CN103770319B - 将塑料预制件成形成塑料容器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种将塑料预制件(10)成形成塑料容器(20)的方法和装置。将塑料预制件(10)引入吹塑模具(2)中，并在所述吹塑模具(2)中通过气体介质的作用使得所述塑料预制件(10)膨胀以形成塑料容器(20)。该方法包括以下步骤：将第一压力(pv)作用在所述塑料预制件(10)上以进行初步吹塑成形；在第二压力(pi)进行所述塑料预制件(10)的中间吹塑成形；其中所述第二压力(pi)高于所述第一压力(pv)；在第三压力(pf)进行所述塑料预制件(10)的最终吹塑成形；其中所述第三压力(pf)高于所述第二压力(pi)。根据本发明，在工作冲程中至少所述第二压力(pi)是变化的。

Description

将塑料预制件成形成塑料容器的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于将塑料预制件成形成塑料容器的方法和装置。
背景技术
长期以来，用于将塑料预制件成形成塑料容器的装置在现有技术中是已知的。既然这样，近年来这种类型的装置因具有空气再循环系统的吹塑机尤其是拉伸吹塑机而逐渐为人们所熟知。在这种情况下，可能会有不同的压力水平作用在塑料预成形件以使其膨胀，这样压缩的空气也可能再次恢复。在这种情况下，本申请人现有的机器具有两个可再循环的压力管。这两个压力管分别为可以提供初步吹塑压力的压力管和可以提供中间吹塑压力的压力管。尤其是，所述的中间吹塑压力水平对空气消耗有着重要的影响，然而在这种情况下很难预估出理想的空气消耗。
专利DE 10 2004 041 973 B3公开了吹塑成形工艺流程中的空气再循环过程。在这种情况下，在转变阶段(transition phase)后对其压力与环境压力相当的容器进行通风，同时通过该转变阶段持续过程中的变化对较少的压缩空气的供应的压力进行控制。然而，可以发现采用这种方式，可能存在的节能(saving)的全部潜能还不能都激活出来。
发明内容
因此，本发明的目的仍然是进一步地改善这类吹塑机的压力消耗。
在根据本发明的一种用于将塑料预制件成形成塑料容器的方法中，将塑料预制件引入吹塑模具中或在每种情况下引入各个吹塑模具中，在吹塑模具中通过气体介质的作用使得塑料预制件膨胀以形成塑料瓶或塑料容器。在这种情况下，首先，通过在塑料预制件上施加第一压力以进行初步吹塑成形。然后，在第二压力下进行塑料预制件的中间吹塑成形，该第二压力高于第一压力。最终，在第三压力下进行塑料预制件的最终吹塑成形，该第三压力高于第二压力。
根据本发明，在工作冲程(working operation)中，至少第二压力是变化的。然而，如上所述，初步吹塑对容器的质量起重要作用。可能已建立中间吹塑压力主要用于减少空气消耗。因此，也就决定了中间吹塑压力不会对瓶子的质量产生重要的影响。在这种情况下，初步吹塑压力管和中间吹塑压力管均较佳可以根据各自的环形管的压力水平自行调节。目前有必要通过操作者他自己/她自己设定边界条件或压力水平。
中间吹塑的压力水平会对空气消耗产生重要影响，在这种情况下，空气消耗的最佳预估主要取决于该工艺，至今为止，也没有一个可靠的预估方式。
优选地，在工作冲程过程中，至少该第二压力至少根据其他的工艺(process)变量(例如该消耗)来进行调节。与现有技术相反的是，并不设定中间吹塑压力(或仅由用户设定固定值)，但是可以在例如最佳冲程的范围内对该中间吹塑压力进行调节，在这种情况下中间吹塑压力也就是第二压力。另一方面，根据现有技术很难对再循环过程设定这种最佳值，这甚至不能由多个操作者控制，这样很多拉伸吹塑机在生产中就会伴随着明显过多的空气消耗。
本发明的基本观念指出，为了在这种情况下进行再循环，中间吹塑压力根据建立的工艺设置自动变化(在这种情况下例如可以由操作者激活空气再循环)。尤其在这种情况下，该气体介质的消耗可以理解成气体介质中不能再返回或再循环的一部分。在这种情况下，例如这种消耗可能由流量表来确定。
此外，还可能存储预设的特征，例如特有的空气消耗这个特征。较佳为自动接收该中间吹塑压力或第二压力，其中通过该中间吹塑压力或第二压力可以形成最低的空气消耗。
优选地，至少一段时间内对第二压力进行测量。尤其优选地，至少对第二压力进行持续测量。此外，第一和/或第三压力也可能是变化的。
在进一步优选的方法中，在最终吹塑后塑料容器得到释放或空气再次从容器中释放出来。优选地，在预设的一段时间内保持该最终吹塑压力。
优选地，在最终吹塑后至少有时(at least for a time)压力水平再次下降至中间吹塑压力。优选地，第一压力或初步吹塑压力为2巴-15巴，优选为4巴-12巴，尤其优选为4巴-10巴。优选地，第二压力也就是中间吹塑压力为8巴-40巴，优选为12巴-20巴。优选地，第三压力为20巴-40巴，优选为20巴-35巴。在进一步优选的方法中，第二压力或中间吹塑压力分别在3巴-20巴的压力范围内变化，该压力范围优选为5巴-15巴。
优选地，在吹塑机中建立空气消耗的相关性，尤其是参照压力曲线建立空气消耗的相关性。拉伸吹塑机或容器在释放前的压力越高，空气消耗也就越高。
因此，优选地，根据气体介质的消耗来决定第二压力。优选地，设置根据测量的消耗对第二压力进行调节的调节电路。
在优选的方法中，确定了第二压力水平，在该第二压力水平下气体介质消耗达到最小。第二压力可以用于后续的工作冲程。在工作冲程过程中的变化可以理解为对机器的操作，该机器中容器的生产至少是在试验的基础上进行的。然而，此外，也可以涉及该装置特有的示例(teach-in)或标准模式。在这种情况下，工作冲程也指明了这些运行情况，在这些运行情况中，设定机器、将机器对调成新的容器或其他的机器的装配。
在进一步的优选的方法中，决定了用于塑料预制件成形所需的气体介质的消耗，尤其是取决于第二压力的气体介质的消耗。在这种情况下，压力可能随着调节过程而变化，同时在每种情况下气体介质的消耗可能根据该压力而固定。
如上所述，在这种情况下决定了空气消耗的水平。如上所述，在这种情况下，压力根据消耗来调节。
在进一步的优选的方法中，当第二压力超过预设的阈值时开始塑料容器的完成(finished)吹塑成形。目前，调节可能导致中间吹塑压力的评估值很高。在这种情况下设定阈值，在每种情况下，完成吹塑成形阶段从这个设定的阈值开始。例如，在这种情况下，可能就确定了在中间吹塑过程中压力达到95％的额定压力时就会自动激活完成吹塑成形。
优选地，为第二压力提供了阈值切换。优选地，当达到该中间吹塑压力的特设阈值时，就会从第二压力切换成第三压力。
在进一步优选的方法中，在塑料预制件的膨胀过程中，分别沿着预设的传送路径传送吹塑模具或容器，同时，优选地，根据这些吹塑模具在传送路径上的位置来选择第二压力。在这种方式下，例如，在每种情况下，通过使吹塑模具位于传送路径上特定的位置使得第一压力切换成第二压力和/或第二压力切换成第三压力。
优选地，分别沿着圆形的传送路径传送吹塑模具或吹塑站，例如通过吹塑轮传送，该吹塑站的部分组件较佳由吹塑模具构成。优选地，在这种情况下进行各自的(respective)角度的检测，对应的方法步骤在该各自的角度的检测中开始。在这种情况下，例如，如果在谈及的接收器与容器内部的残余压力之间已形成压力平衡，则再循环过程发生的时间段或角度可能不会再进一步地增加。此外，如果已经存在接近平衡，则即使还没有出现压力平衡，再循环发生的时间段或角度也可能不会再进一步地增加。例如，在仅有0.5巴或更少的压力时，情况就与平衡时不同了。此外，优选地，限制最大过程角度(processangle)，沿着该最大过程角度可实现再循环。
考虑到根据本发明的方法，中间吹塑过程可能完全由用户标记，同时在整个再循环过程中只有在碰触到按键时中间吹塑过程才能最优化。此外，可能通过显示矫正变量来代替空气消耗测量装置。例如可以将触摸屏用作显示装置。
本发明还涉及一种用于将塑料预制件成形成塑料容器的装置。该装置分别包括至少一个吹塑模具或吹塑站，在该吹塑模具或吹塑站内部塑料预制件通过气体介质的作用膨胀。此外，该装置具有加压装置、第一压力存储器(reservoir)、第二压力存储器以及第三压力存储器。其中，该加压装置利用气体介质作用在塑料预制件上。该第一压力存储器在第一压力下向塑料预制件的初步吹塑成形提供可用的气体介质。该第二压力存储器在第二压力下向塑料预制件的中间吹塑成形提供气体介质，其中，该第二压力高于该第一压力。该第三压力存储器在第三压力下向塑料预制件的最终吹塑成形提供气体介质，其中，该第三压力高于该第二压力。
根据本发明，该装置具有测量仪器和控制装置，其中该测量仪器确定(determine)表征所述气体介质的消耗的至少一个值；该控制装置可以根据所述气体介质的消耗来分别控制或改变至少第二压力。
优选地，该控制装置可以是调节装置，该调节装置可以根据气体介质的消耗来调节第二压力。
优选地，该装置具有载体，多个这类的吹塑模具分布在该载体上。优选地，该载体可以是吹塑轮的形式，并且多个吹塑站分布在该吹塑轮上。在这种情况下，该吹塑模具较佳为该吹塑站的一个组成部件。优选地，单独的吹塑站中也设有拉伸杆，在容器的膨胀过程中该拉伸杆使得容器在其纵向方向上延伸。
在这种情况下，拉伸杆的运动也可能根据上述的压力水平和/或气体介质或压缩空气的消耗而变化。还是在这种情况下，也可能存在调节，从而以便在压力水平设定的过程中也考虑到拉伸杆的运动。
在更优选的构造中，该装置设有至少一个阀门装置，该阀门装置设置在至少一个压力存储器与加压装置之间，该阀门装置可控制到塑料预制件的气体介质的供应。
例如，该加压装置可以是吹塑喷嘴，优选地，使该吹塑喷嘴作用在膨胀前的塑料预制件的孔上。
优选地，设置多个用于控制压力供应的阀门，尤其是在不同压力水平时的控制。为了实现这个目的，该装置的每个单独吹塑站可以设有阀组，该阀组中进而包括多个阀门。
在更优选的构造中，至少一部分气体介质可以从塑料容器中回收至或返回至至少压力存储器中。在这种情况下，例如最终吹塑成形后还可能允许压缩空气再次返回至处于更低的压力下的第一和第二接收器中。
优选地，至少一个压力容器设计成环形管线的形式，该环形管线用于为多个吹塑站或成形站供应压缩空气。
在这种情况下，优选地，这些单独的成形站在每种情况下都具有本申请所述的吹塑模具，然而，此外，也具有其他的部件，例如吹塑模具夹持构件，该夹持构件在打开和闭合的过程中可以分别展开和折叠在一起。此外，在每种情况下，优选地，这些成形站中设有用于拉伸塑料预制件的拉伸杆。
在更优选的构造中，该装置尤其是每个吹塑站中都设有开口，通过该开口可以将压塑空气释放到环境中。此外，在这种情况下，在该开口区域中设置有消声器。
优选地，测量仪器用于测量到其中一个前述开口管线的流动连接中的空气消耗，压缩空气可以通过该开口管线释放到环境中。
优选地，该装置也具有一个或多个压力测量仪器，在每种情况下，该压力测量仪器可以测量容器膨胀所使用的压力。优选地，处理器装置根据这些测得的压力对压力水平进行控制。
附图说明
其他优点和构造在附图中是显而易见的。附图中：
图1示出了根据本发明的一种用于将塑料预制件成形成塑料容器的装置的示意图；
图2示出了利用压缩空气加压的曲线图。
标号清单
1 装置
2 吹塑模具
4 吹塑站
6 载体
8 加压装置
10 塑料预制件
12 第一压力存储器
14 第二压力存储器
16 第三压力存储器
22 拉伸杆
26 阀门装置
P 传送路径
pv 第一压力，初步吹塑压力
pi 第二压力，中间吹塑压力
pf 第三压力，最终吹塑压力
A、B、C、D 方法点
I、II、III、IV 方法部分
a1、a2、a3、a4 角度
D 旋转轴
t 时间
p 压力
K 吹塑曲线
K1 曲线部分
Vz 延迟时间
具体实施方式
图1以概略图示的方式示出了本发明中用于将塑料预制件10成形成塑料容器20的装置1。例如在这种情况下，通过供应星轮(未示出)将塑料预制件10供应给装置1并将这些塑料预制件10成形成塑料容器20，在供应的过程中，塑料预制件沿着传送路径P运动。在这种情况下，装置1包括载体，该载体作为一个整体标记为6。该载体6可围绕其旋转轴D旋转，在该载体6上分布有多个吹塑站4。在这种情况下，这些吹塑站在载体6上等距离分布。在这种情况下，每个单独的吹塑站4都设置有吹塑模具2，该吹塑模具2可以打开和闭合且其内部形成有腔体，塑料预制件10可以在这个腔体内膨胀以形成塑料容器20。
标号22以概略图示的方式指定了拉伸杆。在这种情况下，拉伸杆的拉伸用于使塑料预制件沿着其纵向方向拉伸，纵向方向与该图所在的平面成直角延伸。
标号12表示第一压力存储器，在这种情况下，该第一压力存储器可以设计成环形管。例如，通过压缩机(未示出)将压缩空气从外部供应至该压力存储器12中。
通过连接管路(未示出)将该压缩空气接收器12连接至各个单独的吹塑站4，并将压缩空气也供应给各个单独的吹塑站4。此外，与压缩空气接收器12一起还设置了第二压缩空气接收器14和第三压缩空气接收器16，但是由于该第二压缩空气接收器14和第三压缩空气接收器16均位于该压缩空气接收器12的下方，所以在该实施例中看不到该第二压缩空气接收器14和第三压缩空气接收器16。通过压缩机至少间接地将压缩空气供应至该第二压缩空气接收器14和第三压缩空气接收器16中，同样地该第二压缩空气接收器14和第三压缩空气接收器16以流动的形式分别与吹塑站或成形站4连接。
标号8表示加压装置，该加压装置通过压缩空气作用在塑料预制件上以使这些塑料预制件膨胀。必须指出，在本实施例中，虽然仅其中一个加压装置8可见，但是每个吹塑站中都设有这种类型的加压装置8、拉伸杆22以及吹塑模具2。
标号I到IV表示吹塑成形过程中不同阶段。在本实施例中，在阶段I中首先对塑料预制件进行初步的吹塑成形。在阶段II中进行中间吹塑成形，在阶段III进行最终的吹塑成形。阶段III的时间最长。阶段IV中进行释放，在这个释放中，压缩空气可以再次从塑料容器中排出，而塑料容器最终也将从吹塑模具中移除。
标号30以概略图示的方式示出了消耗测量装置，该装置可以决定吹塑成形过程中空气的使用量。在本实施例中，每个单独的吹塑站中都可以设置这种类型的消耗测量装置。然而，也可以设置能测量所有的吹塑站的空气消耗总量的中央消耗测量装置。
标号40分别表示控制装置或调节装置，该控制装置或调节装置可以根据测量的空气消耗来决定中间吹塑成形压力pi。标号26表示阀门装置，该阀门装置同样也设置在每个单独的吹塑站上，该阀门装置较佳设置多个阀门，该阀门可以分别控制单独的加压装置或单独的塑料预制件10中气体介质或吹塑成形空气的供应。在本实施例中，该阀门装置可以设计成具有多个阀门的阀块的形式。
图2示出了压力曲线K。在本实施例中，压力pv也就是初步吹塑压力，压力pi(中间吹塑压力，也就是上述的第二压力)，压力pf也就是最终吹塑压力。字母V表示空气消耗，由pv与pi之间的距离确定。字母R分别表示空气或压力值，通过将从各自的容器中再次释放出的空气回收至各个处于较低压缩空气水平的压力管道或压力存储器12、14中使得该空气或压力值进行再循环。
可见空气消耗量以及再循环的空气量主要取决于B点处的压力pi的大小。C点处示出了压力pi的更高的压力水平，在这种情况下，这种更高的压力水这就会导致一个更高的空气消耗以及更低的可再循环的压缩空气量。
目前本发明指出，该压力pi应该在考虑到空气消耗的基础上自动设定。在之前的机器中，该压力水平pi是由使用该机器的用户预先设置的。在这种情况下，相应的输入值标记在输入装置中，也就是说，不能由用户来操作。D点表示从该点处开始再次从容器中释放空气，这是因为成形过程已经结束了。
然而，也可能由用户预先设定初始值pi，然后再自动调整。然而，在这种情况下，优选地，考虑到各自的角度a1至a4，该角度a1至a4分别由图1中的阶段I到IV确定。在这种情况下，各自的再循环角度就过大，也就是说，在另一方面，选择的pi太低，控制装置将保证再循环角度或停止角度(也就是再循环终止处的角度)不再进一步地增大。如上所述，优选地，出现阈值切换，即当达到特设的阈值时，至少该阈值切换可以激活后续每种情况下的压力水平。此外，可能要分别设定时间或角度，最终吹塑成形可以从这个时间或角度开始，或者从这个时间或角度开始可以利用压力pf作用在容器上。这可以从间断线绘制的曲线K1中可以看出。
该控制可以有目的地使该pi压力发生变化并允许进行再循环，在这种情况下就确定了什么时候进行再循环的空气最多。换句话说，可以对出气口的图样(pattern)进行检测，如果该出气口是最小的，这就会导致理想的空气消耗。然而，优选地，在参考每种情况下发生的再循环角度基础上仍然对出气口的图样进行合理的检测。
例如，如果吹塑成形曲线压力跌至初步吹塑管的压力pi以下，可能跌至该压力pi加上预设的差值(该预设的差值较佳为0.3巴-0.7巴)以下；或者如果吹塑成形曲线压力跌至环形管的压力pi以下，也就是说第二接收器14的压力以下(同样可能要加上预设值，该预设值为0.3巴-0.7巴，较佳接近0.5巴)那么各自的再循环角度则不会进一步地增大。
优选地，可能以相应的方式发布该第二压力pi的建议值，或平均如图1所述的各个角度的建议值或压力pi的再循环角度。
此外，再循环的起点(也就是这种情况下的D点的时间值)可能设为再循环R的最大值，可能同时减去具体的角度范围，例如从1°-3°，较佳为2°。
此外，初步吹塑管中的压力(也就是第一接收器12中的压力)可能与B点处的压力值相比较；或者，第二接收器或环形管中的压力(也就是第二压力PI)可能分别与C点处的压力相比较。如果比较的差值小于0.5巴，则相应的再循环角度将不再进一步增大，这是因为在这种方式下不能再期待在节能方面有更大的改善。
因此，B点表征最佳的中间压力PI，在该最佳的中间压力PI可能出现最大化的再循环。如上所述，在工作冲程过程中，也可能在校准过程中，可以采用这种压力pi。在压力pv以下(或者从各自的A点以下)，容器再一次地完全释放，且从单独的吹塑站4中移除。字母Vz标识阀门的延迟时间。
申请人保留要求申请文件中所公开的对本发明来讲必需的全部特征的权利，只要与现有技术相比，这些特征自身或其结合是新颖的。

Claims (10)

1.将塑料预制件(10)成形成塑料容器(20)的方法，其中将塑料预制件(10)引入吹塑模具(2)中，并在所述吹塑模具(2)中通过气体介质的作用使得所述塑料预制件(10)膨胀以形成所述塑料容器(20)，包括以下步骤：
将第一压力(pv)作用在所述塑料预制件(10)上以进行初步吹塑成形；
在第二压力(pi)进行所述塑料预制件(10)的中间吹塑成形；其中所述第二压力(pi)高于所述第一压力(pv)；
在第三压力(pf)进行所述塑料预制件(10)的最终吹塑成形；其中所述第三压力(pf)高于所述第二压力(pi)；
其特征在于，
在工作冲程中，至少所述第二压力(pi)是根据工艺变量，基于成形所述塑料预制件(10)所需的所述气体介质的消耗来进行调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述成形所述塑料预制件(10)所需的所述气体介质的消耗。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述气体介质的消耗来确定所述第二压力(pi)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述第二压力(pi)水平，在所述第二压力水平下所述气体介质的消耗达到最低。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述第二压力(pi)确定成形所述塑料预制件(10)所需的所述气体介质的消耗。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第二压力超过预设的阈值时，开始所述塑料容器的最终吹塑成形。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述塑料预制件(10)的膨胀过程中沿着预设的传送路径(p)传送所述吹塑模具(2)，并根据所述吹塑模具(2)沿所述传送路径(p)的位置来选择所述第二压力(pi)。
8.用于将塑料预制件(10)成形成塑料容器(20)的装置(1)，包括至少一个吹塑模具(2)、加压装置(8)、第一压力存储器(12)、第二压力存储器(14)和第三压力存储器(16)；在所述吹塑模具(2)中通过气体介质的作用使得所述塑料预制件(10)膨胀；所述加压装置(8)通过所述气体介质作用在所述塑料预制件上；所述第一压力存储器(12)在第一压力(pv)向所述塑料预制件(10)的初步吹塑成形提供所述气体介质；所述第二压力存储器(14)在第二压力(pi)向所述塑料预制件(10)的中间吹塑成形提供所述气体介质，其中所述第二压力(pi)高于所述第一压力(pv)；所述第三压力存储器(16)在第三压力(pf)下向所述塑料预制件(10)的最终吹塑成形提供所述气体介质，其中所述第三压力(pf)高于所述第二压力(pi)；
其特征在于，所述装置(1)包括测量仪器(30)和控制装置(40)；所述测量仪器(30)用于确定表征所述气体介质的消耗的至少一个值；所述控制装置(40)配置成在工作冲程中，根据工艺变量基于成形所述塑料预制件(10)所需的所述气体介质的消耗来调节所述第二压力(pi)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少一个阀门装置(26)，所述阀门装置(26)设置在至少一个压力存储器(12、14、16)与所述加压装置(8)之间，所述阀门装置(26)控制到所述塑料预制件(10)的所述气体介质的供应。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，至少一部分所述气体介质能够从所述塑料预制件(10)回收到至少一个压力存储器(12、14、16)中。
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