CN111093944A - 用于型坯温度调整的加热设备和用于运行加热设备的方法 - Google Patents

用于型坯温度调整的加热设备和用于运行加热设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行加热设备(116)的方法，加热设备用于在加热设备(116)中对由热塑性材料制成的型坯(14)温度调整，各型坯(14)通过在加热设备(116)中热调整准备后续成型过程，借助在压力下供送到型坯(14)中的成型流体将型坯(14)成型容器(12)，加热设备(116)至少在第一运行状态和第二运行状态中运行，加热设备(116)在第二运行状态中的运行是针对加热设备(116)的启动阶段进行，加热设备(116)的温度接近于加热设备(116)的热力学稳定平衡状态的平衡温度，加热设备(116)在第一运行状态中的运行是针对加热设备(116)的紧接启动阶段之后的持续运行进行，加热设备(116)以时间上变化的加热功率值运行。本发明还涉及一种加热设备和具有加热设备的机器，该加热设备各自构造成根据方法运行。

Description

用于型坯温度调整的加热设备和用于运行加热设备的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的用于运行用于对由热塑性材料构成的型坯进行温度调整的加热设备的方法。本发明此外还涉及根据权利要求8前序部分所述的用于对型坯进行温度调整的加热设备。最后，本发明涉及根据权利要求9前序部分所述的用于由型坯制造容器的机器。
背景技术
已知的是通过由热塑性材料、例如聚对苯二酸乙二醇酯(聚乙烯-对苯二酸酯)构成的型坯通过吹塑成型工艺制造容器，其中，型坯在吹塑机内部供送给不同的加工站(DE43 40 291 A1)。典型地，吹塑机具有用于型坯的调温(或热调整)的加热设备以及具有吹塑装置，该吹塑装置具有至少一个吹塑站，在其区域中，各自先前经温度调整的型坯膨胀成为容器。这种膨胀是借助于作为压力介质的压力气体(压力空气)实现，该压力介质以成型压力导入到要膨胀的型坯中。在型坯的这种膨胀中在方法技术上的流程在文献DE 43 40 291A1中阐明。吹塑站的基本结构在文献DE 42 12 583 A1中描述。型坯的调温的可能性方案在文献DE 23 52 926 A1中阐明。调温或热调整在此理解为：将型坯加热到对于吹塑成型而言适合的温度并给型坯如有必要的话施加温度特性曲线(Temperaturprofil)。同样已知的是，由型坯在附加采用拉伸杆的情况下吹塑成型成为容器。
按照典型的再处理方法，将通过吹塑成型工艺制造的容器供送给后续填充装置且在此充以设定的产品或填充物。也就是说，采用单独的吹塑机和单独的填充机。在此也已知的是，单独的吹塑机和单独的填充机组装成机器模块，也即组合式吹塑填充装置，其中，吹塑成型过程和填充过程在单独的机器构件上以及在时间上依次地实现。
此外已经提出，容器(特别是也呈瓶子形式)由经热调整(或经调温)的型坯制造而成，并且在此同时充以流体式填充物，该流体式填充物作为液压压力介质为了膨胀型坯(或为了成型容器)以成型及填充压力供送，从而填充的同时将相应的型坯成型成为容器。实现各容器同时成型及填充的这种方法也可以称为液压成型方法或液压容器成型工艺。在此已知的是，通过采用拉伸杆来辅助成型过程。在此，在成型及填充过程之前首先对型坯进行温度调整。
在通过填充物自身(也即使用填充物作为液压压力介质)由型坯成型容器的情况下，对于容器的成型及填充而言仅仅还需要如下机器，该机器为此自然具有提高的复杂性。US 7,914,726B2给出对于这样的机器的示例。DE 2010 007 541 A1给出另一示例。
关于型坯的温度调整方面，要求基本上同样与此无关：在后续步骤中设有适合的温度特性曲线的型坯的成型过程是借助于在压力下导入气体还是借助于在压力下的液体实现。各自待设定的用于型坯热调整的加热设备和各自待采用的用于运行这种加热设备的方法于是对于上述两个已知成型方法是相同类型的。如下所述的本发明同样涉及到这样两个所描述的成型方法。
在现有技术中已知的加热设备例如包括多个所谓的加热箱。这些加热箱通常静止不动地沿着加热路段布置，并且借助于适合的输送装置使型坯运动经过这些加热箱且在此将其加热。通常的输送装置例如包括回转式输送链。这些链节在此例如由输送销形成，其中的每个输送销通过夹紧配合到型坯的嘴部区段中来保持型坯并且将其在其沿着加热路段的回转式运动上进行引导且引导通过加热箱。
通常，加热设备模块式构建，也即：沿着加热路段设有多个这种加热箱作为加热模块。在此可以涉及到各自相同的加热箱或者涉及到不同结构类型的加热箱。
在加热箱内部例如设置有加热元件。在现有技术中，优选采用近红外线辐射器(NIR)作为加热元件，例如可以沿着型坯的纵长方向将多个近红外线辐射器作为加热元件相互上下布置。在文献EP2749397A1或WO2011/063784A2中给出这种加热设备的示例和上述称为加热箱的加热模块的典型结构的示例。
在现有技术中已知的是，这些加热设备附接到控制装置。该控制装置在此通常如此设计，使得型坯在加热设备内部如此加热，使得该型坯以期望的温度特性曲线离开加热设备。对此可理解为，不仅在型坯中实现确定的温度，而且沿着型坯的纵长方向(以及必要时也可沿着型坯的周边方向)实现确定的温度曲线。在现有技术中也已知的是，例如除了上述加热元件之外，也可以设有用于冷却型坯表面的装置，例如用于有目的给型坯表面施加冷却空气流的装置。而且这些附加的用于冷却的装置可接入到加热设备的所述控制装置中。概念“控制装置”和“控制方法”包括如下装置及方法：借助所述装置及方法实施英语概念“开环控制(open-loop control)”的意义上的控制，以及实施在英语概念“闭环控制(closed-loop control)”的意义上的调节，以及实施这两者的混合形式。
为了能够将加热设备在控制技术方面如此调节和/或控制，使得在加热设备的出口处型坯以期望的方式经温度调整地存在(也即具有期望的温度和期望的温度特性曲线)，在现有技术中已知的是，在加热设备的出口侧例如设置有测量传感器(例如高温计)，该测量传感器测量在测量传感器旁边经过的型坯处的表面温度。调节过程的控制值(Führungswert)在这种实施形式中是型坯的表面温度。该测量值例如可以与额定值比较，并且对加热设备的调节也即是能够以调节的方式调设到针对型坯表面温度的额定值。
在已知的加热设备中部分设定的是，关于沿着型坯的纵长方向相互上下布置的加热元件方面进行区分。例如，对于这些相互上下布置的加热元件，各自限定出适合的加热功率，该适合的加热功率由控制装置调节和/或控制。例如，控制装置中的预调设可如下实现：(例如通过操作人员)是否和以何种方式应使设置在不同的高度上的加热元件不同地加热。控制装置为此可以提供例如高度特定的参数。此外已知的是，调设对于所有加热元件进行应用的上级功率参数。辐射器层面(也即所有设置在相同的高度水平上的加热元件)的实际的、由控制装置预给定的加热功率于是通过上述两个参数的相乘产生。通过每个加热元件层面的加热功率的个别化调设，所确定的加热特性曲线是可调设的。由此，例如每个层面中的加热功率可如此调设，使得更强地加热型坯的确定区域。同时，总体上可以通过针对所有加热元件而言共同的上级功率参数来调设加热功率。在此，对加热设备的调节在现有技术中由此实现：根据高温计测量值来补充调节上级功率参数。高温计测量值涉及到这种调节方案的控制参量(也即例如型坯的表面温度)。高度特定的参数在现有技术中并不是被调节，而是由沿着型坯的轴向方向的期望的温度特性曲线产生。这种高度特定的参数通常在机器的设置(或运行)时被调设且按照需要由操作人员改变，例如在生产转换到其他型坯的情况。
如果加热设备已经达到热力学稳定平衡状态中的平衡温度并且在持续运行中以及在这种状态中运行，那么已知的加热设备和已知的控制装置以及用于这些加热设备的控制方法得出良好的结果。如果在一定的运行持续时间之后那些构成加热设备的元件(如加热元件、反射器等)已经达到在持续运行中基本上保持恒定的温度，那么该热力学稳定的平衡状态存在。如果开始加热或者如果这种加热从所谓的内联运行(Inline-Betrieb)又转变成生产运行，那么这种热力学稳定的平衡状态相比而言则仍未存在。“内联运行”在此理解为如下运行状态：在所述运行状态中，常规的容器制造过程进而还有常规的加热过程是中断的，例如是由于运行干扰。在运行干扰的情况下，通常中断将型坯输入到加热设备中，并且在低的加热功率值的情况下仍继续运行加热设备。只有在运行干扰持续时间长的情况下，才完全关断加热设备。加热设备在这种启动阶段中(也即在持续运行之外的运行阶段中)显示出不稳定的辐射及加热性能。该不稳定的性能基本上由两个效应引起。在加热设备的启动时刻，设备自身的结构元件还未达到其最终的运行温度。因此，还不存在稳定的热和几何关系。到达通过加热设备所引导的型坯的热辐射在启动阶段已经因此仍未处于热力学平衡，这是因为设置在加热设备中的反射器或其他构件还未达到其平衡温度。加热设备的反射器或其他构件然而成为次级辐射器。辐射器的玻璃烧瓶(Glaskolben)或可能设定的过滤器必要时可能还未达到其平衡状态，且对辐射强度产生另外的影响，该辐射强度作用于型坯，例如也关于到达型坯的辐射的波长光谱方面。
另一方面在于，在加热设备的启动阶段中，首先没有型坯进入到加热设备中。在现有技术中通常的是，只有在达到确定的加热设备温度之后才使型坯进入到加热设备中。随着第一型坯的进入，在辐射面与吸收面之间的比例关系不断变化。
因而，在加热设备的这些启动阶段中，结果会导致不同地加热型坯。相应地，由型坯制造的容器在其特性方面具有离散结果。
在加热设备中存在的温度在现有技术中例如通过温度传感器来测量，这些温度传感器例如可以设置在加热设备的反射器中。这种温度测量例如可以用于确认：加热设备是否已经达到确定的额定温度，从该额定温度起型坯被启动进入到加热设备中。也可能的是，设有多个这种温度传感器。
也就是说，在已知的加热设备在持续运行中运行的情况下(也即例如在结束这种加热设备的启动阶段之后)在容器品质方面可达到令人满意的结果，这是因为加热设备的在现有技术中已知的控制装置充分地起作用，而容器品质方面的问题则产生在持续运行之前(也即在达到至少近似热力学稳定的平衡状态之前)。原则上自然可能的是，如此设计加热设备的启动时间，使得以良好的可靠性实现近似热力学稳定的平衡状态，也即：例如在开始使型坯进入到加热设备中之前，加热设备的构件已经达到其热平衡状态或接近其热平衡的状态。但这也表示：在开始容器生产之前一些时间过去了。典型的启动时间处于分钟的范围内且例如可以是五分钟。为了更有效充分利用现存的机器以及为了更有效使用加热能量，尽可能早地开始生产是值得期望的。因此，在现有技术中，远在加热设备达到其持续运行状态之前(也即还在启动阶段以内)也已经开始容器生产。
在此已知的是，在该启动阶段中，加热设备被不同于在持续运行中地调节(或控制)。上述根据型坯温度测量进行调节以及过渡到持续运行状态无论如何只有当第一型坯离开加热设备时才是可能的，这是因为只有在该时刻才可以通过型坯温度的测量来生成控制值。因此已知的是，例如，在加热设备中达到第一额定温度之后，加热设备以不同于实现型坯的第一温度测量的那一时刻的方式运行。自从那时起，例如加热设备在持续运行中启用上述调节。在这之前则根据其他方法运行加热设备。
在加热设备在满生产功率的情况下达到其热力学稳定平衡状态之前，在趋势上过少的热能被引入到型坯中。原因在于，设备的加热的构件作为次级辐射器起作用，且随着升高的温度发出更多长波辐射，这种长波辐射会特别好地例如被PET吸收。在达到热力学稳定平衡状态之前，通过次级辐射器的这种长波辐射份额较低。出于这个原因，在现有技术中已知的是，在给加热设备加载型坯的情况下，在达到持续运行状态之前，进而也显著在达到热力学稳定的平衡状态之前，将加热设备的总加热功率调设到相比于符合针对持续运行的基础值而言更高的值。针对加热设备的这个更高的加热功率值首先保持恒定，直至加热设备完全装载。只有在这之后才(如开篇所述)针对持续运行的调节进行干预，这是因为只有那时在型坯上进行温度测量才是可能的。
在加热设备的启动阶段中预给定的较高的加热功率例如由所谓的趋势曲线(Trendkurve)获得，该趋势曲线例如包含按照经验确定的在加热设备的功率与加热设备温度之间的关系。也即，在该启动阶段中，加热设备的控制(或加热设备的加热功率的控制)是根据固定的功率值由这种预给定的趋势曲线实现，其中，在现有技术中也已知的是，考虑测得的环境温度，其方式是，根据所检测到的环境温度来移动按照经验依据的趋势曲线。总之，在现有技术中已知的是，在达到加热设备的持续运行状态之前，加热设备并不根据例如型坯上的温度测量来调节，而是加热元件以时间上恒定的功率运行，其中，待调设的功率值由趋势曲线获得。
因而，首先启动现有技术的上述加热设备，并且加热元件以确定的预调设的启动功率运行。在加热设备中达到确定的第一温度的情况下，第一型坯进入到加热设备中，且加热设备(或加热设备的加热元件)以预给定的功率值运行。加热设备按照这种恒定的值预设进行控制。只有从达到确定的预给定的事件起，加热设备的调节才针对持续运行进行干预。这种预给定的事件例如可以是检测到型坯的第一表面温度。
在本发明中且特别是在权利要求中涉及到加热设备的第一运行状态和第二运行状态。第二运行状态在此应是加热设备的如下运行状态：在该运行状态中，仍未达到热力学稳定的平衡状态，也即：加热设备的热辐射器和其他元件仍未达到其热力学平衡状态。在该第二运行状态中，热辐射器和其余元件仍力求达到热平衡状态。参照从热调整直至完成容器的成型过程的典型的周期时间，其温度发生变化，且其辐射特性还朝动态平衡状态的方向发生变化。典型的周期时间处于10秒的范围内，且这些改变在该时间窗中例如关于加热设备温度处于几个摄氏度的范围内。在与之不同的第一运行状态中，在现有技术中，加热功率的调节是根据在调节回路内部由测量传感器所检测到的控制值FIST实现。
在加热设备在启动阶段中的上述控制中的缺点在于，从加热设备出来的型坯仍无法具有非常统一的温度，并且仍无法具有非常统一的温度特性曲线，这是因为针对加热元件的功率值的固定调设仅仅能够是对于启动阶段而言适合的平均值。因此，由该型坯所制造的容器在其特性方面还具有相对大的离散性。
发明内容
本发明应在此促成改善，并且改善在加热设备的启动运行期间型坯的温度调整的品质进而还改善由此制造的容器的品质，这些容器也即在达到加热设备的持续运行之前并且也在达到加热设备的热力学平衡状态之前制造。
该任务通过根据权利要求1的方法、根据权利要求8的加热设备以及根据权利要求9的机器解决。
按照本发明设定，在加热设备的第二运行状态中，不预给定针对加热功率的固定值。更确切地说，控制装置应在第二运行状态中使加热设备以在时间上变化的加热功率值运行。在此优选的是，在时间上变化的加热功率值朝着在持续运行中要采用的基础加热功率值的方向发展，优选地这个在时间上变化的加热功率值至少以近似方式在过渡到持续运行时达到上述基础加热功率值，而这个在时间上变化的加热功率值先前则采用较高的加热功率值。在持续运行中，在现有技术中实现围绕基础加热功率值的调节。也即，在持续运行中，一般说来涉及到设定起稳定化作用的调节，这在除此之外但无论如何接近处于平衡状态中的热力学系统中根据控制值(例如根据型坯温度)进行。因此，由调节方案所预给定的加热功率值在结果方面围绕基础加热功率值存在。因此有利的是，控制装置在第二运行状态中将加热功率值朝着该基础加热功率值方向发展地预给定。相比于第一运行状态，第二运行状态不是起稳定化作用的调节，而是在接近平衡之外的系统的起补偿作用的控制和/或调节用以考虑非平衡效应。优选地，例如可以设定，在第二运行状态中，给持续运行的基础加热功率值增加在时间上变化的补偿值，该值朝着过渡到持续运行的方向从首先较高的值达到大约零。
在第一可能的实施形式中，例如控制装置可以在加热设备的第二运行状态中根据控制值执行调节或控制。这种控制值例如可以是加热设备的实际温度或时间。例如也可能的是，功率值根据加热设备中的温度以改变的方式预给定。在控制装置中于是例如可以存储特性曲线，根据该特性曲线控制加热功率，其中，该特性曲线例如表示了加热设备的温度与要调设的功率值之间的函数关系，或者例如表示了时间与要调设的功率值之间的函数关系。这个特性曲线例如可以根据测得的环境温度来预给定，用以考虑环境温度的影响。有别于现有技术，借助本发明可能的是，在加热设备的启动阶段中，考虑到在越来越接近于热力学平衡状态的结果中发生改变的加热条件，其方式是，在启动阶段的过程中，加热功率值以经控制(或经调节)的方式改变。这例如可以通过存储适合的、按照经验确定的特性曲线实现。本发明另外的备选方案和改进在从属权利要求中提出。
有利地例如提出，在加热设备中设置有温度传感器。该温度传感器用于检测加热设备的温度，且该温度传感器例如可如由现有技术那样原则上已知地设置和构造。按照本发明设定，过渡到第一运行状态、例如过渡到加热设备的持续运行状态、也即离开第二运行状态(例如离开启动运行状态)从达到预给定的加热设备温度起实现。该温度传感器也可以提供温度测量值，以便借助该温度测量值作为控制参量来实施对加热设备在其第二运行状态中运行的控制(或调节)。
在本发明中，概念“持续运行状态”与“第一运行状态”同义地应用，以及概念“启动状态”/“启动阶段”与“第二运行状态”同义地应用。
此外有利地提出，加热设备在达到持续运行状态之前的启动阶段中的上述控制(或调节)只有当加热设备中达到最小温度时才采用。只有在该时刻，型坯才应进入到加热设备中。例如可以设定，在启动阶段的第一阶段中，加热元件以高功率运行，用以快速实现加热设备的加热。在达到第一温度的情况下，于是可以利用启动阶段中的调节(或控制)，并且在达到第二温度时或者在检测到型坯上的第一测量结果时，于是已知的调节能够在加热设备的持续运行状态中介入。
如上所阐明：本发明例如可由此实现，即：预给定针对启动阶段的特性曲线。然而有利地也可能的是，控制装置采用来自型坯处测量的测量结果或来自由此所制造的容器处测量的测量结果。这些测量值例如在时间上较早的第一启动过程中获得(例如通过在较早的启动过程期间经温度调整的型坯或由此所制造的容器处进行测量)且用于在时间上较晚的第二启动过程中的控制(或调节)，用以在改善或甚至学习的意义上修改启动阶段的控制(或调节)。通过这种方式可能的是，从启动过程到启动过程逐渐地改善型坯加热的品质。
用于修改启动阶段的控制(或调节)的这些测量值例如可以是型坯处的温度测量。例如可以如在现有技术中已知的那样通过高温计来测量型坯的表面温度。但也可能的是，执行容器处的测量，例如可以测量容器的壁厚。一般涉及到型坯或容器处的如下值的测量：这些值指示出引入到型坯中的加热功率。
上述实现改善(或学习)作用的控制装置例如可由此实现：使得测量结果供送给神经网络。特别是，单层的神经网络适用于上述目的，且在此特别是所谓广义回归神经网络，也称为GRNN。
控制装置在此有利地如此构造，使得在加热设备的启动阶段中的控制(或调节)作为加热设备在持续运行状态中的调节过程的干扰参量实施。通过这种方式可以继续采用由现有技术已知的调节结构和控制装置，并且这些调节结构和控制装置在本发明的意义上可通过干扰参量补充，其中，按照本发明优选地设定，这种补充方式构造成自学习的干扰参量补偿方式。特别是，可以给控制装置针对加热设备的持续运行状态的调节信号在加热设备的启动阶段中增加补偿信号。在达到加热设备的持续运行状态时例如可以取消干扰参量或取消干扰参量接入
Figure BDA0002397970750000091
附图说明
本发明另外的优点、特征和细节由在下文中参照示意图所述的实施例产生。其中：
图1：用于由型坯成型容器的成型机(或机器)的极其示意的视图；
图2：加热设备的加热箱的示意图；
图3：具有温度特性曲线的经温度调整的型坯的原理图；
图4：成型机的可能的控制架构的示意图；
图5：用于加热设备的调节的调节简图；
图6：用于加热设备的调节的备选的调节简图；
图7：作为人工神经网络的组成部分的神经元的示意图；
图8：用于干扰参量的自学习补偿的示意图；
图9：按照本发明具有神经网络的调节方案的示意图；
图10：在按照本发明的加热设备调节方案中对于型坯特性的经验数值的图形视图。
具体实施方式
在图1中示出成型机10的原则上由现有技术已知的结构。视图示出呈旋转式机器类型的这种成型机10的优选构型，该成型机10具有旋转工作轮110，该旋转工作轮110承载有多个成型站16。为了图示的简化，自然仅仅示出一个这种成型站16。由供送装置112将示意示出的型坯14(也称为预成型件)在使用移交轮114的情况下连续供送给加热设备116。在加热设备116(该加热设备116也被称为热炉并且在该加热设备116中将型坯14沿着加热路段输送且在此进行热调整)的区域中，可以将型坯14根据应用例如以其嘴部区段22沿着竖直方向向上或沿着竖直方向向下输送。加热设备116例如配备有加热装置118，这些加热装置118沿着输送装置120设置用于构造加热路段。作为输送装置120例如可以采用回转的链条，该回转的链条具有用于保持型坯14的输送销。作为加热装置118例如适合的是这样的加热箱，这些加热箱具有红外辐射器或发射光的二极管或近红外辐射器。因为这种加热设备以多种形式在现有技术中已知，并且因为加热装置的构型上的细节对于本发明不是最重要的，因而可以省去关于对图2的描述得知的更详细的描述，而能够参照现有技术，特别是参照如下现有技术，即：吹塑机和拉伸吹塑机的加热设备以及成型及填充机的加热设备，它们全部包括在概念“成型机”中。
在足够的温度调整之后，将型坯14从移交轮122移交给能够旋转设置的(也即绕着竖直的机器轴线MA可回转地驱动的)工作轮110或成型站16，这些成型站16在工作轮110处以周边分布的方式设置。工作轮110配备有多个这种成型站16，在这些成型站16的区域中，不仅实现将型坯14成型成为示意示出的容器12，而且实现将容器12充以预给定的填充物。每个容器12的成型在此与填充同时实现，其中，填充物用作成型时的压力介质。在吹塑机中，相比之下在工作轮110上不实现填充，而是在随后的时刻在具有填充站的填充轮上实现填充。
在成型及填充之后，将完成成型及填充的容器12由卸载轮124从工作轮110取出、继续输送、且供送给输出路段126。工作轮110在生产运行中连续以期望的回转速度运转。在回转期间，实现将型坯14插入到成型站16中、将型坯14膨胀成为容器12，其中包括充以填充物且必要时(假如设有拉伸杆的话)还实现拉伸，以及还实现从成型站16取出容器12。
按照图1中的实施形式此外设定，给工作轮110通过输入装置128供送示意示出的封闭盖130。由此可能的是，在工作轮110上也已经执行对容器12的封闭，且使用卸载轮124处理已完成成型、填充、且封闭的容器12。
作为用于型坯14的材料可以采用不同的热塑性材料。例如列举如下：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚丙烯(PP)。型坯14的尺寸以及重量匹配于要制造的容器12的大小、重量和/或形状。
在加热设备116的区域中，典型地设置有多个电及电子构件。此外，这些加热装置118设有湿度灵敏的反射器。因为在工作轮110的区域中使用流体式填充物实现容器12的填充及成型，因而优选地为了避免电方面的问题应关注如下，即：避免湿气意外地进入到加热设备116的区域中。这例如可以通过隔离装置132实现，该隔离装置132提供至少一种防溅保护。此外也可能的是，对移交轮122的区域中所应用于型坯14的输送元件进行适合地调温或者如此施加压力气体冲击，使得附着的湿气无法到达加热设备116的区域中。
对型坯14和/或容器12的处理优选地使用钳子和/或使用对嘴部区段22至少局部从内部或从外部施加保持力的夹紧芯轴或插接芯轴实现。这种处理器件同样由现有技术充分已知。
成型机10出于其控制(或其调节)的目的配备有测量传感器。由此，例如通常的是，在加热设备116中设有温度传感器160，用以能够测量加热设备116的温度。此外，由现有技术已知的是，在沿着顺时针方向回转的输送装置120的出口侧，设有温度传感器162，该温度传感器162例如构造成高温计，且该温度传感器162例如在从其旁边经过的经温度调整的型坯14上检测表面温度。最后，在现有技术中也已知的是，借助测量传感器在完成的容器12上测量。由此，例如可以在输出路段126上设置有壁厚测量传感器164，用以检测在其旁边引导经过的容器的壁厚。上述这些传感器在此也可以由多个在高度上错开布置的传感器构造，以便例如沿着型坯纵轴线执行温度测量或者例如沿着容器纵轴线实施壁厚测量。而且在加热设备116中也可以设有多个温度传感器160。
在图1中示例性示出的加热装置118例如可以如在图2中更详细地在示意截面图中所示。这种加热装置也称为加热箱。通常，这些加热箱118中的多个加热箱118并排地沿着加热路段设置，用以构造加热通道，型坯14被引导通过该加热通道。
在图2中在示意截面图中示出的加热箱118具有多个近红外辐射器209，在示出的实施例中，九个近红外辐射器209沿着竖直方向相互上下布置，且这些近红外辐射器209中的每个近红外辐射器209限定加热平面。这些近红外辐射器209按照需求都能够以相同功率运行，或者单个地或多个成组地以不同功率运行。根据型坯14的轴向延伸范围，也可以关断沿着竖直方向位于下部的辐射器平面。为了实现在型坯14中的温度特性曲线，通常需要的是，使近红外辐射器209在不同的辐射器平面上以不同的加热功率运行。
与近红外辐射器209对置地设置有对应反射器207，该对应反射器207将到达其上的加热辐射朝着型坯14的方向反射且由此反射回到加热通道211中。加热通道211是通过底部反射器212向下隔绝的。型坯14在嘴部侧上通过支撑环屏蔽件205保护而免于加热辐射，这是因为应当保护具有构造在其上的螺纹的嘴部区域免于不必要的加热。支撑环屏蔽件205在此设置在处理装置203上，该处理装置203(如对图1所述)可以是回转的链条的部分。处理装置203还具有夹紧芯轴202，该夹紧芯轴202夹紧地接合到型坯14的嘴部区段中。这种夹紧芯轴202和这种处理装置203由现有技术充分已知且不需要进一步阐明。这种上述加热箱118的原理构造由现有技术也是已知的。
在图1中原理上示出的温度传感器160同样呈现在图2的加热箱118中，其中，该温度传感器160通常设置在反射器后方，例如在返回反射器207后方。该温度传感器160检测加热箱118的温度。原则上也可能的是，检测在加热通道211内部的温度，或者在加热通道211内部进行型坯14处的温度测量。
图3在截面图中示出典型的型坯14，该型坯14具有包括闭合的底部区域301和敞开的嘴部区段302。在嘴部区段302的区域中形成有外螺纹303以及支撑环304。在实现温度调整之后，在型坯14中产生确定的温度分布。由此，例如可以通过相应的加热沿着型坯14的轴向方向产生温度特性曲线，正如这在型坯14的左侧示出。在该处可见的是，在底部区域以及在支撑环下方的区域中，相比于其间的区域要实现较高的温度。但也可能的是，将型坯沿着轴向方向均匀地加热。从壁区域305的放大的区段清晰可见的是，在型坯壁内部温度曲线也是可调设的。此外这取决于：相比于径向内部，径向外部加热辐射的吸收要导致更强的升温。在型坯壁中的温度差异虽然随着时间通过热平衡过程而消除。但是，该温度平衡过程然而在典型地由PET制成的型坯中要相对缓慢。
附加地，型坯14也可以沿着周边方向设有温度特性曲线。这例如对于如下型坯是已知的，该型坯随后应成型成为非正圆的容器(例如椭圆容器)。
图4示出用于成型机10的控制装置400的可能的模块式控制架构的示意图。字母A表示主控制器，字母B表示用于加热设备的控制(或调节)的控制装置，字母C表示用于例如工作轮110的驱动器的控制器，字母D表示安全装置(例如紧急停止开关)，而字母E表示例如用于成型过程的控制装置，也即：例如用于拉伸杆的可能的驱动器，用于接通或关断成型流体的切换阀等。在显示器401上可显示出与控制相关的数据，且由主控制器经由数据线路405给显示器401提供要显示的值。显示器401也可以用作输入单元，并且通过该输入单元所输入的值可以经由连接线路405传送给主控制器A。另外的数据线路402、403和404以及数据线路405例如可以实施成数据总线，且例如用于主控制器A与另外的控制模块之间或者各控制模块相互间传输数据。
图5示出用于加热调节的控制装置B的示意结构，其中，选择型坯的表面温度TAuβen作为控制值。由该示出的调节方案所调节的加热设备以加热装置和以呈通风器形式的冷却装置工作。这种调节结构作为工作点获得启动加热功率PHeiz0和启动通风功率PLüfter0，因为在此除了加热辐射器之外还设有型坯表面的冷却结构。对加热的调节在此应根据型坯14的表面温度的测量实现，且出于该目的如图1所描述在加热路段的末端处设有高温计162。根据借助高温计162所测得的型坯14表面温度TAuβen，IST跟踪补充对加热功率的调节。此外可以设定，检测环境温度，且该环境温度作为参数也进入到加热设备的调节中。在示出的实施例中设定，检测加热功率的下降。为了阻止加热功率过强地下降，在低于功率ΔSu时，通过通风来改变表面冷却的功率。在加热功率下降时，例如这样程度地提高表面冷却的功率，直至加热调节器确认了型坯的表面温度的下降并且又提高加热功率。
图6示意地示出具有两个控制参量和两个调节参量的用于加热调节的控制装置B。作为第一控制参量选择参量F1IST/F1SOLL，例如型坯温度，并且作为第二控制参量选择参量F2IST/F2SOLL。作为调节参量，一方面选择加热设备的加热功率PHeiz，另一方面选择通风的冷却功率PLüfter。为了提高调节的耐用性，在图6中所示出的调节架构设计成分散式多参量调节器。
为了改善加热设备的不稳定性能，按照图6，将前馈控制干扰参量k2集成到调节器中。这种前馈控制干扰参量k2根据实际炉温TOfen,IST与静态炉温
Figure BDA0002397970750000141
(也即在达到平衡状态之后的炉温)之间的差异以一系数增加针对平衡加热功率PHeiz0的附加百分比功率。PHeiz0是基础值。在达到加热设备(或热炉)的平衡状态之前，于是产生较高的加热功率，以便即便如此仍使得型坯达到期望的温度。在图6中示出的方框图此外设有脱耦分支k1，以便消弱内部耦合。在示出的实施例中，控制参量F1IST/F1SOLL(例如型坯温度)相比于控制参量F2IST/F2SOLL优先级要高。这种前馈控制干扰参量
Figure BDA0002397970750000142
在方框图中作为干扰k2示出，该干扰k2与如下因素有关：加热设备在存在平衡条件的情况下的温度
Figure BDA0002397970750000143
相比于加热设备的实际温度TOfen,IST之间的差异。该温差越大，那么干扰参量效果越大地构造，且应越大地选择系数用以相对于基础加热功率来提高加热功率。
加热功率PHeiz0以及通风功率PLüfter0表示针对该调节环节的经调设的功率并且描述了工作点(或基础点)。这些功率根据控制参量改变。
图7在原理图中示出神经网络的神经元的结构。神经网络的特征一般在于其学习能力。神经网络的功能方式以人脑的功能方式作为依据，且由多个单神经元构成，这些单神经元通过突触相互连接。图7示出这种单神经元的结构。这种神经元在此包括突触的进入的信号u1、u2、…、un的求和以及激活功能，该激活功能基于输入值确定输出值。突触的形式确定了求和部位处的信号强度。这可以在技术意义上视为加权w1、w2、…、wn。借助偏差b可以预给定激活功能的工作点。在神经网络中通常根据学习法则通过改变神经元的加权w1、w2、…、wn进行学习。
神经网络经常多层地构造。但在此几乎不可能的是，解读已学习的性能。单层的网络相比之下是能够非常容易被解读，并且因此按照本发明有利地设定，存在单层的网络。
原则上，神经网络和神经网络的学习性能以及神经网络的技术构造充分已知。出于这个原因，在随后的附图中仅仅以共性的方式说明：这种神经网络如何能够结合到对加热设备的调节中。
图8示出例如由现有技术已知自学习式调节器800。该自学习式调节器800包括传统的线性调节路段(S)以及借助于GRNN的起学习作用的干扰补偿，其中，GRNN作为缩写代表了广义回归神经网络。此外由G1(S)以及G2(S)组合而成的线性调节路段由非线性的且未知的干扰参量NL检测。该干扰参量与可测量的参量p有关且在点K处干预到调节路段中。GRNN的任务此时在于，补偿非线性干扰函数对输出的影响。按照本发明涉及如下情况的补偿，即：加热设备还没有达到其热力学平衡状态。因此，型坯得到与平衡状态有偏差的加热条件。神经网络GRNN应通过学习过程和通过干扰参量补偿来消除该效果。
在图8中示出的调节器结构的优点在于，也无需从根本上改变迄今在现有技术中已经采用的调节回路。仅须将神经网络的补偿信号加给调节器的调节信号。基础调节器的现存的干扰参量补偿于是能够模块式地通过神经网络代替，或者假如不设有基础调节器的干扰参量补偿的话，那么此时可以添加这种干扰参量补偿。
图9示出型坯表面温度和加热设备的分调节系统的简化的干扰模型。代替于现有技术中已知的通过以恒定的系数提高加热功率的方式“固定的前馈控制干扰参量”，在此设置神经网络GRNN。这种干扰例如示出为非已知的非线性函数
Figure BDA0002397970750000161
该非线性函数与例如借助PT-10测得的加热设备温度
Figure BDA0002397970750000164
有关，例如是加热设备中反射器的温度
Figure BDA0002397970750000165
，并且输出辐射到型坯中的能量
Figure BDA0002397970750000162
反射器在此给出确定的性能，该确定的性能与加热设备的加热辐射器的经调设的功率有关。进入到型坯中的总能量QPref一方面由通过例如发热的反射器所引起的次级能量输入以及由通过加热辐射器的辐射所引起的初级能量输入QHeiz组合而成。初级加热能量在启动阶段之后围绕工作点出现。加热过程的动态性以及调节路段的停滞时间(Totzeit)以简化方式组合成停滞时间Tt。
为了补偿加热能量
Figure BDA0002397970750000163
的误差，神经网络GRNN根据加热设备中测得的温度以前馈控制的方式接入附加功率Pk。为了在加热设备的多次启动中训练神经网络，采用调节误差e。
图10示出用于加热设备的已添加神经网络的控制装置的积极的结果。沿着x轴记录以秒为单位的时间，且沿着y方向一方面在左侧记录炉温和型坯的测得的表面温度。另一方面，在右侧上记录加热设备的加热功率。沿着时间轴记录多个启动过程。根据型坯的各自测得的表面温度显然的是，随着越来越多次启动过程，在测得的表面温度中出现温度离散显著减少。这例如在此认识到：在加热功率PHeizung已保持恒定的第一启动过程中，型坯的测得的表面温度具有一般性升高的趋势。这种升高的趋势随着每个另外的启动过程而逐渐平缓且在最后的启动过程中几乎还未形成。更确切地说，在此，测得的型坯表面温度以基本上水平走向的平均温度发生变化。结果在于，在后续启动过程中，随着显著减少的温度离散，实现对型坯的温度调整，且由此所制造的容器在其特性(例如壁厚)方面表现出显著更少的波动。总而言之，促成了所制造的容器的显著的品质改善。

Claims (9)

1.一种用于运行加热设备(116)的方法，所述加热设备用于在加热设备(116)中对由热塑性材料制成的型坯(14)进行温度调整，
其中，相应的型坯(14)通过在加热设备(116)中进行热调整来准备后续的成型过程，在该成型过程中，借助在压力下供送到型坯(14)中的成型流体将型坯(14)成型成为容器(12)，
其中，加热设备(116)在多个运行状态中运行，也即至少在第一运行状态和第二运行状态中运行，
其中，加热设备(116)在第二运行状态中的运行是针对加热设备(116)的启动阶段进行，在所述启动阶段中，加热设备(116)的温度接近于加热设备(116)的热力学稳定的平衡状态的平衡温度，
其中，加热设备(116)在第一运行状态中的运行是针对加热设备(116)的紧接启动阶段之后的持续运行进行，
其特征在于，
在第二运行状态中，加热设备(116)以时间上变化的加热功率值运行。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
在第一运行状态中，加热设备(116)在调节回路内部的加热功率的调节是根据控制值FIST/FSOLL实现。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
在加热设备(116)中设置有温度传感器(160)，用于检测加热设备温度，
其中，从第二运行状态到第一运行状态的过渡是在达到预给定的加热设备温度时实现。
4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
加热设备(116)的第二运行状态仅从达到最小加热设备温度时才开始。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，
其特征在于，
在第二运行状态中的控制或调节是针对当前存在的第二运行状态根据型坯(14)或者由型坯所制造的容器(12)的测量结果实现，所述型坯或者所述由型坯所制造的容器在时间上发生在过去的第二运行状态中已经运行经过加热设备(116)。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
所述测量结果供送给神经网络(800)、特别是单层的神经网络(800)、特别是广义回归神经网络(GRNN)。
7.根据权利要求6所述的方法，
其特征在于，
第二运行状态的调节作为加热设备(116)的调节器中的干扰参量在第一运行状态中实施，特别是作为自学习的干扰参量补偿，其方式特别是，给调节器针对第一运行状态的调节信号在第二运行状态中添加补偿信号。
8.一种加热设备(116)，用于在加热设备(116)中对由热塑性材料制成的型坯(14)进行温度调整，
其中，相应的型坯(14)通过在加热设备(116)中进行热调整来准备后续的成型过程，在该成型过程中，借助在压力下供送到型坯(14)中的成型流体能够将型坯(14)成型成为容器(12)，
其中，加热设备(116)具有控制装置(400、B、800)，所述控制装置使加热设备(116)至少在第一运行状态和第二运行状态中运行，
其中，加热设备(116)在第二运行状态中的运行是针对加热设备(116)的启动阶段进行，在所述启动阶段中，加热设备(116)的温度接近于加热设备(116)的热力学稳定的平衡状态的平衡温度，
其中，加热设备(116)在第一运行状态中的运行是加热设备(116)的紧接启动阶段之后的持续运行，
其特征在于，
控制装置(400、B、800)构造用于实施根据权利要求1至7中之一所述的运行方法。
9.一种用于由型坯(14)通过成型工艺制造容器(12)的机器，所述成型工艺借助于在压力下导入到型坯(14)中的成型流体，并且所述机器具有用于对型坯(14)进行温度调整的加热设备(116)，
其特征在于，
所述加热设备(116)实施成根据权利要求8所述的加热设备。
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