CN117681418A - 用于制造容器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造容器的装置，包括：用于所述容器的型坯的加热装置，所述加热装置的加热效果可设定；成型装置，如用于将所述型坯成型为容器的拉伸吹塑装置；测量装置，其适于实施穿过所述容器的光，如红外光的透射测量；调节装置，其适于对所述透射测量的结果和所述透射测量的额定值进行处理，并且基于所述透射测量和所述额定值的结果对所述加热装置的加热效果和/或所述成型装置的一或多个可设定的参数进行设定。本发明还涉及一种相应的方法。

Description

用于制造容器的装置和方法

本发明涉及用于以拉伸吹塑工艺制造容器，如PET容器的一种装置和一种方法。

已知的有公开案EP 1 998 950，其中在容器上实施壁厚测量，以便调节型坯的加热装置。

其缺点在于，必须实施具体的壁厚测量，这对一些容器几何形状而言较为困难。同样地，以测得的壁厚仅能调节一个对应的加热装置。

本发明的目的是，提供一种在实践中更易于操作的用于容器制造的调节装置。

该目的通过根据下列权利要求所述的装置和方法来达成。

在制成的容器上实施透射测量。透射测量的目的并非在于测定壁厚，而是测定光径中的材料量以及可能的性质。这一方面已包括两个容器壁部的材料，另一方面也适用于相对于透射测量的路径倾斜地延伸的容器部件。后者例如出现在瓶子的肩部区域、未精确处于光径中心的容器或带有造型的容器中。造型例如为容器壁部中的凹槽或凸起等结构，其设在壁部的内侧和/或外侧，例如用于装饰或者例如用签字标记。

借助于透射测量的结果来设定加热装置的加热效果和/或成型装置的一或多个可设定的参数。

容器例如可以为瓶子，如PET塑料瓶。

透射测量例如以光，例如红外(IR)光实施。其中，可以在两个不同的波长(二者均在红外区内)中实施透射，以消除或补偿光径中的其他介质，如空气湿度的影响。一个波长优选处于待检查材料的吸光度范围内，该吸光度高于另一波长中的吸光度，例如高至少5倍或10倍。这样就能非常可靠地检测光径中的材料量。

为选择波长，可以在两个不同的检测器的光径中设置滤光器，并且可以用分束器得到两个光径，该分束器在光通过容器透射后将光分开。

可以将两个波长的检测器的测量信号独立地提供给调节装置，也可以例如通过(加权)减法在调节装置上游的测量电桥中对测量信号进行处理，并且将差值提供给调节装置。

在未将定义的壁厚指定为额定值的调节装置中，可以将测量装置所记录的历史测量用作额定值。由此，无需针对具体壁厚的测定来校准测量装置。通过使用历史测量，同样无需考虑影响测量的其他因素。根据经验，在实践中，例如机器振动、具体容器形状、容器的造型和其他因素均对测量有影响。通过使用历史测量，这些因素均已考虑到。例如可以通过制造以及用测量装置测量容器，并且决定将这个容器的测量值存储为之后用测量装置进行测量的额定值，来获得历史测量。

可选地，测量装置可以在容器的多个位置上测定透射率。为此，例如使容器相对测量装置移动，且在其相对测量装置移动期间，以测量装置实施多次透射测量，由此在不同位置上实施多次透射测量。这些透射测量在不同位置上测定透射率，但如果容器以其垂直于运动方向的高度方向运动，则大体在容器的同一高度上进行测定。容器的高度方向例如可以从容器底部至容器的开口和/或沿容器纵轴定向。

例如求出透射测量的结果(针对相应的波长单独处理，或者如上所述，已在测量电桥中处理)的平均值。其中，也可以仅求测量值中的一些，例如尽可能接近容器中心的测量值(运输方向上的中心)的测量值的平均值。例如可以仅求测量值中大体在同一高度上测得的两个、三个、四个、五个或六个的平均值。随后，可以将如此测得的平均值用于调节。通过使用大体在容器的同一高度上的多个位置的透射测量，对容器的大片区域进行测量，且测量对较小干扰的敏感度降低。作为求平均值的替代，也可以仅将这些值相加，或以其他方式处理成测量结果。

测量装置也可以如此地构建，使其可以在容器的多个位置在容器的不同高度上实施透射测量。为此，测量装置可以具有多个测量传感器，其可以分别在容器上实施一次透射测量。不同的测量传感器可以具有一个共用的(IR)光源，但也可以多组测量传感器中的一组的多个测量传感器具有一个共用的(IR)光源，其中每个测量传感器也可以具有自己的(IR)光源。每个测量传感器均具有用于检测透射光的检测器，其中该检测器可以具有对透射的光的不同波长敏感的多个子检测器。每个测量传感器均可以测量不同的波长，例如两个不同的波长的(IR)光的透射率。

测量传感器(全部或一些)例如可以等距设置，例如以0.5cm至3cm，例如1cm的间隔设置。这样就能得到容器的透射率的尽可能完整的图像，且与容器的具体长度和形状无关。这种具有多个测量传感器的测量装置可以在不进行机械改造的情况下用于不同种类的容器，例如用于具有不同长度的容器形状的容器种类。

调节装置可以对加热装置的加热效果进行设定。这例如可以通过由调节装置预设加热装置的功率或温度来实施。为设定温度，可以设有内调节回路，以执行调节装置所预设的温度的设定。

所述装置可以具有多个加热装置，其加热效果可以由调节装置控制(如上所述，通过预设加热装置的温度或热功率)。其中，调节装置可以设定多个或所有加热装置的加热效果。为此，调节装置可以访问测量装置所提供的所有数据。其中，也可以使用测量传感器中的所有或多个的透射测量值，并且由调节装置处理。

这样就能改进对加热装置的调节，因为能够考虑到多个测量传感器的测量路径中的材料的材料量和性质来进行调节。

例如可以设置比加热装置更多的测量传感器。这样就能利用多个测量传感器的信息来设定加热装置中的一或多个的加热效果。

作为加热装置的加热效果的补充或替代，也可以用调节装置设定成型装置的一或多个可设定的参数。这在拉伸吹塑机中，例如成型装置中例如涉及施加某个压力(如初始压力、中间压力、最终压力中的一或多种)的时刻和/或相应压力的水平。调节装置例如可以设定拉伸过程的时间点和拉伸过程的速度(如拉伸杆的速度)，或者与压力的设定无关地进行设定。

结合附图示出所述装置和所述方法的例示性实施方式。其中：

图1：具有多个加热装置的型坯

图2：测量装置中的容器

图3：测量装置中的容器另一图示

图4：装置的示意性草图。

图1示出型坯1，其处于五个加热装置2前的加热工位中。五个加热装置2竖向重叠布置。作为五个的替代，也可以采用五个以上或五个以下的加热装置2。多个加热装置2也可以不全部用于加热型坯，因为型坯的长度不到使其处于所有加热装置2之前的程度。在这种情况下，调节装置仅对所使用的加热装置2进行调节。

加热装置2可以指或可以包括红外线辐射器或辐射加热器或微波辐射器。加热装置2的温度或热功率是可调节的。由此，在采用多个加热装置2的情况下，型坯1的这些不同的区域受热程度可能不同。通常仅将型坯1的腹部区域或管状区域(图1中绘示在凸缘以下或下方)，而不将图1中绘示在型坯上端的凸缘或螺纹区域加热至变形所需的温度。视型坯的待变形部分的区域的具体受热程度，在成型过程中形成容器的某个形状，其在透射测量中给出另一结果。温度对透射测量的光径中的材料量以及材料的性质有影响。这在PET中可以指结晶度、分子链的方向或水分含量，所有这些均可能对透射测量有影响。

图2示出处于测量装置4中的容器3。测量装置4中在此例示性地设有二十个测量传感器5。也可以采用更多或更少的测量传感器5。可以不使用最下方的测量传感器5，因为容器3的长度过短，无法到达最下方的测量传感器5的区域。多个测量传感器5分别具有一个光源6，其可以沿测量路径发出IR光。每个光源6均可以脉冲式工作，并且发出若干光脉冲。光源也可以持续发光。作为多个光源6的替代，也可以仅设有一个共用的光源。也可以分别针对多组的多个检测器7中的一组设置一个共用的光源，其持续地或脉冲式地工作。

每个实施容器的透射测量的检测器7均对通过容器透射的光进行检测，其中光在被检测器7检测到之前穿过容器3的两个壁部。

每个检测器7均可以将透射光分成两个或两个以上的光束。在每个分光路中可以设有一个滤波器，由此，该滤波器可以使不同波长的光滤过。在滤波器下游的光路中可以设有可测量光强度的光电检测器。可以在测量电桥中切换测量传感器的光电检测器的信号，使得在光径中没有容器材料的情况下，信号相互抵消，从而输出近似为零的测量结果，而在有材料的情况下，输出非零的测量结果。

如图2所示，测量传感器5可以等距设置。测量传感器可以在垂直于容器3的纵轴的方向上具有一个光径。测量传感器5可以在竖向上重叠布置。如果容器3垂直竖立或悬挂，则光径可以为水平的。多个测量传感器5的光径可以相互平行和/或长度相等。

每个测量传感器5的一或多个信号被分别提供给调节装置。也可以将每个检测器的信号分别提供给调节装置。

如图3所示，可以通过运输机将容器以悬挂或竖立的方式运输穿过测量装置。该运动通过图3中的箭头8示出。其中，可以在容器3的同一高度上实施多次透射测量。为此，当容器3运动穿过测量装置4时依次实施多次透射测量，在这种情况下，透射测量通过容器3的不同位置上的运动来实施。

在图3中，测量传感器和容器的视向垂直于图2。该视向平行于测量传感器的光径的方向(垂直于绘图平面)。

测量传感器可以测量例如容器的透射率的位置用小圆圈9标记。在将容器沿箭头8的运动方向送入图3所示的位置之前，已在该处测得透射率。

图3中水平并排示出的圈即为可以在容器的大体同一高度上实施的透射测量。图3中上下叠置的圈相当于在容器的不同高度上实施的透射测量。

图3中以大体同一高度示出透射测量中仅有一些可以被进一步处理，例如用于求平均值。可选地，可以仅对容器的大体同一高度上的尽可能靠近容器的纵轴10的两个、三个、四个或四个以上的透射测量进行进一步处理，例如用于求平均值。例如可以仅对刚好在纵轴10右侧或左侧的位置上的一个或两个透射测量进行进一步处理，例如用于求平均值。

高度方向在图3中沿容器的纵轴10延伸。替代地，该方向也可以沿从容器3的底部11至其开口12的方向延伸。在图3中，该方向与纵轴10的方向相同。

图2和图3中用附图标记13标出的测量传感器对容器肩部区域内的容器透射率进行测量。如图2中可以很好地看出，容器3的壁部在此相对透射测量的光径倾斜地延伸。由此，与测量传感器14的透射测量，例如在下方的两个或三个测量传感器实施的透射测量相比，该透射测量检测到更多的材料。因此，在容器壁厚相同的情况下，测量传感器13和14在测量传感器13和14的测量位置上提供透射率或光径中的材料量的不同值。但这一点不会造成不利影响，因为调节装置的额定值，例如透射测量的历史值同样测量到该差异。通过调节至历史测量值而不是调节至预设的壁厚，所述装置可用于不同的容器类型、容器形状和容器尺寸，且无需对测量设备进行机械改造。

图4示出示意性的装置20。所述装置包括一或多个加热装置21、成型装置22、测量装置23和调节装置24。如上文和下文所述，将测量装置23的数据提供给调节装置24(参见箭头25)。这样调节装置24就能对加热装置23的加热效果进行设定(参见箭头26)。同样地，或作为调节加热装置的替代，调节装置24可以对成型装置22的可设定参数进行设定。这例如可以指拉伸吹塑过程中施加初始压力和/或中间压力和/或最终压力的时间点。拉伸过程的时间点和/或拉伸过程的拉伸杆的速度也可以由调节装置设定。

调节装置如此地设定加热装置的加热效果和/或成型装置的参数，使得透射测量的结果(实际值)尽可能接近透射测量的预设(额定)值。

透射测量的结果在很大程度上由透射测量的光径中容器的材料量决定。特别是在采用多个加热装置的情况下，这个材料量可针对性地受到加热效果以及成型装置的可设定参数的影响。

成型装置可以具有用于成型容器的多个模具，其中每个模具独立地用于将型坯成型为容器。调节装置可以如此地构建，使得容器的透射测量结果与多个模具中的一个对应。随后，调节装置可以求出对应于同一模具的不同容器的透射测量的结果的平均值。其中，可以求出同一模具所对应的5个以上或以下或者10个以上或以下的容器的透射测量的结果的平均值。随后，将求得的平均值用于调节加热装置和/或成型装置的可设定参数。由此，通过调节装置实施的设定更加独立于各容器，并且更加可靠地检测出***问题或调节的错误设定。

调节装置例如可以构建为神经网络或人工智能(AI)的形式，其将测量传感器的大量测量值或测量结果处理成少数输出值，其中使用比测量值更少的输出值。

Claims (15)

1.一种用于制造容器(3)的装置(20)，包括：

用于所述容器(3)的型坯(1)的加热装置(2,21)，所述加热装置的加热效果可设定，

具有可设定的参数的成型装置(22)，例如用于将所述型坯成型为容器的拉伸吹塑装置，所述参数对所述成型过程有影响，

测量装置(23)，其适于实施穿过所述容器(3)的光，如红外光的透射测量，

调节装置(24)，其适于对所述透射测量的结果和所述透射测量的额定值进行处理，并且基于所述透射测量和所述额定值的结果

-对所述加热装置(21)的加热效果，和/或

-所述成型装置的一或多个可设定的参数进行设定。

2.根据权利要求1所述的装置，其中用两个不同的波长的光，例如红外光实施透射测量。

3.根据权利要求2所述的装置，其中可以将所述两个不同波长的光的透射测量的结果分别提供给所述调节装置(24)，或者，可以先将所述两个不同波长的光的透射测量的结果计算成某个值，如差值或商，再作为测量值提供给所述调节装置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置，其中所述额定值由事先以所述测量装置得到的历史测量值确定。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述测量装置(23)适于大体在容器的同一高度上，在所述容器的不同位置上，在所述容器(3)上多次实施透射测量，并且将所述结果求平均值、相加或以其他方式处理成若干测量结果，并且将如此地得到的所述测量结果提供给所述调节装置(24)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述测量装置具有多个测量传感器(5)，所述测量传感器可以在容器的不同高度上，在所述容器的不同位置上，在所述容器(3)上实施透射测量，并且可以将所述测量传感器的结果分别提供给所述调节装置(24)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述测量装置(23)如此地构建，使得所述光在所述照明装置与所述光的接收器之间穿过所述容器(3)的两个壁部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述调节装置适于将所述透射测量的测量值存储为将来的测量的额定值。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中设有多个加热装置(21,2)，其加热效果可设定，所述加热装置可将沿所述型坯(1)的纵轴的不同区域加热，其中所述测量装置具有多个测量传感器(5)，所述测量传感器可以沿所述容器(3)的纵轴(10)在不同位置上实施穿过所述容器(3)的光，如红外光的透射测量，其中所述调节装置可以基于所述多个测量传感器(5)对所述多个加热装置(2,21)的加热效果进行调节，其中例如设置比加热装置(21,2)更多测量传感器(5)，例如两倍以上或三倍以上。

10.一种制造容器的方法，具有以下步骤：

借助于加热装置(2,21)，通过其加热效果来加热型坯(1)，

例如以拉伸吹塑过程将所述型坯(1)成型为容器(3)，

在所述容器上以测量装置实施透射测量，以及

根据所述透射测量的结果，以及根据以所述测量装置得到的所述透射测量的历史测量值来调节(25,26)所述加热装置的加热效果。

11.根据权利要求10所述的方法，其中用所述测量装置(23)在容器(3)上实施透射测量，并且将所述透射测量的结果作为所述透射测量的历史测量值存储在所述调节装置(24)中。

12.根据权利要求10或11中任一项所述的方法，其中大体在容器的同一高度上，在所述容器(3)上实施多次透射测量，并且将所述结果求平均值、相加或以其他方式处理成若干测量结果，并且将如此地得到的所述测量结果提供给所述调节装置。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，其中在容器的不同高度上，在所述容器的不同位置上，在所述容器上实施多次透射测量，并且将所述结果分别提供给所述调节装置。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中设有多个加热装置(2)，其加热效果可设定，所述加热装置将沿所述型坯的纵轴的不同区域加热，其中所述测量装置具有多个测量传感器(5)，所述测量传感器沿所述容器(3)的纵轴(10)在不同位置上实施穿过所述容器(3)的光，如红外光的透射测量，其中所述调节装置基于所述多个测量传感器(5)对所述多个加热装置(2)的加热效果进行调节，其中例如设置比加热装置更多测量传感器(5)，例如两倍以上或三倍以上。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，其中基于所述透射测量的结果，除所述加热装置的加热效果之外，所述调节装置还对所述成型步骤的相关参数，如吹塑压力或吹塑时间点进行调节。