CN103862660B - 用于加热塑料预制件的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加热塑料预制件（10）的设备（1）和方法，设备具有可移动的载体（2），所述载体（2）上设置有多个加热装置（4），其中，这些加热装置（4）均为彼此独立受控的，且每种情况下均具有加热元件（38,52）以及至少一个用于调整加热输出的调整元件（44），其中每种情况下加热装置（4）的内部均设有对所述塑料预制件（10）进行加热的加热区（B）以及用于将所述塑料预制件（10）引入所述加热区（B）中的移动装置（46）。在本发明中，每个加热装置（4）均具有一个在每种情况下与所述加热装置（4）相关联的控制装置（40），以便控制加热程序。

Description

用于加热塑料预制件的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于加热塑料预制件的设备和方法。

背景技术

在饮料生产行业中，常用塑料容器来灌装饮料，在这种情况下常利用吹塑机（尤其是拉伸吹塑机）使塑料预制件成形、而制得塑料容器。在这些成形过程中，首先必须对塑料预制件进行加热。为了实现这个目的，现有技术中常用红外炉，该塑料预制件通过该红外炉进行传输。这样该塑料预制件被传输经过一系列的加热模块。

然而，近年来，已经有动向倾向于分别提供单个的加热装置或加热腔室，通过该加热装置或加热腔室可以对单个塑料预制件进行加热，这些加热腔室通常设置在公用的载体上。从加热塑料预制件的现有技术中可以得知存在于微波炉中的过程。在这种情况下，微波谐振器的单个操作站用于将PET塑料预制件加热至设定的温度曲线。为了实现对过程的控制，一方面对加热区中塑料预制件的温度进行控制，例如采用高温计进行控制；且该方法的速率和切断点与之适应。另一方面，使该谐振器一直保持最大的输出值。为了实现这个目的，该单个操作站须频繁地装设高温计、等离子传感器以及调整装置（如调谐销钉）。然而，该单个操作站还需要其他的测量仪器。

在现有技术中，该单个操作站是由中央控制装置控制的（如中央PLC），并且直接与该中央控制装置有线连接。该操作站的过程控制的执行充分独立于其他的操作站，并且还常常独立于载体（如转子）。然而，这样就会出现这种问题：由于需要相当大数量的传感器装置和驱动装置，并且在每种情况下都必须驱动这些单个的元件，因此就出现配线太贵的问题。相应地，大量连接的配线必须分开，然后再连接以供更换。因此在该设备中单个操作站的更换是非常贵的。此外，该操作站也可以不用预先制造串联成一个机电单元，因为串联成一个机电单元会导致灵活性相对较低。此外，计算能力以及配线都必须根据该操作站数量上的每一次变化而进行适应性调整。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于加热塑料预制件的设备，与现有技术相比，本发明提供的设备具有更简单的设计。这样就可以分别减少布线或配线的费用。根据本发明中独立权利要求的主题可以实现该目的。

优选的实施例和更多的变型形式构成了从属权利要求的主题。

根据本发明，用于加热塑料预制件的设备具有可移动的载体，该载体上设置有多个加热装置。在此情况下，这些加热装置都是彼此独立受控的，且每种情况下加热装置都具有加热元件以及至少一个用于调整加热输出的调整元件。此外，每种情况下这些加热装置的内部具有至少一个加热区，在该加热区中可以对塑料预制件进行加热，该加热装置还包括用于将塑料预制件引入加热区中的移动装置。

根据本发明，在每种情况下每个加热装置与一个控制装置相关联，以便对加热过程进行控制。

在这种情况下每个加热装置可以且较佳地正好具有一个控制装置，用这种方式，这些控制装置的每一个正好与一个加热装置相关联。然而，多个加热装置可能构成模块，例如2个到4个加热装置，并且在此情况下这些模块可能具有正好与这些模块相关联的一个控制装置。优选地，在每种情况下这些控制装置形成各个加热装置的整体组合部件。

因此本发明就提出，为了替代现有技术中常用的中央控制构件，每个单个加热装置必须与单独控制装置相关联。优选地，可移动的载体是可旋转的载体，这样以便单个加热装置可以以有利的方式沿着圆形路径移动。优选地，该加热装置是旋转炉。

优选地，移动装置可以使塑料预制件沿该塑料预制件的纵向移动至加热区。

因此本发明就提出，每个加热装置的过程控制较佳以独立于中央控制构件的方式进行。用这种方式，每个加热装置有可能具有单独的控制装置以独立地控制该过程。在这种情况下，可只给出一个启动信号。

此外，考虑到本发明中的加热过程，可能是非常快速的控制，这是由于控制可以在毫秒级的范围内执行。相反地，在现有技术中必须使用强大的PLC来实现控制单元对多个加热装置的同时控制。这样考虑到根据本发明的程序，服务的便利度得到了提升，在另一方面，降低了工件生产成本，且工件生产成本与中央控制构件的计算能力无关。

优选地，该控制装置可以设计成能够对与其关联的加热装置进行全过程控制。这样上级的机器控制构件可能就只需要发布很少的控制指令，如启动指令。

因此，在进一步地优选实施例中，该设备还可以具有中央控制单元，该中央控制单元与单个加热站的单个控制装置通信连通。然而，在这种情况下，这样的通信相对简单，并且该中央控制单元可以只发布很少的指令，如启动指令以便开始加热过程，或者指示结束或终结加热过程的其他指令。

优选地，在这种情况下，单个加热装置或分别与其对应的控制装置与中央控制单元之间设置通信接口。此外，还可以在载体与单个加热装置之间设置机械连接装置。

用这种方式，与现有技术相反，每个加热装置都是独立的、尤其是可快速连线的模块。该模块的安装仅仅需要将该模块分别机械紧固在载体或转子上，且将该模块与电源构件连接，并选择性地与主机上的通信接口连接。

此外，该独立加热装置也可能作为独立的设备来运行，这可以得到进一步的应用。

此外，由于单件的数量，可以采用紧凑、便利的微控制器，这是由于微控制器可以独立适应单个加热装置的要求，并且不需要对机器的对应扩大（enlargement）作出反应。此外，由于此处提出的非集中设置，可节约结构空间。此外，中央控制单元的计算能力与单个操作站的数量无关。

在另一优选的实施例中，每个加热装置也具有用于测量功率的功率测量装置。在这种情况下，例如可以设置用于测量电功率的功率装置。优选地，每个加热装置具有温度测量装置，该温度测量装置用于测量至少一个温度，尤其是塑料预制件的温度。在这种情况下，也可以设置用于在无接触的情况下检测塑料预制件温度的温度测量装置。此外，每个加热装置还可能具有一个以上这种类型的温度测量装置，这样，特别是，可测量各塑料预制件的不同范围的温度。

优选地，每个加热装置的至少一个测量装置可以从以下测量装置中选择，包括：高温计、等离子传感器、功率测量构件等等。此外，优选地，每个加热装置都具有移动装置，例如，该移动装置可以是旋转电机、或者是线性驱动器，例如Z轴伺服电机。

此外，优选地，每个加热装置具有多个这种类型的驱动器，这样，特别是，以便产生线性运动和旋转运动。此外，例如，功率调整装置可以是所谓的调谐销钉（tuningpin），该调谐销钉可以在微波加热的情况下移动至波导或谐振器的区域中，以便以这种方式对施加在塑料预制件上的功率进行调整。

在另一优选的实施例中，每个加热装置设计成模块，并且优选地，每个加热装置能够作为一个整体从载体上移除和/或安装在该载体上。在这种情况下，每个加热装置都是或者说包括具有单个控制构件的独立加热模块。

在另一优选实施例中，该设备包括用于向单个加热装置供应能量（尤其是电能）的中央能量供应单元。此外，在这种情况下，该中央能量供应单元可以设置在可移动的载体上。

优选地，每个加热装置具有用于引导微波的波导。此外，每个单个加热装置还可能设有微波发生单元。在另一优选实施例中，每个加热装置中设有谐振器，塑料预制件均能引入该谐振器中并在其内部进行加热。这样在加热过程中该谐振器可以相对单个塑料预制件的纵轴围绕该塑料预制件一周设置。

本发明还涉及一种加热塑料预制件的方法，在该方法中，塑料预制件通过传输装置沿着预设的传输路径进行传输，并且在传输的过程中进行加热。传输装置包括可移动的载体，该载体上设置有多个加热装置，每个加热装置都对与其相关联的至少一个塑料预制件（较佳是正好一个）进行加热，该塑料预制件通过移动装置引入至该加热装置的用于加热该塑料预制件的加热区中。

根据本发明，每个加热装置由在每种情况下与其相关联的控制装置来控制。尤其是，该控制装置是可以调整加热程序的调整装置。

在另一优选方法中，中央控制单元与单个加热装置的控制装置通信。在这种情况下，优选地，该中央控制单元只发布用于加热过程的单个控制指令，例如启动指令。优选地，该真实的加热过程是由各加热装置的单个控制装置来控制或调整。在这种情况下，例如，加热装置的单个控制装置对塑料预制件移动至加热单元中的运行路径或移动路径进行控制，并且该中央控制构件只发布使加热过程启动的指令。

在另一优选方法的情况下，中央控制单元向单个控制装置发布指令，该指令可以从以下指令组中选择，包括：用于启动加热程序的启动指令、用于终止加热过程的停止指令等等。在这种情况下，该中央控制单元可能根据单个加热装置在该设备外周方向上的位置发布这些指令，例如单个塑料预制件的角位置。用这种方式，可能总是在塑料预制件由特定的加热装置带入特定的角位置后才启动加热过程，还可能总是在另一角位置处才停止该加热过程。用这种方式，该中央控制单元非常简单。

本发明还涉及用于加热塑料预制件的加热装置，该加热装置设计成模块，并具有用于加热塑料预制件的加热元件以及至少一个用于调整加热装置的调整元件。此外，该加热装置包括加热区以及移动装置。该移动装置将该塑料预制件引入该加热区中，然后该塑料预制件在该加热区中被加热。在这种情况下，该加热装置包括用于控制加热过程的控制装置。用这种方式，构思该单个加热装置应该包括单独的控制装置，该控制装置可以充分独立地控制或调整各加热程序。优选地，该加热装置还包括多个用于测量加热程序的物理参数的测量装置，该物理参数例如输出值和/或温度。优选地，控制装置也可以根据这些测得的值或参数分别控制或调整加热程序。

本发明还涉及一种用于生产塑料容器的设备。在这种情况下，该设备具有上述类型的加热装置以及设置在该加热装置下游的成形装置，该成形装置用于使该塑料预制件成形为塑料容器。优选地，该用于将塑料预制件成形为塑料容器的设备是吹塑成形机，尤其是拉伸吹塑机。在这种情况下，优选地，该成形设备同样是可旋转的载体，该载体上设置有多个用于加热塑料预制件的成形站。在这种情况下，还提供有控制装置，通过该控制装置可以分别确定或决定即将被特定的成形站成形的哪一个塑料预制件已经被哪一个加热装置加热。用这种方式，可以根据单个前述的加热程序来控制成形过程，或者将加热程序中的测量值或参数分别用在后续的成形过程中。

在一个实施例中，上述的加热装置为微波单元。然而，该加热装置也可能是所谓的STIR加热装置。在这种情况下，塑料预制件就可以通过红外加热，在这种情况下，还可以在加热过程中将棒状本体引入塑料预制件的内部空间中。由于此种设计，该加热装置优选地在每种情况下都包括棒状本体，该棒状本体可以伸入塑料预制件的内部空间中。此外，还设置移动装置，该移动装置可以将棒状本体引入塑料预制件中。此外，移动该棒状本体，或者相反地使该塑料预制件沿其纵向移动以引入该棒状本体。

附图说明

从以下附图中，其他优点以及实施例是显而易见的。附图中：

图1为根据本发明的设备的示意图；

图2为控制概念的更详细的示意图；

图3为独立的加热装置的示意图。

标号清单

1设备

2可旋转的载体

4加热装置

10塑料预制件

12中央控制单元

20供电单元

22机械连接装置

24电连接装置

26电连接线

38微波发生装置

40控制装置

44调整装置

46驱动/移动装置

46a定子

46b可移动的次要部件

48夹持装置

49传感器装置

52谐振器

53微波传感器

54温度测量装置

56等离子传感器

B加热区

L纵轴

具体实施方式

图1为根据本发明、用于加热塑料预制件10（图示中只示出了一个塑料预制件）的设备1的概略结构示意图。在本实施例中，设备1具有可旋转的载体2。在该载体2上设置有多个加热装置4。这就意味着，单个塑料预制件10在沿着圆形路径移动的过程中可以在单个加热装置4中被加热。

标号22以概略示意的方式表示机械连接装置，通过该机械连接装置22可以将加热装置4设置在载体2上。标号24以概略的方式表示电子连接装置，该电子连接装置24与加热装置4电连接。在本实施例中，通过该电子连接装置可以实现各加热装置的控制装置与中央控制单元之间的电连接。此外，中央能量供应单元20可以通过该电子连接装置24连接至各加热装置4。在本实施例中，该中央能量供应单元20可以设置在载体2上。然而，该设备1中还可能设置固定的能量供应单元，并且还可能通过滑动环之类的构件将电力供应至载体上。标号26表示用于向单个加热装置4供应能量的电连接线。

图2是解释此处提出的控制这个概念。在本实施例中，图中示出了3个加热装置4。每个加热装置4都分别具有单个控制装置或调整装置40。在本实施例中，这些控制装置40控制单个塑料预制件10的单个加热过程，这些塑料预制件10均分别在各谐振器52或加热区B中加热。此外，还设置有中央控制单元12，该中央控制单元12与这些控制装置40通信连接。在本实施例中，优选地，该中央控制单元12包括能量供应装置（未示出）以便为各个加热装置4提供能量，尤其是电能。然而，在本实施例中，还可以这样设计：由中央控制单元12向这些控制装置40发布各启动指令。在本实施例中，将中央控制单元12设计成这种结构的优势在于：向单个控制装置40发布的启动指令在时间上相互交错。在这种情况下，可以根据时间来分配能量需求，同时还可避免出现能量峰值。

图3对单个加热装置4进行了更详细的说明。在本实施例中，加热装置4具有驱动器或移动装置，该驱动器或移动装置作为一个整体标记为46，该驱动器或移动装置会影响塑料预制件10分别进入到谐振器或加热区中。在本实施例中，移动装置46可以设计成如线性电机的形式，具有定子或主要部件46a、以及可移动的次要部件46b。此外，该移动装置可以使塑料预制件10相对其纵轴L旋转。然而，也可能设置两个不同的驱动装置以分别产生旋转运动和线性运动。这些驱动器优选为线性电机和/或伺服电机。

标号48表示夹持单元。在本实施例中，该夹持单元48为夹持心轴，该夹持心轴伸入塑料预制件10的开口中，用这种方式从内部卡住该塑料预制件10。该移动装置46可以由控制装置40控制。

标号44表示调整单元。在本实施例中，该调整单元44可以移动（例如移动至谐振器中）以便对施加在塑料预制件10上的微波功率进行控制。

标号54表示温度测量装置。在本实施例中，该温度测量装置54可以在无接触的情况下测量塑料预制件10的温度。在本实施例中，温度测量装置可以设计为高温计的形式。在这种情况下优选设置两个该类型的温度测量装置54，这些高温计的其中一个朝向该塑料预制件10的底侧或顶点区域，另一个高温计朝向塑料预制件10的侧壁区域。

进一步地，该调整装置44可以具有用于使调整销钉运动的运动装置，调整销钉的运动如使该调整销钉沿其纵向转动或更换该调整销钉。此外，还可能设置多个这种类型的调整销钉。

标号49表示其他的传感器装置。在本实施例中，该传感器装置49为温度传感器。该温度传感器较佳用于检测壳体部分的温度。此外，本实施例中还设置了其他的测量装置53、56。其中，标号53表示用于确定微波输出值的微波传感器，标号56表示等离子传感器。所有的测量装置和传感器分别将它们的测量信号发送至控制装置40，在塑料预制件10加热过程中这些测量信号都要纳入考虑范围。还应注意到，该调整装置44也由控制装置40控制。

标号38表示用于产生微波以加热塑料预制件的微波发生装置。在本实施例中，这种类型的微波发生装置可能设置在中心区域或服务于（serve）多个加热装置。但也可能设计成每个单个加热装置与一个微波源38相关联的结构，这也是一种优选的实施方式。

此外，加热装置具有连接构件（未示出）以便使得该加热装置4设置在载体2上。在本实施例中，如上所述，这些连接构件优选为机械连接构件和电连接构件。通过这些连接构件可以实现向中央控制单元12的能量供应以及与该中央控制单元的通信连接。

本申请人保留请求申请文件中所公开的、与迄今为止的现有技术相比具有新颖性的所有关键特征的单个或组合的权利。

Claims (10)

1.一种用于加热塑料预制件(10)的设备(1)，其特征在于，具有可移动的载体(2)，所述载体(2)上设置有多个加热装置(4)，其中，这些加热装置(4)均为彼此独立受控的，且每种情况下均具有加热元件(38,、52)以及至少一个用于调整加热输出的调整元件(44)，其中每种情况下加热装置(4)的内部均设有在其中对所述塑料预制件(10)进行加热的加热区(B)以及用于将所述塑料预制件(10)引入所述加热区(B)中的移动装置(46)，每个加热装置(4)均具有一个在每种情况下与所述加热装置(4)相关联的控制装置(40)，以便对加热程序进行控制。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)具有中央控制单元(12)，所述中央控制单元(12)与单个所述加热装置(4)的单个控制装置(40)通信连通。

3.根据前述权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，每个所述加热装置(4)具有用于测量功率的功率测量装置(53、56)。

4.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，每个所述加热装置(4)具有用于测量所述塑料预制件(10)温度的温度测量装置(54)。

5.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)具有至少一个微波发生装置(38)，每个所述加热装置(4)具有用于加热所述塑料预制件的谐振器(52)。

6.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，每个所述加热装置(4)设计成模块，并且每个加热装置(4)可以作为一个整体从所述载体(2)上移除和/或安装在所述载体(2)上。

7.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)具有用于向单个所述加热装置(4)中供应电能的中央供电单元。

8.一种用于加热塑料预制件(10)的方法，其特征在于，所述塑料预制件(10)通过传输装置沿着预设的传输路径进行传输且在传输过程中被加热，其中所述传输装置具有可移动的载体(2)，所述载体(2)上设置有多个加热装置(4)，其中每个所述加热装置(4)对至少一个与所述加热装置(4)相关联的塑料预制件(10)加热，所述塑料预制件(10)通过移动装置(46)引入所述加热装置(4)的用于加热所述塑料预制件的加热区(B)中，每个所述加热装置(4)由与所述加热装置(4)相关联的控制装置(40)来控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，中央控制单元(12)与单个所述加热装置(4)的控制装置(40)通信。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述中央控制单元(12)向单个所述控制装置(40)发布指令，所述指令从以下指令组中选择，所述指令组包括用于启动加热过程的启动指令和用于终止加热过程的停止指令。