WO2019048553A1

WO2019048553A1 - Verfahren und vorrichtung zum reck-blasformen von behältern aus thermoplastischen vorformlingen

Info

Publication number: WO2019048553A1
Application number: PCT/EP2018/074028
Authority: WO
Inventors: Rolf Baumgarte; Frank Berger; André GERKENS; Frank Haesendonckx; Thomas Herold; Michael Linke; Jens-Peter Rasch; Deniz ULUTÜRK; Arne-Fritz Wiese; Bernd ZIMMERING; Georg Wolfe; Sudha Christy JEBADURAI
Original assignee: Khs Corpoplast Gmbh; Agr International, Inc.
Priority date: 2017-09-10
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2019-03-14
Also published as: DE102017120861A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Behältern (14) aus Vorformlingen (12) aus thermoplastischem Material mittels einer Blasmaschine (10) aufweisend mindestens eine Temperiervorrichtung (26) und eine Umformvorrichtung mit mindestens zwei Umformstationen (16), wobei die Vorformlinge (12) mittels der Temperiervorrichtung (26) anhand vorgebbarer erster Steuerparameter temperiert werden, und wobei jeweils ein temperierter Vorformling (12) mittels einer der Umformstationen (16) anhand vorgebbarer zweiter Steuerparameter in einen Behälter (14) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der zweiten Steuerparameter für jede der Umformstationen (16) individuell vorgegeben werden, wobei mindestens eine Eigenschaft eines fertiggestellten Behälters (14) kontinuierlich messtechnisch erfasst wird, und wobei die erfasste Eigenschaft mit einer Referenzeigenschaft verglichen wird und anhand des Vergleichs zwischen der erfassten Eigenschaft und der Referenzeigenschaft die individuellen zweiten Steuerparameter in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildete Blasmaschine (10) zur Herstellung von Behältern (14) aus Vorformlingen (12) aus thermoplastischem Material.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM RECK-BLASFORMEN VON BEHÄLTERN AUS

THERMOPLASTISCHEN VORFORM LINGEN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Behältern aus thermoplastischem Material nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Blasmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Bekannt ist die Herstellung von Behältern durch Blasformen aus Vorformlingen aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise aus Vorformlingen aus PET (Polyethylen- terephthalat), wobei die Vorformlinge innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen Bearbeitungsstationen zugeführt werden (DE 4340291 A1 ). Typischerweise weist eine Blasmaschine eine Temperiervorrichtung zum Temperieren bzw. zum thermischen Konditionieren der Vorformlinge sowie eine Blaseinrichtung mit wenigstens einer auch als Umformstation bezeichneten Blasstation auf, in deren Bereich der jeweils zuvor temperierte Vorformling zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe eines Druckgases (in der Regel Druckluft) als Formfluid oder Druckmedium, das mit einem Formdruck in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird beispielsweise in der DE 4340291 A1 erläutert. Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation ist beispielsweise in der DE 4212583 A1 beschrieben. Möglichkeiten der Temperierung der Vorformlinge sind beispielsweise in der DE 2352926 A1 erläutert. Unter Temperierung oder thermischer Konditionierung wird dabei verstanden, dass der Vorformling auf eine für die Blasumformung geeignete Temperatur erwärmt und gegebenenfalls ein zum Beispiel der Kontur des herzustellenden Behälters angepassten Temperaturprofil dem Vorformling aufgeprägt wird. Die Blasformung von Behältern aus Vorformlingen unter zusätzlicher Verwendung einer Reckstange ist ebenfalls bekannt.

Bei der Behälterformung mit einer Vorrichtung die mehrere Umformstationen aufweist besteht eine wichtige Qualitätsanforderung darin, mit den verschiedenen Umformstationen möglichst identische Behälter herzustellen, die untereinander keine oder nur in engen Toleranzgrenzen Abweichungen in ihren Behältereigenschaften wie der Materialverteilung der Behälterwandung aufweisen. Einen wesentlichen Einfluss auf die Behältereigenschaften haben die den Umformungsprozess beeinflussenden Bauteile oder Baugruppen jeder Umformstation. Solche, den Umformungsprozess beeinflussende Baugruppen sind zum Beispiel die steuerbaren Ventile, mit denen das Formfluid unter Druck in den Vorformling eingelassen wird, und - soweit vorhanden - die Reckstange, die zur Streckung und Führung in den Vorformling eingefahren wird. Dabei können bereits geringe Unterschiede der prozessrelevanten Eigenschaften zwischen den Umformstationen zu störend großen Unterschieden in der Wanddickenverteilung der mit unterschiedlichen Umformstationen hergestellten Behälter führen. Solche prozessrelevanten Eigenschaften können zum Beispiel das Öffnungs- oder Schließverhalten der Ventile oder unterschiedliche Lagerreibungen der Reckstange sein. Die dadurch Unterschiede im Prozessablauf der Behälterumformung bei verschiedenen Umformstationen sind somit zurückzuführen auf Abweichungen in den Bauteilcharakteristika zwischen den jeweils relevanten Baugruppen der Umformungsstationen.

Problematisch ist, dass jedes, den Formungsprozess bestimmende Bauteil der Umformstationen wie insbesondere die steuerbaren Ventile einer Umformstation schon herstellungsbedingt in bestimmten Toleranzgrenzen eine eigene Bauteilcharakteristik aufweist. Die Bauteilcharakteristik eines Ventils kann zum Beispiel die individuelle spezifische Reaktionszeit des Ventils auf einen Schaltimpuls einer Steuereinrichtung betreffen. Um Abweichungen zum Beispiel die Schaltcharakteristika zwischen den Ventilen unterschiedlicher Umformstationen so gering wie möglich zu halten, werden die eingesetzten Ventile üblicherweise mit möglichst hoher Präzision hergestellt, um somit sehr enge Toleranzgrenzen in der Fertigung der Ventile einzuhalten und damit näherungsweise identische Ventile zu erhalten. Entsprechend präzise werden auch die übrigen, den Formungsprozess im Wesentlichen bestimmenden Baugruppen, wie die Reckstange und der zugehörige Lagerungs- und Antriebstrang, hergestellt, um Abweichungen in den Bauteilcharakteristika zu vermeiden. Die hohe Präzision in der Herstellung der Baugruppen ist aufwendig und entsprechend teuer.

Hinzu kommt des Weiteren, dass es selbst bei sehr präziser Herstellung der einzelnen Bauteile oder Baugruppen zu unterschiedlichen Alterungsverhalten gleichartiger Bauteile oder Baugruppen kommen kann und damit unterschiedliche Verschleißzustände zu einer über die Einsatzdauer ansteigenden Varianz zwischen den mit unterschiedlichen Umformstationen hergestellten Behälter kommen kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Behältern bereitzustellen, die es ermöglichen, die Varianz zwischen den mit unterschiedlichen Umformstationen hergestellten Behältern möglichst gering zu halten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen aus thermoplastischem Material mittels einer Blasmaschine aufweisend mindestens eine Temperiervorrichtung und eine Umformvorrichtung mit mindestens zwei Umformstationen, wobei die Vorformlinge mittels der Temperiervorrichtung anhand vorgebbarer erster Steuerparameter temperiert werden, und wobei jeweils ein temperierter Vorformling mittels einer der Umformstationen anhand vorgebbarer zweiter Steuerparameter in einen Behälter umgeformt wird, wobei wenigstens einer der zweiten Steuerparameter für jede der Umformstationen individuell vorgegeben wird, wobei mindestens eine Eigenschaft eines fertiggestellten Behälters kontinuierlich messtechnisch erfasst wird, und wobei die erfasste Eigenschaft mit einer Referenzeigenschaft verglichen wird und anhand des Vergleichs zwischen der erfassten Eigenschaft und der Referenzeigenschaft die individuellen zweiten Steuerparameter in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden. Gemeinhin werden die ersten Steuerparameter auch oft Heizparameter genannt. Dies sind beispielsweise Leistungs- oder Temperaturparameter für Heizstrahler oder Gruppen von Heizstrahlern in der Temperiervorrichtung. Andere mögliche erste Steuerparameter sind beispielsweise Leistungs- oder Drehzahlparameter für ein Gebläse zur Oberflächenkühlung der Vorformlinge innerhalb der Temperiervorrichtung.

Die zweiten Steuerparameter gemäß der Erfindung werden auch oft als Blasparameter beschrieben. Hierbei handelt es sich beispielsweise um Steuerparameter für die Reckstangenbewegung, darunter auch aber nicht ausschließlich Leistungs- oder Drehzahlparameter, Geschwindigkeitsparameter oder auch Weg-Zeit-Parameter. Andere beispielhafte zweite Steuerparameter betreffen die Zuführung des Blasfluids, beispielsweise Schalt- oder Stellungsparameter für Ventile oder Druckparameter für Druckfluidquellen.

Die vorstehende Auflistung von ersten Steuerparametern und zweiten Steuerparametern ist dabei im Rahmen der Erfindung ausdrücklich exemplarisch und nicht abschließend zu verstehen.

Im Rahmen der Erfindung sind Steuerparameter insbesondere diejenigen Werte und/oder Signale, die zur Steuerung oder Regelung der verfahrensrelevanten Bauteile und/oder Baugruppen zwischen einer übergeordneten Maschinensteuerung und den jeweiligen Bauteilen/Baugruppen ausgetauscht werden. Die Maschinensteuerung ist dabei insbesondere etwaiger vorhandener Leistungselektronik oder Steuergeräte der Bauteile bzw. Baugruppen hierarchisch übergeordnet.

Üblicherweise werden Steuerparameter zur Ansteuerung der einzelnen Umformstationen einer Blasmaschine global, also für sämtliche Umformstationen identisch vorgegeben, sodass jede Umformstation die gleichen Steuerbefehle erhält. Solche Steuerbefehle können beispielsweise Schaltbefehle für die Öffnung oder Schließung von Ventilen sein oder Schaltbefehle für die Aktivierung oder Deaktivierung eines Reckstangenantriebes. Dabei sei erwähnt, dass bei Rundläufermaschinen, bei denen die Umformstationen umfangsverteilt auf einem Arbeitsrad angeordnet sind, die von den Steuerparametern abhängigen Steuerbefehle üblicherweise zeitversetzt, insbesondere in Abhängigkeit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Arbeitsrades an die jeweiligen Baugruppen wie zum Beispiel den Ventile oder Reckstangenantriebe der einzelnen Umformstationen abgegeben werden.

Unter idealen Bedingungen, in denen es keine baulichen oder funktionsbezogenen Unterschiede zwischen den einzelnen Umformstationen der Behälterherstellungsmaschine gibt, führt eine globale Vorgabe von Steuerparametern zu identischen Behälterformprozessen in jeder Umformstation und somit zu identischen Behältern mit identischen Behältereigenschaften. Unter realen Bedingungen existieren zwischen den einzelnen Umformstationen jedoch Unterschiede, die zu unterschiedlichen Behälterformungsprozessen in verschiedenen Umformungsstationen führt. Die mit unterschiedlichen Umformungsstationen hergestellten Behälter weisen damit unterschiedliche Behältereigenschaften auf. Insbesondere bei sehr dünnwandigen Behältern oder Behältern mit einer komplexen Profilgeometrie können gewünschte Varianzen jedoch oft nicht mehr mit einer globalen Einstellung der Steuerparameter eingehalten werden.

Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, wenigstens einen der Steuerparameter zur Ansteuerung von den Umformungspress beeinflussenden Baugruppen wie Ventile oder Reckstangenantriebe stationsindividuell vorzugeben. Die erfindungsgemäße stationsspezifische individuelle Vorgabe von Steuerparametern ermöglicht eine auf jede einzelne der Umformstationen angepasste Ansteuerung einzelner Baugruppen oder Bauteile, was zu einer deutlich verbesserten Möglichkeit zur Reduzierung der Varianz in der Behälterqualität zwischen den mit unterschiedlichen Umformstationen hergestellten Behältern führt.

Dabei können im Rahmen der Erfindung alle zweiten Steuerparameter, also insbesondere alle den in den Umformungsstationen ablaufenden Umformungsprozess beeinflussenden Steuerparameter, stationsindividuell vorgegeben werden. Für einige Steuerparameter erfordert diese Ausführungsform der Erfindung jedoch erheblichen maschinenbaulichen Mehraufwand.

Ohne Beeinträchtigung der erfindungsgemäßen Grundidee können im Rahmen der Erfindung daher einzelne zweite Steuerparameter auch stationsübergreifend, d.h. für jeweils eine Gruppe von Umformstationen oder für alle Umformstationen, vorgegeben werden. Für eine stationsübergreifende Vorgabe eignen sich insbesondere Steuerparameter für Bauteile oder Baugruppen, die jeweils mehreren oder allen Umformstationen zugeordnet sind, wie beispielsweise Kompressoren und/oder Drosselventile zur Bereitstellung von Formfluid auf einem vorgegebenen Druckniveau.

Ebenfalls von der Erfindung umfasst sind Ausführungsformen, bei denen auch ein Teil der Steuerparameter für solche Bauteile oder Baugruppen, die in jeder einzelnen Umformstation vorhanden sind, stationsübergreifend vorgegeben werden. Beispielsweise ist denkbar, die Steuerparameter für den Reckantrieb der Umformstationen stationsübergreifend vorzugeben und die Steuerparameter für die Ventile der Umformstationen stationsindividuell vorzugeben. So wird eine einfache Steuerung ebenso gewährleistet wie eine adäquate stationsweise Optimierung des zeitlichen Zusammenwirkens von Reckbewegung und Blasfluidzuführung.

Die stationsindividuelle Ansteuerung der einzelnen Umformstationen durch Vorgabe individueller oder stationspezifischer Steuerparameter ermöglicht damit in einfacher Weise die stationsweise Anpassung der Umform prozesse, und somit die Einstellung der Behältereigenschaften der mit bestimmten Umformstationen hergestellten Behälter. Damit lässt sich die Varianz in der Behälterqualität zwischen den mit verschiedenen Umformstationen hergestellten Behälter verringern.

Des Weiteren ist bei der Erfindung vorgesehen, dass mindestens eine Eigenschaft eines fertiggestellten Behälters kontinuierlich messtechnisch erfasst wird. Durch eine eindeutige Zuordnung der vermessenen fertiggestellten Behälter zu der Umformstation, die zur Herstellung dieses Behälters verwendet wurde, können gezielt die Steuerparameter verändert werden, die zur Ansteuerung der bestimmten Umformungsstation vorgesehen sind.

In einer kontinuierlichen Erfassung werden die Behälter insbesondere im kontinuierlichen Transportstrom zerstörungsfrei und verlustfrei untersucht. Fachleute sprechen hier auch von Inline-Messungen. Die dafür vorgesehenen Messeinrichtungen können beispielsweise entlang des Transportstroms nach Entnahme des Behälters aus der Umformstation bis zur Ausschleusung aus der Behälterherstellungsvorrichtung angeordnet sein. Wichtig ist dabei, dass der untersuchte Behälter derjenigen Umformstation zugeordnet werden kann, die zur Herstellung des Behälters verwendet wurde. Außerdem ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die erfasste Eigenschaft mit einer Referenzeigenschaft verglichen wird und anhand des Vergleichs zwischen der erfassten Eigenschaft und der Referenzeigenschaft die individuellen zweiten Steuerparameter in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden.

Eine automatische Regelung der Steuerparameter ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sich dadurch auch kurzfristige und/oder geringe Abweichungen in der Behälterqualität durch einen gezielten Eingriff in die stationsindividuellen Steuerparameter ausgleichen lassen. So lassen sich beispielsweise neben verschleißbedingten oder anderen langfristigen Effekte auch kurzfristige, auf den Umformprozess einwirkende Störungen wie beispielsweise Änderungen in der Umgebungstemperatur oder in der Luftfeuchtigkeit, kompensieren.

Bevorzugt ist daran gedacht, dass zusätzlich zu den individuellen zweiten Steuerparameter auch mindestens einer der übrigen zweiten Steuerparameter und/oder der ersten Steuerparameter in dem Regelkreis geregelt wird. Unter den übrigen zweiten Steuerparameter werden insbesondere diejenigen Steuerparameter für die Umformstationen verstanden, die nicht umformstationsspezifisch individuell vorgegeben werden sondern umformstationsübergreifend, also Steuerparameter, die für eine Gruppe von mehreren ausgewählten oder für sämtliche Umformstationen vorgegeben werden. Dies erhöht die Flexibilität bei der Maschinensteuerung, was im besonderen Maße die bedarfsorientiere Steuerung und Regelung der Vorrichtung unterstützt.

Neben der Regelung der zweiten, zur Ansteuerung der Umformstationen vorgesehenen Steuerparameter, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Übrigen auch daran gedacht, die ersten, zur Ansteuerung der Temperiervorrichtung der Blasmaschine vorgesehenen Steuerparameter in einem geschlossenen Regelkreis zu regeln. Unter anderem können die ersten Steuerparameter Vorgaben für Steuersignale zur Einstellung von Heizelementen oder Kühlelementen einer Temperiervorrichtung umfassen.

Als zu steuernde Bauteile oder Baugruppen einer Umformstation kommen verschieden Komponenten in Betracht. Insbesondere ist daran gedacht, dass die individuellen zweiten Steuerparameter für Vorblasventile der Umformstationen und/oder Steuerparameter für Hauptblasventile der Umformstationen und/oder Steuerparameter für Reckantriebe der Umformstationen und/oder Steuerparameter für Drosselventile der Umformstationen umfassen.

Hinsichtlich der untersuchten Eigenschaften der Behälter, die insbesondere zur Kontrolle der Behälterqualität und zur Anpassung der Steuerparameter dienen, ist in erster Linie daran gedacht, dass mindestens eine messtechnisch erfasste Eigenschaft des fertiggestellten Behälters eine Wandstärke oder eine Wandstärkenverteilung des Behälters ist.

Zu weiteren Behältereigenschaften, die einer Inline-Messung zugänglich sind, gehören exemplarisch auch eine Materialdichte, eine Kristallinität des verstreckten PET-Materials oder geometrische Parameter der fertig hergestellten Behälter, beispielsweise die Lage des sogenannten Anspritzpunktes.

Die vorstehend aufgelisteten Eigenschaften sind ausdrücklich exemplarisch und nicht einschränkend zu verstehen.

Erfindungsgemäß ist zudem eine Blasmaschine zur Herstellung von Behältern aus Vorformlingen aus thermoplastischem Material aufweisend mindestens eine Temperiervorrichtung zum Temperieren der Vorformlinge und eine Umform Vorrichtung mit mindestens zwei Umformstationen zur Umformung jeweils eines temperierten Vorformlings in einen Behälter, wobei die Blasmaschine eine Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Temperiervorrichtung und der Umform Vorrichtung aufweist, und wobei die Steuereinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist zur Ausführung eines oben beschriebenen Verfahrens.

Vorzüge, Details und mögliche Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Blasmaschine ergeben sich nicht nur aus den folgenden Ausführungen sondern auch aus den obigen Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Blasmaschine mindestens einen Sensor zur kontinuierlichen messtechnischen Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fertiggestellten Behälters aufweist. Dies ermöglicht grundsätzlich einen automatischen, regelungsbasierten Betrieb der Blasmaschine, der auch bei unvorhergesehen auf den Prozess einwirkenden Störungen jeweils die optimal erreichbare Behälterqualität sicherstellen kann.

Eine mit dem Sensor erfasste Eigenschaft ist dabei beispielsweise die Wandstärke oder eine Wandstärkenverteilung des Behälters.

Eine messtechnische Erfassung einer konkreten Wanddicke bzw. einer Wandstärke der fertiggestellten Behälter kann beispielsweise mit sogenannten Wanddickensensoren erfolgen, die beispielsweise optisch oder unter Verwendung von Schallwellen arbeiten.

Weitere Vorteile, Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Blasmaschine, und

Fig. 2 eine stark schematisierte Darstellung verschiedener Komponenten einer Umformstation einer erfindungsgemäßen Blasmaschine.

Der prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannte Aufbau einer Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Behälters aus Vorformlingen aus thermoplastischem Kunststoff ist in Figur 1 dargestellt. Die Darstellung zeigt die bevorzugte Ausbildung einer solchen Vorrichtung 10 in der Art einer Rotationsmaschine mit einem, mindestens zwei Umformstationen 16 tragenden, rotierenden Arbeitsrad 20. Im Bereich der Umformstationen 16 werden Vorformlinge 12 durch biaxiale Expansion in Behälter 14 umgeformt.

In einer typischen Ausgestaltung enthält eine gattungsgemäße Vorrichtung 10 zur Herstellung eines Behälters 14 eine Temperiervorrichtung 26 zur thermischen Konditionierung der Vorformlinge 12. Wie vorliegend gezeigt, kann die Temperiervorrichtung 26 dem Arbeitsrad 20 vorgelagert sein, sodass die Vorformlinge 12 vor Erreichen der Umformstationen 16 erwärmt werden können. Von einer Zuführeinrichtung 22 können schematisch dargestellte Vorformlinge 12, die auch als Preforms bezeichnet werden, unter Verwendung eines Übergaberades 24 kontinuierlich einer Temperiervorrichtung 26 zugeführt werden. Im Bereich der Temperiervorrichtung 26, in der die Vorformlinge 12 entlang einer Heizstrecke transportiert und dabei thermisch konditioniert werden, können die Vorformlinge 12 anwendungsabhängig beispielsweise mit ihren Mündungsabschnitten 18 in lotrechter Richtung nach oben oder in lotrechter Richtung nach unten transportiert werden.

Die Temperiervorrichtung 26 ist beispielsweise mit Heizelementen 28 ausgestattet, die entlang einer Transporteinrichtung 30 zur Ausbildung der Heizstrecke angeordnet sind. Als Transporteinrichtung 30 kann beispielsweise eine umlaufende Förderkette mit Transportdornen zur Halterung der Vorformlinge 12 verwendet werden. Als Heizelemente 28 eignen sich beispielsweise Infrarot-Strahler (IR-Strahler) oder Licht emittierende Dioden oder Naheinfrarot-Strahler (NIR-Strahler). Da solche Temperiervorrichtungen in vielfältiger Art im Stand der Technik bekannt sind und die konstruktiven Einzelheiten der Temperiervorrichtung für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich sind, kann auf eine detailliertere Beschreibung verzichtet und auf den Stand der Technik verwiesen werden, insbesondere auf den Stand der Technik zu Temperiervorrichtungen von Blas- und von Streckblasmaschinen.

Nach einer ausreichenden Temperierung, auch thermische Konditionierung genannt, werden die Vorformlinge 12 von einem Übergaberad 32 zu einem rotationsfähig angeordneten, d.h. um eine vertikale Maschinenachse umlaufend antreibbaren Arbeitsrad 20 bzw. an Umformstationen 16 übergeben, die an dem Arbeitsrad 20 umfangsverteilt angeordnet sind. Das Arbeitsrad 20 ist mit einer Mehrzahl, also mindestens zwei solcher Umformstationen 16 ausgestattet. Für die biaxiale Expansion der Vorformlinge 12 Im Bereich der Umformstationen 16 werden die Vorformlinge 12 mit einem Druckgas als Formfluid befüllt.

Das Arbeitsrad 20 läuft im Produktionsbetrieb kontinuierlich mit einer gewünschten Umlaufgeschwindigkeit um. Während eines Umlaufs erfolgt das Einsetzen eines Vorformlings 12 in eine Umformstation 16, die Expansion des Vorformlings 12 zu einem Behälter 14 und die Entnahme des Behälters 12 aus der Umformstation 16. Bei Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Formfüllmaschine erfolgt auf dem Arbeitsrad 20, insbesondere im Bereich der Umformstationen 16 gleichzeitig auch eine Füllung der Behälter 14 mit einem Füllgut. Die Umformstationen 16 können eine Reckstange aufweisen, die zur Unterstützung der axialen Streckung und Führung in den Vorformling 12 einfahrbar ist. Wenn die Umformstationen 16 eine Reckstange aufweisen, erfolgt während eines Umlaufes des Arbeitsrad 20 auch gleichzeitig eine Reckung der Vorformlinge 12.

Nach dem Formen der Behälter 14 im Bereich des Arbeitsrades 20 werden die Behälter 14 von einem Entnahmerad 34 vom Arbeitsrad 20 entnommen, weitertransportiert und einer Ausgabestrecke 36 zugeführt. Vor dem Ausschleusen der Behälter 14 aus der Blasmaschine 10 werden die Behälter 14 vorzugsweise in einen Bereich eines Sensors 48 transportiert, der zumindest einige, vorzugsweise alle Behälter 14 kontinuierlich, also in einem Inline-Messverfahren, sensorisch erfasst, um mindestens eine Eigenschaft wie eine Materialverteilung der Behälterwand messtechnisch zu erfassen. Wie vorliegend angedeutet, kann der Sensor 48 zwischen dem Arbeitsrad 20 und dem Ausgabebereich 36 im Bereich des Entnahmerades 34 angeordnet sein.

Als Material für die Vorformlinge 12 können unterschiedliche thermoplastische Materialien verwendet werden. Beispielhaft seien Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polyethylennaphthalat (PEN) oder Polypropylen (PP) genannt. Die Dimensionierung sowie das Gewicht der Vorformlinge 12 sind an die Größe, das Gewicht und/oder an die Gestaltung der herzustellenden Behälter 14 angepasst.

Eine Handhabung der Vorformlinge 12 und/oder der Behälter 14 erfolgt vorzugsweise unter Verwendung von Zangen und/oder den Mündungsabschnitt 18 wenigstens bereichsweise von innen oder von außen beaufschlagenden Klemm- oder Steckdornen. Solche Handhabungsmittel sind ebenfalls aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und benötigen deshalb keiner detaillierteren Beschreibung.

Die Fig. 2 zeigt ausgewählte Komponenten einer Blasstation 16 in stark schematisierter Darstellung in Zusammenwirkung mit einer den Umformungsprozess der Umformstation 16 steuernden bzw. regelnden Steuereinrichtung 46 und einem Sensor 48 zur Erfassung von Eigenschaften eines mit der Umformstation 16 fertiggestellten Behälters 14.

Die Figur 2 zeigt eine Blasform 38 der Umformstation 16 mit einem darin gehaltenen temperierten Vorformling 12. Zur biaxialen Expansion des Vorformlings 12 in den Grenzen der Blasform 38 ist eine Fluidzuleitung 42 mit dem Innenraum des Vorformlings 12 verbunden. Die Fluidzuleitung 42 wird von einem Schaltventil 44 beherrscht, das mittels einer Steuerleitung 54 mit einer Steuereinrichtung 46 einer Blasmaschine 10 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 46 ist ihrerseits eingerichtet und ausgebildet, anhand von vorgebbaren Steuerparametern Steuersignale über die Steuerleitung 54 an das Ventil 44 zu senden, um das Ventil 44 in eine Offen- bzw. in eine Geschlossenstellung zu bringen. In der Offenstellung des Ventils 44 wird die Fluidleitung 42 mit einem stromaufwärts zum Ventil 44 angeordneten Druckbehälter 40 verbunden, sodass ein in dem Druckbehälter 40 unter Druck bereitgestelltes Formfluid wie zum Beispiel ein Blasgas in den Innenraum des Vorformlings 12 eingeleitet werden kann. Vorzugsweise kann das Ventil 44 als busfähiges Ventil ausgebildet sein. Bei der Verwendung eines busfähigen Ventils kann die Steuerleitung 54 als Busleitung ausgebildet sein. Es bietet sich im Übrigen an, dass als Steuereinrichtung 46 die zur Steuerung der Blasmaschine 10 vorgesehene Maschinensteuerung verwendet wird. Die Steuereinrichtung 46 kann auch eine in die Maschinensteuerung integrierte Steuerungseinheit sein.

Zur Unterstützung der biaxialen Expansion des Vorformlings 12 kann eine in axialer Richtung des Vorformlings 12 verschieblich gelagerte und im Mündungsbereich 18 des Vorformlings 12 eintauchend in den Innenraum des Vorformlings 12 verfahrbare Reckstange 50 an der Umformstation 16 angeordnet sein. Ein zur axialen Verschiebung der Reckstange 50 eingerichteter Reckstangenantrieb ist mittels einer Steuerleitung 58 mit der Steuereinrichtung 46 verbunden. In Abhängigkeit von vorgegebenen Steuerparametern kann die Steuereinrichtung 46 Steuersignale über die Steuerleitung 58 an den Reckantrieb senden, um eine axiale Verschiebung der Reckstange 50 auszulösen.

Die Figur 2 zeigt des Weiteren einen über eine Steuerleitung 56 mit der Steuereinrichtung 46 verbundenen Sensor 48, der eingerichtet und ausgebildet ist, eine Eigenschaft eines mit einer bestimmten Umformstation 16 umgeformten Behälters 14 messtechnisch zu erfassen. Die symbolisch dargestellte Sensorstrecke 52 repräsentiert die Messverbindung zwischen dem Sensor 48 und dem fertiggestellten Behälter 14. Die messtechnische Erfassung von Eigenschaften des fertiggestellten Behälters 14 kann kontaktlos oder kontaktbehaftet durchgeführt werden. In erster Linie ist bei der sensorischen Erfassung des fertiggestellten Behälters an eine Wandstärkemessung bzw. an eine Messung der Materialverteilung gedacht. Die Wanddicke oder Materialverteilung lässt sich beispielsweise durch optische, also insbesondere mit Lichtwellen arbeitende, und/oder akustische, also insbesondere mit Schallwellen arbeitende, Messverfahren durchführen. Es versteht sich, dass auch andere Eigenschaften, wie zum Beispiel die Oberflächenstruktur bzw. die Profilierung des fertiggestellten Behälters messtechnisch erfassbar sein können. Entsprechend können auch andere, an die zu erfassende Eigenschaft angepasste Messverfahren Anwendung finden. Es versteht sich weiter, dass nicht nur ein einziger Sensor sondern auch mehrere zur Erfassung von Eigenschaften des fertiggestellten Behälters 14 vorgesehen sein können.

Durch eine Rückkopplung der mit dem Sensor 48 erfassten Eigenschaften eines mit einer bestimmten Umformstation 16 hergestellten Behälters 14 an die Steuereinrichtung 46 kann mithilfe der Steuereinrichtung 46 ein Vergleich zwischen den erfassten Eigenschaften des fertiggestellten Behälters 14 und Behälterreferenzeigenschaften vorgenommen werden. Die Behälterreferenzeigenschaften können dazu in einem von der Steuereinrichtung 46 auslesbaren Speicher abgelegt sein. Bei Auftreten einer Differenz zwischen den erfassten Eigenschaften und den Behälterreferenzeigenschaften kann eine Veränderung der für die Ansteuerung des Ventils 44 und/oder der Reckstange 50 vorgesehenen Steuerparameter vorgenommen werden, um den Umformprozess einer bestimmten Umformstation 16 derart zu beeinflussen, dass die Eigenschaften von nachfolgenden mit der Umformstation 16 hergestellten Behältern 14 den Behälterreferenzeigenschaften zumindest näherungsweise entsprechen. Die den Umform ungsprozess beeinflussenden Steuerparameter, die zum Beispiel zur Ansteuerung des Ventils 44 oder der Reckstange 50 dienen können, werden vorzugsweise durch einen geschlossenen Regelkreis geregelt vorgegeben, sodass Abweichungen zwischen den erfassten Eigenschaften und den Behälterreferenzeigenschaften besonders schnell und kontinuierlich verringert werden können.

Bezugszeichenliste Blasmaschine

Vorformling

Behälter

Umformstation

Mündungsbereich

Arbeitsrad

Zuführeinrichtung

Übergaberad

Temperiervorrichtung

Heizelemente

Transporteinrichtung

Übergaberad

Entnahmerad

Ausgabestrecke

Blasform

Druckbehälter

Fluidleitung

Ventil

Steuereinrichtung

Sensor

Reckstange

Sensorstrecke

Steuerleitung

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von Behältern (14) aus Vorformlingen (12) aus thermoplastischem Material mittels einer Blasmaschine (10) aufweisend mindestens eine Temperiervorrichtung (26) und eine Umformvorrichtung mit mindestens zwei Umformstationen (16), wobei die Vorformlinge (12) mittels der Temperiervorrichtung (26) anhand vorgebbarer erster Steuerparameter temperiert werden, und wobei jeweils ein temperierter Vorformling (12) mittels einer der Umformstationen (16) anhand vorgebbarer zweiter Steuerparameter in einen Behälter (14) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der zweiten Steuerparameter für jede der Umformstationen (16) individuell vorgegeben wird, wobei mindestens eine Eigenschaft eines fertiggestellten Behälters (14) kontinuierlich messtechnisch erfasst wird, und wobei die erfasste Eigenschaft mit einer Referenzeigenschaft verglichen wird und anhand des Vergleichs zwischen der erfassten Eigenschaft und der Referenzeigenschaft die individuellen zweiten Steuerparameter in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden.

Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den individuellen zweiten Steuerparameter auch mindestens einer der übrigen zweiten Steuerparameter und/oder der ersten Steuerparameter in dem Regelkreis geregelt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die individuellen zweiten Steuerparameter für Vorblasventile der Umformstationen (16) und/oder Steuerparameter für Hauptblasventile der Umformstationen (16) und/oder Steuerparameter für Reckantriebe der Umformstationen und/oder Steuerparameter für Drosselventile der Umformstationen (16) umfassen.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine messtechnisch erfasste Eigenschaft des fertiggestellten Behälters (14) eine Wandstärke oder eine Wandstärkenverteilung des Behälters (14) ist.

Blasmaschine (10) zur Herstellung von Behältern (14) aus Vorformlingen (12) aus thermoplastischem Material aufweisend mindestens eine Temperiervorrichtung (26) zum Temperieren der Vorformlinge (12) und eine Umformvorrichtung mit mindestens zwei Umformstationen (16) zur Umformung jeweils eines temperierten Vorformlings (12) in einen Behälter (14), wobei die Blasmaschine (10) eine Steuereinrichtung (46) zur Steuerung und/oder Regelung der Temperiervorrichtung (26) und der Umformvorrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (46) eingerichtet und ausgebildet ist zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. Blasmaschine (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blasmaschine (10) mindestens einen Sensor (48) zur kontinuierlichen messtechnischen Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines fertiggestellten Behälters (14) aufweist, und wobei eine mit dem Sensor (48) erfasste Eigenschaft insbesondere die Wandstärke oder eine Wandstärkenverteilung des Behälters (14) ist.

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