DE102012102356A1

DE102012102356A1 - Vorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen mit teilweise Wiederverwendbarkeit von Kunststoffvorformlingen

Info

Publication number: DE102012102356A1
Application number: DE201210102356
Authority: DE
Inventors: Ulrich Lappe; Wolfgang Schönberger; Andreas Wutz
Original assignee: Krones AG
Current assignee: Krones AG
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2013-09-26

Abstract

Ein Verfahren zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen (10), wobei die Kunststoffvorformlinge (10) mittels einer Transporteinrichtung (2) entlang eines vorgegebenen Transportpfades (P) transportiert werden und während dieses Transports mittels einer Erwärmungseinrichtung (4) erwärmt werden, wobei bei Auftreten eines Fehlerzustands die Kunststoffvorformlinge (10) aus der Erwärmungseinrichtung (4) entnommen werden. Erfindungsgemäß wird eine erste Gruppe (G1) an Kunststoffvorformlingen ausgesondert, und eine zweite Gruppe an Kunststoffvorformlingen (10) zum Zwecke einer nochmaligen Erwärmung ausgeführt, wobei die Kunststoffvorformlinge in Abhängigkeit von ihrer Temperatur der ersten Gruppe oder der zweiten Gruppe zugeordnet werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen. In der Streckblastechnik ist es heute üblich, sogenannte Kunststoffvorformlinge zu verarbeiten, die in der Regel in einem vorgelagerten Prozessschritt, beispielsweise in einem Spritzgussverfahren, hergestellt wurden. Diese Kunststoffvorformlinge (auch als Preforms bezeichnet) werden dabei in einer Erwärmungseinrichtung, bzw. einem Ofen der Streckblasmaschine soweit aufgeheizt, dass sie gummielastisch werden und durch Druckluft und Recken in Behälter umgeformt werden können. Die dazu benötigte Temperatur ist abhängig von dem verwendeten Material des Kunststoffvorformlings.
So sind beispielsweise aus der EP 0 906 531 B1 eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffhohlkörpern bekannt. Dabei wird vorgeschlagen, dass die Kunststoffvorformlinge, bevor sie in die Heizvorrichtung gelangen, inspiziert werden, um diese auszuschleusen und um so spätere Fehler bei der Behältnisherstellung zu vermeiden.
Bei dem im Getränkebereich üblichen Material PET liegt der oben erwähnte Umformungstemperarturbereich je nach Anwendung zwischen 85°C und 130°C. Zur Erlangung dieser Temperatur durchlaufen die Kunststoffvorformlinge einen wie auch immer gearteten Ofen. Die Kunststoffvorformlinge sind dabei je nach erhaltener Heizzeit alle auf einem unterschiedlichen Temperaturniveau. Tritt eine Störung in der Blasmaschine oder anderen nachgeordneten Maschinen auf, so hält – insbesondere bei geblockten Anlagen – auch der Transport der Kunststoffvorformlinge in dem Ofen an. Die Kunststoffvorformlinge können beim Wiederanfahren nicht weiterverwendet werden, da ihre Ausgangstemperaturen unterschiedlich sind und der Heizprozess auf Kunststoffvorformlinge mit einer bestimmten Anfangstemperatur eingestellt ist. Weiterhin treten ab einer bestimmten Grenztemperatur Veränderungen in der Materialstruktur (sogenannte Kristallisation) auf, die einer Wiederverwendung der Kunststoffvorformlinge entgegenstehen, selbst wenn man diese vorher auf eine Ofeneingangstemperatur abkühlen lassen würde. Daher werden bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nach einem Maschinenstillstand heute alle in der Ofenstrecke befindlichen Kunststoffvorformlinge verworfen. Es entsteht damit Müll (engl. scrap).
Die sogenannte Scrap-Rate (Ausschussrate) einer Maschine wird mit steigenden Materialpreisen zunehmend wichtig und daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Scrap-Rate niedrig zu halten. Das beschriebene sogenannte Leerfahren des Ofens trägt dabei den größten Anteil dieser Scrap-Rate. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Scrap-Rate zu verringern. Es sollen zumindest die Kunststoffvorformlinge gerettet bzw. wiederverwendet werden, die die besagte Grenztemperatur bezüglich Kristallisation und Gefügeveränderungen noch nicht erreicht haben. Diese Kunststoffvorformlinge sollen insbesondere wieder verwendet und zu diesem Zweck beispielsweise zwischengelagert werden.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen werden die Kunststoffvorformlinge mittels einer Transporteinrichtung entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert und während dieses Transportmittels mittels einer Erwärmungseinrichtung erwärmt. Dabei wird insbesondere bei Auftreten eines Fehlerzustands ein Teil der Kunststoffvorformlinge auch dem Herstellungsvorgang entnommen. Vorzugsweise werden sämtliche Kunststoffvorformlinge (zumindest vorübergehend) aus dem Herstellungsvorgang entnommen.
Erfindungsgemäß wird eine erste Gruppe an Kunststoffvorformlingen ausgesondert und eine zweite Gruppe an Kunststoffvorformlingen wird zum Zwecke einer nochmaligen Erwärmung ausgeführt und die Kunststoffvorformlinge werden in Abhängigkeit von ihrer Temperatur der ersten Gruppe oder der zweiten Gruppe zugeordnet.
Unter einem Fehlerzustand wird jeglicher Fehlerzustand verstanden, der die Erwärmung oder den Transport der Kunststoffvorformlinge beeinflusst. Insbesondere handelt es sich dabei um einen Fehlerzustand, der zu einem Anhalten oder Verlangsamen des Transports der Kunststoffvorformlinge durch die Erwärmungseinrichtung führt. Bei diesem Fehlerzustand kann es sich beispielsweise um ein Fehlerzustand einer der Erwärmungsvorrichtung nachfolgenden Maschine, wie beispielsweise einer Streckblasmaschine handeln. Bevorzugt werden die Kunststoffvorformlinge in einem Normalzustand der Vorrichtung, also insbesondere einem normalen Arbeitsbetrieb zu einer weiteren Behandlungseinrichtung, insbesondere einer Umformungseinrichtung, welche die Kunststoffvorformlinge zu Kunststoffbehältnissen umformt, transportiert.
Unter einem Herausnehmen der Kunststoffvorformlinge aus dem Herstellungsvorgang wird verstanden, dass diese an einem bestimmten Ort entlang ihres Transportpfades ausgesondert werden, beispielsweise noch direkt aus dem Ofen oder bevorzugt nach dem Ofen. Dabei sollen, anders als im Stand der Technik, wenigstens zwei Gruppen von Kunststoffvorformlingen gebildet werden, wobei eine dieser Gruppen endgültig ausgesondert wird und die andere beispielsweise zwischengelagert wird, um nochmals verwendet werden zu können. Dabei spielt weiterhin die Ermittlung der oben erwähnten Grenztemperatur eine wichtige Rolle.
Vorteilhaft handelt es sich bei der Erwärmungseinrichtung um einen Infrarotofen. Es wäre jedoch auch möglich, die Erfindung auf andere Erwärmungseinrichtungen, wie beispielsweise Mikrowellenöfen, anzuwenden.
Vorteilhaft wird eine vor dem Ort der Kunststoffvorformlinge entlang des Transportpfades abhängige Temperatur der Kunststoffvorformlinge bestimmt. Zur Temperaturbestimmung sind dabei unterschiedliche Maßnahmen denkbar. So wäre es möglich, dass die tatsächliche Kunststoffvorformlingtemperatur, beispielsweise in kleinen Abständen, in der Erwärmungseinrichtung gemessen wird. Daneben ist jedoch auch eine Abschätzung mit wenig oder sogar ohne Messtechnik möglich. Üblicherweise ist die Soll-Temperatur der Kunststoffvorformlinge am Ofenausgang bekannt (diese kann beispielsweise über ein herkömmliches Pyrometer gemessen werden), ferner kann die Temperatur der Kunststoffvorformlinge auch am Einlauf der Heizeinrichtung ermittelt werden (beim Einlaufpyrometer). Alternativ wäre es auch möglich, dass der Benutzer die Einlauftemperatur vorgibt, was beispielsweise bei sehr konstanten Umgebungsbedingungen möglich ist. In der Regel würde es sich hierbei um die Raumtemperatur handeln. Auch wäre es möglich, dass eine Raumtemperatur, die in dem Raum herrscht, in dem die Kunststoffvorformlinge vor der Verarbeitung gelagert werden, als Einlauftemperatur gesetzt wird.
Bevorzugt wird die Temperatur der Kunststoffvorformlinge während ihres Transports entlang des Transportpfades gemessen. Vorteilhaft erfolgt dabei eine Messung der Temperatur der Kunststoffvorformlinge wenigstens zweimal, bevorzugt wenigstens dreimal, besonders bevorzugt wenigstens viermal und besonders bevorzugt wenigstens fünfmal. Bei einem anderen bevorzugten Verfahren wird die ortsabhängige Temperatur des Kunststoffvorformlings geschätzt. Auch sind Kombinationen aus einem Messverfahren und einem Schätzverfahren möglich. So kann beispielsweise an vier oder fünf Stellen die Temperatur gemessen werden und dazwischen die Temperatur durch Interpolation bestimmt werden.
Bei einem bevorzugten Verfahren werden der oben erwähnten zweiten Gruppe der Kunststoffvorformlinge sämtliche in der Erwärmungseinrichtung befindlichen Kunststoffvorformlinge von Beginn des Transportpfades bis zu einem vorgegebenen Ort entlang des Transportpfades zugeordnet und der ersten Gruppe der Kunststoffvorformlinge sämtliche in dem Ofen befindlichen Kunststoffvorformlinge ab diesem vorgegebenen Ort. Dabei ist der vorgegebene Ort vorzugsweise variabel.
Vorteilhaft werden die Kunststoffvorformlinge in der Erwärmungseinrichtung (jeweils) von einer Halteeinrichtung gehalten. Bei dieser Halteeinrichtung handelt es sich vorteilhaft um eine Spindel, die in eine Mündung des Kunststoffvorformlings eingreift. Vorteilhaft ist dabei diese Halteeinrichtung drehbar vorgesehen, sodass der Kunststoffvorformling während seines Transports durch die Erwärmungseinrichtung um seine Längsachse gedreht werden kann. Vorteilhaft werden in der Heizungseinrichtung mehrere Kettenglieder mit den daran gelagerten Spindeln verbunden und bilden besonders bevorzugt eine endlos umlaufende Kette. An Abschnitten dieses Transportpfades, insbesondere an den geraden Längsseiten der Erwärmungseinrichtung, sind vorteilhaft Heizeinrichtungen angeordnet, welche dem Kunststoffvorformling mittels Infrarotstrahlung Wärme zuführen.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden die Kunststoffvorformlinge auch in Abhängigkeit von wenigstens einer für das Material der Kunststoffvorformlinge charakteristischen physikalischen Eigenschaft der ersten oder der zweiten Gruppe zugeordnet. Bei diesem vorteilhaften Verfahren wird die Entscheidung, ob ein Kunststoffvorformling endgültig ausgesondert wird oder beispielsweise zwischengelagert wird, auch von seinem Material abhängig gemacht. In Abhängigkeit von dem Material des Kunststoffvorformlings kann sich beispielsweise dessen Erwärmungsprofil entlang des Transportpfades ändern. Auch die Grenztemperatur, ab der der Kunststoffvorformling nicht mehr verwendet werden kann, kann in Abhängigkeit von seinem Material unterschiedlich sein.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren ist die Anzahl der Kunststoffvorformlinge, welche der zweiten Gruppe zugeordnet werden, veränderbar. Damit kann in Abhängigkeit von den oben genannten Merkmalen oder Eigenschaften entschieden werden, ob mehr oder weniger Kunststoffvorformlinge endgültig ausgesondert bzw. nochmals verwendet werden sollen.
Bei einem weiteren vorteilhaften Verfahren werden sowohl die ausgesonderten Kunststoffvorformlinge als auch die auszuführenden Kunststoffvorformlinge vollständig entlang des Transportpfades durch die Erwärmungseinrichtung geführt. Unter den auszusondernden Kunststoffvorformlingen werden im Folgenden diejenigen Kunststoffvorformlinge verstanden, die nicht wieder verwendet bzw. vernichtet werden. Unter den auszuführenden Kunststoffvorformlingen werden diejenigen Kunststoffvorformlinge verstanden, welche gegebenenfalls zu einem späteren Zeitpunkt wiederverwendet werden können.
Bei dieser Vorgehensweise wird vorgeschlagen, dass sämtliche Kunststoffvorformlinge durch die Erwärmungseinrichtung geführt werden. Im Falle eines Maschinenstopps wäre es dabei möglich, umgehend auch die Heizeinrichtungen abzuschalten, damit keine weitere Erwärmung der Kunststoffvorformlinge mehr erfolgt.
Die vorliegende Erfindung ist weiterhin auf eine Vorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen gerichtet. Diese Vorrichtung weist eine Transporteinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge – bevorzugt vereinzelt – entlang eines vorgegebenen Transportpfades transportiert. Weiterhin weist die Vorrichtung eine Erwärmungseinrichtung auf, welche die Kunststoffvorformlinge wenigstens abschnittsweise während ihres Transports entlang des Transportpfades erwärmt sowie eine Gruppenbildungseinrichtung, welche die durch die Erwärmungseinrichtung transportierten Kunststoffvorformlinge wenigstens in eine in einer ersten Weise zu behandelnde Gruppe von Kunststoffvorformlingen und in eine in einer zweiten Weise zu behandelnde Gruppe von Kunststoffvorformlingen einteilt.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Temperaturermittlungseinrichtung auf, welche eine von einer Position der Kunststoffvorformlinge entlang ihres Transportpfads abhängige Temperatur der Kunststoffvorformlinge ermittelt.
Wie oben erwähnt, kann dieses Ermitteln der Temperatur durch Messung erfolgen, aber auch durch Abschätzung der Temperatur.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Zuordnungseinrichtung jedem durch die Erwärmungseinrichtung transportierten Kunststoffvorformling eine für diesen charakteristische Temperatur zu.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Erwärmungsvorrichtung eine Vielzahl von individuellen Heizvorrichtungen auf, welche beispielsweise an bzw. neben dem Transportpfad der Kunststoffvorformlinge angeordnet sein können. Vorteilhaft ist dabei eine Vielzahl von individuellen Heizeinrichtungen vorgesehen, welche besonders bevorzugt jeweils individuell zu- und abschaltbar sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung auf, welche die Gruppenbildungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Temperatur der Kunststoffvorformlinge steuert.
Vorteilhafterweise weist diese Steuerungseinrichtung eine Speichereinrichtung auf, in der eine Grenztemperatur hinterlegt ist oder hinterlegbar ist, welche dafür charakteristisch ist, ob ein konkreter Kunststoffvorformling ausgeschleust werden soll oder nicht.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung auch ausgebildet, um die Heizeinrichtung in Reaktion auf einen Fehlerzustand der Maschine abzuschalten. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Fehlerzustand einer der Erwärmungseinrichtung nachgeordneten Maschine, wie beispielsweise einer Blasformmaschine.
Bevorzugt ist der Erwärmungseinrichtung eine Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen nachgeschaltet. Daneben können auch dieser Umformungseinrichtung weitere Maschinen nachgeschaltet sein, wie beispielsweise Sterilisationseinrichtungen, Fülleinrichtungen und dergleichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Temperaturermittlungseinrichtung eine Vielzahl von Temperaturmesseinrichtungen auf, welche entlang des Transportpfads der Kunststoffvorformlinge angeordnet sind und welche jeweils geeignet sind, eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge, insbesondere während ihres Transports, zu bestimmen. Vorteilhaft sind die Temperaturmesseinrichtungen zur berührungslosen Messung der Temperaturen der Kunststoffvorformlinge geeignet. Daneben wäre es, wie oben erwähnt, möglich, dass die Temperatur der Kunststoffvorformlinge geschätzt wird.
Weiter Vorteile und Ausführungsformen ergeben sich aus den beigefügten Zeichen:
Darin zeigen:
1 Eine Darstellung einer Anlage zum Behandeln von Kunststoffvorformlingen nach dem Stand der Technik;
2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage;
3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage;
4a, 4b zwei Darstellungen einer Gruppenbildungseinrichtung für eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
5 eine Darstellung zur Ermittlung einer Temperatur der Kunststoffvorformlinge;
6a, 6b zwei weitere Darstellungen zur Ermittlung einer Temperatur der Kunststoffvorformlinge.
1 zeigt eine Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Behandeln von Behältnissen nach dem Stand der Technik. Dabei werden in Umformungseinrichtungen zum Umformen von Kunststoffvorformlingen zu Kunststoffbehältnissen und insbesondere in Streckblasmaschinen für Kunststoffbehältnisse vorgefertigte Kunststoffvorformlinge in einer Förderstrecke bzw. entlang eines Transportpfades P durch eine Heizeinrichtung 4 gefördert, ehe sie in einer Umformungseinrichtung (nicht gezeigt) wie einer Blasstation verarbeitet werden. Jeder Kunststoffvorformling 10 ist bereits mit einer Mündung ausgebildet, die im Wesentlichen der Mündung des fertigen Behältnisses entspricht. Die Kunststoffvorformlinge sind üblicherweise Spritzgussteile, die in der Heizeinrichtung 4 auf eine Umformtemperatur gebracht und anschließend in der Blasvorrichtung in die endgültige Form umgeformt werden. Die Kunststoffvorformlinge 10 in der Heizeinrichtung 4 werden dabei üblicherweise von einer Spindel gehalten, die drehbar in einem Kettenglied gelagert ist. Auf diese Weise können die Kunststoffvorformlinge auch um ihre Längsrichtung gedreht werden.
In der Heizeinrichtung 4 werden mehrere Kettenglieder mit den darin gelagerten Spindeln verbunden und bilden so eine endlos umlaufende Kette, wie in 1 gezeigt. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet dabei ein einzelnes Kettenglied. An der jeweils außen liegenden Seite der geraden Längsseiten der Heizeinrichtungen befinden sich Heizelemente 42, 44, die den Kunststoffvorformlingen 10 mittels IR-Strahlung Wärme zuführen.
Durch unterschiedlichste Gründe kann es zu einem Stillstand der Maschine kommen. Nach dem derzeitigen Stand der Technik wird beim Leerfahren oder Wiederanfahren der Heizeinrichtung 4 eine Preformzuführung über einen Sägezahnstern 22 durch einen Sperrfinger 12 gestoppt. Alle Kunststoffvorformlinge, die sich nach dieser Sperreinrichtung 12 befinden, also im Sägezahnstern 22 oder in der Heizeinrichtung 4 werden danach über einen Ausscheider im Transferstern 52 ausgestoßen. Das Bezugszeichen 24 kennzeichnet eine Wandung, die zum Transport der Kunststoffvorformlinge 10 durch den Sägezahnstern 22 dient. Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet eine Zuführschiene, mittels derer die Kunststoffvorformlinge (hier noch nicht vereinzelt) dem Sägezahnstern 22 zugeführt werden. Dieser Sägezahnstern 22 dient damit zur Vereinzelung der Kunststoffvorformlinge.
Der aufgrund von Störungen entstehende Scrap (Ausschuss) erhöht für den Betreiber der Maschinen die Betriebskosten, da, wie beschrieben, bislang die gesamten sich in der Heizeinrichtung 4 befindlichen Kunststoffvorformlinge als Ausschuss aus dem Produktionsprozess ausgeschleust werden müssen. Die vorliegende Erfindung erlaubt eine drastische Reduzierung dieses Ausschusses, in dem Kunststoffvorformlinge, die noch nicht so stark erwärmt wurden bzw. deren Temperatur insbesondere unterhalb einer kritischen Erwärmungstemperatur liegt, wiederbenutzt werden sollen.
Wie erwähnt, werden die Kunststoffvorformlinge über den Sägezahnstern 22 in die Heizeinrichtung 4 gegeben und durchlaufen, wie in 1 gezeigt, in der Heizeinrichtung 4 zunächst eine lineare Heizstrecke A, in der sie an dem Umfang im Wesentlichen gleichmäßig erwärmt werden. Nach einem Umlenkbereich 46 am Ende der Heizeinrichtung 4 wird der Kunststoffvorformling in einer zweiten geraden Heizstrecke B zurückgeführt und auf die endgültige Temperatur gebracht. Die Sperreinrichtung 12 dient, wie oben beschrieben, zum Stoppen der nachfolgenden Kunststoffvorformlinge. An dem Transferstern 52 befindet sich ein Ausscheider, der die Kunststoffvorformlinge ausstoßen kann. Bei einer auftretenden Störung müssen folglich demnach alle Kunststoffvorformlinge, die sich hinter dem Sperrfinger 12 befinden, ausgestoßen und entsorgt werden, obwohl ein Teil davon ohne Einschränkung wieder verwendet werden könnte.
2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform. Dabei kennzeichnet der Pfeil X1 einen Ort, an dem erfahrungsgemäß die Kunststoffvorformlinge eine kritische Temperatur erreichen, ab der sie nicht mehr weiterverwertet werden könnten. Wie oben erwähnt, weisen die Kunststoffvorformlinge eine kritische Erwärmungstemperatur auf, die beim Überschreiten Veränderungen in dem Aufbau und der Struktur des Kunststoffes hervorruft. Diese inneren Prozesse verhindern einen erneuten Erwärmungsprozess, da die Qualität der ausgeblasenen Behältnisse schlechter als die Behältnisse von einem nur einmal erwärmten Kunststoffvorformling ist.
Die Idee der Erfindung besteht nun darin, diese spezifische Temperatur, die kritische Erwärmungstemperatur, zu nutzen, um die Kunststoffvorformlinge, die bis zum Abschalten der Heizstrecke noch nicht diese Temperatur erreicht haben, dem Produktionsprozess erneut zuzuführen. Im Falle von 2 wären dies alle Kunststoffvorformlinge 10, die stromaufwärts von dem Bereich X1 angeordnet sind. Über eine (in 2 nicht gezeigte) Sortiereinrichtung können sämtliche Kunststoffvorformlinge, die sich stromabwärts des Bereichs X1 befinden, endgültig ausgeschleust werden und sämtliche Kunststoffvorformlinge, die sich stromaufwärts dieses Bereichs X1 befinden, wiederverwertet werden. Das Bezugszeichen P2 in 2 kennzeichnet die Drehung der Kunststoffvorformlinge bezüglich ihrer Längsachse.
Das Herausfinden des kritischen Kunststoffvorformlings 10a, der gerade diese kritische Temperatur besitzt, kann auf unterschiedlichste Weise durchgeführt werden und wird nachfolgend beschrieben. Eine Möglichkeit könnte ein Erfahrungswert sein, der durch vorausgegangenes Versuchen in Erfahrung gebracht wurde. Der Ort X1 bildet damit eine Art Grenze zwischen den Kunststoffvorformlingen, die für gut bzw. für schlecht klassifiziert werden. Es werden also alle von der gewählten Stelle in Umlaufrichtung voraus befindlichen Kunststoffvorformlinge ausgestoßen und die nachfolgenden wieder verwendet.
Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet (schematisch) eine Steuerungseinrichtung. Diese Steuerungseinrichtung kann dabei Daten sammeln, welche für die Temperaturen der einzelnen Kunststoffvorformlinge charakteristisch sind. Auch kann diese Steuerungseinrichtung 8 eine Vergleichseinrichtung aufweisen, welche die gemessenen Temperaturen mit einer gespeicherten Referenztemperatur vergleicht. Falls festgestellt wird, dass ab einem gewissen Kunststoffvorformling diese Temperatur höher ist, als diese gespeicherte Temperatur, können dieser Kunststoffvorformling sowie die auf diesem Kunststoffvorformling in der Transportrichtung vorausgehenden Kunststoffvorformlinge ausgeschleust und verworfen werden. Die Steuerungseinrichtung kann dabei auch die Gruppenbildungseinrichtung steuern, die die Kunststoffvorformlinge entweder zur Wiederverwertung oder zur Vernichtung ausschleust.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Bei dieser Ausgestaltung ist eine Temperaturmesseinrichtung 62 vorgesehen, welche die Temperatur der Kunststoffvorformlinge hier insbesondere berührungslos misst. Weiterhin ist ferner die Temperatur der Kunststoffvorformlinge am Einlass, bzw. im Bereich des Sägezahnsterns 22 bekannt sowie auch die Soll-Temperatur, welche die Kunststoffvorformlinge nach Durchlaufen der Heizeinrichtung 4 aufweisen sollen. Derartige Temperaturmessungen können zum Bestimmen des kritischen Kunststoffvorformlings 10a dienen. Dadurch ist es möglich, keine starre Grenze mehr zu haben, sondern je nach tatsächlicher Lage des kritischen Kunststoffvorformlings 10a zu trennen. Damit wird auch bei dieser Vorgehensweise ein bestimmter Kunststoffvorformling ausgewählt, der eine kritische Temperatur aufweist, ab der ein Wiederverwerten nicht mehr möglich ist. Wenn beispielsweise im Bereich der Umlenkung 46 der Heizeinrichtung 4 die Temperatur der Kunststoffvorformlinge gemessen wird, so kann über spezifische Erwärmungskurven rechnerisch auf den kritischen Kunststoffvorformling zurückgeschlossen werden. Es wäre dabei möglich, jedem in der Heizeinrichtung befindlichen Kunststoffvorformling eine bestimmte Temperatur zuzuordnen.
Weiterhin wäre es auch möglich, mehrere Temperaturmessgeräte 62, 64, 66 über den Umfang der Heizstrecke der Heizeinrichtung 4 zu verteilen. Nun kann beispielsweise über eine Interpolation der gemessenen Temperaturen die Stelle des kritischen Kunststoffvorformlings 10a ermittelt werden, welche genau die spezifische Temperatur besitzt. Daneben ist auch eine direkte Messung von temperaturabhängigen Merkmalen des Kunststoffvorformlings bzw. des Kunststoffes denkbar, beispielsweise mit optischen Mitteln. Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet grob schematisch eine Temperaturermittlungseinrichtung, welche die Temperaturen der Kunststoffvorformlinge bestimmt (insbesondere durch Messung und/oder Schätzung).
Eine Möglichkeit hierfür wäre der Einsatz von polarisiertem Licht. Durch Messung der Inteferenzmuster direkt nach dem Passieren des Heiztunnels, beispielsweise vor der Übergabe an den Transferstern 52, können Aussagen über den Zustand des Kunststoffvorformlings getroffen werden. Dies ist möglich, da durch das polarisierte Licht hervorgerufene Inteferenzmuster, welche von inneren Spannungen in dem Kunststoffvorformling abhängig sind, sich bei der Erwärmung verändern. Durch die Festlegung eines kritischen Musters ist eine Unterscheidung zwischen guten und schlechten Kunststoffvorformlingen möglich. Damit erfolgt hier die Feststellung von kritischen Kunststoffvorformlingen indirekt über deren optisches Verhalten.
Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet grob schematisch eine Gruppenbildungseinrichtung, welche hier stromabwärts bezüglich der Erwärmungseinrichtung angeordnet ist. Diese Gruppenbildungseinrichtung ist in der Lage, die Kunststoffvorformlinge in eine erste Gruppe G1 und eine zweite Gruppe G2 einzuteilen. Bevorzugt werden diese beiden Gruppen G1 und G2 der Kunststoffvorformlinge jeweils aus ihrem regulären Transportpfad, der hier zu einer Blasmaschine führen würde, ausgesondert. In einem normalen Arbeitsbetrieb ist diese Gruppenbildungseinrichtung nicht aktiv, so dass die Kunststoffvorformlinge weiter entlang ihres Transportpfads zu der Blasmaschine gefördert werden.
Die 4a, 4b zeigen grob schematisch die Aussortierung bzw. die Gruppenbildung von Kunststoffvorformlingen. Bei dieser Ausführungsform bezieht sich das Bezugszeichen 30 auf die Gruppenbildungseinrichtung in ihrer Gesamtheit. Diese weist hier einen Behälter 34 auf, in dem grob schematisch eine Schrankeneinrichtung 32 angeordnet ist. In der in 4a gezeigten Situation fallen sämtliche Kunststoffvorformlinge in den Schlechtbereich und werden damit der Gruppe G1 zugeordnet. Bei der in 4b gezeigten Situation ist die Schranke 32 umgeschwenkt und sämtliche Kunststoffvorformlinge fallen in einen Gutbereich und werden damit der Gruppe G2, die wiederverwendet werden kann, zugeordnet.
Mit der Information über den Ort eines kritischen Kunststoffvorformlings kann nun eine Separierung zwischen zu stark erhitzten und damit zu entsorgenden Kunststoffvorformlingen und wiederverwendbaren Kunststoffvorformlingen erfolgen. Hierzu wird, wie erwähnt, ein Separierer, wie hier die Schranke 32 verwendet. Dessen Ausgestaltungsmöglichkeiten sind jedoch vielfältig und werden im Folgenden auszugsweise und exemplarisch beschrieben.
So kann beispielsweise, wie in den 4a und 4b gezeigt, das Separieren mit einer Schranke erfolgen, die den Behälter 34 in zwei Bereiche aufteilt. Zu Beginn ist sie in Ausschussposition, um die zu stark erhitzten Kunststoffvorformlinge in den Schlechtbereich, bzw. der Gruppe G2 zuzuleiten. Nach dem Passieren des kritischen Kunststoffvorformlings schwenkt die Schranke 32 auf Gutstückposition und lenkt die nachfolgenden Kunststoffvorformlinge nun in den Gutbereich, das heißt zu Gruppe G1. In diesem Gutbereich können sie nunmehr wiederum auf Umgebungstemperatur abkühlen und dem Prozess erneut zugeführt werden.
Eine andere Möglichkeit der Ausführung der Gruppenbildungseinrichtung 30 wäre eine Art Wippe. Diese wird ein eine Rutsche eingebaut und kann durch Schwenken die Kunststoffvorformlinge in zwei verschiedene Bahnen lenken, die zu den Behältern „Gut“ oder „Schlecht“ führen. Auch wäre es möglich, dass die noch für gut befundenen Kunststoffvorformlinge erneut z.B. der Zuführeinrichtung 18 zugeführt werden (vgl. 2). Auch könnten diese Kunststoffvorformlinge zur künftigen Wiederverwendung einem Reservoir zugeführt werden.
Daneben kann die Sortierungseinrichtung bzw. Gruppenbildungseinrichtung 30 auch vollständig deaktiviert werden, was insbesondere im normalen Arbeitsbetrieb vorgesehen ist. In diesem Falle können alle Kunststoffvorformlinge die Gruppierungseinrichtung passieren und gelangen so in eine nachfolgende Maschine, wie beispielsweise eine Streckblasmaschine.
Vorzugsweise können daher mit der Gruppenbildungseinrichtung 30 wenigstens drei alternative stromabwärts der Gruppenbildungseinrichtung bzw. Gruppierungseinrichtung sich anschließende Transportpfade für die Kunststoffvorformlinge zur Verfügung gestellt werden.
Anstelle der hier beschriebenen Behältnisse 34 sind auch andere Zwischenspeicher denkbar. So kann beispielsweise ein Förderband verwendet werden, welches direkt die guten Kunststoffvorformlinge dem Prozess wieder zuführt. Die Transportdauer sollte hierbei allerdings an die nötige Abkühlzeit der Kunststoffvorformlinge angepasst werden, damit diese auf Raumtemperatur abkühlen können.
5 zeigt ein erstes Beispiel zur Bestimmung einer Temperatur der Kunststoffvorformlinge in der Heizstrecke. Bei dieser ersten Näherung wird eine Geradengleichung über die gesamte aktive Heizstrecke zugrunde gelegt. Das Bezugszeichen 65 kennzeichnet einen entsprechend geradlinigen Verlauf. Dieser folgt dabei der Gleichung Y = aX + b.
X ist dabei die Position des betrachteten Kunststoffvorformlings in der Heizeinrichtung, b ist die Eingangstemperatur des Kunststoffvorformlings und a ist der Gradient der Temperatur über der aktiven Heizstrecke, das heißt
(t_soll – t_ein)/Länge der aktiven Heizstrecke.
Die nicht aktive Heizstrecke ist im einfachsten Fall die Umlenkung und End-Ausgleichszeit und wird hierbei als nicht existent angesehen, um eine einfache Geradengleichung formulieren zu können. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Temperatur in der Zwischenausgleichszeit nicht zunimmt, da keine Temperatur zugeführt wird. Entsprechend kennzeichnet das Bezugszeichen 63 einen möglicherweise tatsächlichen Verlauf der Temperatur.
In einem etwas genaueren Modell können analog zu oben eingeschaltete Heizeinrichtungen berücksichtigt werden und auch komplett ausgeschaltete Heizeinrichtungen (hier mit dem Bezugszeichen 44 gekennzeichnet). Diese werden in den 6a und 6b veranschaulicht. Derartige ausgeschaltete Heizeinrichtungen bzw. Heizelemente 44 können hier für die Ermittlung der Temperatur ausgeblendet, also nicht berücksichtigt, werden. Genauer gesagt wirken sich diese Heizelemente 44 nicht auf den Gradienten der Temperaturerhöhung aus, wodurch die lokale Temperatur der Kunststoffvorformlinge verfeinert ermittelt werden kann.
Vorteilhaft ist eine Maschinensteuerung vorgesehen, bzw. eine Heizeinrichtung, in der die Information gespeichert ist, welches Heizelement eingeschaltet ist und welches nicht. Dieses kann beispielsweise von dem Rezept für die verwendete Kunststoffvorformlingssorte abhängen. Das Bezugszeichen H kennzeichnet jeweils die gesamte Heizstrecke. In 6b kennzeichnet das Bezugszeichen H‘ die tatsächlich genutzte Heizstrecke.
Bei der in 6b gezeigten Darstellung sind die letzten drei Heizelemente 44 abgeschaltet. Auf diese Weise wird jedoch die Soll-Temperatur t_soll bereits vor diesen letzten Heizelementen 44 erreicht. Auch bei dieser Vorgehensweise kann unter Berücksichtigung von eingeschalteten oder nicht eingeschalteten Heizelementen relativ gut die lokale Temperatur der Kunststoffvorformlinge abgeschätzt werden.
Bei einer weiteren Verfeinerung können die lokalen Gradienten, die sich auf der Strecke von einem Heizelement zu einem weiteren Heizelement ergeben, noch zusätzlich berücksichtigt werden, wenn man noch die Information der Einzelheizelemente bzw. Einzellampen (ein/aus oder gegebenenfalls, welche konkrete Heizleistung bzw. Prozentzahl) nach demselben Prinzip berücksichtigt. In diesem Falle ist die rechnerische lokale Kunststoffvorformlingstemperatur-Gleichung jedoch keine einfache Geradengleichung mehr, sondern sie ist abschnittsweise definiert.
Damit kann insgesamt die lokale Temperatur der Kunststoffvorformlinge gut abgeschätzt werden über ein Rechenmodell sowie Informationen aus der Maschinensteuerung. Der Bediener erhält nunmehr die Möglichkeit, eine beliebige Grenztemperatur einzugeben, unterhalb derer die Kunststoffvorformlinge wiederverwendet werden können. Diese werden dann in einem Zwischenspeicher zur Abkühlung und dann gegebenenfalls zur späteren Wiederverwendung geleitet. Die restlichen Kunststoffvorformlinge gelangen beispielsweise als Müll in einen Scherbenwagen. Wie oben erwähnt, hängt der Wert der Grenztemperatur von verschiedenen Faktoren, wie auch dem Kunststoffvorformling und dessen Material ab. Daher kann er auch sortenabhängig sein und entsprechend gespeichert werden.
Je höher die Grenztemperatur eingegeben wird, umso geringer wird auch die Ausschuss-(Scrap-)Rate der Maschine.
Die Anmelderin behält sich vor, sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale als erfindungswesentlich zu beanspruchen, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Transporteinrichtung
4: Erwärmungseinrichtung
5: einzelnes Kettenglied
6: Temperaturermittlungseinrichtung
8: Steuerungseinrichtung
10: Kunststoffvorformling
10a: kritischer Kunststoffvorformling
12: Sperrfinger
18: Zuführschiene
22: Sägezahnstern
24: Wandung
30: Gruppenbildungseinrichtung
32: Schrankeneinrichtung
34: Behälter
42, 44: Heizelemente
46: Umlenkung
52: Transferstern
62, 64, 66: Temperaturmesseinrichtung
63: tatsächlicher Verlauf der Temperatur
65: geradliniger Verlauf
P: Transportpfad
H: gesamte Heizstrecke
H‘: genutzte Heizstrecke
G1: erste Gruppe
G2: zweite Gruppe
X1: vorgegebener Ort
P2: Drehung der Kunststoffvorformlinge um ihre Längsachse
A, B: Heizstrecken

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0906531 B1 [0002]

Claims

Verfahren zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen (10), wobei die Kunststoffvorformlinge (10) mittels einer Transporteinrichtung (2) entlang eines vorgegebenen Transportpfades (P) transportiert werden und während dieses Transports mittels einer Erwärmungseinrichtung (4) erwärmt werden, wobei bei Auftreten eines Fehlerzustands zumindestens ein Teil der Kunststoffvorformlinge (10) aus der Erwärmungseinrichtung (4) entnommen wird dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Gruppe (G1) an Kunststoffvorformlingen ausgesondert wird, und eine zweite Gruppe an Kunststoffvorformlingen (10) zum Zwecke einer nochmaligen Erwärmung ausgeführt wird, und wobei die Kunststoffvorformlinge in Abhängigkeit von ihrer Temperatur der ersten Gruppe (G1) oder der zweiten Gruppe (G2) zugeordnet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von dem Ort der Kunststoffvorformlinge (10) entlang des Transportpfads (P) abhängige Temperatur der Kunststoffvorformlinge (10) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kunststoffvorformlinge (10) während ihres Transports entlang des Transportpfads gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsabhängige Temperatur der Kunststoffvorformlinge (10) geschätzt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Gruppe (G2) der Kunststoffvorformlinge sämtliche in dem Ofen befindlichen Kunststoffvorformlinge vom Beginn des Transportpfads (P) bis zu einem vorgegebenen Ort (X1) entlang des Transportpfads (P) zugeordnet werden und der ersten Gruppe (G1) der Kunststoffvorformlinge sämtliche in dem Ofen befindliche Kunststoffvorformlinge (10) ab diesem vorgegebenen Ort (X1) zugeordnet werden und der vorgegebene Ort (X1) variabel ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffvorformlinge auch in Abhängigkeit von wenigstens einer für das Material der Kunststoffvorformlinge (10) charakteristischen physikalischen Eigenschaft der ersten oder der zweiten Gruppe zugeordnet werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Kunststoffvorformlinge (10), welche der zweiten Gruppe zugeordnet werden, veränderbar ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die auszusondernden Kunststoffvorformlinge als auch die auszuführenden Kunststoffvorformlinge vollständig entlang des Transportpfades durch die Erwärmungseinrichtung geführt werden.
Vorrichtung zum Erwärmen von Kunststoffvorformlingen (10) mit einer Transporteinrichtung (2), welche die Kunststoffvorformlinge (10) entlang eines vorgegebenen Transportpfads (2) transportiert, mit einer Erwärmungseinrichtung (4), welche die Kunststoffvorformlinge wenigstens abschnittsweise während ihres Transports entlang des Transportpfads (P) erwärmt und mit einer Gruppenbildungseinrichtung (30), welche die durch die Erwärmungseinrichtung (2) transportierten Kunststoffvorformlinge (10) wenigstens in eine in einer ersten Weise zu behandelnde Gruppe (G1) von Kunststoffvorformlingen und in eine in einer zweiten Weise zu behandelnden Gruppe (G2) von Kunststoffvorformlingen (10) einteilt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Temperaturermittlungseinrichtung (6) aufweist, welche eine von einer Position der Kunststoffvorformlinge (10) entlang ihres Transportpfads (P) abhängige Temperatur der Kunststoffvorformlinge (10) ermittelt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Steuerungseinrichtung (8) aufweist, welche die Gruppenbildungseinrichtung in Abhängigkeit von einer Temperatur der Kunststoffvorformlinge steuert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturermittlungseinrichtung (6) eine Vielzahl von Temperaturmesseinrichtungen (62, 64, 66) aufweist, welche entlang des Transportpfads der Kunststoffvorformlinge angeordnet sind und welche jeweils geeignet sind, eine Temperatur der Kunststoffvorformlinge zu erfassen.