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Die vorliegende Erfindung fällt in den Bereich der Herstellung eines Kunststoffbehältnisses, insbesondere in den Bereich einer Prüfvorrichtung für die Herstellung eines Kunststoffbehältnisses gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Bei der Herstellung von Kunststoffbehältnissen sind im Wesentlichen zwei Arten von Blasverfahren bekannt, zum einen das Streckblasen oder auch Spritzstreckblasen genannt, und zum anderen das Extrusionsblasen. Das Streckblasen ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffbehältnissen aus thermoplastischem Kunststoff, wie PET, PVC und PP; dieses Verfahren wird vorwiegend zur Herstellung von PET-Flaschen eingesetzt. Im Streckblasprozess werden Kunststoffbehältnisse hergestellt, die in Umfangs- und Längsrichtung verstreckt sind. Diese Verfahrensweise basiert auf der biaxialen Ausrichtung der Makromoleküle im Kunststoff. Bei der Herstellung solcher Kunststoffbehältnisse wird ein zweistufiges Produktionsverfahren angewendet, wobei in einem ersten Verfahrensschritt in einer Spritzgiessmaschine sogenannte Vorformlinge erstellt werden, welchen in einem zweiten Verfahrensschritt in einer Streckblasmaschine zu dem gewünschten Kunststoffbehältnis ausgeformt werden. In der Streckblasmaschine wird jeder Vorformling mittels einer Heizvorrichtung entlang seiner Längenausdehnung erwärmt, wobei eine Vielzahl von Heizelementen diesen Vorformling gezielt lokal stärker oder schwächer erwärmen, um beim anschliessenden Streckblasformen die gewünschte Wanddickenverteilung über die Längenausdehnung des Kunststoffbehältnisses erhalten zu können. Konsequenterweise werden beispielsweise Bereiche in der Umgebung eines Vorformlinggewindes und eines Vorformingbodens weniger erwärmt bzw. sogar gekühlt, während ein Bereich dazwischen stärker erwärmt wird, um hier eine grössere Streckung vollziehen zu können. Diese selektive Erwärmung des Vorformlings ermöglicht es, einen direkten Einfluss auf die Wanddickenverteilung des gewünschten Kunststoffbehältnisses vorzunehmen.
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Das Streckblasen grenzt sich vom Extrusionsblasen dadurch ab, dass hierbei ein Kunststoffbehältnis aus einem nur in die Länge gezogenen thermoplastischen Schlauch hergestellt wird. Auch beim Extrusionsblasen kennt man zwei wesentliche Verfahrensschritte, namentlich das Extrudieren eines thermoplastischen, schlauchförmigen Vorformlings und das anschliessende Blasformen, bei welchem mittels Innendruck das Kunststoffbehältnis den Innenkonturen einer Blasform angepasst wird.
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Zwecks Wanddickensteuerung über die Längenausdehnung des Vorformlings wird Kunststoffmaterial gesteuert durch eine Drossel einer Düsenvorrichtung zugeführt und beim anschliessenden Extrudieren ein Extruderdorn in dieser Düsenvorrichtung mittels eines Stellantriebs in zwei zueinander senkrechten Richtungen derart bewegt, dass der entstehende Schlauch bereichsweise unterschiedliche Wanddicken aufweist, damit beim anschliessenden Blasformen entsprechend genügend Kunststoffmaterial zur gezielten Ausformung des Kunststoffbehältnisses bereitsteht.
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Ein Kennzeichen der im Streckblasprozess hergestellten Kunststoffbehältnisse ist ein am Behälterboden erkennbarer Angusspunkt im Gegensatz zu einer bei extrudierten Kunststoffbehältnissen sichtbaren Quetschnaht.
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Beiden Blasverfahren ist gemeinsam, dass bei der Herstellung solcher Kunststoffbehältnisse höchste Sorgfalt und eine strikte Qualitätskontrolle erforderlich sind. Hier stehen zum einen die je nach Verwendung der Kunststoffbehältnisse erforderliche Stabilität und zum anderen die Reinheit im Vordergrund. So bedarf es zum Beispiel lebensmittelreiner Kunststoffbehältnisse für die weitläufig bekannten Getränke-PET-Flaschen, wobei mit Blick auf die Stabilität die Wandstärke der PET-Flaschen davon abhängig sein kann, ob ein kohlesäurehaltiges Getränk darin abgefüllt werden soll oder ein kohlesäurefreies Getränk. Des Weiteren kann beispielsweise die Wandstärke und die geometrische Struktur von Kunststoffbehältnissen auch davon abhängen, ob die befüllten Endprodukte eine Stapelbarkeit aufweisen sollen.
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Generell besteht deshalb der Bedarf, während des Produktionsprozesses die fertigen Kunststoffbehältnisse zumindest periodisch einer Qualitätskontrolle zu unterziehen, um möglichst identische Produkte mit konstanter, hoher Qualität erhalten zu können, und die Kunststoffbehältnisse über ihre Längenausdehnung eine Wandstärke innerhalb vorgegebener Toleranzen aufweisen. Neben der Einhaltung gleichmässiger Qualität ist auch die verarbeitete Menge von Kunststoffmaterial mit Blick auf die Ökologie und Ökonomie von Bedeutung, weshalb ebenfalls auf einen minimal notwendigen Materialverbrauch beim Herstellungsprozess zu achten ist.
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Typischerweise gelangt während des Herstellungsprozesses eine periodische Überprüfung der Wandstärke der Kunststoffbehältnisse zum Einsatz, wobei beispielsweise fertiggestellte Kunststoffbehältnisse unmittelbar aus dem Prozess entnommen werden, gewogen werden und anschliessend senkrecht zur Richtung der Längenausdehnung der Kunststoffbehältnisse in vorbestimmte Segmente zerschnitten werden, die wiederum einer Wägung unterzogen werden. Die Wägungen des gesamten Kunststoffbehältnisses und dessen Segmente gibt dann Auskunft über die Materialverteilung in Richtung der Längenausdehnung, womit eine bisher hinreichende Aussage über die Produktqualität möglich ist. Diese Art der Qualitätsprüfung erscheint insbesondere mit Blick auf die übliche, hohe Produktionsgeschwindigkeit von rund 1000 Kunststoffbehältnissen pro Stunde zeitintensiv. Sollte durch den Einfluss einer unvorhergesehenen Parameterveränderung im Herstellungsprozess von Kunststoffbehältnissen, selbige nicht mehr den Qualitätsanforderungen genügen, so dauert das hier beschriebene Prüfverfahren zu lange, um auf diese Parameterveränderungen in der Massenproduktion sinnvoll und rasch einwirken zu können, womit es konsequenterweise zu grösseren Chargen unbrauchbarer Kunststoffbehältnissen kommen kann. Der hierbei anfallende Aufwand an Material, Prozessdauer und Energie ist unerwünscht.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prüfvorrichtung für die Herstellung von Kunststoffbehältnissen bereitzustellen, mit der in möglichst kurzer Prüfzeit eine periodische Prüfung von Kunststoffbehältnissen durchführbar ist.
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Die der Erfindung für eine Prüfvorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffbehältnisses zugrundeliegende Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1; die diesen Erfindungsgedanken weiterbildenden Merkmale sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 10.
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Der Kern der Erfindung mit Blick auf die Prüfvorrichtung ist darin zu sehen, dass diese Prüfvorrichtung eine Temperaturmessvorrichtung umfasst, mit welcher ein Temperaturprofil des Kunststoffbehältnisses in dessen Längenausdehnung ermittelbar ist. Dabei macht man sich die unterschiedlichen Temperaturen im Temperaturprofil des Kunststoffbehältnisses zu einem Zeitpunkt während der Abkühlphase zunutze, um Rückschlüsse auf die gezielte, variierende Materialverteilung in Längenausdehnung bzw. auf die unterschiedliche Wandstärke des Kunststoffbehältnisses ziehen zu können; diese Rückschlüsse werden in einer Auswerteeinheit der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung ermittelt.
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Das hierbei zugrundeliegende, physikalische Phänomen beruht auf der Wärmekapazität von Körpern im Allgemeinen. Die Wärmekapazität von Körpern ist proportional zur deren Körpermasse. Da bei der Herstellung von Kunststoffbehältnissen gezielt deren Wandstärke in Richtung der Längenausdehnung variiert, variiert ebenfalls die Wärmekapazität in Richtung der Längenausdehnung dieses Kunststoffbehältnisses, womit auch die Temperatur am Ende des Herstellungsprozesses in Richtung der Längenausdehnung variiert. Wenn nun an einem fertig erzeugten Kunststoffbehältnis eines laufenden Produktionsprozesses zu einem Zeitpunkt während der Abkühlphase die Ermittlung des Temperaturprofils über die Längenausdehnung erfolgt, können Rückschlüsse über den lokalen Materialverbrauch in Längenausdehnung gezogen werden, da aufgrund variierender Wärmekapazität auch die Temperatur über die Längenausdehnung variiert.
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Vorteilhaft ist, wenn in der Auswerteeinheit zusätzlich die Gesamtmasse des Kunststoffbehältnisses Berücksichtigung findet, denn mithilfe von Gesamtmasse und Temperaturprofil kann ein gewichtetes Materialprofil in Längenausdehnung des Kunststoffbehältnisses ermittelt werden und somit eine rasche und genaue Qualitätsprüfung erfolgen. Für die zusätzliche Berücksichtigung der Gesamtmasse des Kunststoffbehältnisses kann einerseits ein in einem Toleranzbereich fest vorgegebenes Gewicht eines beispielsweise im Spritzgiessverfahren erzeugten Vorformlings dienen, oder andererseits das mittels einer Waage bestimmte Gesamtgewicht des Kunststoffbehältnisses nach dessen Fertigstellung.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Temperaturmessvorrichtung als eine berührungsfreie Temperaturmessvorrichtung ausgebildet ist und nach dem Prinzip der infraroten Temperaturmessung funktioniert. Die berührungsfreie Temperaturmessung ermöglicht die einfache Qualitätsprüfung unterschiedlicher Kunststoffbehältnisse, da keine Einstellung auf unterschiedliche Grössen und Dicken notwendig ist. Selbstverständlich können neben einer Anzahl infraroter Temperatursensoren wahlweise auch Kontaktthermometer zwecks Temperaturmessung an den Kunststoffbehältnissen zum Einsatz gelangen.
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Bei einer vorteilhaften, erfindungsgemässen Prüfvorrichtung umfasst die Temperaturmessvorrichtung einen Temperatursensor, an welchem das Kunststoffbehältnis vorbeiführbar ist, und zwar in dessen Längenausdehnung bzw. zudem in dessen Umfangsrichtung.
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Ferner kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Temperaturmessvorrichtung stabförmig ausgebildet ist und parallel zur Längenausdehnung des Kunststoffbehältnisses angeordnet ist, wobei diese Temperaturmessvorrichtung eine Mehrzahl von in Richtung der Längenausdehnung des Kunststoffbehältnisses nebeneinander angeordneten Temperatursensoren umfasst.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung umfasst selbige eine Rotationsvorrichtung, mit welcher das Kunststoffbehältnis um dessen Längsachse vor der Temperaturmessvorrichtung drehbar angeordnet ist; hierdurch können vorteilhafterweise mehrere Temperaturprofile sequentiell am äusseren Umfang des Kunststoffbehältnisses ermittelt und ausgewertet werden.
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Eine weitere Ausführungsform der Prüfvorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Temperturmessvorrichtung eine zylindrische Hohlstruktur aufweist, auf deren Innenseite in Umfangsrichtung und in Richtung der Längenausdehnung des Kunststoffbehältnisses eine Mehrzahl von Temperatursensoren angeordnet sind; mit Vorteil ermöglicht diese Ausführungsform eine stationäre, simultane Temperaturerfassung am gesamten Umfang des Kunststoffbehältnisses.
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Ferner ist bei einer weiteren Ausführungsform der erfinderischen Prüfvorrichtung vorgesehen, dass die Auswerteeinheit Teil einer Blasvorrichtung ist, womit unmittelbar Einfluss auf den Produktionsprozess in der Blasvorrichtung genommen werden kann. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein geschlossener Regelkreis zwischen der Blasvorrichtung und der Prüfvorrichtung, so dass bei einer unvorhergesehenen Parameteränderung im Produktionsprozess eine schnellst mögliche Nachregelung in der Blasvorrichtung erfolgen kann. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei der hier in Rede stehenden Blasvorrichtung um eine Streckblasmaschine oder um eine Extrusionsblasmaschine handelt. Die vorliegende Prüfvorrichtung kann völlig unabhängig vom vorhergehenden bzw. nachfolgenden Herstellungsprozess sowohl bei den bekannten Streckblasmaschinen wie auch bei den Extrusionsblasmaschinen in gleicher Weise vorteilhaft zum Einsatz gelangen.
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Als besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung hervorzuheben, dass neu eine schnelle Qualitätsprüfung in frei wählbaren Perioden während eines laufenden Produktionsprozesses durchgeführt werden kann, um die geforderten, hohen Standards einzuhalten, bei gleichzeitigem, minimalem Einsatz von Ressourcen hinsichtlich Materialverbrauch und Energieverbrauch; zudem verkürzt der Einsatz der Prüfvorrichtung gemäss der Erfindung die Reaktionszeiten bei unvorhergesehen, den Herstellungsprozess störenden Einflüssen. Darüber hinaus erfolgt diese Qualitätsprüfung im Gegensatz zum Stand der Technik zerstörungsfrei für das Kunststoffbehältnis, womit dieses dem Produktionsprozess nach einer Prüfung erhalten bleibt. Diese Prüfvorrichtung macht es somit erstmals möglich, dass die Qualitätsprüfung in kurzen Perioden durchgeführt werden kann und jede Veränderung der Wandstärke eines Kunststoffbehältnisses – selbst innerhalb vorgegebener Toleranzen – unmittelbar erfasst werden kann und auf den Produktionsprozess angewendet werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die mit der Prüfvorrichtung in Wirkverbindung stehende Blasvorrichtung als eine Streckblasmaschine ausgebildet ist, wobei diese Streckblasmaschine eine Regeleinheit umfasst, die eingangsseitig über eine Datenverbindung mit der Auswerteeinheit und ausgangsseitig über eine Datenverbindung mit einer Anzahl Heizelementen zur selektiven Erwärmung eines Vorformlings verbunden ist. Sollte sich nun die mittels der erfindungsgemässen Prüfvorrichtung festgestellte Wandstärkenverteilung eines Kunststoffbehältnisses – selbst innerhalb vorgegebener Toleranzen – verändern, werden die Daten aus der Auswerteeinheit einer Regeleinheit zugeführt, die dann entsprecht auf die Heizelemente für die Vorformlinge Einfluss nimmt; in der Folge werden Vorformlinge in selektiven Bereichen entweder stärker oder schwächer erwärmt, um einer unvorhergesehenen Wandstärkenveränderung entgegenzuwirken.
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Mit Vorteil ist bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die mit der Prüfvorrichtung verbundene Blasvorrichtung als eine Extrusionsblasmaschine ausgebildet ist, wobei diese Extrusionsblasmaschine eine Regeleinheit umfasst, die eingangsseitig über eine Datenverbindung mit der Auswerteeinheit und
- (a.) ausgangsseitig über eine Datenverbindung mit einem Stellantrieb für einen Extruderdorn in der Extrusionsblasmaschine verbunden ist und/oder
- (b.) ausgangsseitig die Regeleinheit über eine Datenverbindung mit einer Drossel verbunden ist. Wie bereits im vorhergehenden Absatz [0019] beschrieben, werden auch hier die Daten aus der Regeleinheit genutzt, um bei einer Wandstärkenveränderung eines Kunststoffbehältnisses unmittelbar auf den Produktionsprozess in der Extrusionsblasmaschine Einfluss nehmen zu können; die Regeleinheit wirkt dabei auf einen Stellantrieb für den im Wesentlichen in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbaren Extruderdorn ein, um der Wandstärkenveränderung entsprechend entgegenzuwirken. Selbstverständlich wäre es im Rahmen der Erfindung auch denkbar, dass die Regeleinheit auf einen weiteren Stellantrieb einwirkt, der eine Anpassung einer Düsenform in der Extrusionsblasmaschine ermöglicht; ferner werden die Daten aus der Regeleinheit genutzt, um auf eine in Förderrichtung des Kunststoffmaterials der Düsenvorrichtung vorgelagerten Drossel steuernd Einfluss nehmen zu können.
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Der Kern der Erfindung mit Blick auf das Verfahren zur Prüfung eines Kunststoffbehältnisses ist darin zu sehen, dass zu einem Zeitpunkt während der Abkühlphase an dem Kunststoffbehältnis mittels einer Temperaturmessvorrichtung ein Temperaturprofil in Richtung der Längenausdehnung dieses Kunststoffbehältnisses ermittelt wird, wobei anschliessend die Messwerte der Temperaturmessvorrichtung über eine Datenverbindung an eine Auswerteeinheit übergeben werden und aus den Messwerten im Folgenden die Materialverteilung in Längenausdehnung des Kunststoffbehältnisses ermittelt wird. Die physikalischen Hintergründe und die gegenüber dem Stand der Technik hervorzuhebenden Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens wurden bereits oben erörtert, weshalb hier auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Mithilfe der Gesamtmasse des Kunststoffbehältnisses wird in der Auswerteeinheit aus dem Temperaturprofil und der Gesamtmasse eine gewichtete Materialverteilung in Längenausdehnung des Kunststoffbehältnisses ermittelt. Die Gesamtmasse kann der Auswerteeinheit entweder durch direkte Eingabe übermittelt werden oder durch Wägung des fertiggestellten Kunststoffbehältnisses mittels einer Waage. Bei der Verwendung von im Spritzgiessverfahren hergestellten Vorformlingen ist deren Gesamtmasse in vorgegebenen Toleranzen annähernd gleich, sodass die Gesamtmasse daraus erzeugter Kunststoffbehältnisse unverändert und somit ebenfalls annähernd gleich ist. Dennoch kann es von Vorteil sein, die Gesamtmasse – insbesondere bei mittels Extrusionsblasverfahren fertiggestellten Kunststoffbehältnissen – durch Wägen zu bestimmen und der Auswerteeinheit jeweils über eine Datenverbindung zuzuführen.
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Um am Umfang des Kunststoffbehältnisses sequentiell eine Anzahl von Temperaturmessungen durchführen zu können, wird das Kunststoffbehältnis in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung um seine Längsachse mittels einer Rotationsvorrichtung gedreht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Temperaturmessvorrichtung eine zylindrische Hohlstruktur aufweist, in welche das Kunststoffbehältnis hineingestellt wird und anschliessend eine stationäre, simultane Temperaturmessung in Umfangsrichtung des Kunststoffbehältnisses und in Richtung dessen Längenausdehnung durchgeführt wird, wodurch eine schnelle Temperaturmessung am Gesamtumfang des Kunststoffbehältnisses erfolgen kann und konsequenterweise eine kurze Prüfzeit ermöglicht wird.
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Vorteilhaft für das erfindungsgemässe Verfahren ist ferner, wenn die Auswerteeinheit als Teil einer Blasvorrichtung ausgebildet ist, womit die Daten aus der Auswerteeinheit unmittelbar an die Blasvorrichtung übergeben werden, um in einem geschlossenen Regelkreis unmittelbar Einfluss auf den Herstellungsprozess der Kunststoffbehältnisse nehmen zu können.
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Für den Fall, dass die Blasvorrichtung als eine Streckblasvorrichtung ausgebildet ist, werden die Daten der Auswerteeinheit einer Regeleinheit übergeben, die dann eine Anzahl Heizelemente für Vorformlinge in der Streckblasvorrichtung derart steuert, dass einzelne Bereiche des Vorformlings entsprechend stärker oder schwächer erwärmt werden, um einer Wandstärkenveränderung des Kunststoffbehältnisses entgegenzuwirken. Für den weiteren Fall, dass die Blasvorrichtung als eine Extrusionsblasmaschine ausgebildet ist, werden die Daten der Auswerteeinheit ebenfalls einer Regeleinheit übergeben, die dann einen Stellantrieb für einen Extruderdorn in im Wesentlichen zwei zueinander senkrechten Richtungen steuert und/oder eine einer Extruderdüse vorgelagerten Drossel steuert, um einer Wandstärkenveränderung des Kunststoffbehältnisses entgegenzuwirken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beispielhaft erläutert. Gleiche Gegenstände sind in den Figuren grundsätzlich mit gleichen Bezugszeichen versehen. An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Figuren keinerlei einschränkende Wirkung auf den Erfindungsgegenstand haben, sondern lediglich mögliche Ausführungsformen des Erfindungsgedankens darstellen.
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Es zeigen rein schematisch die
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1 eine erfindungsgemässe Prüfvorrichtung für die Herstellung von Kunststoffbehältnissen;
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2a, b, c Ausführungsformen der Prüfvorrichtung gemäss 1;
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3a, b weitere Ausführungsformen der Erfindung gemäss 1;
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4 ein weitere Ausführungsform der Erfindung gemäss 1;
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5 die erfindungsgemässe Prüfvorrichtung als Bestandteil eines Regelkreises;
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6 eine Ausführungsform der Erfindung gemäss 5, und
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7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung gemäss 5.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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1 zeigt eine erfindungsgemässe Prüfvorrichtung für die Herstellung von Kunststoffbehältnissen 1. Mit 1 ist hier eine Flasche symbolisch als ein Kunststoffbehältnis gezeigt. Selbstverständlich ist mit dieser Flasche 1 eine mögliche Behältnisform lediglich bespielhaft dargestellt; ein einschlägiger Fachmann möge unter dem hier verwendeten Begriff „Kunststoffbehältnis“ jede beliebige Form als subsumiert betrachten. Nebengeordnet und parallel zur Längenausdehnung der Flasche 1 ist eine berührungsfreie Temperaturmessvorrichtung 4 mit einer Vielzahl von Temperatursensoren 10 gezeigt. Die Temperaturmessvorrichtung 4 ist über eine Datenverbindung 7 mit einer Auswerteeinheit 9 verbunden.
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Die Flasche 1 ist einem Herstellungsprozess für Kunststoffbehältnisse aus einer – hier nicht dargestellten – Blasvorrichtung entnommen und weist somit eine typische Entnahmetemperatur von rund 60°C auf. Diese Flasche 1 trifft nach der Entnahme auf eine Umgebungstemperatur von rund 25°C und kühlt demzufolge ab. Gemäss der vorliegenden Erfindung wird zu einem Zeitpunkt während der Abkühlphase mit der Temperaturmessvorrichtung 4 ein seitliches Temperaturprofil in Richtung der Längenausdehnung der Flasche 1 ermittelt und an die Auswerteeinheit 9 übergeben. Aus dem Temperaturprofil der Flasche 1 erstellt die Auswerteeinheit 9 ein – zumindest relatives – Materialprofil in Richtung der Längenausdehnung der Flasche 1, und zwar über den proportionalen Zusammenhang der Materialverteilung in der Flasche 1 und der zugehörigen Wärmekapazität unterschiedlicher Flaschenbereiche. Denn, dort wo gezielt mehr Kunststoffmaterial in einem ersten Flaschenbereich vorhanden ist, weist dieser erste Flaschenbereich eine höhere Wärmekapazität auf als ein zweiter Flaschenbereich mit gezielt kleinerer Kunststoffmaterialmenge; demzufolge kühlen diejenigen ersten Flaschenbereiche mit grösserer Kunststoffmaterialmenge langsamer aus und weisen eine höhere Temperatur auf als die zweiten Flaschenbereiche mit kleinerer Kunststoffmaterialmenge, die schneller auskühlen und zu einem Zeitpunkt während der Abkühlphase eine niedrigere Temperatur aufweisen. Mittels dieses Materialprofils ist erstmal mit der vorliegenden Erfindung eine einfache und schnelle Qualitätsprüfung bei der Herstellung von Kunststoffbehältnissen möglich.
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Die 2a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Flasche 1 mittels einer Waage 2 zudem einer Wägung unterzogen wird und diese Werte ebenfalls über eine Datenverbindung 8 an die Auswerteeinheit 9 übergeben werden. Mithilfe der Messwerte aus den Wägungen und dem Temperaturprofil kann in der Auswerteeinheit 9 die Kunststoffmaterialverteilung über die Längenausdehnung der Flasche 1 bestimmt werden und somit die gewünschte Qualitätsprüfung erfolgen.
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Eine Verfeinerung der Qualitätsprüfung ermöglicht zudem die Rotationsvorrichtung 3, mit welcher durch Drehen der Flasche 1 um ihre Längsachse gegenüber der Temperaurmessvorrichtung 4 eine Vielzahl von Temperaturprofilen sequentiell am Umfang der Flasche 1 erstellt werden können. Diese Rotationsvorrichtung 3 gelangt besonders dann zum Einsatz, wenn eine geometrisch komplizierte Form des Kunststoffbehältnisses 1 vorliegt.
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2b zeigt eine Variante zur Ausführungsform der Erfindung in 2a. Im Unterschied zur letztgenannten 2a umfasst die erfindungsgemässe Prüfvorrichtung vorliegend eine Entnahmevorrichtung 6, mit welcher die Flasche 1 aus einem hier nicht näher gezeigten Blasprozess entnommen wird; für die Entnahme ist eine Greifvorrichtung 23 vorgesehen, die die Flasche 1 während der Entnahme festhält. Zudem ist der Greifvorrichtung 23 an der Entnahmevorrichtung 6 eine Rotationsvorrichtung 3 nebengeordnet, mit welcher die Flasche 1 gegenüber der Temperaturmessvorrichtung 4 drehbar angeordnet ist. Auch diese Rotationsvorrichtung 3 ermöglicht die Erfassung mehrerer Temperaturprofile am Umfang der Flasche 1.
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Eine weitere Variante zur Ausführungsform der Erfindung zeigt in 2c eine Entnahmevorrichtung 6, die an ihrem der Flasche 1 zugewandten Ende eine Waage 2, eine Rotationsvorrichtung 3 und eine die Flasche 1 haltende Greifvorrichtung 23 aufweist. Mit dieser Entnahmevorrichtung 6 ist die Flasche 1 an einem einzigen Temperatursensor 10 in Längsrichtung 29 vorbeiführbar; zudem kann die Flasche 1 mittels der Rotationsvorrichtung 3 in Drehrichtung 28 gegenüber dem Temperatursensor 10 gedreht werden, um mehrere Temperaturprofile am Umfang der Flasche 1 zu erstellen und zudem ermöglicht die Waage 2 an der Entnahmevorrichtung die Wägung der Flasche 1.
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Die 3a zeigt mit 24 eine Fördervorrichtung, mit welcher Flaschen 1 in Förderrichtung 25 an einer Temperaturmessvorrichtung 4 zwecks Erfassung eines Temperaturprofils vorbeigeführt werden. Eine Entnahmevorrichtung 6 bewegt zudem eine Flasche 1 mittels einer Greifvorrichtung 23 entlang einer Entnahmerichtung 26 zu einer Waage 2 und nach einer Wägung entlang einer Zuführungsrichtung 27 zurück auf die Fördervorrichtung 24. Jedem Fachmann ist ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen unmittelbar transparent, dass an der Entnahmevorrichtung 6 auch – wie in 2c gezeigt – eine Rotationsvorrichtung und/oder eine Waage angeordnet sein können, sodass eine Flasche 1 die Fördervorrichtung 24 quasi nicht verlassen muss, um eine Wägung und mehrere Temperaturmessungen am Umfang der Flasche 1 durchführen zu können. Der Einfachheit halber zeigen die 3a und die 3b keine Auswerteeinheit und keine Verbindungen zur Temperaturmessvorrichtung 4 bzw. zur Waage 2.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung in 3b unterscheidet sich von derjenigen in 3a dadurch, dass vorliegend eine zweigeteilte Fördervorrichtung 24a und 24b durch eine brückende Waage 2 miteinander verbunden sind. Demzufolge wird die Flasche 1 in Förderrichtung 25 einer Wägung mittels Waage 2 und einer Temperaturmessung mittels Temperaturmessvorrichtung 4 unterzogen, ohne dass die Flasche den Förderweg verlässt; selbstredend könnte die Waage 2 auch drehbar angeordnet sein, so dass die Flasche 1 gegenüber der Temperaturmessvorrichtung 4 gedreht werden könnte; ferner könnte die Flasche 1 auch – mit einer wie in 3a gezeigten Entnahmevorrichtung mit Rotationsvorrichtung – gegenüber der Temperaturmessvorrichtung 4 gedreht werden.
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4 zeigt eine Ausführungsform der erfinderischen Prüfvorrichtung, bei welcher die Temperaturmessvorrichtung 4a eine zylindrische Hohlstruktur aufweist, auf deren innerem Umfang eine Vielzahl von – hier nicht dargestellten – Temperatursensoren angeordnet sind.
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Wenn nun eine Flasche 1 nach einer Entnahme aus einer nicht dargestellten Blasvorrichtung auf die Waage 2 und somit in die zylindrische Hohlstruktur der Temperaturmessvorrichtung 4a gestellt wird, erfolgt stationär und simultan die Gewichtsmessung und die Temperaturmessung am gesamten Umfang der Flasche 1. Mit dieser Ausführungsform lässt sich beispielsweise gegenüber oben diskutierter Ausführungsformen eine deutlich schnellere Datenerfassung am Gesamtumfang der Flasche 1 durchführen, wobei aber diese schnellere Datenerfassung durch die Installation einer bei weitem grösseren Anzahl Temperatursensoren erkauft werden muss.
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In 5 ist die erfindungsgemässe Prüfvorrichtung in einem geschlossenen Regelkreis mit einer Blasvorrichtung 5 eingebunden dargestellt, wobei die Auswerteeinheit 9 als Teil der Blasvorrichtung 5 ausgebildet ist. Über das oben erläuterte Materialprofil aus der Auswerteeinheit 9 kann nun der gesamte Blasprozess in der Blasvorrichtung 5 initial eingestellt und fortlaufend geregelt werden. Hierdurch können jederzeit die Qualitätsbedingungen an das Kunststoffbehältnis 1 erfüllt werden und gleichzeitig ein minimaler Materialverbrauch erzielt werden, wobei bis auf ein Zehntel Gramm Genauigkeit die benötigte Kunststoffmenge pro Flasche 1 einstellbar ist.
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Vorliegend wird bewusst mit dem grundbegrifflichen Ausdruck „Blasvorrichtung“ gearbeitet, womit zum Ausdruck gebracht werden soll, dass sowohl Streckblasmaschinen als auch Extrusionsblasmaschinen hierdurch umfasst sind, denn schliesslich ist die Prüfvorrichtung gemäss vorliegender Erfindung unabhängig von den genannten Blasvorrichtungen einsetzbar.
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Mit 14 ist in der 5 ein Ausschnitt der Blasvorrichtung 5 bezeichnet, wobei dieser Ausschnitt 14 eine der Auswerteeinheit 9 nachgeschalteten Regeleinheit 11 und eine Heizvorrichtung 13 einer Streckblasmaschine bzw. eine Düsenvorrichtung 12a und eine Drossel 12b einer Extrusionsblasmaschine umfasst; eine Datenverbindung 21 ist zwischen der Auswerteeinheit 9 und der Regeleinheit 11 angeordnet und eine weitere Datenverbindung 22a, b zwischen der Regeleinheit 11 und der Heizvorrichtung 13 bzw. der Düsenvorrichtung 12a und der Drossel 12b.
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In einer vergrösserten Darstellung dieses Ausschnitts 14 zeigt die 6 eine Heizvorrichtung 13 der Streckblasmaschine mit einer Vielzahl von Heizelementen 15, die eine selektive Erwärmung eines Vorformlings 16 ermöglichen. Hierfür werden die Heizelemente 15 aus der Regeleinheit 11 selektiv angesteuert, um ein gewünschtes Temperaturprofil am Vorformling 16 für ein anschliessendes Streckblasformen bereitzustellen.
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7 zeigt ebenfalls eine vergrösserte Darstellung des Ausschnitts 14 aus der 5. Die Düsenvorrichtung 12a umfasst eine Extruderdüse 18 und einen Extruderdorn 17, der mittels eines Stellantriebs 20 zumindest in zwei zueinander senkrechten Richtungen 19a, 19b verschiebbar angeordnet ist, wobei dieser Stellantrieb 20 aus der Regeleinheit 11 in Abhängigkeit von den Daten aus der Auswerteeinheit, siehe 5, angesteuert wird, um eine Veränderung der Wandstärke eines Vorformlings 16 über seine Längenausdehnung vornehmen zu können; ferner ist die Regeleinheit 11 über eine Datenverbindung 22b mit einer der Düsenanordnung 12a vorgelagerten Drossel 12b verbunden, womit die Materialmengenzuführung für ein anschliessendes Extrusionsblasformen in Abhängigkeit der Daten aus der Auswerteeinheit 9 eingestellt wird.
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Der guten Ordnung halber sei darauf hingewiesen, dass sich sämtliche Datenverbindungen 7, 8, 21 und 22a, b in den 1 bis 7 selbstredend als wahlweise kabelgebundene Datenverbindungen und/oder als irgendwie geartete Funkverbindungen verstehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kunststoffbehältnis
- 2
- Waage
- 3
- Rotationsvorrichtung
- 4, 4a
- Temperaturmessvorrichtung
- 5
- Blasvorrichtung
- 6
- Entnahmevorrichtung
- 7, 8
- Datenverbindung
- 9
- Auswerteeinheit
- 10
- Temperatursensor
- 11
- Regeleinheit
- 12a
- Düsenvorrichtung für eine Extrusionsblasmaschine
- 12b
- Drossel für eine Extrusionsblasmaschine
- 13
- Heizvorrichtung für eine Streckblasmaschine
- 14
- Ausschnitt aus 3
- 15
- Heizelement
- 16
- Vorformling
- 17
- Extruderdorn
- 18
- Extruderdüse
- 19a, b
- Bewegungsrichtung
- 20
- Stellantrieb
- 21
- Datenverbindung
- 22a, b
- Datenverbindung
- 23
- Greifvorrichtung
- 24, 24a, b
- Fördervorrichtung
- 25
- Förderrichtung
- 26
- Entnahmerichtung
- 27
- Zuführrichtung
- 28
- Drehrichtung
- 29
- Längsrichtung
