CN116985383A

CN116985383A - 吹塑设备的吹塑阀设备

Info

Publication number: CN116985383A
Application number: CN202310692401.7A
Authority: CN
Inventors: 约阿希姆·施密特; 马蒂亚斯·费尔曼
Original assignee: Eugen Seitz AG
Current assignee: Eugen Seitz AG
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2023-11-03
Also published as: US20220152911A1; CN113613863A; WO2020193236A1; EP3941711A1; EP3941711B1

Abstract

在用于监控用于制造中空体的吹塑设备的方法中，吹塑设备具有至少一个工艺阀单元，所述工艺阀单元用于在工艺压力下将工艺流体输送到中空体的型坯中，其中工艺阀单元具有至少一个电动操作的阀。在吹塑工艺期间探测电动操作的阀的电流的至少一个值。根据本发明的方法和根据本发明的设备可实现工艺阀，尤其其先导阀的老化过程的提前识别和/或阀特性的状态的识别。

Description

吹塑设备的吹塑阀设备

本申请是国际申请日为2020年3月13日、国家申请号为202080023190.2(国际申请号为PCT/EP2020/056941)、发明名称为“吹塑设备的吹塑阀设备”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种方法，一种吹塑阀系统和一种计算机程序产品，用于监控用于制造中空体的吹塑设备。

背景技术

由热塑性塑料制成的中空体，尤其PP或PET瓶(PP＝聚丙烯；PET＝聚对苯二甲酸乙二醇酯)，通常借助于吹塑机制造。为此，将坯件或型坯输送给吹塑机。坯件基本上已经具有完成的瓶头，借助于所述瓶头将坯件保持在吹塑机的吹塑模具中。通过将工艺气体，通常空气透过瓶头吹入，被加热的坯件被充气，直至所述坯件达到其最终形状。该形状由环绕的成型工具限定。

吹入优选在两个或更多个阶段中进行。在通常2巴至20巴的第一压力下预吹的情况下，坯件首先变长，直到其也径向膨胀，在随后的主吹过程中，通常在15巴至40巴的更高的第二压力下，中空体形成其期望的最终形状。根据方法仅进行吹塑或坯件也在预吹期间借助于可移动的心轴也称为拉伸杆进行拉伸。所述第二种方法称为拉伸吹塑。

目前的吹塑机和拉伸吹塑机通常具有用于部分回收工艺气体的设备，即进行回收。然后将剩余的工艺气体向外引导，从而将空心体排气。

预吹、主吹以及在存在的情况下回收以及排气经由相应的阀控制，这里称为工艺阀。

借助吹塑机可在几秒钟内完成，通常在1至3秒内完成这种空心体的制造。因此，工艺阀必须具有相应短的响应时间。

预控制的吹塑阀系统，这里也称为工艺阀已证明是适用的，其具有气动操作的主阀和至少一个相关联的先导阀。根据实施方式附加地存在至少一个升压级。在主阀中使用压缩空气，该压缩空气也用作用于成形中空体的工作介质，其中主阀借助于至少一个先导阀气动地预控制。控制气体，同样通常是空气，借助于至少一个先导阀被输送给主阀的控制室。根据实施方式，每个主阀有一个先导阀，或者每个主阀有两个先导阀。螺线管阀，即带有主轴、也称为柱塞的电磁阀通常用作先导阀。

WO 2015/010216中描述了这种具有先导阀和气动主阀的工艺阀。各个工艺阀通常组合在一个共同的阀块中，在例如在EP 2 837 486 B1中被描述。

在其他实施方式中，使用直接控制的工艺阀代替上述气动预控制的阀。电磁体直接施加移动工艺阀所需的力。

为了确保最终中空体的质量保持不变，必要的是，在工艺过程中不出现偏差。即使工艺气体压力方面或吹塑时间方面的偏差最小也会导致不合格的最终产品的不期望地的大的废品量。

然而，工艺阀承受高负载，并且必须确保在最短时间内进行大量的切换循环。在此，工艺阀必须极其精确地工作并且具有尽可能短的响应时间。然而，阀会经历老化过程。因此，作为预防措施，所述阀在预设的最长使用时间和/或预设的最大切换循环次数后被替换。在此，吹塑机必须关闭。生产损失和尤其阀本身的更换增加了生产成本。

各个工艺阀的老化过程，特别是预吹塑阀、主吹阀、回收阀和排气阀的老化过程在不同区域中发生。例如，高压密封件和活塞的塑料会受到磨损。另外，螺线管阀的柱塞容易突发失效。如果该柱塞发生故障，那么无法再操作主阀。先导阀中故障的主要原因是柱塞处的摩擦增加，因此柱塞以延迟方式运动从而以延迟方式激活主阀。这种摩擦的增加通常由磨损或污染产生。

US 2016/0332357 A1公开了一种用于确定阀的老化过程或其他故障的方法。该方法基于中空体内部的压力测量。记录打开阀的命令的时间点，并借助于压力测量或借助于另外的探测手段探测坯件内部压力升高的时间点。由此计算打开阀时的时间延迟，并将该值与阀制造商提供的值进行比较。在US 2016/0332357 A1中提到螺线管阀并且指出这些螺线管阀在WO 2006/008380中公开。与此对应的英语版本是US 2008/0069914 A1。其中示出气动活塞阀，其借助于未详细描述的控制单元来控制。这些活塞阀在所述出版物中被错误地称为螺线管阀。

此外，完成的吹塑工艺取决于许多因素。其实例为：无法为特定吹塑工艺最优地选择所使用的压力，白天压力可能会发生变化，温度可能会波动，坯件未保持最佳状态或制造的吹塑成型体的脱模不正确地进行。然而，工艺阀是一个重要因素。这些工艺阀暴露在高负载下，并且必须确保在最短时间内完成大量的切换循环。在此，这些工艺阀必须极其精确地工作并且具有尽可能短的响应时间。然而，老化过程和其他因素会损害工艺阀的工作方式。尽管可以在正确的时间发送控制命令，但工艺阀可能会延迟、过快、过慢或根本不打开。即使工艺阀正确工作，也可以通过工艺阀的操控修正来补偿其他误差源。例如，如果储罐压力不在预定范围内，那么可以改变向工艺阀发送控制命令的时间点或阀打开状态的持续时间。

US 9 676 136 B2公开了一种用于具有多个吹塑站的吹塑单元的控制系统。该系统包括一个上级控制单元和多个下级控制单元。每个下级控制单元控制一个或多个吹塑站。在吹塑工艺期间测量吹塑模具中的压力，并记录为曲线。下级控制单元向上级控制单元发送属于曲线中特定点的值。上级控制单元考虑由所有下级控制单元针对该特定点报告的值并由此计算特定值。如果所述特定值偏离理论预设值，那么向每个下级控制单元发送相应匹配的控制命令，并且下级控制单元基于该新的经修正的控制命令执行进一步的吹塑工艺。

这种方法是相对耗费的并且需要相应的计算能力。此外，在单个吹塑站中识别单个故障几乎是不可能的。

发明内容

因此，本发明的一个目的是，尽可能早地识别吹塑机中的工艺阀的故障和老化过程。

该目的通过具有权利要求1、13、15和16的特征的方法、吹塑阀系统和计算机程序产品来实现。

在根据本发明的用于监控用于制造中空体的吹塑设备的方法中，所述吹塑设备具有至少一个工艺阀单元，用于在工艺压力下将工艺流体输送到中空体的型坯中，并且工艺阀单元具有至少一个电运行的、特别是电磁运行的阀。根据本发明，在吹塑工艺期间，探测电动操作的阀的电流的至少一个值。优选地，在吹塑工艺期间探测电流的曲线分布。

电动操作的阀的电流监控不仅可以识别当前的故障，而且可以及早识别和观察阀的老化过程。特别是，可以观察柱塞的性能，并且及早检测到这个重要部件的可能的故障。可以这样可靠地监控尤其用于预控制气动主阀的电磁运行的先导阀。也可以这样监控其他类型的带有螺线管阀的阀系统。

凭借根据本发明的方法，可以及时识别何时必须更换阀，例如基于先前使用的相同类型的阀性能方面的经验值识别。不再在预先限定的理论时间段之后或在达到理论确定的切换循环数量时必须更换阀。如果实际上存在这些阀在不久的将来不再能够令人满意地满足其功能的风险，那么可以更换所述阀。原则上，这样可以延长这种阀的使用寿命，从而节约成本。然而，也还确保，在统计上或理论上确定的最大使用寿命之前就已失效的阀可以及早被辨别从而同样可以及时更换。以这种方式，可以避免吹塑机处的未预期的事故和计划外的生产中断。

优选地，阀的电流以连续的时间间隔被测量。所述时间间隔优选是非常短的，优选是高频的。所述时间间隔例如为0.1ms至1ms。优选地将电流每秒测量1000至10000次。由此，可以绘制出相对准确的电流曲线。

在该方法的变型形式中，测量电流的变化而不测量电流的绝对值。在该方法的优选的变型形式中，测量有效电流值。由此，优选地获得具有上升和下降的分布曲线。该推导优选地用在评估中，例如以便识别代表互感结束从而代表柱塞运动结束的局部转折点。

电流的测量时间点优选与在此时间点测量的电流值一起被记录。例如，可以将这些值输入电子表格中，该电子表格用于之后的评估和/或用于存储这些值。

在该方法的一个优选形式中，探测电流的曲线分布的特征点。这些特征点用于尽可能准确地理解阀的性能。

在该方法的一个变型形式中，在预设的时间点测量电流。如果要找到电流曲线分布的特征点，那么这些特征点的大致时间点可以例如借助于测量出的电流值的内插来确定。

根据本发明的方法特别适合于具有主阀和至少一个先导阀的工艺阀单元的应用，其中至少一个先导阀控制主阀，并且其中探测至少一个先导阀中的至少一个先导阀的电流的曲线分布。优选地，借助于该电流测量来监控所有的先导阀。

优选地，主阀是气动阀，其借助于工艺流体运行并且借助于由先导阀控制的控制压力来控制。先导阀是电动操作的。优选所述先导阀是电磁阀或螺线管阀。

在另一实施方式中，直接控制主阀并且探测主阀的控制器的电流。

优选地，对于在吹塑工艺期间的电流测量附加地或替选地，测量在型坯内部的区域中，优选在从阀至型坯的连接管路中的压力并且同样记录压力测量的时间点。

对于电流测量和型坯内部中的压力测量替选或附加地，在吹塑工艺期间测量在工艺流体的储罐的区域中的压力，并且记录压力测量的时间点。

这两个压力测量允许记录压力曲线分布。这些压力测量，尤其是当它们与早期测量的压力曲线分布或与理论计算的或经验确定的理论压力曲线分布进行比较时，提供关于阀单元的状态和老化过程的信息，并且也可能提供关于吹塑设备的其他区域的信息。所述压力测量可以用于早期识别维护工作和替换构件，例如阀单元的需要。替选地或附加地，所述压力测量可以用于控制工艺参数，例如切换周期、切换时间和施加压力的大小。

优选地，探测压力曲线分布中的特征点并且将其与先前已知的和/或理论上确定的压力曲线分布中的特征点进行比较，并且相应地评估数据。评估可以包括计算。然而，也可以使用其他类型的评估。在本文中，这通常适用于术语“评估”的定义。

优选地在考虑电流的测量值的情况下评估测量出的压力值。

根据本发明的用于制造中空体的吹塑设备的吹塑阀系统具有至少一个工艺阀单元，所述工艺阀单元用于在工艺压力下将工艺流体输送到中空体的型坯中，其中工艺阀单元具有至少一个电动操作的阀。根据本发明，存在用于在吹塑工艺期间探测电动操作的阀的电流值的机构。替代地或附加地，优选存在压力传感器，以测量在型坯内部的区域中的压力。

在从属权利要求中详细说明该方法的其他实施方式和变型形式。

方法实现尽可能早地识别吹塑机中的故障。

方法用于监控用于制造中空体的多个吹塑站的吹塑单元。每个吹塑站具有至少一个工艺阀单元，用于在工艺压力下将工艺流体输送到中空体的型坯中，其中工艺阀单元具有至少一个阀。每个吹塑站都与至少一个传感器相关联。该方法至少具有以下步骤：

-在每个吹塑站中检测至少一个第一传感器值，

-将与每个吹塑站的至少一个检测到的第一传感器值相关联的第一数据值传输到数据处理单元，以及

-在数据处理单元中确定被传输的第一数据值的第一统计平均值。

优选地，该方法附加地包括将第一统计平均值定义为期望值。

除了形成平均值之外，还可以在不求平均值的情况下将各个站的各个第一传感器值彼此比较，其中优选地在同一吹塑工艺中测量传感器值，即在时间上非常接近地测量，或者替选地在不同吹塑工艺中的不同时间点测量。替选地或附加地，可以将在不同吹塑工艺中，即在不同时间点测量的同一测量站的数据相互比较。

因此，所述方法基于比较测量和分析。以这种方式，可以快速识别出与标准的异常值。在这种情况下，不预设期望值，尤其所述期望值不是根据理论基础计算的。更确切地说，使用根据经验确定的统计平均值。这尤其在知道配方的机器控制器和数据处理单元之间的接口不传输任何工艺参数从而阀块和相关联的致动器箱的制造商不知道配方时是有利的。尽管如此，阀块和致动器箱的制造商可以提供有用的分析工具，用于及早识别阀块中的问题，然而也可以识别吹塑站的其他区域的问题。

在该方法的一个优选的变型形式中，被传输的第一数据值是检测到的第一传感器值本身。在其他实施方式中，第一数据值是差值或传感器值的其他合适类型的转换。

优选地，吹塑单元具有直接或间接控制各个吹塑站的中央控制器。在该方法的一个优选的变型形式中，限定的期望值存储在所述中央控制器中并且用于进一步控制各个吹塑站。

数据处理单元可以设计为单独的功能单元。优选地，所述数据处理单元优选是中央控制器的部分。即使所述数据处理单元是中央控制器的部分，所述数据处理单元根据实施方式是与机器控制器的单独的模块。由此，该模块例如可以由阀块制造商制造和供应，并且具有配方，即用于吹塑单元和各个吹塑站的运行参数的机器控制器可以单独地由其他制造商生产。

在一个优选的变型形式中，数据处理单元由多个分散的数据处理单元形成，其中这些数据处理单元是分散的控制单元的部分。在这种情况下，机器控制器或中央控制器的其他部分优选将配方的相关参数提供给分散的控制单元。至少定义的期望值优选存储在分散的控制单元中。

在所述方法的一个优选的变型形式中，这至少具有以下进一步的步骤：

-确定：各个被传输的第一传感器值是否与第一统计平均值具有预设的偏差，以及

-如果单个第一传感器值具有这种偏差，那么识别与传感器值相关联的吹塑站。

由此能容易地确定，在吹塑单元中何时出现在吹塑站之一处的问题，因为其传感器值以统计相关的形式偏离其余吹塑站的相应的传感器值。有利的是，可以识别所述吹塑站，使得可以发出相应的报告，并且必要时能够采取相应的措施。措施可以是相应的吹塑站的短暂关闭或对该站的其他类型的控制。

在所述方法的另一变型形式中，该方法至少具有以下进一步的步骤：

-在第二吹塑工艺中检测每个吹塑站中的至少一个第二传感器值，

-将每个吹塑站的至少一个检测到的第二传感器值传输到数据处理单元，

-确定在数据处理单元中传输的第二传感器值的第二统计平均值。

优选地，在第二统计平均值与第一统计平均值具有偏差的情况下，将第二统计平均值定义为期望值。

因为第二传感器值是在第二吹塑工艺中，也就是说在稍后的时间点测量的，所以可以以简单的方式和方法发现：配方是否已经改变。如果与第一个传感器值相比，所有吹塑站中的第二个传感器值都以类似的方式发生变化，那么可以假设吹塑站继续正确地运行，并且配方在这两个检测时间点之间发生变化。可以如上所述通过形成平均值来进行比较。替代地，并且这在此处单独要求保护，相应的吹塑站的各个第一和第二传感器值也可以分别相互比较，而无需形成平均值。

如果最终产品(即吹塑的中空体)的质量令人满意，那么无需在控制器上采取任何措施。否则，可以采取相应的措施，例如配方的进一步调整。如果最终产品令人满意，那么新的统计平均值可以用作以后类似过程的期望值。

优选地，所述方法至少具有以下进一步的步骤：

-确定：单个被传输的第二传感器值是否与第一统计平均值具有预设的偏差，或确定：单个被传输的第二传感器值是否与所述第二统计平均值具有预设的偏差，

和，

-如果单个第二传感器值具有这种偏差，那么识别与传感器值相关联的吹塑站。

优选地，在确定第二统计平均值之后，首先确定偏离第二统计平均值或者替选地偏离第一统计平均值的各个第二传感器值。然后借助于剩余的第二传感器值来形成新的第二统计平均值。如果这个新的第二个统计平均值与第一个统计平均值有偏差，那么只有这个新的第二个统计平均值被定义为吹塑站的期望值。

这些附加步骤用于尽可能准确地确定新的统计平均值，该平均值将用作新的期望值。这是通过从该平均值的确定中排除可能功能有问题的吹塑站来实现的。在该变型形式中，被传输的第二数据值优选也是检测到的第二传感器值，其中所述第二数据值在这些情况下也可以是经处理的传感器值，例如差值。例如，在所有描述的方法中，被传输的第一和/或第二数据值是在检测到的第一传感器值与存储的期望值之间的差。

在所述方法的一个变型形式中，至少一个传感器测量以下参数中的至少一个：在要制造的中空体中的压力、流体储罐中的压力、先导阀的电流、工艺阀的活塞的位置或运动。

吹塑单元的控制系统具有多个吹塑站，其中吹塑单元具有中央控制单元并且其中每个吹塑站与至少一个传感器相关联。吹塑单元具有至少一个数据处理单元，其中至少一个数据处理单元具有评估机构，以便从基于由传感器获得的传感器值的数据形成统计平均值。吹塑单元具有用于将确定的统计平均值存储为期望值的存储机构。

优选地，存在与至少一个数据处理单元一起形成中央控制单元的机器控制器。

计算机程序产品用于执行上述方法及其变型形式。

在从属权利要求中说明了该方法的其他实施方式和变型形式。

附图说明

下面根据附图描述本发明的一个优选的实施方式，所述附图仅用于阐述而不应被解释为限制性的。在附图中示出：

图1示例地地示出具有气动主阀和先导阀的工艺阀的示意图，其中主阀处于关闭状态下；

图2示出根据图1的工艺阀，其中主阀处于打开状态下；

图3示出如在吹塑机中使用的单元，具有阀块和致动器箱；

图4示出贯穿先导阀的纵剖面。

图5a至5c示出在吹塑工艺期间测量出的值的图形的局部；

图6a和6b示出在吹塑工艺的部分期间测量出的值的图形；

图7a至7c示出在三个不同吹塑工艺的部分期间测量出的值的图形；

图8a至8c示出在完整的吹塑工艺期间测量出的值的图形；

图9示出在第一实施方式中的根据本发明的吹塑单元的部分的示意图；

图10示出在第二实施方式中的根据本发明的吹塑单元的部分的示意图；

图11示出在第三实施方式中的根据本发明的吹塑单元的部分的示意图；

图12a示出处于打开状态下的第一实施方式中的根据本发明的工艺阀的纵剖面；

图12b示出处于关闭状态下的第一实施方式中的根据本发明的工艺阀的纵剖面；

图13a示出处于打开状态下的第二实施方式中的根据本发明的工艺阀的纵剖面；

图13b示出处于关闭状态下的第二实施方式中的根据本发明的工艺阀的纵剖面；

图14a示出处于打开状态下的第三实施方式中的根据本发明的工艺阀的纵剖面；

图14b示出处于关闭状态下的第三实施方式中的根据本发明的工艺阀的纵剖面；

图15示出根据本发明的吹塑单元的示意图；

图16示出根据图15的吹塑单元的部分的示意图。

具体实施方式

图1和图2示出一个典型的工艺阀。然而，本发明不限于这种类型的阀，而是也可以用在使用电子操控的辅助阀或主阀的其他阀中。尤其，本发明可用于具有气动主阀和至少一个先导阀，特别至少一个螺线管阀的预控制的工艺阀。在其他实施方式中，主阀被直接控制。

在此示意性示出的工艺阀具有气动主阀1和呈电磁阀，即螺线管阀形式的先导阀2。

主阀1具有阀壳体10，阀壳体具有控制室13、工艺压力进入通道15和工艺压力排出通道16。切换活塞12可移动地保持在阀壳体10中，其中切换活塞借助于高压密封件14相对于阀壳体10密封。切换活塞通常旋转对称地构成。在主阀1的关闭状态下，如图1所示，切换活塞12放置在阀座17上，从而关闭在工艺压力进入通道15和工艺压力排出通道16之间的连接。在根据图2的打开状态下，此连接是断开的。因此，在主阀1的打开状态下，工艺气体可以从此处未示出的工艺气体源进入此处同样未示出的型坯或胚料中并且所述型坯或坯件吹塑成中空体，尤其PP或PET瓶的期望的最终形状。

主阀1的控制室13经由控制空气管路30与控制空气源3连接。处于压力下的控制空气在控制室13中作用到切换活塞12的活塞头120的控制面121上。由此产生的控制压力在切换活塞12上产生如下力，所述力大于工艺气体压力的经由工艺压力进入通道15作用到切换活塞12的相对侧上的力。因此，切换活塞12保持在其关闭位置中。

如果控制压力降低，那么工艺气体向上挤压切换活塞12，并且主阀1打开。

控制压力的切换借助于提到的先导阀2实现。如在此所示出的，所述先导阀经由控制空气管路30与控制室13连接。此外，所述先导阀还经由控制空气进入通道300与控制空气源3连接并且经由控制空气排出通道301与周围环境或控制空气回收单元连接。为了控制室的快速排气，如在此所示出，可以存在控制空气切换室31，所述控制空气切换室经由附加的排气通道32确保最小的切换时间。这种类型的工艺阀例如在WO 2015/010216A1中详细描述。所述工艺阀仅用作理解主阀和至少一个先导阀的可能功能的实例。

在其他实施方式中，借助于先导阀2操作的控制压力用于打开主阀1。在其他的实施方式中，具有第一控制压力的第一先导阀用于打开主阀，而具有第二控制压力的第二先导阀用于关闭主阀1。在其他实施方式中，借助于五位二通的先导阀进行操控，其中交互地，在上部通风而在下部排气，反之亦然。

在图4中示出如这种工艺阀中通常使用的先导阀2的实例。这只是一个实例。也可以使用其他类型的先导阀。此处所示的先导阀2具有壳体，其中设置有电磁线圈22和贯穿线圈22的柱塞23。在柱塞23的一端上设置有弹簧24。柱塞23可以借助于电磁体克服弹簧24的力运动。由于柱塞24的运动，与压力供应装置的连接被释放。与压力供应装置的连接设有附图标记25。在空载状态下，建立与主阀的控制室的连接。相应的出口设有附图标记26。此外，优选地提供至消音器的出口27。

为了由坯件制造中空体通常需要一个以上的工艺阀。通常存在预吹塑阀和至少一个主吹塑阀。此外，优选存在至少一个回收阀和/或排气阀。这些阀，如图3所示，优选设置在共同的阀块4中，该阀块具有至少一个、优选多个工艺压力进入和排出通道，以与工艺气体源连接。借助于工艺气体，将型坯吹塑成最终中空体的期望形状。为此目的，阀块4具有吹塑喷嘴40，坯件或型坯7固定在吹塑喷嘴40上。

阀块4还具有至少一个压力传感器41，该压力传感器测量在喷嘴40的区域中的工艺气体的压力。这以最小的从而可忽略的延迟对应于在坯件7内部存在的压力。

各个工艺阀的各个先导阀2经由相应的电子控制接口20与致动器箱5连接，致动器箱5又直接或经由其他控制子单元与机器控制器6连接或所述致动器箱本身已经是机器控制器6的部分。致动器箱5和机器控制器6在下文中称作为控制单元。

控制单元控制先导阀2，从而控制工艺阀。所述控制单元还获得至少一个压力传感器41的测量数据。

根据本发明，控制单元，优选致动器箱5测量至少一个、优选所有先导阀2的电流。电流测量可以在预设的时间点进行或可以确定达到特定电流值的时间点。在互感结束时电流的反峰值的时间点优选地在先导阀2被接通和或关闭时确定。在最优选的实施方式中，电流测量以预定时间间隔进行，例如每隔0.1ms进行。

使用常规和已知的手段进行测量。例如，通过在至先导阀的回路中安装测量电阻器来进行测量。在这个电阻器上得到电压降，其大小随后增大。该电压降的大小与流过的电流成正比。

测量的电流值和/或特征性的电流值出现的所测量的时间点，例如在互感中的反转点，与之前的测量值和/或预定的值进行比较。基于这些相互比较的值的偏差，得出关于先导阀2的老化过程和/或状态的结论。因此，还可以确定和观察阀特性，例如延迟、精度和磨损。如果偏差使得基于经验值，先导阀2可能即将发生故障，那么由控制单元产生故障通报并且要求更换相应的先导阀2。在一个实施方式中，在变换先导阀的请求之前经由控制器进行偏差的补偿。在这种情况下，优选地根据在先导阀的电流曲线分布中检测到的延迟的大小，更早地请求用于阀切换的信号。以这种方式可以延长先导阀的使用寿命。在其他实施方式中，由控制单元光学地显示先导阀2的状态，使得用户可以及早观察先导阀2的持续老化过程。

在图5a至5c中示出在具有预吹塑的工艺开始时间点的典型的工艺曲线分布的局部。图5a在此在曲线a)中示出工艺压力源中的压力曲线分布P_T，即作为时间t的函数的储罐压力。曲线b)示出作为时间的函数的、由阀块4中的压力传感器41在坯件的内部空间中测量的压力P_R。在图5b中示出作为与图5a中相同的时间t的函数的、先导阀2的在该工艺中测量或施加的电压信号U。在此，曲线c)示出预吹塑阀的先导阀2的电压信号U，并且曲线d)示出主吹塑阀的先导阀2的电压信号U。在图5c中，与其匹配的测量出的电流值I反映为所述先导阀的相同的时间t的函数。曲线e)示出预吹塑阀的先导阀的电流值I，并且曲线f)示出主吹塑阀的先导阀的电流值I。

如在曲线e)和f)中可以清楚地看到，当先导阀接通时，电流曲线分布I具有向下指向的峰值，而在关断时具有向上指向的峰值。这表现出互感H₁、H₂结束的时间点。根据本发明，这些时间点t_H1和t_H2和/或峰值的大小被探测并且由控制单元与预设的值进行比较。这些数据优选存储在控制单元中或存储在云中以备随后的再利用。

图5a至5c一起观察还示出在工艺过程中坯件的内部空间的区域中的压力特性P_R。在时间点A，将电压U施加到预吹塑阀的先导阀上。然而，由于第一互感H₁，先导阀时间延迟地作出反应。坯件中的内部压力P_R时间延迟地上升。在图5a的曲线b)中的时间点t_B，压力上升首次被测量噪声足够明显地衬托出。根据图5a的曲线b)中在时间点t_C的点C处的压力是第一次压力升高(即直到压力的第一次降低的压力升高)的大约50％。时间点t_C和t_B之间的差表明主阀及时地完全打开。

储罐中的压力P_T已经较早下降，如曲线a)中的区域F所示。在曲线b)的时间点t_D的点D处，坯件也开始径向膨胀。根据经验，这会导致坯件内部的压力P_R在短时间内下降，如曲线b)中清楚可见。接着是坯件内部的压力P_R大致保持不变的一段时间，随后上升。这也可以在曲线b)中清楚地看到。

预吹塑阀的先导阀同样时间延迟地随着第二互感H₂关断。主吹塑阀的紧随其后进行的接通(在图5b)中的曲线d)和在图5c)中的曲线f)再次发生延迟。曲线b)中的点E表示接通主吹塑阀之后的压力上升。如在曲线b)可识别，部分吹塑的坯件中的内部压力P_R的大量上升时间延迟地伴随。

在根据本发明的方法的变型形式中，不仅确定互感H₁和H₂中的至少一个的时间点和/或大小，而且还监控压力。可以测量工艺储罐中的压力P_T和/或阀块的排出通道中的压力P_R，从而测量坯件内部的压力。优选地，在非常短的时间间隔内作为时间的函数测量这些值。替选地，这些压力P_T和/或P_R也可以在预设的时间点测量。将这些值与较早时间点测量的值和/或与预设的值进行比较。探测到偏差。在超过和/或低于预设的极限值和/或预设的最大偏差时表明这一点。

根据实施方式，这些值用于监控机器中的老化过程，特别是阀块中和/或工艺气体储罐中的老化过程。替选地或附加地，这些值也可用于控制吹塑机，例如通过增加或降低工艺压力、改变操作工艺阀的时间点和/或改变工艺阀的切换周期。

坯件的内部空间中的压力测量P_R的数据优选与先导阀的电流测量I的数据组合并且一起评估。这导致例如进一步了解工艺阀的状态，尤其了解先导阀和/或主阀的其余部件的老化过程。

在另一个实施方式中，坯件的内部空间中的压力测量P_R和/或储罐压力P_T的测量作为时间的函数进行，而不测量先导阀的电流I，并且由此获得关于阀特性的状态和/或工艺阀的老化过程的信息。该实施方式在此同样作为单独的发明要求被保护。

根据本发明的方法和根据本发明的设备可实现及早识别工艺阀，尤其所述工艺阀的先导阀的老化过程，和/或识别阀特性的状态。

下面根据优选的实施方式并且根据附图描述进一步的发明：

在图15中示意性地示出根据本发明的吹塑单元BE，所述吹塑单元具有多个吹塑站BS1至BS6。可能有两个、三个或更多个吹塑站。在该实例中，有六个站。每个吹塑站BS1至BS6都与分散的数据处理单元8连接，其中也可以将一个分散的数据处理单元8与多个吹塑站相关联。分散的数据处理单元8与中央控制单元6连接。控制单元6包含吹塑单元的机器控制器。根据实施方式，所述控制单元具有分开的模块，该模块在功能上且根据实施方式也在位置方面与机器控制器分开地构成，但是与所述机器控制器通信。所述模块与分散的数据处理单元处于通信连接。

在图16中示出根据图15的吹塑单元BE的部件。仅示出三个吹塑站。每个吹塑站都以具有唯一的主阀1的简化形式示出。然而，在实际吹塑站中，每个站有多个阀，即上面提到的预吹塑阀、一个或多个吹塑阀和一个或多个回收阀和排气阀。主阀1借助于先导阀2控制。在本文更下面参照图1和图2描述具有先导阀2的这种阀1的典型实施例。

先导阀2优选由中央控制单元6或分散的控制单元，在下文中称为致动器箱5控制。阀1和相应吹塑站的其他区域与传感器单元9连接，所述传感器单元包含传感器或从传感器获得测量值。

传感器可以在吹塑工艺期间测量型坯中的压力。压力可以在整个工艺时间内测量，即在预吹塑、吹塑、回收和排气期间测量。还可以仅在工艺的一段时间内或在预定的时间测量压力。传感器还可以测量其他参数，例如先导阀的电流或吹塑站的各个部件的运动，尤其是阀1的运动。

根据实施方式，传感器单元9和分散的控制单元5构成为共同的模块或分开的构件。代替分散的控制单元，即设有控制功能的致动器箱5，该模块也可以构成为没有控制功能的数据处理单元。然后由中央控制单元6执行控制。控制也可以部分地从中央控制单元6转移到致动器箱5或其他分散的控制单元。优选通过致动器箱5执行简单的控制命令，以便减轻中央控制单元6的负担。

在图1和图2示出典型的工艺阀。所述工艺阀具有气动主阀1和至少一个先导阀，特别是电磁阀，优选螺线管阀。然而，本发明不限于这种类型的阀。例如，也可以直接控制主阀。

主阀1具有带有控制室13、工艺压力进入通道15和工艺压力排出通道16的阀壳体10。切换活塞12可移动地保持在阀壳体10中，其中借助于高压密封件14将切换活塞相对于阀壳体10密封。所述切换活塞通常旋转对称地构成。在主阀1的关闭状态下，如这图15在所示，切换活塞12放置在阀座17上，从而关闭在工艺压力进入通道15和工艺压力排出通道16之间的连接。在根据图16的打开状态下，该连接是断开的。因此，在主阀1的打开状态下，工艺气体可以从此处未示出的工艺气体源进入此处同样未示出的型坯或坯件中并且将所述型坯或坯件吹塑成中空体的，尤其PP或PET瓶的期望的最终形状。

控制压力的切换借助于所述先导阀2实现。如在此所示的，所述先导阀经由控制空气管路30与控制室13连接。此外，所述先导阀还经由控制空气进入通道300与控制空气源3连接并且经由控制空气排出通道301与周围环境或控制空气回收单元连接。为了控制室的快速排气，如在此所示出，可以存在控制空气切换室31，所述控制空气切换室经由附加的排气通道32确保最短的切换时间。这种类型的工艺阀例如在WO 2015/010216A1中详细描述。所述工艺阀仅用作理解主阀和至少一个先导阀的可能功能的实例。

阀块4还具有至少一个压力传感器41，该压力传感器测量在喷嘴40的区域中的工艺气体的压力。这以最小的从而可忽略的延迟对应于在坯件7内部存在的压力。压力传感器41形成上述传感器单元9的部分。根据实施方式还存在其他传感器。

各个工艺阀的各个先导阀2经由相应的电子控制接口20与致动器箱5连接，致动器箱5又直接或经由其他控制子单元与机器控制器6连接或所述致动器箱本身已经是机器控制器6的部分。致动器箱5根据实施方式具有处理器和用于控制和/或数据处理的其他机构。致动器箱5和机器控制器6在下文称作为控制系统。

控制系统控制先导阀2，从而控制工艺阀。所述控制系统还获得至少一个压力传感器41的测量数据和其他可能的提供关于吹塑工艺的数据的传感器的测量数据。

在图6a和6b中示出在预吹塑的工艺开始时间点的典型工艺曲线分布的一部分。在曲线b)中，图6a在此示出压力P_R，其由阀块4中的压力传感器41在坯件的内腔区域中作为时间t的函数被测量。在图6b中示出先导阀2的在该工艺中测量或施加的电压信号U作为与图6a中相同的时间t的函数。在此，曲线c)示出预吹塑阀的先导阀2的电压信号U，曲线d)示出主吹塑阀的先导阀2的电压信号U。

图6a和6b一起观察示出，在工艺过程中坯件的内腔的区域中的压力特性P_R。在时间点A，电压U施加到预吹塑阀的先导阀上。先导阀会时间延迟地作出反应，从而坯件中的内部压力P_R会时间延迟地上升。在图6a的曲线b)中的时间点t_B，压力上升首次被测量噪声足够明显地衬托出。根据图6a的曲线b)中在时间点t_C在点C处的压力大约是第一次压力升高(即直到压力的第一次降低的压力升高)的大约50％。时间点t_C和t_B之间的差表明主阀及时地完全打开。

在曲线b)的时间点t_D的D点处，坯件也开始径向膨胀。根据经验，这会导致坯件内部的压力P_R在短时间内下降，如曲线b)所示。接着是一段时间，坯件内部的压力P_R大致保持不变，随后上升。这也可以在曲线b)中可清楚看到。

预吹塑阀的先导阀同样时间延迟地切断。主吹塑阀的紧随其后进行的接通在图6b)中(曲线d)再次时间延迟地进行。曲线b)中的点E示出接通主吹塑阀之后的压力上升。如在曲线b)可看到，部分吹塑的坯件中的内部压力P_R的大量上升时间延迟地伴随。

在图7a至7c中示出吹塑工艺的相似部分，其中三个不同的吹塑工艺在图形中在时间上叠加。图7a示出在坯件的区域，即型坯的区域中测量，在预吹塑工艺期间和在吹塑工艺开始时压力曲线分布P_R，存在压力增加。图7b示出施加到先导阀2的电压U作为时间的函数。图7c同时示出在先导阀2处测量的电流I作为时间的函数。

时间数据t_A、t_B、t_C、t_D和t_E涉及第一吹塑工艺的实线曲线I。在用虚线曲线II所示的第二吹塑工艺中，吹塑开始是时间延迟的，例如因为主阀1的切换活塞12太晚作出反应并且太晚打开。在第三吹塑工艺中，用点线曲线III示出，吹塑开始正确地进行，但压力升高是延迟的，例如因为主阀1的切换活塞12移动太慢。

在根据本发明的方法的变型形式中，所示的三个曲线是在三个时间上分开的吹塑工艺中通过在同一吹塑站中的压力测量产生的，即已在不同时间记录同一阀1的相同的特性。在另一变型形式中，将同一吹塑单元的不同吹塑站的压力曲线相互比较。在这种情况下，这些曲线在时间上尽可能彼此接近地产生。吹塑站通常以彼此间非常小的时间差运行。在图8a至8c中示出唯一的吹塑站的完整吹塑工艺。图8a中再次示出坯件中的压力P_R作为时间t的函数，在图8b中示出施加到各个先导阀上的电压U作为同一时间t的函数，在图8c中示出先导阀的电流I作为同一时间t的函数。

在区域V中使用预吹塑阀进行预吹塑，而在区域H中用升高的压力和使用吹塑阀进行吹塑。在区域R1中，经由第一回收阀进行回收，而在区域R2中，经由第二回收阀或排气阀继续回收，或者直接向环境中进行排气。最后，将吹塑的中空体从吹塑模具中脱模。这是典型吹塑工艺的众所周知的压力曲线。这些压力曲线也可以具有其他区域，例如如果吹塑工艺借助两个或更多个时间上依次连接的吹塑阀分别以比前面的阶段更高的压力运行。

这些曲线可以根据测量出的传感器值记录在中央控制器6或分散的数据处理单元8中。这些值优选以非常小的时间间隔测量，所述时间间隔例如为0.1ms到1ms。因此优选地以高频率检测传感器值，例如每秒1000至10000次。因此，可以绘制相对精确的曲线。

但是，不必记录该曲线。对于这种记录附加地或优选替选地，创建测量值的表格。表格形式便于数据的统计处理。

可以将同一吹塑站针对不同的封闭的吹塑周期(即从预吹塑直至制造的中空体脱模的吹塑过程)的表格中或曲线中的值相互比较，和/或吹塑单元的不同吹塑站针对同一吹塑周期或针对彼此靠近的吹塑周期的表格或曲线中的值可以相互比较。在这种情况下，在进一步的评估中，可以考虑整个吹塑过程的表格中或曲线中的值或仅考虑其部段或也仅考虑在曲线和表格中的特征点，例如最大值、最小值和线性区域。

在图9至11中示出吹塑单元的一部分，其中看到中央控制单元6和分散的数据处理单元8的共同作用。中央控制单元6形成机器控制器。在这些图中，中央控制单元示出具有吹塑站的致动器箱5和阀块4。所述中央控制单元经由相应的连接，在此为总线，与多个这种吹塑站连接，例如与四十个站连接。

在根据图9的实施方式中，致动器箱5形成数据处理单元8。所述致动器箱收集传感器值，将这些传感器值反映在曲线和/或表格中，将这些传感器值统计学地评估并且经由中央控制单元6的总线系统提供结果，例如关于阀状态的报告，修正建议或用于另外的控制器的新的期望值。优选地，致动器箱5在此情况下也具有控制功能。在本实施方式中，能将同一吹塑站的数据在不同时间点相互比较，然而不比较不同吹塑站的数据。

在根据图10的实施方式中，除了致动器箱5之外，存在呈中央数据处理单元形式的附加的模块，所述致动器箱根据实施方式的变型形式根据自身的和/或由机器控制器得到的控制命令操作阀块4。所述中央数据处理单元与机器控制器一起形成中央控制单元。中央数据处理单元8收集所述吹塑单元的所有吹塑站的数据，将其相互比较，统计学地评估并且将结果发送至机器控制器，发送例如关于阀状态的报告，修正建议或另外的控制器的新的期望值。在本实施方式中，现在可以将唯一的吹塑站的数据相互比较并且也将不同吹塑站的数据相互比较。

在根据图11的实施方式中，存在与根据图10的实施方式相同的构造和相同的功能。然而，此外，中央数据处理单元具有控制功能。机器控制器向该中央数据处理单元提供配方，即用于制造期望的中空体的参数，并且所述中央数据处理单元将相应的控制命令传送到各个吹塑站的不同致动器箱5上。

根据本发明的方法可实现及早识别吹塑工艺中的故障。

在图12到14中示出对坯件和中空体中的压力测量的替选方案或补充方案。此处介绍的测量方法和设备用于以尽可能准确且无错误的方式控制阀，而不必考虑整个吹塑工艺。这具有如下优点，可以更容易地识别到故障，因为测量不会受到多种相互影响的工艺因素的影响。

在图12至14中再次示出气动的预控制的主阀1，所述主阀在吹塑法中用作为工艺阀。例如，所述主阀可以是预吹塑阀、主吹塑阀、回收阀或排气阀。所述主阀优选还借助于至少一个先导阀2，尤其螺线管阀进行预控制。使用与图1和2中的阀相同的附图标记。相同的部件设有相同的附图标记。形成控制室13的上部封闭件的阀壳体10的上部在此设有附图标记100。

根据本发明，传感器现在安装在阀壳体10中或阀壳体10上，所述传感器直接监控切换活塞12的位置和/或运动和/或通过由切换活塞12引起反应得出关于其位置和/或其运动的结论。

在根据图12a和12b的实施方式中，存在两个位置传感器90、91，所述位置传感器探测切换活塞在其打开和关闭位置中的位置。一个位置传感器就足够了，但两个传感器可实现更可靠的测量。在图12a中，切换活塞在打开位置中示出并且第一位置传感器90探测切换活塞12。在图12b中，阀在关闭位置示出并且第二位置传感器91探测切换活塞12。因此可以探测活塞运动开始的时间点和到达活塞的打开的端部位置的时间点。例如接近传感器，例如光学传感器或霍尔传感器适合作为位置传感器90、91。活塞上的标记，在图中以黑色示出，便于探测位置。

在根据图13a和13b的实施方式中，存在位移测量传感器92，其测量切换活塞12的位移。位移测量传感器92优选设置在控制室13中。图13a还示出当阀打开时的情况，并且图13b示出阀关闭时的情况。作为传感器，例如可以使用具有模拟输出信号的位移测量传感器、超声波传感器和负载三角测量传感器。

在根据图14a和14b的实施方式中，振动传感器93设置在阀壳体10中。如果切换活塞12移动，那么壳体10振动并且传感器93作出反应。如果阀没有切换、切换太慢或延迟，那么这由传感器93记录。如果多个阀布置在共同的阀块中，那么对于所有这些阀，唯一的振动传感器93通常就足够了，因为所述唯一的振动传感器通常在时间上依次被操作，从而传感器信号可以分别明确地与特定的阀相关联。也可以使用加速度传感器代替振动传感器。

这些阀也可以在没有根据本发明的数据评估和控制的情况下用在其他吹塑单元中。相应的测量方法以及相应的阀和阀块因此同样作为单独的发明要求被保护。

附图标记列表

1 主阀

10 阀壳体

100 阀壳体的上部

12 切换活塞

120 活塞头

121 控制面

13 控制腔

14 密封件

15 工艺压力进入通道

16 工艺压力排出通道

17 阀座

2 先导阀

20 控制接口

21 至电流源的插接连接器

22 电磁线圈

23 柱塞

24 弹簧

25 用于压力供应的接口

26 至工艺阀的控制腔的输出端

27 至消音器的输出端

3 控制空气源

30 控制空气管路

300 控制空气进入通道

301 控制空气排出通道

31 控制空气切换室

32 排气通道

4 阀块

40 吹塑喷嘴

41 压力传感器

5 致动器箱

6 机器控制器/中央控制器

7 型坯

8 分散数据评估单元

90 第一位置传感器

91 第二位置传感器

92 位移测量传感器

93 振动传感器

BE 吹塑单元

BS1-BS9 吹塑站

Claims

1.一种用于监控用于制造中空体的吹塑设备的方法，其中所述吹塑设备具有至少一个工艺阀单元，所述工艺阀单元用于在工艺压力下将工艺流体输送到所述中空体的型坯中，并且其中所述工艺阀单元具有至少一个电动操作的阀，

其特征在于，

在吹塑工艺期间探测所述电动操作的阀的电流的至少一个值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述吹塑工艺期间探测电流的曲线分布。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中以连续的时间间隔、优选以0.1ms至1ms的时间间隔测量所述阀的电流。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中测量电流的变化。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中将电流的测量的时间点与在该时间点测量出的电流值一起记录。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中在预设的时间点测量电流。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中探测电流的曲线分布的特征点。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述工艺阀单元具有主阀和至少一个先导阀，其中所述至少一个先导阀控制所述主阀，并且其中探测所述至少一个先导阀中的至少一个先导阀的电流的曲线分布。

9.根据权利要求8所述的方法，

其特征在于，

所述主阀是气动阀，其借助于工艺流体运行并且借助于由所述至少一个先导阀控制的控制压力控制。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述吹塑工艺期间测量在所述型坯内部的区域中的压力，并且记录压力测量的时间点。

11.根据权利要求1或2所述的方法，其中在所述吹塑工艺期间测量在所述工艺流体的储罐的区域中的压力，并且记录压力测量的时间点。

12.根据权利要求10所述的方法，其中在考虑电流的测量值的情况下评估测量出的压力值。

13.根据权利要求11所述的方法，其中在考虑电流的测量值的情况下评估测量出的压力值。

14.一种用于制造中空体的吹塑设备的吹塑阀系统，其中所述吹塑阀系统具有至少一个工艺阀单元，所述工艺阀单元用于在工艺压力下将工艺流体输送到所述中空体的型坯中，并且其中所述工艺阀单元具有至少一个电动操作的阀，

其特征在于，

存在用于在所述吹塑工艺期间探测所述电动操作的阀的电流值的机构。

15.根据权利要求14所述的吹塑阀系统，其中所述吹塑阀系统具有至少一个压力传感器，所述压力传感器用于测量在所述型坯内部的区域中的压力。

16.一种用于控制根据权利要求14所述的吹塑阀系统的计算机程序产品。

17.一种用于执行根据权利要求1所述的方法的计算机程序产品。