CN213227487U - 用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器，包括用于检测所述线性驱动器在操作处理中的实际力吸收的力传感器，其中存储在操作处理中用于所述线性驱动器的期望力吸收的数据的存储装置，用于比较所述实际力吸收和所述期望力吸收的比较装置，以及用于在所述期望力吸收和所述实际力吸收之间的偏差超过预定义偏差时，输出信号的信号发射器。

Description

用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器

技术领域

本实用新型涉及用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器(linear drive for astretching and/or blow moulding machine)，其便于实际力吸收(actual forceabsorption)与期望力吸收(desired force absorption)的比较，以及涉及基于用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器的实际力吸收与期望力吸收的比较来确定清洗间隔(cleaninginterval)的方法。

背景技术

用于生产PET瓶的拉伸和/或吹塑机在现有技术中是已知的。在这些机器中，在将型坯(以下也称为“预制件”)重塑(reshape)成容器(特别是瓶子) 的处理中，预制件的拉伸处理(process)是通过由受控伺服线性驱动器驱动的拉伸杆来实现最佳材料分布的。这些线性驱动器的安装通常设计为塑料滑动轴承(plastic plain bearing)。转子磁通量通常由永磁体产生。在这种拉伸单元(以下也称为拉伸装置)中，尤其重要的是，拉伸单元在吹塑处理中的运动遵循完全根据(in term of)时间和路径预先确定的运动。如果不可能遵守这一预先确定，则可能导致容器质量下降或出现故障。

在现有技术已知的拉伸和/或吹塑机中，拉伸单元的运动可能受到外部故障或过高摩擦(high friction)的负面影响。转子的过度污染通常是过度摩擦的原因。转子的磁化有利于污染，因为其结果是铁磁性的污垢颗粒将被其吸引，并可能在其上永久积聚。

另一对拉伸装置的运动产生负面影响的原因可能是拉伸单元安装不当。在市场上提供的许多实施例中，除了电机之外，还有外部连接的拉伸杆安装在滑块上。通过这种方式，整体安装被过度确定(over-determined)，因此在安装不精确的情况下，拉伸单元可能发生变形(distortion)。

如果这些负面影响加起来导致拉伸驱动器受到不允许的污染，则可能导致拉伸单元故障。为了防止拉伸单元发生这种故障，通常定期清洁转子。根据环境污染程度的不同，清洁的必要间隔也有很大的不同。尤其是(金属)颗粒的污染程度会对维护间隔带来实质性的变化。由于这些环境条件在拉伸和/或吹塑机的操作处理中会发生变化，因此很难确定一个通常适当的维护间隔，以便能够以最佳成本运行。此外，由于上述变形，运行期间仍然可以容忍的污染程度可以以未知方式改变，因此无法预测最佳维护间隔。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提供一种用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器，其监测操作参数并提供用于必要维护的指示(instructions for necessary maintenance)。此外，本实用新型的目的还在于提供一种确定拉伸和/或吹塑机的线性驱动器的最佳维护间隔的方法。

这一目标一方面是通过用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器来实现的，包括：

a)力传感器，用于检测所述线性驱动器在操作处理中的实际力吸收，

b)存储装置，其中存储在操作处理中用于所述线性驱动器的期望力吸收的数据，

c)比较装置，用于比较所述实际力吸收和所述期望力吸收，以及

d)信号发射器，用于在所述期望力吸收和所述实际力吸收之间的偏差超过预定义偏差(previously defined deviation)时，输出信号。

用于拉伸和/或吹塑机的这种线性驱动器能够确定和评估来自驱动器控制(drive control)的所有所需信息，以在正常操作期间识别系统(或拉伸单元) 中的摩擦。在这种情况下，非常精确地确定摩擦是有利的，因为这对维护的必要性有重大影响。虽然摩擦只占所述系统或所述线性驱动器中所有力的一小部分，但通过这种线性驱动器可以监测摩擦。

在优选实施例中，力传感器是用于检测拉伸杆的运动所需的电流消耗 (currentconsumption)的检测器。这证明是有利的，因为这样的检测器可以以非常紧凑的方式实现，因此可以比较简单地集成到现有的装置中。此外，研究还表明，电流消耗是特别合适的参数，其可以用来确定所述拉伸杆的运动处理中所述系统中发生的摩擦。

在优选实施例中，用于在操作期间所述线性驱动器的期望力吸收的数据是根据从一组参数中选择的参数来计算的，所述一组参数包括：运动部件(moving part)的重力、取决于底层运动分布(underlying movement profile)的运动部件的惯性力、在所述容器或所述预制件中存在(prevailing)的压力、所述系统的气动有效面和所述拉伸单元的摩擦力。通过这种方式，可以将系统设置或转换为具有经常变化的处理参数(processparameter)，这些参数控制所述拉伸驱动器上产生的力。所述线性驱动器上的力优选地由所述运动部件的重力、所述运动部件的惯性力(取决于运动分布)和由容器中的压力产生并作用于拉伸杆的水平横截面的力组成。

由于运动分布是已知的，因此可以计算出产生的力。同样，在重塑处理中要运动的质量是已知的，或者可以相对简单地确定。所述气动有效面 (pneumatically effectivesurface)是已知的，因此，基于在容器中的吹塑压力， (在某些情况下，已经在现有的重塑装置中进行连续监测以监测其处理)，可以确定作用在其上的压力。优选根据该信息来计算能够预测在所述线性驱动器上期望的力的模型。如果以上述数据为基础，唯一未知的是拉伸单元上的摩擦力。为了确定这些数据，在优选的实施例中，例如，在优化处理中，可以用不同的摩擦力值模拟模型，直到从模型中确定的力吸收与测得的力吸收接近 (approximate)预定最大偏差为止。

在优选实施例中，存储在所述存储装置中的数据集包括多个数据，这些数据包括在所述拉伸处理中所述拉伸杆在不同时间运动所需的力。在另一优选实施例中所述数据集包括至少2个，优选至少10个，尤其优选至少50个存储在存储装置中的数据点，这些数据点映射了所述拉伸杆在不同时间运动所需的力。在另一优选实施例中，该数据集包括在所述处理的持续期间所述拉伸杆运动所需的力的连续分布。

在优选实施例中，所述数据集包含公式，通过该公式，可以在计算装置中计算在所述处理中的每次(each time)所需的力吸收。所述计算装置优选为微处理器。

在优选实施例中，所述存储装置包括多个数据集，用于所述线性驱动器的期望力吸收，以用于将预制件重塑成不同的容器。这样就可以将系统快速转换为变化后的处理条件。例如，在产品转换的情况下，对于拉伸/吹塑处理，使用其他预制件(例如不同的预制件)和/或生产其他容器，还可以监视拉伸杆的运动期间产生的摩擦力。因此，它能够通过要克服的摩擦力，独立于当前生产的产品来确定所述拉伸单元的污染。

所述线性驱动器优选为拉伸/吹塑机的一部分，用于将塑料型坯重塑成塑料容器，优选为拉伸和/或吹塑机。在这种装置中，首先在加热段对塑料预制件进行加热，然后通过施加液体或气体(因此是可流动的)介质进行膨胀。可流动介质优选受压(under press)。为了输送(delivery)加压介质，该装置具有吹塑模具(blow moulding die)，该吹塑模具可放置在塑料预制件的口部 (mouth)上形成密封，从而使用液体或气体介质膨胀塑料预制件。此外，优选地还提供阀门组件(valve assembly)，其控制向塑料预制件输送吹塑空气(blowing air)。

在拉伸和/或吹塑机中，在膨胀之前和/或膨胀期间，通过拉伸杆在纵向上膨胀预制件。在这种情况下，每个吹塑站都具有拉伸杆，可以将拉伸杆引入所述塑料预制件，并沿其纵向膨胀所述塑料预制件。在这种情况下，所述拉伸杆最好具有电驱动器。

在一个有利的实施例中，多个吹塑站设置在公共的可移动支撑件上。在这种情况下，该支撑件尤其是可旋转支撑件。每个吹塑站都具有吹塑装置，所述吹塑装置优选地形成中空空间，在所述中空空间内，所述塑料预制件可以膨胀成所述塑料容器。在这种情况下，这些吹塑装置优选地由多个部件构造，并且每个吹塑装置具有两个吹塑半模(halve)和一个基模(base mould)。这些吹塑半模优选地可释放地设置在模具支撑壳(mould supportshell)上或吹塑模具支撑件上。为了打开和关闭吹塑装置，这些吹塑模具支撑件可以相对彼此转动。此外，所述吹塑模具支撑件具有锁定机构，以便在所述吹塑处理中相对彼此锁定所述吹塑半模。

尤其优选地，所述吹塑机或所述支撑件和吹塑装置设置在相对于未消毒环境分隔(demarcate)开的洁净室内。在这种情况下，用于关闭、锁定和/或打开吹塑模具的驱动装置优选设置在洁净室外部。

所述吹塑装置优选在所述洁净室内运输。所述洁净室优选由多个壁界定(delimit)。在这种情况下，洁净室由至少一个固定壁和相对于所述固定壁可移动的壁界定。所述洁净室将吹塑模具与未消毒环境分隔开。所述洁净室优选以圆形或环形方式(annular or toroidal manner)形成在吹塑站或重塑站和/或塑料容器的运输路径周围。

本实用新型还涉及用于确定拉伸/吹塑机的线性驱动器的摩擦系数的方法，包括以下步骤：

在操作处理中确定所述线性驱动器的期望力吸收，

通过力传感器检测所述线性驱动器在操作处理中的实际力吸收，

比较所述实际力吸收和所述期望力吸收，

在所述期望力吸收和所述实际力吸收之间的偏差超过预定义偏差时输出信号。

如果所述实际力吸收超过所述期望力吸收超过预定值，这可以归因于在拉伸杆的运动过程中增加的摩擦力。因此，如果发生这种情况，则会输出信号，表示需要立即进行维护。

优选地，在正常操作期间使用来自驱动器控制(特别是实际力吸收)的用于识别拉伸单元系统中的摩擦的信息。在这种情况下，必须对摩擦进行非常精确的测定，这是非常困难的，因为在正常处理中产生的力占绝对主导地位，而摩擦力只占所述线性驱动器的整个力的一小部分。因此，在驱动器中要克服的摩擦力通常只占施加到线性驱动器的全部力的一小部分。此外，控制拉伸驱动器的力的许多处理参数不断变化。所述线性驱动器上的力优选地由所述运动部件的重力、所述运动部件的惯性力(取决于运动分布)和由容器中的压力产生并作用于拉伸杆的水平横截面的力组成。

本实用新型的一个变型实施例中，用于在操作期间所述线性驱动器的期望力吸收的数据是根据从一组参数中选择的参数来计算的，所述一组参数包括：运动部件的重力、取决于底层运动分布的运动部件的惯性力、在所述容器或所述预制件中存在的压力、所述系统的气动有效面和所述拉伸单元的摩擦力。结果表明，这些参数对线性驱动器在操作过程中的力吸收有很大的影响，因此由此确定期望吸收力的偏差指示了不希望出现的情况。

另一个问题是，上述几个控制拉伸驱动器上的力的处理参数在处理过程中可能会发生变化。这方面的例子包括取决于底层运动分布的运动部件的惯性力和将要变形的容器在拉伸杆的水平截面上产生的压力(the pressure of the container to be deformedon the horizontal cross-section of the stretching rod)的反压力。容器内部的气体压力作为一个变量可以影响反压力(counter-pressure)。

通常已知或可以简单地确定运动分布和要运动的质量。气动作用面 (pneumaticactive surface)是已知的，并且瓶子中的吹塑压力已经被监测和连续测量，以便在现代重塑设备中进行处理监测。

在该方法的优选变型实施例中，至少从上述一些数据中计算出模型，该模型可以预测所述线性驱动器上预期的力。因此，唯一未知的是拉伸单元上的摩擦力。在随后的步骤中，摩擦力在优化处理中确定，在优化处理中，可以采用不同的摩擦力值模拟模型，直到从模型获得的结果与从驱动控制器获得的测量力实现最佳匹配。因此，优选从上述参数或至少从上述参数的选择中首先计算包括所述拉伸单元上的摩擦力的变量的模型，并且只有在随后的优化处理中才通过摩擦力模拟的变量模拟所述线性驱动器的期望力吸收，直到在线性驱动器的期望力吸收的模拟和实际力吸收(在未污染-理想状态)之间足够接近为止。

如上文所述，如果在该处理中至少多次确定期望力吸收，优选在该处理的整个持续时间内，无论在生产过程中的其他处理参数如何，都可以确定非常高精度的摩擦力。如果测量值非常嘈杂，这种方法也可以实现，因为根据模拟，已知力的完整的期望级数(complete desired progression)。

在该方法的优选变型实施例中，选择所述处理的特别适合于识别摩擦系数的时间窗来比较实际力吸收和期望力吸收。在该方法的另一优选变型中，在优化处理中也已经选择了特别适合于识别期望参数的所述处理的时间窗。这样可以减少数据量，也可以降低确定所述期望力吸收的成本。

为此，在优选的变型实施例中，使用可变参数反复计算模型，并在所需的比较时间窗(window)中与所述线性驱动器(处于-未污染-理想状态)的实际力吸收的测量值进行比较。从该比较中得到的所有误差的标准化和的评估优选包括在所述参数的性能优化中，以便在比较时间窗中，标准化误差尽可能快地假定最小。这样就可以从结果中平均出不需要的振动和噪声。

在该方法的特别优选的变型实施例中，不仅要考虑期望力吸收和实际力吸收之间的偏差量，以识别必要的维护。事实上，在该方法的优选变型实施例中，可以示出的力吸收与时间的关系的图表中获得关于从期望力吸收和实际力吸收之间的偏差的特征的位置和/或形状得出预期误差的性质的结论。因此，例如，通过基于模型的评估，可以区分污染和变形安装。特别是，由于这两种机制的建模在仿真中是分开进行的，所以可以分别考虑它们。

因此，不仅可以根据需要确定清洗拉伸装置的维护周期(基于所确定的摩擦系数的增加)，但是，通过比较实际力吸收和期望力吸收，还可以在启动时识别和消除所述拉伸装置安装中的任何错误。

此外，上述方法使得能够更精确地理解在将预制件重塑成容器的处理中的步骤。因此，例如，可以从建模中获得拉伸处理的信息。例如，通过模拟和测量的比较，可以确定预制件在重塑成容器时抵消所述拉伸杆的运动所需力的级数。对该力的评估可以评估拉伸/吹塑处理。

附图说明

附图公开了进一步的优点和实施例，在附图中：

图1显示了拉伸装置的视图；

图2显示了拉伸装置的另一种设计变型的视图；

图3显示了吹塑活塞的细节视图；

图4a显示了拉伸/吹塑处理过程中的期望力吸收和实际力吸收级数的示意；

图4b显示了在拉伸/吹塑处理过程中，图4a所示的期望力吸收和实际力吸收的级数差的示意；以及

图4c示出了拉伸/吹塑处理过程中线性驱动器的位置分布示意。

具体实施方式

图1和图2分别示出拉伸装置10的不同设计的视图。尽管设计不同，相同或使用的部件可以通过相同的附图标记来标识。两个示出的拉伸装置均包括拉伸滑块1，其通过相对于未示出细节的导轨3的导轨托架(carriage)2可运动地设置。

此外，示出了吹塑滑块4，其同样通过导轨托架5可沿导轨3运动。

此外，图中示出了吹塑活塞6，吹塑模具7设置所述吹塑活塞6远离拉伸滑块1的一端。在吹塑活塞6的内部有导向套8，在该导向套8中引导拉伸杆 9。拉伸杆9相对于吹塑活塞6可运动，因此也相对于设置的吹塑滑块4可运动。相对运动是通过拉伸滑块1相对于吹塑滑块4的位移来实现的，拉伸杆9 与拉伸滑块1固定连接。该位移优选通过电机(未示出)来实现，电机的电流消耗被监测，并且可以从其确定实际力吸收。

实际力吸收的增加的可能性主要有两个原因。第一个原因可能是彼此之间可运动的部件受到污染。沉积物尤其会在拉伸杆9和导轨3上形成，从而提高摩擦系数。特别是如果转子磁通量是由永磁体产生的，这就产生了转子被磁化并吸引磁粉的问题。由于磁性，它们保持粘附状态，并且还可以以不再保证重塑装置的正确操作的方式增加。

此外，或者另外，摩擦系数的增加可能是由于各个组件彼此之间的不精确安装或不希望的位移造成的，这可能导致拉伸单元10本身的变形。这些负面影响，单独或组合，可能导致拉伸驱动器受到不允许的污染，从而导致拉伸装置故障。

如上所述，已知拉伸装置10的所有部件的质量。因此，这些值可以包括在期望力吸收的计算中。此计算中的另一因数由吹塑活塞和容器(将要重塑的) 中的压力条件提供。吹塑活塞的示例如图3所示。图中所示区域11、12和13 中的每一个都存在不同的压力。在区域11中，例如10巴的恒定预载(constant preload)保持不变，而区域12中的环境压力恒定较低。另一方面，在区域13 的环形表面上，压力在吹塑处理中发生变化。施加在那里的压力至少间歇性地对应于吹塑压力，并取决于相应的压力级(stage)。这里的压力可能高达40 巴。此处作用在环形表面13上的反压力还特别取决于吹塑模具7和/或瓶颈的直径。

图4a-c分别显示了重塑过程中的处理参数的示意图。图4a显示了通过如上所述的模拟获得的期望力吸收的级数示意(第14行)和拉伸/吹塑处理期间的实际力吸收的级数示意(第15行)。本例中的拉伸/吹塑处理例如持续1.5 时间单位。在此期间，线性驱动器沿图4c所示的位置分布改变其位置。从中可以看出，首先位置不改变，以便被移位(以小的步长)达到大约0.2单位距离的最大位置变化。在这个位置上，所述线性驱动器在一段时间内保持不变，直到超过1.0时间单位后，开始反向移动回到起始位置。在经过两个阶段的运动之后，它达到：第一个阶段维持的时间显著比第二个阶段长，大约1.5时间单位。

在期望的力吸收14与图4a中的实际力吸收15的比较中，可以看出它们在宽的时间范围内基本上平行地延伸，但是在大约0.4时间单位之后，它们彼此显著地偏离，以便再次接近并且几乎再次平行地延伸。

如果从期望力吸收14的值中减去实际力吸收15的值，则获得如图4b所示的图表。为了更清楚地显示偏差，与图4a中的表示相比，已更改了比例尺。特别是在0.4时间单位之后，可以看到零线的变化。

结合根据图4c的示意并考虑整个拉伸/吹塑处理，可以推断出，测量力与模拟中确定的值的偏差是由于预制件变形的拉伸力在进行的建模中未考虑而引起的。因此，从这样的变化中，可以得出关于拉伸/吹塑成型处理的进展的信息，尤其是关于在不同时间所需的线性驱动器的位移力的信息。

申请人保留要求在申请文件中公开的所有特征作为对本实用新型必不可少的权利，只要它们相对于现有技术是单独的或组合起来是新颖的。

附图标记清单

1 拉伸杆

2 导轨托架

3 导轨

4 吹塑滑块

5 导轨托架

6 吹塑活塞

7 吹塑模具

8 导向套

9 拉伸杆

10 拉伸装置，拉伸单元

11 区域

12 区域

13 区域，环形区域

14 期望力吸收

15 实际力吸收

Claims (2)

1.一种用于拉伸和/或吹塑机的线性驱动器，其特征在于，包括用于检测所述线性驱动器在操作处理中的实际力吸收(15)的力传感器，其中存储在操作处理中用于所述线性驱动器的期望力吸收(14)的数据的存储装置，用于比较所述实际力吸收(15)和所述期望力吸收(14)的比较装置，以及用于在所述期望力吸收(14)和所述实际力吸收(15)之间的偏差超过预定义偏差时，输出信号的信号发射器。

2.根据权利要求1所述的线性驱动器，其特征在于，所述力传感器是用于检测拉伸杆(9)的运动所需的电流消耗的检测器。

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