WO2010057325A1 - Vorrichtungen und verfahren zum steckblasformen eines behälters und die entsprechende verwendung - Google Patents

Vorrichtungen und verfahren zum steckblasformen eines behälters und die entsprechende verwendung Download PDF

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    • B29L2031/7158—Bottles

Definitions

  • the invention relates to a device for blow molding a container according to the preamble of claims 1 and 8, as well as the use of a tubular electric linear motor in such a device.
  • blowing devices are used, for example, in hollow-body stretch blow molding machines, in which a preform is stretched by the stretching rod during thermal conditioning within a blow mold and shaped by blowing pressure into the container.
  • preforms made of a thermoplastic material for example preforms made of PET (polyethylene terephthalate)
  • PET polyethylene terephthalate
  • such a blowing machine has a plurality of blowing stations, which are arranged on a common blowing wheel, and each comprising a blowing device and a molding tool, in which the previously tempered preform is expanded by biaxial orientation to a container.
  • a heating station for preheating the preforms is usually not located on the blowing wheel itself, but in a previous continuous furnace.
  • the expansion of the preforms is usually carried out by means of compressed air, which is introduced into the preform to be expanded, while at the same time the stretching rod is extended to guide the preform.
  • blow molding stations different embodiments are known.
  • blow stations which are arranged on rotating transport wheels, a book-like unfoldability of the mold carrier is frequently encountered. But it is also possible to work relatively insert sliding or differently guided mold carriers.
  • stationary blowing stations which are particularly suitable for receiving a plurality of cavities for container molding, typically plates arranged parallel to one another are used as mold carriers.
  • the stretch rods are often positioned by pneumatic cylinders and usually in combination with a mechanical link, whereby the blowing devices not only reach a tremendous height, but also because of the heavy moving parts and the forces caused by the counteracting in the scenery requires a particularly stable design. As a result, the already high weight of such a device is additionally increased, and its e.g. Rotational movement in a blow molding machine requires a lot of energy. Likewise, the energy consumption by using compressed air as the drive medium is very high. A pneumatic / mechanical positioning of the stretch rods thus increases the same manufacturing and operating costs of such a designed blowing machine.
  • WO 2006/108380 attempts to solve this problem by combining a fluid drive and a linear electric motor, and thus to combine the advantages of the respective drive systems.
  • Fluid drives in particular pneumatic or hydraulic drives, allow in the context of controls a very fast implementation of positioning movements with high forces and low construction weight. Especially with a very fast implementation
  • positioning movements of the fluid drives have disadvantages in terms of positioning accuracy, since control operations are only partially feasible taking into account the system inertia.
  • EP 1 484 160 shows a drive device which is likewise designed as a linear motor.
  • the device is connected to a controller which predetermines a manipulated variable for the linear motor as a function of a comparison between a desired value course and a measured actual value for a respective positioning of the stretch rod.
  • the setpoint curve is stored in the range of a standard value memory. Due to the design of the drive device as a linear motor, small spatial dimensions should provide a high mechanical load capacity and be used to generate precisely meterable large forces.
  • the control circuit and the direct metrological evaluation of a current actual positioning of the stretch rod should exactly comply with a given motion profile, since the linear motor can be controlled with a high degree of dynamics and thus only with a short time delay.
  • the disadvantage here is that only a suitably dimensioned, larger and heavier and thus very expensive linear motor can absorb the forces. can bring, which are usually provided by a fluid drive.
  • the prior art thus relates entirely to rotary machines, which are all constructed mechanically and / or pneumatically.
  • the provided with electric drives machines have despite all the hoped for defects and have never been implemented in the episode.
  • a servomotor with spindle or belt is complex and expensive and shows considerable wear.
  • a linear motor as in EP 1 484 160 in turn is flat, but also expensive and requires further components such as linear guides, etc.
  • a linear motor as in WO 2006/108380 is only used to control the path and does not bring the required force. It is therefore supported pneumatically / hydraulically, whereby all the disadvantages of cylinders reappear, such as high air consumption, cylinder wear, etc.
  • blowing cylinder a tubular electric linear motor whose rotor is connected to the stretching rod and whose stator is supported against the blowing cylinder.
  • the blowing cylinder is the component that is docked to the bottle by carrying out a stroke that is pneumatically generated so far, and through which both blowing air and the stretching rod are introduced into the bottle.
  • the tubular electric motor combines all the advantages of the prior art, since it applies the sufficient force, cost-effective and is low in wear. In principle, such motors can be constructed both according to the Lorenzkraftbat as well as the Maxwellkraftfast.
  • the difference to the flat or U-shaped linear motors consists in the fact that the excitation winding of the stator, the magnets in the rod-shaped rotor circular (tubular) includes.
  • rare earth magnets In modern servomotor technology, the use of rare earth magnets for generating the flux has generally become popular.
  • a tubular electric linear motor there are the permanent magnets, mostly neodymium magnets, rare earth magnets OA, in a non-magnetic steel tube.
  • the individual magnets such as disc or ring magnets, are inserted into this precision steel tube with opposite polarity, so that an NS-NS field distribution is created on the outside of the steel tube.
  • the stator consists of an iron tube, which serves as a conclusion for the magnetic flux.
  • the windings Within the iron tube are the windings, which are typically designed as two- or three-phase windings.
  • the windings themselves are applied to a winding support, which also has the function of a sliding bearing.
  • Hall effect sensors In the center of the stator are so-called Hall effect sensors, which detect the magnetic field lines of the magnets in the rotor. With a so-called sine cosine evaluation, the relative position between rotor and stator can be determined on the basis of this field detection.
  • An additional external sensor in the form of a glass scale or a magnetic tape is only required if extreme accuracy requirements below about 0.05 mm are required.
  • Linear motors have some additional features on the controller, if optimum performance is to be achieved.
  • Such controllers for linear motors are typically connected to the higher-level controller (PLC, PC) via fieldbus interfaces such as Profibus, DeviceNet, CANopen or ETHERNET. Due to their simple and robust construction, tubular electric linear motors are predestined for use in harsh industrial environments.
  • its force development is comparable because all forces are aligned in the direction of action and no lateral forces.
  • a drive element can be significantly more accurately, dynamically shear and flexible positioning and also has significantly reduced dimensions and lower weight.
  • it works faster than rotary servo drives, which generate their translatory movement via a spindle drive.
  • no driving pressure is required, which is usually associated with high energy costs.
  • electrical energy consumption is less than half of this cost. Since no more wear parts are available, such a drive element can be operated particularly cost. Its acquisition costs can be amortized after only one year of operation through savings in energy consumption.
  • blowing device a particularly simple construction of a blowing device is possible, since less and cheaper components and in particular no linear guide are required in comparison to the pneumatic or hydraulic solution.
  • overall height and thus the weight of such a device is considerably reduced. Since the end position, speed, etc. can be controlled via the controller, such a device is also extremely flexible. If, for example, different bottle shapes or sizes are used, it is no longer necessary to replace or modify a complete set of slides, especially if the lifting height of the horizontal bar has to be changed. Since there is no backdrop, different speeds are possible without a previous conversion of mechanical components such as the scenery would have to be made. Even with process-related slower running blowing wheel thus a consistently fast Reckstangenvorschub can be maintained.
  • blowing device also no longer requires massive construction, rotating blower devices are no longer subject to heavy wear, which increases their significantly extended.
  • main advantages of mass reduction are better dynamics, reduced energy consumption due to reduced moving masses, cost advantages, as less material is used, and the fact that a more compact machine itself is possible; At the same time their production is cheaper at recently high steel price.
  • a particularly simple construction of a blowing device results when a blowing piston is provided which engages around the stretch rod, and at one end of the blowing nozzle is arranged and the other end is mounted axially displaceable in the blowing cylinder.
  • the piston can be acted upon by the cylinder through compressed air in order to be moved out of this.
  • the preform In the retracted state of the piston, the preform can thus be particularly easily absorbed into the tuyere.
  • the blowing nozzle is pressed sealingly against the mold, in which the preform is finally blown to a container.
  • blowing cylinder and the rotor of the engine are shaped and dimensioned such that the rotor is at least partially movable into the blowing cylinder.
  • a particularly compact, yet very simple design is achieved when the runner as deep as possible, ie until shortly before the preform or the bottle shape in the Blaszylin- that dips.
  • An optimal shortening of the overall height of such a device is achieved in particular when a lifting height of the rotor is completely within a height of the blowing cylinder, ie its blast nozzle side end does not move out of the blowing cylinder.
  • Such an integration of engine and cylinder makes a particularly compact and length-shortened construction of the blowing device possible.
  • connection between the runner and the stretching rod can be chosen differently.
  • a particularly stable compound is e.g. provided when the rotor and the stretch rod are made in one piece.
  • an easily exchangeable stretching rod which is also stably connected to the runner, can be provided by screwing the runner to the stretching rod.
  • the runner can e.g. an axial threaded bore and the stretch rod have a corresponding external thread.
  • a particularly rapid change of the stretching rod can be made possible by the rotor and the stretching rod being coupled to one another only in the axial direction, so that the stretching rod is e.g.
  • couplings such as a bayonet lock, a T-slot insertion or a coupling with axial and angular compensation between rotor and stretch rod can be installed, which allow a particularly fast change of the stretch rod.
  • a device having the features of claim 8. This provides an alternative arrangement of the tubular electric linear motor at a distance parallel to the blow cylinder. In the sense of a kinematic reversal is no longer the rotor of the motor moves, but its stator, which in turn is connected via a boom with the stretch rod. This coupling can be carried out in a similar way to that already described, that is in one piece, screwed or executed in the axial direction.
  • the parallel arrangement of the motor has the particular advantage that the height compared to the preceding embodiments is reduced because no rotor bar moves up and accessibility for the replacement of the stretch rod is simplified. In addition, the engine is particularly easy and effective to cool, so that a performance increase of up to 30% can be achieved.
  • the stretch rod may e.g. be filled directly with magnets and act as a runner in the engine. This is particularly advantageous if in the future the magnetic force of tubular electric linear motors will be further increased, and at the same time the actually required process force in stretching containers by improved materials or e.g. thin-walled bottles, or e.g. Enlarge the bottle openings and thus the stretching bar diameter.
  • stator of the motor is at least partially enclosed by the blowing cylinder or designed as an integral part of the blowing cylinder, ie in the optimal case, the stator is fully integrated into the cylinder.
  • stator of the motor is at least partially enclosed by the blow piston or is designed as an integral part of the blow cylinder.
  • the rotor of the motor is designed as a hollow magnet rod, is guided by the cooling blowing air.
  • This additionally cools the motor via the rotor, whereby it is also possible to generally use this airflow for engine cooling.
  • the stretch rod is designed as a hollow rod, and the blown air is passed through the rotor and the stretch rod, this can also be used to cool the blow mold.
  • the PET in the mold is not cooled so much. Instead, it is fed via the stretch rod from the inside cooling blast air.
  • the runner e.g. is designed as an integral part of the stretch rod, thus creating a particularly simple air flow for cooling a blow-molded container.
  • the blown air can be supplied via a hose connection, which is flanged directly on top of the rotor of the engine, from there into the
  • a coaxial outlet of the blown air at the lower end of the hollow stretch rod can also be provided that it is provided with radial outlet openings, via which the blown air is passed into the blow mold.
  • At least one supply air flow path and / or at least one exhaust air flow path for compressed air to or from the tuyere may be provided, wherein at least one of the paths is led past the stator and / or at the stator of the motor.
  • a heat dissipation is achieved as close to the coils, which significantly increases the continuous power of the engine.
  • This cooling effect can be further increased by at least one current path is provided for water supply, which is guided by the stator and / or on the stator of the motor over.
  • the exhaust air when blowing containers can, for example, branched off before a muffler with a pressure level of about 6 bar and a check valve in a buffer, i. in a small compressed air tank, are guided, from where the exhaust air throttled past the engine and / or can be performed on the stator.
  • a minimally faster ventilation is achieved.
  • cooling fins may also be provided for cooling the air of the engine.
  • the coil carrier motor whose power can be increased such that even a conventional, compact tubular electric linear motor is sufficient as the sole drive of the blowing device.
  • the cooling is done advantageously with media that are present anyway on the machine.
  • the cooling air can be used as a waste product when venting the bottle in addition to the normal working air in the machine for cooling.
  • cooling water is also present, since the bottle shape must be cooled.
  • a stop is preferably provided, against which the rotor rests in an upper rest position.
  • a continuous load of the motor can be reduced by an elastically resilient return element is provided which compensates the weight of moving parts, in particular the stretch rod and / or the rotor.
  • this compressed air can come from the blown air, but it can also be specifically taken from the machine working air of about 7 bar.
  • a high continuous load of the tubular electric linear motor can thereby be avoided by the
  • Stretching bar is withdrawn as early as possible after completion of the blow-molding process. Although the blowing process itself takes about 1.6 seconds, the stretching rod could be ready to retract shortly after reaching its final position. To hold the rod against the force which is created by the pressure acting in the bottle, can serve the already mentioned stop, against which the rod then rests in the upper rest position. This reduces the engine standstill load that must be applied against the blow pressure when the stretch rod is extended.
  • a tubular electric linear motor should preferably be used for solely driving the stretch rod in a device for blow molding containers from a preform.
  • the invention will be explained in more detail below with reference to the attached 'figures. The same or equivalent parts are provided with the same reference numerals. Show it :
  • FIG. 1 shows a first compact embodiment of an inventive device for blow molding containers from preforms
  • FIG. 2 shows a second, even more compact embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 3 shows a third, alternative embodiment of a device according to the invention according to FIGS. 1 and 2;
  • Figure 4 shows a fourth, even more compact embodiment of an inventive device
  • FIG. 5 shows a fifth, further compressed embodiment of an inventive device.
  • FIG. 1 shows a first compact embodiment 10 of an inventive device for blow molding containers from preforms R.
  • This consists of a blow cylinder 11 and a blow nozzle 12 held thereon, on which the preform R is received.
  • a stretch rod 13 is moved through the nozzle 12 into the preform R in and out again and is encompassed by the cylinder 14.
  • Compressed air is supplied to the nozzle 12 via openings 14, 14 'in the cylinder 11 in order to inflate the preform R at the same time or with a time delay for stretching against a mold (not shown).
  • the stretch rod 13 is driven by a tubular electric linear motor 15 whose rotor 15-2 is bolted to the stretch rod 13. But alternative connections can also provide a quick release or a coupling.
  • the stator 15-1 of the motor 15 is in a housing housed, which is provided with cooling fins K.
  • a water cooling can be provided which, like the cooling fins K, contributes to a considerable increase in the power of the motor 15.
  • the device 10 is provided with a blowing piston 16, one end of which is received axially movably in the cylinder 11 and the other end of which carries the nozzle 12. The piston 16 is brought airtight against the mold before the actual blowing process to the plant.
  • the overall height of the device 10 according to the invention is significantly shortened by the tubular electric linear motor. Since the structure requires less and simpler components and in particular no linear guide, the manufacturing costs are also significantly lower. At the same time, the weight is substantially reduced, which produces lower inertia forces, in particular in a blow molding machine with blowing stations which rotate on an impeller. This in turn reduces the wear of the system and thus their operating costs. While e.g. a pneumatic system only lasts for one year, a stretch drive with a tubular electric linear motor is virtually wear-free. The weight-reduced system also reduces energy consumption, which contributes to a further reduction in operating costs.
  • FIG. 2 shows a second, even more compact embodiment 20 of a device according to the invention.
  • the device 10 of Figure 1 is both a blow cylinder
  • a blow piston 26 mounted therein on a rotor 25-2 a tubular electric linear motor 25 adapted that this runner in a lifting movement (from about 400 mm) can be retracted until just before the preform R in the cylinder 21.
  • the piston 26 has to rich of a free end openings 24, 24 ', which run obliquely to a nozzle 22 held at this end, and which compressed air is supplied via corresponding openings in the cylinder 21.
  • this construction allows a further shortening of the device 20, and enhances the advantages already mentioned there.
  • a stretching rod 23 is screwed to the rotor 25-2 of the motor 25 in order to ensure a quick change depending on the container production.
  • a stator 25-1 of the engine 25 is positioned as close as possible to the cylinder for optimum shortening.
  • a particularly short design of the device 20 is achieved when the lifting height of the stretch rod 23 is completely within the cylinder 21.
  • FIG. 3 shows a third embodiment 30, alternative to FIGS. 1 and 2, of a device according to the invention.
  • a tubular electric linear motor 35 is arranged at a distance parallel to a blowing cylinder 31.
  • the motor 35 moves along a rotor 35-2, and via a stator 35-1 carries a stretching rod 33 connected thereto via a boom 37.
  • the cylinder 31, a blow piston 36 mounted therein with openings 34, 34 'and a blowing nozzle 32 held at its free end can be designed as in FIG. 2 or FIG.
  • the alternative arrangement of the motor 35 in the manner shown shortens the structure of the device 30 considerably, with the advantages already mentioned.
  • FIG. 4 shows a fourth, even more compact embodiment 40 of a device according to the invention.
  • a further shortening of their structure is achieved in that the rotor 45-2 of a tubular electric linear motor 45 is formed as part of a stretching rod 43.
  • a blowing cylinder 41 including openings 44, 44 ', a blowing piston 46 and a blowing nozzle 42 can be removed unchanged from the apparatus of Figure 1.
  • the motor 45 together with stator 45-1 can thus be arranged directly above the cylinder 41, since the movement of its rotor 45-2, in this case the stretching rod 43, is not limited by the maximum depth of the cylinder 41.
  • FIG. 5 shows a fifth, further compressed embodiment 50 of a device according to the invention.
  • the rotor 55-2 of a tubular electric linear motor 55 is formed as part of a stretching rod 53, whereby a first reduction of the overall height is achieved.
  • the stator 55-1 of the motor 55 is also completely integrated in a blowing cylinder 51 which, together with a blow piston 56 mounted therein, is correspondingly structurally adapted.
  • the stator 55-1 is at the same time installed in the piston 56 and is moved by this.
  • the motor 55 in a similar installation position from
  • Housing is held and the piston 56 moves independently.
  • a blowing nozzle 52 held at the free end of the piston 56 is supplied with compressed air via an opening 54 in the cylinder 51.
  • a linear motor as a drive element guarantees a high positioning accuracy with simultaneously increased flexibility, both with regard to different insertion lengths of the stretch rod and its speed of movement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Blasformen eines Behälters aus einem Vorformling, mit einem Blaszylinder (11) und einer daran gehaltenen Blasdüse (12), in welcher der Vorformling (R) fixiert werden kann, und mit einer Reckstange (13), welche von dem Zylinder (11) umgriffen wird und welche durch die Düse (12) hindurch verfahrbar ist, wobei die Düse (12) über Öffnungen (14) in dem Zylinder (11) mit Druckluft versorgt werden kann. Die Station (10) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reckstange (13) von einem einzigen tubulären elektrischen Linearmotor (15) angetrieben ist, dessen Stator (15-1) an dem Zylinder (11) gehalten und dessen Läufer (15-2) mit der Reckstange (13) verbunden ist.

Description

VORRICHTUNGEN UND VERFAHREN ZUM STECKBLASFORMEN EINES BEHÄLTERS UND DIE ENTSPRECHENDE VERWENDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Blasformen eines Behälters nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 8, sowie die Verwendung eines tubulären elektrischen Linearmotors in einer solchen Vorrichtung.
Derartige Blasvorrichtungen werden beispielsweise in Hohlkörper-Streckblasmaschinen eingesetzt, bei denen ein Vorformling bei einer thermischen Konditionierung innerhalb einer Blasform von der Reckstange gereckt und durch Blas- druckeinwirkung in den Behälter umgeformt wird. Bei einer Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlin- ge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vor- formlinge aus PET (Polyethylenterephthalat) , innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt .
Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine mehrere Blasstationen auf, die auf einem gemeinsamen Blasrad angeordnet sind, und die jeweils eine Blasvorrichtung sowie ein Formwerkzeug umfassen, in dem der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Eine Heizstation zum Vorwärmen der Vorformlinge ist dabei üblicherweise nicht auf dem Blasrad selbst, sondern in einem vorhergehenden Durchlaufofen angesiedelt. Die Expansion der Vorformlinge erfolgt üblicherweise mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird, während gleichzeitig die Reckstange zum Führen des Vorformlings ausgefahren wird.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind unter- schiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzutreffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander ver- schiebliche oder andersartig geführte Formträger einzusetzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordne- te Platten als Formträger verwendet.
Die Reckstangen werden hierbei häufig von pneumatischen Zylindern und meist in Kombination mit einer mechanischen Kulisse positioniert, wodurch die Blasvorrichtungen nicht nur eine enorme Bauhöhe erreichen, sondern auf Grund der schwe- ren beweglichen Teile sowie der durch die Gegenwirkung in der Kulisse auftretenden Kräfte, auch noch eine besonders stabile Auslegung erfordert. Dadurch wird das schon hohe Gewicht einer solchen Vorrichtung zusätzlich erhöht, und deren z.B. rotatorische Bewegung in einer Blasmaschine benötigt viel Energie. Ebenso ist der Energieverbrauch durch Verwendung von Druckluft als Antriebsmedium sehr hoch. Eine pneumatisch / mechanische Positionierung der Reckstangen erhöht damit gleichermassen die Herstellungs- wie Betriebskosten einer derart ausgelegten Blasmaschine.
Aus der DE-OS 103 25 229 ist es bereits bekannt, zur Positionierung einer Reckstange einen elektrischen Linearantrieb einzusetzen, der ähnlich zum Funktionsprinzip des Transra- pid-Bahnsystems konstruiert ist. Derartige Linearmotoren ermöglichen eine hochgenaue Reproduzierbarkeit bei der Durch- führung von Reckbewegungen, weisen jedoch ein vergleichsweise hohes Baugewicht und einen hohen Preis auf.
Die WO 2006/108380 versucht dieses Problem durch Kombination eines Fluidantriebs und eines elektrischen Linearmotors zu lösen, und damit die Vorteile der jeweiligen AntriebsSysteme miteinander zu vereinen. Fluidantriebe, insbesondere pneumatische oder hydraulische Antriebe, ermöglichen im Rahmen von Steuerungen eine sehr schnelle Durchführung von Positionierbewegungen bei hohen erzeugbaren Kräften und geringem Baugewicht . Insbesondere bei einer sehr schnellen Durchführung von Positionierbewegungen weisen die Fluidantriebe jedoch Nachteile hinsichtlich der Positioniergenauigkeit auf, da Regelungsvorgänge unter Berücksichtigung der Systemträgheiten nur eingeschränkt realisierbar sind. Durch die Kombina- tion eines Fluidantriebs mit einem elektrischen Linearmotor soll es nun möglich sein, einen Linearmotor mit relativ geringer Leistung und somit auch geringem Preis und geringem Baugewicht zu verwenden und diesen lediglich zu einer Korrektur der Beschleunigungs- bzw. Bremskräfte des Flui- dantriebs zu verwenden. Ein entscheidender Nachteil dieser Kombination besteht allerdings darin, dass weder das Gewicht noch die Baugrösse einer Blasmaschine entscheidend verringert werden kann, da zusätzlich zu dem Fluidantrieb auch noch ein elektrischer Linearmotor zu integrieren ist. Zudem verwendet diese Lösung nach wie vor einen Fluidantrieb und damit eine sehr teure Energieform.
Die EP 1 484 160 zeigt eine Antriebseinrichtung, die ebenfalls als ein Linearmotor ausgebildet ist. Die Einrichtung ist mit einem Regler verbunden, der eine Stellgrösse für den Linearmotor in Abhängigkeit von einem Vergleich zwischen einem Sollwertverlauf und einem messtechnisch erfassten Istwert für eine jeweilige Positionierung der Reckstange vorgibt. Der Sollwertverlauf ist dabei im Bereich eines SoIl- wertspeichers abgelegt. Durch die Ausbildung der An- triebseinrichtung als Linearmotor sollen geringe räumliche Abmessungen eine hohe mechanische Belastbarkeit bereitstellt und zur Erzeugung genau dosierbarer grosser Kräfte verwendet werden. Durch den Regelkreis und die unmittelbare messtechnische Auswertung einer aktuellen tatsächlichen Positionie- rung der Reckstange soll ein vorgegebenes Bewegungsprofil exakt eingehalten werden, da der Linearmotor mit einer hohen Dynamik und somit nur geringen zeitlichen Verzögerungen geregelt werden kann. Hier besteht der Nachteil aber darin, dass nur ein entsprechend dimensionierter, grosser und schwerer und damit sehr teurer Linearmotor die Kräfte aufzu- bringen vermag, die üblicherweise von einem Fluidantrieb bereit gestellt werden.
Der Stand der Technik betrifft damit durchweg Rotationsmaschinen, die alle mechanisch und/oder pneumatisch aufgebaut sind. Die mit elektrischen Antrieben versehenen Maschinen weisen trotz aller erhofften Vorteile Mängel auf und wurden in der Folge auch nie umgesetzt. So ist ein Servomotor mit Spindel bzw. Riemen aufwendig und teuer und zeigt erheblichen Verschleiss . Ein Linearmotor wie in EP 1 484 160 wie- derum ist flach, allerdings auch teuer und benötigt weitere Bauteile wie Linearführungen etc. Ein Linearmotor wie in WO 2006/108380 wird lediglich zur Regelung des Weges verwendet und bringt die erforderliche Kraft nicht auf. Er wird daher pneumatisch/hydraulisch unterstützt, wodurch alle Nachteile von Zylindern wieder auftauchen, wie hoher Luftverbrauch, Zylinderverschleiss usw.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung zum Blasformen eines Behälters aus einem Vorformling zur Verfü- gung zu stellen, die kompakt aufgebaut und leicht sowie kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Danach wird eine Verbindung zwischen dem Blaszylinderund ei- nem tubulären elektrischen Linearmotor geschaffen, dessen Läufer mit der Reckstange verbunden ist und dessen Stator sich gegen den Blaszylinder abstützt. Der Blaszylinder stellt dabei diejenige Komponente dar, die durch Ausführen eines Hubs, der bislang pneumatisch erzeugt wird, an die Flasche andockt und durch den sowohl Blasluft als auch die Reckstange in die Flasche eingeführt werden. Der tubuläre elektrische Motor vereint alle Vorteile des Stands der Technik, da er die ausreichende Kraft aufbringt, kostengünstig und verschleissarm ist. Grundsätzlich können derartige Motoren sowohl nach dem Lorenzkraftprinzip wie auch nach dem Maxwellkraftprinzip aufgebaut werden. Der Unterschied zu den flachen oder U-förmigen Linearmotoren besteht dabei darin, dass die Erregerwicklung des Stators die Magnete im stabför- migen Läufer kreisförmig (tubulär) umfasst.
In der modernen Servomotortechnik hat sich die Verwendung von Seltenerden-Magneten für die Erzeugung des Flusses allgemein durchgesetzt. Bei einem tubulären elektrischen Line- armotor befinden sich die Permanentmagnete, meist Neodymmagnete, seltene Erde Magnete O.A., in einem nichtmagnetischen Stahlrohr. Die einzelnen Magnete wie Scheiben- oder Ringmagnete werden gegenpolig in dieses Präzisionsstahlrohr eingefügt, so dass auf der Aussenseite des Stahlrohres eine N-S- N-S Feldverteilung entsteht. Der Stator besteht aus einem Eisenrohr, das als Rückschluss für den magnetischen Fluss dient . Innerhalb des Eisenrohres befinden sich die Wicklungen, die typischerweise als Zwei- oder Dreiphasenwicklungen ausgeführt werden. Die Wicklungen selber werden auf einen Wicklungsträger aufgebracht, der zugleich die Funktion eines Gleitlagers besitzt. Damit kann in vielen Fällen auf eine zusätzliche Führung verzichtet werden, oder es entfällt zumindest die aufwendige Ausrichtung zwischen Läufer und Stator. Da die magnetischen Anziehungskräfte zwi- sehen Läufer und Stator bzw. dem Eisenrückschluss sich radial kompensieren, entsteht gegenüber den flachen oder U- förmigen Linearmotoren zudem eine sehr viel geringere Lagerbelastung. Gegenüber einer einfachen Lagerung des Läufers an beiden Enden des Stators besitzt die integrierte Lagerung über die ganze Länge des Stators den Vorteil, dass der Läufer kürzer gewählt werden kann und die Belastung des Gleitlagers aufgrund der grossen Auflagefläche bedeutend geringer ist, so dass daraus eine entsprechend längere Lebensdauer resultiert. Moderne industrielle Linearmotoren dieses Typs können je nach Anwendung bis zu mehrere Milliarden Hübe aus- führen. In der Mitte des Stators befinden sich sogenannte Hall -Effekt -Sensoren, welche die magnetischen Feldlinien der Magnete im Läufer erfassen. Mit einer sogenannten Sinus- Cosinus-Auswertung lässt sich aufgrund dieser Felderfassung die relative Position zwischen Läufer und Stator bestimmen. Eine zusätzliche externe Sensorik in Form eines Glasmassstabes oder eines Magnetbandes wird nur dann benötigt, wenn extreme Genauigkeitsanforderungen unterhalb von ca. 0,05 mm gefordert werden.
Neben den Wicklungen und den Positionssensoren befindet sich bei modernen tubulären elektrischen Linearmotoren ein Mikro- controller im Stator. Dieser dient zur seriellen Kommunikation mit der Ansteuerelektronik, so dass im Betrieb weitere relevante Daten wie etwa die Temperatur in verschiedenen Bereichen des Stators, Motortyp, Seriennummern oder allgemeine Informationen, die zu einem Condition-Monitoring gehören, ausgetauscht werden können. Angesteuert werden Linearmotoren z.B. durch Controller mit PWM-Modulation und Positionsregelkreisen, wie sie von rotativen Servomotoren her bekannt sind. Allerdings bedingt die spezielle Topologie von
Linearmotoren einige zusätzliche Funktionen auf dem Controller, sofern ein Optimum an Leistung erzielt werden soll. Derartige Controller für Linearmotoren werden typischerweise mittels Feldbus-Schnittstellen wie Profibus, DeviceNet, Ca- nOpen oder ETHERNET an die übergeordnete Steuerung (SPS, PC) angeschlossen. Aufgrund ihres einfachen und robusten Aufbaus sind tubuläre elektrische Linearmotoren prädestiniert für den Einsatz in der rauen industriellen Umgebung.
Konstruktiv gesehen entsteht so ein Antriebselement, das Ähnlichkeiten mit einem pneumatischen oder hydraulischen Zylinder aufweist. Insbesondere ist dessen Kraftentwicklung vergleichbar, da alle Kräfte in Wirkrichtung ausgerichtet sind und keine seitlichen Kräfte entstehen. Im Vergleich zu einem pneumatischen oder hydraulischen Zylinder lässt sich ein solches Antriebselement aber deutlich genauer, dynami- scher und flexibler positionieren und weist zudem erheblich reduzierte Abmessungen bei zudem geringerem Gewicht auf. Darüber hinaus arbeitet es schneller als rotative Servoantriebe, die ihre translatorische Bewegung über einen Spindelantrieb erzeugen. Im Vergleich zu einer pneumatischen oder hydraulischen Lösung wird auch kein Ansteuerdruck mehr benötigt, der üblicherweise mit hohen Energiekosten verbunden ist. Im Vergleich dazu liegt der elektrische Energieverbrauch unter der Hälfte dieser Kosten. Da auch keine Ver- schleissteile mehr vorhanden sind, kann ein solches Antriebselement besonders kostengünstig betrieben werden. Dessen Anschaffungskosten können sich bereits nach einem Betriebsjahr durch Einsparungen im Energieverbrauch amortisieren.
Zudem wird ein besonders einfacher Aufbau einer Blasvorrichtung möglich, da im Vergleich zur pneumatischen oder hydraulischen Lösung weniger und billigere Bauteile und insbesondere keine Linearführung mehr benötigt werden. Zudem wird die Bauhöhe und damit das Gewicht einer solchen Vorrichtung erheblich reduziert. Da die Endposition, Geschwindigkeit usw. über den Controller gesteuert werden können, ist eine solche Vorrichtung auch äusserst flexibel. Falls z.B. unterschiedliche Flaschenformen oder -grossen verwendet werden, muss nicht mehr eine ganze Kulisse ausgetauscht oder modifi- ziert werden, vor allem wenn die Hubhöhe der Reckstange verändert werden muss. Da keine Kulisse mehr vorhanden ist, sind auch unterschiedliche Geschwindigkeiten möglich, ohne dass ein vorheriger Umbau von mechanischen Komponenten wie der Kulisse vorgenommen werden müsste. Auch bei prozessbe- dingt langsamer laufendem Blasrad kann somit ein gleichbleibend schneller Reckstangenvorschub beibehalten werden. Dadurch kann die Maschine einen variablen Ausstoss von Flaschen liefern. Da die Blasvorrichtung auch keinen massiven Aufbau mehr erfordert, sind rotierende Blasvorrichtungen keinem starken Verschleiss mehr ausgesetzt, was deren Le- bensdauer erheblich verlängert. Die Hauptvorteile der Massenreduktion liegen allerdings in einer besseren Dynamik, einem geringeren Energieaufwand durch reduzierte bewegte Massen, in Kostenvorteilen, da weniger Material verbaut ist, und darin, dass eine kompaktere Maschine selbst möglich ist; gleichzeitig ist deren Herstellung bei neuerdings hohem Stahlpreis günstiger.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein besonders einfacher Aufbau einer Blasvorrichtung ergibt sich dann, wenn ein Blaskolben vorgesehen ist, der die Reckstange umgreift, und an dessen einem Ende die Blasdüse angeordnet ist und dessen anderes Ende axial verschiebbar in dem Blaszylinder gelagert ist. Dabei kann der Kolben durch den Zylinder hindurch mit Druckluft beaufschlagt werden, um aus diesem heraus bewegt zu werden. In eingefahrenem Zustand des Kolbens kann der Vorformling damit besonders einfach in die Blasdüse aufgenommen werden. In ausgefahrenem Zustand wird die Blasdüse dichtend gegen die Hohlform gedrückt, in welcher der Vorformling schliesslich zu einem Behälter geblasen wird. Zur Beladung der Blasvorrichtung ist es damit nicht erforderlich, diese in Gänze zu verfahren, was deren Lagerung und Kinematik deutlich vereinfacht und deren Höhenbedarf reduziert .
Eine noch kompaktere Bauform der Vorrichtung wird dadurch erzielt, dass der Blaszylinder und der Läufer des Motors so geformt und dimensioniert sind, dass der Läufer wenigstens teilweise in den Blaszylinder hinein verfahrbar ist. Damit ist eine weitere Reduktion der Bauhöhe und des Gewichts der bereits vorstehend beschriebenen Vorrichtung möglich, was die dort genannten Vorteile noch einmal verstärkt . Eine besonders kompakte und dennoch sehr einfache Bauform wird erzielt, wenn der Läufer so tief wie möglich, d.h. bis kurz vor den Vorformling bzw. die Flaschenform in den Blaszylin- der eintaucht. Eine optimale Verkürzung der Bauhöhe einer solchen Vorrichtung wird insbesondere dann erreicht, wenn eine Hubhöhe des Läufers vollständig innerhalb einer Bauhöhe des Blaszylinders liegt, d.h. dessen blasdüsenseitiges Ende sich nicht aus dem Blaszylinder heraus bewegt. Eine derartige Integration von Motor und Zylinder macht einen besonders kompakten und längenverkürzten Aufbau der Blasvorrichtung möglich.
Die Verbindung zwischen Läufer und Reckstange kann dabei je nach Anforderung der spezifischen Anwendung (Rotationsblas- maschine, Linearblasmaschine usw.) unterschiedlich gewählt sein. Eine besonders stabile Verbindung wird z.B. bereitgestellt, wenn der Läufer und die Reckstange einstückig ausgeführt sind. Eine leicht wechselbare und zudem stabil mit dem Läufer verbundene Reckstange kann dagegen durch Verschrau- bung des Läufers mit der Reckstange bereitgestellt werden. Dazu kann der Läufer z.B. eine axiale Gewindebohrung und die Reckstange ein entsprechendes Aussengewinde aufweisen. Eine besonders schnelle Wechselbarkeit der Reckstange kann schliesslich ermöglicht werden, indem der Läufer und die Reckstange lediglich in axialer Richtung miteinander gekoppelt sind, so dass sich die Reckstange z.B. in radialer Richtung oder Umfangsrichtung „aushaken" lässt. Dabei können Kupplungen wie ein Bajonettverschluss, eine T-Nuten- Einführung oder eine Kupplung mit Axial- und Winkelausgleich zwischen Läufer und Reckstange verbaut werden, welche einen besonders schnellen Wechsel der Reckstange ermöglichen.
Die vorstehende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Dieser sieht eine al- ternative Anordnung des tubulären elektrischen Linearmotors in einem Abstand parallel zum Blaszylinder vor. Im Sinne einer kinematischen Umkehr wird dabei nicht mehr der Läufer des Motors bewegt, sondern dessen Stator, der wiederum über einen Ausleger mit der Reckstange verbunden ist. Diese Kopp- lung kann ähnlich wie bereits beschrieben erfolgen, also einstückig, verschraubt oder in axiale Richtung ausgeführt sein. Die parallele Anordnung des Motors hat insbesondere den Vorteil, dass die Bauhöhe gegenüber den vorstehenden Ausführungsformen reduziert ist, da keine Läuferstange nach oben herausfährt und die Zugänglichkeit für den Austausch der Reckstange vereinfacht ist . Zudem lässt sich der Motor besonders einfach und wirkungsvoll kühlen, so dass eine Leistungssteigerung um bis zu 30 % erzielt werden kann.
Eine nochmals kompaktere Bauform der Vorrichtung wird da- durch erzielt, dass der Läufer als Teil der Reckstange ausgebildet ist. Die Reckstange kann z.B. direkt mit Magneten befüllt werden und als Läufer in dem Motor fungieren. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn zukünftig die magnetische Kraft tubulärer elektrischer Linearmotoren weiter ge- steigert wird, und sich gleichzeitig die tatsächlich benötigte Prozesskraft beim Recken von Behältern durch verbesserte Materialien oder z.B. dünnwandige Flaschen reduziert, oder sich z.B. Flaschenöffnungen und damit Reckstangendurchmesser vergrössern.
Eine noch weiter komprimierte Bauform wird schliesslich dadurch erreicht, indem der Stator des Motors wenigstens teilweise von dem Blaszylinder umschlossen oder als integraler Bestandteil des Blaszylinders ausgeführt ist, d.h. im optimalen Fall der Stator vollständig in den Zylinder integriert ist. Um den Blaszylinder selbst dadurch nicht zu verlängern, ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Stator des Motors wenigstens teilweise von dem Blaskolben umschlossen ist oder als integraler Bestandteil des Blaszylinders ausgeführt ist. Diese Lösung ist insbesondere für Körper mit einer grosseren Öffnung als einem Flaschenhals von Vorteil. Für Gefässe mit dünnerem Flaschenhals ist dagegen denkbar, dass die Prozess- kräfte durch immer dünnwandigere Gefässe sinken. Die möglichen Kräfte der Linearantriebe können dabei durch stärkere Permanent- und Elektromagnete gesteigert werden. Eine grös- sere Wärmebildung kann durch entsprechende Luft- und/oder Wasserkühlung des Stators aufgefangen werden.
Bevorzugte Weiterbildungen aller vorstehenden Ausführungs- formen sind in den Unteransprüchen angegeben und betreffen insbesondere die Kühlung des Motors .
So ist es von Vorteil, wenn der Läufer des Motors als Hohl- magnetstange ausgeführt ist, durch die kühlende Blasluft geführt ist. Dadurch wird der Motor über den Läufer zusätzlich gekühlt, wobei es auch möglich ist, diesen Luftstrom generell zur Motorkühlung zu nutzen. Wenn auch die Reckstange als Hohlstange ausgeführt ist, und die Blasluft durch den Läufer und die Reckstange geführt ist, kann diese auch zur Kühlung der Blasform verwendet werden. Dabei braucht z.B. das PET im Formwerkzeug nicht so stark gekühlt werden. Statt dessen wird über die Reckstange von innen kühlende Blasluft zugeführt. Insbesondere dann, wenn der Läufer z.B. als integraler Teil der Reckstange ausgeführt ist, entsteht damit eine besonders einfache Luftführung zur Kühlung eines blasgeformten Behälters. Die Blasluft kann dabei über einen Schlauchanschluss zugeführt werden, der direkt oben auf dem Läufer des Motors angeflanscht ist, von dort in die
Reckstange hinein und an deren unterem Ende in die Blasform hinaus geleitet und schliesslich über die Blasdüse hinweg abgeführt werden. Neben einem koaxialen Austritt der Blas- luft am unteren Ende der hohlen Reckstange kann auch vorge- sehen sein, dass diese mit radialen Austrittsöffnungen versehen ist, über welche die Blasluft in die Blasform geleitet wird.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Zu- luftstrompfad und/oder wenigstens ein Abluftstrompfad für Druckluft zu bzw. von der Blasdüse vorgesehen sein, wobei wenigstens einer der Pfade durch den Stator und/oder am Stator des Motors vorbei geführt ist. Dabei wird möglichst nahe bei den Spulen eine Wärmeabfuhr erzielt, was die Dauerleistung des Motors erheblich erhöht. Diese Kühlwirkung kann noch dadurch erhöht werden, indem wenigstens ein Strompfad zur Wasserzufuhr vorgesehen ist, der durch den Stator und/oder am Stator des Motors vorbei geführt ist.
Die Abluft beim Blasen von Behältern kann dabei z.B. vor ei- nem Schalldämpfer mit einem Druckniveau von ca. 6 bar abgezweigt und über ein Rückschlagventil in einen Puffer, d.h. in einen kleinen Drucklufttank, geführt werden, von wo aus die Abluft gedrosselt am Motor vorbei und/oder über dessen Stator geführt werden kann. Nebst dem Vorteil der Motorküh- lung wird dadurch eine minimal schnellere Entlüftung erreicht .
Ein weiterer Vorteil entsteht, wenn wenigstens ein Zu- luftstrompfad und wenigstens ein Abluftstrompfad für Druckluft zu bzw. von der Düse vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der Pfade so über den Motor geführt ist, dass dieser luftgekühlt wird. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch ein Strompfad zur Wasserzufuhr vorgesehen sein, der so über den Motor geführt ist, dass dieser wassergekühlt wird. In einer besonders einfachen alternativen oder zusätzlichen Lo- sung können auch Kühlrippen zum Luftkühlen des Motors vorgesehen sein.
Durch die vorstehend beschriebene Kühlung des Stators, also des Spulenträgers Motors, kann dessen Leistung derart gesteigert werden, dass bereits ein herkömmlicher, kompakter tubulärer elektrischer Linearmotor als alleiniger Antrieb der Blasvorrichtung ausreichend ist. Die Kühlung geschieht dabei vorteilhafterweise mit Medien, die sowieso auf der Maschine vorhanden sind. Insbesondere kann die Kühlluft als Abfallprodukt beim Entlüften der Flasche nebst der normalen Arbeitsluft in der Maschine zum Kühlen verwendet werden. Üblicherweise ist auch Kühlwasser vorhanden, da die Flaschenform gekühlt werden muss . Um die Belastung durch den wirkenden Blasdruck auf die Reckstange nicht durch Motorkraft kompensieren zu müssen, ist bevorzugt ein Anschlag vorgesehen, gegen den der Läufer in einer oberen Ruhelage anliegt . Eine Dauerbelastung des Motors kann dadurch verringert werden, indem ein elastisch federndes Rückstellelement vorgesehen ist, welches das Eigengewicht bewegter Teile, insbesondere der Reckstange und/oder des Läufers kompensiert .
Um sicherzustellen, dass im erfindungsgemässen Linearmotor- konzept die Reckstange mechanisch gesichert nach oben geführt wird, ist es von Vorteil, wenn die Rückstellung der Reckstange durch einen kurzen, temporären Druckluftstoss unterstützt wird. Dadurch kann z.B. eine Kollision auf dem Blasrad verhindert werden, wenn die fertige Flasche entnom- men werden soll, die Reckstange aber steckengeblieben ist. Im einfachsten Fall kann diese Druckluft aus der Blasabluft stammen, sie kann aber auch gezielt von der Maschinenarbeitsluft von ca. 7 bar entnommen werden.
Eine hohe Dauerbelastung des tubulären elektrischen Linear- motors kann dabei dadurch vermieden werden, indem die
Reckstange nach Abschluss des Blasformungsvorgangs möglichst früh zurückgezogen wird. Obwohl der Blasvorgang selbst ca. 1,6 Sekunden lang dauert, könnte die Reckstange bereit kurz nach Erreichen ihrer Endposition wieder zurückgefahren wer- den. Zum Halten der Stange gegen die Kraft welche durch den in der Flasche wirkenden Druck entsteht, kann dabei der schon erwähnte Anschlag dienen, gegen den die Stange dann in der oberen Ruhelage anliegt. Dies verringert die Standkraftbelastung des Motors, die bei ausgefahrener Reckstange gegen den Blasdruck aufzubringen ist.
In jedem Fall soll aber ein tubulärer elektrischer Linearmotor bevorzugt zum alleinigen Antreiben der Reckstange in einer Vorrichtung zum Blasformen von Behältern aus einem Vor- formling verwendet werden. Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigelegten' Figuren näher erläutert . Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es zeigen :
Figur 1 eine erste kompakte Ausführungsform einer erfin- dungsgemässen Vorrichtung zum Blasformen von Behältern aus Vorformlingen;
Figur 2 eine zweite, noch kompaktere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung;
Figur 3 eine dritte, alternative Ausführungsform einer er- findungsgemässen Vorrichtung nach Figur 1 bzw. 2 ;
Figur 4 eine vierte, nochmals kompaktere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung, und
Figur 5 eine fünfte, noch weiter komprimierte Ausführungs- form einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die Figur 1 zeigt eine erste kompakte Ausführungsform 10 einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Blasformen von Behältern aus Vorformlingen R. Diese besteht aus einem Blaszylinder 11 und einer daran gehaltenen Blasdüse 12, an welcher der Vorformling R aufgenommen ist. Eine Reckstange 13 ist durch die Düse 12 hindurch in den Vorformling R hinein und wieder heraus verfahrbar und wird von dem Zylinder 14 umgriffen. Der Düse 12 wird über Öffnungen 14, 14' in dem Zylinder 11 Druckluft zugeführt, um denVorformling R gleich- zeitig oder zeitversetzt zum Reckvorgang gegen eine Hohlform (nicht dargestellt) aufzublasen. Die Reckstange 13 wird über eine tubulären elektrischen Linearmotor 15 angetrieben, dessen Läufer 15-2 mit der Reckstange 13 verschraubtist . Alternative Verbindungen können aber auch einen Schnellverschluss oder eine Kupplung vorsehen. Dadurch ist ein schneller Wechsel der Reckstange 13 abhängig von der Behälterproduktion möglich. Der Stator 15-1 des Motors 15 ist in einem Gehäuse untergebracht, das mit Kühlrippen K versehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Wasserkühlung vorgesehen sein, die wie die Kühlrippen K zu einer erheblichen Leistungssteigerung des Motors 15 beiträgt . Zum raschen und ein- fachen Einbringen desVorformlings R ist die Vorrichtung 10 mit einem Blaskolben 16 versehen, dessen eines Ende axial beweglich in dem Zylinder 11 aufgenommen ist, und dessen anderes Ende die Düse 12 trägt. Der Kolben 16 wird dabei vor dem eigentlichen Blasvorgang luftdicht gegen die Hohlform zur Anlage gebracht.
Im Vergleich zu einer konventionellen pneumatischen oder hydraulischen Blasvorrichtung mit entsprechend grossen und schweren Zylindern ist durch den tubulären elektrischen Linearmotor die Bauhöhe der erfindungsgemässen Vorrichtung 10 deutlich verkürzt. Da der Aufbau weniger und einfachere Bauteile und insbesondere keine Linearführung mehr erfordert, sind die Herstellungskosten zudem erheblich geringer. Gleichzeitig wird das Gewicht wesentlich reduziert, was insbesondere in einer Blasmaschine mit Blasstationen, die auf einem Laufrad rotieren, geringere Massenträgheitskräfte erzeugt. Dadurch wiederum verringert sich der Verschleiss der Anlage und somit deren Betriebskosten. Während z.B. ein Pneumatiksystem nur lediglich ein Jahr hält, ist ein Reckantrieb mit einem tubulären elektrischen Linearmotor praktisch verschleissfrei . Das gewichtsreduzierte System lässt zudem den Energiebedarf sinken, was zu einer weiteren Verringerung der Betriebskosten beiträgt .
Die Figur 2 zeigt eine zweite, noch kompaktere Ausführungsform 20 einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Im Unterschied zur Vorrichtung 10 der Figur 1 ist sowohl ein Blaszylinder
21 wie auch ein darin gelagerter Blaskolben 26 so auf einen Läufer 25-2 eines tubulären elektrischen Linearmotors 25 an- gepasst, dass dieser Läufer in einer Hubbewegung (von ungefähr 400 mm) bis kurz vor den Vorformling R in den Zylinder 21 eingefahren werden kann. Der Kolben 26 weist dazu im Be- reich eines freien Endes Öffnungen 24, 24' auf, die schräg auf eine an diesem Ende gehaltene Düse 22 zulaufen, und denen über entsprechende Öffnungen im Zylinder 21 Druckluft zugeführt wird. Im Vergleich zur Vorrichtung 10 erlaubt die- se Konstruktion eine weitere Verkürzung der Vorrichtung 20, und verstärkt die dort bereits genannten Vorteile. Eine Reckstange 23 ist dabei wie in Figur 1 bereits beschrieben mit dem Läufer 25-2 des Motors 25 verschraubt, um einen schnellen Wechsel abhängig von der Behälterproduktion zu ge- währleisten. Abhängig von der Hubhöhe der Reckstange 23 ist ein Stator 25-1 des Motors 25 so nahe wie möglich am Zylinder positioniert, um ein Optimum an Verkürzung zu erhalten. Eine besonders kurze Bauform der Vorrichtung 20 wird erreicht, wenn die Hubhöhe der Reckstange 23 vollständig in- nerhalb des Zylinders 21 liegt.
Die Figur 3 zeigt eine dritte, zu den Figuren 1 bzw. 2 alternative Ausführungsform 30 einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Abweichend von den genannten Figuren ist dabei ein tubulärer elektrischer Linearmotor 35 in einem Abstand pa- rallel zu einem Blaszylinder 31 angeordnet. In diesem Beispiel bewegt sich der Motor 35 entlang eines Läufers 35-2, und nimmt über einen Stator 35-1 eine Reckstange 33 mit, die mit diesem über einen Ausleger 37 verbunden ist. Dabei können der Zylinder 31, ein darin gelagerter Blaskolben 36 mit Öffnungen 34, 34' und eine an dessen freiem Ende gehaltene Blasdüse 32 wie in Figur 2 oder Figur 1 gestaltet sein. Auch die alternative Anordnung des Motors 35 in der gezeigten Art und Weise verkürzt den Aufbau der Vorrichtung 30 erheblich, mit den bereits genannten Vorteilen.
Die Figur 4 zeigt eine vierte, nochmals kompaktere Ausführungsform 40 einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Eine weitere Verkürzung deren Aufbaus wird dadurch erzielt, dass der Läufer 45-2 eines tubulären elektrischen Linearmotors 45 als ein Teil einer Reckstange 43 ausgebildet ist. Dadurch ent- fällt eine konstruktive Anpassung des gesamten Kopfes der Vorrichtung wie in Figuren 2 und 3. Ein Blaszylinder 41 inklusive Öffnungen 44, 44', ein Blaskolben 46 und eine Blasdüse 42 können unverändert aus der Vorrichtung der Figur 1 entnommen werden. Der Motor 45 samt Stator 45-1 kann somit direkt oberhalb des Zylinders 41 angeordnet werden, da die Bewegung seines Läufers 45-2, also hier der Reckstange 43, nicht durch die maximale Tiefe des Zylinders 41 begrenzt ist.
Die Figur 5 schliesslich zeigt eine fünfte, noch weiter komprimierte Ausführungsform 50 einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Wie bereits in Figur 4 gezeigt ist der Läufer 55-2 eines tubulären elektrischen Linearmotors 55 als Teil einer Reckstange 53 ausgebildet, wodurch eine erste Reduktion der Bauhöhe erzielt wird. Zusätzlich ist aber auch der Stator 55-1 des Motors 55 vollständig in einen Blaszylinder 51 integriert, der zusammen mit einem darin gelagerten Blas- kolben 56 entsprechend konstruktiv angepasst ist. Der Stator 55-1 ist dabei zugleich in den Kolben 56 eingebaut und wird von diesem mitbewegt. Alternativ dazu ist es natürlich auch möglich, dass der Motor 55 in ähnlicher Einbauposition vom
Gehäuse gehalten wird und sich der Kolben 56 unabhängig davon bewegt. Eine am freien Ende des Kolbens 56 gehaltene Blasdüse 52 wird über ein Öffnung 54 in dem Zylinder 51 mit Druckluft versorgt .
Eine derartige Integration des Antriebs in die Blasvorrichtung stellt dabei die kompaktest mögliche Bauform dar. Deren einfacher und gewichtsoptimierter Aufbau macht sowohl niedrige Herstellungs- wie auch Betriebskosten möglich, da deutlich reduzierte Energiekosten und praktisch keine Wartungs- kosten anfallen. Die Verwendung eines tubulären elektrischen
Linearmotors als Antriebselement garantiert darüber hinaus eine hohe Positioniergenauigkeit bei gleichzeitig erhöhter Flexibilität, sowohl hinsichtlich unterschiedlicher Einfahrlängen der Reckstange als auch deren Bewegungsgeschwindig- keit.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zum Blasformen eines Behälters aus einem Vorformling, mit einem Blaszylinder (11) und einer daran gehaltenen Blasdüse (12) , in welcher der Vorform- ling (R) fixiert werden kann, und mit einer Reckstange (13) , welche von dem Zylinder (11) umgriffen wird und welche durch die Düse (12) hindurch verfahrbar ist, wobei die Düse (12) über Öffnungen (14) in dem Zylinder (11) mit Druckluft versorgt werden kann, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Reckstange (13) von einem einzigen tubulären elektrischen Linearmotor (15) angetrieben ist, dessen Stator (15-1) an dem Zylinder (11) gehalten und dessen Läufer (15-2) mit der Reckstange (13) verbunden ist, und wenigstens ein Zuluftstrompfad und/oder wenigs- tens ein Abluftstrompfad für Druckluft zu bzw. von der Blasdüse (12; 22; 32; 42; 52) vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der Pfade durch den Stator und/oder am Stator (15-1; 25-1; 35-1; 45-1; 55-1) des Motors (15; 25; 35; 45; 55) vorbei geführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Blaskolben (16), der die Reckstange (13) umgreift, und an dessen einem Ende die Blasdüse (12) angeordnet ist und dessen anderes Ende axial verschiebbar in dem Blaszylinder (11) gelagert ist, wobei der Kolben (16) durch den Zylinder (11) hindurch mit Druckluft beaufschlagt werden kann, um aus diesem heraus bewegt zu werden.
3. Vorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der Blaszylinder (21) und der Läufer (25-2) des Motors (25) so geformt und dimensioniert sind, dass der Läufer (25- 2) wenigstens teilweise in den Blaszylinder (21) hinein verfahrbar ist.
4. Vorrichtung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher eine Hubhöhe des Läufers (25-2) vollständig in- nerhalb einer Bauhöhe des Blaszylinders (21) liegt.
5. Vorrichtung (10; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der Läufer (15-2; 25-2) und die Reckstange (13; 23) einstückig ausgeführt sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der Läufer (15-2; 25-2) und die Reckstange (13; 23) miteinander verschraubt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welcher der Läufer (15-2; 25-2) und die Reckstange (13; 23) lediglich in axialer Richtung miteinander gekoppelt sind
8. Vorrichtung (30) zum Blasformen eines Behälters aus einem Vorformling, mit einem Blaszylinder (31) und einer daran gehaltenen Blasdüse (32) , in welcher ein Vorformling (R) fixiert werden kann, und mit einer Reckstange (33) , welche in dem Zylinder (31) gelagert und durch die
Düse (32) hindurch verfahrbar ist, wobei die Düse (32) durch den Zylinder (31) hindurch mit Druckluft versorgt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Reckstange
(33) von einem tubulären elektrischen Linearmotor (35) angetrieben ist, dessen Stator (35-1) über einen Ausleger (37) mit der Reckstange (33) , und dessen Läufer (35- 2) in einem Abstand parallel zur Reckstange (33) angeordnet und starr mit dem Blaszylinder (31) verbunden ist, und wenigstens ein Zuluftstrompfad und/oder wenigs- tens ein Abluftstrompfad für Druckluft zu bzw. von der Blasdüse (12; 22; 32; 42; 52) vorgesehen ist, wobei wenigstens einer der Pfade durch den Stator und/oder am Stator (15-1; 25-1; 35-1; 45-1; 55-1) des Motors (15; 25; 35; 45; 55) vorbei geführt ist.
9. Vorrichtung (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der Läufer (45-2) als Teil der Reckstange (43) ausgebildet ist.
10. Vorrichtung (50) nach Anspruch 9, bei welcher der Stator (45-1) des Motors (45) wenigstens teilweise von dem Blaszylinder (51) umschlossen oder als integraler Bestandteil des Blaszylinders (51) ausgeführt ist.
11. Vorrichtung (50) nach Anspruch 9 oder 10, bei welcher der Stator (55-1) des Motors (55) wenigstens teilweise von dem Blaskolben (56) umschlossen oder als integraler Bestandteil des Blaskolbens (56) ausgeführt ist.
12. Vorrichtung (10; 20; 40; 50) nach einem der vorstehen- den Ansprüche, bei welcher der Läufer (15-2; 25-2; 35-2) des Motors (15; 25; 35) als Hohlmagnetstange ausgeführt ist, durch die kühlende Blasluft geführt ist.
13. Vorrichtung (10; 20; 40; 50) nach Anspruch 12, bei welcher auch die Reckstange (13; 23; 33; 43; 53) als Hohl- stange ausgeführt ist, und die kühlende Blasluft durch den Läufer (15-2; 25-2; 35-2; 45-2; 55-2) und die Reckstange (13; 23; 33; 43; 53) geführt ist.
14. Vorrichtung (10; 20; 40; 50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens einem Strompfad zur Wasserzu- fuhr, der durch den Stator und/oder am Stator (15-1; 25-
1; 35-1; 45-1; 55-1) des Motors (15; 25; 35; 45; 55) vorbei geführt ist.
15. Vorrichtung (10; 20; 30; 40; 50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit wenigstens einem Zuluftstrompfad und wenigstens einem Abluftstrompfad für Druckluft zu bzw. von der Düse (12; 22; 32; 42; 52), wobei wenigstens einer der Pfade so über den Motor (15; 25; 35; 45; 55) geführt ist, dass dieser luftgekühlt wird.
16. Vorrichtung (10; 20; 30; 40; 50) nach einem der vorste- henden Ansprüche, mit wenigstens einem Strompfad zur
Wasserzufuhr, der so über den Motor (15; 25; 35; 45; 55) geführt ist, dass dieser wassergekühlt wird.
17. Vorrichtung (10; 20; 30; 40; 50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit Kühlrippen (K) zum Luftkühlen des Motors (15; 25; 35; 45; 55).
18. Vorrichtung (10; 20; 30; 40; 50) nach einem der vorste- henden Ansprüche, bei der ein Anschlag vorgesehen ist, gegen den der Läufer (15-2; 25-2; 35-2; 45-2; 55-2) in einer oberen Ruhelage anliegt.
19. Vorrichtung (10; 20; 30; 40; 50) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein elastisch federndes Rück- Stellelement vorgesehen ist, welches das Eigengewicht bewegter Teile, insbesondere der Reckstange (13; 23; 33; 43; 53) und/oder des Läufers (15-2; 25-2; 35-2; 45-2; 55-2) kompensiert.
20. Verfahren zum Steuern einer Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher eine Rückstellung der Reckstange (33) durch einen Druckluftstoss unterstützt wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Luft zum Erzeugen des Druckluftstosses aus einer Blasabluft entnommen wird.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, bei dem die Luft zum Erzeugen des Druckluftstosses aus einer Maschinenarbeitsluft entnommen wird.
23. Verwendung eines tubulären elektrischen Linearmotors (15; 25; 35; 45; 55) zum alleinigen Antreiben der
Reckstange (13; 23; 33; 43; 53) in einer Vorrichtung (10; 20; 30; 40; 50) zum Blasformen von Behältern aus einem Vorformling nach einem der Ansprüche 1 bis 19.
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