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CN101228020A - 用于定位结构元件的方法和装置 - Google Patents

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CN101228020A CNA2006800270945A CN200680027094A CN101228020A CN 101228020 A CN101228020 A CN 101228020A CN A2006800270945 A CNA2006800270945 A CN A2006800270945A CN 200680027094 A CN200680027094 A CN 200680027094A CN 101228020 A CN101228020 A CN 101228020A
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Abstract

该方法和该装置用于定位结构元件。一个流体驱动装置(52)使结构元件(62)沿着导向装置运动。结构元件的位置标记由至少一个传感器(51)检测。传感器的输出信号输送给一个控制单元并且该控制单元通过根据传感器的输出信号改变流体供应来调节结构元件的位置。

Description

用于定位结构元件的方法和装置
本发明涉及一种用于定位结构元件的方法，在该方法中，一个流体驱动装置使该结构元件沿着导向装置运动。
此外，本发明涉及一种用于定位结构元件的装置，该装置具有一个流体驱动装置以及一个用于该结构元件运动的导向装置。
这种方法和装置例如在吹塑成形容器时使用，其中，预成形坯在热调整的情况下在吹塑模具内部由拉伸杆拉伸并且通过吹塑压力作用成形为容器。拉伸杆在此通常由气动的缸来定位。
在通过吹塑压力作用来成形容器时，用热塑性材料制成的预成形坯、例如用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)制成的预成形坯在吹塑机内部供应给不同的处理站。这种吹塑机典型地具有一个加热装置以及一个吹塑装置，在该吹塑装置的区域中事先调节温度的预成形坯通过双轴定向膨胀成容器。该膨胀借助于导入到待膨胀的预成形坯中的压力空气来进行。DE-OS 43 40 291中描述了在预成形坯这样膨胀时在方法技术上的过程。处于压力下的气体的开头提及的导入也包括压力气体导入到正在成长的容器泡中以及压力气体在吹塑过程开始时导入到预成形坯中。
DE-OS 42 12 583中描述了用于成形容器的吹塑站的基本结构。DE-OS 23 52 926中描述了用于调节预成形坯的温度的可能性。
在用于吹塑成形的装置内部，预成形坯以及已被吹塑的容器可借助于不同的传递装置输送。尤其是使用输送棒经受住了考验，预成形坯套在这些输送棒上。但预成形坯也可用其它承载装置来传递。使用用来传递预成形坯的夹钳以及使用可插入到预成形坯的嘴部区域中以便保持的扩张棒也属于可供使用的结构。
在使用传送轮的情况下传递容器例如在DE-OS 199 06 438中在在吹塑轮与输出段之间设置有传送轮的情况下进行了说明。
预成形坯的已经描述的传递一方面在所谓的双级方法中进行，在这种双级方法中预成形坯首先以压注方法制造，接着临时储存并且随后才在它们的温度调节方面进行调整以及吹塑成容器。另一方面在所谓的单级方法中进行应用，在这种单级方法中预成形坯直接在它们以压注技术制造和充分硬化之后被合适地调节温度并且接着被吹塑成形。
在所使用的吹塑站方面已经公知了不同的实施形式。在设置在旋转的输送轮上的吹塑站中经常遇到模具承载件的书本式的可翻开性。
但也可使用可彼此相对移动的或用其它方式导向的模具承载件。在尤其适用于接收多个用于成形容器的模腔的位置固定的吹塑站中，典型地使用彼此平行设置的盘作为模具承载件。
DE-OS 101 45 579中详细描述了具有对应配置的拉伸杆的吹塑站的拉伸系统。拉伸杆在此构造成实心的棒并且吹塑空气穿过连接活塞供应给吹塑模具，该连接活塞具有比拉伸杆的外直径取值大的内直径。由此在拉伸杆与连接活塞的内面之间提供一个环形间隙，处于压力下的气体可流过该环形间隙。
使用空心的拉伸杆例如已由DE-OS 28 14 952公知。用于处于压力下的气体的连接在此通过一个构造成环状的拉伸杆的背对拉伸杆圆头的端部进行。此外，DE 34 08 740 C2中描述了通过空心的拉伸杆的端部进行的压力气体供应。
由DE-OS 103 25 229.0已经公知，为了定位拉伸杆使用一个电的直线驱动装置，该电的直线驱动装置类似于磁悬浮轨道系统(Transrapid-Bahnsystem)的功能原理来设计。这种直线电机可实现在实施拉伸运动时高精度的可再现性，但具有相对大的结构重量和高的价格。
总体来讲，迄今已公知的用于定位结构元件的装置总是具有一系列个别优点，但迄今仍不能满足对结构重量小、装置价格低以及定位运动实施精确所提出的所有要求。
本发明的任务在于，这样改进开头所述类型的方法，使得在总装置重量小的情况下精确实施定位运动得到支持。
该任务根据本发明这样来解决：结构元件的至少一个位置标记由至少一个传感器检测，传感器的输出信号输送给一个控制单元，控制单元通过根据传感器的输出信号改变流体供应来调节结构元件的位置。
本发明的另一个任务在于，这样设计开头所述类型的装置，使得可在装置价格低以及装置重量小的情况下精确实施定位运动。
该任务根据本发明这样来解决：结构元件具有至少一个位置标记，在导向装置的区域中设置有至少一个用于检测位置标记的传感器，传感器与一个用于流体驱动装置的控制单元相连接，该控制单元与用于根据传感器的输出信号改变流体供应并且用于实施位置调节的调节元件相连接。
通过流体驱动与位置检测和与位置相关的流体供应调节相组合，可在使用简单且价格便宜的流体驱动装置、例如一个被气动地驱动的缸的情况下获得否则只能在使用伺服驱动装置或直线电机的情况下达到的位置精度。相对于使用这种伺服电机或直线驱动装置，使用受调节的流体驱动装置提供了紧凑性极其大、耐用度高以及每负荷体积单元力发挥大的优点。通过流体驱动装置的调节由此可使公知驱动系统的优点彼此相组合。
一个价格特别便宜的实施形式这样来提供：作为流体驱动装置使用气动的驱动装置。
特别高的调节力的提供可这样进行：作为流体驱动装置使用液压的驱动装置。
一个简单的结构上的构造这样得到支持：流体驱动装置实施直线运动。
位置检测的精度可这样改进：传感器检测多个标记的位置。
无接触的位置检测可这样实现：光学地实施位置检测。
另一个实施形式变型方案在于：电磁地实施位置检测。
流体供应的精确且快速的可控制性可这样实现：由控制单元控制可电控制的阀。
一个用于在结构紧凑的同时提供高调节力的实施形式这样实现：作为流体驱动装置使用在缸内部被导向的活塞。
快速且同时精确的可控制性这样得到支持：活塞可在两侧由控制压力加载。
在结构紧凑的情况下非常高的调节品质这样实现：作为传感器使用直线电机。
一个优选的实施形式这样来提供：在吹塑机的区域中实施应用。
尤其考虑的是：在吹塑机的拉伸系统的区域中实施应用。
在实施吹塑过程时进一步的方法优选这样实现：根据由直线驱动装置提供的位置检测来实施吹塑阀控制。
附图中示意性地示出了本发明的实施例。附图表示：
图1  用于用预成形坯制造容器的吹塑站的立体视图，
图2  吹塑模具的纵剖面，在该吹塑模具中使预成形坯拉伸和膨胀，
图3  用于说明用来吹塑成形容器的装置的基本结构的草图，
图4  具有增大的热容的变型的加热段，
图5  一个吹塑站的侧视图，在该吹塑站中拉伸杆由一个拉伸杆承载件定位，以及
图6  一个吹塑站的示意性侧视图，在该吹塑站中拉伸杆通过一个驱动杆定位，一个受调节的气动活塞作用在该驱动杆上。
图1和图2中示出了用于使预成形坯1成形为容器2的装置的原理结构。
用于成形容器2的装置基本上由一个设置有吹塑模具4的吹塑站3组成，预成形坯1可嵌入到该吹塑模具中。预成形坯1可以是用聚对苯二甲酸乙二醇酯压注的件。为了可使预成形坯1嵌入到吹塑模具4中以及为了可取出制作好的容器2，吹塑模具4由一些模具半部5、6和一个可由升降装置8定位的底部件7组成。预成形坯1可在吹塑站3的区域中由一个输送棒9保持，该输送棒与预成形坯1一起在该装置内部穿过多个处理站。但也可例如通过钳或其它操作装置使预成形坯1直接嵌入到吹塑模具4中。
为了可导入压力空气，在输送棒9下方设置有一个连接活塞10，该连接活塞给预成形坯1供应压力空气并且同时相对于输送棒9进行密封。但在变型的结构中原则上也可考虑使用固定的压力空气导入管路。
预成形坯1的拉伸在该实施例中借助于一个由缸12定位的拉伸杆11进行。根据另一个实施形式，拉伸杆11的机械定位通过一些由滚子(Abgriffrolle)加载的凸轮段来进行。尤其是当在一个旋转的吹塑轮上设置多个吹塑站3时使用凸轮段是符合目的的。
在图1中所示的实施形式中，拉伸系统这样构造，使得提供两个缸12的串联布置。由一个初级缸13使拉伸杆11首先在真正的拉伸过程开始之前移动直到预成形坯1的底部14的区域中。在真正的拉伸过程期间，初级缸13连同移出的拉伸杆与一个承载初级缸13的滑座15共同由一个次级缸16或通过一个曲线控制装置定位。尤其考虑的是，这样被曲线控制地使用次级缸16，使得由一个在实施拉伸过程期间沿着一个曲线轨滑动的导向滚子17预给定当前的拉伸位置。导向滚子17由次级缸16压在导向轨上。滑座15沿着两个导向元件18滑动。
在设置在承载件19、20的区域中的模具半部5、6闭合之后，承载件19、20的彼此相对锁止借助一个锁止装置40进行。
为了适配预成形坯1的嘴部区段21的不同形状，根据图2提出在吹塑模具4的区域中使用独立的螺纹嵌件22。
除了已被吹塑的容器2，图2还用虚线描绘了预成形坯1并且示意性地示出了一个正在成长的容器泡23。
图3示出了一个吹塑机的基本结构，该吹塑机设置有一个加热段24以及一个旋转的吹塑轮25。从一个预成形坯输入装置26起，预成形坯1由传送轮27、28、29输送到加热段24的区域中。沿着加热段24设置有一些热辐射器30以及鼓风机31，以便加热预成形坯1。在足够加热预成形坯1之后这些预成形坯被传送给吹塑轮25，吹塑站3设置在该吹塑轮的区域中。完成吹塑成形的容器2由另一些传送轮供应给输出段32。
为了可使预成形坯1这样成形为容器2，使得容器2具有保证填充在容器2内部的食品、尤其是饮料具有长期的可用性的材料特性，在加热和定向预成形坯1时必须遵循专门的方法步骤。此外，通过遵循专门的尺寸确定规范可获得有利的效果。
作为热塑性材料可使用不同的塑料。例如可使用PET、PEN或PP。
在定向过程期间预成形坯1的膨胀通过供应压力空气来进行。压力空气供应划分为预吹塑阶段和接着的主吹塑阶段，在该预吹塑阶段中气体、例如压缩空气以低的压力水平供应，在该主吹塑阶段中气体以较高的压力水平供应。在预吹塑阶段期间典型地使用具有处于10bar至25bar区间内的压力的压力空气，在主吹塑阶段期间供应具有处于25bar至40bar区间内的压力的压力空气。
从图3也可看出，在所示的实施形式中加热段24由多个环行的输送元件33构成，这些输送元件彼此链式排列并且沿着一些转向轮34被导向。尤其考虑的是，通过链式的布置展开一个基本上矩形的基本轮廓。在所示的实施形式中，在加热段24的朝向传送轮29和输入轮35的延展区域中使用一个单个的尺寸确定得相对大的转向轮34并且在相邻的转向部的区域中使用两个尺寸确定得相对小的转向轮36。但原则上也可考虑其它任意的导向装置。
为了可彼此相对尽可能紧密地布置传送轮29和输入轮35，所示的布置被证实是尤其符合目的的，因为三个转向轮34、36定位在加热段24的相应的延展区域中，更确切地说分别是较小的转向轮36定位在向加热段24的直线延伸部分过渡的区域中并且较大的转向轮34定位在与传送轮29和输入轮35的直接的传送区域中。作为使用链式的输送元件33的替换方案，例如也可使用旋转的加热轮。
在容器2完成吹塑之后，这些容器由取出轮37从吹塑站3的区域导出并且通过传送轮28和输出轮38输送到输出段32。
在图4中所示的变型的加热段24中可通过更多数量的热辐射器30每单位时间加热更多量的预成形坯1。鼓风机31在此将冷却空气导入到冷却空气通道39的区域中，这些冷却空气通道分别位于对应配置的热辐射器30的对面并且通过流出口排出冷却空气。通过这样设置流出方向实现了冷却空气的基本上横向于预成形坯1的输送方向的流动方向。冷却空气通道39可在位于热辐射器30对面的表面的区域中提供用于热辐射的反射体，也可通过排出的冷却空气来实现热辐射器30的冷却。
图5示出了在从前面观察的视线方向下吹塑站3的相对于图1中的视图变型的视图。尤其是从该视图可看出，拉伸杆11由一个拉伸杆承载件41保持，该拉伸杆承载件由一个承载件底座44和一个通过离合元件42与承载件底座40相连接的滚子承载件43构成。滚子承载件43保持用于定位拉伸系统的导向滚子17。导向滚子17沿着一个未示出的曲线轨被导向。在此实现对拉伸过程的完全机械控制。
图5中说明的离合元件42也可在根据图1的实施形式中用于实现缸12彼此间或与一个用于导向滚子17的承载元件完全机械脱耦。
图5说明了离合元件42的卡锁状态，在该卡锁状态中承载件底座44和滚子承载件43彼此间通过离合元件42相连接。由此存在刚性的机械耦合，该刚性的机械耦合导致导向滚子17的定位被直接地立刻转换成拉伸杆11的定位。由此在吹塑轮25的任意运动状态中存在拉伸杆11的精确地预给定的定位并且拉伸杆11的定位在吹塑轮25上设置有多个吹塑站3的情况下在每个吹塑站3中都精确再现。拉伸杆11的定位的这种精确的机械预定有助于所制造的容器2的高产品品质以及高均匀性。
图5也示出了用于对吹塑站3供给吹塑压力的气动部件46的布置。气动部件46装备有高压阀47，这些高压阀可通过连接件48与一个或多个压力供给装置相连接。在容器2吹塑成形之后，导出到周围环境中的吹塑空气通过气动部件46首先输送给消声器49。
图6示出了一个实施形式，在该实施形式中拉伸杆11通过一个耦合部位50与定位杆51相耦合。原则上拉伸杆11和定位杆51也可构造成单件式的，但两件式的实施形式可实现在无需在拉伸杆驱动装置上进行变化的情况下与产品相关地更换拉伸杆11。定位杆51在所示的实施例中同轴线地在缸52中被导向并且可由活塞53调节。缸52通过一个阀54与供给装置55相连接。所示的实施例涉及气动的供给装置55并且阀54可构造成电磁阀。为了不仅实施拉伸杆11的提升过程而且实施降低过程，通过阀54不仅可对活塞53上方的区域而且可对该活塞下方的区域加载以压力。
在图6中所示的实施形式中，使预成形坯1吹塑成形为容器2以嘴部区段在垂直方向上向下定向地进行。但这种布置也可相对于图6中的视图转过180度来使用，由此，预成形坯1以它们的嘴部区段在垂直方向上向上地成形为容器2。
根据图6中的实施例，定位杆51和活塞53刚性地彼此相连接。这例如可通过将定位杆51的外螺纹拧入到活塞53的对应配置的槽口的内螺纹中来进行。定位杆51以杆内部空间56包围一个标记棒57，该标记棒设置有多个标记58，这些标记在纵向方向62上前后相继设置。在使用标记58的情况下定位杆51的相应位置由未示出的传感器检测并且传输给控制单元60。控制单元60通过阀54来控制对缸52的气动供给并且由此实现用于定位杆51的位置调节。
阀54例如可构造成三位五通换向阀。作为在标记棒57的区域中设置位置标记的替换方案，也可在定位杆51上设置相应的标记并且将位置传感器例如定位在标记棒57的区域中、杆内部空间56内部的或定位杆51外部的或活塞53外部的其它位置上。
根据另一个实施形式，作为位置测量系统使用直线电机。根据一个特别的实施形式，直线电机无助于定位杆51的驱动，而是仅提供位移测量系统。由此可使用具有小结构重量和小结构体积的、尺寸确定得小的直线电机，此外，该直线电机价格也便宜。直线电机由此在该实施形式中仅用作高精度的位移测量系统。
定位杆51具有一个用于检测驱动杆58的相应定位的位移测量装置。通过集成在定位杆51中的位移测量系统可控制用于吹塑站3的吹塑阀接通的时刻。在此涉及用于预吹塑压力、主吹塑压力、吹塑空气导回以及已被吹塑的容器3排气的阀63、64、65、66中的至少一个。由此可实现拉伸和吹塑的时间过程之间的精确协调。
此外，图6示出了连接活塞10的一个实施形式：吹塑空气阀63、64、吹塑空气导回阀65以及排气阀66直接设置在连接活塞10上并且与该连接活塞一起可被定位。连接活塞10的内部空间67通过一些连接通道68、69、70、71与相应的阀63、64、65、66相连接。连接活塞10的定位可被曲线控制地这样进行，使得与连接活塞10相连接的凸轮滚子72沿着控制凸轮73被导向。吹塑空气阀63与一个低压供给装置74相连接，吹塑空气阀64与高压供给装置75相连接。吹塑空气导回阀65与导回系统76相连接，排气阀66与消声器77相连接。
通过气动驱动与电调节相组合可在结构重量小以及对于几乎任意大小的容器2可提供高的拉伸力的情况下提供可程序化的拉伸运动。尤其是可在无需更换具有大重量的机械式拉伸凸轮的情况下通过电子的操作控制来进行与待制造的不同产品的适配。
根据另一个实施形式也考虑，逐个地给每个吹塑站3装备一个自己的控制装置，所述控制装置空间分布地控制相应的吹塑过程。由此提供特别简单且不易受电流影响的系统，由此即使在各个部件局部失效的情况下其它吹塑站也保持能够工作。

Claims (28)

1.用于定位结构元件的方法，在该方法中，一个流体驱动装置使该结构元件沿着导向装置运动，其特征在于：该结构元件的至少一个位置标记由至少一个传感器检测；所述传感器的输出信号输送给一个控制单元；该控制单元通过根据所述传感器的输出信号改变流体供应来调节该结构元件的位置。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：作为流体驱动装置使用气动的驱动装置。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：作为流体驱动装置使用液压的驱动装置。
4.根据权利要求1至3中一项的方法，其特征在于：该流体驱动装置实施直线运动。
5.根据权利要求1至4中一项的方法，其特征在于：所述传感器检测多个标记的位置。
6.根据权利要求1至5中一项的方法，其特征在于：光学地实施所述位置检测。
7.根据权利要求1至5中一项的方法，其特征在于：电磁地实施所述位置检测。
8.根据权利要求1至7中一项的方法，其特征在于：由该控制单元控制可电控制的阀。
9.根据权利要求1至8中一项的方法，其特征在于：作为流体驱动装置使用在缸内部被导向的活塞。
10.根据权利要求1至9中一项的方法，其特征在于：该活塞可在两侧由控制压力加载。
11.根据权利要求1至10中一项的方法，其特征在于：作为传感器使用直线电机。
12.根据权利要求1至10中一项的方法，其特征在于：在吹塑机的区域中实施应用。
13.根据权利要求1至11中一项的方法，其特征在于：在吹塑机的拉伸系统的区域中实施应用。
14.根据权利要求1至12中一项的方法，其特征在于：根据所提供的位置检测来实施吹塑阀控制。
15.用于定位结构元件的装置，该装置具有一个流体驱动装置以及一个用于该结构元件运动的导向装置，其特征在于：该结构元件具有至少一个位置标记；在该导向装置的区域中设置有至少一个用于检测所述位置标记的传感器；所述传感器与一个用于该流体驱动装置的控制单元相连接，该控制单元与用于根据所述传感器的输出信号改变流体供应并且用于实施位置调节的调节元件相连接。
16.根据权利要求15的装置，其特征在于：该流体驱动装置构造成气动的。
17.根据权利要求15的装置，其特征在于：该流体驱动装置构造成液压的。
18.根据权利要求15至17中一项的装置，其特征在于：该流体驱动装置被构造用于实施直线运动。
19.根据权利要求15至18中一项的装置，其特征在于：沿着该流体驱动装置的运动轨设置有至少两个标记。
20.根据权利要求15至19中一项的装置，其特征在于：所述传感器被构造用于光学地检测位置。
21.根据权利要求15至19中一项的装置，其特征在于：所述传感器被构造用于电磁地检测位置。
22.根据权利要求15至21中一项的装置，其特征在于：该调节元件构造成可电控制的阀。
23.根据权利要求15至22中一项的装置，其特征在于：该流体驱动装置具有至少一个在缸(52)中被导向的活塞(53)。
24.根据权利要求23的装置，其特征在于：所述活塞(53)可在两侧由处于压力下的流体加载地设置。
25.根据权利要求15至24中一项的装置，其特征在于：所述传感器构造成直线电机的一部分。
26.根据权利要求15至26中一项的装置，其特征在于：该流体驱动装置设置在一个吹塑机的区域中。
27.根据权利要求15至26中一项的装置，其特征在于：该流体驱动装置设置在一个吹塑机的拉伸系统中。
28.根据权利要求15至27中一项的装置，其特征在于：该吹塑机的吹塑站(3)的阀控制与该流体驱动装置的位置检测相耦合。
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