CN112969566A - 生产中断后在加热站中不动的预成型件的管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于管理在生产中断期间在加热站(10)中不动的滞留的预成型件(12)的管理方法，加热站(10)包括：预成型件(12)传送设备(14)，包括以闭合回路循环的单独的支撑件(16)；加热腔(30)，在其边缘布置有至少一排单色电磁辐射发射器(32)；其特征在于，该方法包括通过加热腔(30)的发射器(32)加热在暴露于发射器(32)发射的电磁辐射之前已不动的所谓“凉的”滞留的预成型的步骤(E3)。

Description

生产中断后在加热站中不动的预成型件的管理方法

技术领域

本发明涉及一种用于管理在生产中断期间在加热站中不动的滞留的预成型件的管理方法。

背景技术

本发明用于在容器制造设施中实施，制造设施用于尤其是通过吹塑或拉伸吹塑使预成型件成型来制造热塑性材料、尤其是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制的容器。这种设施允许以非常高的速率非常大批量地生产容器。

已知通过预成型件成型方法制造诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的热塑性材料制的容器。

根据公知技术，这种容器分两个主要步骤生产。

在第一步骤中，通过注射模制PET预成型件。该预型件包括大体上呈管状的主体，该管状的主体在其轴向端部之一处封闭，相对的端部通过颈部敞开。自该注射模制操作起，颈部就具有容器颈部的最终形状。一般来说，容器的颈部包括螺纹。

在成型的第二步骤中，将热的预成型件容置到模腔中。然后，将加压的成型流体注入到预成型件中，以将预成型件的壁压靠到腔的壁上，以便使预成型件造型成成品容器。这种吹塑操作通常伴随有拉伸操作，该拉伸操作在于将伸长杆经由预成型件颈部引入到预成型件中，以便轴向拉伸预成型件的壁。

在许多情况下，预成型件在第一位置通过注射制成，而在第二位置在特定的制造设施上通过吹塑模制成容器的最终形状。这种技术允许在尽可能接近装瓶地点进行吹塑模制操作，可以在任何地方进行注射操作。实际上，输送尺寸较小的预成型件相对容易且成本低，而在吹塑之后输送容器存在由于容器体积太大而在经济上不划算的弊端。

为允许其成型，将预成型件的主体的温度加热至高于玻璃化转变温度，从而允许使主体的壁具有延展性，同时显著地降低其弹性极限。相反，将颈部的温度保持低于玻璃化转变温度以避免颈部变形。为此，制造设施包括加热站，该加热站允许将预成型件的主体加热到执行成型步骤所需的温度。

常规的加热站配备有卤素类型的白炽灯，其根据普朗克定律在连续光谱上辐射。

在开始任何生产之前，应使用灯对加热站进行预热，以使其达到合适的温度，该温度能使预成型件具有允许随后使其良好成型的热曲线。

这种预热很慢，需要精细调节。

另外，灯通常沿所有方向辐射热量。为了能够提高加热站的效率，已知布置反射器，这些反射器允许朝预成型件的方向反射热加辐射。

由于灯发出的辐射不是定向的，因此加热站的许多元件，尤其是反射器，会在预热过程中积聚热量。结果使得在突发中止生产时，关闭灯并不会允许使加热站内部的温度立即下降。实际上，各种已加热的元件通过热惯性现象释放积累的热量。随之而来的是在加热站中卡住的预成型件继续以不受控制的方式加热，这使其不适合成型。因此必须丢弃如此加热的不动的预成型件。

发明内容

本发明提出了一种用于管理在生产中断期间在加热站中不动的滞留的预成型件的管理方法，加热站包括：

-用于传送预成型件的传送设备，包括以闭合回路循环的单独的支撑件，每个单独的支撑件用于沿预先确定的传输路径从输入点到输出点以连续移动的方式传输预成型件，

-加热腔，在加热腔边缘布置有至少一排单色电磁辐射发射器，单色电磁辐射发射器在熄灭状态和点亮状态之间加以控制，传输路径穿过加热腔；

管理方法包括重启传送设备以朝输出点方向传输滞留的预成型件的预先步骤；

其特征在于，管理方法包括通过加热腔的单色电磁辐射发射器加热在暴露于单色电磁辐射发射器发射的电磁辐射之前已不动的所谓“凉的”滞留的预成型件的加热步骤。

根据本发明的其他特征：

-在重启传送设备后，当凉的滞留的预成型件通过加热腔时直接加热凉的滞留的预成型件，而无需将凉的滞留的预成型件在不动期间从承载其的单独的支撑件排出；

-在生产中断期间，加热腔的单色电磁辐射发射器熄灭，在加热凉的滞留的预成型件的加热步骤期间，将单色电磁辐射发射器控制在点亮状态；

-在加热步骤期间，按照允许通过制造设施的成型站进行后续成型的热曲线加热凉的滞留的预成型件；

-按照正好在生产中断前已应用于预成型件的确定热曲线加热凉的滞留的预成型件；

-加热站属于通过使加热站加热的预成型件成型来制造热塑性材料制的容器的制造设施的一部分，预成型件沿生产流移动，管理方法包括清除步骤，在清除步骤期间，将暴露于单色电磁辐射发射器发射的电磁辐射之后不动的所谓“热的”滞留的预成型件从生产流朝废料流的方向排出；

-在清除步骤时，将热的滞留的预成型件在输出点上游从传输路径排出；

-将热的滞留的预成型件在加热站的输出点下游从生产流排出。

附图说明

通过阅读以下为便于理解将参考附图进行的详细描述，本发明的其他特征和优点将体现出来，附图中：

-图1是俯视图，示意性地示出了根据本发明教导实施的加热站。

-图2是侧视图，示意性地示出了属于图1加热站的预成型件传送设备的一部分；

-图3是类似于图2的视图，示出了经过加热站废弃设备处的传送设备；

-图4是示出在根据本发明教导实施的图1加热站运行中断的情况下管理预成型件的方法的框图。

具体实施方式

在下文中，具有相同结构或相似功能的元件将由相同的附图标记表示。

在下文中，以非限制性方式使用由图中坐标系L、V、T表示的按预成型件沿其传输路径的移动方向取向的纵向、按重力方向取向的竖直方向、以及横向。

在下文中，将参考预成型件沿其生产流、尤其是沿其传输路径的移动方向使用术语“上游”和“下游”。

图1中示出了用于加热热塑性材料制的预成型件12的加热站10。加热站10属于用于尤其通过拉伸吹塑使预成型件12成型来制造热塑性材料容器的制造设施(未示出)。

加热站10包括用于将预成型件12成列传送的传送设备14。传送设备14包括在加热站10中以闭合回路循环的单独的支撑件16。每个单独的支撑件16用于沿预先确定的传输路径18、从加热站10的被供给一列预成型件12的输入点“A”朝尤其通过吹塑或拉伸吹塑模制的成型站(未示出)方向，连续移动地传输预成型件12直至输出点“B”。

预成型件12因此从加热站10的输入点“A”沿生产流成列地移动通过生产设施，直至在成型站中成型后以符合规格的最终容器的形式到设施出口。传输路径18形成预成型件12生产流的一区段。

供给加热站10的预成型件12来自预成型件12对齐和矫直设备15，预成型件12散乱地倾倒于对齐和矫直设备中，且预成型件12在对齐和矫直设备中对齐和矫直。存在许多对齐和矫直设备，例如离心式设备和重力导轨式设备。这些设备众所周知，下文不再予以详述。

在此通过相切地布置在输入点“A”处的传输轮17向传送设备14供给凉的预成型件12，而热的预成型件12由相切地布置在输出点“B”处的传输轮19单独接载。从输出点“B”到输入点“A”，传送设备14的单独的支撑件16空循环。

一般来说，每个单独的支撑件16包括能够在预成型件沿传输路径18的至少一部分移动的过程中驱动预成型件12绕其主轴线旋转以允许均匀加热预成型件12的主体的装置。这种单独的支撑件16有时也被称为“旋转件”。

在图2和图3所示的实施例中，传送设备14在此包括多个传输元件22，所述多个传输元件形成闭合的传输链26的链节，图2中示出其中的一部分。传输链26是柔性的。为此，传输元件22围绕竖直轴线“X0”彼此铰接安装。传输链26相对于关于加热站10地面固定的机架可移动地安装。

再次参考图2，每个传输元件22都承载至少一个单独的支撑件16。每个单独的支撑件16包括芯轴21。

已知地，芯轴21设置有弹性装置(未示出)例如O形圈，其有利地由弹性材料(例如弹性体)制成，其外径等于或略大于预成型件12颈部内径，以便当将芯轴21插入到预成型件12的颈部中时，确保通过与颈部内壁摩擦保持预成型件12。

在附图示出的实施例中，每个单独的支撑件16可以在工作位置和不工作位置之间进行控制，在工作位置，预成型件12与单独的支撑件16一体移动，在不工作位置，预成型件12相对于单独的支撑件16完全自由。

在此，芯轴21安装成相对于传输元件22沿竖直轴线竖向可平移滑动。芯轴21固定至圆柱杆20的下端。

芯轴21安装成相对于传输元件22在不工作位置和工作位置之间可竖向滑动，在不工作位置，芯轴21相对于止挡面24收回(图3右侧)，在工作位置(图2和图3左侧)，芯轴21相对于止挡面24向下突出以装配到预成型件12的颈部中。作为非限制性实施例，止挡面24在此相对于传输元件22固定安装。

根据非限制性示例，芯轴21在此弹性地朝向其工作位置返回，而通过在此布置在杆20的上端处的凸轮从动辊25与图3所示的抵抗弹性回复力作用的凸轮27之间的配合，朝向芯轴不工作位置控制芯轴。

更特别地，在工作位置，芯轴21用于装配到预成型件12的颈部中，而在不工作位置，芯轴21用于从所述预成型件12的颈部中退出，预成型件12抵靠在止挡面24上以允许芯轴取出。

在未示出的本发明的变型中，芯轴用于从外部抓握空心主体的颈部。该变型对于本领域技术人员是众所周知的，因此下面将不对其进行更详细地描述。

根据本发明未示出的变型，预成型件通过装载夹具加载到支撑件上或从其支撑件上卸载，所述装载夹具与支撑件一起在其路径的至少一部分上移动，夹具相对于支撑件可轴向活动，以允许预成型件和其支撑件接合或脱开。在这种情况下，芯轴不相对于传输元件滑动。夹具例如由传输链的引导轮承载。

再次参考图1，传送设备14还包括传输链26的第一引导轮28A和传输链26的第二引导轮28B，每个引导轮围绕各自的竖直轴线“X1、X2”可旋转地安装在加热站10的机架上。传输链26围绕两个引导轮28A、28B啮合。两个引导轮中的一个即主动轮通过电动机被驱动旋转，以使传输链运动，从而使传送元件22沿闭合回路移动。引导轮28A、28B在此沿逆时针方向转动，如图1中的箭头“F1”所示。

在未示出的本发明的变型中，如在文献EP-B1-2.623.439中详细描述的，当传输链进入加热腔时，传输链可以通过手风琴式折叠压紧预成型件。

根据未示出的本发明的变型，该传送设备由未互相连接的传输元件形成，这些传输元件形成在布置成闭合回路的轨道上循环的梭形件。滑架和轨道形成例如线性电动机，轨道形成平放的“定子”，而滑架形成所述线性电动机的转子。例如在文献FR-A1-3.035.651中描述了这种用于加热站的传送设备。

另外，每个单独的支撑件16能够在预成型件沿传输路径18移动的过程中驱动预成型件12绕其轴线旋转，以允许所述预成型件12均匀加热。

根据未示出的第一实施例，单独的支撑件16由与芯轴21连成一体的齿轮驱动旋转，该齿轮与加热站10的固定的齿条配合。

根据未示出的另一实施例，借助于装载在传送元件22上的电动机驱动单独的支撑件16旋转。

再次参照图1，加热站10还包括加热腔30，传输路径18穿过该加热腔30，以允许在预成型件12移动期间加热预成型件12。加热腔30布置在传输路径18的一部分上，在预成型件的输出点“B”附近。

加热腔30用于将预成型件12主体的温度加热到高于其玻璃化转变温度，以允许其在热的时候通过成型站成型。

在加热腔30边缘布置有一系列相邻的发射器32，例如彼此相对的两排发射器32。

每个发射器32配备有单色电磁辐射源(特别是激光器)，其发射光谱主要上在红外范围内延伸。

从理论上来说，单色光源是发射单一频率的正弦波的理想光源。换言之，其频谱由零谱宽的单线(Dirac)组成。

实际上并不存在这样的源，真正的源具有在低但非零的谱宽的频带上延伸的频率发射频谱，该频带以辐射强度最大的主频率为中心。出于本申请的需要，将这种真实的源视为是单色的。同样地，出于本说明书的需要，将多模源视为是单色的，多模源即在包括以不同主频率为中心的几个窄带的离散频谱上发射。

单色辐射的优点在于如果选择得当，则单色辐射可以集中在一个(或多个)频率上，就吸收而言，预成型件12材料的热特性对于该一个(或多个)频率特别有利。

举例来说，为了在预成型件12的表面处获得快速加热，可以选择该材料吸收性很强的一个(或多个)红外频率。相反，为了在预成型件12的厚度中获得较慢但更均匀的加热，可以选择该材料吸收性相对较低的一个(或多个)的频率。

实际上，发射器32所设有的源是以红外线发射且通过并置和叠置组织以形成一个或多个矩阵的激光器(例如激光二极管)。

在这种情况下，每个矩阵可以是由表面发射的垂直腔激光二极管(VCSEL)的矩阵，每个二极管在约为1μm的波长下例如发射单位功率约为1毫瓦的激光束。

这些源是辐射状的，即发射的辐射被传输至预成型件12，而空气没有作为传输矢量。

源将向其提供的电功率转换成在腔中辐射的电磁场。

发射器32在发射器不发射任何辐射的熄灭状态和发射器被供给电功率的点亮状态之间进行控制。该电功率可以是可变的。根据未示出的实施例，加热站有利地包括用于向发射器32供电的功率变换器。该变换器可以是模拟的或电子的。

在加热站10的正常运行中，控制发射器32，以按照确定热曲线加热预成型件12的主体，该确定热曲线适合于待形成的成品容器的形状。

与借助卤素灯的常规炉相比，使用该技术运行的加热站10具有许多优点。其中，在这种类型的加热站10中：

-发射器32在红外范围内辐射而不会使热量扩散，与卤素炉不同地，这使得不需要任何通风；

-可以按照更精确的热曲线加热预成型件12。

-无需任何预热。

发明人已经注意到，除了这些已知的优点之外，加热站10的热惯性变得可以忽略不计，尤其是由于不存在热扩散。换言之，仅当预成型件12直接暴露于由加热腔30中的发射器32发射的辐射时，预成型件12才加热到超过其玻璃化转变温度的温度。

在预成型件12在加热站10中的循环意外中断的情况下，传送设备14装载的预成型件12会滞留在加热站10内部。因此，预成型件在传输路径18上不动。这种预成型件12在下文中将被称为“滞留的预成型件12”。

在加热腔30上游不动的滞留的预成型件12尚未暴露于发射器32的辐射下。因此，这些预成型件处在相对其玻璃化转变温度较凉的空气中。这些预成型件12在下文中将被称为“凉的滞留的预成型件12”。

在加热腔30中或在加热腔下游不动的滞留的预成型件12已经至少部分地暴露于来自发射器32的辐射。这些预成型件12在下文中将被称为“热的滞留的预成型件12”，因为它们的主体已经被加热至接近或超过其玻璃化转变温度的温度。

为避免在加热腔30中不动的滞留的预成型件12熔化，一旦检测到预成型件12的流通中断，就熄灭发射器32。

当热的滞留的预成型件12不动太长时间时，预成型件主体温度缓慢降低，从而导致热塑性材料结晶。这种预成型件12不能再通过加热而变得可延展，因此不能再用于形成成品容器。这些预成型件12通常被送至废料处。

根据本发明的一实施例，加热站10在此配备有废弃设备34，该废弃设备34包括沿着传输路径18布置在加热腔30下游以及在输出点“B”上游处的预成型件12排出装置。排出装置允许选择性地将预成型件12在输出点“B”上游处从其单独的支撑件16上释放。如此排出的预成型件12被导向废料流38，例如导向桶36。

根据图3所示的非限制性实施例，排出装置在此包括转辙器40，该转辙器40被控制在虚线所示的收起位置和实线所示的分叉位置之间，在该收起位置，单个支撑件26的辊25在凸轮27下方通过，因此芯轴21保持在工作位置，而在分叉位置，转辙器40插到辊25的路径上，以朝凸轮27方向引导辊25以便控制芯轴21处于不工作位置并因此排出预成型件12。

当预成型件12通过废弃设备34的排出装置排出时，该预成型件可能通过滑槽或传送带落向废料桶36。

在未示出的本发明的变型中，热的滞留的预成型件在加热站输出点“B”的下游从预成型件生产流中排出，例如在成型站处，同时与成型后不合格的容器一起排出，或甚至在插在加热站10和成型站之间的传输轮处排出。

本发明提出了一种方法，该方法允许利用以下事实，即构成凉的滞留的预成型件12的材料仍然具有允许其在加热后经受成型操作以制造成品容器的结构性能。本发明更具体地提出丢弃热的滞留的预成型件12而加热凉的滞留的预成型件12以便将后者送向成型站来将其加工为成品容器。

因此，与目前的做法相反的是，不是所有的滞留的预成型件12都被丢弃。这允许为容器制造商节省可观的费用。

根据本发明的教导，在重启传送设备14后，直接加热凉的滞留的预成型件12，无需将凉的滞留的预成型件在其不动期间从承载这些预成型件的单独的支撑件16排出。因此，每个凉的滞留的预成型件12都受到加热，而没有在传送设备14中断时从已承载这些预成型件的单独的支撑件16上排出。

实际上，可以单独地控制加热腔30的每个发射器32以加热进入的预成型件12，而不显著加热仍可能处于加热腔30中的热的滞留的预成型件12。

参照图4，管理方法包括重启传送设备14的第一步骤“E1”和第二清除步骤“E2”。

在中断结束时，启动重启传送装置14的第一步骤“E1”。因此，滞留的预成型件12再次朝输出点“B”的方向移动。

在称为清除步骤“E2”的步骤中，控制废弃设备34以将已暴露于发射器32发射的电磁辐射之后不动的所有热的滞留的预成型件12朝废料流38的方向排出。实际上，这些预成型件12可能不再适合形成成品容器。当第一个热的滞留的预成型件12经过废弃设备34的排出装置处时，就立刻启动该清除步骤“E2”，当废弃设备34的排出装置排出最后一个热的滞留的预成型件12，该清除步骤停止。

丢弃至废料的预成型件12的数量例如根据预成型件的行进速度确定。实际上，通过考虑加热腔30的起点与废弃设备34之间的距离，预成型件的行进速度允许估计用于排完所有热的滞留的预成型件12所需的时间。

在本发明的未示出的变型中，在设施中布置检测器，以在废弃设备34处检测热的滞留的预成型件12的通过情况。例如其是温度检测器。

此外，在加热步骤“E3”期间受加热之前，凉的滞留的预成型件12未从其单独的支撑件16上排出。因此，加热腔30的发射器32被控制为在凉的滞留的预成型件12第一次也是唯一一次穿过加热腔30时，加热凉的滞留的预成型件12。

在该加热步骤“E3”期间，按照允许通过成型站进行后续成型的热曲线加热凉的滞留的预成型件12，例如这种热曲线是在生产中断前应用于预成型件12的确定热曲线。如此加热过的凉的滞留的预成型件12随后正常地通过输出点“B”朝成型站方向离开，以经受成型操作。

本发明有利地允许通过在加热站10意外停机时使用凉的滞留的预成型件12来形成容器，来实现不可忽略的材料节约。该方法能以简单且低成本的方式实施。

另外，根据本发明教导实施的方法允许非常快速地重启容器生产，而无需在重启之前完全清空加热站10。

当废弃设备布置在加热站10的输出点“B”下游但位于成型站上游时，根据实施例中的任何一个实施的方法也都适用。

Claims (8)

1.一种用于管理在生产中断期间在加热站(10)中不动的滞留的预成型件(12)的管理方法，加热站(10)包括：

-用于传送预成型件(12)的传送设备(14)，包括以闭合回路循环的单独的支撑件(16)，每个单独的支撑件(16)用于沿预先确定的传输路径(18)从输入点(A)到输出点(B)以连续移动的方式传输预成型件(12)，

-加热腔(30)，在加热腔边缘布置有至少一排单色电磁辐射发射器(32)，单色电磁辐射发射器在熄灭状态和点亮状态之间加以控制，传输路径(18)穿过加热腔(30)；

管理方法包括重启传送设备(14)以朝输出点(B)方向传输滞留的预成型件(12)的预先步骤(E1)；

其特征在于，管理方法包括通过加热腔(30)的单色电磁辐射发射器(32)加热在暴露于单色电磁辐射发射器(32)发射的电磁辐射之前已不动的所谓“凉的”滞留的预成型件的加热步骤(E3)。

2.根据权利要求1所述的管理方法，其特征在于，在重启传送设备(14)后，当凉的滞留的预成型件(12)通过加热腔(30)时直接加热凉的滞留的预成型件，而无需将凉的滞留的预成型件在不动期间从承载其的单独的支撑件(16)排出。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的管理方法，其特征在于，在生产中断期间，加热腔(30)的单色电磁辐射发射器(32)熄灭，在加热凉的滞留的预成型件的加热步骤(E3)期间，将单色电磁辐射发射器控制在点亮状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的管理方法，其特征在于，在加热步骤(E3)期间，按照允许通过制造设施的成型站进行后续成型的热曲线加热凉的滞留的预成型件(12)。

5.根据权利要求4所述的管理方法，其特征在于，按照正好在生产中断前已应用于预成型件(12)的确定热曲线加热凉的滞留的预成型件(12)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的管理方法，其特征在于，加热站(10)属于通过使加热站(10)加热的预成型件成型来制造热塑性材料制的容器的制造设施的一部分，预成型件(12)沿生产流移动，管理方法包括清除步骤(E2)，在清除步骤期间，将暴露于单色电磁辐射发射器(32)发射的电磁辐射之后不动的所谓“热的”滞留的预成型件(12)从生产流朝废料流(38)的方向排出。

7.根据权利要求6所述的管理方法，其特征在于，在清除步骤(E2)时，将热的滞留的预成型件(12)在输出点(B)上游从传输路径排出。

8.根据权利要求6所述的管理方法，其特征在于，将热的滞留的预成型件(12)在加热站(10)的输出点(B)下游从生产流排出。

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