本發(fā)明涉及通過如聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)的塑料制的粗坯成型來制造容器。
背景技術(shù):
一種傳統(tǒng)的容器制造技術(shù)是吹制(可選還加有拉伸)。該技術(shù)在于:將預(yù)先加熱至高于材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(在pet的情況下約為80℃)的溫度的粗坯(即經(jīng)過預(yù)成型作業(yè)的中間容器或預(yù)型件)引入模具中,模具配有限定具有容器型腔的模腔的壁;以及由頸部處配有的粗坯開口將壓力流體如壓力氣體(一般是空氣)注入到粗坯中,以使材料貼靠在模具壁上。更準(zhǔn)確的說,成型一般包括兩道相繼的工序:預(yù)吹制工序和吹制工序,在預(yù)吹制工序時(shí),將流體以預(yù)吹制壓力注入到粗坯中,在吹制工序時(shí),將流體以高于預(yù)吹制壓力的吹制壓力注入到粗坯中。在利用空氣來進(jìn)行成型的傳統(tǒng)工藝中,預(yù)吹制壓力為5至10巴之間,吹制壓力為20至40巴之間。
對于一些應(yīng)用來說,必須在容器上形成凹空區(qū)部,這尤其是出于美觀(例如產(chǎn)生輪廓)、功能(實(shí)現(xiàn)容器的握持手柄)或者結(jié)構(gòu)(例如實(shí)現(xiàn)經(jīng)受過輔助拉伸的底部或側(cè)板,側(cè)板或底部用于在熱灌裝時(shí)吸收容器變形)目的。
當(dāng)這種凹空區(qū)部達(dá)到一定的深度時(shí),容器不能在普通模具中成型,因?yàn)楸M管吹制壓力高,但該吹制壓力也不足以使材料完全貼靠在用于形成凹空區(qū)部的模具凸起上,在取向成與容器頸部相對的吹制泡從其展開的區(qū)域中尤為如此。
因此通常采用配有活動鑲塊的模具,所述活動鑲塊最初收起于模具壁中,在成型過程中伸出以推壓容器壁,如在歐洲專利申請ep1922256或者相應(yīng)的美國專利申請us2009/139996(sidel)中所描述的。
該技術(shù)通常稱為“沖擊(boxage)”,尤其用于成型配有一體手柄、或者配有經(jīng)受過輔助拉伸和用于在熱灌裝時(shí)吸收容器變形的底部的容器,參見歐洲專利申請ep2173637(sidel)。
沖擊技術(shù)很復(fù)雜,因?yàn)楦鶕?jù)待實(shí)現(xiàn)的凹空區(qū)部的形狀和深度,鑲塊進(jìn)行的推壓可能導(dǎo)致材料變薄,乃至容器壁局部破裂,從而使得容器不能使用。因此,沖擊專用的機(jī)械的調(diào)節(jié)比較棘手;一般由有經(jīng)驗(yàn)的操作人員進(jìn)行這種調(diào)節(jié),而操作人員的技能允許按估測實(shí)施合格的容器。但是,通常,最初合適的調(diào)節(jié)參數(shù)(尤其是壓力、吹制流量和鑲塊的移動速度)在制造過程中會發(fā)生不受控制的偏差,從而影響到容器質(zhì)量。另外,有經(jīng)驗(yàn)的操作人員不是始終都可用來隨時(shí)校正所述調(diào)節(jié),有時(shí)必須停止生產(chǎn)線,以免不合格容器積集。
另外,已經(jīng)確定,容器質(zhì)量、特別是機(jī)械性能方面的容器質(zhì)量,源于沖擊工序相對于預(yù)吹制工序和吹制工序的精確調(diào)節(jié)。特別是,已經(jīng)確定,有利的是在吹制之前啟動所述沖擊,參見歐洲專利申請ep2709821(sidel)。
但是,試驗(yàn)表明,該僅有標(biāo)準(zhǔn)并不能足以確保容器的良好質(zhì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
因此,本發(fā)明旨在進(jìn)一步完善沖擊制造技術(shù)以提高成品容器的質(zhì)量。
為此提出一種容器制造方法,用于在模具中利用塑料制的粗坯制造容器,模具配有壁和鑲塊,壁限定具有容器型腔的模腔,鑲塊能相對于壁在收起位置與伸出位置之間活動,容器制造方法在將粗坯引入模具中的操作之后包括:
-預(yù)吹制工序,其包括以預(yù)吹制壓力注入流體到粗坯中;
-吹制工序,其接在預(yù)吹制工序后,包括以高于預(yù)吹制壓力的吹制壓力注入流體到粗坯中;
-沖擊工序,其包括使鑲塊從其收起位置向其伸出位置移動;
容器制造方法還包括以下操作:
-實(shí)時(shí)測量粗坯中的壓力;
-存儲測得的壓力值及相應(yīng)的測量時(shí)刻;
-實(shí)時(shí)測量鑲塊的位置;
-存儲測得的鑲塊的位置值及相應(yīng)的測量時(shí)刻;
-利用存儲的粗坯中的壓力值,檢測和存儲表示吹制工序?qū)嶋H開始的時(shí)刻ts2;
-利用測得的鑲塊的位置值,檢測和存儲表示鑲塊移動實(shí)際開始的時(shí)刻tb2;
-計(jì)算tb2與ts2之間的時(shí)間間隔t1;
-比較時(shí)間間隔t1與預(yù)定的非零的基準(zhǔn)值t1ref,
-只要時(shí)間間隔t1確定不同于基準(zhǔn)值t1ref,就調(diào)整沖擊工序的啟動。
該方法基于對許多容器進(jìn)行試驗(yàn)后提出的假設(shè):為獲得高質(zhì)量、尤其是穩(wěn)定質(zhì)量(尤其是當(dāng)鑲塊是模底時(shí),在容器底部的機(jī)械性能方面)的成品容器,必須使沖擊相對吹制的提前量(上面以表述間隔時(shí)間t1來表示)保持恒定(假定吹制本身合格)。當(dāng)觀察到提前量t1發(fā)生偏差時(shí),則在第一種情況下從一周期到另一周期進(jìn)行自動校正,或者在第二種情況下在對多個(gè)周期收集數(shù)據(jù)之后周期性地進(jìn)行自動校正。這種校正(例如在第二種情況下,其相應(yīng)于對多個(gè)周期計(jì)算出的平均值)允許制造合乎高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的容器,而無需采用對機(jī)械的手動調(diào)節(jié)。
所述調(diào)整可以在于:只要時(shí)間間隔t1確定小于基準(zhǔn)值t1ref,就提前沖擊工序。
在鑲塊與通過受控開啟式分配器被供給壓力流體的作動筒的桿固連在一起的情況下,沖擊工序的啟動調(diào)整在于調(diào)整受控開啟式分配器的開啟控制。
可以設(shè)置以下輔助操作:
-利用測得的鑲塊的位置值,檢測鑲塊到達(dá)其高位的時(shí)刻tb3;
-計(jì)算tb3與tb2之間的時(shí)間間隔t2;
-比較時(shí)間間隔t2與預(yù)定的非零的基準(zhǔn)值t2ref;
-只要時(shí)間間隔t2確定不同于基準(zhǔn)值t2ref,就改變鑲塊在沖擊工序時(shí)的移動速度。
在鑲塊與被供給壓力流體的作動筒的桿固連在一起的情況下,還另外設(shè)置以下操作:
-測量鑲塊在表示吹制工序?qū)嶋H開始的時(shí)刻ts2的位置,
-檢驗(yàn)鑲塊的位置是否在兩個(gè)預(yù)定值之間以及t2是否也在兩個(gè)預(yù)定值之間,
-如果這兩個(gè)條件沒有同時(shí)滿足,則發(fā)出警報(bào)。
另外,在作動筒通過流量調(diào)節(jié)器連接于排出器的情況下,如果鑲塊的位置不在兩個(gè)預(yù)定值之間或者如果t2不在兩個(gè)預(yù)定值之間,可以設(shè)置改變流量調(diào)節(jié)器處的流體流量的操作。
在變型中,可設(shè)置下列操作:
-利用存儲的粗坯中的壓力值,檢測和存儲粗坯中的壓力在吹制工序期間停止增大的時(shí)刻ts3;
-利用測得的鑲塊的位置值,檢測鑲塊到達(dá)其高位的時(shí)刻tb3;
-計(jì)算ts3與tb3之間的時(shí)間間隔t3;
-比較時(shí)間間隔t3與預(yù)定的非零的基準(zhǔn)值t3ref;
-只要時(shí)間間隔t3確定不同于基準(zhǔn)值t3ref,就改變鑲塊在沖擊工序時(shí)的移動速度。
在鑲塊與通過受控開啟式分配器和壓力調(diào)節(jié)器被供給壓力流體的作動筒的桿固連在一的情況下,則鑲塊的移動速度的改變可在于作用于壓力調(diào)節(jié)器以改變供給作動筒的流體的壓力。
在鑲塊與通過受控開啟式分配器被供給壓力流體的作動筒的桿固連在一起的情況下,可設(shè)置下列輔助操作:
-測量作動筒的響應(yīng)時(shí)間和/或受控開啟式分配器的響應(yīng)時(shí)間,以及
-比較響應(yīng)時(shí)間與預(yù)定的閾值,
-當(dāng)響應(yīng)時(shí)間大于基準(zhǔn)閾值時(shí),就發(fā)出警報(bào)。
此外,在鑲塊與通過受控開啟式分配器和壓力調(diào)節(jié)器被供給壓力流體的作動筒的桿固連在一起的情況下,作動筒另外還通過流量調(diào)節(jié)器連接于排出器,則還可以設(shè)置以下操作:如果流量調(diào)節(jié)器處的流量達(dá)到最低或者最大,就控制壓力調(diào)節(jié)器以降低或者增大注入到作動筒中的壓力。
附圖說明
根據(jù)下面參照附圖對實(shí)施方式所作的說明,本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將體現(xiàn)出來,附圖中:
圖1是示意剖面圖,示出成型單元,其配有容器在其中成型的模具,示出在預(yù)吹制工序開始時(shí)刻;
圖2類似于圖1,示出預(yù)吹制工序結(jié)束;
圖3類似于圖1,示出沖擊工序結(jié)束;
圖4是曲線圖,該曲線圖上由上到下并且以時(shí)間上同步的方式同時(shí)繪出以下曲線:
-沖擊曲線,其表示鑲塊位置隨時(shí)間的變化,
-壓力曲線,其涉及容器中充斥的壓力隨時(shí)間的變化,
-預(yù)吹制工序、吹制工序和沖擊工序的控制計(jì)時(shí)圖。
具體實(shí)施方式
圖1中示出成型單元1,用于通過拉伸吹制法利用塑料、尤其是pet(polytéréphtalated'éthylène)制的粗坯3成型容器2。粗坯3可以是未經(jīng)加工的注射預(yù)型件(如在所示的實(shí)施例中)、或者是通過對未經(jīng)加工的預(yù)型件進(jìn)行一道或多道預(yù)先成型操作所獲得的中間容器。
實(shí)際上,成型單元1與其他類似的成型單元1一起安裝在成型機(jī)械的轉(zhuǎn)動的循環(huán)輸送裝置上。
成型單元1由控制單元4自動地操控,控制單元4具有至少一個(gè)配有致動器的控制器(例如工業(yè)可編程自動化控制器api:automateprogrammableindustriel的首字母縮寫)。
首先,成型單元1具有模具5,模具配有壁6,該壁限定具有待成型容器2型腔的模腔7,沿主軸線x延伸并具有開口8,所述模具5還配有鑲塊9,鑲塊安裝成測在開口8中相對于壁6活動。鑲塊9設(shè)有內(nèi)表面10,該內(nèi)表面具有要在容器2上凹空形成的凹空區(qū)部的型腔。根據(jù)附圖中所示的實(shí)施方式,該凹空區(qū)部是容器底部,由成型時(shí)鑲塊9活動性獲得的對其的輔助拉伸由于增加材料結(jié)晶度,而導(dǎo)致更好的結(jié)構(gòu)剛性。下面,假定鑲塊9是模底。在這種情況下,開口8軸向設(shè)在壁6的下部分中。
在未示出的變型中,凹空區(qū)部例如用于形成手柄或者接納附接手柄。在這種情況下,鑲塊布置在壁6的一側(cè)上,開口徑向地設(shè)在該側(cè)上。這種鑲塊的工作方式與后面所述的鑲塊9是模底的工作方式相同。
模底9安裝成能在圖1所示的收起位置(或稱低位)與圖3所示的伸出位置或稱高位之間相對于壁6活動,在收起位置,模底9相對于模腔7退出延伸,脫離開口8,而在伸出位置,模底9堵塞開口8并且內(nèi)表面10封閉模腔7,從而完整形成容器2的型腔。模底的低位與高位之間分開的標(biāo)示為c的距離稱為模底的“行程”。
模具5例如是文件夾型,具有兩個(gè)半模5a、5b,這兩個(gè)半模圍繞一條公共鉸鏈鉸接在一起,打開這兩個(gè)半模以允許相繼地排出形成的容器2和引入一個(gè)粗坯3,所述粗坯3預(yù)先在布置于成型機(jī)上游的熱調(diào)節(jié)機(jī)中進(jìn)行過加熱。
其次,每個(gè)成型單元1具有注射裝置11,注射裝置具有限定注射室13的噴嘴12。噴嘴12對準(zhǔn)模具5安裝,能相對于模具在分離位置與接合位置之間軸向活動,在分離位置,噴嘴12脫離模具以既可引入粗坯3到模具中,同時(shí)又可從模具排出形成的容器2,在接合位置(圖1至3中所示),噴嘴12圍繞粗坯3密封地貼靠在模具5上,以確保注射室13與粗坯3的內(nèi)部流體連通。
另外,注射裝置11具有預(yù)吹制流體回路14,其通過由控制單元4操控的預(yù)吹制電動閥16,使注射室13與預(yù)吹制壓力流體源15進(jìn)行流體連接。實(shí)際上,流體是氣體,例如空氣。預(yù)吹制壓力例如為5至10巴之間。
另外,注射裝置11具有吹制流體回路17,其通過由控制單元4操控的吹制電動閥19,使注射室13與吹制壓力流體源18進(jìn)行流體連接,其中吹制壓力高于預(yù)吹制壓力。實(shí)際上,流體是空氣。吹制壓力例如為20至40巴之間。最后,注射裝置11具有除氣回路(未示出),除氣回路通過也由控制單元4操控的通氣電動閥,使注射室13與自由空氣進(jìn)行流體連接。
第三,每個(gè)成型單元1具有拉伸單元,拉伸單元配有拉伸棒20,所述拉伸棒20沿模具5的軸線x延伸直至圓形遠(yuǎn)端21,安裝成能相對于模具5軸向活動。拉伸棒20密封地軸向延伸穿過噴嘴12。
成型單元1還具有壓力傳感器22,壓力傳感器安裝在噴嘴12上,用于測量注射室13中的壓力,該壓力與粗坯3、然后容器2中的壓力相同。傳感器22連接于控制單元4,控制單元(根據(jù)例如約數(shù)毫秒的預(yù)定時(shí)期)存儲在每個(gè)時(shí)刻的傳感器數(shù)值。
第四,成型單元1具有致動器23,用于控制模底9的位置。根據(jù)圖1所示的一種實(shí)施方式,該致動器23呈作動筒的形式,配有圓柱形筒體24、在筒體每個(gè)端部處封閉筒體24的下壁25和上壁26、以及在壁25、26之間滑動安裝在筒體24中的活塞27?;钊?7與穿過上壁26的桿28固連在一起。模底9安裝在桿28上,位于該桿的從上壁26突伸出的上端。模底9在桿28上的固定可用傳統(tǒng)方式進(jìn)行,通常用螺釘固定。
活塞27和桿28相對于筒體24能在收起位置與伸出位置之間一體活動,所述收起位置相應(yīng)于模底9的收起位置(圖1),所述伸出位置相應(yīng)于模底9的伸出位置。
在所示的實(shí)施例中,作動筒23為雙作用式?;钊?7一方面與下壁25一起限定主室29,另一方面與上壁26一起限定次室30。為了控制作動筒23,成型單元1具有主流體回路31和次流體回路32。
主流體回路31具有3/2式主分配器33(三個(gè)孔兩個(gè)位置;這種分配器可以類似于三通電動閥),其由控制單元4操控。主分配器33具有第一入口和第二入口,主分配器由第一入口連接于主壓力流體源34(其可與吹制壓力流體源18重合),由第二入口連接于排出器35。另外,主分配器33具有出口,主分配器通過該出口、由開在下壁25中的主孔36連接于主室29。根據(jù)圖1所示的一種優(yōu)選實(shí)施方式,壓力調(diào)節(jié)器37間置在主壓力流體源34與主分配器33的第一入口之間,連接于確保其控制的控制單元4。調(diào)節(jié)器37的作用是根據(jù)控制單元4規(guī)定的設(shè)定值、尤其是根據(jù)待成型容器2的容量,更準(zhǔn)確地根據(jù)模底9的直徑,改變主室29中的壓力。
次回路32具有由控制單元4操控的3/2式次分配器38。次分配器38具有第一入口和第二入口,次分配器由所述第一入口連接于次壓力流體源39(其可與吹制壓力流體源18和主壓力流體源34重合),由所述第二入口連接于排出器40。另外,次分配器38具有出口,次分配器通過該出口、由開在上壁26中的次孔41連接于次室30。根據(jù)圖1所示的實(shí)施方式,次流體回路32具有流量調(diào)節(jié)器(或者限流器)42,其間置在次分配器38與次孔41之間。流量調(diào)節(jié)器42的作用是調(diào)節(jié)注入到次室30中的流體流量,從而調(diào)節(jié)活塞27(以及與活塞相固連的模底9)的移動速度。
根據(jù)一種可選實(shí)施方式,作動筒23是電動作動筒。
最后,成型單元1具有測量模底9位置的位置傳感器43,其連接于控制單元4。由于模底9固連于活塞27,因此傳感器43可測量其位置。這可以涉及電容傳感器、磁傳感器、或者甚至光學(xué)傳感器。在沖擊工序期間,拉伸棒20與模底9保持接觸(容器2底部的材料夾置在拉伸棒與模底之間),模底9位置的測量可通過拉伸棒20位置的測量進(jìn)行,如法國專利申請fr2998207或者其同族國際專利申請wo2014/080109中所述的。
在成型周期期間利用粗坯3(尤其是預(yù)型件)制造容器2,首先包括如下進(jìn)行的將粗坯3引入到模具5中的預(yù)備工序:模具首先處于打開位置、然后處于閉合位置,并且模底9處于低位。粗坯3在被引入到模具5中之前,首先加熱至高于材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(在pet的情況下約為80℃)的溫度,以便具有一定的延展性。
接著設(shè)置粗坯3的預(yù)吹制工序,其包括:
-拉伸棒20下降,
-一旦拉伸棒20到達(dá)粗坯3的底部,就注入預(yù)吹制壓力流體到粗坯中;為此,控制單元4控制預(yù)吹制電動閥16開啟,以使預(yù)吹制壓力流體源15與注射室13(從而與粗坯3)進(jìn)行流體連通。
假定預(yù)吹制工序合格,即其相對于預(yù)定吹制模型沒有明顯偏差(時(shí)間或者壓力方面)。
拉伸棒20的下降速度使得其與構(gòu)成粗坯3的預(yù)型件的底部保持接觸,直至到達(dá)模底9。
預(yù)吹制致使粗坯3膨脹,直至粗坯與模具壁6和模底9僅部分地接觸,預(yù)吹制壓力不足以使粗坯3完全貼靠在壁6上。換句話說,不足以使粗坯成型。
因此,在預(yù)吹制工序后需進(jìn)行粗坯吹制工序,該吹制工序包括在粗坯3中注入吹制壓力流體;為此,控制單元4控制預(yù)吹制電動閥16關(guān)閉并控制吹制電動閥19開啟,以使吹制壓力流體源18與注射室13(從而與粗坯3)流體連通。在控制吹制電動閥19開啟的同時(shí)(或者略微延遲),控制單元4控制預(yù)吹制電動閥16關(guān)閉。
假定吹制工序合格,即其相對于預(yù)定的吹制模型沒有明顯的偏差(時(shí)間或者壓力方面)。
如附圖所示,還設(shè)置沖擊工序,其包括使模底9從其低位向其高位移動。在模底的低位,作動筒23的主孔36與排出器35流體連通,次室30與次壓力流體源39流體連通。為使模底9向其高位移動,控制單元4:
-操控主分配器33,以使作動筒23的主孔36與主流體源34進(jìn)行流體連通;
-操控次分配器38,以使次孔41與排出器40進(jìn)行流體連通。
活塞27則在主室29中的流體壓力作用下,抵抗次室30中流體的阻力而向其高位推動。根據(jù)一種實(shí)施方式,控制單元4控制壓力調(diào)節(jié)器37和流量調(diào)節(jié)器42,以調(diào)節(jié)活塞(因而模底9)的移動速度以及對其施加的推力。壓力調(diào)節(jié)器37和流量調(diào)節(jié)器42的控制法則可基于模底9的直徑:實(shí)際上,優(yōu)選的是,當(dāng)模底9為大直徑時(shí),移動速度(因而流量)大,當(dāng)模底9為小直徑時(shí),移動速度(因而流量)相對較小。
沖擊工序相對吹制工序略微提前啟動,尤其是以避免材料卡塞在模底9與開口8之間,特別是如看到的,以在這種提前正確調(diào)節(jié)時(shí),較好地成型容器2的底部。沖擊允許對容器2的底部進(jìn)行有利于分子定向(從而有利于提高機(jī)械剛度)的輔助拉伸。
在整個(gè)成型周期的期間,實(shí)時(shí)測量粗坯3中的壓力,測得的壓力值及其相應(yīng)的測量時(shí)刻由控制單元4予以存儲。
同樣,在成型周期的期間,模底9的位置由傳感器43實(shí)時(shí)測量,測得的模底9的位置值及其相應(yīng)的測量時(shí)刻由控制單元4予以存儲。
圖4示出的曲線表示隨時(shí)間(標(biāo)示為t)而變化的:
-在上部的模底9的軸向位置(或標(biāo)示為h的高度),
-在中部的成型過程中粗坯3或者容器2內(nèi)的壓力(標(biāo)示為p);
-在下部的預(yù)吹制電動閥16(標(biāo)示為pr)、吹制電動閥19(標(biāo)示為so)和分配器33、38(標(biāo)示為fdm)的計(jì)時(shí)圖。
這些曲線相對它們公共的時(shí)間軸同步,豎直虛線允許這些曲線在一些選定時(shí)刻相對應(yīng)。
如前所述,測量以均勻的時(shí)間間隔進(jìn)行。所述時(shí)間間隔可由控制單元4提供的時(shí)鐘節(jié)律限定,時(shí)鐘節(jié)律小于或等于壓力傳感器22和模底位置傳感器43可運(yùn)行的最大節(jié)律。這些曲線在圖4上顯示是連續(xù)的,因?yàn)榭刂茊卧?可以通過簡單內(nèi)插法(尤其是多項(xiàng)式)由傳感器22、43提供的按時(shí)測量結(jié)果這樣繪出這些曲線。
預(yù)吹制電動閥16開啟的控制在稱為“預(yù)吹制開始信號”的時(shí)刻tp1給出。預(yù)吹制電動閥16受響應(yīng)時(shí)間δtp影響,因而容器2中的壓力p從稱為“預(yù)吹制實(shí)際開始”的時(shí)刻tp2升高,使得tp2=tp1+δtp。
同樣,吹制電動閥19開啟的控制在稱為“吹制開始信號”的時(shí)刻ts1給出。吹制電動閥19受響應(yīng)時(shí)間δts影響,因而容器2中充斥的壓力p從稱為“吹制實(shí)際開始”的時(shí)刻ts2發(fā)生改變(驟增),使得ts2=ts1+δts,其表示吹制工序?qū)嶋H開始??刂茊卧?在壓力曲線上檢測時(shí)刻ts2。為此,根據(jù)一種特殊實(shí)施方式,用內(nèi)插法利用壓力測量結(jié)果獲得函數(shù)p(t)。因?yàn)閴毫在預(yù)吹制結(jié)束時(shí)呈線性增大,所以p(t)的導(dǎo)數(shù)在預(yù)吹制中恒定,以致控制單元4可將p(t)的導(dǎo)數(shù)改變數(shù)值的時(shí)刻值指定為時(shí)刻ts2。在變型中,函數(shù)p(t)是二階導(dǎo)函數(shù),控制單元4將p(t)的二階導(dǎo)數(shù)不再為零的時(shí)刻值指定為時(shí)刻ts2。這兩種技術(shù)提供相同的結(jié)果。時(shí)刻ts2由控制單元4進(jìn)行存儲。
最后,主分配器33開啟的控制(即使作動筒23的主孔36與主源34連通)、與同時(shí)次分配器38關(guān)閉的控制(即使次孔41與排出器40連通)在稱為“沖擊開始信號”的時(shí)刻tb1給出。假定分配器33、38相同,用δtb標(biāo)示每個(gè)分配器33或38和作動筒23的累計(jì)響應(yīng)時(shí)間,活塞27(因而模底9)的移動在稱為“沖擊實(shí)際開始”的時(shí)刻tb2開始,使得tb2=tb1+δtb,其表示模底9的移動實(shí)際開始。時(shí)刻tb2由控制單元4在沖擊曲線上檢測。為此,控制單元4將函數(shù)h(t)(其可用多項(xiàng)式內(nèi)插法利用位置測量結(jié)果算出)從其開始改變數(shù)值或h(t)的導(dǎo)數(shù)從其開始不再為零的時(shí)刻值指定為時(shí)刻tb2。時(shí)刻tb2由控制單元4進(jìn)行存儲。
另外,用ts3標(biāo)示容器2中的壓力因?yàn)檫_(dá)到其最大值(即吹制壓力)而停止增大的時(shí)刻,在稱為吹制平臺或稱穩(wěn)定時(shí)期的預(yù)定時(shí)間期間,壓力p基本保持等于該最大值。時(shí)刻ts3由控制單元4在壓力曲線上檢測。為此,控制單元4例如在吹制工序的期間檢測函數(shù)p(t)的導(dǎo)數(shù)減到零或者檢測容器2中的壓力達(dá)到吹制壓力的時(shí)刻,吹制壓力必要時(shí)以相應(yīng)于可影響成型單元1的壓力損失的預(yù)定值進(jìn)行校正,相應(yīng)于吹制平臺的開始。時(shí)刻ts3由控制單元4進(jìn)行存儲。
然后,用tb3標(biāo)示模底9經(jīng)過其整個(gè)行程c到達(dá)高位的時(shí)刻。表示沖擊結(jié)束的時(shí)刻tb3,有利地在時(shí)刻ts3之后,即沖擊應(yīng)當(dāng)在吹制平臺開始之后完成(換句話說,在容器2的壓力由于吹制而升高結(jié)束之后)。時(shí)刻tb3由控制單元4在沖擊曲線上檢測。為此,控制單元4將函數(shù)h(t)的導(dǎo)數(shù)減為零的時(shí)刻值指定為時(shí)刻tb3。時(shí)刻tb3由控制單元4進(jìn)行存儲。
如同已經(jīng)指出的那樣,如圖4所示,沖擊啟動于吹制之前:tb2<ts2。分別影響吹制電動閥19、分配器33和38的響應(yīng)時(shí)間δts和δtb在控制單元4中編程控制,控制單元考慮所述響應(yīng)時(shí)間以使對電動閥19開啟的控制和對分配器33、38的控制允許在吹制之前啟動沖擊。
但是已看到,僅不等式tb2<ts2并不足以確保良好的容器質(zhì)量(特別是涉及到容器2的底部的機(jī)械性能方面)。實(shí)際上,沖擊實(shí)際開始時(shí)刻tb2與吹制實(shí)際開始時(shí)刻ts2之間的時(shí)間間隔t1(t1=ts2-tb2),在周期過程中基本恒定,等于以t1ref標(biāo)示的預(yù)定的非零的基準(zhǔn)值。表述“等于”并不意味著t1與t1ref嚴(yán)格相等,而是它們之間的差距細(xì)微,即小于百分之幾、通常5%。換句話說,如果0.95t1ref≤t1≤1.05t1ref,則確定t1和t1ref相等。
下面,為了簡化,約定:
-t1=t1ref表示0.95t1ref≤t1≤1.05t1ref;
-t1>t1ref表示t1>1.05t1ref;
-t1<t1ref表示t1<0.95t1ref;
-t1≠t1ref表示t1>t1ref或者t1<t1ref.
響應(yīng)時(shí)間δtp、δts和δtb可有偏差,這些偏差由電動閥16、19和分配器33、38的活動部件的摩擦磨損和機(jī)械疲勞磨損造成??梢栽O(shè)想定期對電動閥16、19和分配器33、38的響應(yīng)時(shí)間重新編程控制,但需要完全停機(jī)以進(jìn)行測量,這會嚴(yán)重影響到生產(chǎn)。
因此,優(yōu)選的是監(jiān)控t1相對于t1ref的觀察到的偏差,如果需要校正偏差。
對于每個(gè)成型單元1,控制單元4利用存儲的數(shù)值tb2和ts2:計(jì)算時(shí)間間隔t1:t1=ts2-tb2,并比較t1與基準(zhǔn)值t1ref。這種計(jì)算和這種比較可以在每個(gè)周期進(jìn)行(更準(zhǔn)確的說,在每個(gè)周期結(jié)束時(shí),即在排出已形成容器2與加載新粗坯3之間進(jìn)行),或者周期性(例如每五至十個(gè)周期)進(jìn)行。當(dāng)計(jì)算周期性進(jìn)行時(shí),與基準(zhǔn)值t1ref的比較可以基于在多個(gè)相繼周期過程中測得的t1數(shù)值的平均值進(jìn)行。
只要t1≠t1ref,控制單元4就調(diào)整針對下一周期的沖擊開始信號tb1,以根據(jù)t1ref調(diào)校t1。
根據(jù)控制單元4作用于僅分配器33的控制,調(diào)整沖擊開始信號tb1,來進(jìn)行這種調(diào)校。實(shí)際上,設(shè)想由控制單元4根據(jù)其他參數(shù)(尤其是在預(yù)吹制工序時(shí)壓力峰值的正確定位)單獨(dú)調(diào)整吹制開始信號ts1。
為了更好說明控制單元4進(jìn)行的校正,以數(shù)學(xué)序列的方式為成型周期編號,給一給定周期分配整數(shù)值n,而為下一周期分配數(shù)值n+1。
當(dāng)對于周期n(或者對于預(yù)定數(shù)量的周期n-p至n,其中p是小于n的正整數(shù)值),t1(n)≠t1ref時(shí),控制單元4則對下一周期n+1,應(yīng)用以下規(guī)則來調(diào)整沖擊開始信號tb1(n+1):
-如果t1(n)=t1ref,則tb1(n+1)=tb1(n),從而保持沖擊開始信號(因此保持整個(gè)沖擊工序),
-如果t1(n)>t1ref,則tb1(n+1)=tb1(n)-(t1(n)-t1ref),從而提前沖擊開始信號(因此提前整個(gè)沖擊工序),
-如果t1(n)<t1ref,則tb1(n+1)=tb1(n)+(t1(n)-t1ref),從而延遲沖擊開始信號(因此延遲整個(gè)沖擊工序)。
(其中,t1(n)系指在周期n的t1值、或者在周期n-p至n的t1平均值。)
這種周期性校正限制了發(fā)生t1偏差的危險(xiǎn),t1在周期過程中基本保持恒定,有利于成品容器的統(tǒng)一性和質(zhì)量。
另外,用t2標(biāo)示總沖擊時(shí)間,即沖擊實(shí)際開始時(shí)刻tb2與沖擊結(jié)束時(shí)刻tb3的時(shí)間間隔:t2=tb3-tb2。
實(shí)際上已看到,容器質(zhì)量還取決于時(shí)間間隔t2,其有利地應(yīng)保持基本等于預(yù)定的基準(zhǔn)值t2ref。因此,優(yōu)選的是監(jiān)控t2相對于t2ref的觀察到的偏差,如果需要則予以校正。
如前所述,表述“等于”并不意味著t2與t2ref嚴(yán)格相等,但是它們之間的差距細(xì)微,即小于百分之幾、通常5%。換句話說,如果0.95t2ref≤t2≤1.05t2ref,則確定t2和t2ref相等。
下面,為了簡化,約定:
-t2=t2ref表示0.95t2ref≤t2≤1.05t2ref;
-t2>t2ref表示t2>1.05t2ref;
-t2<t2ref表示t2<0.95t2ref;
-t2≠t2ref表示t2>t2ref或t2<t2ref.
時(shí)間間隔t2取決于沖擊行程c和沖擊速度、即模底9(因而活塞27)的移動速度。
生產(chǎn)中,模底9的行程c是固定的,因?yàn)槠溆勺鲃油?3的選擇和其可能的調(diào)節(jié)確定,所述調(diào)節(jié)僅周期性地在成型單元1維護(hù)保養(yǎng)工序的期間進(jìn)行。
如圖4所示,沖擊速度在沖擊過程中不是恒定的。實(shí)際上,在粗坯到達(dá)模底9的表面10時(shí)隨著粗坯3中的壓力上升,阻止模底9升高的作用力增大。
因此,影響吹制曲線的任何變化會改變模底9的移動速度,從而改變時(shí)間間隔t2的值。
但是,從一周期n(或多個(gè)周期n-p到n)到下一周期n+1,模底9的移動速度可通過作用于壓力調(diào)節(jié)器37和/或作用于流量調(diào)節(jié)器42進(jìn)行改變。
對于每個(gè)成型單元1,控制單元4利用存儲的數(shù)值tb2和tb3計(jì)算時(shí)間間隔t2:t2=tb3-tb2,并比較t2與基準(zhǔn)值t2ref。如同t1那樣,可在每個(gè)周期或者周期性地校正t2。在周期性校正的情況下,與基準(zhǔn)值t2ref的比較可基于在多個(gè)相繼周期過程中測得的t2的數(shù)值的平均值。
因此,只要t2≠t2ref,則所述控制單元4就改變壓力調(diào)節(jié)器37處的流體壓力和/或流量調(diào)節(jié)器42處的流體流量,以根據(jù)t2ref調(diào)校t2。
更準(zhǔn)確的說,當(dāng)對于周期n(或者對于周期n-p至周期n),t2(n)≠t2ref時(shí),控制單元4則對于下一周期n+1,應(yīng)用以下規(guī)則,來改變壓力調(diào)節(jié)器37處的壓力和調(diào)節(jié)器42處的流量:
-如果t2(n)=t2ref,那么流量得以保持,
-如果t2(n)>t2ref,那么流量增大,以提高沖擊速度,從而使時(shí)刻tb3提前,
-如果t2(n)<t2ref,那么流量減少,以減低沖擊速度,從而使時(shí)刻tb3延遲。
(其中,t2(n)系指在周期n的t2值、或者在周期n-p至周期n的t2的平均值。)
這種周期性校正限制發(fā)生t2偏差的危險(xiǎn),對t2偏差的調(diào)節(jié)有利于成品容器的統(tǒng)一性和質(zhì)量。
作為對時(shí)間間隔t2調(diào)節(jié)的替換,出于相同的原因和以相同的方式,可以調(diào)節(jié)容器2中的壓力達(dá)到吹制壓力值的時(shí)刻ts3與沖擊結(jié)束時(shí)刻tb3的時(shí)間間隔t3:t3=tb3-ts3。
在這種情況下,有利的正是從周期n(或者周期n-p至周期n)到下一周期n+1,使時(shí)間間隔t3保持等于預(yù)定的基準(zhǔn)值t3ref。則優(yōu)選在每個(gè)周期監(jiān)控t3相對于t3ref的觀察到的偏差,如果需要校正這些偏差。
如前所述,表述“等于”并不意味著t3與t3ref嚴(yán)格相等,而是它們之間的差距細(xì)微,即小于百分之幾、通常5%。換句話說,如果0.95t3ref≤t3≤1.05t3ref,則t3和t3ref確定相等。
下面,為了簡化,約定:
-t3=t3ref表示0.95t3ref≤t3≤1.05t3ref;
-t3>t3ref表示t3>1.05t3ref;
-t3<t3ref表示t3<0.95t3ref;
-t3≠t3ref表示t3>t3ref或t3<t3ref.
如同t2那樣,t3取決于沖擊行程c(生產(chǎn)中該沖擊行程是固定的)和沖擊速度,沖擊速度可通過作用于壓力調(diào)節(jié)器37和/或作用于流量調(diào)節(jié)器42,從周期n(或者周期n-p至n)到下一周期n+1進(jìn)行改變。但是,t3還取決于確定ts3的吹制壓力。
對于每個(gè)成型單元1,控制單元4利用存儲的數(shù)值ts3和tb3計(jì)算時(shí)間間隔t3:t3=tb3-ts3,并比較t3與基準(zhǔn)值t3ref。如同t1或t2那樣,可在每個(gè)周期或者周期性地校正t3。在周期性校正的情況下,與基準(zhǔn)值t3ref的比較可基于在多個(gè)相繼周期過程中測得的t3的數(shù)值的平均值。
因此,只要t3≠t3ref,則控制單元4改變調(diào)節(jié)器37處的壓力和/或調(diào)節(jié)器42處的流體流量,以根據(jù)t3ref調(diào)校t3。
更準(zhǔn)確的說,當(dāng)對于周期n(或者對于周期n-p至周期n的平均值),t3(n)≠t3ref時(shí),控制單元4就對于下一周期n+1,應(yīng)用以下規(guī)則,來改變壓力調(diào)節(jié)器37處的壓力和/或調(diào)節(jié)器42處的流量:
-如果t3(n)=t3ref,那么流量得以保持,
-如果t3(n)>t3ref,那么流量增大,以提高沖擊速度,從而使時(shí)刻tb3提前,
-如果t3(n)<t3ref,那么流量被限制,以減低沖擊速度,從而使時(shí)刻tb3延遲。
(其中,t3(n)系指在周期n的t3的值、或者周期n-p至周期n的t3的平均值。)
這種周期性校正限制發(fā)生t3偏差的危險(xiǎn),t3調(diào)節(jié)如同t2那樣,有利于成品容器的統(tǒng)一性和質(zhì)量。
另外已觀察到,單獨(dú)或者組合考慮的其他各種測量可允許提高容器的統(tǒng)一性和質(zhì)量。
第一,可借助于響應(yīng)時(shí)間δtb的值,檢測主分配器33和/或作動筒23的故障。更準(zhǔn)確的說,如前所述,響應(yīng)時(shí)間δtb是一種復(fù)合持續(xù)時(shí)間,等于分配器33的響應(yīng)時(shí)間δtbd與作動筒23的響應(yīng)時(shí)間δtbv之和:
δtb=δtbd+δtbv。
借助于安裝在主室29中的、與接收其數(shù)據(jù)的控制單元4連接的壓力傳感器,可以測量主室29中的壓力,從而由此求出響應(yīng)時(shí)間δtbd的值,其等于沖擊開始信號tb1與主室29中壓力開始增大的時(shí)刻之間分隔的時(shí)間。
控制單元4可以被編程控制,以比較δtbd與預(yù)定的閾值(相應(yīng)于主分配器33的標(biāo)稱工作),當(dāng)δtbd判定大于或等于該閾值時(shí),由此推斷出主分配器33發(fā)生故障,并發(fā)出指示該故障的警報(bào),例如建議成型單元1停機(jī),以更換主分配器33或者對其進(jìn)行手動控制操作和/或修理。
同樣,借助于聯(lián)接于模底9或桿28(模底和桿固連在一起)且連接于接收其數(shù)據(jù)的控制單元4的運(yùn)動傳感器,結(jié)合安裝在主室29中的壓力傳感器,可以檢測模底9的運(yùn)動,從而由此求出響應(yīng)時(shí)間δtbv的值,其等于主室29中壓力升高與桿28(因而模底9)開始移動的時(shí)刻之間分隔的時(shí)間。
控制單元4可以被編程控制,以比較δtbv與預(yù)定的閾值(相應(yīng)于作動筒23的標(biāo)稱工作),當(dāng)δtbv判定大于或等于該閾值時(shí),由此推斷出作動筒23發(fā)生故障,發(fā)出指示該故障的警報(bào),例如建議成型單元1停機(jī),以更換作動筒23或者對其進(jìn)行手動控制操作和/或修理。
作動筒23的故障還可利用模底9的位置曲線(在圖4的上部)和吹制曲線(在圖4的下部)進(jìn)行檢測。更準(zhǔn)確的說,可檢驗(yàn)?zāi)5?在吹制實(shí)際開始時(shí)刻ts2的位置hs2與沖擊持續(xù)時(shí)間t2之間的相干性。這種相干性可由控制單元4進(jìn)行檢驗(yàn),為此,控制單元可被編程控制,以同時(shí)檢驗(yàn)位置hs2處于兩個(gè)預(yù)定值之間以及時(shí)刻t2也處于兩個(gè)預(yù)定值之間,如果這兩個(gè)累計(jì)條件(相應(yīng)于作動筒23良好工作)未被驗(yàn)證的話,則發(fā)出指示作動筒23出現(xiàn)故障的警報(bào),例如建議成型單元1停機(jī),以便進(jìn)行更換或進(jìn)行控制操作。
第二,可用由控制單元4操控的流量調(diào)節(jié)器42來調(diào)節(jié)hs2的值(如上所述)。
在坐標(biāo)點(diǎn)(ts2,hs2),由于粗坯3中壓力驟增——如壓力曲線中可見的,因此沖擊曲線(在圖4的上部)斜率經(jīng)受變化。
模底9在時(shí)刻ts2的位置,即hs2的值,必須較為精確地調(diào)節(jié),因?yàn)槿萜?的質(zhì)量取決于此。實(shí)際上,如果模底9在時(shí)刻ts2定位太低,那么可能在吹制時(shí)在模底9與開口8之間產(chǎn)生材料卡塞。相反,如果模底9在時(shí)刻ts2定位太高,那么,粗坯3的材料不能適當(dāng)?shù)匾詢?nèi)表面10的形狀成型。模底9在時(shí)刻ts2的位置,取決于模底9的移動速度,因此,可以通過流量調(diào)節(jié)器42進(jìn)行調(diào)節(jié)。
因此,利用收集的在周期n(或者可選地在多個(gè)周期n-p至n上)的測量結(jié)果,控制單元4檢驗(yàn)hs2是否對應(yīng)于預(yù)定的基準(zhǔn)值,如果不是這種情況,則操控流量調(diào)節(jié)器42,以從周期n+1起:
-如果hs2的值(考慮允差)大于基準(zhǔn)值,則減小允許流量,以減慢活塞27;
-相反,如果hs2的值(考慮允差)小于基準(zhǔn)值,則增大允許流量,以加速活塞27。
最后要注意的是,繼控制單元4的上述行動之后,可能發(fā)生流量調(diào)節(jié)器42被調(diào)節(jié)到其最小(即其允許流體通過截面完全開啟,尤其是以便增大活塞27在主室29中恒定壓力下移動的速度),或者相反被調(diào)節(jié)到其最大(即其最大限度關(guān)閉流體通過截面,尤其是以降低活塞27在主室29中恒定壓力下移動的速度)。在這兩種情況下,控制單元4為作用于模底9的移動、最后作用于沖擊曲線所提供的操縱范圍縮小。為使控制單元4能重新獲得這些操縱范圍,可設(shè)置對控制單元4編程控制以作用于壓力調(diào)節(jié)器37,以致:
-當(dāng)調(diào)節(jié)器42達(dá)到其最低流量時(shí),降低注入到主室29中的壓力;
-相反,當(dāng)調(diào)節(jié)器達(dá)到其最大流量時(shí),增大注入到主室29中的壓力。