CN107000272B - 用于控制使用机器自动进行的工艺步骤的方法及用于制造颗粒泡沫部件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制由机器自动执行的工艺步骤的方法。本发明的特征在于，传感器用于测量针对步骤且具有指数型过程的特征变量，并且借助于对所述特征变量的多个连续测量，确定指数型变化的时间常数，并且在所述步骤已被执行与所述时间常数的预定倍数对应的时间段之后结束所述步骤。

Description

用于控制使用机器自动进行的工艺步骤的方法及用于制造颗 粒泡沫部件的方法

技术领域

本发明涉及控制由机器自动进行的工艺步骤的方法以及制造颗粒泡沫部件 的方法。

背景技术

从WO 94/20568已知基于热塑性聚氨酯的颗粒泡沫部件。这些颗粒泡沫部 件由可膨胀颗粒状热塑性聚氨酯制成。对于模制部件的制造，进行预先膨胀， 其中将适当充压的热塑性聚氨酯颗粒放置在可加热模具中，并充分加热使颗粒 熔接在一起。加热通过使用蒸汽来实施。如果需要，可以在模制部件制造之前 将颗粒充压。脱模后，应将该部件调节至达到恒重。在20℃-120℃的温度下进 行调节。热塑性聚氨酯颗粒可以被提供有发泡剂，例如丁烷或二氧化碳。也可 以使用在加热下分离出气体的固体发泡剂，例如偶氮甲酰胺(azocarbonamide) 或甲苯对磺酸酰肼(toluene-p-sulphonic acid hydracite)。

从WO 2014/011537A1已知用于从热塑性聚氨酯泡沫颗粒制造鞋底的方法。 在DE1243 123 A、DE 1 704 984 A、US 4,822,542和US 6,220,842 B1中公开了 制造颗粒泡沫部件的其它方法。

与基于其它塑料(特别是聚苯乙烯和聚丙烯)的颗粒泡沫部件相比，由基 于热塑性聚氨酯的颗粒(TPU颗粒)制成的颗粒泡沫部件的优点在于它们的高 弹性。

因此，为了使这种聚氨酯类颗粒泡沫部件能够大量制造，已经做出了巨大 的努力。特别地，这种聚氨酯类颗粒泡沫由于其机械性能，非常利于用于鞋底。

在WO 2012/065926 A1中还公开了由热塑性聚氨酯的发泡颗粒制造鞋底。 这里将发泡聚氨酯颗粒嵌入由聚氨酯泡沫制成的基质材料中，从而生成混合材 料。由于发泡聚氨酯颗粒的性质，鞋底具有良好的阻尼性能，可以以最小的力 弯曲，并具有较高的回弹性。

WO 2013/013784A1中描述了用于制造鞋底或鞋底的一部分的另一种方法， 其中鞋底由基于氨基甲酸酯(TPU、E-TPU、TPE-U)和/或基于聚醚嵌段酰胺 (PEBA)的发泡热塑性聚氨酯制成。泡沫颗粒优选地通过粘合剂连接。作为粘 合剂，使用双组分聚氨酯体系。

WO 2010/010010 A1中公开了含有发泡剂、还有热塑性聚氨酯(TPU)和苯 乙烯聚合物的可膨胀热塑性聚合物共混物。热塑性聚氨酯的重量百分比优选为5 至95，且苯乙烯聚合物的重量百分比为5至95，热塑性聚氨酯和苯乙烯聚合物 的重量百分比相加为100份。聚合物共混物可以含有另外的热塑性聚合物。

从WO 2013/182555A1已知由热塑性聚氨酯颗粒制备颗粒泡沫部件的方法， 其中将泡沫颗粒在含有润滑剂的水中润湿，以用于气流中的输送。这是为了防 止颗粒在运动期间粘在一起。通过喷嘴用水喷射泡沫颗粒。

在WO 2014/128214 A1中描述了用于制造颗粒泡沫部件的方法和装置，其 中将泡沫颗粒通过管道从材料容器送入模具，其中将蒸汽加入到要供应的泡沫 颗粒中。

DE 196 37 349 A1公开了一种用于烧结可发泡塑料材料的装置。使用的塑料 材料是预膨胀的聚苯乙烯，其被从供应罐送入烧结室。烧结室被多个蒸汽室包 围。使用传感器，检测在每个单独蒸汽室的区域中存在的烧结室的温度、在那 里存在的发泡压力以及烧结室中的蒸汽压力并传送给控制器。每个单独蒸汽室 的温度、泡沫压力和蒸汽压力应当被控制为使得，在达到目标值时，通过适当 地改变对相关联的蒸汽室的蒸汽供应，将该目标值在较窄的范围内保持不变。 如果所有蒸汽室已达到其温度和蒸汽压力的目标值，或者如果已经过最大时间， 则将蒸汽室冷却，使得发泡塑料部件固化。

EP 224 103 B1中描述了用于将由预膨胀塑料材料制成的塑料体发泡和烧结 的适应性控制方法。烧结装置具有由两个蒸汽室包围的烧结室，通过多个喷嘴 与其连接。烧结装置在流路、蒸汽室、蒸汽发生器和真空发生器的区域中设置 有多个压力传感器和温度传感器。此外，可以将在烧结过程中制造的塑料部件 送至质量测量工序。质量参数是模制精度、含水量、弯曲强度和表面粗糙度或 强度。借助质量参数和控制标准的统计变化过程，可以将这些因素自动设置在 最佳水平。

DE 32 43 632 A1涉及用于烧结颗粒泡沫体的方法和装置。使用这种方法， 应该可以由不同的可发泡塑料制造不同的模制品。由于运输时材料经受相当大 的公差，例如水分和吹气含量根据预发泡和临时储存而不同，所以在加工期间 根据测量的温度和压力值确定特征值。这些用于继续确定默认值或对其进行校 正。与预设的材料特定极限值和/或平均值相比，特征值和新的默认值是同时的， 并且过冲或偏差作为报警或控制信号被传达给材料供应。这样就可以使操作控 制系统在启动和连续操作时补偿材料性能的公差，以及所提供的其它介质的状 态波动和模具的不同状态的波动，从而获得具有大致相同模制部件性质的模制 件。预设特征值与特定的密度、强度、最大含水量和形状精度对应。此外，工艺时间不应该不必要地延长，并且能量消耗不应由极端量增加。提供测量装置 用于检测最终模制件的模制成型部件的性能，其中该测量数据用于反馈并与预 设模制部件性能进行比较。根据结果的比较，以不发生不可接受的偏差的程度 对工艺操作进行校正。通过这种方式，使工艺得到自优化。

在从EP 192 054 B已知的装置中，根据烧结室中的压力和温度曲线确定塑 料的软化点。根据该软化点和相关的烧结压力或烧结温度，确定最大脱模温度， 在该温度之下，塑料部件可以从模具中移出。这使得特别快速的工艺步骤可行。

EP 1 813 408 A1公开了一种用膨胀聚合物颗粒填充模具的方法。这里设置 有用于填充装置或与其连接的颗粒-载气混合物的进料装置，设置有用于流动方 向或聚合物-颗粒-载气混合物的温度的至少一个测量装置。测量装置可以是流量 传感器或温度传感器。测量装置还可以以如下方式连接到自动控制器：根据从 测量装置接收的信号，颗粒-载气混合物的供应和蒸汽在适用的情况下被中断， 和用于冲洗管道的注射气体进料在适用的情况下被打开。此外，一旦测量装置 指示模具填充有聚合物颗粒，则填充装置能够终止聚合物-颗粒-载气混合物的供 应。

DE 35 41 258 C1描述了用于对塑料进行发泡和烧结的自适应控制方法。据 说用于执行该自适应控制方法的烧结装置具有用于各种参数的多个传感器。根 据该方法，当在注射压力传感器的压力测量值与在即将开始注射之前测量的压 力测量值相比上升预设值时，终止注射成型过程。当温度传感器的冷凝温度高 于预设冷凝水温度时，应终止加热。当差压已达到特定预设值时，应终止交叉 汽蒸。当烧结期间的压差已超过最大值或特定预设值或室内压力已超过特定值 达预定时间时，应终止烧结。因此，采用这种方法，两个不同的控制标准(即 压力标准和时间标准)是关键的。根据可替选实施方式，烧结阶段的结束也可以由温度差以及后续基于时间标准的等待时间来确定。也应可以通过该最大值 来最大限度地确定特定烧结状态，而与对所使用的材料的成型无关。因此，可 能所有阶段时间都由适当的预设最大时间限制，使得例如在传感器故障的情况 下，工艺仍然继续。

JP 2001-341 149A1公开了一种树脂成型方法。根据该方法，提供了在发泡 期间检测颗粒的模具压力(当加热时)和蒸汽压力，以使得检测值对应于先前 定义的最佳泡沫压力曲线。这通过安装在起模杆中的合适的压力传感器来实现。

发明内容

本发明基于如下问题：控制由机器自动执行的方法的步骤，以使在该方法 的效率和精度方面最佳控制该步骤。

本发明的另一个问题是控制由机器自动实施的制造过程的步骤，以使可以 在制造过程的效率以及通过该制造过程制造的产品的质量方面最佳执行该步 骤。

本发明的另一个问题是创建一种制造颗粒泡沫部件的方法，通过该方法获 得了对颗粒泡沫部件产品的非常有效的制造。

本发明的另一个问题是创建用于制造颗粒泡沫部件的方法和装置，通过该 方法和装置可以制造高质量的颗粒泡沫部件。

本发明的另一个问题是创建用于制造颗粒泡沫部件的方法和装置，通过该 方法和装置可以可靠地制造不同尺寸和/或不同形状的颗粒泡沫部件。

本发明的另一个问题是创建用于制造颗粒泡沫部件的方法和装置，其消除 了现有技术的一个或多个缺点。

一个或多个问题是通过根据独立权利要求的方法得以解决。在相关的从属 权利要求中列出了有利的发展。

用于控制由机器自动执行的工艺步骤的方法的特征在于，传感器用于测量 针对步骤且具有指数型过程的特征变量，并且借助于对特征变量的多个连续测 量，确定指数型变化的时间常数，并且在该步骤已被执行与时间常数的预定倍 数对应的时间段后终止该步骤。

在根据本发明的方法中，借助特征变量控制工艺步骤。特征变量描述机器 的重要状态，由机器制造或加工的产品或受机器影响的物理状态，其中特征变 量特别地与通过执行该步骤实现的最终状态相关联。特征变量也具有在工艺期 间成指数型变化的特征。特征变量的变化往往可以是非常不同的。如果特征变 量是温度，则其模式可以取决于例如机器所在的房间的室温。它还可以取决于 要加工的材料的性质和质量。特征变量的变化过程也可以取决于例如要制造的 产品的体积。

本发明的发明人已经认识到，通过确定特征变量的指数型变化的时间常数， 要由机器自动执行的步骤的持续时间可以单独地设置，以使始终正确保持目标 条件。通过这种方式，关于在此要获得的结果，最佳地执行该步骤。另一方面， 通过使用时间常数来设置步骤的持续时间，仅将步骤本身执行必要的时长。这 意味着设置持续时间，从而实现期望的目的，而不会更长。以这种方式，在时 间上有效地执行该步骤。机器的运行时间会导致成本问题。通过及时有效地执 行步骤，使这些成本最小化。在此整个工艺的时间得以优化。

该方法可以包括具有以下步骤的铸造过程：

用待固化的材料填充模腔

冷却模腔(稳定步骤)

将模腔脱模。

在稳定步骤期间，可以例如通过将冷却水或冷却空气送入在模具中形成的 冷却通道来冷却模腔和/或部件主体。

稳定步骤的特征变量可以是模腔中的温度或模具的温度。

该工艺可以是用于制造特定产品的制造工艺。然而，该工艺也可以是用于 使用机器将已经存在的产品改进并使其进入期望状态的加工工艺。

该工艺还可以例如是对房间(例如机动车辆的乘客室)的空气调节。机动 车辆的乘客室的空气调节非常复杂，并且取决于许多参数(太阳辐射、内燃机 的可用废热等)。另一方面，人们希望在机动车辆中尽可能快地设置一定的目标 温度，而不会造成过程中的任何过度变化。作为特征变量，乘客室中的温度被 检测，这可能涉及一个或多个传感器。基于乘客室的温度变化来控制进入乘客 室的调节气流的流速。

该方法可用于制造颗粒泡沫部件，包括以下步骤：

用泡沫颗粒填充模腔

将泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件

将模腔脱模，其中打开模腔并且移出颗粒泡沫部件。

根据一个方面，本发明的特征在于，传感器用于测量步骤或子步骤的特征 变量。该变量具有指数型过程，其中借助于对特征变量的多个连续测量，确定 指数型变化的时间常数，并且在该步骤已被执行与时间常数的预定倍数对应的 时间段后终止该步骤。

因此，通过该方法，分别确定方法的步骤或子步骤进行的时间段。本发明 基于以下发现：根据指数型模式变化的特征变量首先变化强烈然后逐渐接近目 标状态或最终状态。在子步骤的一定倍数之后，确保特征变量已经接近目标值 的某个低百分比部分。目标值如果在执行步骤不定时间则特征变量将假定的值。 因此，目标值也可以描述为最终状态。

图5示出了三个指数型下降曲线I、II和III，其中对于这三个曲线，根据下 面给出的公式，K＝1和C＝0，因此，初始状态为1，最终状态为0。曲线I的 时间常数T为1s，曲线II的时间常数T为2s，曲线3的时间常数T为3s。以秒 为单位的时间被绘制在横坐标上，且纵坐标显示任何所需的测量变量。因此， 所有三条曲线从时间点0开始，值为1。在3T之后，该值在每种情况下为0.05％， 即减少了95％或离最终状态(在这种情况下为0)仅为5％。

进行该方法的该步骤或子步骤，直到特征变量足够接近目标值。以这种方 式，确保在足够的程度上实现了该步骤或子步骤。另一方面，执行该步骤或子 步骤不超过与时间常数的预定倍数对应的时间段，从而不会不必要地拉长该步 骤或子步骤。通过这种方式，与其中将步骤或子步骤的持续时间设置为固定值 的传统方法相比，节省了相当多的时间并且使整个过程更有效。

该方法的另一个益处是不需要明确设置目标值。根据特征变量以指数型模 式改变的事实，这自动地发生。因此，在设置系统时，不需要预先指定目标值。

该方法的另一个益处在于，事实上，通过该方法的某些步骤或子步骤，待 加工的材料的某些特征会变化，其中该特征的变化取决于应用该步骤或子步骤 的持续时间。作为该方法的一个示例，下面描述对交叉汽蒸操作的控制，其中 使用蒸汽消耗作为特征变量。在交叉汽蒸的过程中，由于泡沫颗粒的熔接增加， 随着交叉蒸气过程的持续时间的增加，渗透性或孔隙率增加。通过确定蒸汽消 耗的时间常数来控制交叉汽蒸持续时间，确保了在交叉汽蒸步骤结束时，颗粒 泡沫部件的孔隙率或渗透性总是相同的。以这种方式和通过这种方法，可以自 动控制尺寸变化或厚度变化的颗粒泡沫部件的制造，而不需要单独确定和设置 持续时间。因此，在一台机器中，可以针对不同的颗粒泡沫部件互换模具，而 不需要手动调节交叉汽蒸的工艺步骤的持续时间，同时获得质量一致的颗粒泡 沫部件。

通常地，时间常数的预定倍数为约2-4倍。

模腔中的压力和/或温度可以用作特征变量。这特别适用于熔接、高压灭菌 的子步骤、二次汽蒸(可选)、冷却和稳定。此外，蒸汽消耗可以用作交叉汽蒸 的特征变量。

特征变量G的指数型过程由以下公式描述：

其中t代表时间，t₀为开始时间，K为常数，C为另一个常数，T为时间常 数。初始状态为K+C，最终状态为C。K可以为正和负两者，因此G可以从上 方或从下方接近最终状态C。

时间常数T可以借助于在不同时间t测量的至少三个G值来确定。时间常 数T可以使用Levenberg-Marquardt算法来确定。

此外，泡沫颗粒可以在供应储罐中进行充压。这意味着在其中容置有泡沫 颗粒的供应储罐中的气体压力增加。通过这种方式，将泡沫颗粒初始压缩。气 体在泡沫颗粒(也称为珠粒)中扩散，使得泡沫颗粒再次膨胀。测量这种膨胀。 可以根据供应储罐的填充状态确定膨胀测量。因此，这是描述泡沫颗粒的平均 尺寸的合适变量。泡沫颗粒的平均尺寸可以用作特征变量，其中例如在时间常 数的2-4倍之后终止充压。通过使用适于描述泡沫颗粒的平均尺寸的变量作为特 征变量，可以将任何所需量的泡沫颗粒进行充压，而不需要任何人工干预。

在稳定期间，使模具和/或颗粒泡沫体冷却。

交叉汽蒸是其中将蒸汽送入泡沫颗粒的熔接的子步骤。在此，蒸汽在模具 的一侧被引入并且在另一侧被放出，以将在泡沫颗粒之间的拱脊中发现的空气 从模具置换出。对于交叉汽蒸，模腔中的压力或温度也可以用作特征变量。

根据本发明的另一方面，用于制造颗粒泡沫部件的方法的特征在于，将泡 沫颗粒从材料容器间歇地取出。

由于间歇地取出泡沫颗粒，使在材料容器中已形成的泡沫颗粒之间的桥部 被破碎，而泡沫颗粒分离。该方法对于具有粘性表面的泡沫颗粒(例如eTPU泡 沫颗粒)是特别有利的。

为了从材料容器间歇地取出泡沫颗粒，材料容器的孔口可以相继打开和关 闭，和/或可以间歇地供应用于输送管道中的泡沫颗粒的空气。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造颗粒泡沫部件的方法，其中在开 始将蒸汽进入模具中时，模具部件间隔开短距离(裂缝间隙)，然后两个模具部 件一起移动，使得泡沫颗粒被压缩。该方法的特征在于，使用即使在间隔开的 情况下也相对于彼此密封的两个模具部件。由于模具即使在存在裂缝间隙的情 况下也能在其周边具有大致气密的密封，所以泡沫颗粒之间的拱脊中的空气非 常有效地通过蒸汽被驱出。由于模具设置有裂缝间隙，拱脊相对较大，所以与 全封闭的模具的情况相比，流阻低，且空气置换更快。由于周边的密封，蒸汽 不会在模具侧面逸出，而是从模具的一侧流向另一侧(交叉汽蒸)，确保了空气 被从所有的拱脊驱出。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，其特 征在于，在循环中以规则的间隔来记录测量参数，例如模腔中的温度和/或压力、 定界模腔的模具的温度、供应的蒸汽或去除的冷凝物的压力和/或温度和/或流 量、阀位置、填充中使用的压缩空气的流量，并借助于记录的测量参数，在同 一循环内设置一个或多个预定设置参数。

事实上，在传统的制造颗粒泡沫部件的方法中，在过去已记录了多个测量 参数。然而，已经假定每个循环记录各个测量参数一次或几次足矣。这也是正 确的，只要是制造多个相同的颗粒泡沫部件即可。如果使用的材料是膨胀聚苯 乙烯(ePS)、膨胀聚丙烯(ePP)或膨胀聚乙烯(ePE)(与膨胀聚氨酯相比，加 工容易得多)，这特别适用。然而，如果需要用不同的模具平行地或顺序地制造 不同尺寸的颗粒泡沫部件，并且在这方面，特别是使用聚氨酯类泡沫塑料部件， 那么这些工艺通常是不稳定的。通过以规则的间隔记录多个测量参数，能够更 精确地控制该工艺，并且可以在循环内作出反应，以通过该数据，关于颗粒泡沫部件的形状和尺寸以及关于要使用的材料，获得明显更大的柔性。测量参数 优选地以不超过10秒的间隔记录，特别地不超过5秒或不超过2秒。借助于在 循环中测量的多个测量参数，循环内的反应的示例是确定上述时间常数。在确 定泡沫压力随时间的耗散从而终止二次汽蒸时，当泡沫压力变化下降到低于预 定值时，在循环内的作出反应，这在该循环内需要多个测量值。循环内的反应 的另一个示例是当泡沫压力下降到低于预定阈值并且大致恒定或者泡沫压力的 第二耗散已经越过零点并且第一耗散低于阈值时，自动终止冷却。

使用这种方法，具体地自动设置各个步骤的持续时间。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，其中 测量脱模颗粒泡沫部件的一个或多个测量参数，并且借助于记录的测量参数， 设置一个或多个预定的设置参数。

因此，通过这种方式，创建了通过针对成品颗粒泡沫部件记录的测量参数 对制造工艺的自动反馈。这确保了颗粒泡沫部件的制造质量一致，使得该工艺 更加稳定。

针对脱模颗粒泡沫部件测量的测量参数例如是描述表面的测量参数，特别 是可以检测到颗粒泡沫部件中的缺陷的测量参数。在脱模颗粒泡沫部件上可检 测的其它参数是重量、尺寸、强度和孔隙率。

通过在脱模颗粒泡沫部件上检测这些测量参数，优选地自动设置制造过程 的各个步骤或子步骤的持续时间和/或预定压力和/或规定温度。

如果脱模颗粒泡沫部件上的可检测参数是其重量，则优选地取决于重量， 基于测量重量，设置用泡沫颗粒填充模腔时裂缝间隙的宽度，以制造另外的颗 粒泡沫部件。如果测量重量大于目标重量，则相应地减小裂缝间隙，而如果测 量重量小于目标重量，则相应地增大裂缝间隙。通过设置裂缝间隙，可以调节 送入模腔中的泡沫颗粒的量。

这在使用聚氨酯类泡沫颗粒时优选有利，因为这里即使与泡沫颗粒的目标 量的略微偏差量也可能导致质量上的显著差异。

此外，可以检测几何形状作为脱模颗粒泡沫部件的测量参数。特别地，可 将特定表面或边缘的轮廓认为是这样的几何形状。表面具有一定的期望图案， 其可以是凹的、平的或凸的，或者可以具有相应的不同部分。如果测量的几何 形状比指定的形状更凸，则各个泡沫颗粒已经膨胀太强烈。泡沫颗粒的膨胀可 能受稳定、高压灭菌和/或冷却的持续时间的影响。如果通过测量的几何形状检 测到太多膨胀，则应该缩短稳定和/或高压灭菌或延长冷却。

在填充时，在上述方法中，泡沫颗粒通过使用压缩空气经由输送管线被输 送到模腔中，在完全填充模腔之后，输送管线被吹除。

泡沫颗粒的熔接优选地包括以下步骤：

冲洗蒸汽室；

对模腔进行交叉汽蒸，交叉汽蒸可以分成至少两个子步骤，其中蒸汽沿相 反方向通过模腔(＝第一交叉汽蒸和第二交叉汽蒸)；

对泡沫颗粒进行高压灭菌，其中它们经受蒸汽。此外，泡沫颗粒的熔接可 以包括二次汽蒸(可选)、对模具和颗粒泡沫部件的冷却、稳定(可选)。

在熔接结束时和将颗粒泡沫部件脱模之前，后者可以通过以下方式稳定：

将冷却水喷入模腔和/或，

向模腔施加局部真空和/或，

使用压缩空气暂时压缩颗粒泡沫部件和/或，

将颗粒泡沫部件保持在模腔中达预定时间段。

在脱模期间，稳定确保了颗粒泡沫部件的泡沫颗粒的壁不会经历塑性变形， 或者仅仅稍微变形。通过稳定，泡沫颗粒内的压力被充分降低，以使在颗粒泡 沫部件从模具的半模中脱模期间不再显著膨胀泡沫颗粒。

优选地，在脱模之后，通过使压缩空气通过模具定界的模腔和/或位于填充 注射器中的套管轴来清洁它们。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，其特 征在于，在制造过程的各个循环重复之间将具有加热装置并定界模腔的模具设 置在预定温度。

由于通过加热装置对模具进行调节，因此不需要使用蒸汽来调节模具，从 而缩短了蒸汽室的冲洗步骤，从而可以提高工艺效率。此外，模具的温度可以 更快和更精确地设置，特别地是在较高的温度下设置，使得：在对模腔中的泡 沫颗粒进行汽蒸时，当蒸汽进入模腔时几乎没有热量被从蒸汽吸走，并获得更 好的热输入。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造颗粒泡沫部件的方法，其中在将 泡沫颗粒熔接之后和颗粒泡沫部件脱模之前，将工艺介质例如压缩空气或蒸汽 通过模腔送入，并且测量流量，以使借助于该流量可以确定工件的孔隙率。测 量的孔隙率是可用于监测质量和控制制造工艺的测量参数。可以借助于蒸汽流 量的测量参数确定该孔隙率。然而，对蒸汽流量的测量是基本感兴趣的，并且 也可以在其它工艺步骤中进行。对蒸汽流量的测量优选地通过确定与模腔邻接 的蒸汽室的进口阀处的蒸汽压力和蒸汽温度、以及与模腔相邻的另一蒸汽室的 出口阀处的蒸汽压力、蒸汽温度和冷凝物量来实施。可以由这些测量参数计算 蒸汽流量。

以上说明了本发明的几个方面。这些不同方面可以单独使用或以任何期望 的彼此组合使用。

附图说明

借助于附图通过下面的示例详细说明本发明。附图以示例方式示出了：

图1是用于制造颗粒泡沫部件的装置的示意图；

图2是模具的横截面图；

图3是图2的模具沿着A-A线的纵截面图；

图4是包含可以在脱模的颗粒泡沫部件上测量的测量参数的表，其中测量 参数被分配以可以由相应的测量参数控制的设置参数；

图5示出了三个指数型下降曲线；

图6示出了用于由ePS制造颗粒泡沫部件的第一实施方式的压力曲线和阀 位置的图；

图7示出了用于由ePU制造颗粒泡沫部件的第二实施方式的压力曲线的图；

图8示出了在交叉汽蒸和高压灭菌期间的蒸汽的质量流量的图；

图9是模具的横截面的示意图。

具体实施方式

图1中示出了根据本发明的用于制造颗粒泡沫部件的装置1的第一实施方 式。

装置1包括材料容器2、模具3和管道4，所述管道4从所述材料容器2通 向所述模具3。

材料容器2用于容置松散的泡沫颗粒。材料容器2具有基部5，而在基部区 域中，其通过压缩空气管线6连接到压缩空气源7。压缩空气管线6连接到布置 在基部5中的多个喷嘴(未示出)，从而可以将多个气流(＝流体化空气)送入 材料容器2中，然后其旋转并分离容置在内部的泡沫颗粒。

在材料容器2的基部5的区域中形成有输送管道4所连接的开口。开口可 以通过滑块23被封闭。

在输送管道4中与材料容器2相邻的是吹送喷嘴8。吹送喷嘴8通过另外的 压缩空气管线9与压缩空气源7连接。送入吹送喷嘴8的压缩空气用作吹送空 气，因为其通过吹送喷嘴8进入输送管道4并流向模具3。这在吹送喷嘴8的朝 向材料容器2的一侧产生局部真空，以从泡沫材料容器中吸出泡沫颗粒。

输送管道4通向填充注射器10，填充注射器10连接到模具3。填充注射器 10通过另外的压缩空气管线11连接到压缩空气源7。一方面，送入填充注射器 10的压缩空气用于填充模具3，因为压缩空气将泡沫颗粒流朝向模具3加压。 另一方面，送入填充注射器10的压缩空气也可以用于当模具3的填充过程完成 时，将泡沫颗粒从输送管道4吹回材料容器2中。

模具3由两个半模12、13形成。两个半模之间的分界是至少一个模腔14， 填充注射器10通向其以将泡沫颗粒引入其中。可以通过将两个半模12、13一 起移动来减小模腔14的体积。当半模12、13移开时，在半模12、13之间形成 间隙，其被描述为裂缝间隙。因此，这样的模具3也被描述为裂缝间隙模具。 两个半模12、13具有可由控制单元(未示出)致动的蒸汽进口阀24、25和蒸 汽出口阀28、29。蒸汽出口阀28、29在模腔14和环境之间进行连通连接，以 使气体可以从模腔14以受控的方式逸出。

模具还可以具有多个模腔，其可以在填充、压实和/或加热方面尽可能彼此 独立地被控制。

两个半模12、13通过蒸汽管线15、16连接到蒸汽发生器17，从而为模腔 14提供蒸汽，用于熔接装载在其中的泡沫颗粒。蒸汽进口阀24、25位于蒸汽管 线15、16的端部，与半模12、13相邻。

蒸汽发生器17通过蒸汽管线18连接到材料容器2，从而向材料容器2供应 蒸汽。另外的蒸汽管线19从蒸汽发生器17通向吹送喷嘴8，使得可以将蒸汽送 入泡沫颗粒流。

蒸汽管线20将蒸汽发生器17连接到填充注射器10，使得蒸汽可以送入穿 过填充注射器10的泡沫颗粒流。

设置蒸汽管线21，其使蒸汽发生器17通向输送管道4，同时在输送管道4 中的合适连接点22处设置有注射喷嘴(未示出)，以将蒸汽引入输送管道4。

在蒸汽管线和压缩空气管线中设置有可气动控制或可电动控制的阀(未示 出)，以使可以通过控制单元(未示出)精确地控制供应的压缩空气或蒸汽的量。

半模12、13各自具有模腔壁33、34。模腔壁33、34的外表面成形为使得 它们与要制造的颗粒泡沫部件的负轮廓相匹配。两个半模12、13的两个模腔壁 33、34可以一起移动，使得它们交界成模腔14，模腔14符合要制造的颗粒泡 沫部件的形状。

在模腔壁33、34中形成有多个蒸汽喷嘴35。蒸汽喷嘴是直径足够大以使得 蒸汽通过、但小于要熔接的泡沫颗粒的通孔。

每个半模12、13具有蒸汽室36、37，蒸汽流入通道39和蒸汽流出通道40。 蒸汽室36、37由模腔壁33、34形成，并进一步围绕壁38。

半模12、13大致是长方体，其中蒸汽流入通道39和蒸汽流出通道40沿着 对置的端面延伸。蒸汽流入通道39在各自的情况下连接到进口阀24、25，并且 蒸汽流出通道40连接到蒸汽出口阀28、29。蒸汽流入通道39和蒸汽流出通道 40具有分布在其长度上的多个喷嘴41，通过其蒸汽可以被分配到相应的蒸汽室 36、37并从其离开。

位于蒸汽管线15、16中的是气体测量装置48、49，用于测量蒸汽流量。特 别合适的气流测量装置是具有测量孔板的那些(限制板流量计)。蒸汽流量以质 量流量Q(以kg/小时计)测量。在蒸汽管线15、16中测量的质量流量借助于 在蒸汽室36、37中测量的温度和在其中测量的压力进行校正，从而确定实际进 入模腔14的蒸汽流。

或者，可以根据蒸汽压力和阀孔位置间接估计蒸汽流量。

填充注射器10安装在两个半模12、13中的一个上。填充注射器从围绕壁 34的模腔通过蒸汽室37延伸到蒸汽室37外部的区域中。填充注射器10具有管 状壳体42，其中布置有喷嘴管43以形成阀喷嘴。喷嘴管43通向围绕34的模腔 中的开口。可以布置成能够在喷嘴管43中纵向滑动的套管轴44具有第一关闭 销45，用于封闭位于围绕34的模腔的区域中的喷嘴管43的开口，并且在远离 围绕34的模腔的端部处具有气动活塞46。气动活塞46位于气动缸中，并且可 以如此致动，使得套管轴在闭合位置(其中第一关闭销45占据喷嘴管43的开口)和打开位置(其中套管轴44缩回短距离进入喷嘴管43中以使喷嘴管43打 开)之间移动。填充注射器10具有开口47，输送管道4在该开口处引出。在套 管轴的打开位置，因此具有从输送管道4通过喷嘴管43并通过围绕34的模腔 的自由通道。

如上所述，处于一起移动状态的两个半模12、13限定模腔14(图2)。在 此，模腔壁33、34紧密配合在它们的周边区域中，使得泡沫颗粒不能从模腔14 中逸出。而且，在周边区域中，模腔壁33、34彼此基本上气密地配合，使得蒸 汽和空气都不会以可观的量从模腔14的周边区域逸出。

半模12、13可以以使半模12、13中的至少一个在周边部分中具有密封元 件(未示出)的方式开发，使得当两个半模12、13以彼此间隔预定距离布置时， 两个半模12、13已经在周边区域彼此密封。该距离被描述为裂缝间隙。该密封 元件例如是弹簧偏置的金属密封环或橡胶唇状件。密封装置设计成使得两个半 模12、13可以完全一起移动，直到模腔壁33、34在周边区域中彼此接触并且 在打开状态中存在持续的密封(＝裂缝间隙)。

对于这种半模12、13，可以以这种布置设置裂缝间隙，以用泡沫颗粒填充 模腔，然后进行汽蒸，这在没有大量的蒸汽逸出到周边区域中下发生。

现在将说明使用上述装置制造颗粒泡沫部件的方法：

该方法包括以下基本步骤：

填充模腔14

用蒸汽冲洗蒸汽室36、37

交叉汽蒸，优选地进行第一交叉汽蒸和第二交叉汽蒸

高压灭菌

二次汽蒸(可选)

冷却

稳定(可选)

脱模

清洁模具(可选)

清洁套管轴(可选)。

为了填充模腔14，将空气通过压缩空气管线6吹入材料容器2的基部5的 区域中，从而将其中所含的泡沫颗粒打旋并分离。同时，将吹送空气送入吹送 喷嘴，从而将泡沫颗粒从材料容器2中吸出到输送管道4中，并通过吹送空气 向模具3输送。在填充期间，将出口阀28、29打开，使得空气能够从模腔14 逸出。模腔14本身是封闭的，而半模12、13完全可以一起移动或通过裂缝间 隔开。

滑动件23可以连续地打开和关闭。打开和关闭时间通常在500ms至1s的 范围内。通过滑动件23的周期性地打开和关闭，将泡沫颗粒从材料容器2间歇 地送入输送管道4。以这种方式可以中断材料容器2中的泡沫颗粒的任何桥接， 并且使泡沫颗粒分离。在具有粘性表面的泡沫颗粒(例如eTPU泡沫颗粒)的情 况下，这特别有用。

或者，间歇抽吸也可以通过将吹送空气从压缩空气管线9间歇地供应到与 材料容器2相邻的吹送喷嘴8来实实施。

蒸汽通过蒸汽管线18从蒸汽发生器17被送入材料容器2。蒸汽是干饱和蒸 汽，在材料容器中存在的压力(约1巴)下被送入材料容器2。优选地，将材料 容器2中的蒸汽邻近于输送管道4的连接点喷射到材料容器2中，以使吸入输 送管道4中的泡沫颗粒被蒸汽润湿。在吹送喷嘴8处、在连接点22处和在填充 注射器10处，实施进一步向泡沫颗粒流提供蒸汽。

干饱和蒸汽的温度由蒸汽的沸点曲线设置，因此由现有压力预设。在输送 管道4中约1巴的压力下，饱和蒸汽的温度约为100℃。

设置蒸汽量以使泡沫颗粒不在其表面上活化并且不在输送管道中熔接在一 起。对于聚氨酯类泡沫颗粒，取决于每种情况下适用的材料组成，其熔接温度 在约80℃至130℃之间。然后应该测量蒸汽量，以使泡沫颗粒沿着从材料容器2 到模具3的输送路径不会达到90℃以上的温度。优选地，将蒸汽在沿着输送路 径的多个点处送入。在WO 2014/128214A1中详细描述了添加有蒸汽的泡沫颗 粒的输送，为此参考该文献。

非粘性泡沫颗粒(例如膨胀聚丙烯、膨胀聚乙烯或膨胀聚苯乙烯的泡沫颗 粒)甚至可以在输送管道中可靠地输送，而不加入蒸汽。

可以在一个装置1中同时设置多个模具3。如果在填充期间所涉及的填充注 射器10中的背压太高，使得填充空气的气流沿材料容器2的方向流入输送管道 4中而不是进入模具，则填充流自动停止。当相关模具3的模腔14被完全填充 并且第一泡沫颗粒位于填充注射器10的朝向模腔14的孔的区域中时，会发生 这种情况。

流入材料容器2的空气将泡沫颗粒返回到材料容器2中，其也被描述为将 填充注射器10吹回到输送管道4。

通过填充注射器10和/或输送管道4中的压力传感器，可以检测到通过用泡 沫颗粒填充模腔14并且泡沫颗粒在填充注射器10中被阻挡回而产生的输送空 气的压力增加。该检测可以对每个模具3单独进行，或者通过用于所有模具3 的压力传感器共同进行。该压力传感器位于与模具3或填充注射器10相距很短 距离的输送管道4的公共部分中。在已经检测到每个模具3的完全填充之后， 使吹回进行预定的时间段，以使输送管到4中的泡沫颗粒完全吹出。

如果泡沫颗粒通过添加蒸汽输送，则一些蒸汽在输送管道4中冷凝。在吹 回时，冷凝的水被输送到材料容器2中，将容置在其中的泡沫颗粒润湿。这改 善了后续填充过程中的流动性能。

一旦确定模腔14填充有泡沫颗粒，则通过使套管轴44的关闭销45穿过套 管轴44进入喷嘴管43的孔而将填充注射器10关闭。如果独立于彼此地检测各 个模具的完全填充，则当相应的模腔14已经被填充时，相关的填充注射器10 被关闭。如果共同确定对模具填充的检测，则仅当所有模具的模腔14被填充时， 填充注射器10才被关闭。为了吹回泡沫颗粒，在填充注射器10处供应的空气 压力被增加到最大可能的压力。这里也优选使用流体化空气。

一旦已将泡沫颗粒从输送管道4输送回材料容器2中，就可以将材料容器2 在压力下重新填充并放回。

通过上述的解释，通过检测输送管道4中的空气压力或供应到注射器10的 填充空气的压力，可以检测每个模腔的完全填充并结束对模腔的填充。通过检 测填充状态，一方面避免了不正确的填充，另一方面与设置了用于填充的预定 时间的传统方法相比，减少了循环时间。该持续时间是以前根据经验确定的。 特别地，借助于已经分支的输送管道4中的填充压力或空气压力来检测各个模 腔的填充状态允许单独监测各个模腔的填充状态。当使用具有不同体积的模腔 (花费不同的时间长度来填充)时，这特别有用。如果识别出模腔完全填充， 则优选地首先停止在相关注射器10处的填充空气供应，或者仅当所有模腔关闭时，再次将空气充入注射器10中以吹回仍在输送管道中的泡沫颗粒。这避免了 在其它模腔仍然被填充的同时从通向已经填充的模腔的分支输送管道4吹回。 这种对各个模腔的填充状态的单独监控允许使用具有非常不同体积的模腔。

由于整个系统经受压力波动，使测量值平滑化是有利的。为此，可以例如 通过一个整体步骤将各个传感器的测量值数字化和平滑化。

输送到各个模腔的泡沫颗粒的量首先取决于设置的压力。这里对材料容器 压力、流体化空气压力、输送管道压力和填充压力加以区分。材料容器压力是 材料容器2中的压力。这里，材料容器2中的填充过程开始时的压力可以记录 为材料容器压力。

流体化空气压力是为了防止桥接而将流体化空气送入材料容器2的一个或 多个开口的进口区域的压力。

输送管道压力是进料容器2和填充注射器10之间的区域中的输送管道内的 压力。由于输送管道可以在沿着管道4的多个点处被供应以压缩空气(喷嘴8) 和蒸汽(连接点22)，并且蒸汽还可能在管道4中冷凝，所以沿输送管道可能存 在不同的输送管道压力。输送管道压力也可能因输送管道4的几何形状和由此 引起的压力下降而不同。因此，允许多个“输送管道压力”是有利的。

填充空气压力是供应到各个注射器10的填充空气的压力。该填充空气压力 由注射器10中的压力传感器测量。

由于蒸汽室的蒸汽出口阀28、29仅部分打开，也可以存在反压力，以使在 相应的蒸汽室36、37中形成背压，并通过模具14上的蒸汽喷嘴35作用。反压 力由每个蒸汽室36、37中的传感器测量。蒸汽出口阀28、29由控制装置控制， 以使它们在蒸汽室36、37中产生预定的反压力。通过提供反压力，输送管道4 和模腔14中的压力保持较高，这保持了泡沫颗粒的体积。通过这种方式，与施 加反压力相比，可以将更多的泡沫颗粒送入模腔14中。在撤回反压力之后，泡 沫颗粒在模腔14中膨胀。

用于设置填充量的另一参数是裂缝间隙，即在填充期间两个半模12、13彼 此间隔开的间隙。在填充期间使用裂缝间隙特别地增加要制造的颗粒泡沫部件 的薄部分中的密度。

优选地，测量要制造的各个颗粒泡沫部件的重量，并且借助于所测量的重 量自动调节填充量。填充量的调节可以通过调整裂缝间隙来实施。

制造的颗粒泡沫部件的表面也可以通过相机进行记录，借此可以检测表面 上的缺陷。这些缺陷是由于模腔的不均匀填充引起。

通过提高材料容器压力可以增加填充量。如果使用反压力，也可以通过提 高反压力来增加填充量。如果使用裂缝间隙，也可以通过加宽裂缝间隙来增加 填充量。

增加填充空气压力可能会稍微增加填充量，但这里的效果明显小于通过提 高材料容器压力或反压力而获得的效果。根据测量的颗粒泡沫部件的重量，可 以相应地改变这些参数中的一个或多个。

模腔14的填充的均匀性尤其取决于填充空气压力。根据模腔14的设计， 低填充空气压力或高填充空气压力可以是有利的。与高填充空气压力下相比， 在低填充气压力下，进入的泡沫颗粒的流速更小。填充的均匀度也受输送管道 压力、流体化空气压力和材料容器压力的影响。如果将泡沫颗粒在添加蒸汽下 送入，则蒸汽送入输送管道的压力也影响模腔14的填充均匀度。

在填充量与参数材料容器压力、反压力和裂缝间隙之间，存在可以通过常 规控制器(P控制器、PI控制器、PID控制器)调节的比例关系。考虑到由相机 检测的颗粒泡沫部件的表面构造，这种关系要复杂得多，因为模腔的几何形状 在这里也有影响。为此，可以使用神经网络作为控制器，其将测量压力(优选 地是这些压力中的几个，特别是所有测量的压力)、由相机记录的图像或从图像 导出的参数和/或模腔14的形状或模腔的某些特征中的至少一个作为其输入参 数。

从图像导出的参数可以是例如深色斑点(缺陷)数量，其中，斑点应该特 别地具有最小尺寸、暗区的尺寸或描述表面构造规则性的其它变量。

模腔的特征可以是从填充注射器到远离填充注射器的模腔中的点的流动路 径的均匀度。这些例如是统计变量，例如从填充注射器10到模腔的每个远程点 的流动横截面的标准偏差。这也可以是泡沫颗粒流过的模腔的最大和最小横截 面。其它特征是在模腔中的流动路径中狭窄点与填充注射器之间的距离。针对 模腔的填充均匀性，对压力和/或裂缝间隙的自动控制是多维问题。在此，使用 自学习设施(例如，在学习阶段学习的神经网络)是有利的。在神经网络的输 入侧，应用以下参数中的一个或多个：材料容器压力、流体化空气压力、输送 管道压力、填充空气压力、裂缝间隙、制造的颗粒泡沫部件表面的成像或来自这种成像的变量、模腔的特征变量。

在神经网络的学习阶段，将以不同参数制造的颗粒泡沫部件在质量方面进 行手动评定，并将该评定输入神经网络。该评定优选地以多个质量步骤进行， 包括至少两个质量步骤，即废品和合格的颗粒泡沫部件，但也可以包括多个质 量步骤。

以这种方式教导的控制装置然后可以自动设置参数，用于获得模腔的均匀 填充。通过这种自学习控制，也可以根据填充的均匀性同时设置填充量。为此， 将模制部件的重量作为神经网络的输入值，其中在学习阶段输入目标重量。

在填充模腔之后，用蒸汽冲洗蒸汽室36、37。在蒸汽室36、37的冲洗期间， 它们所含的空气被蒸汽置换。将两个蒸汽室36、37的蒸汽进口阀24、25和蒸 汽出口阀28、29都打开。蒸汽均匀地流过蒸汽室36、37。

对于不同的室体积，为了获得均匀的蒸汽通流和模具加热，不同的压力可 以是有利的。

在蒸汽室的冲洗期间，适用以下设置参数：

冲洗持续时间、蒸汽进口阀24、25处的蒸汽压力、蒸汽进口阀24、25处 的蒸汽温度。

适用以下测量参数：

蒸汽出口阀28、29处的蒸汽的压力、蒸气出口阀28、29处的蒸汽的温度、 蒸汽出口阀28、29处的冷凝物的温度。

冲洗可以进行预定的时间段。优选地，冲洗蒸汽室直到出口阀处的蒸汽的 温度达到预定值。在两个蒸汽室36、37中的冲洗优选被独立地控制。这特别适 用于当蒸汽室36、37的体积不同时。

如果空气已经完全从蒸汽室36、37中排出并且半模12、13被充分预热， 则进行交叉汽蒸。在交叉汽蒸期间，打开两个蒸汽室36、37中的一个的蒸汽进 口阀24、25，并关闭另一个蒸汽流入通道39、40，并关闭蒸汽流入通道39、40 打开的蒸汽室36、37的蒸汽出口阀28、29，并打开另一个蒸汽出口阀28、29。 通过这种方式，蒸汽通过蒸汽喷嘴35从蒸汽室36、37中的一个流入模腔14， 并通过喷嘴41从模腔14流入另一个蒸汽室36、37。如果进行第一交叉汽蒸和 第二交叉汽蒸，则第一交叉汽蒸中的蒸汽通过模腔14沿着从两个蒸汽室中的一 个蒸汽室到另一蒸汽室的一定方向被引导，并且在第二交叉汽蒸期间沿相反的 方向被引导。

为了控制和调节交叉汽蒸，在模具3上设置温度传感器，特别地，在每种 情况下在半模12、13中的一个上设置一个温度传感器，在每种情况下在蒸汽进 口阀24、25和蒸汽出口阀28、29上设置压力传感器，在模腔14中设置用于测 量泡沫压力的压力传感器，以及设置用于检测蒸汽进口阀24、25和蒸汽出口阀 28、29的打开位置的传感器。代替用于测量阀位置的传感器，也可以使用合适 的默认值来设置相关阀。泡沫压力是模腔14中的压力。泡沫压力在许多操作状 态下几乎完全由膨胀的泡沫颗粒施加，并且在其它操作状态下由其中包含的蒸 汽施加或由两者施加。

可以通过设置参数模具温度、蒸汽进口阀或蒸汽出口阀处的蒸汽压力、蒸 汽流量和反压力(可选)来控制或调节交叉汽蒸。在这里基本上适用的是，温 度可以通过蒸汽压力来控制。当使用反压力时，模腔中的压力整体增加，使得 泡沫颗粒压缩。这导致了拱脊(spandrel)的扩大和蒸汽流的增加。

在传统装置中，交叉汽蒸通过压力控制。也可以通过背压控制，其中将蒸 汽出口处的蒸汽出口阀调节到一定压力。在传统装置中，将交叉汽蒸进行预定 时间，其中交叉汽蒸时间从打开阀或基于过程开始计直到在模腔14中达到一定 的泡沫压力为止。模具中的泡沫压力太高意味着颗粒泡沫部件在冷却或燃烧时 在表面上塌陷。塌陷意味着颗粒泡沫部件太小。泡沫压力太低可能是由于一方 面模具没有被泡沫颗粒充分填充，或者另一方面汽蒸时间太短，使得各个泡沫 颗粒没有正确地彼此熔接，并且没有充分膨胀。泡沫压力太低的原因可以通过 测量颗粒泡沫部件的重量和通过测量颗粒泡沫部件的强度来确定。

根据本发明的一个方面，通过测量颗粒泡沫部件的尺寸和/或重量和/或强度 来自动调节泡沫目标压力。结合测量尺寸或作为测量尺寸的替代方案，可以详 细分析由相机拍摄的颗粒泡沫部件的表面的图像，以查看颗粒泡沫部件是否被 燃烧并具有相应的深色斑点。在这些测量的基础上，设置泡沫目标压力以使颗 粒泡沫部件具有正确的尺寸和质量。

交叉汽蒸的持续时间可以通过测量模腔14中的材料的蒸汽流阻来确定。在 达到一定的蒸汽流阻时，由第一交叉汽蒸转换为第二交叉汽蒸，并且在达到进 一步的蒸汽流阻时，终止第二交叉汽蒸。蒸汽流阻由蒸汽流量确定，蒸汽流量 是每单位时间内测得的蒸汽量。蒸汽量的测量是相对近似的，因为一部分蒸汽 冷凝，这改变了测量结果。可以通过测量从蒸汽出口阀28、29放出的冷凝物的 量来对该因素进行补偿。此外，蒸汽流阻受到模腔壁33、34中的喷嘴41的显 著影响，为此，仅在相对较高的透明度不足下才可以检测由颗粒泡沫部件引起 的蒸汽流阻的部分。然而，对于过程控制，不需要绝对的蒸汽流阻值。具有在过程期间指示蒸汽阻力变化的相对值足矣。

或者，根据本发明的一个方面，可以多次确定蒸汽流阻，其中进行至少三 次蒸汽流阻测量。优选地进行超过三次的蒸汽流阻测量。借助于测量的蒸汽流 阻值和测量蒸汽流阻值的各个时间点，确定了蒸汽流阻的指数型变化。从该指 数型模式可以导出时间常数T。因此，可以在与时间常数T的三倍对应的时间 段到期后终止交叉汽蒸。这意味着已达到超过交叉汽蒸的目标蒸汽流阻的95％ 以上，而不需要预设明确的目标蒸汽流阻。

根据另一替代方案，可以对泡沫压力采样几次，其中至少进行三次泡沫压 力测量。优选地进行三次以上的泡沫压力测量。借助于测量的泡沫压力值和测 量泡沫压力值的各个时间点，确定了泡沫压力的指数型变化。从该指数型过程 可以得出时间常数T。在本实施方式中，在与时间常数T的三倍对应的时间段 到期后结束交叉汽蒸。这意味着已达到超过交叉汽蒸的目标泡沫压力的95％以 上，而不需要预设明确的目标泡沫压力。

在交叉汽蒸之后进行高压灭菌，为此，将两个蒸汽出口阀28、29均关闭。 将两个蒸汽进口阀24、25以受控的方式打开，从而在蒸汽室36、37中确保预 定的压力。两个蒸汽室36、37的压力也可以设置为不同的值。这对熔接、颗粒 泡沫部件的表面和参考行为(behaviour)有影响。

在高压灭菌期间，模腔14中的泡沫压力通过压力传感器测量，并且模具温 度通过温度传感器测量。

高压灭菌应致使颗粒泡沫部件几乎完全熔接。这里泡沫压力的上升成指数 下降，即开始时泡沫压力急剧上升，然后以较低的速率接近目标泡沫压力。泡 沫压力的变化因此属于指数型过程。

根据本发明的一个方面，可以对泡沫压力进行多次采样，至少进行三次泡 沫压力测量。优选地进行三次以上的泡沫压力测量。借助于测量的泡沫压力值 和测量泡沫压力值的各个时间点，确定了泡沫压力的指数型变化。从这个指数 型过程可以得出时间常数T。在本实施方式中，在与时间常数T的三倍对应的 时间段到期后结束高压灭菌。这意味着已达到高压灭菌的目标泡沫压力的95％ 以上，而不需要预设明确的目标泡沫压力。

图5显示了三个指数型下降曲线I、II和III。曲线I的时间常数T为1s，曲 线II的时间常数为2s，曲线III的时间常数为3s。以秒为单位的时间绘制在横 坐标上，而纵坐标显示任何所需的测量变量。所有三条曲线从时间点0开始， 值为1。在3T之后，该值在每种情况下为0.05％，即减少了95％或离最终状态 (在这种情况下为0)仅为5％。

高压灭菌的持续时间也可以在时间常数T的2至4倍的时间范围内，特别 是时间常数T的2.5-3.5倍。

利用该方法，可以进行特定处理步骤达最佳持续时间，其中几乎达到处理 步骤的可变特征的特定目标值或最终状态，而不需要明确地预设目标值。因此， 该方法可以容易地适应于不同的因素(不同的材料、不同的压力和温度设置)。 此外，因为仅将工艺步骤本身执行必要的时长，使得该方法非常有效地实现。 在本实施方式中，泡沫压力是特征变量。其中要执行的特定处理的步骤或子步 骤的时间段对应于T的预定倍数的这种方法，也可以应用于具有特征变量(具 有指数型过程)的其它步骤或子步骤，其中特征压缩变量接近目标值。

在高压灭菌之后可以进行二次汽蒸。对于二次汽蒸，将所有蒸汽进口阀和 蒸汽出口阀24、25、28和29都关闭。二次汽蒸用于熔接的均匀化以及泡沫中 的温度和压力的均匀化。特别是针对较大的颗粒泡沫部件进行。对于小颗粒泡 沫部件，例如鞋底，一般不需要。然而，对于较大的颗粒泡沫部件，例如保温 板，二次汽蒸非常有用。

当泡沫压力下降到特定目标值时，终止二次汽蒸。由于这里也是泡沫压力， 也遵循指数型模式，二次汽蒸的持续时间可以使用所述的用于高压灭菌的方法 来设置。也可以确定泡沫压力随时间的耗散，并且一旦泡沫压力的变化已经下 降到低于规定的值，就结束二次汽蒸。

在高压灭菌或二次汽蒸之后，将颗粒泡沫部件在模具3中冷却。为此，将 模具3关闭。为此，将模具3关闭。将蒸汽出口阀28、29打开，以降低仍然存 在的过压。在蒸汽室36、37中的压力稍微降低之后，将冷却水通过合适的喷嘴 (未示出)喷射到蒸汽室36、37中。冷却水喷嘴将水雾化，并且布置成使雾化 的水到达并冷却模腔壁33、34。冷却在蒸汽室中产生压降和局部真空。即使在 低于100℃的温度下，该局部真空也导致冷却水在模腔壁33、34的表面上冷凝， 从而确保快速冷却。在冷却期间，在高压灭菌和二次汽蒸期间收集的冷凝物和 随后喷入的冷却水从蒸汽出口阀28、29流出。

可选地，可以用局部真空(例如-0.5巴)或真空来蒸发蒸汽室中的冷凝物和 冷却水并将其从模具中移出。

在冷却时，泡沫压力以指数型过程下降到泡沫压力目标值。当泡沫压力下 降到特定目标值时，终止冷却。由于这里泡沫压力再次遵循指数过程，冷却的 持续时间可以通过所述的用于高压灭菌的方法来设置。也可以确定泡沫压力随 时间的耗散，并且一旦泡沫压力的变化已经降到规定值以下，就结束冷却。

当泡沫压力已经降到低于预定阈值并且大致恒定时，或者泡沫压力的第二 耗散已经超过零点并且第一耗散低于阈值时，也可以终止冷却。

冷却之后进行稳定。在最简单的实施方式中，稳定只是等待，以使包含在 颗粒泡沫部件中的热量可以转移到已经冷却的模腔壁33、34。颗粒泡沫部件是 良好的绝热体，因此这可能需要一些时间。应该充分冷却包含在颗粒泡沫部件 中的泡沫颗粒的壁和包含在颗粒内的热气体的壁，以使在随后的脱模时，颗粒 的内部压力非常低以至于颗粒壁不再会塑料形变。优选地，在稳定期间，将局 部真空或真空施加到蒸汽室36、37从而蒸发蒸汽室和/或颗粒泡沫部件中的水 分，并且通过这种方式来驱出热量。

可以借助于两个半模12、13的温度和泡沫压力来控制稳定持续时间。泡沫 压力再次遵循指数型过程，借此可以使用确定稳定步骤的持续时间的方法。

如果颗粒泡沫部件已经充分稳定，那么可以将它脱模。为此目的，两个半 模12、13分离，同时借助于保持机构和/或压缩空气和/或真空，将颗粒泡沫部 件保持在两个半模12、13中的特定一个中。

所制造的颗粒泡沫部件可以在打开半模12、13之后用压缩空气和/或活塞喷 射。作为活塞，通常使用具有喷射功能的喷射器和/或填充喷射器。

可以通过相机监控喷射，以确保模具可以自由地用于制造另一个颗粒泡沫 部件。

可以通过将压缩空气通过半模12、13来清洁它们。

可以经由打开的填充注射器通过吹送填充空气来清洁套管轴。

上述步骤，从填充到脱模，基于循环重复，每个循环中在每个模具中制造 颗粒泡沫部件。

上述方法也可以修改以实施为，模具3或半模12、13可以在填充之前和/ 或之后由合适的加热装置预热。加热装置优选地集成在模具3中，特别是在模 腔壁33、34中。加热装置通常是具有加热细丝的电加热装置。

模具的循环预热防止供应的蒸汽不会仅加热模具以及通过这种方式失去能 量，而且蒸汽的热几乎完全结合在泡沫颗粒中。使用冷模具，模具吸收蒸汽的 热量，这意味着泡沫颗粒肯定会反应，并且拱脊关闭。然而，这并不总是导致 适当的熔接。这特别适用于颗粒泡沫部件的芯部。如果颗粒泡沫部件首先在边 缘区域熔接，则会阻止或限制向颗粒泡沫部件的芯部的进一步蒸汽供应。对半 模12、13的预热降低了蒸汽的热量被不正确地结合到泡沫颗粒中的风险。特别 是在对室填充或冲洗之后，进行预热，因为在开始汽蒸(第一交叉汽蒸)时模 具的温度对传热具有相当大的影响。在填充期间，大量的压缩空气吹入并通过模具3。根据压缩空气温度，填充压力设置和填充时间(例如由于过程相关的填 充检测)可能会从循环到循环而变化，填充后可能会发生不同的模具温度。这 可以通过预热来平衡。由于用加热装置预热，对室的冲洗仅用于迫使空气离开 蒸汽室。不需要通过冲洗室来设置模具温度。因此，可以减少冲洗室的时间， 并且可以增加装置可实现的生产量。

该装置可以具有用于测量所制造的颗粒泡沫部件的测量站。测量站具有连 接到控制单元的一个或多个测量装置。为了设置一个或多个设置参数(机器参 数)，控制单元与图1所示的用于制造颗粒泡沫部件的装置连接。

控制单元可以具有一个或多个控制装置，其可以设置各种各样的控制变量。 一个或甚至多个控制装置或控制电路可以互连，使得多个控制变量(实际值) 影响控制值。测量站具有以下测量装置中的一个或多个：

称重秤

相机

激光扫描仪

流阻测量装置

强度测量装置

通过测量装置，可以分析所制造的每个颗粒泡沫部件。然而，也可以灵敏 地测量样品，特别是如果测量值是破坏性的并且相关的颗粒泡沫部件被破坏。

在称重秤上测量颗粒泡沫部件的重量。

相机用于测量颗粒泡沫部件的轮廓或形状和/或尺寸。颗粒泡沫部件的表面 颜色也可以通过相机确定。另外，可以使用相机获得表面结构的某些信息。

激光扫描仪用于记录表面结构，并且能够非常精确地获取颗粒泡沫部件的 表面的轮廓。激光扫描仪优选是3D激光扫描仪，从而可以检测颗粒泡沫部件的 表面的空间结构。

流阻测量装置用于测量流体，特别是被输送通过颗粒泡沫部件的气体(例 如空气)的流阻。流阻测量装置具有放置在颗粒泡沫部件顶部的管。为此，颗 粒泡沫部件位于宽网机架上，使得在与管相反的一侧，机架不产生显著的空气 阻力。机架连接到压缩空气源，并具有用于测量空气通过量的流量传感器。通 过这种方式，可以测量管接触颗粒泡沫部件的区域中的颗粒泡沫部件的流阻。

强度测量装置可以设计成通过弯曲试验来测量柔性，通过硬度试验来测量 硬度，通过断裂试验来确定撕裂强度(其中确定将颗粒泡沫部件撕成两部分所 必需的力)。还可以存在用于测量获得一定扭转旋转所需的扭矩的扭转强度测量 装置。也可以对样品进行用于测量脱模颗粒泡沫部件的强度的非破坏性试验。

图4中的表格示出了可以用合适的测量装置检测的测量参数以及受各个测 量参数影响的设置参数。对于每个测量参数示出了测量参数的类型(例如重量) 和测量参数的偏差(例如颗粒泡沫部件的重量太高)以及设置参数的相应设置。 对于一定的偏差，如果给出多个设置参数，则它们可以单独或组合应用。只有 在测量参数“内部熔接下的表面结构”与偏差“内部熔接不良下的熔接表面” 相结合的情况下，可以应用设置参数左为“+”和设置参数右为“+”两者。表 面结构例如通过激光扫描仪、立体相机或3D飞行时间相机扫描。可以例如借助 孔隙率来评价内部熔接，如上所述，所述孔隙率可以在模具中或脱模的颗粒泡沫部件上测量。也可以单独借助于颗粒泡沫部件的强度或与孔隙率组合来评估 内部熔接。

如果在脱模颗粒泡沫部件(PST)上测量的测量参数是描述表面的测量参数， 特别是可以检测到颗粒泡沫部件中的缺陷的测量参数，则可以自动地调整如下 设置参数中的一个或多个：如填充时的填充压力、高压灭菌或稳定后用于模具 排水的排水时间、水供应量或蒸汽供应量和/或冷却时间。

脱模颗粒泡沫部件(PST)的非常说明性测量参数是其重量。根据重量，特 别地，基于测量的重量设置在用泡沫颗粒填充模具以制造另外的颗粒泡沫部件 时的裂缝间隙。如果测量的重量大于目标重量，则相应地减小裂缝间隙，而如 果测量的重量低于目标重量，则相应地增大裂缝间隙。可以通过设置裂缝间隙 来调节供应到模具中的泡沫颗粒的量。此外，根据重量，另外的设置参数材料 容器压力、填充空气压力和/或填充时间可以根据测量的重量而改变。

根据重量设置这些参数对于使用聚氨酯类泡沫颗粒是特别有益的，因为与 目标量的泡沫颗粒的偏差可能导致质量的显著变化。

优选地，通过在脱模颗粒泡沫部件上检测到的这些测量参数，自动调整制 造过程的各个具体步骤或子步骤的持续时间和/或预定压力和/或规定温度。

可以在颗粒泡沫部件(PST)上检测的另一测量参数是几何形状(轮廓)。 理解为这样的几何形状特别是特定的表面或边缘的轮廓。表面具有一定的目标 轮廓，其可以是凹的、平的或凸的，或者设计有合适的不同部分。如果测量的 几何形状比目标形状更凸，则各个泡沫颗粒已经膨胀太强。泡沫颗粒的膨胀可 能受到稳定、高压灭菌和/或冷却的持续时间的影响。如果通过测量的几何形状 检测到过度膨胀，则应该切断稳定或高压灭菌或延长冷却。

优选地用作控制变量的不仅是可通过测量站检测的测量参数，而且还可以 将装置1中可检测的参数作为控制装置的输入变量或控制变量。

控制装置优选地是自学习系统，特别是神经网络，通过该自学习系统可以 记录多个不同的输入参数，并且可以形成多个设置参数。测量参数为神经网络 的输入参数，且设置参数为输出参数。在神经网络的学习阶段，确定制造的颗 粒泡沫部件的质量并手动输入。在学习阶段之后，装置自动制造具有在学习阶 段记忆的质量的颗粒泡沫部件，而控制装置自动补偿在泡沫颗粒的材料性质、 供应的介质以及由于使用不同的模具方面的变化。

实施例1

下面将详细说明由聚苯乙烯泡沫颗粒制成的颗粒泡沫部件产品的实施方 式。图6示出了蒸汽出口阀的相关压力曲线和阀位置。在这种情况下，使用图2 所示的装置。

在图中绘制了以下曲线：

A：通向第一蒸汽室36的蒸汽管线15中的压力

B：通向第二蒸汽室37的蒸汽管线16中的压力

C：第一蒸汽室36中的压力

D：第二蒸汽室37中的压力

E：模腔14(泡沫)中的压力

F：第一蒸汽室36的蒸汽进口阀24的阀位

G：第二蒸汽室37的蒸汽进口阀25的阀位。

填充模具(S1)

在填充模具(没有裂缝间隙)期间，在蒸汽室36、37中不存在过压。仅由 于将空气从模腔14驱出以进入蒸汽室36、37，而在短时间内测得最小过压(压 力C、D)。由于进口阀24、25和蒸汽出口阀28、29关闭，所以蒸汽管线15、 16和出口管线中的压力是恒定的。

冲洗(S2)

在冲洗期间，第一蒸汽室36和第二蒸汽室37中的压力C、D上升，且蒸汽 管线15、16中的压力A、B相应地下降。蒸汽进口阀24、25(曲线F、G)打 开。

交叉汽蒸(S3)

对于第一交叉汽蒸(交叉汽蒸1)，关闭蒸汽进口阀25(曲线G)和蒸汽出 口阀28。这里，蒸汽通过蒸汽进口阀24(曲线F)从蒸汽管线15被送入第一蒸 汽室36，蒸汽从这流经模腔14进入第二蒸汽室37。从冲洗(S2)看，第一蒸 汽室36中的压力仍然很高，使得蒸汽进口阀24可以开始仍然保持关闭，并且 仅在第一交叉汽蒸期间逐渐打开。蒸汽进口阀24、25的打开位置基于各个蒸汽 室36、37中的压力来控制。蒸汽从第二蒸汽室37在蒸汽出口阀29处离开。由 于模腔14中的泡沫颗粒，模腔14中的蒸汽流遇到阻力，第一蒸汽室36中的蒸 汽压力C继续上升。

由于在交叉汽蒸期间泡沫颗粒膨胀，泡沫压力在模腔14中升高。

交叉汽蒸2(S4)

在第二交叉汽蒸中，关闭进口阀24(曲线F)和出口阀29，并打开进口阀 25(曲线G)和出口阀28，使得蒸汽通过第二蒸汽管线16被送入第二蒸汽室 37。蒸汽从第二蒸汽室通过模腔14流入第一蒸汽室36，并从那里通过出口阀 28流出。由于模腔14中的泡沫颗粒再次产生流阻，第二蒸汽室37中的蒸汽压 力升高，第一蒸汽室36中的蒸汽压力C下降。

泡沫压力E仅略微增加。在模腔14中在朝向第一蒸汽室36的一侧测量泡 沫压力E。如果要测量模腔14的另一侧的泡沫压力，则这里其将相应地升高， 由于一方面蒸汽反作用在泡沫颗粒上，导致压力升高，另一方面，朝向第二蒸 汽室的一侧的泡沫颗粒被强烈加热，导致它们膨胀并因此增加压力。

泡沫压力E和第一压力室中的压力C相同并且同步上升。由于测量公差， 测量显示出轻微的不匹配。

高压灭菌(S5)

为了高压灭菌，关闭两个蒸汽出口阀28、29。打开两个进口阀24、25(曲 线F、G)。这提高了蒸汽室36、37中的压力，其设置成大致相同的值(曲线C、 D)。由于泡沫颗粒的膨胀，泡沫压力E进一步升高。在本实施方式中，在高压 灭菌期间，第一蒸汽进口阀24(曲线F)比第二蒸汽进口阀25(曲线G)更早 关闭。其原因可能是模具3的不对称密封。

冷却(S6)

在冷却中，蒸汽出口阀28、29打开，从而降低现有的过压。在蒸汽室36、 37中的压力稍微减小之后，将冷却水喷入。因此，第一蒸汽室36和第二蒸汽室 37中的压力C、D下降一点。泡沫压力E继续上升，因为泡沫颗粒由于仍然存 在于模腔14中的热量而膨胀。

稳定(S7)

对于稳定，应用局部真空。通过这种方式，水分和热量被从蒸汽室和颗粒 泡沫部件排出。这将第一蒸汽室和第二蒸汽室中的压力C、D减小到-0.5巴的值， 其中0值对应于大气压。模腔中的泡沫压力也相应地下降，同时压力降低延迟。 泡沫颗粒开始时仍然很热，并有些膨胀。由于冷却，模腔14中的泡沫压力E指 数型下降。在泡沫压力E的指数型压力降低的时间常数T的约2-4倍之后，结 束稳定。

脱模(S8)

为了脱模，打开模具并因此打开模腔14。在蒸汽室36、37和模腔中都产生 大气压。

实施例2

下面将详细说明由聚氨酯泡沫颗粒(eTPU)制造颗粒泡沫部件产品的第二 个实施方式。图7示出了制造循环的相关压力曲线。在这种情况下，使用图2 所示的装置。

在图中绘制了以下曲线：

H：通向第一蒸汽室36的蒸汽管线15中的压力

I：第一蒸汽室36中的压力

J：第二蒸汽室37中的压力

K：模腔14中的压力(泡沫压力)

L：模腔14中的温度

填充模腔(S10)

在填充模腔(具有裂缝间隙)时，在蒸汽室36、37中不存在过压(曲线I、 J)。

关闭裂缝间隙(S11)

在关闭裂缝间隙时，泡沫压力(曲线K)上升，因为泡沫颗粒在模腔14中 被压缩。

交叉汽蒸(S12)

在第一交叉汽蒸中，关闭蒸汽进口阀24和蒸汽出口阀29，并打开进口阀 25和出口阀28，以使蒸汽通过第二蒸汽管线16被送入第二蒸汽室37中。蒸汽 从第二蒸汽室37通过模腔14流入第一蒸汽室36，从那里通过出口阀28离开。

由于模腔14中的泡沫颗粒产生流阻，第二蒸汽室37中的蒸汽压力J升高， 同时第一蒸汽室36中的蒸汽压力I保持大致恒定在0。

由于泡沫颗粒在交叉汽蒸期间膨胀，模腔14中的泡沫压力K上升。

在第一交叉汽蒸期间，通过气体流量计49测量从第二蒸汽室37进入模腔 14的蒸汽流作为质量流量Q2(图8)。这个质量流量具有指数型下降。在时间 常数T的预定倍数之后自动结束第一交叉汽蒸。倍数优选为时间常数T的三倍。 在质量流量的指数型下降的时间常数T的两倍到四倍的范围内结束交叉汽蒸也 可以是有利的。

交叉汽蒸2(S13)

对于第二交叉汽蒸，关闭蒸汽进口阀25和蒸汽出口阀28。这里，蒸汽通过 蒸汽进口阀24从蒸汽管线15送入第一蒸汽室36，蒸汽从第一蒸汽室36通过蒸 汽模腔14流入第二蒸汽室37。蒸汽从第二蒸汽室37在蒸汽出口阀29处离开。 由于模腔14中的泡沫颗粒，蒸汽流受到阻力，所以第一蒸汽室36中的蒸汽压 力I上升，而第二蒸汽室37中的蒸汽压力J下降到0巴左右。

由于来自蒸汽的热量输入，模腔14中的温度L进一步升高，导致泡沫颗粒 进一步膨胀，并且泡沫压力K进一步升高。

与第一交叉汽蒸完全相似，在质量流量Q1(图8)的指数型下降的时间常 数T的预定倍数之后，也自动终止第二交叉汽蒸。

高压灭菌(S14)

对于高压灭菌，关闭蒸汽出口阀28、29。打开两个进口阀24、25。因此， 蒸汽室36、37中的压力I、J上升到大致相同的值。尽管模腔14中的温度仍然 略微上升到大约130℃，但泡沫压力K保持大致恒定。这里使用的eTPU在第二 交叉汽蒸之后已经完全膨胀。在高压灭菌期间，另一种材料或另一种eTPU可能 进一步膨胀，并且泡沫压力可能进一步增加。

对于高压灭菌，与交叉汽蒸完全相同，在原则上可以：在质量流量Q1和/ 或质量流量Q2(图8)的指数型下降的时间常数T的预定倍数之后自动结束高 压灭菌的持续时间。然而，在这种情况下，指数型下降不如在交叉汽蒸的情况 下那么明显，为此对于高压灭菌的持续时间的另一种控制可以是有利的。

冷却/稳定(S15)

在该实施方式中，由于打开蒸汽出口阀28、29以使存在的过压下降，并同 时施加局部真空，因此冷却和稳定在一个步骤中进行。

在蒸汽室36、37中的压力稍微降低后，喷入冷却水。因此，第一蒸汽室36 和第二蒸汽室36中的压力I、J下降一点。由于应用局部真空，水分和热量被从 蒸汽室和颗粒泡沫部件中驱出。这将第一蒸汽室和第二蒸汽室中的压力I、J减 小到-0.5巴，其中0对应于大气压。然后逐渐去除局部真空。

泡沫压力K最初保持大致恒定，然后在模腔中减小。由于冷却，模腔14中 的泡沫压力K指数型下降。在时间常数T的预定倍数特别是三倍之后自动结束 冷却和稳定。在泡沫压力K中指数型压力下降的时间常数T的两倍到四倍之间 的时间逝去后，自动结束冷却/稳定也是明智的。

代替K的指数型压力降低，模腔(图7)中的温度L的指数型下降也可以 用作控制冷却/稳定的持续时间的真空保持装置变量。

脱模(S16)

为了脱模，打开模具和模具腔14。在蒸汽室36、37以及模腔中控制为大气 压力。

在该实施方式中，借助于时间常数T自动控制交叉汽蒸的持续时间。在交 叉汽蒸期间，发生泡沫颗粒的部分熔接。这样可以减少孔隙率和蒸汽渗透。如 果交叉汽蒸的持续时间太短，则在最终产品中，并非所有的泡沫颗粒都被充分 熔接，强度受损。另一方面，如果交叉汽蒸进行太长时间，那么在供应蒸汽的 一侧可能使颗粒泡沫部件几乎完全熔接或“表干(skinned over)”，从而损害在 随后的步骤中(第二交叉蒸煮、高压灭菌)另外的蒸汽流。这意味着，在以下 步骤中，可能不能正确地供应蒸汽，导致颗粒泡沫部件的不正确熔接。通过基 于时间常数T的自动控制，这些处理步骤的适当持续时间自动发生，并且在各个处理步骤之后获得大致相同的孔隙率。这使得可以制造不同尺寸或不同形状 的颗粒泡沫部件，其中仅需要改变相关模具，并且不需要手动设置制造参数。 这使得可以灵活快速地制造不同的颗粒泡沫部件。

实施例3

用于控制部件48的制造过程的子步骤的或步骤结束时间点的方法也可以应 用于铸造过程。下面详细说明通过铸造制造部件48的第三实施方式(图9)。

在铸造中，固化后由液体材料(优选为熔融金属)获得特定形式的部件48。

例如，可以使用可重复使用的模具3(例如锭模)用于铸造。模具3或锭模 定界模腔14。

模具3可以例如由两个半模12构成。半模12中形成作为冷却回路(未示 出)的一部分的默认冷却通道49。冷却回路49具有用于向冷却通道供应冷却介 质例如水的泵(未示出)。

在半模12中还设置有温度传感器50(例如四个)，用于监测模具3的温度。

根据本发明的方法，在第一步骤中，模具3的模腔14填充有待固化的材料， 例如熔融金属。

之后是稳定或冷却步骤，其中模具3通过冷却回路或冷却通道49被冷却， 因此部件48被冷却。

在冷却期间，传感器50用于测量模具3的各个区域中的温度。测量的温度 在冷却期间具有指数型过程。模具3的温度在这里表示为实现根据本发明的方 法而测量的特征变量。

借助于对半模12的不同区域中的温度多个连续测量，确定了指数型变化的 时间常数。

在与时间常数的预定倍数相对应的时间段之后结束稳定步骤或冷却。

根据本发明的一个方面，因此对温度进行多次采样或测量，其中应当进行 至少三次温度测量。优选地进行多于三次温度测量。借助于测量的温度值和已 测量温度值的各个时间点，确定了温度值的指数型变化。从该指数型过程可以 得出时间常数T。在本实施方式中，在与时间常数T的三倍对应的时间段到期 之后终止冷却。这意味着已达到目标冷却温度的95％以上，而不需要预设明确 的目标温度。

在冷却步骤已结束之后，对模腔14脱模并使两个半模12彼此分开。然后 可以移出成品部件48。

附图标记列表

1 装置

2 材料容器

3 模具

4 输送管道

5 基部

6 压缩空气管线

7 压缩空气源

8 吹送喷嘴

9 压缩空气管线

10 填充注射器

11 压缩空气管线

12 半模

13 半模

14 模腔

15 蒸汽管线

16 蒸汽管线

17 蒸汽发生器

18 蒸汽管线

19 蒸汽管线

20 蒸汽管线

21 蒸汽管线

22 连接点

23 滑块

24 蒸汽进口阀

25 蒸汽进口阀

28 蒸汽出口阀

29 蒸汽出口阀

33 模腔壁

34 模腔壁

35 蒸汽喷嘴

36 蒸汽室

37 蒸汽室

38 壁

39 蒸汽流入通道

40 蒸汽流出通道

41 喷嘴

42 壳体

43 喷嘴管

44 套管轴

45 关闭销

46 气动活塞

47 开口

48 部件

49 冷却通道

50 温度传感器

Claims (34)

1.一种用于控制由机器自动执行的工艺的步骤的方法，

其特征在于，

使用传感器以测量针对步骤且具有指数型过程的特征变量，并且

借助于对所述特征变量的多个连续测量，确定指数型变化的时间常数，并且在所述步骤已被执行与所述时间常数的预定倍数对应的时间段之后结束所述步骤，其中，所述时间常数的预定倍数为所述时间常数的2至4倍。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

所述方法是铸造方法并包括以下步骤：

-用待固化的材料填充模腔，

-将所述模腔脱模。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，在用待固化的材料填充模腔之后，进行稳定步骤，冷却模具，

其中，在稳定步骤期间，通过将冷却水或冷却气送入形成于所述模具中的冷却通道中，冷却所述模具和/或部件。

4.根据权利要求3所述的方法，

其特征在于，

所述稳定步骤的所述特征变量是所述模腔中的温度或所述模具的温度。

5.根据权利要求1所述的方法，用于制造颗粒泡沫部件，还包括以下步骤：

-用泡沫颗粒填充模腔，

-将所述泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件，

-将所述模腔脱模，其中打开所述模腔并移出所述颗粒泡沫部件。

6.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在熔接期间，首先将热量送入所述泡沫颗粒，然后在稳定步骤期间将所述泡沫颗粒冷却，并且

所述稳定步骤的所述特征变量是所述模腔中的压力或温度。

7.根据权利要求6所述的方法，

其特征在于，

在所述稳定步骤期间，通过供应冷却水或冷却气，冷却所述模具和/或所述颗粒泡沫部件。

8.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在熔接期间，进行交叉汽蒸，其中将蒸汽送入所述泡沫颗粒，其中，所述交叉汽蒸的所述特征变量是所述蒸汽消耗量或所述模腔中的蒸汽压力或温度。

9.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

用泡沫颗粒填充模腔包括从材料容器中取出所述泡沫颗粒并通过管道送入所述模腔，其中在所述管道中的所述泡沫颗粒通过填充空气而被输送，并且

将所述模腔脱模包括从所述材料容器间歇地取出所述泡沫颗粒。

10.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

所述模腔由两个模具部件定界，

将所述泡沫颗粒熔接包括将蒸汽送入所述泡沫颗粒，并且

在开始将蒸汽送入所述模腔时，所述模具部件间隔开短距离，然后将所述两个模具部件一起移动，以使泡沫颗粒压缩，其中使用的两个模具部件即使在间隔开时也与彼此密封。

11.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在循环期间，以规定间隔记录测量参数，所述模腔中的温度和/或压力、所供应的蒸汽或去除的冷凝物的压力和/或温度和/或流量、阀设置、用于填充的压缩空气的流量，并且

借助于所述记录的测量参数，设置该循环内的一个或多个预定设置参数。

12.根据权利要求11所述的方法，

其特征在于，

记录所述测量参数的间隔不超过10秒。

13.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在脱模的颗粒泡沫部件上测量一个或多个测量参数，并且

借助于所述记录的测量参数，设置一个或多个预定设置参数。

14.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，将所述泡沫颗粒熔接包括：

用位于所述模腔附近的蒸汽室的蒸汽冲洗，

将蒸汽室中存在的空气置换，

对所述模腔进行交叉汽蒸，其中所述交叉汽蒸可以分成至少两个子步骤，其中所述蒸汽分别以相反的方向流过所述模腔，并且

对所述泡沫颗粒进行高压灭菌，其中用蒸汽对它们加压。

15.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在熔接之后以及将所述泡沫颗粒脱模之前，将所述颗粒泡沫部件进行稳定，其中，

将冷却水喷射到所述模腔中，和/或

向所述模腔施加局部真空，和/或

通过压缩空气暂时压缩模制部件，和/或

将所述模制部件保持在所述模腔中达预定时间段。

16.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

脱模之后，通过使压缩空气通过定界所述模腔的模具和/或位于填充注射器中的套管轴而对所述模具和/或套管轴进行清洁。

17.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

循环重复进行这些步骤，从而各自制造至少一个颗粒泡沫部件，并且

在各个循环重复之间，将具有加热装置的定界所述模腔的模具设置在预定温度。

18.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在将所述泡沫颗粒熔接之后以及将所述颗粒泡沫部件脱模之前，将工艺介质压缩空气或蒸汽馈送经过所述模腔并且测量流量，使得能够基于所述流量评估工件的孔隙率。

19.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

将流过所述模腔的所述蒸汽的蒸汽流量确定为测量参数，其中借助于与所述模腔相邻的蒸汽室的进口阀处的蒸汽压力和蒸汽温度，以及与所述模腔相邻的另一个蒸汽室的出口阀处的蒸汽压力、蒸汽温度和冷凝物体积，确定所述蒸汽流量。

20.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

在填充期间，测量材料输送管道中的压力，并且一旦已达到一定的压力，则终止所述填充过程。

21.根据权利要求5所述的方法，

其特征在于，

使用由膨胀聚氨酯(eTPU)、膨胀聚丙烯(ePP)、膨胀聚乙烯、膨胀聚苯乙烯(ePS)、PLA(聚乳酸)、PEBA(聚醚嵌段酰胺)和/或聚酰亚胺制成的泡沫颗粒。

22.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，包括使用权利要求1所述的方法进行以下步骤：

-用泡沫颗粒填充模腔，其中，从材料容器中取出所述泡沫颗粒并通过管道送入所述模腔，其中在所述管道中的所述泡沫颗粒通过填充空气而被输送，

-将泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件，

其特征在于，

从所述材料容器间歇地取出所述泡沫颗粒。

23.根据权利要求22所述的方法，

其特征在于，

为了间歇地取出泡沫颗粒，将所述材料容器的开口相继打开和关闭，和/或间歇地供应所述填充空气。

24.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，包括使用权利要求1所述的方法进行以下步骤：

-用泡沫颗粒填充模腔，其中所述模腔由两个模具部件定界，

-将所述泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件，其中将蒸汽送入所述泡沫颗粒，

-将所述模腔脱模，其中打开所述模腔并移出所述颗粒泡沫部件，

其特征在于，

在开始将蒸汽送入所述模腔时，所述模具部件间隔开短距离，然后将所述两个模具部件一起移动，以使泡沫颗粒压缩，其中使用的两个模具部件即使在间隔开时也与彼此密封。

25.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，包括使用权利要求1所述的方法进行以下步骤：

-用泡沫颗粒填充模腔，

-将所述泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件，

-将所述模腔脱模，其中打开所述模腔并移出所述颗粒泡沫部件，

其特征在于，

在循环期间，以规定间隔记录测量参数，所述模腔中的温度和/或压力、所供应的蒸汽或去除的冷凝物的压力和/或温度和/或流量、阀设置、用于填充的压缩空气的流量，并且

借助于所述记录的测量参数，设置该循环内的一个或多个预定设置参数。

26.根据权利要求25所述的方法，

其特征在于，

记录所述测量参数的间隔不超过10秒。

27.一种用于制造颗粒泡沫部件方法，包括使用权利要求1所述的方法进行以下步骤：

-用泡沫颗粒填充模腔，

-将所述泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件，

-将所述模腔脱模，其中打开所述模腔并移出所述颗粒泡沫部件，

其特征在于，

在脱模的颗粒泡沫部件上测量一个或多个测量参数，并且

借助于所述记录的测量参数，设置一个或多个预定设置参数。

28.根据权利要求27所述的方法，

其特征在于，

所述测量参数包括描述表面的测量参数。

29.根据权利要求27所述的方法，

其特征在于，

借助于所述记录的测量参数，自动设置各个步骤的持续时间和/或其子步骤的持续时间和/或预定压力和/或预定温度。

30.根据权利要求27所述的方法，

其特征在于，

所述脱模的颗粒泡沫部件的重量，以及裂缝间隙、材料储罐压力、填充空气压力、流体化空气、填充时间和/或水体积的设置参数中的一个或多个用作测量参数，或所述脱模的颗粒泡沫部件的形状用作测量参数，并且稳定和/或高压灭菌和/或冷却的持续时间用作设置参数。

31.根据权利要求27所述的方法，

其特征在于，

在填充中，通过输送管道用压缩空气将泡沫颗粒输送到所述模腔中，其中在完成对所述模腔的填充后，将所述输送管道吹扫清洁。

32.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，包括使用权利要求1所述的方法进行以下步骤：

-用泡沫颗粒填充模腔，

-将所述泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件，

-将所述模腔脱模，其中打开所述模腔并移出所述颗粒泡沫部件，

其中循环重复进行这些步骤，从而各自制造至少一个颗粒泡沫部件，

其特征在于，

在各个循环重复之间，将具有加热装置的定界所述模腔的模具设置在预定温度。

33.根据权利要求32所述的方法，

其特征在于，

测量所述模腔中的压力，并且根据该压力的最大值或最小值和/或时间上的预定变化，终止所述熔接和/或所述熔接的一个或多个子步骤和/或对熔接的颗粒泡沫材料的稳定。

34.一种用于制造颗粒泡沫部件的方法，包括使用权利要求1所述的方法进行以下步骤：

-用泡沫颗粒填充模腔，

-将所述泡沫颗粒熔接以形成颗粒泡沫部件，

-将所述模腔脱模，其中打开所述模腔并移出所述颗粒泡沫部件，

其特征在于，

在将所述泡沫颗粒熔接之后以及将所述颗粒泡沫部件脱模之前，将工艺介质压缩空气或蒸汽馈送经过所述模腔并且测量流量，使得能够基于所述流量评估工件的孔隙率。

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