WO2007104273A1 - Verfahren und vorrichtung zur blasformung von behältern - Google Patents

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    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the invention relates to a method for blow-molding of containers, in which a preform is converted after thermal conditioning within a blow mold of a blow molding machine by blowing pressure into the container and in which a blowing gas is provided by a compressor.
  • the invention further relates to a device for blow-molding containers, which has at least one blow station with a blow mold, and in which the blow station is connected to a compressor, which has a compressor controller.
  • preforms made of a thermoplastic material for example preforms made of PET (polyethylene terephthalate) are supplied to different processing stations within a blow molding machine.
  • a blow molding machine has a heating device and a blowing device, in the region of which the previously tempered preform is expanded by biaxial orientation to form a container.
  • the expansion takes place with the aid of compressed air, which is introduced into the preform to be expanded.
  • the procedural sequence in such an expansion of the preform is explained in DE-OS 43 40 291.
  • the introductory mentioned introduction of the pressurized gas also includes the introduction of compressed gas into the developing container bubble and the introduction of compressed gas into the preform at the beginning of the blowing process.
  • the preforms as well as the blown containers can be transported by means of different handling devices.
  • the use of transport mandrels, onto which the preforms are plugged, has proven to be useful.
  • the preforms can also be handled with other support devices.
  • the use of gripping tongs for handling preforms and the use of expanding mandrels which can be inserted into a mouth region of the preform for holding are likewise among the available constructions.
  • a handling of containers using transfer wheels is described, for example, in DE-OS 199 06 438 in an arrangement of the transfer wheel between a blowing wheel and a discharge path.
  • the already described handling of the preforms takes place firstly in the so-called two-stage process, in which the preforms are first produced in an injection molding process, then temporarily stored and later conditioned in terms of their temperature and inflated to a container.
  • there is an application in the so-called one-step process in which the preforms are suitably tempered and then inflated immediately after their injection molding production and sufficient solidification.
  • blow stations which are arranged on rotating transport wheels, a book-like Aufklappbarkeit the mold carrier is often-meet. But it is also possible to use relative to each other ver-displaceable or differently guided mold carriers.
  • fixed blowing stations which are particularly suitable for receiving a plurality of cavities for container molding, typically plates arranged parallel to one another are used as mold carriers.
  • a supply of blow station with blowing gas, in particular with compressed air, is usually carried out via one or more compressors.
  • the compressor used is provided with a compressor control, and a compressed air reservoir is installed between the compressor and the blowing machine.
  • the compressor control controls the compressor so that a predetermined pressure level is maintained in the region of the compressed air reservoir.
  • the compressor control is set such that in the region of Compressed air storage a pressure level of about 38 bar is provided.
  • the blow molding machine is provided with a pressure control device which reduces the pressure provided by the compressed-air reservoir to a pressure level which is required specifically for the formation of the container.
  • bottles of very different sizes are blown on conventional blow molding machines.
  • the volume contents of the blown bottles vary within a range of 0.15 to 3.0 liters.
  • the blowing pressures used to form the container also vary relatively strongly.
  • a typical blowing pressure is in the range between 22 to 38 bar.
  • the object of the present invention is therefore to improve a method of the initially mentioned type such that a reduction of the operating costs is supported.
  • This object is achieved in that a compressor controller with a control of the blower machine is connected such that the control of the blower generates a desired value for the output pressure provided by the compressor.
  • Another object of the present invention is to construct a device of the initially mentioned type such that reduced operating costs are achieved.
  • This object is achieved in that the compressor control is connected to a control of the blow molding machine and that an output of the control of the blow molding machine is connected to a setpoint input of the compressor control.
  • the compressor be operated by the compressor controller with different predetermined output pressures.
  • a coupling between the blowing machine and the compressor carries out at least one unidirectional data transmission. Also advantageous is a bidirectional data transmission.
  • a low implementation effort is supported by the fact that setpoint specifications for the output pressure to be generated by the compressor via an operating program of the blow molding machine can be specified.
  • the differential pressure is determined by the summation of a differential pressure of a pressure regulator of the blow molding machine, pressure losses of the connecting lines and a hysteresis of the compressor control.
  • at least two blow molding machines are connected to at least one compressor.
  • At least two compressors are connected to at least one blow molding machine.
  • FIG. 1 is a perspective view of a blow molding station for the production of containers from preforms
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a blow mold, in which a preform is stretched and expanded
  • FIG. 3 shows a sketch to illustrate a basic structure of a device for blow molding containers
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an overall system of compressor, accumulator and blowing machine
  • Fig. 6 is a comparison with the representation in FIG. 5 Modified representation
  • Fig. 7 is an illustration for illustrating a system of a plurality of compressors and a plurality of blowing machines.
  • FIG. 1 The basic structure of a device for forming preforms (1) in container (2) is shown in FIG. 1 and in FIG. 2.
  • the device for forming the container (2) consists essentially of a blowing station (3), which is provided with a blow mold (4) into which a preform (1) can be inserted.
  • the preform (1) may be an injection-molded part of polyethylene terephthalate.
  • the blow mold (4) consists of mold halves (5, 6) and a bottom part (7), which is a lifting device (8) is positionable.
  • the preform (1) can be held in the region of the blowing station (3) by a transport mandrel (9) which, together with the preform (1), passes through a plurality of treatment stations within the device. But it is also possible to use the preform (1), for example via pliers or other handling means directly into the blow mold (4).
  • a connecting piston (10) is arranged, which feeds the preform (1) compressed air and at the same time makes a seal relative to the transport mandrel (9).
  • a connecting piston (10) is arranged, which feeds the preform (1) compressed air and at the same time makes a seal relative to the transport mandrel (9).
  • a stretching of the preform (1) takes place in this embodiment by means of a stretching rod (11), which is positioned by a cylinder (12).
  • a mechanical positioning of the stretch rod (11) is carried out over curve segments, which are acted upon by Abgriff rollers.
  • the use of curve segments is particularly useful when a plurality of blowing stations (3) are arranged on a rotating blowing wheel
  • the stretching system is designed such that a tandem arrangement of two cylinders (12) is provided. From a primary cylinder (13), the stretch rod (11) is first moved to the area of a bottom (14) of the preform (1) before the beginning of the actual stretching operation.
  • the primary cylinder (13) with extended stretching rod together with a carriage (15) carrying the primary cylinder (13) is positioned by a secondary cylinder (16) or via a cam control.
  • the secondary cylinder (16) in such a cam-controlled manner that a current stretching position is predetermined by a guide roller (17) which slides along a curved path during the execution of the stretching operation.
  • the guide roller (17) is pressed by the secondary cylinder (16) against the guideway.
  • the carriage (15) slides along two guide elements (18).
  • Fig. 2 shows in addition to the blown container (2) and dashed lines drawn the preform (1) and schematically a developing container bladder (23).
  • Fig. 3 shows the basic structure of a blow molding machine, which is provided with a heating section (24) and a rotating blowing wheel (25). Starting from a Vorformlingseingäbe (26), the preforms
  • radiant heaters (30) and blowers (31) are arranged to temper the preforms (1). After a sufficient temperature control of the preforms (1), they are transferred to the blowing wheel (25), in the region of which the blowing stations (3) are arranged. The finished blown containers (2) are fed by further transfer wheels to a delivery line (32).
  • thermoplastic material different plastics can be used.
  • PET, PEN or PP can be used.
  • the expansion of the preform (1) during the orientation process is carried out by compressed air supply.
  • the compressed air supply is in a pre-blowing phase in which gas, for example compressed air, is supplied at a low pressure level and subdivided into a subsequent main blowing phase in which gas at a higher pressure level is supplied.
  • gas for example compressed air
  • main blowing phase in which gas at a higher pressure level is supplied.
  • compressed air is typically used at a pressure in the range of 10 bar to 25 bar, and during the main blowing phase compressed air is supplied at a pressure in the interval of 25 bar to 40 bar.
  • the heating section (24) from a plurality of revolving transport elements (33) is formed, which are strung together like a chain and guided by guide wheels (34).
  • guide wheels (34) In particular, it is envisaged to open a substantially rectangular basic contour by the chain-like arrangement.
  • a single relatively large-sized guide wheel (34) and in the region of adjacent deflections two comparatively smaller dimensioned guide wheels (36) used In principle, however, any other guides are conceivable.
  • the arrangement shown to be particularly useful since in the region of the corresponding extent of the heating section (24) three deflecting wheels (34, 36) are positioned, and although in each case the smaller deflection wheels (36) in the region of the transition to the linear curves of the heating section (24) and the larger deflection wheel (34) in the immediate transfer area to the transfer wheel (29) and the input wheel (35).
  • chain-like transport elements (33) it is also possible, for example, to use a rotating heating wheel.
  • the fans (31) introduce cooling air into the region of cooling air ducts (39), which in each case oppose the associated radiant heaters (30) and emit the cooling air via outflow openings.
  • the cooling air channels (39) can provide reflectors for the heating radiation in the region of the radiant heaters (30) opposite surfaces, it is also possible on the emitted Cooling air to realize a cooling of the radiant heater (30).
  • Fig. 5 schematically illustrates the supply of compressed air to a blow molding machine (41) using a compressor (42) and a pressure accumulator (43).
  • the pressure accumulator (43) is typically designed as a boiler.
  • the compressor (42) has a compressor control (44) and the blowing machine (41) is provided with a controller (45).
  • the pressure accumulator (43) is provided with a pressure measuring device (46) which supplies an actual value for the output pressure provided by the compressor (42) to the compressor control (44).
  • the compressor control (44) and the controller (45) of the blow molding machine (41) are connected to each other via a coupling (47).
  • the coupling (47) may support unidirectional or bidirectional data transfer, depending on the particular application requirements.
  • the coupling (47) can be realized in different variants.
  • a wired connection or a wireless connection is intended.
  • the data transfer can take place, for example, electrically or optically.
  • Wireless connections can be provided over wireless links, infrared links, or other non-contact communication pathways.
  • the control (45) of the blow molding machine (41) provides a default value for the compressor control (44) in the region of a set value input (48).
  • the compressor controller (44) points In addition, an input (49) for a base setpoint.
  • the setpoint input (48) and the input (49) can be linked to a priority control. This means that in the presence of a guide value from the blow molding machine (41), the compressor takes this into account as the desired value, but in the absence of such an external control value, takes into account the setpoint provided by the input (49).
  • a base pressure in the area of the pressure accumulator (43) without the blower (41) switched on can be, for example, the maximum output pressure generated by the compressor, for example a pressure of 38 bar. In this way it is ensured that the required blowing pressure is provided without time delay, irrespective of a blowing pressure required specifically by the blowing machine (41).
  • a setpoint for the actual required blowing pressure at the setpoint input (48) and the compressor (42) provides an associated output pressure in the region of the pressure accumulator (43) ready.
  • the compressor (42) provides the blowing pressure actually required by the blowing stations (3) plus a differential pressure.
  • a delivery pressure ⁇ ⁇ s in the compressor storage system can be determined by evaluating the following formula: p _ pi ⁇ p + AP + AP r KS - r Bd + i ⁇ r Br + L1Jr DV + iXr KSH herein are:
  • Fig. 7 shows a more complex production plant, which consists of two compressors (42) and two blowers (41), which are coupled together via a common pressure accumulator (43).
  • the two compressors (42) are preferably operated with the same setpoints in such an arrangement.
  • the blow molding machines (41) each provide setpoint values for the compressor control (44) resulting from the individual containers (42) to be produced.
  • the compressor controller (44) provides the higher of the required pressure levels.
  • any number of compressors (42) and blowing machines (21) can be coupled together depending on the specific application requirements. It is only necessary to ensure that the required total compressed air demand of the blowing machines (41) from the compressors (42) is provided and that the highest blowing pressure required blowing machine (41) is supplied with at least this pressure level.
  • the controller (45) of the blow molding machine (41) comprises an operating device which stores a buffer tion and change prescribed recipes for the preparation of the container (3).
  • the formulations contain the required blowing pressure as a production parameter.
  • a pressure regulating device of the blowing machine (41) is controlled.
  • This blowing pressure parameter can thus also be made available to the compressor control (44) without any significant effort.
  • the concretely required differential pressure, by which the outlet pressure of the compressor (42) has to be higher than the actual required blowing pressure, can be calculated both in the area of the control (45) of the blowing machine (41) and in the area of the compressor control (44). The calculation preferably takes place in the area of the control (45) of the blow molding machine (41), since all the necessary information is available here and modifications of the compressor control (44) are avoided.

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Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung dienen zur Blas formung von Behältern. Ein Vorformling wird nach einer thermischen Konditionierung innerhalb einer Blasform einer Blasmaschine (41) durch Blasdruckeinwirkung in den Behälter umgeformt. Das erforderliche Blasgas wird von einem Kompressor (42) bereitgestellt. Eine Kompressorsteuerung (44) ist mit einer Steuerung der Blasmaschine derart verbunden, daß die Steuerung der Blasmaschine einen Sollwert (49) für den vom Kompressor bereitgestellten Ausgangsdruck generiert.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Blasformung von Behältern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Blasformung von Behältern, bei dem ein Vorformling nach einer thermischen Konditionierung innerhalb einer Blasform einer Blasmaschine durch Blasdruckeinwirkung in den Behälter umgeformt wird sowie bei dem ein Blasgas von einem Kompressor bereitgestellt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zur Blasformung von Behältern, die mindestens eine Blasstation mit einer Blasform aufweist, sowie bei der die Blasstation mit einem Kompressor verbunden ist, der eine KompressorSteuerung aufweist.
Bei einer Behälterformung durch Blasdruckeinwirkung werden Vorformlinge aus einem thermoplastischen Material, beispielsweise Vorformlinge aus PET (Polyethylente- rephthalat) , innerhalb einer Blasmaschine unterschiedlichen BearbeitungsStationen zugeführt. Typischerweise weist eine derartige Blasmaschine eine Heizeinrichtung sowie eine Blaseinrichtung auf, in deren Bereich der zuvor temperierte Vorformling durch biaxiale Orientierung zu einem Behälter expandiert wird. Die Expansion erfolgt mit Hilfe von Druckluft, die in den zu expandierenden Vorformling eingeleitet wird. Der verfahrenstechnische Ablauf bei einer derartigen Expansion des Vorformlings wird in der DE-OS 43 40 291 erläutert. Die einleitend erwähnte Einleitung des unter Druck stehenden Gases umfaßt auch die Druckgaseinleitung in die sich entwickelnde Behälterblase sowie die Druckgas- einleitung in den Vorformling zu Beginn des Blasvorganges.
Der grundsätzliche Aufbau einer Blasstation zur Behälterformung wird in der DE-OS 42 12 583 beschrieben. Möglichkeiten zur Temperierung der Vorformlinge werden in der DE-OS 23 52 926 erläutert.
Innerhalb der Vorrichtung zur Blasformung können die Vorformlinge sowie die geblasenen Behälter mit Hilfe unterschiedlicher Handhabungseinrichtungen transportiert werden. Bewährt hat sich insbesondere die Verwendung von Transportdornen, auf die die Vorformlinge aufgesteckt werden. Die Vorformlinge können aber auch mit anderen Trageinrichtungen gehandhabt werden. Die Verwendung von Greifzangen zur Handhabung von Vorformlin- gen und die Verwendung von Spreizdornen, die zur Halte- rung in einen Mündungsbereich des Vor-formlings einführbar sind, gehören ebenfalls zu den verfügbaren Konstruktionen.
Eine Handhabung von Behältern unter Verwendung von Übergaberädern wird beispielsweise in der DE-OS 199 06 438 bei einer Anordnung des Übergaberades zwischen einem Blasrad und einer Ausgabestrecke beschrieben. Die bereits erläuterte Handhabung der Vorformlinge erfolgt zum einen bei den sogenannten Zweistufenverfahren, bei denen die Vorformlinge zunächst in einem Spritzgußverfahren hergestellt, anschließend zwischengelagert und erst später hinsichtlich ihrer Temperatur konditioniert und zu einem Behälter aufgeblasen werden. Zum anderen erfolgt eine Anwendung bei den sogenannten Einstufenverfahren, bei denen die Vorformlinge unmittelbar nach ihrer spritzgußtechnischen Herstellung und einer ausreichenden Verfestigung geeignet temperiert und anschließend aufgeblasen werden.
Im Hinblick auf die verwendeten Blasstationen sind un- ter-schiedliche Ausführungsformen bekannt. Bei Blasstationen, die auf rotierenden Transporträdern angeordnet sind, ist eine buchartige Aufklappbarkeit der Formträger häufig anzu-treffen. Es ist aber auch möglich, relativ zueinander ver-schiebliche oder andersartig geführte Formträger einzu-setzen. Bei ortsfesten Blasstationen, die insbesondere dafür geeignet sind, mehrere Kavitäten zur Behälterformung aufzunehmen, werden typischerweise parallel zueinander angeordnete Platten als Formträger verwendet.
Eine Versorgung der Blasstation mit Blasgas, insbesondere mit Druckluft, erfolgt in der Regel über einen oder mehrere Kompressoren. Typischerweise ist der verwendete Kompressor mit einer Kompressorsteuerung versehen und zwischen dem Kompressor und der Blasmaschine ist ein Druckluftspeicher installiert. Die Kompressorsteuerung steuert den Kompressor derart, daß ein vorgegebenes Druckniveau im Bereich des Druckluftspeichers eingehalten wird. Typischerweise ist die Kompressorsteuerung derart eingestellt, daß im Bereich des Druckluftspeichers ein Druckniveau von etwa 38 bar bereitgestellt wird. Die Blasmaschine ist mit einer Drucksteuereinrichtung versehen, die den vom Druckluft- Speicher bereitgestellten Druck auf ein konkret zur Formung des Behälters benötigtes Druckniveau reduziert.
Typischerweise werden auf üblichen Blasmaschinen Flaschen mit sehr unterschiedlichen Größen geblasen. Die Volumeninhalte der geblasenen Flaschen schwanken in einem Bereich von 0,15 bis 3,0 Liter. In Abhängigkeit vom jeweiligen Flaschenvolumen und der vorgesehenen Flaschengeometrie variieren auch die zur Behälterformung verwendeten Blasdrücke relativ stark. Ein typischer Blasdruck liegt im Bereich zwischen 22 bis 38 bar.
Ein wesentlicher Anteil der laufenden Betriebskosten für die blastechnische Herstellung der Behälter resultiert aus der Bereitstellung der erforderlichen Blas- luft. Zur Reduzierung dieser Kosten ist es beispielsweise bekannt, die verwendete Blasluft mehrfach zu verwenden und verbrauchte Blasluft eines hohen Druckniveaus auf einem niedrigeren Druckniveau erneut der Behälterformung zuzuführen. Da ein derartiges Recycling von Blasluft nicht in jedem Fall umfangreich einsetzbar ist, können allein durch die Realisierung eines derartigen Recycling die Anforderungen an eine deutliche Reduzierung der Betriebskosten noch nicht in völlig zufriedenstellender Weise erfüllt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der einleitend genannten Art derart zu verbessern, daß eine Reduzierung der Betriebskosten unterstützt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kompressorsteuerung mit einer Steuerung der Blas- maschine derart verbunden wird, daß die Steuerung der Blasmaschine einen Sollwert für den vom Kompressor bereitgestellten Ausgangsdruck generiert.
Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, daß verringerte Betriebskosten erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kompressorsteuerung mit einer Steuerung der Blasmaschine verbunden ist und daß ein Ausgang der Steuerung der Blasmaschine an einen Sollwerteingang der Kompressorsteuerung angeschlossen ist.
Durch die Kopplung der Kompressorsteuerung mit der Steuerung der Blasmaschine ist es möglich, den Kompressor energetisch optimal zu betreiben. Der Ausgangsdruck des Kompressors wird hierdurch nicht auf ein unnötig hohes Niveau gesteigert, das anschließend wieder reduziert wird, sondern der Kompressor generiert lediglich das für den jeweiligen Anwendungsfall erforderliche Druckniveau.
Durch die Kopplung der Kompressorsteuerung und der Steuerung der Blasmaschine wird ein Verbundsystem zwischen der Blasmaschine und der Kompressoranlage bereitgestellt, daß die elektrische Leistungsaufnahme der Kompressoranlage reduziert und hierdurch zu einer Betriebskosteneinsparung führt.
Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Anwendungsanforderungen ist vorgesehen, daß der Kompressor in Abhän- gigkeit von der Kompressorsteuerung mit unterschiedlichen vorgebbaren Ausgangsdrücken betrieben wird.
Geringe zeitliche Verzögerungen bei einem Produktionsstart der Blasmaschine können dadurch erreicht werden, daß die Kompressorsteuerung ohne Vorgabe eines Sollwertes durch die Steuerung der Blasmaschine den Kompressor zur Generierung eines maximal vorgesehenen Ausgangs- druckes ansteuert .
Zur Bereitstellung der erforderlichen Kommunikationswe- ge wird vorgeschlagen, daß eine Kopplung zwischen der Blasmaschine und dem Kompressor mindestens eine unidi- rektionale Datenübertragung durchführt. Vorteilhaft ist auch eine bidirektionale Datenübertragung.
Ein geringer Implementierungsaufwand wird dadurch unterstützt, daß Sollwertvorgaben für den vom Kompressor zu generierenden Ausgangsdruck über ein Bedienprogramm der Blasmaschine vorgegeben werden.
Eine Berücksichtigung technisch bedingter Druckverluste erfolgt dadurch, daß ein Ausgangsdruck des Kompressors durch die Addition eines von der Blasmaschine benötigten Blasdruckes und eines zusätzlichen Differenzdruckes bestimmt wird.
Insbesondere ist daran gedacht, daß der Differenzdruck durch die Summierung eines Differenzdruckes eines Druckreglers der Blasmaschine, Druckverlusten der Verbindungsleitungen sowie einer Hysterese der Kompressorsteuerung ermittelt wird. Gemäß einer Ausführungsvariante ist daran gedacht, daß mindestens zwei Blasmaschinen an mindestens einen Kompressor angeschlossen werden.
Ebenfalls ist es möglich, daß mindestens zwei Kompressoren an mindestens eine Blasmaschine angeschlossen werden.
Zur Bereitstellung eines stabilen Versorgungsdruckes bei zeitlich variierenden Verbrauchsmengen an Druckluft wird vorgeschlagen, daß mindestens ein Teil der vom Kompressor bereitgestellten Druckluft von einem Druckspeicher gespeichert wird.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung einer Blasstation zur Herstellung von Behältern aus Vor- formlingen,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Blasform, in der ein Vorformling gereckt und expandiert wird,
Fig. 3 eine Skizze zur Veranschaulichung eines grundsätzlichen Aufbaus einer Vorrichtung zur Blas- formung von Behältern,
Fig. 4 eine modifizierte Heizstrecke mit vergrößerter Heizkapazität,
Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Gesamtanlage aus Kompressor, Druckspeicher und Blasmaschine, Fig. 6 eine gegenüber der Darstellung in Fig. 5 modifizierte Darstellung und
Fig. 7 eine Darstellung zur Veranschaulichung eines Systems aus mehreren Kompressoren und mehreren Blasmaschinen.
Der prinzipielle Aufbau einer Vorrichtung zur Umformung von Vorformlingen (1) in Behälter (2) ist in Fig. 1 und in Fig. 2 dargestellt.
Die Vorrichtung zur Formung des Behälters (2) besteht im wesentlichen aus einer Blasstation (3) , die mit einer Blasform (4) versehen ist, in die ein Vorformling (1) einsetzbar ist. Der Vorformling (1) kann ein spritzgegossenes Teil aus Polyethylenterephthalat sein. Zur Ermöglichung eines Einsetzens des Vorformlings (1) in die Blasform (4) und zur Ermöglichung eines Herausnehmens des fertigen Behälters (2) besteht die Blasform (4) aus Formhälften (5, 6) und einem Bodenteil (7), das von einer Hubvorrichtung (8) positionierbar ist. Der Vorformling (1) kann im Bereich der Blasstation (3) von einem Transportdorn (9) gehalten sein, der gemeinsam mit dem Vorformling (1) eine Mehrzahl von Behandlungsstationen innerhalb der Vorrichtung durchläuft. Es ist aber auch möglich, den Vorformling (1) beispielsweise über Zangen oder andere Handhabungsmittel direkt in die Blasform (4) einzusetzen.
Zur Ermöglichung einer Druckluftzuleitung ist unterhalb des Transportdornes (9) ein Anschlußkolben (10) angeordnet, der dem Vorformling (1) Druckluft zuführt und gleichzeitig eine Abdichtung relativ zum Transportdorn (9) vornimmt. Bei einer abgewandelten Konstruktion ist es grundsätzlich aber auch denkbar, feste Druckluftzuleitungen zu verwenden.
Eine Reckung des Vorformlings (1) erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer Reckstange (11) , die von einem Zylinder (12) positioniert wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird eine mechanische Positionierung der Reckstange (11) über Kurvensegmente durchgeführt, die von Abgriffrollen beaufschlagt sind. Die Verwendung von Kurvensegmenten ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Mehrzahl von Blasstationen (3) auf einem rotierenden Blasrad angeordnet sind
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Recksystem derart ausgebildet, daß eine Tandem- Anordnung von zwei Zylindern (12) bereitgestellt ist. Von einem Primärzylinder (13) wird die Reckstange (11) zunächst vor Beginn des eigentlichen Reckvorganges bis in den Bereich eines Bodens (14) des Vorformlings (1) gefahren. Während des eigentlichen Reckvorganges wird der Primärzylinder (13) mit ausgefahrener Reckstange gemeinsam mit einem den Primärzylinder (13) tragenden Schlitten (15) von einem Sekundärzylinder (16) oder über eine Kurvensteuerung positioniert. Insbesondere ist daran gedacht, den Sekundärzylinder (16) derart kurvengesteuert einzusetzen, daß von einer Führungsrolle (17) , die während der Durchführung des Reckvorganges an einer Kurvenbahn entlang gleitet, eine aktuelle Reckposition vorgegeben wird. Die Führungsrolle (17) wird vom Sekundärzylinder (16) gegen die Führungsbahn gedrückt. Der Schlitten (15) gleitet entlang von zwei Führungselementen (18) .
Nach einem Schließen der im Bereich von Trägern (19, 20) angeordneten Formhälften (5, 6) erfolgt eine Ver- riegelung der Träger (19, 20) relativ zueinander mit Hilfe einer Verriegelungseinrichtung (40) .
Zur Anpassung an unterschiedliche Formen eines Mündungsabschnittes (21) des Vorformlings (1) ist gemäß Fig. 2 die Verwendung separater Gewindeeinsätze (22) im Bereich der Blasform (4) vorgesehen.
Fig. 2 zeigt zusätzlich zum geblasenen Behälter (2) auch gestrichelt eingezeichnet den Vorformling (1) und schematisch eine sich entwickelnde Behälterblase (23) .
Fig. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Blasmaschine, die mit einer Heizstrecke (24) sowie einem rotierenden Blasrad (25) versehen ist. Ausgehend von einer Vorformlingseingäbe (26) werden die Vorformlinge
(1) von Übergaberädern (27, 28, 29) in den Bereich der Heizstrecke (24) transportiert. Entlang der Heizstrecke
(24) sind Heizstrahler (30) sowie Gebläse (31) angeordnet, um die Vorformlinge (1) zu temperieren. Nach einer ausreichenden Temperierung der Vorformlinge (1) werden diese an das Blasrad (25) übergeben, in dessen Bereich die Blasstationen (3) angeordnet sind. Die fertig geblasenen Behälter (2) werden von weiteren Übergaberädern einer Ausgabestrecke (32) zugeführt.
Um einen Vorformling (1) derart in einen Behälter (2) umformen zu können, daß der Behälter (2) Materialeigenschaften aufweist, die eine lange Verwendungsfähigkeit von innerhalb des Behälters (2) abgefüllten Lebensmitteln, insbesondere von Getränken, gewährleisten, müssen spezielle Verfahrensschritte bei der Beheizung und Orientierung der Vorformlinge (1) eingehalten werden. Darüber hinaus können vorteilhafte Wirkungen durch Einhai- tung spezieller Dimen-sionierungsvorschriften erzielt werden.
Als thermoplastisches Material können unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden. Einsatzfähig sind beispielsweise PET, PEN oder PP.
Die Expansion des Vorformlings (1) während des Orientierungsvorganges erfolgt durch Druckluftzuführung. Die Druckluftzuführung ist in eine Vorblasphase, in der Gas, zum Beispiel Preßluft, mit einem niedrigen Druckniveau zugeführt wird und in eine sich anschließende Haupt-blasphase unterteilt, in der Gas mit einem höheren Druck-niveau zugeführt wird. Während der Vorblas- phase wird typischerweise Druckluft mit einem Druck im Intervall von 10 bar bis 25 bar verwendet und während der Hauptblasphase wird Druckluft mit einem Druck im Intervall von 25 bar bis 40 bar zugeführt.
Aus Fig. 3 ist ebenfalls erkennbar, daß bei der dargestellten Ausführungsform die Heizstrecke (24) aus einer Vielzahl umlaufender Transportelemente (33) ausgebildet ist, die kettenartig aneinandergereiht und entlang von Umlenkrädern (34) geführt sind. Insbesondere ist daran gedacht, durch die kettenartige Anordnung eine im wesentlichen rechteckförmige Grundkontur aufzuspannen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden im Bereich der dem Übergaberad (29) und einem Eingaberad (35) zugewandten Ausdehnung der Heizstrecke (24) ein einzelnes relativ groß dimensioniertes Umlenkrad (34) und im Bereich von benachbarten Umlenkungen zwei vergleichsweise kleiner dimensionierte Umlenkräder (36) verwendet. Grundsätzlich sind aber auch beliebige andere Führungen denkbar. Zur Ermöglichung einer möglichst dichten Anordnung des Übergaberades (29) und des Eingaberades (35) relativ zueinander erweist sich die dargestellte Anordnung als besonders zweckmäßig, da im Bereich der entsprechenden Ausdehnung der Heizstrecke (24) drei Umlenkräder (34, 36) positioniert sind, und zwar jeweils die kleineren Umlenkräder (36) im Bereich der Überleitung zu den linearen Verläufen der Heiz-strecke (24) und das größere Umlenkrad (34) im unmittel-baren Übergabebereich zum Übergaberad (29) und zum Eingaberad (35) . Alternativ zur Verwendung von kettenartigen Transportelementen (33) ist es beispielsweise auch möglich, ein rotierendes Heizrad zu verwenden.
Nach einem fertigen Blasen der Behälter (2) werden diese von einem Entnahmerad (37) aus dem Bereich der Blasstationen (3) herausgeführt und über das Übergaberad (28) und ein Ausgaberad (38) zur Ausgabestrecke (32) transportiert .
In der in Fig. 4 dargestellten modifizierten Heizstrek- ke (24) können durch die größere Anzahl von Heizstrahlern (30) eine größere Menge von Vorformlingen (1) je Zeiteinheit temperiert werden. Die Gebläse (31) leiten hier Kühlluft in den Bereich von Kühlluftkanälen (39) ein, die den zugeordneten Heizstrahlern (30) jeweils gegenüberliegen und über Ausströmöffnungen die Kühlluft abgeben. Durch die Anordnung der Ausströmrichtungen wird eine Strömungsrichtung für die Kühlluft im wesentlichen quer zu einer Transportrichtung der Vorformlinge (1) realisiert. Die Kühlluftkanäle (39) können im Bereich von den Heizstrahlern (30) gegenüberliegenden Oberflächen Reflektoren für die Heizstrahlung bereitstellen, ebenfalls ist es möglich, über die abgegebene Kühlluft auch eine Kühlung der Heizstrahler (30) zu realisieren.
Fig. 5 veranschaulicht schematisch die Versorgung einer Blasmaschine (41) mit Druckluft unter Verwendung eines Kompressors (42) sowie eines Druckspeichers (43) . Der Druckspeicher (43) ist typischerweise als ein Kessel ausgebildet. Der Kompressor (42) weist eine Kompressorsteuerung (44) auf und die Blasmaschine (41) ist mit einer Steuerung (45) versehen. Der Druckspeicher (43) ist mit einer Druckmeßeinrichtung (46) versehen, die einen Istwert für den vom Kompressor (42) bereitgestellten Ausgangsdruck an die Kompressorsteuerung (44) liefert.
Die Kompressorsteuerung (44) und die Steuerung (45) der Blasmaschine (41) sind über eine Kopplung (47) miteinander verbunden. Die Kopplung (47) kann in Abhängigkeit von den jeweiligen Anwendungsanforderungen einen unidi- rektionalen oder einen bidirektionalen Datentransfer unterstützen. Technisch kann die Kopplung (47) in unterschiedlichen Varianten realisiert werden. Beispielsweise ist an eine kabelgebundene Verbindung oder eine drahtlose Verbindung gedacht. Bei einer kabelgebundenen Verbindung kann der Datentransfer beispielsweise elektrisch oder optisch erfolgen. Drahtlose Verbindungen können über Funkstrecken, Infrarotstrecken oder andere berührungslose Kommunikationswege bereitgestellt werden.
Aus der gegenüber Fig. 5 abgewandelten Darstellung in Fig. 6 ist erkennbar, daß die Steuerung (45) der Blasmaschine (41) einen Vorgabewert für die Kompressorsteuerung (44) im Bereich eines Sollwerteinganges (48) bereitstellt. Die Kompressorsteuerung (44) weist darüber hinaus eine Eingabe (49) für einen Basissollwert auf. Der Sollwerteingang (48) und die Eingabe (49) können mit einer Prioritätsteuerung verknüpft sein. Dies bedeutet, daß der Kompressor bei Vorliegen eines Führungswertes von der Blasmaschine (41) diesen als Sollwert berücksichtigt, bei Fehlen eines derartigen externen Steuerwertes aber den von der Eingabe (49) bereitgestellten Sollwert berücksichtigt.
Unter Berücksichtigung der vorstehend skizzierten Prioritätensteuerung ist es beispielsweise möglich, ohne eingeschaltete Blasmaschine (41) im Bereich des Druckspeichers (43) einen Grunddruck bereitzustellen. Dies kann beispielsweise der maximale vom Kompressor generierte Ausgangsdruck, beispielsweise ein Druck von 38 bar sein. Hierdurch ist gewährleistet, daß unabhängig von einem konkret von der Blasmaschine (41) benötigten Blasdruck ohne Zeitverzögerung der benötigte Blasdruck bereitgestellt wird. Nach einem Einschalten der Blasmaschine (41) liegt dann ein Sollwert für den tatsächlich benötigten Blasdruck am Sollwerteingang (48) an und der Kompressor (42) stellt einen zugeordneten Ausgangsdruck im Bereich des Druckspeichers (43) bereit.
Für eine optimierte Steuerung des Kompressors (42) wird berücksichtigt, daß nicht der volle vom Kompressor (42) bereitgestellte Ausgangsdruck den Blasstationen (3) zugeführt wird, sondern daß mit Druckverlusten zu rechnen ist. Vorteilhafterweise stellt der Kompressor (42) deshalb den tatsächlich von den Blasstationen (3) benötigten Blasdruck zuzüglich eines Differenzdruckes bereit.
P Ein Lieferdruck κ~s im Kompressorspeichersystem kann durch die Auswertung der folgenden Formel bestimmt werden: p _ p i Λ p + A P + AP rK-S — rBd + iλrBr + L1JrDV + iXrK-S-H hierin sind:
P B1d - Blasdruck, der in der Maschine benötigt wird.
1^Br = Druckdifferenz, die der Blasdruckregler an der Blasmaschine für eine Regelung benötigt.
AD
DV = Druckverluste durch Strömung zwischen Speicher und Blasdruckregler.
ΛP
K-s-H _ Kompressor-Speichersystem-Hysterese, die sich durch die Zu- und Absehaltdrücke des Kompressors ergibt.
Eine Auswertung der vorstehenden Formel wird am nachfolgenden Beispiel erläutert. Es ergibt sich hieraus, wie die Bedarfssteuerung der Druckluft sich auf den Speicherdruck und somit auch auf die Leistungsaufnahme des Kompressors auswirkt.
Flasche A Flasche B pBd 36 bar 24 bar wBr 2 bar 2 bar
ΔPnv 0,5 bar 0,5 bar
Figure imgf000017_0001
"κ-s 39,5 bar 27,5 bar Die Auswertung der vorstehenden Tabelle ergibt, daß bei einer blastechnischen Herstellung der Flasche (B) statt der Flasche (A) ein um etwa 12 bar niedrigerer Ausgangsdruck des Kompressors (42) benötigt wird. Durch die Reduzierung des Ausgangsdruckes des Kompressors braucht dieser die bereitgestellte Luft nicht auf das unnötig hohe Druckniveau zu verdichten. Bei typischen Druckluftverbräuchen von etwa 1000 bis 3000 Normkubikmetern je Stunde ergibt sich hieraus ein erhebliches Energieeinsparpotential .
Fig. 7 zeigt eine komplexere Produktionsanlage, die aus zwei Kompressoren (42) und zwei Blasmaschinen (41) besteht, die über einen gemeinsamen Druckspeicher (43) miteinander gekoppelt sind. Die beiden Kompressoren (42) werden bei einer derartigen Anordnung vorzugsweise mit gleichen Sollwerten betrieben. Die Blasmaschinen (41) stellen jeweils Sollwerte für die Kompressorsteue- rung (44) bereit, die aus den individuell zu produzierenden Behältern (42) resultieren. Die Kompressorsteuerung (44) stellt das höhere der benötigten Druckniveaus zur Verfügung.
Grundsätzlich können in Abhängigkeit von den konkreten Anwendungsanforderungen beliebige Anzahlen von Kompressoren (42) und Blasmaschinen (21) miteinander gekoppelt werden. Es ist dabei lediglich dafür Sorge zu tragen, daß der benötigte Gesamtbedarf an Druckluft der Blasmaschinen (41) von den Kompressoren (42) bereitgestellt wird und daß die den höchsten Blasdruck benötigende Blasmaschine (41) mit mindestens diesem Druckniveau versorgt wird.
Typischerweise umfaßt die Steuerung (45) der Blasmaschine (41) eine Bedieneinrichtung, die eine Abspeiche- rung und Veränderung vorgegebener Rezepturen für die Herstellung der Behälter (3) umfaßt. Die Rezepturen enthalten als einen Produktionsparameter den erforderlichen Blasdruck. In Abhängigkeit von diesem Blasdruckparameter wird eine Druckregeleinrichtung der Blasmaschine (41) gesteuert. Dieser Blasdruckparameter kann somit ohne wesentlichen Aufwand auch der Kompressorsteuerung (44) zur Verfügung gestellt werden. Der konkret erforderliche Differenzdruck, um den der Ausgangsdruck des Kompressors (42) höher als der konkret benötigte Blasdruck zu sein hat, kann sowohl im Bereich der Steuerung (45) der Blasmaschine (41) als auch im Bereich der Kompressorsteuerung (44) berechnet werden. Bevorzugt erfolgt die Berechnung im Bereich der Steuerung (45) der Blasmaschine (41) , da hier alle erforderlichen Informationen verfügbar sind und Modifikationen der Kompressorsteuerung (44) vermieden werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Blasformung von Behältern, bei dem ein Vorformling nach einer thermischen Konditionierung innerhalb einer Blasform einer Blasmaschine durch Blasdruckeinwirkung in den Behälter umgeformt wird sowie bei dem Blasgas von einem Kompressor bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompressorsteuerung (44) mit einer Steuerung (45) der Blasmaschine (41) derart verbunden wird, daß die Steuerung (45) der Blasmaschine (41) einen Sollwert für den vom Kompressor (42) bereitgestellten Ausgangsdruck generiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (42) in Abhängigkeit von der Kompressorsteuerung (44) mit unterschiedlichen vorgebbaren Ausgangsdrücken betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorsteuerung (44) ohne Vorgabe eines Sollwertes durch die Steuerung (45) der Blasmaschine (41) den Kompressor (42) zur Generierung eines maximal vorgesehenen Ausgangsdruk- kes ansteuert .
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplung (47) zwischen der Blasmaschine (41) und dem Kompressor (42) mindestens eine unidirektionale Datenübertragung durchführt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Sollwertvorgaben für den vom Kompressor (42) zu generierenden Ausgangsdruck über ein Bedienprogramm der Blasmaschine (41) vorgegeben werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsdruck des Kompressors (42) durch die Addition eines von der Blasmaschine (41) benötigten Blasdruckes und eines zusätzlichen Differenzdruckes bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruck durch die Summierung eines Differenzdruckes eines Druckreglers der Blasmaschine, Druckverlusten der Verbindungsleitungen sowie einer Hysterese der Kompressorsteuerung (44) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche l bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Blasmaschinen (41) an mindestens einen Kompressor (42) angeschlossen werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kompressoren (42) an mindestens eine Blasmaschine (41) angeschlossen werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der vom Kompressor (42) bereitgestellten Druckluft von einem Druckspeicher (43) gespeichert wird.
11. Vorrichtung zur Blasformung von Behältern, die mindestens eine Blasstation mit einer Blasform aufweist, sowie bei die Blasstation mit einem Kompressor verbunden ist, der eine Kompressorsteuerung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorsteuerung (44) mit einer Steuerung (45) der Blasmaschine (41) verbunden ist und daß ein Ausgang der Steuerung (45) der Blasmaschine (41) an einen Sollwerteingang (48) der Kompressorsteuerung (44) angeschlossen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorsteuerung (44) zur Vorgabe unterschiedlicher Ausgangsdrücke des Kompressors (42) ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompressorsteuerung (44) eine hinsichtlich der Bearbeitungspriorität dem Sollwerteingang (48) nachgeordnete Eingabe (49) für einen Basissollwert aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, daß eine Kopplung (47) zwischen der Blasmaschine (41) und dem Kompressor (42) mindestens zur Durchführung einer unidirek- tionalen Datenübertragung ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11, bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (45) der Blasmaschine (41) ein Bedienprogramm zur. Vorgabe von Sollwerten für einen konkreten Blasdrύck aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (45) eine Berechnungseinheit zur Ermittlung eines erforderlichen Ausgangsdruckes des Kompressors (42) durch Addition eines konkreten Blasdruckes und eines Differenzdruckes aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit zur Bildung des Differenzdruckes aus einem Differenz- druck des Blasdruckreglers, Druckverlusten entlang der Strömungswege sowie einer Reglerhysterese des Kompressors (42) ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Blas- maschinen (41) an mindestens einen Kompressor (42) angeschlossen sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Kompressoren (42) an mindestens eine Blasmaschine
(41) angeschlossen sind.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Kompressor
(42) mit der Blasmaschine (41) verbindende Druck- luftkopplung mindestens einen Druckspeicher (43) aufweist.
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