DE10116665A1 - Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bei der Herstellung von Behältern aus einem thermoplastischen Material - Google Patents
Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bei der Herstellung von Behältern aus einem thermoplastischen MaterialInfo
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Abstract
Es ist ein Verfahren zur Regelung eines Blasvorgangs bei der Herstellung von Behältern aus einem thermoplastischen Material angegeben, bei dem erwärmte Vorformlinge einer Blasstation zugeführt werden und mindestens eine Eigenschaft eines hergestellten Behälters erfasst wird. Als mindestens eine Eigenschaft wird die Wandstärke eines Behälters unmittelbar nach dessen Herstellung erfasst und mit einer Sollwandstärke verglichen, und ein zur Erwärmung der Vorformlinge in Richtung deren Längsachse erzeugtes Temperaturprofil und/oder mindestens ein Blasparameter wird in Abhängigkeit von der Größe des Vergleichsergebnisses in Richtung auf eine Verringerung dieser Größe verändert.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines
Blasvorgangs bei der Herstellung von Behältern gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 198 43 053 A1 ist ein solches Verfahren bekannt.
Mit Hilfe eines derartigen Verfahrens können Vorformlinge aus
einem thermoplastischen Material wie PET
(Polyethylenterephthalat) durch eine Blasvorrichtung zu
Behältern wie z. B. Getränkeflaschen umgeformt werden. Im
Allgemeinen umfasst eine solche Blasvorrichtung eine
Heizeinrichtung und mindestens eine Blasstation. In der
Blasstation wird ein durch die Heizeinrichtung erwärmter
Vorformling zu einem Behälter ausgedehnt. Die Ausdehnung
erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den Vorformling zu
dessen Dehnung eingeleitet wird, sowie ggf. durch
mechanisches Recken durch eine Reckstange.
Es ist erwünscht, dass Behälter, wenn sie durch ein
Blasverfahren erzeugt werden, im Wesentlichen gleiche
Herstellungseigenschaften wie z. B. die Materialverteilung im
Boden, in der Behälterwand und im Schulterbereich aufweisen.
Schwierigkeiten, diese Gleichförmigkeit zu erreichen, können
z. B. auftreten, wenn zur gleichen Zeit mehrere Vorformlinge
innerhalb einer Blasstation aufgeblasen werden, deren
Temperaturverteilungen verschieden sind. Dies kann dadurch
entstehen, dass die Vorformlinge vor dem Blasvorgang nicht
zur gleichen Zeit erwärmt worden sind.
Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist in der eingangs
genannten Druckschrift DE 198 43 053 A1 vorgeschlagen worden,
bei Vorformlingen, die gleichzeitig aufgeblasen werden,
unterschiedliche Blasparameter derart vorzusehen, dass
unterschiedliche Temperaturverteilungen bei den Behältern vor
dem Aufblasen ausgeglichen werden. Dadurch soll erreicht
werden, dass die Behälter in ihren Eigenschaften einander
möglichst gleich sind.
In dieser Druckschrift ist u. a. in Betracht gezogen,
Blasparameter in Abhängigkeit von einer an dem Vorformling
durchgeführten Eigenschaftsmessung vorzugeben. Ferner ist
erwähnt, dass eine Eigenschaftsmessung an einem
fertiggestellten Behälters ausgeführt werden kann. Das
Messergebnis soll zu einer adaptiven Bestimmung einer
Parametervorgabe herangezogen werden können. Auf welche Weise
dies geschehen könnte, ist in der genannten Druckschrift
nicht angegeben.
Aus der US-A-5 139 406 ist ein Untersuchungssystem für aus
thermoplastischem Kunststoff hergestellte Behälter bekannt,
mit dem die Wandstärke von durch ein Blasverfahren her
gestellten Behältern unmittelbar nach deren Herstellung
bestimmt werden kann. In Abhängigkeit von dem Messergebnis
werden die Behälter als fehlerhaft oder fehlerfrei
festgestellt und entsprechend aus dem Produktionsprozess
ausgeschieden oder nicht. Ohne nähere Angaben wird in dieser
Druckschrift darauf hingewiesen, dass die Messwerte in den
Formungsprozess zurückgeführt werden könnten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass
aufgeblasene Behälter mit möglichst übereinstimmenden
Eigenschaften zuverlässig hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, ausgehend von einer
Wandstärkenmessung an einem hergestellten Behälter, auf die
Erwärmung der Vorformlinge und/oder auf die Blasparameter
rückwirkend derart Einfluss zu nehmen, dass Behälter mit den
erwünschten Eigenschaften, wie der Materialverteilung,
gleichbleibend hergestellt werden können.
Bei der Durchführung eines Blasvorgangs werden die
Vorformlinge bevorzugt durch mehrere übereinander
angeordnete, einzeln ansteuerbare Heizelemente erwärmt. Dies
ermöglicht, ein Temperaturprofil der Vorformlinge in axialer
Richtung zu erzeugen.
Wenn eine Blasanlage hochgefahren wird, können Anfangswerte
für die Heizleistung der betreffenden Heizelemente zur
Erzeugung eines erwünschten Temperaturprofils durch
Einzelversuche gewonnen werden, indem z. B. eine geringe
Anzahl von Behältern hergestellt wird und deren Wandstärken
vermessen werden. Die Messergebnisse werden einer Steuer- und
Regelvorrichtung eingegeben, die mittels geeigneter Software
die Heizleistungswerte für die Heizelemente und somit ein
wandstärkenorientiertes Temperaturprofil bestimmt. Die
einzelnen Heizleistungswerte werden in einer Steuer- und
Regeleinrichtung gespeichert und bilden zunächst für die
Betriebsaufnahme Anfangswerte, die in einer Regelschleife in
Abhängigkeit von den gemessenen Behälterwandstärken verändert
werden. Selbstverständlich kann auch von auf andere Weise
gewonnenen Anfangswerten ausgegangen werden, wie von Werten
vergangener Betriebsläufe.
Die erwärmten Vorformlinge werden aufgeblasen. Der
Blasvorgang erfolgt üblicher Weise in zwei Schritten, wobei
während eines ersten Schritts mit einem Vorblasdruck P1 und
während eines zweiten Schritts mit einem Fertigblasdruck P2
aufgeblasen wird, wie es in Fig. 2 schematisch gezeigt ist.
In dieser Figur ist die Abszisse die Zeit und die linke und
rechte Ordinate der Blasdruck bzw. die Reckgröße. Die Gerade,
die von der Zeit t0 ausgeht, stellt den Verlauf des
Reckvorgangs dar, der durch eine kurvengesteuerte Reckstange
bewirkt wird.
Blasparameter, die für die Qualität des herzustellenden
Behälters, d. h., insbesondere eine gleichmäßige Wandstärke,
eine Rolle spielen, sind:
- - die Blasdrücke, nämlich der Vorblasdruck P1 und der Fertigblasdruck P2
- - die Zeitdauer Δ01 zwischen einem Reckbeginn zur Zeit t0 und einem Einblasbeginn zur Zeit t1 bei einem Vorblasdruck P1
- - die Zeitdauer Δ12 vom Beginn des Vorblasdrucks P1 zur Zeit t1 bis zum Beginn des Fertigblasdrucks P2 zur Zeit t2. Der Zeitpunkt t2 wird auch als Druckumschaltzeitpunkt bezeichnet.
- - die Zeitdauer Δ23 zwischen Beginn und Ende des Fertigblasdrucks P2
- - die Reckgeschwindigkeit
Ein zur Wandstärkenregelung besonders geeigneter Parameter
ist der Umschaltzeitpunkt T2 zwischen Vorblasdruck P1 und
Fertigblasdruck P2. Dieser Zeitpunkt lässt sich in
Millisekunden ändern. Aber auch die Zeitpunkte T0, T1 und T2
sind zur Regelung gut geeignet, denn durch deren Änderung
kann in ms-Intervallen der Druckaufbau verzögert oder
vorverlegt werden.
Bei der Herstellung von Behältern nach dem erfindungsgemäßen
Blasverfahren wird durch eine Messeinrichtung die Wandstärke
von Behältern unmittelbar nach ihrer Herstellung bestimmt.
Die Messerwerte werden zu einer Steuer- und Regelvorrichtung
zurückgeführt, in der entschieden wird, welche für die
Behälterherstellung relevanten Parameter geändert werden
sollen. Es erfolgt also eine echte Regelung. Zu den
relevanten Parametern gehören die Heizleistungswerte, die das
Temperaturprofil bei der Erwärmung der Vorformlinge
bestimmen, sowie die vorstehend angegeben Blasparameter P1,
P2, Δ01, Δ12 und Δ23. Die neugewonnenen Werte für das
Temperaturprofil und/oder die Blasparameter werden
vorzugsweise gespeichert und als neue Ausgangswerte für
zukünftige Wandstärkenmessungen eingesetzt. Man erhält ein
iteratives oder selbstlernendes Verfahren zur
Behälterherstellung.
Im Rahmen der Erfindung kann mit zwei Schleifen gleichzeitig
geregelt werden. In einer ersten Schleife wird das
Temperaturprofil der Vorformlinge und in einer zweiten
Schleife werden Blasparameter geregelt. Beide Regelkreise
sind darauf ausgerichtet, insbesondere die erwünschten
Wandstärkenwerte zu erhalten.
Bevorzugt werden der Vorblasdruck P1 und der Fertigblasdruck
P2 fest eingestellt. Die Änderungsgröße ist dann der
Zeitpunkt des Druckübergangs von P1 nach P2, d. h. Druck-
Schaltzeitpunkt. Bei einer Streckblasmaschine ist im
Allgemeinen eine Mehrzahl von Blasstationen vorgesehen.
Entsprechend der Erfindung werden dann die einzelnen
Blasstationen bevorzugt mit den selben Drücken P1 und P2
betrieben, und die Druck-Schaltzeitpunkte werden bei den
einzelnen Blasstationen unter Berücksichtigung der dortigen
Wandstärkenmessungen geregelt.
Der Erfindungsgegenstand wird im Folgenden anhand eines
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die folgenden
Figuren gezeigt, wobei
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine
Blasvorrichtung ist und
Fig. 2 einen Druck- und Reckverlauf als Funktion der Zeit
während des Blasvorgangs zeigt.
In Fig. 1 ist eine Blasvorrichtung allgemein mit 1
bezeichnet. Vorformlinge 2 werden ihr zugeführt und gelangen
dabei an ein drehangetriebenes Förderrad 3. Das Förderrad 3
weist über seinen Umfang verteilt Halter 4 zum Halten der
Vorformlinge 2 auf. An dem Umfang des Förderrads 3 sind eine
Heizeinheit 5 sowie eine Blasstation 6 vorgesehen.
Die Blasstation 6 umfasst eine Formungsvorrichtung 7, die
schematisch mit zwei einander gegenüberliegenden Formhälften
8 dargestellt ist. Die Formhälften 8 können unter Bildung
eines Formungshohlraums 9 aufeinander zu bewegt und
geschlossen werden. Zur Entnahme eines geformten Gegenstands,
d. h. eines Behälters wie z. B. einer Flasche, werden die
Formhälften 8 geöffnet.
Die Heizeinheit 5 umfasst eine Mehrzahl von nicht
dargestellten Heizelementen wie Infrarot-Strahler, die über
einen Umfangsabschnitt des Förderrads 3 stationär angeordnet
sind. Vorzugsweise sind die Infrarot-Strahler in vertikaler
Richtung untergliedert und können einzeln und unabhängig
angesteuert werden. Dadurch kann ein Temperaturprofil erzeugt
werden, das vertikal zu der Bewegungsebene des Förderrads 3
verläuft.
Wenn die Vorformlinge 2 von den Haltern 4 des Förderrads
aufgenommen werden, verlaufen ihre Längsachsen vertikal zu
der Drehebene des Förderrads 3, das die Vorformlinge 2 durch
die Heizeinheit 5 hindurch bewegt. Während der Bewegung
werden die Vorformlinge 2 gedreht und erwärmt und erhalten
eine Temperaturverteilung, die durch das von den Infrarot-
Strahlern in der Heizeinheit 5 erzeugte Temperaturprofil
bestimmt ist.
Die Vorformlinge 2 verlassen nach einer vorgegebenen Zeit die
Heizeinheit 5 und gelangen in die Blasstation 6. In dieser
sind zwischenzeitlich die einander gegenüberliegenden
Formhälften 8 voneinander fortbewegt und damit der
Formungshohlraum 9 geöffnet worden. Die Vorformlinge 2 werden
soweit transportiert, dass jeweils ein Vorformling 2 am Ort
eines Formungshohlraums 9 angeordnet wird. Daraufhin werden
die Formhälften 8 mit dem zwischen ihnen aufgenommenen
Vorformling 2 geschlossen.
In axialer Richtung wird nun in den Vorformling 2 eine
kurvengesteuerte Reckstange (nicht dargestellt) eingeführt,
bis sie an dem geschlossenen Ende des Vorformlings, d. h. dem
zukünftigen Bodenbereich des Behälters, anstößt. Durch eine
Weiterbewegung der Reckstange wird auf das geschlossene Ende
des Vorformlings eine Kraft ausgeübt, die an dem Vorformling
2 eine Dehnungswirkung in dessen axialer Richtung hervorruft.
In den Vorformling 2 wird z. B. Druckluft eingeblasen, damit
sich der Vorformling 2 innerhalb des Formungshohlraums 9
ausdehnt und aufgeblasen wird.
Nachdem der Vorformling 2 die Form des Formungshohlraums 9
und damit diejenige eines Behälters angenommen hat, wird der
Behälter zunächst zwecks Druckabbau entlüftet und nach Öffnen
des Formungshohlraums 9 diesem entnommen und an das Förderrad
3 übergeben. Der ausgeformte Behälter 12 wird durch das
Förderrad 3 an einer Messeinrichtung 13 vorbei geführt, mit
der die Wandstärke des Behälters 12 gemessen wird. Nach der
Messung übernimmt eine Ausgabeeinrichtung 14 den Behälter 12.
Insgesamt wird die gesamte Blasvorrichtung 1 durch eine
elektrische Steuer- und Regeleinrichtung 15 betrieben, die
bevorzugt aus einem Prozessrechner oder Computer gebildet und
schematisch dargestellt ist. Über Schnittstellen sind die
erforderlichen Antriebs- und Heizmittel mit der Steuer- und
Regeleinrichtung 15 verbunden, die auch Arbeitsregister und
Speicher aufweist. In diesen werden Betriebsanfangsparameter
zum Hochfahren der Blasvorrichtung 1 sowie Arbeitsparamter
während des Betriebs gespeichert.
Mit der Messeinrichtung 13 wird bevorzugt ein Profil der
Wandstärke in axialer Richtung bestimmt. Die Messeinrichtung
13 ist mit der Steuer- und Regeleinrichtung 15 verbunden, in
der die Messwerte verarbeitet werden, d. h. mit
behälterspezifischen Sollwerten verglichen werden. In
Abhängigkeit von der Differenz zwischen Messwert und Sollwert
regelt die Steuer- und Regelvorrichtung die Erwärmung der
bzw. das Temperaturprofil für die Vorformlinge und/oder für
den Formungsvorgang relevante Parameter derart, dass diese
Differenz in Richtung einer Verringerung beeinflusst wird.
Analog zu der Wandstärke können auch andere Parameter, wie
z. B. eine Dichtebeurteilung bestimmt werden, durch die die
Güte der Behälterherstellung erfasst werden kann. Diese
Parameterwerte können dann in ähnlicher Weise wie die
Messwerte aus der Wandstärkenerfassung durch Vergleich mit
zugeordneten Sollwerten verarbeitet werden.
Claims (7)
1. Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bei der
Herstellung von Behältern aus einem thermoplastischen
Material, bei dem wärmekonditionierte Vorformlinge
mindestens einer Blasstation zugeführt werden und
mindestens eine Eigenschaft eines hergestellten
Behälters erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass als
mindestens eine Eigenschaft die Wandstärke eines
Behälters unmittelbar nach dessen Herstellung erfasst
und mit einer Sollgröße dieser mindestens einen
erfassten Eigenschaft verglichen wird, und ein zur
Erwärmung der Vorformlinge erzeugtes Temperaturprofil
und/oder mindestens ein Blasparameter in Abhängigkeit
von der Größe des Vergleichsergebnisses in Richtung auf
eine Verringerung dieser Größe verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
als Blasparameter ein Vorblasdruck P1 und/oder ein
nachfolgender Fertigblasdruck P2 verändert wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Durchführung einer
Reckphase an einem Vorformling als Blasparameter die
Zeitdauer Δ01 zwischen einem Reckphasenbeginn zur Zeit t0
und einem Einblasbeginn zur Zeit t1 bei einem
Vorblasdruck P1 verändert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass als Blasparameter die
Zeitdauer der Reckphase und/oder die Reckgeschwindigkeit
verändert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass als Blasparameter die
Zeitdauer Δ12 vom Beginn des Vorblasdrucks P1 zu einer
Zeit t1 bis zum Beginn des Fertigblasdrucks P2 zu einer
Zeit t2 verändert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass als Blasparameter die Zeitdauer Δ23
zwischen Beginn und Ende des Fertigblasdrucks P2
verändert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass, wenn Vorformlinge mehreren
Blasstationen zugeführt werden, der Vorblasdruck P1 und
der Fertigblasdruck P2 in den einzelnen Blasstationen im
wesentlichen konstant gehalten wird und als
Blasparameter an den einzelnen Blasstationen der Druck-
Umschaltzeitpunkt von P1 auf P2 entsprechen den dortigen
Wandstärkemessungen verändert wird.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE10116665.6A DE10116665B4 (de) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bei der Herstellung von Behältern aus einem thermoplastischen Material |
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DE10116665.6A DE10116665B4 (de) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bei der Herstellung von Behältern aus einem thermoplastischen Material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10116665A1 true DE10116665A1 (de) | 2002-10-17 |
DE10116665B4 DE10116665B4 (de) | 2015-10-29 |
Family
ID=7680275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10116665.6A Expired - Lifetime DE10116665B4 (de) | 2001-04-04 | 2001-04-04 | Verfahren zur Steuerung eines Blasvorgangs bei der Herstellung von Behältern aus einem thermoplastischen Material |
Country Status (1)
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