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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein mehrstufiges Verfahren
zur Nachformungswärmekonditionierung
und eine Vorrichtung, die in Verbindung mit einer Spritzgießmaschine
verwendet wird, die einen aggressiven Zeitzyklus und hohen Ausstoß hat. Wärmekonditionierung
bedeutet entweder Kühlen
oder Kühlen
und Wiedererhitzen oder nur Wiedererhitzen.
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Die
Reduzierung der Spritzgießzykluszeit
ist eine Hauptaufgabe, wenn Gegenstände in großer Menge geformt werden. Dies
ist beispielsweise der Fall bei PET-Vorformlingen, die unter Verwendung von
Mehrhohlraumformen geformt werden, wie beispielsweise Formen mit
72 oder 96 Hohlräumen,
wie sie von Husky Injection Molding Systems hergestellt werden.
Eine Option zur Reduzierung der Formungszykluszeit besteht darin,
die Verweilzeit der Vorformlinge in der Schließstellung der Form zu beschränken, indem
der Kühlschritt
um wenige Sekunden verkürzt
wird und dadurch die Vorformlinge aus der Form früher ausgeworfen
werden. Der Temperaturgradient über
die Wände
des Vorformlings zeigt die Formung von inneren und äußeren Hautschichten an,
die kälter
sind als die Innenschicht. Dies wird durch die Tatsache verursacht,
daß in
der Formschließstellung
die Kühlung
sowohl von seiten des Hohlraumes als auch von seiten des Kernes
erfolgt.
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Es
sind in der Vergangenheit zahlreiche Versuche unternommen worden,
den Nachformungskühlvorgang
bei der Bildung von PET-Vorformlingen zu verbessern. Das US-Patent
Nr. 4,209,290 an Rees et al. illustriert beispielsweise ein System,
bei welchem Vorformlinge oder Külbel,
die zu Flaschen blasgeformt werden, in Hohlräumen einer unteren Formhälfte einer
vertikalen Spritzgießmaschine
mit Hilfe von entsprechenden Kernen erzeugt werden, die in die Hohlräume von
einer oberen Formhälfte
her herabhängen,
wenn die Form geschlossen ist. Wenn die beiden Formhälften getrennt
werden, haften die Vorformlinge an den entsprechenden Kernen an,
von denen sie nachfolgend in entsprechende Nester einer Transferbox
oder an entsprechende Zellen einer Blasformeinheit abgegeben werden,
die zwischen den Formhälften
zwischengeschaltet ist. Im ersten Fall werden die Vorformlinge durch
Zirkulation eines Luftstromes gekühlt, während die Transferbox vor dem
Start eines neuen Spritzgießzyklus
seitlich weggezogen wird, wobei die erstarrten Vorformlinge dann
aus ihren Nestern freigegeben werden, um in Taschen eines darunterliegenden
Transportförderers zu
fallen, der sie zur Blasformungsstation transportiert. Im zweiten
Fall sind die Kerne hohl und werden mit den Vorformlingen in die
Blasformzellen abgesenkt, wo geteilte Wände um die Kerne durch Fluidmittel
oder mechanische Mittel geschlossen werden. Dort werden die Vorformlinge
durch Luft aufgeblasen, die durch die Kerne eingeblasen wird, worauf
die fertigen Flaschen aus diesen Zellen entnommen werden, nachdem
die Blasformeinheit seitlich weggezogen worden ist und während ein
neuer Einspritzzyklus stattfindet.
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Das
US-Patent Nr. 4,836,767 an Schad et al. illustriert eine Vorrichtung
zur Erzeugung von Kunststoffgegenständen, wobei diese Vorrichtung
befähigt ist,
gleichzeitig Kunststoffgegenstände
zu erzeugen und zu kühlen.
Die Vorrichtung hat eine stationäre Formhälfte, die
zumindest einen Hohlraum hat, zumindest zwei zusammenpassende Formteile,
von denen jeder zumindest ein Kernelement hat, das auf einer bewegbaren
Trägerplatte
montiert ist, die einen ersten der zusammenpassenden Formteile mit
der stationären
Formhälfte
ausrichtet und einen zweiten der zusammenpassenden Formteile in
einer Kühlposition
positioniert, wobei eine Vorrichtung zum Kühlen der geformten Kunststoffgegenstände vorgesehen
ist, wenn diese sich in der Kühlposition
befindet, und eine Vorrichtung zum Bewegen der Trägerplatte entlang
einer ersten Achse, derart, daß die
ausgerichteten Formteile an der stationären Formhälfte anschlagen und der zweite
der zusammenpassenden Formteile gleichzeitig jeden Kunststoffgegenstand
in Berührung
mit der Kühlvorrichtung
bringt.
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Das
US-Patent Nr. 5,232,715 an Fukai illustriert eine Vorrichtung zum
Kühlen
und Verfestigen eines Vorformlings. Die Vorrichtung umfaßt das Einführen eines
Vorformlings in erhitztem Zustand, wenn er aus der Spritzgießform in
ein Kühlrohr
freigegeben wird, das eine Bodenöffnung
und eine obere Öffnung hat,
durch welche Kühlluft
von der Bodenöffnung
zur Öffnung
an der Oberseite strömt.
Die Bodenöffnung ist
mit einem Gebläse
für Kühlluft ausgestattet.
Der Vorformling wird von der Innenseite und von der Außenseite
her durch Kühlluft
zwangsgekühlt,
die in einem Umlauf zwischen dem Vorformling und einem Kühlmittel
strömt,
das von einem Kühlkern
zugeführt wird,
der in dem Vorformling eingesetzt wird.
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Das
japanische Patent Dokument Nr. 7-171888 an Hirowatari et al. bezieht
sich auf eine Zwangskühlvorrichtung
für Vorformlinge.
Die Vorrichtung umfaßt
ein Kühlwerkzeug
zum Abstützen
einer Vielzahl von Vorformlingen, eine erste Luftkühlungseinrichtung,
die oberhalb des Kühlwerkzeuges
angeordnet ist, um Kühlluft
in die Vorformlinge abzugeben, und eine zweite Luftkühlungseinrichtung,
die unterhalb des Kühlwerkezuges
angeordnet ist, um Kühlluft zur
Außenseite
der Vorformlinge zu leiten.
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Das
US-Patent Nr. 5,772,951 an Coxhead et al., das auf die Rechtsnachfolgerin
der vorliegenden Anmeldung übertragen
worden ist, offenbart ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1 und eine Wärmekonditionierstation
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 18. Es bezieht sich auf eine Vorformlingslagerungs-
und Temperaturkonditioniervorrichtung, die eine einzelne oder mehrere Spritzgießmaschinen
mit einer Blasformstation verbindet. Dies gestattet der Spritzgießmaschine
zu arbeiten, während
die Blasformvorrichtung dies nicht tut. Die Vorformlings-Lagerungsvorrichtung
des Patentes '951
empfängt
eine Vielzahl von Vorformlingsträgern,
von denen jeder geformte Vorformlinge hält. Gemäß dem Patent '951 sind die aus
der Form freigegebenen Vorformlinge kalt genug, um Probleme zu vermeiden,
wie die Kristallisierung, Deformation und Oberflächenbeschädigung. Diese Vorformlinge
werden gelagert und wärmekonditioniert,
so daß sie
hinsichtlich Temperatur und Anzahl für den nächsten Blasformungsschritt
bereit sind. Das Patent '951
lehrt nicht eine mehrstufige und kompakte Kühlstation, die noch immer sehr
warme und frisch geformte Vorformlinge empfängt. Das Patent '951 lehrt auch nicht
ein Verfahren und eine Nachformungskühlstation, die dazu verwendet
wird, um die Kühlzeit
der Vorformlinge zu verlängern,
ohne die Einspritzzykluszeit zu beeinträchtigen.
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Die
Nachformungskühlung
wird kritisch und schwierig auszuführen, wenn die Spritzgießzykluszeit
reduziert wird. Dies trifft besonders dann zu, wenn aufblasbare
Vorformlinge aus Narzen wie PET geformt werden. Da die Kühlung in
der Form kürzer als üblich ist,
werden die aus der Form ausgestoßenen Vorformlinge außerhalb
der Form verfestigt und sind innen noch immer sehr warm und heiß, und ihre Wände sind
nicht vollständig
verfestigt. Diese innere Hitze kann die inneren und äußeren Hautlagen
der Vorformlinge wiedererwärmen
und die Festigkeit reduzieren, und somit sind die Vorformlinge für eine Beschädigung oder
ein Aneinanderhaften empfänglich. Derzeit
sind die Vorformlinge, die unter Anwendung einer raschen Zykluszeit
geformt worden sind und die nach der Formung gekühlt werden, mit bekannten Verfahren
und Vorrichtungen noch immer ausreichend warm, wenn sie auf den
Förderer
fallen. Sie können
deshalb aneinanderkleben oder durch den Aufprall auf den Förderer oder
während
anderer Manipulationen beschädigt
werden. Wenn die Kühlzeit auf
einer Austragplatte verlängert
wird oder andere bekannte Kühlvorrichtungen
angewendet werden, die mit der Spritzgießmaschine verbunden sind, erhöhen sie
die Zykluszeit.
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Es
bleibt somit sehr wesentlich, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung
entwickelt werden, um die Temperatur der Hautlagen nach dem Öffnen der Form
und während
des Auswerfens, der Nachformungskühlung und der Handhabung der
Vorformlinge so niedrig wie möglich
zu halten.
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Nach
dem Spritzgießvorgang
werden die geformten Vorformlinge direkt in eine Blasform übergestellt,
wo sie zum fertigen Gegenstand, wie Flaschen oder Töpfe, blasgeformt
werden.
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Vor
dem Blasformungsvorgang werden die Vorformlinge auf die Blasformtemperatur
wiedererhitzt. Der Blasformungsvorgang kann unmittelbar nach dem
Spritzgießvorgang
unter Verwendung von beispielsweise einer integrierten Spritzgießblasformungsmaschine
stattfinden. In einigen Fällen
sind die Vorformlinge, die mit diesem Verfahren geblasen werden,
nicht vollständig
abgekühlt,
so daß weniger Hitze
während
des Wiedererhitzens notwendig ist. Bei einem anderen Ansatz werden
die Vorformlinge nach der Formung vollständig gekühlt und dann gelagert und zu
einer anderen Stelle gesandt, wo sie vollständig wiedererhitzt werden und
der endgültige Blasformungsvorgang
stattfinden kann.
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Der
Wiedererhitzungsvorgang erfordert eine sorgfältige Überwachung, damit alle Vorformlinge
vor dem Blasformungsschritt die gleiche Temperatur haben. Dies ist
unter Verwendung einer kompakten und einfachen Ausrüstung nicht
leicht zu erreichen.
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Es
bleibt somit wesentlich, ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung
mit hohem Ausstoß zum Kühlen und
Wiedererhitzen der Vorformlinge nach dem Blasformungsvorgang und
vor dem Spritzformungsvorgang zu schaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Dementsprechend
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zu schaffen, welche die Kühlzeit der Vorformlinge verlängert, ohne
die Zykluszeit und ohne die Größe des Formungssystems
zu erhöhen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
der vorstehenden Art zu schaffen, die eine modulare und kompakte
Kühlvorrichtung
anwendet, ohne die Spritzgießzykluszeit
zu beeinträchtigen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung der vorstehenden Art zu schaffen, die sich
dazu eignen, blasfähige
Vorformlinge zu kühlen,
die aus einem einzelnen Material oder aus mehreren Materialien bestehen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Wärmekonditionieren
von geformten Vorformlingen vor dem Blasformungsvorgang zu schaffen.
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Gemäß der derzeitigen
Erfindung könnte
der Wärmekonditioniervorgang
ein mehrstufiger Kühlvorgang
sein, ein mehrstufiger Kühlvorgang
gefolgt von einem Wiedererhitzen, oder ein mehrstufiger Wiedererhitzungsvorgang.
In allen Fällen
findet das Verfahren innerhalb der gleichen kompakten Ausrüstung statt,
in welcher die Vorformlinge von einer Station zur nächsten fallengelassen
werden.
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Die
vorstehenden Ziele werden durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch
1 und die Vorrichtung gemäß dem Anspruch
18 erreicht.
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Wie
vorstehend erörtert,
bezieht sich die vorstehende Erfindung auf ein mehrstufiges Nachformungskühlverfahren
und eine Vorrichtung, die in Verbindung mit einer Spritzgießmaschine,
die eine aggressive Zykluszeit und hohen Ausstoß hat, angewendet werden. Die
Vorrichtung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles umfaßt eine
Wärmekonditioniervorrichtung/-station
mit Mitteln zum Getrennthalten der Vorformlinge einer Vielzahl von
Chargen, mehrere gesonderte Niveaus zum gleichzeitigen Kühlen der
Chargen und innere Mittel zum automatischen Transferieren jeder
Charge von geformten Vorformlingen von einem Niveau zum anderen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Wärmekonditioniervorrichtung/-station
teilweise abgedichtet, um eine gesteuerte Temperaturumgebung zum
Konditionieren der geformten Gegenstände zu erzeugen.
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Das
Verfahren zum Wärmekonditionieren geformter
Gegenstände
eines bevorzugten Ausführungsbeispieles
umfaßt
die Schritte der Formung einer Vielzahl von geformten Gegenständen in
einer Formungsmaschine, Entfernen der geformten Gegenstände aus
der Formungsmaschine, während
die Gegenstände
warm und noch nicht vollständig
verfestigt sind, Schaffung einer Wärmekonditionierstation mit
zumindest zwei inneren Wärmekonditionierniveaus, Überführen der
geformten Gegenstände
auf ein erstes Niveau der Wärmekonditionierstation
und Wärmekonditionieren
der geformten Gegenstände innerhalb
des ersten Niveaus nach dem Überführungsschritt,
um die Qualität
der geformten Gegenstände
zu verbessern, ohne die Formungszykluszeit zu erhöhen, indem
die geformten Gegenstände
zumindest einer Wärmebehandlung
unterzogen werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung umfaßt
das Verfahren ferner die Schritte der Aufnahme einer ersten Charge
von geformten Gegenständen
in einem ersten Kühlniveau der
Wärmekonditionierstation/-vorrichtung;
das Kühlen
der ersten Charge von geformten Gegenständen; das freie Fallenlassen
der ersten Charge von geformten Gegenständen auf ein zweites Kühlniveau
der Wärmekonditioniervorrichtung/-station;
die Aufnahme einer zweiten Charge von geformten Gegenständen in
dem ersten Kühlniveau;
und das gleichzeitige Kühlen
der ersten und zweiten Charge von geformten Gegenständen. In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung wird die erste Charge
von geformten Gegenständen
frei gegen ein zweites Wiedererhitzungsniveau in der Wärmekonditionierstation/-vorrichtung
fallengelassen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Wärmekonditionieren
geformter Gegenstände
in einer Wärmekonditionierstation
geschaffen mit zumindest zwei inneren Wärmekonditionierniveaus, wobei
die Wärmekonditionierstation
außerhalb
einer Form angeordnet werden kann, wobei das Verfahren umfaßt: Bilden
einer Vielzahl von geformten Gegenständen in einer Formungsmaschine;
Entfernen der geformten Gegenstände
aus der Formungsmaschine, während
die Gegenstände
warm und nicht vollständig
verfestigt sind; Überführen der
geformten Gegenstände
auf ein erstes Niveau der Wärmekonditionierstation;
Wärmekonditionieren
der geformten Gegenstände
innerhalb des ersten Niveaus der Wärmekonditionierstation, indem
die geformten Gegenstände
zumindest einer Konvektionswärmebehandlung
unterzogen werden. Das Verfahren umfaßt ferner: Abgeben jedes einzelnen
der geformten Gegenstände
im Überführungsschritt
in ein entsprechendes erstes Rohr, das mit einem korrespondierenden
zweiten Rohr in einem zweiten Niveau ausgerichtet ist, wobei die
ersten und zweiten Rohre durch automatisierte innere Mittel getrennt
sind, die dazu ausgebildet sind, jeden geformten Gegenstand selektiv
von jedem ersten Rohr in dem ersten Konditionierniveau in das ausgerichtete zweite
Rohr in dem zweiten Konditionierniveau überzuführen; und Abgeben der geformten
Gegenstände, die
in dem ersten Niveau konditioniert worden sind, auf das zweite Niveau
zur Wärmekonditionierung
in dem zweiten Rohr durch Betätigung
der automatisierten inneren Mittel.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Wärmekonditionierstation
zum Wärmebehandeln
von geformten Gegenständen
geschaffen, wobei die Wärmekonditionierstation
Mittel zum Getrennthalten unterschiedlicher Chargen von geformten
Gegenständen
aufweist. Die Haltemittel weisen eine Vielzahl von säulenartigen Rohren
auf, von denen jedes durch eine Vielzahl von ausgerichteten Rohrelementen
gebildet ist; innere Mittel zum Halten der geformten Gegenstände in den entsprechenden
Chargen in unterschiedlichen Konditionierniveaus in den säulenartigen
Rohren; und Mittel zum gleichzeitigen Wärmebehandeln der geformten
Gegenstände
in den Chargen.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die Kühlungsprobleme
des Standes der Technik, indem die warmen Vorformlinge aus der Nachformungs-Handhabungs-
und Kühlvorrichtung
entfernt werden, welche die Spritzgießmaschine direkt bedient. Die
vorliegende Erfindung schafft eine neue Wärmekonditionierstation/-vorrichtung,
die warme Vorformlinge in jeder Menge aufnimmt (mehrere Chargen
von jeweils zehn Vorformlingen), die solange wie notwendig gekühlt werden,
um jedes Qualitätsproblem
zu vermeiden.
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Andere
Details des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
sowie andere Ziele und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den angeschlossenen Zeichnungen, in denen gleiche
Bezugszeichen auf gleiche Elemente verweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Draufsicht eines Spritzgießsystems,
welches die innovative Wärmekonditioniervorrichtung
der vorliegenden Erfindung enthält;
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2 ist
eine Seitenansicht eines alternativen Spritzgießsystems, einschließlich einer
Drehturm-Einspritzformungsmaschine und der innovativen Wärmekonditioniervorrichtung
der vorliegenden Erfindung;
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die 3(A) – 3(D) sind schematische Darstellungen eines
Vorformlings, der eine Wärmekonditioniervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung durchläuft;
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4(A) ist ein Schnitt eines Vorformlings;
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4(B) ist eine gesprengte Ansicht der Wand
des Vorformlings nach 4(A);
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4(C) illustriert den Temperaturgradienten über die
Wandstärke;
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5 ist
eine Schnittansicht durch eine Wärmekonditioniervorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung;
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die 6(A) – 6(D) zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Wärmekonditioniervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Wiedererhitzungsstation; und
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die 7(A) – 7(C) zeigen einen Kühlrahmen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 ein Spritzgießsystem 10,
das eine Spritzgießmaschine 12 aufweist,
die eine Form mit einer Formkernplatte 14 und einer Formhohlraumplatte 16 enthält. Die
Formkernplatte 14 hat eine Vielzahl von Formkernen 20,
und die Formhohlraumplatte 16 hat eine Vielzahl von Hohlräumen 24.
Im allgemeinen ist die Anzahl der Kerne 20 gleich der Anzahl
von Hohlräumen 24.
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Die
Formkernplatte 14 bewegt sich axial entlang Spannstangen 18 in
bekannter Weise zwischen einer Formoffenstellung und einer Formschließstellung.
Wenn sich die Formkernplatte 14 in der Formschließstellung
befindet, formt sie eine Vielzahl von Formhohlräumen (nicht gezeigt) mit der
Formhohlraumplatte 16. Eine Einspritzeinheit 26 führt geschmolzenes
Material bzw. geschmolzene Materialien in jeden Formhohlraum über bekannte
Heißkanalsysteme
(nicht gezeigt) und/oder Eingußkanäle (nicht
gezeigt). Während
die Form geschlossen bleibt, werden die neu geformten Gegenstände 28, wie
Vorformlinge, die in einem Blasformungssystem verwendet werden,
durch Kühlkanäle (nicht
gezeigt) in den Formkernen 20 und in der Formhohlraumplatte 16 geringfügig abgekühlt.
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Ein
Roboter 30, der eine Austragplatte 32 aufweist,
ist vorgesehen. Die Austragplatte 32 hat eine Anzahl von
Haltern 34 zur Aufnahme geformter Gegenstände 28 von
den Formkernen 20. Im Betrieb bewegt sich die Austragplatte 32 zwischen
der Formhohlraumplatte 16 und der Formkernplatte 14,
wenn sich die Formplatten 14 und 16 in der Formoffenstellung
befinden. Nach dem Ausrichten der leeren Halter 34 mit
den Kernen 20 werden die geformten Gegenstände 28 von
den Kernen 20 in bekannter Weise gestrippt, z.B. durch
Verwendung einer Auswerferplatte (nicht gezeigt), und in den Haltern 34 aufgenommen.
Die Austragplatte 32 wird dann in eine Position zurückgezogen,
in der sie nahe der Spritzgießmaschine 12 liegt,
und der Formungszyklus wird wiederholt.
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Die
Austragplatte 32 wird dann um 90 Grad gedreht, um die geformten
Gegenstände 28 mit
einer Wärmekonditioniervorrichtung 36 gemäß der vorliegenden
Erfindung auszurichten.
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Die
Mittel zum Bewegen der Austragplatte 32 in axialer Richtung
zwischen einer Position außerhalb
der Spritzgießmaschine
und einer Position zwischen den Platten 14 und 16 und
zum Drehen der Austragplatte 32 können irgendwelche im Stand
der Technik bekannten Mittel sein.
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Unter
Bezugnahme auf 2 ist in dieser ein alternatives
Spritzformungssystem 10' dargestellt. Das
System 10' umfaßt eine
Spritzgießmaschine 12' mit einer Formhohlraumplatte 16' und einer drehbaren
Drehturm-Kernplattenvorrichtung 40, die axial entlang einer
Vielzahl von Spannstangen 18' zwischen
einer Formoffenstellung (in 2 gezeigt)
und einer Formschließstellung
bewegbar ist. In der Formschließstellung
formt die Drehturm-Kernplattenvorrichtung 40 eine Vielzahl
von Formhohlräumen
(nicht gezeigt). Eine Einspritzeinheit 26' führt geschmolzenes Material
bzw. geschmolzene Materialien den Hohlräumen zu, um eine Vielzahl von
geformten Gegenständen 28 zu
formen.
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Die
Drehturm-Kernplattenvorrichtung 40 hat einen zentralen
Block (nicht gezeigt), der durch Zapfen in einem Paar von Seitenplatten 44 um
eine Achse 46 drehbar montiert ist. Eine Vielzahl von Kernplatten 42,
z.B. vier Platten, ist an dem zentralen Block montiert. Jede Kernplatte 42 hat
eine Vielzahl von Kernen 20',
die mit der Platte verbunden oder einstückig mit dieser geformt sind.
Die Anzahl von Kernen 20' auf
jeder Platte 42 entspricht im allgemeinen der Anzahl von
Hohlräumen
in der Hohlraumplatte 26'.
Die Seitenplatten 44 haben jeweils Arme mit Schuhen 45,
um eine Bewegung der Vorrichtung 40 entlang der Spannstangen 18' zu ermöglichen.
Irgendwelche aus dem Stand der Technik bekannten geeigneten Mittel
können
verwendet werden, um den zentralen Block und somit die Kernplatten 42 um
die Achse 46 zu drehen. In ähnlicher Weise können irgendwelche
im Stand der Technik bekannten Mittel verwendet werden, um die Vorrichtung 40 zwischen der
Formoffen- und der Formschließstellung
zu bewegen.
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Die
Hohlraumplatte 16' und
die Vorrichtung 40 sind mit Mitteln (nicht gezeigt) zum
Kühlen
der neu geformten Gegenstände
oder Vorformlinge 28 versehen, während sie sich in den Formhohlräumen befinden.
Die Kühlmittel
können
irgendwelche geeigneten Kühlmittel
sein, die im Stand der Technik bekannt sind.
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Nachdem
eine erste Charge von Gegenständen 28 geformt
ist, wird die Vorrichtung 40 in die Formoffenstellung bewegt
und so gedreht, daß eine neue
Kernplatte 42 mit Kernen 20' mit der Hohlraumplatte 26' ausgerichtet
wird. Auf diese Weise kann rasch eine Vielzahl von Chargen geformter
Gegenstände
geformt werden. Falls erwünscht,
können
die Chargen von geformten Gegenständen 28 auf den Kernen 20' weiter gekühlt werden,
während
die Kernplattenvorrichtung 40 dreht. Wenn eine Kernplatte 42 mit
geformten Gegenständen 28 die
unterste Position erreicht, werden die Gegenstände von den Kernen 20' in die Wärmekonditioniervorrichtung 36 der vorliegenden
Erfindung ausgeworfen. Irgendwelche geeigneten Mittel (nicht gezeigt),
die im Stand der Technik bekannt sind, können dazu verwendet werden,
die Gegenstände 28 auszuwerfen.
Beispielsweise können
eine Stripperplatte oder Auswerferstifte verwendet werden.
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Wie
in den 4(A) – 4(C) gezeigt
wird, hat ein typischer Vorformling 28 einen Halsfinishteil 48 und
einen Einguß-
oder Domteil 50. Da die Vorformlinge 28 von der
Form entfernt werden, während
sie noch warm sind, kann die zurückgebliebene
Wärme eine
Kristallisation in den Teilen 48 und 50 bewirken. Somit
ist eine Nachformungskühlung
erforderlich, um die Kristallisation zu vermeiden. Eine typische
Wandstruktur eines solchen Vorformlings ist in 4(B) gezeigt.
Wie dargestellt ist, umfaßt
die Wand eine warme innere Haut 52, eine warme äußere Haut 54 und
einen zentralen Kern 56. Der Temperaturgradient über die
Wand ist in 4(C) gezeigt.
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Die 3(A) – 3(D) und 5 illustrieren
ein Ausführungsbeispiel
einer Wärmekonditionierstation/-vorrichtung 36 gemäß der vorliegenden
Erfindung, die mit jedem der Spritzgießsysteme nach den 1 und 2 verwendet
werden kann. Die Station/Vorrichtung 36 wird dazu verwendet,
die Nachformungsabkühlzeit
zu verlängern,
ohne die Spritzgießzykluszeit
zu beeinträchtigen.
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Wie
in den 3(A) – 3(D) und
in 5 gezeigt ist, ist die Station/Vorrichtung 36 ihrer
Natur nach modular und hat die Form einer kompakten Box. Der Abdruck
der Box ist im allgemeinen geringfügig größer als die Größe der Anordnung
von geformten Vorformlingen, die aus der Form ausgeworfen werden.
Die Höhe
H der Box hängt
von der Anzahl der Chargen von geformten Gegenständen oder Vorformlingen ab,
die gleichzeitig gekühlt
werden müssen.
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Die
Station/Vorrichtung 36 umfaßt eine Vielzahl von Kühlniveaus 60,
auf denen verschiedene Chargen von Vorformlingen 28 gleichzeitig
gekühlt werden.
Jedes Niveau 60 hat eine Vielzahl von Kühlrohren 62, in denen
die Vorformlinge verbleiben, während
sie gekühlt
werden. Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, sind die Rohre 62 auf
einem Niveau mit den Rohren 62 auf einem benachbarten Niveau
ausgerichtet. Die Rohre 62 dienen zum Trennen der Vorformlinge
in einer besonderen Charge voneinander, und sie verhindern ein Aneinanderkleben
der Vorformlinge.
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Die
verschiedenen Kühlniveaus 60 sind durch
eine axial bewegliche Blendenplatte 64 getrennt. Die Blendenplatte 64 ist,
wie die Zeichnungen zeigen, mit einer Anzahl von Öffnungen 66 versehen. Mit
dem Auslaß eines
entsprechenden Rohres 62 auf einem ersten Niveau gestattet
jede Öffnung 66,
daß ein
Vorformling 28 frei in ein Rohr 62 auf dem nächsten Kühlniveau
und schließlich
aus der Vorrichtung 36 heraus fallen kann. Jedes geeignete
Mittel, das im Stand der Technik bekannt ist, kann dazu verwendet werden,
die Blendenplatten 64 zwischen einer Position ausgerichteter Öffnungen
und einer Position nicht-ausgerichteter Öffnungen zu bewegen. Beispielsweise
kann eine Luftkolbeneinheit 68 dazu verwendet werden, jede
Blendenplatte 64 zwischen einer ersten Position, in welcher
die Öffnung 66 mit
einem Auslaß eines
entsprechenden Rohres 62 ausgerichtet ist, und einer zweiten
Position zu bewegen, in welcher ein fester Teil oder feste Teile
der Blendenplatte den Auslaß jedes
Rohres 62 blockieren. Dieses Blendenplattensystem versieht
die Station/Vorrichtung 36 mit inneren Mitteln zum automatischen Überführen jeder
Charge von geformten Vorformlingen von einem Kühlniveau auf das nächste.
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Die
Station/Vorrichtung 36 weist vorzugsweise eine Vielzahl
von Säulen
zum Kühlen
von Rohren 62 auf, die in Reihen ausgerichtet sind. Die
Säulen können jede
gewünschte
Form oder jedes gewünschte
Muster definieren. Eine besondere Blendenplatte 64 ist
im allgemeinen jeder Reihe von Kühlrohren 62 zugeordnet.
Somit werden, wie 5 zeigt, alle Vorformlinge 28 in
einer besonderen Charge gleichzeitig innerhalb der Kühlrohre 62 auf
einem besonderen Niveau 60 zurückgehalten oder gleichzeitig
von einer Reihe von Kühlrohren
fallengelassen. 3 zeigt die verschiedenen
Schritte, die während des
Nachformungskühlvorganges
ausgeführt
werden, und die Relativpositionen der Vorformlinge 28 und
der Blendenplatten 64 während
dieser Schritte.
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Die
Station/Vorrichtung 36 umfaßt ein Teleskoprohr 70 zur
Aufnahme der geformten Gegenstände
oder Vorformlinge 28 entweder von der Austragplatte 32 oder
der Drehturm-Kernplattenvorrichtung 40.
Jedes Teleskoprohr 70 ist mit einem entsprechenden der
Kühlrohre 62 in
dem ersten Kühlniveau 60 ausgerichtet
und bewegt sich zwischen einer Aufnahmeposition oder ausgefahrenen
Position und einer zurückgezogenen
Position. Irgendwelche geeigneten Mittel, die im Stand der Technik
bekannt sind, können dazu
verwendet werden, das Teleskoprohr 70 zwischen den verschiedenen
Positionen zu bewegen.
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Um
die Kühlung
durchzuführen,
ist jedes Kühlrohr 62 mit Öffnungen 72 versehen,
damit Kühlluft
in das Rohr eintreten und um den Vorformling 28 herum strömen kann.
Um den Strom von Kühlluft
zu erzeugen, hat die Station/Vorrichtung 36 eine Luftblasvorrichtung 74,
wie ein Gebläse.
Die Luftblasvorrichtung 74 bewirkt, daß Luft unter den verschiedenen
Kühlniveaus 60 zirkuliert,
um eine Kühlung
der Vorformlinge 28 durch Konvektion durchzuführen. Wie
in 5 gezeigt ist, tritt der Luftstrom, der durch die
Blasvorrichtung 74 erzeugt wird, in die Öffnungen 72 der
entsprechenden Kühlrohre
ein und strömt
um die Vorformlinge 28 herum. Die Luftblasvorrichtung kann
in der Station/Vorrichtung 36 eingebaut sein oder sie kann
eine externe Vorrichtung sein. Wenn sie eine externe Vorrichtung
für die
Station/Vorrichtung 36 ist, bläst die Blasvorrichtung 74 Luft
durch eine Öffnung 80 in
einer Wand der Vorrichtung 36. Während 5 eine einzige
Blasvorrichtung 74 zeigt, könnte die Kühlvorrichtung 36 einzelne
Blasvorrichtungen für
jedes Kühlniveau 60 haben.
Dies würde
es gestatten, daß die
verschiedenen Niveaus unterschiedlich gekühlt werden.
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Im
Betrieb treten die Vorformlinge 28, die aus der Austragplatte 32 oder
der Formkernplatte 42 ausgeworfen werden, bei einer Temperatur
T0 in die Kühlrohre 62 des ersten
Kühlniveaus 60 über die
Teleskoprohre 70 ein. In dieser Anfangsphase ist die Blendenplatte 64 in
einer Rohrschließstellung
oder in einer Stellung nicht-ausgerichteter Öffnung. Die Vorformlinge 28 in
dem ersten Niveau können
dann durch Konvektionskühlung
auf die erwünschte
Tempe ratur T1 gekühlt werden. Nachdem die Vorformlinge
die Temperatur T1 erreicht haben, wird die
Blendenplatte 64 in eine Rohroffenstellung bewegt, in welcher
die Öffnungen 66 mit
den Auslässen
der Kühlrohre 62 in
einer besonderen Reihe ausgerichtet sind. Die Vorformlinge 28 fallen
dann frei auf ein zweites Kühlniveau 60,
wo sie durch Konvektion auf eine erwünschte Temperatur T2 gekühlt
werden. Nachdem die Vorformlinge 28 in einer ersten Charge auf
ein zweites Kühlniveau
gefallen sind, kann eine zweite Charge von Vorformlingen in die
Kühlrohre des
ersten Kühlniveaus
eingebracht werden. Auf diese Weise können mehrere Chargen von Vorformlingen
gleichzeitig gekühlt
werden. Während 5 die Station/Vorrichtung 36 mit
zwei Kühlniveaus 60 zeigt, kann
die Vorrichtung 36 jede gewünschte Anzahl von Kühlniveaus
haben. Auf diese Weise können
mehr als zwei Chargen von Vorformlingen gleichzeitig gekühlt werden.
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Nachdem
das Kühlen
beendet ist, können die
Vorformlinge 28 vom untersten Kühlniveau direkt auf den Förderer 76 oder
auf einen bewegbaren Vorformlingsträger 78 fallen. Der
Träger 78 kann
im Prinzip ähnlich
dem Träger
nach dem US-Patent 5,772,951 sein, das durch Bezugnahme hierauf
in die vorliegende Beschreibung miteinbezogen wird. Die gekühlten Vorformlinge
können,
falls erwünscht,
gegebenenfalls zu einem Speicher oder zu einem Konditionierturm
transportiert werden, der im US-Patent 5,772,951 gezeigt ist.
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Es
kann Zeiten geben, in denen die geformten Gegenstände oder
Vorformlinge 28 nach der Kühlung wiedererhitzt werden
müssen,
um sie für eine
nachfolgende Operation, wie einen Blasformungsschritt, vorzubereiten. 6 zeigt eine zweistufige Wärmekonditionierstation 136,
die anstelle der Kühlvorrichtung 36 verwendet
werden kann. Die erste Stufe der Station 136 ist zum Kühlen der
Vorformlinge 28 bestimmt, um eine Kristallisierung und Verformung
zu vermeiden und um die Vorformlinge auf die gleiche Temperatur
zu bringen. Die zweite Stufe der Station 136 ist zum Wiedererhitzen
der Vorformlinge 28 bestimmt. Die Kühlstufe ist ähnlich der Kühlvorrichtung 36 nach
den 3(A) – 3(D) und 5 und
hat eine Vielzahl von ausgerichteten Kühlniveaus 60 zum gleichzeitigen
Kühlen
verschiedener Chargen von geformten Vorformlingen 28. Wie
in den 6(A) – 6(A) gezeigt
ist, umfaßt
die Station 136 eine Vielzahl von ausgerichteten Kühlrohren 62 auf verschiedenen
Kühlniveaus 60.
Teleskopaufnahmerohre 70 sind dem obersten Niveau der Kühlrohre 62 zugeordnet.
Wie zuvor, ist eine Blendenplatte 64 jedem Niveau zugeordnet,
um die Vorformlinge 28 innerhalb der Kühlrohre 62 zu halten
und ihnen zu gestatten, frei auf das nächste Niveau zu fallen. Die
Betätigung
der Blendenplatte 64 ist wie vorstehend beschrieben. In ähnlicher
Weise wird die Kühlung
auf jedem der Kühlniveaus 60 in
der vorstehend erörterten
Weise durchgeführt.
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Vorzugsweise
sind die Wände 82 mit
der Wärmeisolation 84 in
die Station 136 miteinbezogen, um zu verhindern, daß Hitze
aus der Wiedererhitzungsstufe 86 mit dem Kühlvorgang
interferiert.
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Wie
in den 6(A) – 6(D) gezeigt
ist, umfaßt
die Wiedererhitzungsstufe 86 eine Vielzahl von Rohren 88 zur
Aufnahme der gekühlten
Vorformlinge. Eine axial bewegbare Blendenplatte 64 hält die Vorformlinge 28 in
den Heizrohren 88. Wie zuvor, umfaßt die Blendenplatte 64 Öffnungen 66,
damit die erhitzten Vorformlinge aus den Rohren 88 fallen
können.
Heizquellen 90 sind nahe den Rohren 88 positioniert,
um ein Erhitzen der Vorformlinge vorzunehmen. Jede Heizquelle 90 kann
irgendein geeignetes Heizmittel umfassen, das im Stand der Technik
bekannt ist. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Heizquelle 90 um den Vorformling
herum angeordnet. Dadurch, daß jeder Vorformling
mit einer Heizquelle umgeben wird, besteht kein Erfordernis, jeden
Vorformling zu drehen. Steuermittel (nicht gezeigt) sind vorgesehen,
um die Erhitzungstemperatur einzeln in jeder Heizquelle zu ändern und
einzustellen.
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Falls
erwünscht,
kann die Heizquelle 90 aus mehreren Heizelementen bestehen,
die jeden Vorformling vollständig
umgeben. Die Heizelemente können
eine Vielzahl von Rohren sein, die parallel zur Längsachse
der Vorformlinge verlaufen. Alternativ können die Heizelemente die Form
von ringförmigen
Rohren senkrecht zur Längsachse
der Vorformlinge haben. Vorzugsweise ist das Spektrum der Heizquelle
in der IR-Domain, wenn die Vorformlinge aus PET bestehen.
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Es
gibt verschiedene Vorteile, um die Heizstation mit der Mehrstufen-Kühlstation
in die gleiche „Box" aufzunehmen. Zunächst ist
das Einspritz- und Blasformungssystem relativ klein, weil die beiden Stationen übereinander
angeordnet sind. Zweitens ist die Übertragung von der Kühlstation
zur Heizstation die gleiche, wie jene, die nur für die Kühlung verwendet wird. Dies
macht das Verfahren sehr rasch und einfach. Drittens besteht keine
Notwendigkeit, die Vorformlinge während des Erhitzens zu drehen.
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Während die 6(A) – 6(D) nur ein einziges Heizniveau illustrieren,
könnte
die Station 136 mehrere Heizniveaus haben, um eine schrittweise Erhitzung
der Vorformlinge vorzunehmen.
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Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung (nicht gezeigt) kann die Temperaturkonditioniervorrichtung
nur für
den Erhitzungsprozeß verwendet
werden. In diesem Fall werden die Vorformlinge teilweise oder vollständig gekühlt, nachdem
sie den Formungsschritt beendet haben. Sie werden als nächstes in
die Temperaturkonditioniersta tion fallengelassen, wo sie lediglich
unter Verwendung der gleichen Ausrüstung (des Heizteiles) von 6 erhitzt oder wiedererhitzt werden. Die Funktion
der Anfangs- und der Endtemperatur der Vorformlinge, die in die „Temperaturkonditionierstation" eintreten oder aus
dieser austreten, die Anzahl von Heiz- oder Wiedererhitzungsstationen
innerhalb der Konditionier"box" kann von zwei 2
bis 3, 4 oder mehr variieren. Die wiedererhitzten Vorformlinge werden
unmittelbar in eine Blasformungsstation bekannter Ausbildung abgegeben.
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Die 7(A) – 7(C) zeigen einen Kühlrahmen 92, der gemeinsam
mit dem Spritzgießsystem nach
den 1 und 2 verwendet werden kann. Der
Kühlrahmen
hat eine Vielzahl von Kühlkernen 94 zum
Halten der geformten Vorformlinge 28. Die Kühlkerne 94 können das
Kühlen
der Vorformlinge in jeder erwünschten
Weise durchführen,
obzwar die Konvektionskühlungen
bevorzugter Modus ist. Die Vorformlinge 28 können direkt
aus dem Formhohlraum oder von einer Austragplatte kommen, wo die Vorformlinge
in Kühlrohren
gehalten werden. Der Kühlrahmen 92 ist
um eine Achse 96 drehbar, damit die Vorformlinge 28 auf
den Kernen 94 in eine Reihe von Führungsrohren 98 fallen
können,
welche die Vorformlinge zur Vorrichtung 36 und zu einer
mehrstufigen Wärmekonditionierstation 136 transferieren. Jedes
geeignete Mittel (nicht gezeigt), das im Stand der Technik bekannt
ist, kann zum Drehen des Kühlrahmens 92 verwendet
werden. Vorzugsweise werden die Vorformlinge, wenn sie fallengelassen
werden, mit dem Halsfinishteil 48 nach unten fallengelassen.
Die Vorformlinge 28 werden vorzugsweise auf jedem Kühlniveau 60 durch
Halter 100 in Form von Krägen 102 gehalten,
die automatisch geöffnet
und geschlossen werden können.
Die Halter 100 ersetzen die Blendenplatten 64.
Jedes im Stand der Technik bekannte geeignete Mittel kann dazu verwendet werden,
um die Krägen 102 zwischen
der Offenstellung und der Schließstellung zu bewegen. Diese
Variation der Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung schafft eine
externe Kühlung,
die durch externe Kühlung
ergänzt
werden kann, welche durch die Führungsrohre 98 von
den Kühlkernen 94 bereitgestellt wird.
Der Kühlrahmen 92 kann
eine oder mehrere Seiten mit Kühlkernen 94 haben.
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Ein
Blendenplatte 164 kann zwischen den Teleskoprohren 70 und
dem ersten Niveau der Station/Vorrichtung 36, 136 vorgesehen
sein, um den Eintritt der Vorformlinge in die Station/Vorrichtung 36, 136 zu
steuern. Wie zuvor, kann die Blendenplatte 164 Öffnungen
(nicht gezeigt) haben, damit die Vorformlinge in das erste Kühlniveau
fallen können.
Die Blendenplatte 164 kann axial zwischen einer ausgerichteten
und nicht-ausgerichteten Position in der vorstehend erörterten
Weise bewegt werden.
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Bei
einer bevorzugten Konstruktion werden die Vorrichtung 36 und
die Kühlstation 136 zumindest teilweise
abgedichtet, um eine kontrollierte Temperaturumgebung zum Konditionieren
der geformten Gegenstände
zu erzeugen.
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Wie
aus der vorgehenden Beschreibung hervorgeht, schafft die vorliegende
Erfindung einen Nachformungskühlvorgang
und eine Vorrichtung, welche die Mittel, Ziele und Vorteile befriedigen,
die vorstehend erläutert
worden sind.