CN108698303B - 用于通过监测注入容器中的液体的压力来成形和填充容器的方法 - Google Patents

Abstract

所述方法包括：第一注射步骤，其中，第一预定体积的加压液体被注射到预制件(8)中，所述预定体积对应于容器体积的分数，所述第一注射步骤致使预制件(8)扩展为第一中间容器。所述方法还包括：第二注射步骤，其中，一旦已注射第一预定体积的液体，就减小液体注射速度，并且加压液体被进一步注入第一中间容器中，直到在液体注射回路(54)中达到预定切换压力(Pp)，所述第二注射步骤致使第一中间容器扩展为第二中间容器，以及第三注射步骤，一旦达到预定的切换压力(Pp)，就开始所述第三注射步骤，在第三注射步骤，液体注射速度减速直到停止液体注射。

Description

用于通过监测注入容器中的液体的压力来成形和填充容器的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于通过将加压液体注入预制件中来同时成形和填充容器的方法。

本发明还涉及一种用于根据此方法通过将加压液体注入预制件中来同时成形和填充容器的注射设备。

本发明涉及使用不可压缩液体使预制件扩展来从预制件成形出容器的被称为液压成形的领域。

在本申请中，“液体”具有物理意义。其指定任何不可压缩的并且能够流动的介质。液体可以具有低粘度(如水或酒精)、中等粘度(如食用油或汤)、或高粘度(液体洗涤剂、肥皂、洗发水、番茄酱、芥末)。液体可以是均质的或非均质的(包括果肉或小块食品)，它可以是牛顿(Newtonian)的或非牛顿的。其并不限于食品。不可压缩液体可以是例如水或其他饮料、食物(诸如：番茄酱、蛋黄酱、食用油、酸奶酪)、家庭或个人护理产品、医用流体、燃料、液压油、操作流体等。

背景技术

在液压成形的领域中，已知的是：在一定压力下使用注射设备将不可压缩液体注入由塑料材料制成的加热预制件中，所述压力适于迫使预制件的壁抵靠模制腔的壁，使得预制件发生变形并获得模制腔和待生产出的容器的形状。

然而，还已知的是：该压力水平不足以使预制件完全成型为容器，这意味着，在压力施加到预制件的情况下，预制件获得并不完全是模制腔形状的形状，并且需要额外的变形以迫使预制件的壁完全抵靠模制腔的壁。当必须在容器壁的外表面上重现浮雕字母或商标时，或当壁具有脊状物时，情况尤为如此。很难获得局部具有极小曲率半径的形状。

为此，在于第一压力下注射液体之后，在短时间期间将大于第一压力的第二压力施加到预制件以便在预制件内部产生压力峰值，所述压力峰值布置成将预制件的形状定型为容器。

一种用于施加压力峰值的已知方法是使用通过将液体注入固体腔中获得的液压锤效应。实际上，在注射结束时，几乎已成型的容器是相对坚实的，并且当液体注射停止时，可以获得液压锤效应。

然而，利用液压锤效应所达到的压力很难控制，并且可能不足以使容器完全扩展或可能过高。在后一种情况下，在注射设备上施加非常重要的机械力度，所述机械力度会损坏或致使注射设备过早磨损。可替代地，由于液压锤效应，注射设备必须适于承受机械力度，这是不具有成本效益的。

此外，如果压力峰值不受控制，则容器的形状会从一个容器到下一个容器而变化，这与完全可重现工艺的需求是矛盾的。

另外，发明人已发现，当注射设备包括可移动活塞时，控制活塞的路线(即，活塞移动的距离)并不是获得可重现工艺的适当控制。实际上从一个预制件到下一个预制件来获得相同容器的活塞的路线可能不同。这种现象可以例如通过在注射的液体中存在空气来解释，所述空气在活塞移动期间或多或少地被压缩，由此修改活塞必须移动的距离以在容器中获得相同压力并使容器完全扩展。

EP 2823948公开了用于从预制件成形出容器的站，其包括：主体，所述主体包括适于接收预制件的预制件座；以及注射组件，所述注射组件包括注射喷嘴和注射设备。注射组件包括能够承受流入注射组件中的液体的高压的保持装置。

US 2015/075119描述了一种在填充和成形装置的内部从预制件吹塑并填充容器的方法，所述填充和成形装置包括：模具；以及加压液体注射回路，当预制件放置在模具内部时，所述加压液体注射回路能够在压力下将液体注射到预制件的内部，所述方法包括：

将预制件放置在模具内部；

拉伸放置在模具内的预制件；

开始注射阶段，所述注射阶段包括通过液体注射回路将预定体积的液体注射到预制件中；

通过以下步骤来停止注射阶段：停止通过液体注射回路将液体注射到预制件中，从而在液体注射回路内产生液体的超压；以及

在从模具释放经吹制并填充的容器之前，释放液体注射回路内的液体的超压以便从加压液体注射回路中排空或排放超压，以避免与该回路相连的元件上的重复应力。

US 2014/205707公开了一种用于将预定体积的饮料递送到从加热预制件成形出的热塑性容器中的设备，所述预制件被定位在模具中，所述设备包括：注射器，其用于将至少一些饮料注射到预制件中的凹部中以便促进预制件在模具内部的扩展，所述模具限定容器的形状；用于使拉伸杆在给定的时间段内纵向地移位以及用于使加热预制件纵向地伸长的构件，所述拉伸杆在给定的时间段结束时是不动的；以及构件，其用于确保在给定的时间段结束时凹部中存在的饮料的体积大于预定体积的某个预定义部分/分数(fraction)，以便在容器扩展结束时增加其结晶度(cristallinity)。

本发明的目的之一是通过提出一种方法来克服上述问题，其中，可以控制施加到液体的压力峰值，以及其中，所生产出的容器的形状从一个容器到下一个容器是相同的。

发明内容

为此，本发明涉及一种用于通过将加压液体注射到预制件中来同时成形和填充容器的方法，所述容器具有容器体积，当预制件处于限定容器的形状的模制腔中时，加压液体沿液体注射回路从加压液体源注射到预制件，所述方法包括：

-第一注射步骤，在第一注射步骤中，第一预定体积的加压液体被注射到预制件中，所述预定体积对应于容器体积的某个分数，所述第一注射步骤致使预制件扩展为第一中间容器，

其中，所述方法还包括：

-第二注射步骤，在第二注射步骤中，一旦已注射第一预定体积的液体，就减小液体注射速度，并且加压液体被进一步注入第一中间容器中，直到在液体注射回路中达到预定切换压力，所述第二注射步骤致使第一中间容器扩展为第二中间容器，以及

-第三注射步骤，一旦达到预定的切换压力，就开始所述第三注射步骤，在第三注射步骤中，使液体注射速度减速，直到停止液体注射，并且第二中间容器已扩展一直到容器的所述形状。

发明人已发现，注射回路内部的压力开始明显增加略早于扩展的预制件达到容器的最终形状。当注射到预制件内部的液体的体积超过预制件的初始内体积时，预制件径向地和轴向地扩展。可选的拉伸杆可以有助于预制件的轴向拉伸。发明人已了解到，当扩展的预制件的壁接触模制腔的内表面时，液体压力开始增大。从该事件起，为使注射的液体体积发生增量式增加，预制件壁的必须扩展以用于接收所述增量式体积的这部分减小。换句话说，预制件壁被推靠模制腔越多，预制件对液体注射的机械阻力就越大。液压锤现象只发生在预制件的整个外表面与模制腔接触时。回路内部的压力的此类初步斜升并不是锤效应本身，而是锤效应可能很快就会出现的指示。然而，当用加压液体同时成形并填充容器时，填充时间通常很短。特别地，当注射的液体比预制件材料的玻璃态转变温度更冷时，目的是尽快填充容器，并且填充时间可在0.1秒至0.5秒之间，通常约为0.2秒。这可能是为什么现有技术水平没有真正地检测到由于众所周知的锤效应而产生的初步斜升压力与真正的峰值压力之间的差异的原因。

实际上，EP2823948、US 2015/075119和US 2014/205707中所公开的设备不适于控制在迫使容器的整个表面抵靠模制腔时所达到的压力。

EP2823948中所公开的保持装置允许在达到高压时将注射组件牢固地保持在注射位置中。然而，容器内部的压力不受控制。

US 2015/075119中所描述的方法包括这样的步骤，其中，达到超压并且然后排空超压。因此，容器内部的压力不受控制。

US 2014/0205707中所描述的设备是填充器，在利用液体填充容器之前在填充器中从预制件成形出容器。那么，其不适于通过将加压液体注射至预制件中来同时成形和填充容器。

发明人们另外还发现，能够通过在压力的所述初步增加可能发生之前有力地减小注射速度来利用压力的所述初步增加。发明人已发现一种令人惊奇的组合效果：

-第一注射步骤，其允许全速注射，

-第二注射步骤，其在可能发生压力的初步增加的时间段之前减小注射速度，

-检测注射回路内部的压力何时达到预定的切换压力，以便立即切换到第三注射步骤，从而允许在发生锤效应之前开始停止注射的过程。

注射回路内部的压力达到预定的切换压力的时间可从一个容器到另一个容器而强烈地变化，这取决于众多因素，如外部温度、溶解到注射的液体中的空气、腔尺寸的变化、模制腔的尺寸等。然而，发明人已发现，在发生锤效应之前启动停止注射的过程允许控制在迫使容器的整个表面抵靠模制腔时所达到的压力。能够完全掌控压力峰值并在所述方法结束时获得形状和体积方面相同的容器。根据基于本发明的方法的另一个特征，第二注射步骤包括调查期间，在此期间，液体注射速度是恒定的，并且测量注射回路内部的压力并将其与所述预定的切换压力相比较，以及

所述方法包括：根据注射速度或注射体积随时间推移的主要预定曲线来驱动液体加压装置，使得从开始时间以及在第一和第二注射步骤期间注射液体，并且使得注射速度从切换时间以及在所述第三注射步骤期间遵循注射速度或注射体积随时间推移的最终预定曲线。

此类“根据注射速度或注射体积的预定曲线来驱动”可以是开环控制，例如，当加压装置包括活塞、旋转伺服马达和旋转/平移转换机构时。此类“根据注射速度或注射体积的预定曲线来驱动”可替代地为闭环控制，其使用与真正的注射速度或注射体积相关的返回信号，如使用活塞位置的测量值。在两个替代例中，通过控制注射速度或注射体积来驱动注射这一事实比通过控制注射压力来驱动要稳定和安全得多。如图4中所图示的，在达到所述切换压力之前的液体压力是相当不稳定的，并且取决于许多因素，如注射速度和拉伸杆速度的同步。在本实施方式中，在切换“注射速度或注射体积随时间推移的曲线”之前和之后，加压装置100％通过速度或体积控制(而不是压力控制)来驱动。根据基于本发明的方法的另一个特征，第二注射步骤包括减速步骤，其中，液体注射速度被减小，直到所述液体注射速度达到恒定的液体注射速度，所述减速步骤发生直到注射了第二预定体积的液体，所述第二预定体积包括在预定体积与容器体积之间。

具有其中以恒定速度注射液体的阶段允许在第二注射步骤与第三注射步骤之间更容易过渡。例如，注射速度随时间推移的最终预定曲线的起始点是在液体压力达到所述预定的切换压力的时候的所述恒定速度。根据基于本发明的方法的另一个特征，所述方法包括在第三步骤的结束部分处延长的保持期间，在所述保持期间施加于液体注射回路中的压力为设定点压力，预定的切换压力对应于所述设定点压力的某个分数。

确定这个分数以便超过在压力的不稳定阶段期间所达到的压力，并且足够早以避免在出现锤效应时的压力增加得太多而超过设定点压力。

保持步骤允许在足够的时间期间施加期望的压力以使容器完全扩展，并在提供模制腔的情况下确保容器中正确地刻有此类模制腔的细节。将预定的切换压力设定为保持压力的某个分数使得能够在达到保持压力时精确地停止注射，使得适当地控制保持压力。

根据基于本发明的方法的另一个特征，预定的切换压力基本上包括在设定点压力的50％与75％之间。

设定点压力的分数取决于液体注射的速度，在该速度下，注射回路内部的压力必须达到所述预定的切换压力。

根据基于本发明的方法的其他特征：

-加压液体源包括加压设备，所述加压设备包括可移动活塞，液体注射通过所述活塞的移动来控制，液体注射速度通过控制活塞的速度来控制；

-通过监测活塞的位置来检测第一预定体积。

在第三注射步骤之前监测活塞的位置允许精确地控制注射的液体的体积，这是因为所述体积取决于活塞的位置。根据基于本发明的方法的其他特征：

-第一预定体积包括在容器体积的50％与85％之间，优选地在容器体积的70％与80％之间，例如约为容器体积的75％；

-第一注射步骤包括：初始注射阶段，其中，以不断增加的注射速度来注射加压液体；以及恒定的注射阶段，其中，以恒定的注射巡航速度(cruise speed)来注射加压液体，直至达到预定体积；

-初始注射阶段的注射速度的增加量等于可能的最高液体加速度。

此类可能的最高加速度由用于产生压力的硬件的极限和/或由液体回路内部的负载损失决定。根据基于本发明的方法的另一个特征，液体注射回路中的压力由放置在所述液体注射回路中的压力传感器来监测。

本发明还涉及一种用于实现如上所述的方法的注射设备，其包括模制腔、加压液体源和与加压液体源流体连通的注射喷嘴，所述注射喷嘴布置为被放置成与所述模制腔中的预制件流体连通，所述注射喷嘴与所述加压液体源和所述预制件一起限定液体注射回路，所述注射设备包括用于测量从加压液体源注射至预制件中的液体的体积的体积测量装置和用于测量液体注射回路中的压力的压力测量装置。

根据注射设备的其他特征：

-所述设备包括用于驱动加压液体源的驱动装置，所述驱动装置连接到所述压力测量装置并连接到软件存储器，所述软件存储器包括注射速度随时间推移的主要曲线以及注射速度随时间推移的最终曲线，所述驱动装置是基于所测量的注射体积和/或所测量的注射速度的返回信号的闭环类型。

-加压液体源包括加压设备，所述加压设备包括通过伺服马达在活塞主体内移动的活塞，所述体积测量装置包括活塞位置的传感器，

-液体注射回路中的压力由放置在所述液体注射回路中的压力传感器来监测。

附图说明

本发明的其他方面和优点将在阅读以示例的方式给出的并参照附图而作出的以下描述后而显现，其中：

图1是允许实现根据本发明的方法的注射设备的横截面视图，

图2是图1的注射设备在方法的初始步骤的横截面视图，

图3是图1的注射设备在本发明的方法期间的横截面视图，

图4是以混合线表示活塞随时间推移的位置、以虚线表示活塞随时间推移的速度、和以实线表示注射回路中随时间推移的压力的曲线图。

具体实施方式

根据本发明的方法可以在适于液压成形方法并且具有适当的控制和监测装置的常规注射设备中实现。

图1中示出了此类注射设备1的示例。注射设备1包括液体源2、加压设备4和注射喷嘴6。

液体源2包括待注入预制件8中以使所述预制件扩展为容器10(图3)的液体。液体有利地为最终产品，即旨在留在容器10中以交付给最终消费者的液体。如先前所解释的，液体可以具有任何适当的性质。

液体源2与加压设备4流体连通，例如经由适当的导管，所述导管布置成以可控的压力和速度通过注射喷嘴6将液体注射到预制件8中。

为此，加压设备4有利地为活塞设备，其包括可在活塞主体14的内部移动的可移动活塞12。活塞主体14包括圆柱形壁16，所述圆柱形壁包括入口18和出口20，所述入口和出口通向由活塞12和圆柱形壁16限定的加压室22。液体源2被放置成经由入口18与加压室22流体连通，以及注射喷嘴6被放置成经由出口20与加压室22流体连通。可移动活塞12在活塞主体14的内部可移动，使得加压室22的体积可取决于活塞12在活塞主体14中的位置而变化。更具体地，活塞12可在图1中所示的完全位置和图3中所示的注射位置之间移动，在完全位置中，活塞12与出口20隔开并且加压室22的体积最高，在注射位置中，活塞12更接近出口20并且加压室的体积最低。活塞12根据注射方向在完全位置与注射位置之间移动，所述注射方向由图2和图3中的箭头I示出。应当注意的是，活塞12以不透液体的方式与注射主体14的圆柱形壁16接触，以防止任何液体越过活塞12从注射室22中漏出。

通过适当的致动装置来致动活塞的移动，所述致动装置例如包括：致动杆24，其附接到活塞12；以及伺服马达26，其布置成沿注射方向和与注射方向相反的方向(称为填充方向，如由图1中的箭头F所示)使致动杆24和活塞12平移地移动。

注射喷嘴6包括限定喷嘴室30的喷嘴主体28，所述喷嘴室放置成使入口32与出口34流体连通。入口32被放置成经由适当的导管与加压设备4的出口20流体连通。出口34布置为被放置成以不透液体的方式与预制件8的内体积流体连通，如图2和3中所示。

应当注意的是，注射喷嘴6可以在缩回位置(图1)与注射位置(图2和3)之间可移动，在缩回位置中，预制件8可以放置在出口34下面，并且可以从出口34下面重新取回容器10；在注射位置中，出口34被放置成与预制件8的内体积流体连通。

密封销36在喷嘴室30中延伸，并且在所述喷嘴室30中可在密封位置(图1和图2)与打开位置(图3)之间移动：在密封位置中，密封销36的密封端38与喷嘴室30的互补部分40以不透流体的方式协作，以防止存在于喷嘴室30中的液体流动穿过出口34；在打开位置中，密封销36的密封端38与互补部分40隔开，使得液体可以流动穿过出口34。就互补部分40来说，其意味着喷嘴室30的一部分具有与密封销36的密封端38的形状互补的形状。此互补部分40例如延伸到出口34的紧邻处。密封销36的移动例如由致动活塞42来控制，所述致动活塞放置在注射喷嘴6的上室44中并附接到密封销36。以已知的方式，通过使用上室44中的致动流体(例如空气)，能够使密封销36在其密封位置与其关闭位置之间移动。

密封销36可以是中空的，以接收沿注射轴线A延伸穿过密封销36的拉伸杆46。以已知的方式，拉伸杆46可平移地移动穿过密封销36和出口34以如随后将描述的那样帮助预制件8的轴向扩展。拉伸杆46的移动由适当的致动装置(未示出)来控制，诸如伺服马达或磁性装置或其他装置。

注射设备1还包括控制单元48，所述控制单元布置成控制注射设备的致动装置以控制和同步可移动活塞12、密封销36和拉伸杆46的移动。

注射设备1还包括随后将结合本发明的方法描述的传感器装置。

上文所描述的注射设备1可以与限定模制腔52的模具50一起使用，所述模制腔具有与待生产的容器10的形状互补的形状。如本身已知的，模具50布置成接纳预制件8，使得所述预制件8的内体积保持可进入以被放置成与出口34流体连通。

现将更具体地参考图4来描述一种用于通过将加压液体注射预制件8中来同时成形和填充容器10的方法。所述方法在如上所述的注射设备1中实现，其中，包括以下各者的空间称为液体注射回路54：形成加压液体源的加压室22、将加压室22的出口20连接到喷嘴室30的入口32的导管、喷嘴室30、出口34和预制件8的内体积。

首先，如图1中所示，将加热预制件8放置在模具50的模制腔52中。就加热来说，其意味着例如由PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预制件8被加热超过其玻璃转变温度，使得预制件8在模制腔52中处于可延展状态。

接下来，如图2中所示，将注射喷嘴6放置于其注射位置中，使得出口34被放置成与预制件8的内体积流体连通。

在这个阶段，密封销36处于其密封位置中，并防止液体流动穿过出口34。应当注意的是，在这个位置中，液体注射回路54填充有来自液体源2并通过可移动活塞12进行加压的液体。为了做到这一点，使可移动活塞12沿填充方向F自其注射位置移动，使得液体从液体源2中抽吸到液体注射回路54中，然后使可移动活塞12沿注射方向I移动以在密封销36处于其密封位置中时对液体进行加压。放置在液体源2与加压室22之间的导管中的止回阀(non-return valve)例如防止液体在此操作期间返回到液体源2。就加压来说，其意味着液体被带到超过大气温度的压力。例如，就在密封销36打开之前，压力可能在1巴与2巴之间。

然后，通过使密封销36移动到其注射位置并通过使可移动活塞12沿注射方向I移动，将液体注射预制件8中，如图3中所示，这使预制件8扩展并将预制件8的壁朝模制腔52的壁推进，如由图3的容器10中的箭头所示。

在以此注射液体之前和/或期间，如本身已知的那样，拉伸杆46可以移动以接触预制件8的底部并在所述底部上施加拉伸力，使得预制件沿注射轴线A扩展。

液体注射包括现将描述的几个步骤。

在图4中，活塞12的位置以混合线表示；活塞12的速度以虚线表示，并向“S”垂直轴线报告(report)；以及注射回路54(在图1中可见)内部的液体的压力以实线表示，并向“P”垂直轴线报告。

在注射开始时(即，当密封销36移动到其注射位置时)，第一注射步骤开始，在第一注射步骤，扩展预制件8直到第一中间容器，所述第一中间容器具有对应于待生产的最终容器10的体积(也称为容器体积)的某个分数的体积。换句话说，第一中间容器是未完全扩展的容器。为了成形出此第一中间容器，通过使注射活塞12沿注射方向移动来在预制件8中注射第一预定体积的液体。所述注射开始由图1中的箭头t1表示。

液体的第一预定体积等于容器体积的某个分数，例如包括在容器体积的40％与90％之间，优选地包括在容器体积的50％与75％之间。.根据实施方式，预定体积为容器体积的75％。根据另一个实施方式，预定体积为容器体积的50％。

可以通过控制可移动活塞12在活塞主体14中的位置来控制注射体积。实际上，当密封销36处于注射位置中时活塞12沿注射方向I在活塞主体14中移动的距离对应于注入预制件8中的液体的量。因此，控制活塞12的位置允许准确控制注入预制件8中的加压液体的体积。因此，注射设备包括用于监测和控制活塞12在活塞主体14中的位置的装置。此类装置例如联接到驱动活塞12的伺服马达26以及联接到控制单元48。

这些装置布置成使得当达到活塞12的对应于注射预制件8中的加压液体的预定体积的预定位置时，第二注射步骤开始，其中，活塞12的行为发生改变，如随后将描述的。

活塞12的对应于注射预制件8中的加压液体的预定体积的预定位置由图4中的箭头t2表示。可以看出，在时间t₁与时间t₂之间，活塞位置的值已相对于在时间t₁之前的位置初始值有所增加。该初始值对应于在图1中所示的完全位置中的活塞12的位置，并且随着活塞12朝注射位置移动，即，当活塞12更接近活塞主体14的出口20时，位置的值增大。这意味着：在时间t₁与时间t₂之间，活塞12已自其完全位置移动到在完全位置与注射位置之间的中间位置，当预定体积的加压液体已注入预制件8中时，达到所述中间位置。

所述方法还涉及经由适当的装置来监测和控制活塞12在活塞主体中的移位速度，所述装置也联接到伺服马达26和控制单元。图4中以虚线示出活塞的速度。

如在图4中可以看出，在第一注射步骤期间(即，在时间t₁与时间t₂之间的时间t₁’)，活塞12的速度首先迅速增加，且然后在时间t₁’与时间t₂(达到活塞12的中间位置的时间)之间是恒定的。

活塞12的速度的增加对应于初始注射阶段，在此期间，活塞12的移动被加速以迅速达到巡航速度Sc。加速度布置成在本发明的注射设备1的情况下可能是最重要的。这意味着初始注射阶段的注射速度的增加量等于注射回路中可能达到的最高液体加速度，这意味着注射液体流动速度的增加量是可以由活塞12的致动器产生的最大增加量。例如，如果致动器是电动马达或伺服马达，则最大值由正好在安全切断之前的最大电流决定。换句话说，初始阶段的目标是尽可能快地达到巡航速度Sc，使得活塞12针对第一注射步骤的大部分以巡航速度Sc移动。加速度例如约为1G或2G，其取决于针对此操作所消耗的能量。

使活塞12以等于巡航速度Sc的恒定速度移动允许更好地控制活塞12的移动与拉伸杆和/或与注射设备的其他部分的移动的同步。此外，以恒定速度进行的移动易于检测活塞12的中间位置(即，对时间t₂的确定)。

在时间t₂，第二注射步骤开始，在此期间，监测液体注射回路54内部的压力，使得可以在如随后将描述的第三注射步骤开始的时间t₃处检测到液体注射回路54内部的预定的切换压力Pp。

待检测的预定的切换压力Pp等于设定点压力Ps的某个分数，所述设定点压力在所述方法结束时必须施加到容器并且布置成将模制腔的形状完全地且适当地赋予到容器10上。此类设定点压力Ps允许获得完全成形的容器，特别是当局部细节(诸如，脊状物或肋状物)必须压印在容器中时。设定点压力Ps基本上对应于必须施加到容器并且大于在第一注射步骤期间以及在第二注射步骤开始时施加到预制件的压力的压力峰值，如图4中可以看出，其中，以实线示出液体注射回路54内部的压力。举例来说，在第一注射步骤期间以及在第一步骤开始时施加的压力约为1巴至2巴，并且设定点压力Ps可约为40巴。

如先前所解释的，预定的切换压力Pp是所述设定点压力Ps的某个分数，该分数是取决于在第二注射步骤期间活塞12的速度来选择的，并且在该分数下如现在将解释的那样将检测到预定的切换压力Pp。

在第二注射步骤期间，活塞12的速度被减小，直到其达到低于巡航速度Sc的检测速度Sd。为此，第二注射步骤包括以下步骤：使活塞12减速直到其在时间t₂’达到检测速度Sd，然后将活塞12的速度保持在等于检测速度Sd的恒定速度，直到在时间t₃达到预定的切换压力Pp。

减速度也是在注射设备的情况下活塞可以经受的最高减速度，使得尽可能快地达到检测速度Sd。事实上，必须在液体注射回路54内部的压力开始迅速增加的时候(即，当注射容器内部的液体的体积接近必须达到的容器体积时)达到检测速度。实际上，在第二注射步骤期间，第一中间容器进一步扩展为第二中间容器，所述第二中间容器具有大于第一中间容器的体积并接近容器体积的体积。在达到第二中间容器的体积之前，减小容器的扩展，并且随着液体进一步注射到容器中，压力在液体注射回路54内部迅速升高。

如随后将描述的，本发明的目的是检测预定的切换压力Pp，以便在达到所述预定压力时修改活塞的行为。然而，如图4中所示，预定的切换压力位于此快速的压力上升中，这使得很难检测。一种能够检测到该预定的切换压力Pp的方式是在第二注射步骤期间减小活塞12的速度，使得压力上升不太急剧。实际上，如果活塞的速度将保持在巡航速度Sc，则压力上升将非常急剧，即，在图4的图表中几乎垂直，并且将不可能检测到预定的切换压力，而当活塞12以低于巡航速度Sc且一旦达到就恒定的检测速度Sd移动时，可检测到预定的切换压力。通过放置在液体注射回路54中的压力传感器或通过监测驱动可移动活塞的马达(例如，伺服马达26)的电流信号，可以检测到预定的切换压力。

当中间容器具有基本上包括在容器体积的90％与95％之间的体积时，液体注射回路内部的压力增加开始。因此，在第二注射步骤开始时活塞12的减速度布置成使得当注入中间容器中的液体的体积基本上包括在容器体积的90％与95％之间时(例如，当所述体积等于容器体积的94％时)，达到检测速度Sd。

然后，活塞12以等于检测速度Sd的恒定速度移动，直到在第三注射步骤开始的时间t₃检测到预定的切换压力。

当检测速度Sd基本上等于100mm/s时，预定的切换压力Pp被设定为等于设定点压力Ps的50％。当检测速度基本上等于50mm/s时，预定的切换压力Pp被设定为等于设定点压力Ps的75％。这是因为：一旦达到预定的切换压力Pp，注射设备就必须能够在第三注射步骤期间进一步迅速减小活塞的速度，以掌控将在此第三注射步骤期间出现的压力峰值。

如上文所提到的，在时间t₃，第三注射步骤开始，并且活塞的速度进一步减小，直到所述速度等于0并且活塞在注射位置中不再移动(即，直到活塞达到图3中所示的注射位置)。在此位置中，液体注射停止，这意味着不再有进一步的液体量进入容器10。

然后发生液压锤效应，其中，压力超过设定点压力Ps。然而，由于本发明的方法，这种锤效应不太重要并且可以由注射设备承受，而不需要注射设备的特定的尺寸超标。在液压锤之后，压力然后停留在设定点压力Ps，在该设定点压力下，容器被完全贴靠在模制腔52的壁上，并且在该设定点压力下，容器的形状被适当地限定。因此，在第三步骤结束时，第二中间容器已扩展为最终容器。

因此，本发明的原理是：通过监测在容器扩展结束时液体注射回路54内部的液体的压力而不是像传统上那样通过监测活塞的位置，控制设定点压力Ps的施加。通过这样做，可以确保设定点压力Ps被施加到容器，而当监测活塞的位置时，情况就不是这样了，因为当达到设定点压力时活塞的位置可以从一个容器到下一个容器而变化，例如取决于被压缩在液体注射回路54中并且可以从一个容器到下一个容器而变化的空气的量。

因此，本发明的方法使得能够将相同的设定点压力Pp施加到由注射设备生产的所有容器。因此，由所述方法生产出的容器是均匀的，并且所述方法是完全可重现的。

根据实施方式，本发明的方法还包括在第三注射步骤之后的保持步骤，所述保持步骤在时间t₄开始。在此保持步骤期间，活塞保持处于注射位置中，使得在液体注射回路54中和在容器中以预定的时间量施加设定点压力，所述预定的时间量结束于时间t₅。此保持步骤允许在足够的时间期间施加期望的压力以使容器完全扩展，并在提供模制腔的情况下确保容器中恰当地刻有此类模制腔的细节。

一旦保持步骤结束，密封销36就被移回到其密封位置中，并且可以从模具50重新取回所成形的容器。

然后，可以将所述方法应用到后续的预制件8。

已结合活塞的使用描述了本发明的方法以对液体进行加压和注射液体，活塞的速度允许控制液体注射的速度。然而，加压液体源也可由泵形成。在这种情况下，通过控制泵来控制液体注射速度和注射的液体体积。所述方法保持相同，一旦容器几乎完全扩展，对体积的控制就改为对压力的控制，以便掌控待施加到容器的压力峰值。

Claims (16)

1.一种用于通过将加压液体注射到预制件(8)中来同时形成和填充容器(10)的方法，所述容器具有容器体积，当所述预制件(8)处于限定所述容器(10)的形状的模制腔(52)中时，所述加压液体沿液体注射回路(54)从加压液体源注射到所述预制件(8)，所述方法包括：

-第一注射步骤，其中，将第一预定体积的所述加压液体注射到所述预制件(8)中，所述第一预定体积对应于所述容器体积的部分，所述第一注射步骤致使所述预制件(8)扩展为第一中间容器，

其特征在于，所述方法还包括：

-第二注射步骤，其中，一旦已注射所述第一预定体积的液体，就减小液体注射速度，并且将所述加压液体进一步注射到所述第一中间容器中，直到所述液体注射回路(54)中达到预定切换压力(Pp)，所述第二注射步骤致使所述第一中间容器扩展为第二中间容器，以及

-第三注射步骤，一旦达到所述预定切换压力(Pp)，就开始所述第三注射步骤，其中，使所述液体注射速度减速，直到停止所述液体注射，并且所述第二中间容器已扩展达到所述容器(10)的形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二注射步骤包括测量期间，在所述测量期间，所述液体注射速度是恒定的，以及在所述测量期间测量所述液体注射回路(54)内部的压力，并将所述液体注射回路(54)内部的压力与所述预定切换压力(Pp)相比较，以及

其中，所述方法包括：根据注射速度或注射体积随时间推移的主要预定曲线来驱动液体加压装置，使得从开始时间以及在所述第一注射步骤期间和所述第二注射步骤期间注射所述液体，以及使得所述注射速度从切换时间以及在所述第三注射步骤期间遵循注射速度或注射体积随时间推移的最终预定曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二注射步骤包括减速步骤，在所述减速步骤中，所述液体注射速度减小，直到所述液体注射速度达到恒定的液体注射速度(Sd)，所述减速步骤一直进行，直到注射了第二预定体积的液体，所述第二预定体积包括于所述第一预定体积与所述容器体积之间。

4.根据权利要求1所述的方法，包括在所述第三注射步骤的结束部分处延长的保持期间，在所述保持期间施加于所述液体注射回路中的压力为设定点压力(Ps)，所述预定切换压力(Pp)对应于所述设定点压力(Ps)的部分。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述预定切换压力包括于所述设定点压力(Ps)的50％与75％之间。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加压液体源包括加压设备(4)，所述加压设备(4)包括可移动活塞(12)，所述液体注射通过所述活塞(12)的移动来控制，所述液体注射速度通过控制所述活塞(12)的速度来控制。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过监测所述活塞(12)的位置来检测所述第一预定体积。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一预定体积包括于所述容器体积的50％与85％之间。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一预定体积包括于所述容器体积的70％与80％之间。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一预定体积为所述容器体积的75％。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一注射步骤包括：

初始注射阶段，在所述初始注射阶段中，以不断增加的注射速度来注射所述加压液体；以及

恒定的注射阶段，在所述恒定的注射阶段中，以恒定的注射巡航速度(Sc)来注射所述加压液体，直至达到所述第一预定体积。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述初始注射阶段的所述注射速度的增加量等于可能的最高液体加速度。

13.根据权利要求6至7中任一项所述的方法，其中，所述液体注射回路(54)中的压力由放置在所述液体注射回路(54)中的压力传感器来监测。

14.一种用于实现根据权利要求1至13中任一项所述的方法的注射设备，包括模制腔(52)、加压液体源和与所述加压液体源流体连通的注射喷嘴(6)，所述注射喷嘴(6)布置为被放置成与所述模制腔(52)中的预制件(8)流体连通，所述注射喷嘴(6)与所述加压液体源和所述预制件(8)一起限定液体注射回路(54)，所述注射设备包括体积测量装置和压力测量装置，所述体积测量装置用于测量从所述加压液体源注射到所述预制件中的液体的体积，所述压力测量装置用于测量所述液体注射回路(54)中的压力，其中所述注射设备还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述加压液体源，所述驱动装置连接到所述压力测量装置，并连接到软件存储器，所述软件存储器包括注射速度随时间推移的主要曲线以及注射速度随时间推移的最终曲线，所述驱动装置是基于所测量的注射体积和/或所测量的注射速度的返回信号的闭环类型。

15.根据权利要求14所述的注射设备，其中，所述加压液体源包括加压设备(4)，所述加压设备(4)包括通过伺服马达在活塞主体(14)内移动的活塞(12)，所述体积测量装置包括所述活塞位置的传感器。

16.根据权利要求14和15中任一项所述的注射设备，其中，所述液体注射回路(54)中的压力由放置在所述液体注射回路(54)中的压力传感器来监测。

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