund der Auslängung des hängenden Schlauchs an.

Da einerseits der Schlauch beispielsweise kontinuierlich aus dem Extruder austreten kann, andererseits der Blasdorn von oben in das Formnest eingesetzt werden muss, ist es erforderlich, das Werkzeug vor Durchführung des Aufweitvorgangs in der Form von dem Extrusionskopf weg zu bewegen. Während dieses Vorgangs muss das noch nicht vollständig von den Formhälften getrennte, aus der Form herausstehende Ende des Schlauchs von dem austretenden Extrudat abgerissen oder abgetrennt werden.

Es sind Extrusionsblasformmaschinen bekannt, bei denen das Verfahren des Werkzeugs eine Bewegungskomponente sowohl in Extrusionsrichtung als auch eine Bewegungskomponente quer zur Extrusionsrichtung vollzieht, so dass der Schlauch vor dem Abtrennen bzw. Abreißen vom Extrusionskopf während der Bewegung des Werkzeugs gespannt wird. Dies ist einerseits wünschenswert, um einen sauberen Trennschnitt des Vorformlings durchführen zu können, andererseits soll verhindert werden, dass die beiden voneinander getrennten Enden des schlauchförmigen Vorformlings wieder miteinander verkleben oder beim Wegbewegen der Form aneinander streifen, so dass das entsprechende Ende des in der Form befindlichen Vorformlings nicht einwandfrei offen bleibt und in der Blasstation der Blasdorn nicht sauber eingeführt werden kann.

Wenn der Vorformling kontinuierlich aus dem Extrusionskopf austritt, ist zudem bei der zuvor beschriebenen Kinematik des Werkzeugs erforderlich, dass die in Extrusionsrichtung durchgeführte Bewegung des Werkzeugs schneller als die Extrusionsgeschwindigkeit vollzogen wird.

Da bei einer solchen Kinematik hohe Massenkräfte auftreten, die auch beim Ende eines jeden Bewegungszyklus abgefangen werden müssen, ist man dazu übergegangen, das Werkzeug nur noch quer

zur Extrusionsrichtung zu verfahren, hingegen den Extrusionskopf abgestimmt auf die Schließbewegung und die Verfahrbewegung des Werkzeugs anzuheben und zu senken.

Eine Vorrichtung mit heb- und senkbarem Extrusionskopf ist beispielsweise aus der US PS 3,614,807 bekannt, wobei dort ein Heben und Senken des Extrusionskopfs gekoppelt an die zyklische Schließ- und Öffnungsbewegung des Werkzeugs insbesondere wegen der für Flaschen günstigen axialen Wanddickenverteilung vorgeschlagen wird, die sich aus der Längung des Schlauchs durch &ldquor;Ziehen" ergibt. Bei der in der US PS 3,614,807 vorgeschlagenen Vorrichtung ist die gesamte Extrusionseinrichtung an dem von dem Extrusionskopf abliegenden Ende an einem Schlitten befestigt, der über eine Exzentersteuerscheibe in einem hierfür vorgesehenen Gestell angehoben und abgesenkt wird. Es ist leicht vorstellbar, dass hier verhältnismäßig hohe Antriebskräfte aufgebracht werden müssen.

Eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise aus der DE 44 02 091 C2 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung sind Extruder und Extrusionskopf gemeinsam um eine Drehachse schwenkbar gelagert. Die gesamte Anordnung bestehend aus Extruder und Extrusionskopf ist auf einem Tragrahmen gelagert, der wiederum über einen Drehzapfen schwenkbar auf einem Maschinensockel angeordnet ist. Die Position des Drehzapfens bezüglich des Tragrahmens ist dabei so festgelegt, dass das Gewicht des Tragrahmens, welcher den Extruder aufnimmt, in dieser Position ausgeglichen ist, d. h. also nahe des Schwerpunkts oder im Schwerpunkt der Anordnung.

Weiterhin ist ein Antrieb zur Durchführung der Nickbewegung des Extrusionskopfs vorgesehen, der wiederum an dem von dem Extrusionskopf abliegenden Ende des Extruders an dem Tragrahmen über eine Schubkurbel angreift, so dass mit möglichst wenig Kraftaufwand eine Bewegung des Tragrahmens um den Drehzapfen zu bewerkstelligen ist. Insbesondere bei elektrisch betriebenen Extrusionsblasmaschinen wird angestrebt, die installierte An-

triebsleistung so klein wie möglich zu halten, wodurch der diesbezüglich günstigen Auslegung der Kinematik besondere Bedeutung zukommt.

Modernere Extrusionsblasformmaschinen sind modular aufgebaut, so dass sie für die Herstellung verschiedenster Produkte möglichst universell ausrüstbar sind. Bei einer Ausrüstung der Maschine, beispielsweise mit zusätzlichen oder anderen Extrudern oder zusätzlichen oder anderen Extrusionsköpfen, ändert sich die Schwerpunktlage von Extruder und Extrusionsköpf, so dass es kaum möglich scheint, eine solche Maschine so auszubilden, dass die Nickbewegung oder Schwenkbewegung des Extruders immer um den Maschinenschwerpunkt erfolgen kann, so dass ein möglichst klein dimensionierter Antrieb verwendbar ist. Auch scheint es kaum möglich, den Kraftangriffspunkt des Antriebs zu verschieben, weil sich dann der Hub des Extrusionskopfes verändern würde. Ferner würde sich beim Verschieben des Drehpunktes die Kinematik des Antriebs zur Bewegung des Extrusionskopfes wesentlich verändern, was jeweils eine Anpassung der Steuerung des Antriebs zur Folge haben müsste.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass der Extrusionsköpf mit möglichst wenig Antriebsleistung und mit möglichst wenig Kraftaufwand anheb- und absenkbar bzw. schwenkbar ist, wobei gleichzeitig ein modularer bzw. variabler Aufbau der Vorrichtung möglich sein soll.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens eine zusätzliche Abstützung des Extrusionsköpfs gegen die Gewichtskrafteinwirkung vorgesehen ist, die mit Abstand zur Drehachse angeordnet ist und die über den gesamten Hub des Extrusionsköpf s wirksam ist. Der Antrieb wird genau um diese von der Abstützung aufgebrachte Stützkraft, die gegen die Gewichtskraft des Extrusionsköpfs und gegebenenfalls des Extruders wirkt,

entlastet. Folglich muss der Antrieb nur noch die Differenz aus Gewichtskraft von Extruder und Extrusionskopf und Stützkraft aufbringen. Der Hebelarm für den Kraftangriff des Antriebs kann ohne Rücksicht auf die Antriebsleistung gewählt werden. Um eine möglichst einer geradlinigen Hubbewegung angenäherte Bewegung des Extrusionskopfs zu erzielen, ist es grundsätzlich wünschenswert, den Abstand zwischen Extrusionskopf und Drehachse möglichst groß zu wählen.

Vorzugsweise ist die von der Abstützung aufgebrachte Stützkraft einstellbar.

Beispielsweise kann als Abstützung wenigstens eine Federeinrichtung mit einstellbarer Federkraft vorgesehen sein. Der maximale Federweg ist zweckmäßigerweise; größer als der maximale Hub des Extrusionskopfs, wobei die Feder über diesen Weg eine möglichst gleiche Federkraft ausübt.

Als Federeinrichtung kann beispielsweise ein pneumatischer Zylinder vorgesehen sein. Besonders bevorzugt wird ein Balgzylinder. Dabei ist ein Zylinder mit einem möglichst großen Volumen oder mit einem angeschlossenen separaten Druckspeicher wünschenswert, da die Federkennlinie des Zylinders umso linearer verläuft, je größer dessen Volumen ist. Die Verwendung eines oder mehrerer großvolumiger Zylinder bietet daher den Vorzug einer möglichst konstanten Federkraft über den gesamten Hub.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Balgzylinder ein variables Füllvolumen und/oder variablen Fülldruck aufweist. Auf diese Art und Weise lässt sich die Federkraft bei Ausrüstung der Extrusionsblasvorrichtung mit einem anderen Extrusionskopf entsprechend einstellen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der den Extrusionskopf aufneh-

inende Träger über die Federeinrichtung gegen eine Auflagefläche, beispielsweise einen Maschinensockel, abgestützt ist.

Weiterhin ist es günstig, wenn die Abstützung mit Abstand von der Drehachse des Trägers angeordnet ist, so dass mit der verfügbaren Stützkraft eine möglichst große Hebelwirkung entfaltet werden kann. Die Abstützung kann je nach benötigter Stützkraft durch mehrere Federelemente oder pneumatische Zylinder aufgebracht werden.
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Bei der bevorzugten Variante der Vorrichtung gemäß der Erfindung sind die Abstützung und der Antrieb an einem gemeinsamen Auflager angeordnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung als Seitenansicht,

Figur 2 ein vergrößerter Ausschnitt der Abstützung des Trägers mit einem Zahnstangenantrieb und
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Figur 3 eine Ansicht der Abstützung des Trägers mit einem Exzenterkurbelantrieb.

Die in Figur 1 dargestellte Extrusionsblasvorrichtung 1 umfasst einen Extruder 2 mit einem Extrusionskopf 3 und einer Zufuhreinrichtung 4 für Kunststoffgranulat, die auf einem gemeinsamen Träger 5 angeordnet sind. Der Träger 5 ist auf einem Maschinengestell 6 gegen die als Sockel 7 ausgebildete Auflagefläche für die gesamte Anordnung abgestützt. Der Träger 5 ist auf seiner von dem Extrusionskopf 3 abliegenden Seite um eine Drehachse 8 schwenkbar gelagert.

Mit 9 ist ein Werkzeugtisch bezeichnet, auf den die aus zwei Formhälften zusammengesetzte Blasform 10 in die Zeichnungsebene hinein bzw. aus dieser heraus verschiebbar angeordnet ist. Die Blasform 10 bildet wenigstens ein nur andeutungsweise dargestelltes Formnest 11 aus, dessen Innenkontur die spätere Außenkontur des fertigen Blasformartikels definiert.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst die Extrusionsblasvorrichtung 1 nur einen einzigen Extruder 2 sowie einen einzigen Extrusionskopf 3, die Blasform 10 umfasst ein einziges Formnest 11. Der nicht dargestellte Vorformling wird kontinuierlich aus dem Extrusionskopf 3 ausgestoßen. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Blasform 10 mehrere Formnester 11 und entsprechend viele Extrusionsköpfe 3 und/oder mehrere Extruder 2 umfassen kann.

Das zu plastifizierende Kunststoffmaterial wird dem Extruder 2 über die Zufuhreinrichtung 4 aufgegeben, in dem Extruder 2 plastifiziert und an den Extrusionskopf 3 gefördert. Das plastifizierte Material wird in Form eines schlauchförmigen Vorformlings aus dem Extrusionskopf 3 nach unten zwischen die geöffneten Hälften der Blasform 10 extrudiert. Hat der Vorformling eine vorbestimmte Länge erreicht, schließt sich die Blasform 10 um den noch am Extrusionskopf hängenden Vorformling, wobei der Vorformling bzw. Schlauch oberhalb und unterhalb des Formnestes 11 mittels an den Formhälften vorgesehener Quetschkanten abgequetscht wird. In diesem Moment wird der Extrusionskopf im Extrusionskopf 3 gegen die Austrittsrichtung des Schlauchs mit einem Antrieb 12 angehoben, der Vorformling wird zwischen dem Extrusionskopf 3 und der Blasform 10 getrennt und die Blasform 10 wird auf dem Werkzeugtisch 9 quer zur Extrusionsrichtung unter dem Extrusionskopf 3 weggefahren.

Die Extrusionsblasvorrichtung 1 kann beispielsweise als sogenannte Doppelstation-Blasformmaschine ausgebildet sein, in die-

sem Fall wird im Wechsel mit der Verfahrbewegung der geschlossenen Blasform 10 eine zweite Blasform mit geöffneten Formhälften unter den Extrusionskopf 3 gefahren. Der Extrusionskopf wird nach vollzogener Verfahrbewegung einer Blasform 10 wieder abgesenkt, der zuvor beschriebene Zyklus beginnt von neuem. Nicht dargestellt ist der Aufweitvorgang des Artikels in der Blasform. Sobald die Blasform 10 unter dem Extrusionskopf 3 beiseite gefahren wurde, wird von oben ein Blasdorn in die hierfür vorgesehene Öffnung der Blasform 10 eingesetzt, der Vorformling wird mittels Blasluft in dem Formnest 11 aufgeweitet.

Das Anheben und Absenken des Extruders 3 erfolgt mittelbar über das Anheben und Absenken des Trägers 5 über den zuvor erwähnten Antrieb 12. Dabei vollzieht der Träger 5 eine Schwenkbewegung um die Drehachse 8, mit dem Träger 5 werden der Extruder 2 sowohl als auch der Extrusionskopf 3 gemeinsam angehoben und abgesenkt .

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasst das Maschinengestell 6 ein erstes Auflager 6a und ein zweites mit Abstand hierzu angeordnetes Auflager 6b. Der Abstand des zweiten Auflagers 6b von dem ersten Auflager 6a entspricht etwa der gesamten Breite des Maschinengestells 6. Der Träger 5 ist an dem zweiten Auflager 6b über einen pneumatischen Balgzylinder 13 abgestützt. Der Balgzylinder 13 dient einerseits der Abstützung des Trägers 5 auf der der Drehachse 8 abgewandten Seite, andererseits ist dieser so druckvorbeaufschlagt, dass er über den gesamten möglichen Hub des Trägers 5 und somit des Extrusionskopfs 3 eine der Gewichtskraft der gesamten Anordnung auf dem Träger 5 entgegengerichtete Stützkraft aufbringt, d. h. auch, dass der von dem Balgzylinder 13 nachvollzogene Federweg wenigstens so groß ist wie der maximale Hub der Anordnung im Bereich des zweiten Auflagers 6b. An diesem zweiten Auflager 6b ist der Antrieb 12 angeschlagen, der bei dem in Figur 1 dargestellten Beispiel als Spindelantrieb ausgebildet ist. Dieser

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wirkt über eine gelenkig an der Unterseite des Trägers 5 angeschlagene Spindelmutter 14 auf den Träger 5. Die Spindelmutter 14 ist drehfest an dem Träger 5 befestigt. In der Spindelmutter 14 ist eine Spindel 15 drehbar angeordnet, letztere wird über den Elektromotor 16 in Drehung versetzt und bewirkt je nach Drehrichtung ein Anheben oder Absenken der Spindelmutter 14.

Der Balgzylinder 13 ist über eine nur andeutungsweise dargestellte Druckluftleitung 17 mehr oder weniger druckvorbeaufschlagbar. Wie eingangs bereits erwähnt wurde, soll die Stützkraft des Balgzylinders 13 zur Anpassung der Extrusionsblasvorrichtung 1 für die Herstellung verschiedenartiger Artikel über die Druckluftzufuhr einstellbar sein. Die Einstellung der Stützkraft kann derart erfolgen, dass bei Inbetriebnähme der Extrusionsblasvorrichtung 1 der Druck im Balgzylinder 13 soweit erhöht wird, bis sich der Extrusionskopf 3 auf eine bestimmte Position anhebt bzw. die Entlastung des Antriebs 12 festgestellt wird. Dieser Druck bleibt dann während der Betriebszeit der Extrusionsblasvorrichtung 1 unverändert. Die Einstellung kann manuell oder über Sensoren und Stellglieder mittels einer Steuerung automatisiert erfolgen.

In den Figuren 2 und 3 sind alternative Ausgestaltungen des Antriebs 12 dargestellt. Der in Figur 2 dargestellte Antrieb ist als Zahnstangenantrieb ausgebildet. Über eine mit 22 bezeichnete Zahnstange, die von einem Abtriebsritzel 18 des Elektromotors 16 bewegt wird, wird ein Gelenkhebel 19 betätigt, der ein Anheben bzw. Absenken des Trägers 5 um die Drehachse 8 bewirkt.

Der in Figur 3 dargestellte Antrieb ist als Exzenterantrieb ausgebildet. Über die Exzenterscheibe 20 wird eine Schubkurbel 21 betätigt, die wiederum auf den Gelenkhebel 19 wirkt.

Die zuvor beschriebene Ausbildung der Extrusionsblasformmaschine ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn diese insgesamt
elektrisch betrieben wird.

10 LIPPERT, STACHOW, SCHMIDT & PARTNER Ki /go

Patentanwälte ■ European Patent Attorneys ■ European Trademark Attorneys

P.O. Box 30 02 08, D-51412 Bergisch Cladbach 19· Mai 2003

Telefon +49 (0) 22 04.92 33-0 Telefax +49 (0) 22 04.6 26

SIG Technology Ltd. CH-8212 Neuhausen

Bezugszeichenliste

1	ExtrusionsbIasvorrichtung
2	Extruder
3	Extrusionskopf
4	Zufuhreinrichtung
5	Träger
6	Maschinengestell
6a	erstes Auflager
6b	zweites Auflager
7	Sockel
8	Drehachse
9	Werkzeugtisch
10	Blasform
11	Formnest
12	Antrieb
13	pneumatischer Balgzylinder
14	Spindelmutter
15	Spindel
16	Elektromotor
17	Druckluftleitung
18	Abtriebsritzel
19	Gelenkhebel
20	Exzenterscheibe
	&iacgr; &iacgr; J .* &iacgr; &iacgr; *. &iacgr; ; .· ······

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21 Schubkurbel

22 Zahnstange

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung extrusionsblasgeformter Hohlkörper aus thermoplastischem Kunststoff mit wenigstens einem Extruder und mit wenigstens einem Extrusionskopf zum Ausstoßen eines Vorformlings aus plastifiziertem Kunststoff und mit wenigstens einem Formwerkzeug, das wenigstens zwei sich zyklisch öffnende und schließende Formhälften umfasst und das in einer sich quer zur Extrusionsrichtung erstreckenden Ebene nach einem vorgegebenen Takt verfahrbar angeordnet ist, wobei wenigstens der Extrusionskopf auf einem Träger um eine Drehachse schwenkbar gelagert ist und mittels eines Antriebs in bzw. gegen die Extrusionsrichtung heb- und senkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zusätzliche Abstützung des Extrusionskopfs (3) gegen die Gewichtskrafteinwirkung zur Entlastung des Antriebs (12) vorgesehen ist, die über den gesamten Hub des Extrusionskopfs (3) wirksam ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Abstützung aufgebrachte Stützkraft einstellbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Abstützung wenigstens eine Federeinrichtung, vorzugsweise mit verstellbarer Federkraft, vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Federeinrichtung wenigstens ein pneumatischer Zylinder vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Federeinrichtung wenigstens ein pneumatischer Balgzylinder (13) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Balgzylinder (13) ein variables Füllvolumen und/oder variablen Fülldruck aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der den Extrusionskopf (3) aufnehmende Träger (5) über die Federeinrichtung gegen ein Auflager abgestützt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung mit Abstand von der Drehachse (8) des Trägers (5) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung und der Antrieb (12) an einem gemeinsamen Auflager angeordnet sind.