技术领域
[0001] 本
发明涉及拉伸吹塑方法以及拉伸吹塑机。所述拉伸吹塑方法用于在吹塑成型机的吹塑成型站中将预制件拉伸吹塑成容器，在吹塑成型站中设置至少一个限定模腔的吹塑模、能够经由伺服
电动机调节的拉伸杆和喷气嘴，对于各拉伸处理，
电子控制单元经由伺服电动机控制至少拉伸杆调节的速度和/或
力和/或距离，根据所述方法，在通过从喷气嘴对预制件加压的拉伸处理期间，在使预制件底部与模腔底部的
接触最大的过程中，调节所述拉伸杆。所述拉伸吹塑机用于在至少一个吹塑成型站中将预制件拉伸吹塑成容器，该拉伸吹塑机包括至少一个限定模腔的吹塑模、能够经由伺服电动机调节的拉伸杆和喷气嘴，提供至少一个电子可编程控制单元，可编程控制单元用于经由伺服电动机控制拉伸杆调节的速度和/或力和/或路径。
背景技术
[0002] 在从EP1066149A已知的拉伸吹塑机中，借助于诸如线性电动机的伺服电动机经由电子可编程控制单元控制各拉伸处理。这样做时，进行如下处理：例如为了避免预制件底部的损伤，伺服电动机传递到拉伸杆的力是可变的，也就是在控制环中，从电动机
电流和
传感器或者测力
位置(force meter position)自动产生力。控制单元控制预定的力曲线。虽然伺服电动机传递到拉伸杆的力是可变的，但是该力持续地增加直至拉伸处理已经停止，使得到那时该力已到达最大值。
[0003] 在从WO 2008/098565A已知的拉伸吹塑机中，刚性拉伸系统被设置于拉伸杆、诸如线性电动机的伺服电动机和机械联接器。控制单元包括用于预制件的力控制拉伸(force-controlled stretching)的
控制器。通过检测电动机电流来测量伺服电动机传递到拉伸杆的力，该力在整个拉伸距离内是可变的。通过分别地设置于电动机的传感器检测拉伸杆位置。借助于所述控制单元实现预定力/距离或者力/时间曲线。
[0004] 一旦拉伸处理已经停止，即，一旦预制件已被拉伸到全长，拉伸杆的下端能够压入预制件的底部以避免底部偏移(drift away)到一例(偏心保护)，否则，底部偏移可能导致材料在容器整个圆周的不均匀厚度。由于
气动缸以抵接的方式操作且气动驱动系统是非刚性的，在气动拉伸杆驱动系统中能够容易地控制所谓的过压。与此相反，具有伺服电动机的拉伸杆驱动系统是刚性系统，对于各拉伸操作，具有如下的显著
风险：伺服电动机尝试以最大的力朝向期望位置移动而无需达到该位置，使得将发生热过载。
发明内容
[0005] 本发明基于如下目标：提供如上面所述类型的方法以及适合进行所述方法的拉伸吹塑机，通过该方法和拉伸吹塑机，伺服电动机的热过载的危险能够被最小化或被排除。此外，尽管最小化或者排除伺服电动机的热过载，例如在临界的容器形状的情况下，实现偏心保护也是该目标的一部分。
[0006] 通过下述方法和拉伸吹塑机来实现该目标。
[0007] 一种拉伸吹塑方法，用于在吹塑成型机的吹塑成型站中将预制件拉伸吹塑成容器，在所述吹塑成型站中设置至少一个限定模腔的吹塑模、能够经由伺服电动机调节的拉伸杆和喷气嘴，对于各拉伸处理，电子控制单元经由所述伺服电动机控制至少拉伸杆调节的速度和/或力和/或距离，根据所述方法，在通过从所述喷气嘴对所述预制件加压的拉伸处理期间，在使预制件底部与模腔底部的接触最大的过程中，调节所述拉伸杆，其中，在拉伸处理的最后阶段或者在拉伸处理结束时或者在拉伸处理终止之后，使所述伺服电动机传递到所述拉伸杆的力以受控的方式相对于最大力降低。
[0008] 一种拉伸吹塑机，用于在至少一个吹塑成型站中将预制件拉伸吹塑成容器，该拉伸吹塑机包括至少一个限定模腔的吹塑模、能够经由伺服电动机调节的拉伸杆和喷气嘴，提供至少一个电子可编程控制单元，所述可编程控制单元用于经由所述伺服电动机控制拉伸杆调节的速度和/或力和/或路径，所述拉伸吹塑机的特征在于，所述控制单元包括输入部，用于为在拉伸处理的最后阶段或者在拉伸处理终止时或者在拉伸处理终止之后所述伺服电动机传递到所述拉伸杆的力相对于最大力的固定或者可变的降低编程，以及为在预制件底部与模腔底部已经发生接触之后或者在所述预制件底部与所述模腔底部连接之后用于维持力降低的固定或可变的时间段和/或用于所述力降低的固定或可变的力降低等待时间编程。
[0009] 根据该方法，尽管刚性驱动系统具有伺服电动机，在力控制期间，伺服电动机传递到拉伸杆的力在拉伸处理的结束时以目标方式被降低使得完全没有过压或者预制件底部的过压仅正好保证偏心保护。由于伺服电动机不尝试以最大力接近不可能到达的期望位置，而是以被降低的力优选地在有限的时间段尝试，因此，伺服电动机的热过载的危险已被最小化或者被排除电动机。
[0010] 在拉伸吹塑机中，能够通过固定值或者可变的方式经由相应的概念化的输入和输出部确定各拉伸处理的步骤或者
进程(progress)，使得在拉伸杆调节的力控制的情况下，伺服电动机传送到拉伸杆的力在拉伸处理结束时以预定的方式降低，优选地，在预定时间段之后或者在预定时间段内，以将伺服电动机和它的伺服转换器的热负载限制到容许值，由此，热过载的危险能够至少被最小化或者被完全地排除。
[0011] 被传递的力以受控的方式相对于最大力被降低。该最大力可以是伺服电动机的最大标称力或者是小于所谓最大标称力的力，然而，该力通常大于力降低之后作用在拉伸杆处的残余力。
[0012] 在该方法的合适的变型例中，拉伸处理结束阶段期间的力在预制件底部接触模腔底部之前被降低给定时间段并且至少在该时间段被降低直至接触发生，以该降低的方式控制所述力。优选地，这种被降低的力仍然能够在给定时间段内维持为超过接触所需的力，直至容器的成形或者成型处理已经终止或者几乎终止且拉伸杆将缩回之前。
[0013] 在该方法的另一个变型例中，一旦接触发生，拉伸处理结束时的力以相对准确的方式降低，接着在给定时间段保持该降低。直至接触发生，利用大的力驱动拉伸杆以确保最优的短循环时间。然而，直至整个拉伸处理终止，力降低也不会被减小。
[0014] 在该方法的又一个变型例中，直到拉伸处理已经终止且直到接触之后经过给定的等待时间，力才会降低，并且接着在给定的或者预定的时间段保持为力降低，等待时间被设定成使得伺服电动机或者伺服转换器的没有热过载。
[0015] 在该方法的合适的、简便的编程变型例中，该力被降低例如最大力的固定百分比等固定值。
[0016] 在该方法的再一个变型例中，该力被降低与相应的处理条件和/或材料参数和/或容器形状等相适应的可变值。
[0017] 此外，建议以固定的方式或者以单独可变的方式设定时间段和/或等待时间。
[0018] 在该方法的另一变型例中，代替时间段和/或等待时间，具有吹塑模并以可转动方式被驱动的吹塑轮的相应的回转
角被用于力控制，吹塑轮的回转角经由相应的传感器或者测量仪表被捕获并且被传递到控制单元。
[0019] 方便地，该力被降低到关于至少伺服电动机的热过载保护而被控制的残余力。作为选择或者另外地，也可以关于热过载保护设定时间段或者等待时间。为此目的，将力恰好降低到关于预制件底部的偏心保护而控制的残余力和/或具有相应地设定的时间段或者等待时间是有用的。例如，在较高残余力的情况下，时间段将被设定为较短，反之，在较低的残余力的情况下，时间段将被设定为较长。
[0020] 而且，通过考虑当前伺服电动机的
载荷可以自动地计算和控制力降低，例如通过控制单元的程序或者至少一个伺服转换器的程序，例如通过追踪向热临界载荷发展的趋势或者趋向并且在所述临界载荷到达之前借助于力降低而使得不向热临界载荷发展。在该情况下，例如，不管趋势(逐步或者逐渐)的发展，力也能够被降低固定值，或者能够可变地控制。同样，也可以应用到接着设定的等待时间和/或时间段。
[0021] 此外，至少对拉伸处理的主要部分进行力控制是有益的，即，至少在最后阶段进行力控制是有益的。
[0022] 作为选择，在最初阶段，拉伸处理可以是路径控制的以具有短的循环时间，并且到最后阶段或者在拉伸处理结束时可以是力控制的，其中，在已经从所述路径控制转换到所述力控制之后，固定的或者可变的等待时间可以首先被考虑直至力被降低。
[0023] 在不同的拉伸阶段以不同的速度控制拉伸处理通常是有利的，由此提供控制拉伸处理的过程中的更多灵活性和提供高
质量容器。
附图说明
[0024] 将借助于附图说明本发明的主题的实施方式，其中：
[0025] 图1是拉伸吹塑机(回转机)的示意图，
[0026] 图2是吹塑成型站的主视图，
[0027] 图3是根据图2的吹塑成型站的侧视图，
[0028] 图4是吹塑成型站的剖视图，
[0030] 图6是涉及另一拉伸处理的流程图，以及
[0031] 图7是涉及又一拉伸处理的一部分的流程图。
具体实施方式
[0032] 图1示出用于拉伸吹塑预制件的容器、特别是瓶的拉伸吹塑机1。在这种情况下，拉伸吹塑机1是包括在背面承载吹塑成型站4并且表示相对于静止部分1b转动的部分1a的吹塑轮(blow wheel)2。然而，也可以应用本发明的构思，而无需对具有以静止方式配置的多个吹塑成型站或者一个吹塑成型站(未示出)的拉伸吹塑机进行任何限制。
[0033] 在图1中，电子可编程控制单元20配置于用于至少一个吹塑成型站4的吹塑轮2。
能量经由例如吹塑轮2的中央的
连接线11和例如滑动环配置和/或介质连接器(union)的回转连接器6被供给到各控制单元20。各所述吹塑成型站4均包括拉伸杆驱动系统A，该拉伸杆驱动系统A具有伺服电动机16、伺服转换器(未示出)和
阀部分12，如果有必要，具有用于在拉伸吹塑处理期间控制
吹风机空气供给的多个阀。此外，至少一个传感器22可以作为测量仪表(meter)与相应的控制单元20通讯。如合适，设置电子
定时器24以用于例如不依赖起始
信号而开始工作循环或者用于具有为
指定处理阶段设定的执行次数。此外，至少一个传感器30被设置为用于在吹塑轮2转动的状态下检测角位置的
位置传感器或者仪表。所述各电子部件均被连接到例如各控制单元20或者优选地可编程的电子中央控制单元40，该电子中央控制单元设置在静止部分1b且与经由概略示出的连接部32例如与传感器30通讯。通讯线13可以设置为将起始信号传递到各控制单元20。存储和/或输入和/或显示部18能够设置在至少一个控制单元20(然后成为所有控制单元的中心)或者设置在各所述控制单元20中，用于保存、读取、通讯，数据等。各控制单元20经由连接部21与用于电式拉伸的伺服电动机16、拉伸杆驱动系统A或者吹塑成型站4通讯。输入和/或显示部18作为选择或者另外地可以被分配给中央控制单元40。
[0034] 相应的输入和/或显示部18可以例如在静止部分1b的控制单元40处包括例如
键盘或者
触摸屏的至少一部分18a、18b，用于输入或者设定例如在拉伸处理期间在给定时间或者从拉伸杆15的给
定位置开始的拉伸力降低的百分比和时间段，和/或被分配给所述拉伸杆降低的等待时间，如稍后参照图5至7所说明的。
[0035] 拉伸力降低(例如，其规格或者残余力)和/或时间段或者等待时间可以作为选择地和/或另外地被自动检测并且由所述控制单元20或40或者由设置于其中的伺服转换器考虑。特别是，伺服转换器频繁地内部模拟或者复制伺服电动机模型，该伺服电动机模型被供给有所述伺服电动机16的诸如电动机电流、
温度等操作参数，以允许计算当前电动机负载电流百分比。如果在该计算期间，检测到设定的热过载已经被超过，出于安全原因将关闭伺服转换器。所述伺服转换器或者控制单元20、40的程序(routine)能够有利地用于追踪到达热临界负载的趋势以及用于在到达该热临界负载之前在合适的时间相应地降低拉伸力。如果有必要，用于设定与热过载保护对应的时间段和/或等待时间。
[0036] 伺服电动机16可以与能量或者力存储部件或者气压缸结合(未示出)，能量或者力存储部件或者气压缸能协助或者介入各拉伸处理，并且如果需要，也经由控制单元20控制。
[0037] 控制单元20能够普遍地用于不同的拉伸吹塑机，并且如果需要，控制单元20能够设置有用于可选择地控制各吹塑成型站4的
硬件技术和
软件技术，而不管拉伸杆驱动系统A为何种类型。此外，控制单元20也能够控制拉伸吹塑处理期间的加压和/或喷气嘴的和涉及鼓风或者吹塑压力的其他部件的所需设定或调节。吹塑轮2也可以设置有中央润滑设备Z，该中央润滑设备Z例如以定量方式(dosing manner)向设置在吹塑轮2处的机械部件供给
润滑剂。
[0038] 图2至图4是包括拉伸杆驱动系统A的吹塑成型站4的另一实施方式的图，其中仅示出主要部件。
[0039] 在被分开的吹塑模26(未详细示出)的上方安装到吹塑轮2的
轴承座(bearing block)3承载控制单元20和在这里被设计为回转电动机(rotary motor)的伺服电动机16。伺服电动机16和控制单元20能够经由冷却构件5被安装在轴承座3的顶部，轴承座3的相当部分是U-外形的形式(图4)。轴承座3能够设置有用于联接到拉伸杆15的拉伸滑动件14的止动件7。优选地，止动件7是可调节的和/或
弹簧缓冲的。拉伸杆15经由能释放的
离合器(releasable clutch)17被固定在拉伸滑动件14中并且平行于轴承座3向下延伸直至拉伸杆15到达吹塑模26，在吹塑模26位置处示出预制件P，将通过同时使用拉伸处理和吹塑或者鼓风处理形成具有吹塑模26的模腔的形状的预制件P的容器。拉伸杆15穿过可移动地引导的吹塑滑动件9，喷气嘴8被连接到吹塑滑动件9，并且喷气嘴8能够相对于吹塑模26提升或者降低到例如被插入的预制件P的口部，直至吻合。
[0040] 吹塑模26包括例如两个半模和限定模腔底部FB(图4)的底部形状(未示出)，至少所述半模配置在借助于未示出的机构可动的承载件中，以开闭吹塑模26并且在插入预制件P之后将吹塑模26
锁在闭合状态下。
[0041] 一旦锁定阶段已经终止，例如，在经由阀部分12进行加压之前，喷气嘴8将装配于预制件口部B，例如，为了以低的压力
水平进行预吹塑阶段并且其后以高的压力水平进行吹塑完成阶段，同时使用借助于被推入或者插入到吹塑模26的拉伸杆15的拉伸处理，直至拉伸处理结束时，预制件底部B至少与模腔底部FB接触或者甚至受到过压。由于该过压，在拉伸吹塑处理期间具有抵抗预制件底部B的任何偏移到侧边的偏心保护。
[0042] 至少一个驱动杆(driver bar)19从拉伸滑动件14延伸到吹塑滑动件9。在驱动离合器23中，驱动杆19能够在拉伸杆15的回程方向上被联接到拉伸滑动件14，例如，为了与由此机械地锁定的吹塑滑动件相关地提升吹塑滑动件9或者使拉伸滑动件14停止。
[0043] 伺服电动机16经由配置在U-外形27的内部的
螺纹轴31被连接到拉伸滑动件14并且也可以被
支撑于拉伸滑动件14。拉伸滑动件14包围U-外形27并且与联接件29一起延伸到U-外形27的内部，并且也延伸到配置于U-外形27中的线性引导件28。拉伸杆15借助于能释放的离合器17能够从拉伸滑动件14被替换(replace)。
[0044] 图4概略示出设置在吹塑滑动件9处的提升部件10(也参见图2和图3)。该提升元件10是例如用于与保护曲线(guard curve)协作(未示出)的驱动辊，例如，为了在设置在阀部分25处的消声器25的排气阀不能正确工作的情况下，使吹塑模26中的已完成的容器通气，以提升吹塑滑动件9。
[0045] 吹塑滑动件的运动经由未示出的曲线控制器(curve control)控制，或者作为选择经由伺服电动机控制，例如，在依赖时间或者路径分配的机构中，通过该机构控制吹塑模26的锁定阶段。
[0046] 在拉伸处理期间，控制单元20(或者控制单元40)控制拉伸杆调节器的严格的预定运动顺序，使得拉伸杆15的穿过阀部分12的自由端接近并且经过例如第一位置的给定位置，其中，在该第一位置，拉伸杆15的自由端距尚未拉伸预制件P的预制件底部B为多达大约1mm，或者已经接触预制件底部B，或者甚至预制件9已经被预拉伸到一定程度的更深位置。其后，拉伸杆15移动到模腔底部FB处的最终位置，而无需与所述腔模底部FB接触。可以以路径控制和/或力控制方式调节拉伸杆15，其中，甚至在工作循环期间也可以从路径控制转换到力控制，反之亦然。在拉伸处理期间，在拉伸杆15缩回或者退缩之前或者容器的成形已经终止之后或者容器的成形即将终止之前，拉伸杆的速度也可以改变而无需运动的逆转，例如，至少2次。
[0047] 作为选择，伺服电动机16可以是线性电动机，优选是筒状结构或者板状结构的线性电动机，并且可以与它的
转子一起形成用于拉伸杆15的
直接驱动(未示出)。此外，能量存储部件可以被分配到伺服电动机16，例如，弹簧或者气动缸，用于辅助伺服电动机16和/或产生预定力序列，或者用于接收或者补偿在向后方向上作用到拉伸杆15并且来自例如利用吹塑模26已经制成但尚未通气的容器中的压力的力。
[0048] 作为回转电动机D的伺服电动机16可以将转动运动经由例如环形的缆线
支架链(cable holder chain)或者锯齿状带传递到拉伸滑动件14和拉伸杆15(未示出)。
[0049] 在预制件P的电式拉伸期间，拉伸处理经由伺服电动机16以拉伸杆15被插入的方式控制，例如，最迟在吹塑模26的锁定阶段开始或者在锁定阶段期间，如果有必要，甚至在吹塑模26的锁定阶段开始之前，例如，当未示出的承载预制件P的传送臂同步地并且沿与未封闭的吹塑模26相同的移动路径移动。在喷气嘴8以密封的方式被设定在预制件P的口部之前，拉伸杆15首先移位到距预制件底部B大约1.0mm处或者甚至与预制件底部B接触，并且开始预吹塑阶段。直至此时，拉伸杆15甚至能够被进一步地插入，即，在喷气嘴8被设定于口部之前已经开始预拉伸预制件P。其后，当仍在容器形状将被容易地充气到一般的比例的预拉伸阶段时，拉伸杆15将进一步朝向模腔底部FB移位，并且直到其几乎到达模腔底部FB，使得预制件底部B的下侧至少接触模腔底部FB。在下面的或者还进行的最终吹塑成型阶段，拉伸杆15还以更高的吹塑压力施加力并且甚至工作后还在预制件底部B施加更多的压力或过压。通过控制单元20以路径控制方式或者力控制方式控制拉伸杆移位，如果有必要，与吹塑压力控制相关联，如上所述，在同一拉伸处理期间能够在路径控制和力控制之间转换，并且在不同的拉伸阶段能够以不同的速度控制。
[0050] 在拉伸处理期间，通过控制单元20来确定拉伸杆15的位置以及能够被传统地改变2次的速度。当然，根据预制件和/或容器的各种类型，借助于用于收集控制单元20用参数值的在前的计算处理和/或借助于输入该参数值而预先确定任何相应的预设定。因为拉伸杆驱动系统A是刚性的，例如通过控制单元20经由相应的读取信号和/或伺服电动机16的电流值(current value)获得用于预定拉伸阶段的拉伸杆15的相应目标位置或者被传递的目标力。
[0051] 至少一个
频率转换器或者伺服转换器已经被分配到伺服电动机16，用于向伺服电动机16供给
电压(例如大约600V至900V)。
[0052] 根据本发明，伺服电动机16传递到拉伸杆15的力在各拉伸处理中相对于最大力(伺服电动机16的最大标称力或者预定最大力)被分配到拉伸处理的最后阶段的过程中被降低，也有利地考虑时间段或者等待时间，主要作为伺服电动机16和它的伺服转换器的热过载保护。在需要时，进行力降低控制使得预制件底部B不出现或出现作为偏心保护的更多的压力或者过压。将通过图5至图7说明这些。
[0053] 图5是示出从最初的进行路径控制转换到力控制的拉伸处理的步骤的流程图。在33处，吹塑模26的锁定阶段已经终止。在34处，如所述地利用路径控制35开始拉伸处理，直至预制件底部B在36处接触模腔底部FB。在拉伸处理的该阶段，在37处，路径控制被转换到力控制，其后，在38处，力降低被应用或者被设定，即，伺服电动机16传递到拉伸杆
15的力将相对于最大力被降低为低的残余力。如图5中虚线表示的选择例，预定等待时间能够在39处被设定于在37处转换到力控制和在38处应用力降低之间，所述等待时间的长短被设定为使得在该时间期间不会发生伺服电动机16的热过载。在38处应用了力降低之后，该力降低或者该残余力将在预定的时间段41内被维持，例如，直至容器成形即将终止之前，在拉伸杆15在42处开始缩回或者退缩之前。
[0054] 根据如图6所示的该方法的变型例，从34处的拉伸处理的开始，借助于43处的力控制调节拉伸杆15，直至预制件底部B和模腔底部FB在36处彼此接触。只要该接触已经被检测(借助于力测量和/或位置设定)，即在38处应用力降低，并且在41处在给定时间段内保持该力降低，直至拉伸杆15在42处开始其返回运动。
[0055] 作为根据图6的选择例，从拉伸处理的开始34起，力控制已经是不起作用的，但是仅在36处发生接触之后从路径控制转换到力控制才是可能的。如在43′处概略示出。作为另一个选择例，在39处能够将等待时间设定在36处的接触和38处的力降低之间。
[0056] 在图7中的变型例的方法中，在拉伸处理的步骤期间(利用力控制)在38处已经应用了力降低，在38之前的36处具有接触(在理想的情况下恰好在该接触之前)。从接触36开始且在拉伸杆15在42处开始其返回运动之前，在给定的时间段41保持力降低38。如图7中虚线表示的选择例，预定时间段能够在41处被设定在38处的力降低与36处的接触之间，在预定时间段中被降低的残余力是有效的。
[0057] 根据图5、图6和图7的方法的变型例，不应当认为是限制的，而是可以彼此结合。力降低能够以固定的力值被应用，或者力降低的力值单独地变化。类似地，等待时间和/或时间段可以与第一时间对应或者根据需要变化。然后，等待时间和/或时间段可以选择地作为吹塑轮的整个旋转的回转角区域被考虑，使得例如图1中的定时器24和/或传感器30的信号能够被处理。当然，一旦力降低已经发生，残余力也能够根据需要变化。
