ES2821428T3 - Dispositivo y método para controlar el flujo continuo del fluido de moldeo por soplado durante el moldeo por soplado de contenedores - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1) para controlar el flujo del fluido de soplado durante el moldeo por soplado de contenedores a partir de preformas, que comprende una valvula proporcional (2) de seccion transversal de flujo modificable, un actuador (5) para el accionamiento de la valvula proporcional, un medio (15) para detectar la posicion del actuador (5), medios sensores (23, 23') para detectar la presion de entrada y salida de la valvula y un aparato de control digital (6), caracterizado porque el aparato de control (1) esta programado para calcular ciclicamente, de manera automatizada para el tiempo de ejecucion, valores de control para el accionamiento del actuador de manera que se alcance un volumen especifico del contenedor dentro de un periodo de tiempo especifico, durante la fase previa de soplado una vez que se alcanza un punto en el tiempo especificable (t3), cuyo punto en el tiempo corresponde al limite elastico de la preforma a lograr, el calculo del siguiente valor de control en cada caso se realiza en cada ciclo de calculo de manera que se tiene en cuenta el volumen del contenedor que se alcanza por el ciclo de calculo relevante y puede calcularse sobre la base de las posiciones anteriores del actuador y la curva de presion anterior.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y método para controlar el flujo continuo del fluido de moldeo por soplado durante el moldeo por soplado de contenedores

Alcance técnico

La invención se refiere a un dispositivo y a un método para controlar el flujo continuo del fluido de moldeo por soplado durante el moldeo por soplado de contenedores.

Técnica Anterior

El estado de la técnica describe la producción de cuerpos huecos a partir de materiales termoplásticos mediante un fluido de moldeo por soplado (aire de moldeo por soplado, un gas de moldeo por soplado o incluso un líquido) conocido como moldeo por soplado o moldeo por soplado de plástico. En este caso, una preforma térmicamente preacondicionada (calentada) (también llamada parisón en la técnica anterior) se moldea en el estado que puede fluir como resultado de la introducción del medio de moldeo por soplado (el fluido de moldeo por soplado) en una presión de moldeo por soplado definida en los contornos interiores de la herramienta de moldeo por soplado (el molde de moldeo por soplado). De esta forma se pueden producir artículos de embalaje como botellas, botes o contenedores. En el caso del moldeo por estirado-soplado, el cuerpo hueco se estira simultáneamente en la dirección circunferencial y longitudinal por encima de su temperatura de transición vítrea o temperatura de fusión cristalina. En este proceso, se logran características mecánicas mejoradas (mayor resistencia con un espesor de pared más delgado, reducción de la permeación, brillo superficial más fuerte) debido a la reorientación biaxial simultánea de las macromoléculas del material plástico. En el caso de este método, la preforma calentada se estira mecánicamente por medio de un sello o una barra horizontal simultáneamente con el estiramiento circunferencial por medio del fluido de moldeo por soplado. Como regla general, el fluido de moldeo por soplado se introduce en la preforma calentada durante el proceso de moldeo por soplado o moldeo por estirado-soplado en dos fases, una fase previa de moldeo por soplado a un nivel de presión más bajo dentro del rango de aproximadamente entre 5 y 10 bar y una fase final de moldeo por soplado (fase principal de moldeo por soplado) a un nivel de presión superior en el rango de aproximadamente entre 25 y 40 bar. La fase previa de moldeo por soplado expande la preforma de la manera más uniforme posible dentro del molde de moldeo por soplado y su moldeo a lo largo de los contornos internos del molde de moldeo por soplado. El conformado final a presión del contenedor (también denominado “soplado”) se realiza en la fase final de moldeo por soplado donde la preforma expandida se presiona contra las paredes del molde de moldeo por soplado y recibe sus contornos definitivos. En el moldeo por estirado-soplado, el estirado longitudinal como resultado de la extensión lineal del sello o barra horizontal y el estiramiento circunferencial como resultado del fluido de moldeo por soplado se realizan simultáneamente durante la fase previa de moldeo por soplado. El requisito práctico de formas de contenedor cada vez más complejas espacialmente con un proceso de producción que sea al mismo tiempo que ahorra energía y ahorra material al máximo, exige la introducción del fluido de moldeo por soplado en la preforma a controlar o regular de la manera más precisa posible al principio de la fase previa de moldeo por soplado del proceso de moldeo por soplado. Un crecimiento definido en el globo del contenedor y una distribución del material lo más uniforme o definida posible en la preforma expandida y que esencialmente ya no puede corregirse en la fase de moldeo por soplado principal o final deben lograrse durante la fase previa de moldeo por soplado. El globo del contenedor expandible es para mantener una distancia de los contornos internos de la herramienta de moldeo por soplado (el molde de moldeo por soplado) que sea lo más constante y ajustada posible sin tocar la pared de la herramienta o bien debe apoyarse precisamente contra dicha pared de la herramienta sólo en regiones definidas al final de la fase previa de moldeo por soplado.

Se han propuesto diferentes enfoques y caminos de solución en la técnica anterior para controlar o regular el fluido de moldeo por soplado.

En el estado de la técnica del documento DE 198 43 053 A1 se describen formas de realización básicas de una instalación y un método para el moldeo por estirado-soplado de contenedores fabricados a partir de un material termoplástico. Además, el documento DE 19843 053 A1 da a conocer un control de parámetros a partir del cual al menos un parámetro que influye en la operación de conformación está predefinido para al menos dos preformas que se procesan consecutivamente de una manera diferente de la otra por, por ejemplo, el curso de presión de las fases previa de moldeo por soplado y de moldeo por soplado principal para dos contenedores están predefinidas de manera diferente entre sí. Esto compensa las diferentes distribuciones de temperatura en el material de las preformas. El documento DE 19843 053 A1 no describe ningún medio para controlar o regular el flujo continuo de los medios de presión durante la fase previa de moldeo por soplado de un contenedor que está adaptado a la forma especial de un contenedor.

El documento DE 20 2004 018 237 U1 da a conocer una disposición de válvula para controlar el aire comprimido durante el moldeo por soplado de botellas de plástico con una válvula de estrangulamiento ajustable de forma variable que permite predefinir las tasas de flujo continuo de una manera variable específica de la aplicación como una cadena abierta de efectos.

El documento DE 102 40 252 A1 describe un método y un dispositivo para el moldeo por estirado-sopiado de contenedores con una secuencia de proceso optimizada. Para ello, se dispone una válvula proporcional y un sensor de presión en una línea de alimentación entre una fuente de aire comprimido y un molde de moldeo por soplado, estando regulada la válvula proporcional en una esfera cerrada de actividad (circuito de control) mediante un dispositivo de regulación usando el curso de presión que está predefinido en el tiempo y se almacena como un perfil de valor de consigna en una memoria de curso. La especificación de un curso de presión definible en la fase previa de moldeo por soplado se realiza utilizando el método y el dispositivo.

Los documentos de patentes EP 2 101 984 B1, EP 2097242 B1 y EP 2094467 B1, que en conjunto se remontan a la solicitud de prioridad francesa FR 0610618 A, describen diversas formas de realización de un método y una unidad de control para el moldeo por estirado-soplado de contenedores a partir de una preforma producida a partir de material plástico, donde una válvula eléctrica se controla durante la fase previa de moldeo por soplado utilizando un curso predefinido y el curso de presión en la preforma se detecta continuamente. Se determinan los puntos característicos en el curso de presión medido (por ejemplo, la consecución de un pico de presión) y los valores alcanzados (tiempo del pico de presión, valor de presión alcanzado) se comparan con valores teóricos predefinidos de una curva de curso teórico. Si los valores no concuerdan entre sí y están fuera de una zona de tolerancia definida, una modificación de los parámetros del método predefinidos (por ejemplo, la presión de moldeo por soplado previo, el rendimiento de moldeo por soplado previo, la velocidad de la barra horizontal, o temperatura de precalentamiento de la preforma) o un desplazamiento temporal de la secuencia del método predefinida (modificación del punto de sincronización del moldeo por soplado previo, del inicio del moldeo por soplado previo o del tiempo de activación del moldeo por soplado previo) es llevado a cabo para el método de control de una de las siguientes pasadas del método para la producción de contenedores.

El documento DE 102006061 301 A1 un método para el moldeo por soplado de contenedores fabricados a partir de material plástico, en donde se introduce aire de moldeo por soplado a presión en una preforma a través de una válvula proporcional dependiendo de una secuencia predeterminada de la operación de moldeo por soplado, la válvula proporcional actuando en una cadena abierta de efectos de acuerdo con un curso predefinido del flujo de masa y modificando su sección transversal de flujo continuo. Como alternativa o adicionalmente a esto, la válvula proporcional se puede regular en un circuito cerrado determinando el flujo de masa real, por ejemplo, mediante un medidor de flujo.

El documento DE 10 2008 013 419 A1 describe un método y un dispositivo para el moldeo por soplado de contenedores a partir de una preforma producida a partir de material termoplástico, donde durante la conformación de la preforma en el contenedor se mide y evalúa al menos un parámetro que caracteriza la conformación mediante un dispositivo de control y, dependiendo de dicha evaluación del desarrollo del globo contenedor, se modifica al menos una variable manipulable que influye en la operación de conformación dentro de un circuito de control cerrado para adaptar el parámetro medido a un valor de consigna asociado.

Común a los dispositivos y métodos descritos en la técnica anterior es que el control o regulación del flujo continuo de aire de moldeo por soplado se lleva a cabo en una cadena abierta de efectos o en un lazo cerrado por medio de una variable de referencia que está predefinida como un curso y es ajustable en el tiempo (progresión del valor de consigna en el tiempo). En cada caso, esto requiere la creación previa de un perfil de valor de consigna o una curva de valor de consigna para el desarrollo del valor predefinido más allá de la secuencia cronológica de la operación de moldeo por soplado o al menos de la fase previa de moldeo por soplado. En primer lugar, se debe probar y definir por separado dicho valor de consigna o dicha curva de valor de consigna para cada mezcla de materiales y forma de contenedor y cada tipo de máquina en pruebas preliminares que requieren mucho tiempo. En la práctica, esto se lleva a cabo mediante "prueba y error", lo que puede ser un proceso muy lento de acuerdo con el curso de las pruebas preliminares. Además, la predefinición de un perfil de valor de consigna fijo o una curva de valor de consigna tiene la desventaja adicional de que las variables de perturbación no detectadas por el perfil del valor de consigna respectivo (por ejemplo, características modificadas del material y tolerancia dimensional de la preforma, desgaste del partes componentes involucradas, temperaturas de procesamiento dentro de la forma del contenedor que oscilan debido a influencias externas) no se pueden tener en cuenta adecuadamente debido a la especificación inflexible de una progresión de valores.

Divulgación de la invención

El objeto subyacente de la invención es crear un dispositivo de control mejorado y un método de control mejorado para el moldeo por soplado de contenedores que eviten las desventajas mostradas. En particular, se debe crear un dispositivo de control y un método de control para el moldeo por soplado de contenedores que permitan un crecimiento controlado o definido y una expansión definida del globo del contenedor formado por la preforma expandida en la fase previa de moldeo por soplado del proceso de moldeo por soplado sin predefinir un perfil de valor de consigna específico 0 una curva de valor de consigna.

El objetivo se consigue de acuerdo con la invención mediante un dispositivo de control de acuerdo con la reivindicación 1 y un método de control como se reivindica en la reivindicación 9. En las reivindicaciones dependientes se proporcionan perfeccionamientos ventajosos de la invención.

El núcleo de la invención está formado por un dispositivo para controlar el flujo continuo de un fluido de moldeo por soplado durante el moldeo por soplado de contenedores producidos a partir de preformas (también designado a continuación en resumen como "dispositivo de control"), el dispositivo que comprende una válvula proporcional que tiene una sección transversal de flujo continuo ajustable, un actuador para accionar la válvula proporcional, un medio para detectar la posición del actuador, un medio sensor para detectar la presión de entrada de la válvula y la presión de salida de la válvula, y un dispositivo de control digital, y en el cual el dispositivo de control digital está programado para calcular, durante la fase previa de moldeo por soplado, después de que se alcanza un tiempo predeterminable que corresponde a la consecución del límite elástico de la preforma, valores de control cíclicamente automatizados en tiempo de ejecución para el accionamiento del actuador para lograr un volumen del contenedor predeterminable dentro de un tiempo predeterminable, en donde en cada ciclo de cálculo cíclico se calcula el siguiente valor de control específico con tolerancia para el volumen del contenedor alcanzado por el ciclo de tiempo de cálculo específico utilizando las posiciones anteriores del actuador y el curso de presión anterior.

El término moldeo por soplado en el sentido de la invención se usa como un término genérico para moldeo por soplado o moldeo por estirado-soplado, el dispositivo de acuerdo con la invención y el método de acuerdo con la invención pueden usarse para controlar ambas formas de método.

La invención reconoció que un crecimiento definido en el contenedor se logra simplemente en la fase previa de moldeo por soplado de un proceso de moldeo por soplado calculando el flujo continuo requerido del fluido de moldeo por soplado de una válvula proporcional de una manera cíclica y automatizada en tiempo de ejecución, en donde se tiene en cuenta el volumen del contenedor ya alcanzado por el ciclo de cálculo específico y calculable utilizando las posiciones de actuador anteriores detectadas y el curso de presión anterior detectado. Como resultado, es posible prescindir de las pruebas que requieren mucho tiempo y la definición de un perfil de valor de consigna o una curva de valor de consigna con valores discretos a lo largo del tiempo para el accionamiento de la válvula proporcional. La parametrización de la respectiva estación de moldeo por soplado se simplifica considerablemente. Para ello, el dispositivo de control de acuerdo con la invención se pone en marcha en el momento en que se alcanza el límite elástico de la preforma, a partir del cual comienza la expansión de la preforma y, por consiguiente, el estiramiento del globo contenedor dentro del molde de moldeo por soplado. Esto se puede determinar cuando sea necesario en las pruebas previas, mucho más simplemente que un perfil de valor de consigna completo o una curva de valor de consigna para la especificación necesaria del desarrollo relacionado con el tiempo de un parámetro de control o de regulación (presión de moldeo por soplado, flujo continuo del fluido de moldeo por soplado, o flujo de masa del fluido de moldeo por soplado) durante todo el curso temporal de la fase previa de moldeo por soplado. El momento exacto en donde se alcanza el límite elástico durante el moldeo por soplado es una característica específica del material y designa la consecución del estado de tensión a partir del cual el material de la preforma comienza a fluir sin que la tensión aplicada aumente más. Desde el punto donde se excede el límite elástico, la deformación plástica repentina se manifiesta como expansión de la preforma. Aquí, debido al crecimiento inicial del contenedor, hay una caída repentina de presión en el lado de trabajo del sistema y, en consecuencia, en la salida de la válvula proporcional. El efecto de superar el límite elástico durante el moldeo por soplado de preformas producidas a partir de material plástico se describe en el estado de la técnica mediante los documentos de patente EP 2 101 984 B1, EP 2097242 B1 y EP 2 094467 B1, que se remontan a la solicitud de prioridad francesa FR 0610618 A así como el documento de patente de Estados Unidos Núm. 8,721,940 B2, que pertenece a dicha familia de patentes, el límite elástico en la patente de Estados Unidos Núm. 8,721,940 B2 se designa como el "umbral de flujo de plástico" y el tiempo en que se excede el límite elástico como el "momento de desarrollo te". A partir de este momento, que está predeterminado de acuerdo con la invención, el comportamiento de control del dispositivo de acuerdo con la invención comienza con el dispositivo de control programado en consecuencia calculando valores de control cíclicos automatizados en tiempo de ejecución para el futuro accionamiento del actuador para alcanzar el volumen del contenedor predeterminado dentro de un período de tiempo predeterminado, en donde en cada ciclo de cálculo se calcula el siguiente valor de control específico con el volumen del contenedor alcanzado hasta el ciclo de cálculo específico (secuencias anteriores de la presión de entrada y salida de la válvula). Para ello, el dispositivo de programación comprende unas instrucciones con las que se representa un correspondiente modelo de control técnico adecuado formado de acuerdo con las leyes generales de la mecánica de fluidos con las relaciones conocidas entre las variables de flujo volumétrico y flujo másico, de acuerdo con el cual se representa el siguiente valor de control específico de actuación del actuador para alcanzar el contenedor predeterminado dentro del período de tiempo predeterminado para este propósito, se calcula de manera cíclica automatizada como una secuencia de valores de control teniendo en cuenta el volumen del contenedor alcanzado hasta ese punto. El dispositivo de acuerdo con la invención tiene la ventaja de que un crecimiento controlado y una expansión definida del globo del contenedor en la fase previa de moldeo por soplado del proceso de moldeo por soplado sin que sea necesaria la especificación de un perfil de valor de consigna o una curva de valor de consigna para un parámetro de regulación, como por ejemplo la presión de moldeo por soplado, el flujo continuo del fluido de moldeo por soplado o el flujo másico del fluido de moldeo por soplado en el curso temporal de la fase previa de moldeo por soplado. El crecimiento en el contenedor está definido únicamente por el volumen del contenedor predeterminado que se debe alcanzar dentro de un período de tiempo que también está predeterminado. En este caso, la autocorrección continua es intrínseca al dispositivo de acuerdo con la invención, ya que, en cada ciclo de cálculo, se tiene en cuenta en cada caso, el volumen de contenedor calculable ya alcanzado. La influencia de variables de perturbación que no son directamente detectables, como, por ejemplo, desviaciones en las características del material de la preforma, cambios causados por el desgaste de los componentes involucrados o influencias externas, como, por ejemplo, las temperaturas de procesamiento oscilante en el interior de la forma del contenedor o el preacondicionamiento térmico de la preforma, se compensan directa o indirectamente mediante el recálculo cíclico del siguiente valor de control específico en cada caso, teniendo en cuenta el volumen del contenedor ya alcanzado hasta el momento del cálculo. El volumen del contenedor, calculable en cada caso y ya alcanzado hasta ese punto, incluye aquí un punto de corrección práctico basado en tener en cuenta el curso de presión anterior real detectado por los medios sensores (desarrollo de la diferencia de la presión de entrada de la válvula a la presión de salida de la válvula), con lo que los cambios relevantes en el sistema, provocados por las variables de perturbación, se detectan indirectamente y se tienen en cuenta sucesivamente en el cálculo de los valores de control. Dado que, de acuerdo con la invención, cada válvula proporcional está incorporada con su propio dispositivo de control, las estaciones de moldeo por soplado individuales dentro de la misma instalación de moldeo por soplado se pueden operar independientemente entre sí, ya que cada dispositivo de control puede parametrizarse independientemente y de manera diferente entre sí. Esto permite la producción simultánea de formas de contenedor que se diferencian entre sí y/o el procesamiento de diferentes mezclas en las estaciones individuales de moldeo por soplado de una instalación de moldeo por soplado.

El tiempo que corresponde a la consecución del límite elástico de la preforma puede predeterminarse simplemente como un valor de presión específico. Antes de alcanzar el límite elástico, se produce un aumento continuo de presión mediante la introducción del fluido de moldeo por soplado. Una vez que se alcanza el límite elástico, comienza la expansión de la preforma, lo que provoca una caída de presión instantánea en el lado operativo de la válvula proporcional, que se comunica con el molde de moldeo por soplado y el globo contenedor que se expande en el mismo. Inmediatamente antes de alcanzar el límite elástico, se alcanza por consiguiente un valor de presión máximo, que es detectable por los medios sensores para detectar la presión de salida de la válvula. Dado que este valor de presión, correspondiente a la consecución, está predeterminado, el tiempo de consecución del límite elástico es, en consecuencia, detectable por el dispositivo de control y puede utilizarse como tiempo de inicio para calcular los valores de control.

El tiempo que corresponde al límite elástico de la preforma se puede predeterminar en una realización auto optimizada como definición de destino, como un tiempo determinado o un intervalo de tiempo determinado desde el inicio de la fase previa de moldeo por soplado o de la introducción del fluido de moldeo por soplado. Para implementar dicha definición objetivo, el dispositivo de control se programa para determinar la consecución del límite elástico, como resultado de la evaluación de la presión de salida de la válvula, como detección de un pico de presión y para calcular una secuencia de control para accionar el actuador para alcanzar el límite elástico hasta el punto de tiempo predeterminado o expiración del intervalo de tiempo predeterminado. En este caso, el dispositivo de control ya controla la introducción del fluido de moldeo por soplado para dicho intervalo de la fase previa de moldeo por soplado antes de alcanzar el límite elástico utilizando una secuencia de control correspondiente (posición del actuador). El cálculo de dicha secuencia de control que se aplicará hasta la consecución del límite elástico requiere al menos un primer paso del dispositivo (un primer paso del proceso de moldeo por soplado con una elevación constante de la válvula) para determinar el límite elástico específico del material a ser procesado en cada caso como resultado de la evaluación de la presión de salida de la válvula a una elevación de válvula constante seleccionable (posición del actuador) como adquiriendo un pico de presión. En el funcionamiento normal (después de la configuración inicial) en esta realización, el dispositivo de control tiene una característica de auto optimización adicional ya que las desviaciones en las características físicas de las preformas procesadas, por ejemplo, su pre-templado o calidad, dan como resultado un retraso de tiempo del límite elástico son reconocidos y corregidos. Tales desviaciones en la calidad existen frecuentemente en la práctica, por ejemplo, cuando se utilizan plásticos biodegradables.

Para la integración funcional en sistemas de bus de campo o Ethernet industrial, los dispositivos de sistema y/o un sistema de control de planta lógico programable (PLC) en el lugar de la instalación, el dispositivo de control incorpora al menos una interfaz de comunicación de datos que sea compatible con al menos un estándar de protocolo industrial. El dispositivo de control, por ejemplo, puede parametrizarse a través de la interfaz de comunicación de datos (entrada o modificación de los parámetros de especificación) y, además, datos de sensores, datos de cálculo u otros datos de proceso, que son adquiridos y almacenados (como búfer) por el dispositivo de control, se puede llamar a través de la interfaz de comunicación de datos. Finalmente, el dispositivo de control puede recibir señales de control de un sistema de control de planta lógico programable (PLC). El diseño preciso de la interfaz de comunicaciones de datos se selecciona con referencia a la compatibilidad deseada y el alcance de rendimiento deseado. Por ejemplo, esta es una interfaz de bus de campo cableada que es compatible con los estándares industriales Profibus, DeviceNet/ControlNet o CANopen, o una interfaz de red cableada (Ethernet industrial) que es compatible con los estándares industriales Profinet, EtherNet/IP, Ethernet Powerlink o EtherCat. Una interfaz de comunicación de datos de este tipo se puede diseñar para que sea compatible con varios estándares de protocolo (protocolos de transmisión de datos) al mismo tiempo (por ejemplo, utilizando un módulo Anybus). Cuando esté diseñado como una interfaz de comunicaciones de datos por cable, el dispositivo de control también se puede conectar indirectamente a un punto de acceso externo para la comunicación de datos inalámbrica, por ejemplo, un punto de acceso inalámbrico. Sin embargo, el dispositivo de control también puede incorporar directamente una interfaz de comunicación de datos inalámbrica correspondiente, por ejemplo, una interfaz WLAN (IWLAN). Como resultado de la integración de cada interfaz de comunicaciones de datos compatible con la industria, el dispositivo de control se puede integrar simplemente en los dispositivos del sistema existentes y en un sistema de control de planta lógica programable (PLC) de nivel superior existente y también puede recibir señales de ellos.

Para integrar el dispositivo de control en segmentos de red convencionales, se diseña preferiblemente con al menos una interfaz de red estándar, cuando sea aplicable, además de una interfaz de comunicaciones de datos compatible con la industria existente. Esto asegura una integración simple y directa, independiente del diseño de la infraestructura de red externa, del dispositivo de control en los segmentos de red existentes, por ejemplo, la red de oficina de una empresa (“Office Ethernet”) o Internet. Dependiendo de la tecnología de transmisión de datos utilizada, los dispositivos ya conectados (bus de campo) o en red (Ethernet industrial) en el control industrial o el nivel de producción (también llamado "nivel de campo") también pueden conectarse a segmentos de red estándar o integrarse con ellos a través de componentes de infraestructura especiales (por ejemplo, pasarelas) o, si existe una compatibilidad adecuada, directamente. Por otro lado, también existen soluciones técnicas para componentes Ethernet estándar integrados, como, por ejemplo, un PC convencional en entornos de bus de campo o Ethernet industrial. Incluso en el caso de una conexión directa teóricamente posible, sin embargo, generalmente se evita una operación mixta de componentes estándar ("Ethernet estándar") y dispositivos a nivel de campo (Ethernet industrial) dentro de un segmento de red común para garantizar completamente una capacidad industrial suficiente de los componentes conectados, por ejemplo, en lo que respecta a la capacidad necesaria en tiempo real y la seguridad ante fallos. Dado que el dispositivo de control está configurado con al menos una interfaz de red estándar, la integración directa del dispositivo de control en segmentos de red convencionales está garantizada en todo momento, independientemente de la infraestructura de red externa existente y los componentes de infraestructura disponibles. Por ejemplo, el dispositivo de control se puede parametrizar a través de la interfaz de red estándar (entrada o modificación del parámetro de especificación), y se pueden llamar los datos del sensor, los datos de cálculo u otros datos de proceso adquiridos y almacenados (mediante almacenamiento en búfer) por el dispositivo de control. Si el dispositivo de control también incorpora simultáneamente una interfaz de comunicación de datos compatible con la industria, el nivel de campo y Ethernet estándar ya están separados en el nivel del dispositivo de control. La interfaz de red estándar puede ser cableada (Ethernet) o inalámbrica (WLAN). Cuando se diseña como una interfaz de red cableada, el dispositivo de control también se puede conectar indirectamente a través del mismo a un punto de acceso externo para la comunicación de datos inalámbrica, por ejemplo, un punto de acceso inalámbrico.

La parametrización más fácil del dispositivo o la recuperación más fácil de los datos adquiridos y almacenados en el dispositivo se logra cuando el dispositivo de control se programa con un servicio de servidor y una interfaz de usuario para la entrada de datos de parametrización y/o para la visualización o la salida de datos de sensores y/o datos de cálculo adquiridos a través de una interfaz de comunicación de datos existente o una interfaz de red estándar. Por ejemplo, este puede ser un servicio de servidor web para introducir datos de parametrización de forma remota y/o para visualizarlos de forma remota o recuperar datos almacenados en el dispositivo de forma remota. Como resultado, también es posible que el operador ingrese nuevos datos de parametrización de una manera simple ("sobre la marcha"). Además, esto permite al operador monitorear el proceso sobre la marcha mediante la recuperación de datos de cálculo y del sensor.

En la realización anterior, el monitoreo de proceso ampliado es posible si el servicio del servidor está diseñado con al menos una unidad de evaluación y/o análisis para generar resultados de evaluación y/o análisis y para mostrar o enviar los resultados de evaluación y/o análisis a través de un interfaz de comunicaciones de datos o una interfaz de red estándar. Como resultado, las curvas de medición son generadas por el servicio del servidor, por ejemplo, sobre la marcha, y se proporcionan para su visualización o para que el operador las llame. Además, con respecto a esto, el dispositivo de control puede emitir señales de advertencia o alarma al operador o a un sistema de control de planta de nivel superior en donde, mediante la parametrización del dispositivo de control, los valores de umbral para los parámetros de proceso detectables (alcanzar de un valor de presión máximo o mínimo en la entrada de la válvula o la salida de la válvula, falla en el cálculo de un valor de control debido a los valores predeterminados de presión, volumen del contenedor y tiempo) están predeterminados.

Dado que todos los componentes del dispositivo se incorporan como una unidad estructural común, se consigue un diseño compacto especialmente ventajoso que permite en particular una integración flexible en instalaciones de moldeo por soplado. Como resultado del diseño compacto e integrado, también es posible simplemente modernizar las plantas existentes reemplazando la unidad de válvula existente con el dispositivo de control, de modo que las instalaciones más antiguas puedan actualizarse con una plataforma de control de rendimiento correspondiente e interfaces de entrada y salida actualizadas.

Otro núcleo de la invención está formado por un método para controlar el flujo continuo del fluido de moldeo por soplado durante el moldeo por soplado de contenedores producidos a partir de preformas, que incluye una válvula proporcional que tiene una sección transversal de flujo continuo ajustable, un actuador para accionar la válvula proporcional, un medio para detectar la posición del actuador, y un medio sensor para detectar la presión de entrada de la válvula y la presión de salida de la válvula, donde puede predeterminarse un tiempo para alcanzar el límite elástico para la preforma, un volumen del contenedor y un tiempo para alcanzar el volumen del contenedor, y por medio del control digital, durante la fase previa de moldeo por soplado desde la consecución del límite elástico en el tiempo de ejecución, se realiza un cálculo cíclico automatizado de los valores de control para el accionamiento del actuador hasta la consecución del volumen del contenedor predeterminado dentro del tiempo predeterminado y el actuador se acciona de acuerdo con los valores de control calculados, en donde en cada ciclo de cálculo, el siguiente valor de control específico se calcula teniendo en cuenta el volumen del contenedor alcanzado por el ciclo de cálculo particular y el volumen del contenedor calculado utilizando las posiciones anteriores del actuador y el curso de presión anterior.

En un diseño del método que se puede realizar simplemente en la práctica, los valores de control se calculan en cada ciclo de cálculo con el objetivo funcional de que el crecimiento del contenedor sea lo más uniforme posible hasta alcanzar el volumen del contenedor predeterminado dentro del tiempo predeterminado. Para ello, el modelo de control técnico del control digital contiene una especificación de calidad cualitativa correspondiente, de acuerdo con la cual se calcula el siguiente valor de control específico en cada ciclo de cálculo con el objetivo de que el crecimiento del contenedor sea lo más uniforme posible hasta la consecución del volumen del contenedor predeterminado dentro del período de tiempo predeterminado.

También se proporciona un mayor margen creativo manual para influir en el crecimiento del contenedor, ya que se puede predeterminar al menos un volumen intermedio del contenedor y en cada caso un período de tiempo intermedio para calcular el volumen intermedio del contenedor, en donde se realiza el cálculo de los valores de control en cada ciclo de cálculo con tolerancia para todos los volúmenes intermedios de contenedores predeterminados y períodos de tiempo intermedios. De este modo, el operador puede influir en el crecimiento del contenedor, que se controla mediante cálculos en tiempo real durante el proceso de control, y modelarlo como resultado de predeterminar uno o más volúmenes intermedios. En el modelo de control técnico del control digital se pueden tener en cuenta los volúmenes intermedios del contenedor y los períodos de tiempo intermedios predeterminados adicionalmente por el operador, por ejemplo, mediante una función de interpolación en la que los volúmenes intermedios predeterminados temporalmente se convierten en la base para el cálculo temporalmente temporal y equitativamente del volumen final del contenedor a alcanzar. En este sentido, básicamente se puede considerar cualquier número de volúmenes intermedios de contenedores y períodos de tiempo intermedios, cuyo número máximo está limitado solo por la resolución técnica de los medios sensores involucrados, la latencia de actuación del actuador y la velocidad de operación del dispositivo de control. Cuantos más volúmenes intermedios de contenedores y periodos de tiempo intermedios estén predeterminados, mayor será el grado de modelado de la formación del crecimiento del contenedor.

En una realización sencilla, el tiempo que corresponde a la consecución del límite elástico de la preforma puede predeterminarse como un valor de presión específico. Como resultado, el tiempo de logro del límite elástico puede detectarse en el proceso como resultado de la evaluación de la presión de salida de la válvula y puede evaluarse como un punto de partida para el cálculo de los valores de control.

En una realización auto optimizada del método, el tiempo que corresponde a la consecución del límite elástico de la preforma puede predeterminarse como una definición objetivo, como un cierto punto en el tiempo o como un intervalo de tiempo desde el inicio de la fase previa de moldeo por soplado o de introducción del fluido de moldeo por soplado. El control digital determina la consecución del límite elástico mediante la evaluación de la presión de salida como la adquisición de un pico de presión, y se calcula una secuencia de control para accionar el actuador para alcanzar el límite elástico hasta el tiempo predeterminado o la expiración del intervalo de tiempo predeterminado. En este caso, el método ya incluye controlar el flujo continuo del fluido de moldeo por soplado antes de alcanzar el límite elástico usando una secuencia de control correspondiente (posición del actuador) para dicho intervalo de la fase previa de moldeo por soplado. El cálculo de la secuencia de control que se aplicará hasta alcanzar el límite elástico requiere al menos un primer paso del dispositivo (un primer paso del proceso de moldeo por soplado con una elevación constante de la válvula) para determinar el límite elástico específico del material a ser procesado en cada caso como resultado de la evaluación de la presión de salida de la válvula a una elevación de válvula constante seleccionable (posición del actuador) como adquiriendo un pico de presión. En el funcionamiento normal (después de la configuración inicial) en esta realización, el dispositivo de control tiene una característica de auto optimización adicional ya que se reconocen y corrigen las desviaciones en las características físicas de las preformas procesadas, por ejemplo, su pre-templado o calidad, dan como resultado un retraso de tiempo del límite elástico.

Otras ventajas de la invención se muestran con más detalle a continuación, junto con la descripción de las realizaciones preferidas de la invención con referencia a las figuras, en las que:

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva de un dispositivo para controlar el flujo continuo de aire de moldeo por soplado durante el moldeo por soplado de contenedores producidos a partir de preformas,

La Figura 2 muestra una vista esquemática de componentes del dispositivo de control de acuerdo con la Figura 1,

La Figura 3 muestra un diagrama que ilustra el crecimiento de volumen en la preforma durante la secuencia temporal de un proceso de moldeo por estirado-soplado.

La Figura 4 muestra un diagrama de bloques esquemático de un control digital con variables de entrada y salida.

La Figura 1 muestra el dispositivo de control 1 con la válvula proporcional 2, que es una válvula de 2/2 vías y comprende una entrada de aire comprimido 3 y una salida de aire comprimido 4. La válvula proporcional 2 se acciona mediante el imán proporcional accionable eléctricamente 5 que acciona la válvula proporcional 2. El imán proporcional 5 es controlado por medio del aparato de control digital 6 que consiste con un ordenador de placa única programable (SBC) que está montado en una carcasa en la que todos los componentes electrónicos (CPU, memoria, interfaces de entrada y salida, convertidor D/A, controlador DMA, etc.) necesarios para el funcionamiento se combinan en una placa de circuito impreso de señal 7. La placa de circuito impreso 7 con varios componentes electrónicos y la CPU 7a se pueden verse en la Figura 1 en una transparente visualización de la cubierta frontal de la carcasa del aparato de control 6. La placa de circuito impreso 7 se utiliza para la conexión a un bus de campo o sistema Ethernet industrial usando una interfaz de comunicación de datos 8 que se extiende fuera de la carcasa del aparato de control 6 como un conector hembra M12. La interfaz de comunicación de datos 8 está diseñada, si es necesario, por ejemplo, como una interfaz de bus de campo (por ejemplo, compatible con Profibus, DeviceNet/ControNet o CANopen) o como una interfaz Ethernet industrial (por ejemplo, compatible con Profinet, EtherNet/IP, Ethernet Powerlink o EtherCat). Puede diseñarse para ser compatible con varios estándares de protocolo al mismo tiempo. A través de la interfaz de comunicación de datos 8, el aparato de control 6 puede integrarse en sistemas de bus de campo o Ethernet industrial para dispositivos de instalación y/o un sistema de control de planta lógica programable (PLC) que existe en la ubicación. El aparato de control 6 también se puede conectar a través de la interfaz de comunicaciones de datos 8 a un punto de acceso externo para la comunicación inalámbrica de datos, por ejemplo, un punto de acceso inalámbrico industrial. Además, la placa de circuito impreso 7 incorpora una interfaz de red 9 que se extiende fuera de la carcasa del aparato de control 6 también como un conector hembra M12 y es una interfaz Ethernet estándar. El dispositivo de control 6 se puede conectar, por ejemplo, a una red de oficina o Internet a través de la interfaz de red 9. El aparato de control 6 también se puede conectar a un punto de acceso externo para la comunicación inalámbrica de datos, por ejemplo, un punto de acceso inalámbrico, a través de la interfaz de red 9. La carcasa del aparato de control 6 está atornillada a la carcasa de la válvula proporcional 2 con los tornillos 10 y 10'. La placa de circuito impreso 7 del aparato de control 6 está conectada internamente a través de las líneas de señal 24, 24' (no se puede ver en la Figura 1 debido a la perspectiva) a los medios sensores 23, 23' (igualmente, tampoco se puede ver en la Figura 1 debido a la representación), que están integrados en la válvula proporcional 2, para la detección de la presión de entrada y salida de la válvula, y que se extienden fuera de la carcasa de la válvula proporcional 2 a través de la base de conexión 11. El aparato de control 6 recibe su fuente de alimentación a través del conector de alimentación 12 que se extiende fuera de la carcasa del aparato de control 6 también como un enchufe de conector enchufable M12. Además, el aparato de control 6 está conectado al imán proporcional 5 y al sensor Hall 15 a través de la línea 13 de control/señal combinada y correspondientemente multinúcleo y el conector de control/señal 14. El imán proporcional 5 se controla eléctricamente mediante la intensidad de la corriente a través del conector de control/señal 14. El conector de control/señal 14 incluye al mismo tiempo una conexión de señal sobre la cual el aparato de control 6 recibe señales del sensor Hall 15, que está montado en el imán proporcional 5. Todos los componentes del dispositivo de control 1 se incorporan como una unidad estructural común que es de diseño compacto. Para aumentar aún más la compacidad, el aparato de control 6 puede integrarse en la carcasa de la válvula proporcional 2 en un diseño modificado, o todos los componentes del dispositivo de control 1 mostrado en la Figura 1 pueden incorporarse en una carcasa común. El diseño compacto permite una integración simple en estaciones de moldeo por soplado de instalaciones de moldeo por soplado. Dado que aquí cada estación de moldeo por soplado está equipada con su propio dispositivo de control de acuerdo con la invención, las estaciones de moldeo por soplado individuales dentro de la misma instalación de moldeo por soplado se pueden equipar de manera diferente y se pueden producir diferentes formas de contenedor y/o se puede procesar diferentes mezclas de materiales. Debido a la realización integrada, es posible de una manera simple modernizar las instalaciones de moldeo por soplado existentes sustituyendo la unidad de válvula existente con dispositivos de control que están diseñados como el dispositivo de control 1, como resultado de lo cual las instalaciones más antiguas se pueden modernizar con un en consecuencia, plataforma de control eficiente e interfaces de entrada y salida de corriente. En lugar de una disposición directa de los sensores de presión 23, 23' dentro de la válvula proporcional 2, también es posible detectar las presiones de entrada y salida de la válvula en un diseño modificado como resultado de la conexión a sensores externos que ya están presentes dentro del otra instalación de moldeo por soplado y están dispuestos, por ejemplo, dentro de una línea de suministro de aire comprimido a la entrada de la válvula 3 y una conexión de aire comprimido al molde de moldeo por soplado aguas abajo de la salida de la válvula 4.

La Figura 2 muestra una representación esquemática simple de componentes del dispositivo de control 1. Un empujador de válvula 16, que termina en forma de cono, está dispuesto en la válvula proporcional 2 de manera que pueda moverse linealmente. El empujador de válvula 16 se puede mover hacia abajo en contra de la fuerza del resorte 18 mediante la armadura 17 en forma de pasador, que sirve como actuador, estando conectada la entrada del medio de presión 3 a la entrada del medio de presión 4. La sección transversal de flujo continuo, que se produce en relación con la superficie límite 2a del cuerpo de la válvula de la válvula proporcional 2 en el extremo cónico del empujador de válvula 16 en la posición abierta, es continuamente ajustable y depende de la posición lineal de la armadura 17. Dicha armadura también está montada de modo que pueda moverse linealmente dentro de un devanado de bobina 19 que lo encierra en la carcasa del imán proporcional 5. La posición lineal (estado) de la armadura 17 dentro del devanado de bobina 19 depende de la corriente, que es controlada por el aparato de control 6 a través de la línea de control/señal combinada 13 y se aplica en cada caso al devanado de bobina 19. La armadura 17 se puede mover continuamente hacia abajo como resultado de un aumento de corriente, presionando el empujador de válvula 16 hacia abajo en contra de la fuerza del resorte 18. En la posición abierta, la presión en el empujador de válvula se iguala como resultado del canal de compensación central 20. El sensor Hall 15, mediante el cual se puede detectar la posición respectiva de la armadura, está montado en el imán proporcional 5. Para ello, la armadura 17 está incorporada en su extremo superior con el medio de imán permanente 21 y el sensor Hall 15 con el medio de sensor 22, que detecta la distancia relativa entre el medio permanente 21 y él mismo sin contacto. El sensor Hall 15 transmite una señal que representa la posición respectiva de la armadura 17 a través de la línea de control/señal combinada 13 al aparato de control 6. Los sensores de presión 23 y 23' están dispuestos adicionalmente en la válvula proporcional 2 como medios sensores para detectar la presión de entrada de la válvula (por el sensor de presión 23) y la presión de salida de la válvula (sensor de presión 23') y están conectados al aparato de control 6 a través de las líneas de señal 24 y 24'.

La Figura 3 muestra la expansión del contenedor de una preforma durante una secuencia temporal ejemplar de un proceso de moldeo por estirado-soplado (producción de un contenedor) como un diagrama de volumen/tiempo, el eje x representa el paso del tiempo y el eje y representa el crecimiento del volumen. La operación de estiramiento, con la barra horizontal extendida linealmente en el molde de moldeo por soplado, comienza inicialmente en el tiempo t¹ (en donde la preforma tiene el volumen inicial V⁰). La preforma se estira en dirección longitudinal. En el momento t2 (en donde la preforma tiene un ligero aumento de volumen en comparación con el volumen inicial V⁰, provocado únicamente por estiramiento longitudinal), la introducción del aire de moldeo por soplado comienza a través de la válvula proporcional 2. Esto puede activarse, por ejemplo, mediante una señal de control correspondiente de un sistema de control de planta (PLC) de nivel superior a través de la interfaz de comunicación de datos 8 del dispositivo de control 1. En el momento t³ , se alcanza el límite elástico de la preforma. En dicho momento, el volumen del contenedor es AV0 que representa el volumen inicial para el proceso de control durante la fase previa de moldeo por soplado. El crecimiento del contenedor provocado hasta este punto como resultado de la introducción del aire de moldeo por soplado desde el momento t2, se puede calcular utilizando el curso de presión anterior detectado mediante los sensores de presión 21 y 21', las posiciones del actuador del imán proporcional 5 detectadas con el sensor Hall 15 (y, en consecuencia, el curso de la variable de la sección transversal de apertura de la válvula proporcional 2). En el momento t4, se alcanza el final de la operación de estiramiento y la barra horizontal se extiende por completo. En este momento, el contenedor ahora tiene un volumen mucho mayor AV1 como resultado de la expansión del contenedor una vez que se ha superado el límite elástico como resultado de la introducción adicional del aire de moldeo por soplado. Este crecimiento del contenedor producido hasta este punto como consecuencia de la introducción del aire de moldeo por soplado puede calcularse utilizando los datos previos detectados por los sensores. En el momento ts, se alcanza el final de la fase previa de moldeo por soplado del proceso de moldeo por estirado-soplado, en el cual la expansión del globo contenedor ha alcanzado el volumen final AV2, que se define para la fase previa de moldeo por soplado. Una vez que ts se ha alcanzado, finaliza la fase previa de moldeo por soplado y comienza la fase final de moldeo por soplado (también denominada fase principal de soplado), en la que el contenedor, bajo una presión mucho mayor, se pone en su forma final deseada y se crea el volumen final definitivo Vmax. En consecuencia, el período de tiempo A caracteriza la extensión de la fase previa de moldeo por soplado durante el proceso de moldeo por estiradosoplado que, en la práctica, es de aproximadamente 200 ms. El perfil B simboliza el cambio en el volumen de la preforma y consecuentemente al mismo tiempo el crecimiento del globo contenedor hasta el momento ts. La curva C simboliza el aumento de volumen provocado puramente por el estiramiento longitudinal de la preforma la extensión de la barra horizontal. En consecuencia, el diagrama de la Figura 3 muestra que el crecimiento esencial en el volumen del globo contenedor se produce como resultado de la introducción del aire de moldeo por soplado en la fase previa de moldeo por soplado. Tanto los ligeros cambios de volumen provocados únicamente por la extensión de la barra horizontal de acuerdo con la curva C, como esta en la fase final de moldeo por soplado (correspondiente a la diferencia de volumen Vmax-AV2) en consecuencia, puede ignorarse en la práctica para el procedimiento de control. Alternativamente, dichos cambios de volumen se pueden tener en cuenta en el modelo de control mediante las correspondientes variables globales absolutas o porcentuales, o en la medida en que sean fácilmente evaluables y determinables, pueden predefinirse como parámetros adicionales.

La Figura 4 muestra un diagrama de bloques esquemático simplificado de realizaciones del control digital 25 de acuerdo con la invención con variables de entrada y salida. La especificación del volumen final del contenedor deseado. Vmax en el momento tmax, que corresponde al final de la operación de control, sirve como una variable 26 predeterminada global para el control 25. En un diseño simple del controlador, esto corresponde al valor predeterminado del volumen Vmax por el momento ts (el final del período de tiempo de control para la fase previa de moldeo por soplado) correspondiente a la representación de acuerdo con la Figura 3. En diseños alternativos, la diferencia de volumen Vmax-AV2 provocado en la fase final de moldeo por soplado y/o el cambio de volumen provocado únicamente por la extensión de la barra horizontal de acuerdo con la curva C de la Figura 3 se puede tener en cuenta adicionalmente en el modelo de control para el control hasta el tiempo ts deduciendo las correspondientes variables globales absolutas o porcentuales. En la medida en que pueda estimarse o determinarse mediante pruebas preliminares, el volumen AV2 — cuando sea aplicable, también menos el cambio de volumen provocado únicamente por la extensión de la barra horizontal — también se puede definir directamente como una variable predeterminada 26 en el tiempo ts correspondiente a la representación de acuerdo con la Figura 3. En la medida en que la válvula proporcional también se utiliza para introducir el aire de moldeo por soplado en la fase final de moldeo por soplado, el cambio de volumen de AV2 a Vmax que se produce en la fase final de moldeo por soplado también se puede determinar en una pasada de dispositivo utilizando valores de sensor y, automatizado en el modelo de control, se puede tener en cuenta para el volumen AV2 a alcanzar en el tiempo definido ts. Usando la variable predeterminada 26, de manera cíclica y automatizada, el control 2s calcula la variable manipulada 27 como valor de control XcMDk, que es, como resultado de cada ciclo de cálculo individual, en cada caso un valor de control discreto (es decir, en el siguiente tiempo de control tk), donde k= 0...n es válido. Al calcular el valor de control XcMDk por el tiempo de control tk, de acuerdo con el modelo de control técnico del control 2s, el volumen del contenedor Vk^-1 ya alcanzado en cada caso hasta el ciclo de cálculo actual se tiene en cuenta, qué volumen del contenedor se calcula utilizando las posiciones anteriores del actuador xk-í detectado con el sensor Hall 1s hasta el momento k-1 y las secuencias de la presión de entrada de la válvula Pik-i y de la presión de salida de la válvula P(k-1, detectado con los sensores de presión 23 y 23'. Los valores detectados por el sensor Hall 15 y los sensores de presión 23 y 23' se escriben para este propósito, por ejemplo, de forma continua en registros DMA dentro de la memoria del dispositivo de control 6 y son almacenados continuamente por el dispositivo de control 6 al menos durante el tiempo de ejecución en el período de tiempo A.

Para calcular la variable manipulada 27 como valor de control XcMDk, el control digital 25 se programa con instrucciones con las que se crea una imagen de un modelo de control técnico adecuado en consecuencia, que se deriva de las leyes generales de la mecánica de fluidos con las relaciones conocidas entre las variables de flujo volumétrico

y el flujo másico m

. dm

qm = m = —

9

para fluidos calculables por

ñ l - Q - V = Q C

con

Q - densidad del medio

c - velocidad media del flujo

A - superficie de sección transversal

V - flujo volumétrico

La fuerza de presión Fp generada por la presión de salida de la válvula p 2 dentro de la preforma con la superficie de la pared interior A-o actúa con

Fp=p?A0

en la superficie interior del contenedor. El cambio de volumen resultante V, por ejemplo, cuando se utiliza un gas de moldeo por soplado sobre la base de la ley general de los gases ideales, se calcula mediante

V = fh-

donde R es la constante general del gas y d es la temperatura del gas que se considera constante en el tiempo. Sobre la base del modelo de control técnico derivado de los principios conocidos indicados anteriormente, el cálculo del siguiente valor de control específico 27 para accionar el actuador para alcanzar el volumen del contenedor predeterminado dentro del período de tiempo predeterminado para este propósito se realiza en cada caso como una secuencia de valores de control que se calcula sucesivamente de forma automatizada, teniendo en cuenta en cada ciclo de cálculo el volumen del contenedor ya alcanzado previamente. Con este fin, el siguiente valor de control XcMDk se recalcula para el siguiente tiempo de control tk en cada ciclo de cálculo a partir del volumen final predeterminado del contenedor Vmax en el momento tmax, el volumen del contenedor Vk-i ya alcanzado hasta el ciclo de cálculo respectivo y calculado utilizando los datos del sensor detectado que se tienen en cuenta. El valor de control XcMDk calculado para el tiempo de control respectivo tk por lo tanto corresponde a la sección transversal de flujo continuo de la válvula proporcional 2 necesaria en cada caso para alcanzar el volumen residual Vmax-Vk-i restante en dicho tiempo en el tiempo restante tmax-tk bajo las condiciones de presión dadas. Con respecto a esto, se tienen en cuenta los parámetros de contorno necesarios, como la densidad específica del fluido de moldeo por soplado utilizado en cada caso, el exponente isentrópico de un gas de moldeo por soplado utilizado, el valor característico de la velocidad de flujo dependiente de la presión específica de la válvula de la válvula proporcional utilizada, y el área específica de la sección transversal de la válvula proporcional utilizada, que es ajustable en función de la posición del actuador. Los ligeros cambios de volumen provocados únicamente por la extensión de la barra horizontal y en la fase final de moldeo por soplado, como se muestra junto con la Figura 3, pueden ignorarse para el control en la práctica. Además, las variables y los parámetros que solo pueden ajustarse ligeramente en la práctica, como por ejemplo la temperatura del fluido de moldeo por soplado, pueden considerarse constantes en aras de la simplicidad, ya que se toman en cuenta indirectamente posibles cambios cualitativos considerables en tales parámetros de contorno, como resultado de la autocorrección que es continua e inherente al método de acuerdo con la invención (como resultado de la consideración del volumen del contenedor alcanzado en cada ciclo de cálculo).

En una simple realización del control 25, solo la variable predeterminada 26, correspondiente al volumen final del contenedor deseado Vmax en el momento tmax está predefinido. El recálculo de la variable manipulada 27 como valor de control XcMDk en tiempo de control tk se lleva a cabo al respecto en cada caso utilizando un defecto cualitativo correspondiente en el modelo técnico, con lo cual el cálculo del valor de control XcMDk en cada ciclo de cálculo se realiza con el objetivo de que el crecimiento del contenedor sea lo más uniforme posible hasta alcanzar el volumen final predeterminado del contenedor Vmax en el momento tmax.

Las variables por defecto 28 y 28', que corresponden a la consecución del volumen intermedio del contenedor AV0 a la vez t³ (variable predeterminada 28) y la consecución del volumen intermedio del contenedor AV1 a la vez t⁴ (variable 28' por defecto) de acuerdo con el diagrama de la Figura 3 también están predeterminados en la realización alternativa del control 25. A este respecto, en cada caso la variable manipulada 27 se recalcula como valor de control XcMDk en el momento tk por interpolación, donde los volúmenes intermedios 28 y 28', predeterminados en el tiempo, actúan como base para el cálculo del volumen final del contenedor Vmax en el momento tmax.

Signos de referencia

1 dispositivo de control

2 válvula proporcional

2a superficie límite

3 entrada de aire comprimido

4 salida de aire comprimido

5 imán proporcional

6 aparato de control

7 placa de circuito impreso

7a CPU

8 interfaz de comunicación de datos

9 interfaz de red

10, 10' tornillo

11 base de conexión

12 conector de alimentación

13 línea de control/señal

14 conector de control/señal

15 sensor Hall

16 empujador de válvula

17 armadura

18 resorte

19 embobinado de bobina

20 canal de compensación

21 medios de imán permanente

22 medios sensores

23, 23' sensor de presión

24, 24' línea de señal

25 control

26, 28, 28' variable predeterminada

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) para controlar el flujo del fluido de soplado durante el moldeo por soplado de contenedores a partir de preformas, que comprende una válvula proporcional (2) de sección transversal de flujo modificable, un actuador (5) para el accionamiento de la válvula proporcional, un medio (15) para detectar la posición del actuador (5), medios sensores (23, 23') para detectar la presión de entrada y salida de la válvula y un aparato de control digital (6), caracterizado porque el aparato de control (1) está programado para calcular cíclicamente, de manera automatizada para el tiempo de ejecución, valores de control para el accionamiento del actuador de manera que se alcance un volumen específico del contenedor dentro de un período de tiempo específico, durante la fase previa de soplado una vez que se alcanza un punto en el tiempo especificable (t³), cuyo punto en el tiempo corresponde al límite elástico de la preforma a lograr, el cálculo del siguiente valor de control en cada caso se realiza en cada ciclo de cálculo de manera que se tiene en cuenta el volumen del contenedor que se alcanza por el ciclo de cálculo relevante y puede calcularse sobre la base de las posiciones anteriores del actuador y la curva de presión anterior.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el hecho de que se alcance el límite elástico se puede especificar como un valor de presión.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el hecho de que se alcance el límite elástico es especificable como un punto en el tiempo (t³) o como un intervalo de tiempo desde el comienzo de la fase previa al soplado o la introducción del fluido de soplado, y el aparato de control (1) está programado para determinar que se ha alcanzado el límite elástico evaluando la presión de salida de la válvula como la detección de un pico de presión, y para calcular una secuencia de control para el accionamiento del actuador de manera que el límite elástico se alcance en el punto especificado en el tiempo o en el tiempo que haya transcurrido el intervalo de tiempo especificado.

4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el aparato de control está diseñado con al menos una interfaz de comunicación de datos (8) que es compatible con al menos un protocolo industrial estándar.

5. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el aparato de control (1) está diseñado con al menos una interfaz de red estándar (9).

6. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4 o la reivindicación 5, caracterizado porque el aparato de control (1) está programado para tener un servicio de servidor y una interfaz de usuario para ingresar información de parametrización y/o para mostrar o enviar datos de sensor detectados y/o datos de cálculo a través de la interfaz de comunicación de datos o la interfaz de red estándar.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el servicio de servidor está diseñado con al menos una unidad de evaluación y/o análisis para generar resultados de evaluación y/o análisis y para mostrar o enviar los resultados de evaluación y/o análisis a través de la interfaz de comunicación de datos (8) o la interfaz de red estándar (9).

8. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque todos los componentes están diseñados como una unidad estructural común.

9. Método para controlar el flujo de fluido de soplado durante el moldeo por soplado de contenedores a partir de preformas, que usa una válvula proporcional que tiene una sección transversal de flujo modificable, un actuador para accionar la válvula proporcional, un medio para detectar la posición del actuador y un medio sensor para detectar la presión de entrada y salida de la válvula, caracterizado porque se pueden especificar un punto en el tiempo (t³) en donde se alcanza el límite elástico de la preforma, un volumen del contenedor y un período de tiempo en donde se alcanza el volumen del contenedor y, mediante un controlador digital (25), los valores de control para el accionamiento del actuador de manera que el volumen del contenedor especificado se alcanza dentro del período de tiempo especificado se calculan cíclicamente, de manera automatizada al tiempo de ejecución, durante la fase previa de soplado una vez que se alcanza el límite elástico, y el actuador se acciona de acuerdo con los valores de control calculados, el cálculo del siguiente valor de control en cada caso se realiza en cada ciclo de cálculo de modo que se tenga en cuenta el volumen del contenedor que se alcanza mediante el ciclo de cálculo relevante y se calcula sobre la base de las posiciones anteriores del actuador y la curva de presión anterior.

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque los valores de control se calculan en cada ciclo de cálculo con el requisito funcional de que el crecimiento del contenedor sea lo más uniforme posible hasta que se alcance el volumen del contenedor especificado dentro del período de tiempo especificado.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 9 o la reivindicación 10, caracterizado porque se pueden especificar también al menos un volumen de contenedor intermedio y en cada caso un período de tiempo intermedio para alcanzar el volumen de contenedor intermedio, los valores de control que se calculan en cada ciclo de cálculo de manera que se tengan en cuenta todos los volúmenes de contenedor intermedios especificados y los períodos de tiempo intermedios.

12. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el hecho de que se alcance el límite elástico se puede especificar como un valor de presión.

13. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el hecho de que se alcance el límite elástico se puede especificar como el punto en el tiempo (t³) o como el intervalo de tiempo desde el inicio de la fase previa de soplado o la introducción del fluido de soplado, y, mediante el controlador digital, se determina el hecho de que se alcanza el límite elástico como una evaluación de la presión de salida de la válvula detectando un pico de presión, y se calcula una secuencia de control para el accionamiento del actuador de manera que el límite elástico se alcance en el punto especificado en el tiempo o en el tiempo que ha transcurrido del intervalo de tiempo especificado.