CN101678597B - 生产设备以及用于运行生产设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有一个旋转的工作轮和多个设置在该工作轮上的处理站的生产设备。在所述工作轮的区域中设置至少一个用于使所述设有处理站的工作轮的固有振动特性改变的修正装置。该修正装置这样地具有振动动态，使得修正后的固有振动特性不同于在预给定的激励频率时的共振特性。所述生产设备特别是被构造为吹塑机，其具有一个吹塑轮，该吹塑轮具有多个设置在其上的吹塑站。

Description

生产设备以及用于运行生产设备的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行生产设备的方法，所述生产设备设有一个旋转的工作轮以及多个定位在该工作轮上的处理站。

此外，本发明还涉及一种设有一个旋转的工作轮以及多个定位在该工作轮上的处理站的生产设备。

本发明特别是还涉及一种在使用生产设备的情况下吹塑成型容器的方法，所述生产设备具有一个旋转的吹塑轮，在该方法中，由热塑性材料制成的预制坯件在沿着加热路段区域中的输送路径热条件处理之后在吹塑模具内部通过吹塑压力成型为容器。

此外，本发明特别是还涉及一种用于吹塑成型由热塑性材料制成的容器的生产设备，该生产设备具有至少一个沿着预制坯件的输送路径设置的加热路段和一个设有吹塑模具且设置在吹塑轮上的吹塑站。

背景技术

在通过吹塑压力作用来成型容器时，由热塑性材料制成的预制坯件、例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预制坯件在吹塑机内部被供给到不同的处理站。典型地，这种吹塑机具有一个加热装置以及一个吹塑装置，在该吹塑装置的区域中，事先被温度处理的预制坯件通过双轴向的定向膨胀成容器。该膨胀借助于引导到待膨胀的预制坯件中的压缩空气进行。在DE-OS 4340291中解释了在预制坯件的这种膨胀时的工艺过程。本文开头所提及的处于压力下的气体的导入也包括压缩气体到展开中的容器泡中以及压缩气体在吹塑过程开始时到预制坯件中的导入。

在DE-OS 4212583中描述了用于成型容器的吹塑站的基本结构。在DE-OS 2352926中解释了用于温度处理预制坯件的可能性。

在用于吹塑成型的装置内部，预制坯件以及被吹塑的容器可以借助于不同的操作装置输送。尤其是输送芯棒的应用被证实是有利的，预制坯件插套在输送芯棒上。但是，预制坯件也可以用其它承载装置操作。用于操作预制坯件的夹钳的应用以及为了夹持而可以导入到预制坯件的嘴部区域中的撑开芯棒的应用同样属于可用的设计结构。

例如在DE-OS 19906438中描述了在使用转送轮的情况下操作容器，其中转送轮设置在吹塑轮与输出路段之间。

预制坯件的已经解释过的操作一方面在所谓的双级方法中进行，在该方法中，预制坯件首先以注射成型方法被制造、紧接着被中间存储并且以后在其温度方面进行条件处理并且被吹塑成容器。另一方面在所谓的单级方法中实现应用，在该方法中，预制坯件直接在其注射成型技术的制造和充分固硬化之后被合适地温度处理并且紧接着被吹塑成型。

在使用的吹塑站方面公开了不同的实施方式。在设置于旋转的输送轮上的吹塑站中，经常遇见模具承载件的书式的可翻性。但是也可能的是，采用可相对于彼此移动的或者以其它方式被导向的模具承载件。在位置固定的吹塑站中(这些吹塑站尤其是适合于接收多个用于成型容器的模腔)，典型的是使用彼此平行设置的板作为模具承载件。

在进行加热之前，预制坯件典型地被插套在输送芯棒上，该输送芯棒将预制坯件要么输送穿过整个吹塑机要么使预制坯件仅仅在加热装置的区域中环绕运行。在预制坯件以其嘴部沿竖直方向向下取向地竖立式加热时，预制坯件通常被插套在该输送芯棒的一个套筒形的夹持元件上。在预制坯件以其嘴部沿竖直方向向上取向地悬挂式加热时，通常将撑开芯棒插入到预制坯件的嘴部中，所述撑开芯棒将预制坯件固定地夹紧。

通常，在运行具有旋转的工作轮的生产设备时并且特别是在运行具有旋转的吹塑轮的吹塑机时也出现如下问题：即，包括设置在工作轮上的结构元件和所使用的旋转支承装置在内的工作轮具有至少一个由结构引起的固有频率。在运行生产设备时，在考虑所使用的处理站的数量、由处理站实施的运动以及外部的或设置在工作轮上的操作或定位元件的影响的情况下出现引起的激励振动。在所述固有频率与激励频率相同或至少很大程度上一致时出现整个系统的具有大振幅的振动。

对工作轮进行附加的导向以限制振幅一般是不符合目的的，因为这种在结构元件的固有频率范围内的振动导致高的力作用。因此，通常使用阻尼元件，但是，所述阻尼元件一方面也遭受强烈的机械载荷，此外通常不能实现整个系统的足够强的稳定性。

同样已经公开了所谓的减振器，该减振器由被阻尼的弹簧-质量-系统构成并且设置在待稳定的结构元件的区域中。在实际中，这种减振器引起固有振动的阻尼，但不能防止所述固有振动。迄今为止其不能应用于生产设备。

发明内容

本发明的目的在于，这样地改善本文开头所述类型的方法，使得避免出现具有大振幅的固有振动。

根据本发明，所述目的通过以下方式实现：即，这样地修正设有处理站的工作轮的固有振动特性，使得修正后的固有振动特性被预定为不同于当激励频率作用在工作轮上时的共振特性。

本发明的另外的目的在于：这样地设计一种本文开头所述类型的生产设备，使得避免出现具有大幅度的固有振动。

根据本发明，所述目的通过以下方式实现：即，在所述工作轮的区域中设置至少一个用于使所述设有处理站的工作轮的固有振动特性改变的修正装置，并且该修正装置这样地具有振动动态，使得修正后的固有振动特性不同于在预给定的激励频率时的共振特性。

根据本发明看出：具有旋转的工作轮的生产设备根据工作轮的转速并且根据具体的生产流程而遭受变化的激励频率。因此，在整个系统的固有频率(所述固有频率处于可能的激励谱之内)不变的情况下，由现有技术公开的措施仅仅有助于限制负面影响，而不能有助于避免所述负面影响产生的原因。

只有将固有频率转移到处于设置的工作范围之外的范围内或者产生与所述固有振动频率相同但相位错开180°的叠加振动才能保证避免具有大幅度的固有频率振动的出现，否则所述振动通常只有在被阻尼的系统中才能实现以因数100大于激励振动幅度的幅值。特别是在运行构造为吹塑机的生产设备时，固有振动特性的改变涉及全新的方案，该方案导致出人意料地稳定的机器运行。

一般来说，对于固有振动特性的改变被理解为：要么通过修正装置使可能的固有振动的频率这样地移动，使得该频率处于激励谱之外，此外，替代或补充地也考虑：通过修正装置产生补偿振动，所述补偿振动在与系统的固有频率振动叠加时引起具有微小幅度的总振动。这可以特别是通过在待叠加的振动的频率相同的情况下相错180°实现。

通过以下方式支持良好的可接近性以及供给介质的简单供应：即，工作轮在其沿竖直方向处于下部的伸展部的区域中可旋转地被支承。

通过以下方式支持精确的支承：即，所述工作轮由一滚球式回转连接装置可旋转地支承。

用于改变固有频率的一个变型方案在于：通过在所述工作轮上定位振动质量来改变该工作轮的固有频率。

特别是考虑：所述振动质量相对于工作轮弹性地被支承。

通过以下方式支持与不同运行参数的适配：即，所述振动质量可相对于工作轮定位地被支承。

一种简单的调节方案在于：所述振动质量可在所述工作轮的一径向方向上定位地被支承。

在激励的导入位置恒定的情况下被证明有利的是：所述振动质量可在所述工作轮的一周向方向上定位地被支承。

为了与不同的运行参数相适配，同样被证明有利的是：在所述工作轮的区域中定位一个具有可预给定的、可变的动态特性的修正装置，该修正装置用于修正所述固有频率。

一种补偿方案在于：所述修正装置的动态特性可根据作用在所述工作轮上的激励频率改变。

此外考虑：所述修正装置的动态特性可根据所述工作轮的转速改变。

为了使引起的有效激励最小化，提出：作用在所述工作轮上的激励至少部分地被补偿。

有利的是，在空间上，在工作轮的附近设置一用于至少部分地补偿作用在工作轮上的激励的补偿装置。通过以下方式提供振动质量的可简单控制的移位：即，所述修正装置的动态特性通过一可变的和/或可定位的质量改变。

一种优选的应用在于：使设有吹塑站的吹塑轮的固有频率改变。

附图说明

在附图中示意性示出本发明的实施例。其中：

图1是一个用于由预制坯件制造容器的吹塑站的透视图；

图2是一个吹塑模具的纵剖视图，一个预制坯件在该吹塑模具中被拉伸和膨胀；

图3是一个用于吹塑成型容器的装置的基本结构的草图；

图4是一个改型的、加热能力增大的加热路段；

图5是一个具有用于处理站的承载件的工作轮的示意图，其中，在承载件的背离该工作轮的区域中设置一个用于改变固有振动特性的修正装置；

图6是按照图5中的剖线VI-VI剖割的放大横剖面图的部分视图。

具体实施方式

下面以吹塑机为例描述具有工作轮和设置在该工作轮上的处理站的生产设备的基本结构，该吹塑机在执行用于两级吹塑成型的方法时采用。在此，吹塑好的容器2是在应用本发明的方法时的方法产品。

在图1和2中示出一个用于使预制坯件1成形为容器2的装置的原理结构。

用于使容器2成型的装置基本上包括一个吹塑站3，该吹塑站设有一个吹塑模具4，预制坯件1可以被放入到该吹塑模具中。预制坯件1可以是由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的注射成型件。为了允许将预制坯件1放入到吹塑模具4中并且为了允许成品容器2的取出，吹塑模具4由一些半模5、6和一个底部件7构成，该底部件可以由一个提升装置8定位。预制坯件1可以由一个输送芯棒9保持在吹塑站3的区域中，该输送芯棒与预制坯件1一起经过该装置内部的多个处理站。但是也可能的是，例如通过钳子或者其它操作机构将预制坯件1直接置入到吹塑模具4中。

为了允许导入压缩空气，在输送芯棒9下方设置一个连接活塞10，该连接活塞向预制坯件1供应压缩空气并且同时进行相对于输送芯棒9的密封。但是在变换的构型中原则上也可以考虑的是，使用固定的压缩空气输入管路。

在本实施例中，预制坯件1的拉伸借助于一个拉伸杆11进行，该拉伸杆由一个缸12定位。根据另一种实施方式，通过凸轮段进行拉伸杆11的机械式定位，这些凸轮段被作用轮加载。当在一个旋转的吹塑轮上设置多个吹塑站3时，凸轮段的采用尤其是符合目的的。

在图1所示的实施方式中，拉伸系统被这样构成，使得提供了两个缸12的串联布置。拉伸杆11由一个初级缸13首先在开始真正的拉伸过程之前一直移动到预制坯件1的底部14的区域中。在真正的拉伸过程期间，初级缸13连同伸出的拉伸杆与一个承载该初级缸13的滑座15一起由次级缸16或者通过一个凸轮控制装置定位。尤其是考虑，次级缸16被凸轮控制地以如下方式安装，使得由一个导向滚轮17预给出当前的拉伸位置，在执行拉伸过程期间，该导向滚轮沿着一个凸轮轨道滑动。导向滚轮17由次级缸16压到导轨上。滑座15沿着两个导向元件18滑动。

当设置在承载件19、20区域中的半模5、6闭合之后，借助于一个锁止装置20进行这些承载件19、20相对于彼此的锁止。

为了适配于预制坯件1的嘴部段21的不同形状，根据图2，在吹塑模具4的区域中采用了单独的螺纹嵌入件22。

图2除了被吹塑好的容器2之外也用虚线示出预制坯件1并且示意性示出正在展开的容器泡23。

图3示出吹塑机的基本结构，其设有一个加热路段24以及一个旋转的吹塑轮25。从预制坯件入口26起，预制坯件1由转送轮27、28、29输送到加热路段24的区域中。沿着加热路段24设置了一些加热元件30以及风机31，以便对预制坯件1进行温度处理。在预制坯件1被充分温度处理之后，该预制坯件被转送到吹塑轮25，吹塑站3设置在该吹塑轮的区域中。完成吹塑的容器2由另外的转送轮供应给一个输出路段32。

为了可使预制坯件1这样地成形为容器2，使得容器2具有如下所述的材料特性：所述材料特性保证填充在容器2内的食品、尤其是饮料的长的应用可能性，在加热和定向预制坯件1时必须遵守特定的方法步骤。此外，可以通过遵守特定的尺寸设计规定而获得有利的效果。

可以采用不同的合成材料作为热塑性材料。例如可采用PET、PEN或者PP。

预制坯件1在定向过程期间的膨胀通过供入压缩空气实现。压缩空气的供入分成一个预吹塑阶段和一个紧接着的主吹塑阶段，在预吹塑阶段供入具有低压力水平的气体、例如压缩空气，在主吹塑阶段供入具有较高压力水平的气体。在预吹塑阶段期间，典型地采用压力区间在10巴至25巴的压缩空气，在主吹塑阶段期间供入压力区间在25巴至40巴的压缩空气。

由图3同样可见，在所示的实施方式中，加热路段24由多个环绕的输送元件33构成，这些输送元件链式地依次排列并且沿着一些转向轮34被导向。尤其是考虑，通过链式布置而展开一个基本上矩形的基本轮廓。在所示的实施方式中，在加热路段24的向着转送轮29和一个输入轮35的伸展区域中使用一个单独的尺寸较大的转向轮34以及在相邻转向部的区域中设置两个尺寸较小的转向轮36。但是原则上也可以考虑任意其它的导向装置。

为了允许转送轮29和输入轮35相对彼此的尽可能紧密的布置，所述的布置方式被证明是特别有利的，因为在加热路段24的相应的伸展区域中定位了三个转向轮34、36，确切地说分别是较小的、定位在通向加热路段24的直线延伸的过渡区域中的转向轮36和较大的、定位在向着转送轮29和输入轮35的直接过渡区域中的转向轮34。取代应用链式的输送元件33地，例如也可能的是，采用旋转的加热轮。

在容器2完成吹塑之后，所述容器由一个取出轮37从吹塑站3的区域中导出并且通过转送轮28和输出轮38输送至输出路段32。

在图4所示的改型的加热路段24中，通过加大数量的加热元件30可以在单位时间内对更大量的预制坯件1进行温度处理。在此，风机31将冷却空气导入到冷却空气通道39的区域中，这些冷却空气通道分别位于配属的加热元件30对面并且通过流出开口给出冷却空气。通过流出方向的设置，对于冷却空气实现了一个基本上横向于预制坯件1的输送方向的流动方向。这些冷却空气通道39可以在位于加热元件30对面的表面的区域中提供用于加热辐射的反射器，同样可能的是，通过给出的冷却空气也实现加热元件30的冷却。

图5以吹塑机的吹塑轮25为例示出生产设备的工作轮，该工作轮具有设置在其上的承载件41，所述承载件用于图中未示出的处理站、例如吹塑站3。所述承载件41在其在竖直方向上位于下面的伸展部的区域中与该工作轮42连接。此外，在该工作轮42上设置一个用于使由工作轮42和具有承载件41的处理站组成的组件的固有振动特性改变的修正器43。在所示的实施例中，修正装置43在承载件41的背离工作轮42的区域中与承载件41连接。

在所示的实施例中，修正装置43由多个元件44组成，这些元件可以优选具有板状构造并且由金属、例如由铁或钢制成。这些元件44至少部分地通过耦合元件45彼此连接。特别是也考虑，通过弹性的耦合元件46使这些元件44与工作轮42或承载件41连接。

按照图中所示的实施例，耦合元件45由栓构成。这些栓通过配属的空槽、例如钻孔穿过所述元件44延伸。

所述修正装置43的由这些元件44组成的模块式构造允许所使用的元件44的数量和该修正装置43的质量与工作轮的固有振动特性相适配。特别是可以这样地进行适当数量的元件44的设置，使得实现所提供的弹簧-质量-系统的最佳尺寸设计。

在考虑生产设备周围环境的情况下，特别是当生产设备在建筑物中在车间房顶上运行时，可以至少将起支承作用的车间房顶的振动特性、但例如也可以将整个建筑物的振动特性一起纳入到修正装置41的尺寸设计中来，以便降低建筑物振动或降低固体传声的产生。

由图6中的放大剖视图可以看出，所述元件44通过构造为支承装置46的弹性耦合元件与承载件41连接。这些支承装置46可被构造为所谓的超-衬套，其中，一个中心的机械保持栓埋入到弹性体材料中，并且其中，所述弹性体材料承载所述元件44。由此，所述支承装置46提供了所述元件44与承载件41的弹性耦合。

前述的用于避免工作轮的固有振动的结构也适用于在整个机器方面实现振动最小化。一个目的例如可以在于：降低振动或振荡到车间底部或房顶的导入。在此，于是在考虑整个系统的振动特性的情况下、例如在考虑将车间底部或房顶考虑在内时吹塑机的特性的情况下进行该修正装置43的协调。

一个适应的修正装置43例如可以具有可调节的固有频率。例如可以通过弹性地被支承的质量实现可调节性。在使用气动弹簧作为支承元件时，通过气动弹簧中的压力来确定修正装置43的刚度并且从而确定其固有频率。随着刚度的增加，固有频率也增大。同样也可以改变阻尼。

也可以考虑使用自调节的修正装置43。例如，修正装置43的一个质量在工作轮的一个径向方向上可滑移地被支承并且在考虑离心力的情况下进行该质量的相应定位。同样，可以根据来自机器控制装置的数据进行修正装置43的特性、例如质量、该质量的定位、弹簧刚度和/或阻尼的主动的受控制或受调整的改变。另一变型方案在于：通过作用在一个质量上的离心力提高一个气动弹簧中的压力并且由此随着工作轮转速的升高也改变修正装置43的固有频率。

也可以采用多个修正装置43来代替使用一个单个的修正装置43。由此，特别是可以在出现多个不同的固有频率时通过配属的修正装置43进行相应的固有频率的改变。同样，考虑使用多个修正装置43，这些修正装置分别被配置给确定的组件并且由此位置分布地进行固有频率的修正，或者产生多个不同的补偿振动。

Claims (23)

1.一种具有一个旋转的工作轮和多个设置在该工作轮上的处理站的生产设备，其特征在于，在所述工作轮的区域中设置至少一个用于使所述设有处理站的工作轮的固有振动特性改变的修正装置(43)，并且该修正装置(43)这样地具有振动动态，使得修正后的固有振动特性不同于在预给定的激励频率时的共振特性，其中，在所述工作轮上设置一用于改变固有频率的振动质量，所述振动质量相对于所述工作轮弹性地被支承。

2.根据权利要求1所述的生产设备，其特征在于，在所述工作轮的沿竖直方向处于下部的区域中设置一旋转支承装置。

3.根据权利要求2所述的生产设备，其特征在于，所述旋转支承装置被构造为滚球式回转连接装置。

4.根据权利要求1至3之一所述的生产设备，其特征在于，所述振动质量可相对于所述工作轮定位地设置。

5.根据权利要求4所述的生产设备，其特征在于，所述振动质量可在所述工作轮的一径向方向上定位。

6.根据权利要求4所述的生产设备，其特征在于，所述振动质量可在所述工作轮的一周向方向上定位。

7.根据权利要求1至3之一所述的生产设备，其特征在于，所述修正装置(43)具有可预给定的、可变的动态特性。

8.根据权利要求7所述的生产设备，其特征在于，所述修正装置(43)的动态特性可根据作用在工作轮上的激励频率改变。

9.根据权利要求7所述的生产设备，其特征在于，所述修正装置(43)的动态特性可根据工作轮的转速改变。

10.根据权利要求1至3之一所述的生产设备，其特征在于，在空间上，在工作轮的附近设置一用于至少部分地补偿作用在工作轮上的激励的补偿装置。

11.根据权利要求1至3之一所述的生产设备，其特征在于，所述工作轮被构造为吹塑机的吹塑轮(25)，该吹塑轮具有设置在其上的吹塑站(3)。

12.一种用于运行根据权利要求1至11中任一项所述的生产设备的方法，所述生产设备设有一个旋转的工作轮和多个定位在该工作轮上的处理站，其特征在于，这样地修正所述设有处理站的工作轮的固有振动特性，使得修正后的固有振动特性被预定为不同于当激励频率作用在工作轮上时的共振特性，其中，通过在所述工作轮上定位振动质量来改变工作轮的固有频率，所述振动质量相对于工作轮弹性地被支承。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述工作轮在其沿竖直方向处于下部的伸展区域中可旋转地被支承。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述工作轮由一滚球式回转连接装置可旋转地支承。

15.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述振动质量可相对于工作轮定位地被支承。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述振动质量可在所述工作轮的一径向方向上定位地被支承。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述振动质量可在所述工作轮的一周向方向上定位地被支承。

18.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，在所述工作轮的区域中定位一个具有可预给定的、可变的动态特性的修正装置(43)，该修正装置用于修正所述固有振动特性。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述修正装置(43)的动态特性可根据作用在所述工作轮上的激励频率改变。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述修正装置(43)的动态特性可根据所述工作轮的转速改变。

21.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，作用在所述工作轮上的激励至少部分地被补偿。

22.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述修正装置(43)的动态特性通过一可变的和/或可定位的质量改变。

23.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，使设有吹塑站(3)的吹塑轮(25)的固有频率改变。

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