具有集成式溫度測量的容器粗坯加熱方法和塑料粗坯加熱單元的制作方法
【專利摘要】粗坯加熱方法，用于對塑料材料制的粗坯（2）進行加熱以利用所述粗坯（2）通過成型制造中空的主體，所述粗坯加熱方法包括：將粗坯（2）引入加熱單元（1）中的步驟，所述加熱單元包括紅外發(fā)射的單色或偽單色的電磁輻射源（11）；加熱步驟，在所述加熱步驟的過程中，所述粗坯（2）暴露于被調(diào)節(jié)到預(yù)定的發(fā)射功率的所述電磁輻射源（11）的輻照；在所述粗坯（2）暴露于所述電磁輻射源（11）的輻照期間進行測量所述粗坯（2）的壁的溫度的操作。
【專利說明】具有集成式溫度測量的容器粗坯加熱方法和塑料粗坯加熱單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用塑料材料如PET (聚對苯二甲酸乙二醇脂)制粗坯制造容器。術(shù)語“粗坯”這里被使用來表示已經(jīng)受過第一吹塑和用于經(jīng)受第二吹塑以獲得最終容器的中間容器和預(yù)成型坯。在下文中，但是為簡化而假定粗坯為預(yù)成型坯。
【背景技術(shù)】
[0002]容器制造通常包括第一操作，第一操作在于加熱在爐子中行進的預(yù)成型坯，爐子配有紅外輻射源，紅外輻射源通常是在寬光譜上輻射的齒素燈，或根據(jù)更新的技術(shù)，是在紅外光域中的較為有限的光譜上輻射的激光二極管，例如參照歐洲專利申請EPl 824 659 (西德爾)。
[0003]第二操作在于將從爐子離開的熱的預(yù)成型坯立即傳送到模具中，以在其中經(jīng)受高壓吹塑，如有可能加以拉伸。
[0004]對預(yù)成型坯的加熱，又被稱為熱調(diào)節(jié)，是一種棘手的操作，這是由于對于后續(xù)的吹塑或拉伸吹塑操作材料溫度所具有的重要性。
[0005]實際上，預(yù)成型坯的平均溫度應(yīng)同時大于構(gòu)成預(yù)成型坯的材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(對于PET大約80°C )和小于這樣的溫度(對于PET大約140°C ):超過該溫度，材料具有結(jié)晶化的風險，結(jié)晶化會使得預(yù)成型坯不適于進行吹塑。
[0006]對爐子中輻射的光學功率的粗略調(diào)節(jié)通常足以保證將預(yù)成型坯的平均溫度保持在如此限定的界限之間。
[0007]然而，預(yù)成型坯的溫度的軸向分布(即平行于軸線)也是重要的，這是由于在吹塑形狀通常復(fù)雜的容器時這種分布對材料分配的影響。特別是可能需要使用于在模具內(nèi)部經(jīng)受過拉伸的某些區(qū)域過熱，例如用以形成凹形區(qū)(典型情形:具有手柄的容器)或隆凸(典型情形:具有花瓣形底部的容器)。
[0008]即便對于給定的預(yù)成型坯根據(jù)待制造容器確定理論熱輪廓是相對容易的，但實際上，由于環(huán)境的不可避免的改變(特別是在白晝中數(shù)度的環(huán)境溫度變化，濕度的變化)或由于影響機械調(diào)節(jié)的(以準系統(tǒng)化的方式觀察到的)偏差，在典型生產(chǎn)率為每小時50 000件預(yù)成型坯的工業(yè)生產(chǎn)中有效地獲得該熱輪廓、和沿整個生產(chǎn)保持該熱輪廓則證明是極其復(fù)雜的。
[0009]獲得良好的加熱廓線現(xiàn)今還基于指派負責機器的操作者的專有技能，操作者根據(jù)其自身對離開模具的最終容器的質(zhì)量的感知，來對爐子執(zhí)行機械調(diào)節(jié)。
[0010]不過爐子的慣性，即參數(shù)(如輻照功率)的改變具體地通過預(yù)成型坯加熱廓線中的有效的、對應(yīng)目標對象的改變來體現(xiàn)所需要的時間，是較長的。
[0011]實際上，可以觀察到，自指示出偏差起，與爐子慣性相關(guān)的、用于進行必要校正所需的時間可能達許多分鐘，在這許多分鐘的期間，所生產(chǎn)的數(shù)以千計的容器是不符合要求的，還不算在偏差有效產(chǎn)生的時刻與偏差被觀察到的時刻之間所經(jīng)過的(未知)期限中所生產(chǎn)的容器。
[0012]已嘗試系統(tǒng)化控制加熱質(zhì)量，即加熱廓線與目標理論廓線的相符性。
[0013]存在通過取樣進行統(tǒng)計控制的技術(shù)，如在美國專利文獻US6 839 652中所提出的技術(shù)，該專利文獻描述了一種方法，用以基于通過與預(yù)成型坯壁相對布置的高溫計在實驗室執(zhí)行的測量，測定預(yù)成型坯厚度中的溫度分布。但是，能夠嚴格地適合于低生產(chǎn)率的特別產(chǎn)品的生產(chǎn)或預(yù)生產(chǎn)的這些技術(shù)，并不適于大批量工業(yè)生產(chǎn)。
[0014]取樣實際上產(chǎn)生從生產(chǎn)線到試驗臺的傳送時間，在該傳送時間的過程中，溫度廓線發(fā)生改變(趨向于通過擴散變得均衡化)，使得測量結(jié)果并不能忠實地反應(yīng)在生產(chǎn)線上存在的預(yù)成型坯的內(nèi)部的溫度分布。
[0015]已經(jīng)提出過相當程度使熱調(diào)節(jié)階段自動化。因此，美國專利文獻US7220 378(Pressco)主張在用燈以傳統(tǒng)方式實施的熱調(diào)節(jié)結(jié)束時迅速地執(zhí)行對預(yù)成型坯溫度的測量。對爐子的調(diào)節(jié)考慮逆反應(yīng)，例如增大由燈提供的功率以提高加熱溫度，或增大通風功率以便相反地降低該溫度。
[0016]不過這種技術(shù)實在不是令人滿意的。
[0017]首先，這種技術(shù)需要對生產(chǎn)線進行改變，因為這種技術(shù)假定要在爐子的延長段中安裝一系列熱傳感器。由此使得預(yù)成型坯在爐子和模具之間要經(jīng)過的路徑加長、及熱調(diào)節(jié)和吹塑之間的過渡時間增加。簡單來說,測量本身使工藝變形。
[0018]繼而，即便熱傳感器朝向預(yù)成型坯，但來自爐子的殘余熱輻射的存在會破壞溫度測量，因此在對加熱廓線的調(diào)節(jié)中造成錯誤。
[0019]此外，即便在熱調(diào)節(jié)結(jié)束時所執(zhí)行的溫度測量有效地允許探測一個預(yù)成型坯(或一系列預(yù)成型坯)的實際熱廓線和理論熱廓線之間的差異，但其并不允許對其成因進行分析。因此，需要操作者的專有技能來對差異的成因進行評估并施加操作者所判定為用以獲得期望的熱廓線所必需的校正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]本發(fā)明特別是旨在彌補已知技術(shù)的前述弊端。
[0021]更為確切的說，在所追求的目標中，列舉:
[0022]-優(yōu)化粗坯的加熱質(zhì)量，
[0023]-在生產(chǎn)過程中保持基本恒定的加熱質(zhì)量，
[0024]-最小化熱廓線不符合所導(dǎo)致的廢品率，
[0025]-使加熱工藝自動化，從而允許提高生產(chǎn)率。
[0026]為此，首先提出粗坯的加熱方法，用于對塑料材料制的粗坯進行加熱以利用所述粗坯通過成型制造中空的主體，所述方法包括:
[0027]-將粗坯引入加熱單元中的步驟，加熱單元包括紅外發(fā)射的單色或偽單色的電磁福射源;
[0028]-加熱步驟，在加熱步驟的過程中，粗坯暴露于被調(diào)節(jié)到預(yù)定的發(fā)射功率的輻射源的輻照，粗坯壁溫度的測量操作在粗坯暴露于輻射源的輻照期間進行。
[0029]可設(shè)置該方法的單獨或組合考慮的以下多種附加特征:
[0030]-所述方法包括根據(jù)所測得的溫度調(diào)制發(fā)射功率的附加操作。[0031]-對粗坯壁上的疊置的多個區(qū)域執(zhí)行溫度測量。
[0032]-對每個區(qū)域單獨地執(zhí)行發(fā)射功率的調(diào)制。
[0033]-將對每個區(qū)域所測得的溫度與預(yù)定的理論溫度進行比較，和:
[0034]O當所測得的溫度被宣稱等于理論溫度時，保持針對所述區(qū)域的發(fā)射功率，
[0035]ο自所測得的溫度被宣稱高于理論溫度起，降低針對所述區(qū)域的發(fā)射功率，
[0036]O自所測得的溫度被宣稱低于理論溫度起，增加針對所述區(qū)域的發(fā)射功率。
[0037]其次提出粗坯的加熱單元，用于對塑料材料制的粗坯進行加熱，以利用粗坯通過成型制造中空主體，加熱單元包括爐子，爐子配有輻射壁，輻射壁被覆有以預(yù)定發(fā)射功率進行紅外發(fā)射的單色或偽單色的電磁輻射源，界定圍腔，所述粗坯用于在所述圍腔中與所述輻射壁相對地行進，該加熱單元此外包括指向圍腔的至少一個粗坯溫度測量裝置。
[0038]可設(shè)置該加熱單元的單獨或作為組合考慮的以下多種附加特征:
[0039]-測量裝置包括至少一個熱傳感器，所述熱傳感器具有包含在不包括輻射源波長的預(yù)定波長范圍內(nèi)的光學靈敏度。
[0040]-測量裝置被布置以對同一粗坯上的疊置的多個區(qū)域執(zhí)行溫度測量。
[0041]-測量裝置包括多個疊置的熱傳感器，每個熱傳感器指向一相應(yīng)的區(qū)域。
[0042]-加熱單元此外包括:
[0043]ο輻射源的發(fā)射功率的操控裝置；
[0044]O控制單元，控制單元與測量裝置和操控裝置相連接，該控制單元被程控以將對粗坯測得的實際熱廓線與預(yù)定的理論熱廓線進行比較，和用以根據(jù)這種比較結(jié)果操控對輻射源的發(fā)射功率的調(diào)制。
[0045]-控制單元被程控以執(zhí)行對每個區(qū)域所測得的溫度與理論溫度的比較，和以操控對于每個區(qū)域單獨地進行的發(fā)射功率的調(diào)制。
[0046]-輻射壁被布置成紅外輻射源矩陣，該矩陣被細分成多個子矩陣，每個子矩陣與一測量區(qū)域處于相同的縱坐標處，控制單元被程控以操控對由每個子矩陣各自發(fā)射的功率的調(diào)制。
[0047]-爐子包括與福射壁相對的壁，測量裝置至少部分地被容置在該相對的壁中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0048]通過閱讀下文參照附圖非限制性示意地進行的說明，本發(fā)明的其它對象和優(yōu)點將得到展示，附圖中:
[0049]一圖1是局部地示出加熱單元的透視圖，加熱單元包括被覆以點狀紅外源的壁，預(yù)成型坯在該壁前行進；
[0050]一圖2是示出圖1的加熱單元的示意圖，加熱單元與其溫度控制部件和輻照功率操控部件相關(guān)聯(lián)；
[0051]一圖3是示出圖2的加熱單元的示意性橫向剖視圖。
【具體實施方式】
[0052]在附圖上示意地示出對行進中的容器粗坯2進行加熱的加熱單元1，容器粗坯在此情形下是預(yù)成型坯，盡管這可能涉及已經(jīng)受過暫時的成形操作和用于經(jīng)受一種或多種后續(xù)操作以獲得最終容器的中間容器。在下文中，假定粗坯2是預(yù)成型坯。
[0053]以熱塑性材料如聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)制成的每個預(yù)成型坯2包括:頸部3，頸部3不經(jīng)受(或略微經(jīng)受)加熱，頸部形狀是最終的；和主體4，主體4通過環(huán)箍5與頸部分開，主體在與頸部3的相對向上終止于半球形的底部6。
[0054]在加熱單元I中，預(yù)成型坯2被固定在稱為轉(zhuǎn)盤的樞轉(zhuǎn)支架上，樞轉(zhuǎn)支架帶動預(yù)成型坯2圍繞其主軸線轉(zhuǎn)動，以將整個主體4暴露于加熱。
[0055]在附圖上，示出頸部3在上方的預(yù)成型坯2，不過這種表示是隨意的和示意性的，預(yù)成型坯2可以頸部3在下方取向。
[0056]加熱單元I包括爐子7，爐子配有輻射壁8和相對的平行壁9，所述平行壁是吸收性的或反射性的。壁8、9在它們之間限定圍腔10，預(yù)成型坯2在圍腔內(nèi)部行進。輻射壁8被覆以多個電磁輻射源11，電磁輻射源在紅外光域中同時以單色(或偽單色)的方式和向預(yù)成型坯2定向的方式進行輻射。
[0057]理論上來說，單色源是發(fā)射單一頻率正弦波的理想源。換句話說，其頻譜由零譜寬的單一譜線(Dirac:狄拉克)組成。 [0058]實際上，這類源并不存在，實際源最好是準單色的，即其頻譜在定中心在輻照強度最大的主頻率上、譜寬較小但非零的頻帶上延伸。在本說明書中，這類實際源被稱為單色源。
[0059]此外，在本說明書中，將在包括定中心于不同主頻率上的多個窄頻帶的一離散頻譜上以準單色的方式進行輻射的源定性為“偽單色源”。也稱為多模源。
[0060]實際上，源11是紅外激光二極管。這些源11通過并置(即水平地)和疊置(即豎直地)安置以形成矩陣12。根據(jù)一優(yōu)選實施方式，二極管11是垂直腔面發(fā)射激光器二極管(VCSEL)，例如，每個二極管11例如以波長λ發(fā)射額定單位功率為大約幾十毫瓦特的激光束，波長λ位于短紅外和中紅外的范圍中，被選擇成對應(yīng)預(yù)成型坯2材料的良好吸收效率，例如對于PET大約為Ιμπι。作為變型，可選擇其中材料吸收效率良好的紅外光域中的預(yù)定頻譜上發(fā)射的源11，或可組合以材料吸收效率良好的多種波長λ P……、λΝ發(fā)射的一些源11。
[0061]對于有關(guān)選擇該(或多個)波長的更多細節(jié)，將可參照國際專利申請W02008/113908 (西德爾)。
[0062]將矩陣12的源11的行數(shù)標記為L，將源11的列數(shù)標記為C。
[0063]在預(yù)成型坯2的范圍內(nèi)，源11可被視為點狀源，每個點狀源發(fā)射即呈光束的形式的定向輻照，其頂部立體半角是封閉的，優(yōu)選在10°到60°之間。光束可以是回轉(zhuǎn)對稱的(即呈圓形截面)、或非回轉(zhuǎn)對稱的(例如呈橢圓形截面)。
[0064]加熱單元I被設(shè)計成允許對由每個源11、或優(yōu)選地由成組的源發(fā)射的輻照功率(又稱為強度)進行調(diào)制，以遵循沿預(yù)成型坯2的軸線的預(yù)定的輻照功率廓線。
[0065]為此，矩陣12被細分為一組相鄰的子矩陣12Α、12Β、……、121 (即豎直疊置和/或水平并置)，每個子矩陣包括功率相同且同時被調(diào)制的一組關(guān)聯(lián)的源11。每個子矩陣12Α、12Β、……、121包括呈N行(定義子矩陣的高度)和P列(定義子矩陣的寬度)分布的預(yù)定數(shù)目的源11,其中N和P是整數(shù)。
[0066]此外，用橫坐標X和縱坐標Y定義子矩陣12Α、12Β、……、121在矩陣12中的位置:
[0067]-當子矩陣12A、12B、……、121包括嚴格小于矩陣12的列數(shù)C的列數(shù)P時，用水平測得的從子矩陣12A、12B、……、121的中心列到輻射壁8的上游邊部13的距離定義所述橫坐標X ；
[0068]-用豎直測得的從子矩陣12A、12B、......、121的中心行到輻射壁8的上邊部14的
距離來定義所述縱坐標Y。
[0069]根據(jù)一【具體實施方式】，子矩陣12A、12B、……、121全都包括相同的源11數(shù)，N和P對于所有子矩陣12A、12B、……、121都是相等的，L和C分別是N和P的倍數(shù)。作為變型，子矩陣12A、12B、……、121不具有相同的高度和/或相同的寬度，數(shù)N和P可以從一個子矩陣12A、12B、......、121到另一個子矩陣變化。
[0070]在圖2和圖3上所示的簡單示例中，示出矩陣12的簡化水平細分部，其中，每個子矩陣12A、12B、……、121的長度與矩陣12的長度是相同的(即N=L)，并且其中，每個子矩陣的高度是矩陣12的高度的整除數(shù)(即P是C的除數(shù))。每個子矩陣12A、12B、……、121的位置因此在這里僅通過其縱坐標Y被限定。
[0071]在此情形下，示出在預(yù)成型坯2的高度上等分的九個子矩陣12A、12B、……、121，如在圖2上可以看見的，預(yù)成型坯2的高度可小于矩陣12的高度，矩陣的高度實際上可適合于多個范圍的不同長度的預(yù)成型坯2。在此情形中，位于預(yù)成型坯下方的源11可簡單地熄滅，因為這些源對加熱是無用的，子矩陣12A、12B、……、121于是僅僅構(gòu)成矩陣12—部分的一細分部，其對應(yīng)于相對預(yù)成型坯2就位的表面。
[0072]隨意地，出于可見目的，在附圖上示出低密度的源11，使得每個子矩陣12A、12B、……、121僅僅包括三行源`11。實際上，VCSEL板上的二極管密度會相當大。
[0073]對每個子矩陣12A、12B、......、121的源11的功率的調(diào)制自動地進行，加熱單元I
為此包括控制單元15，控制單元15與一系列功率調(diào)節(jié)器16A、16B、……、161相連接，每個功率調(diào)節(jié)器分別與一個子矩陣12A、12B、……、121相結(jié)合。
[0074]如在圖3上所示，來自控制單元15的信號是多路復(fù)用信號(例如以時分多路復(fù)用的方式)，加熱單元I包括多路信號分離器17，多路信號分離器17被插置在控制單元15和功率調(diào)節(jié)器16A、16B、……、161之間，保證從控制單元15所接收的信號的多路分用和保證將個體功率指令傳輸給每個功率調(diào)節(jié)器16A、16B、……、161，以根據(jù)控制單元15的指令對由每個子矩陣12A、12B、……、121所發(fā)送的功率進行單獨調(diào)節(jié)，指令由控制單元所執(zhí)行的計算產(chǎn)生。
[0075]基于在爐子7內(nèi)部、在加熱操作中對預(yù)成型坯2進行的一次或多次溫度測量結(jié)果，執(zhí)行這些計算。
[0076]為此，加熱單元I包括一個或多個高溫計18，所述高溫計對紅外光域中的預(yù)定波長范圍敏感，與控制單元15相連接，指向圍腔10，預(yù)成型坯2與該個(或該多個)高溫計相對而行進。
[0077]根據(jù)在圖3上所示的一實施方式，每個高溫計18包括一系列疊置的熱傳感器18A，18B，……、181，每個熱傳感器指向一個區(qū)域20A、20B、……、201，所述區(qū)域稱為測量區(qū)域，
對應(yīng)預(yù)成型坯2的主體4的側(cè)面，位于與源11的子矩陣12A、12B、......、121相同的縱坐標
Y處(或與相同縱坐標Y的子矩陣12A、12B、......、121的一水平行相同的水平行處)。[0078]作為變型，高溫計18可呈熱像儀的形式，其視域覆蓋預(yù)成型坯2的主體4，該視域例如在控制單元15的內(nèi)部被分為一系列疊置的測量區(qū)域。
[0079]該個(或每個)高溫計18可以要么被布置在圍腔10的出口，指向圍腔的內(nèi)部，要么直接地布置在圍腔10中。
[0080]根據(jù)在圖3上所示的一實施方式，高溫計18被布置成傳感器18A，18B,......、181
(或攝像機的鏡頭)橫向地(即垂直于預(yù)成型坯2的軌跡)指向圍腔10。更為確切的說，如在圖3上可以看見的，傳感器18A，18B，……、181可被容置在設(shè)于相對壁9中的開口 21內(nèi)，以便其正前端部通到圍腔10，通過所述正前端部進行測量。
[0081]該個或每個高溫計18具有被包含在預(yù)定的波長范圍[Amin，Amax]中的光學靈敏度，該預(yù)定的波長范圍在稱為作用范圍或譜域，包含在加熱過程中預(yù)成型坯2輻射的紅外譜域的至少一部分(優(yōu)選全部)。
[0082]相反地，優(yōu)選將該個或每個高溫計18選擇成其作用范圍[Amin，AfflaJ不包含源11的發(fā)射波長λ或者多個發(fā)射波長λ P……、λΝ。
[0083]作為示例，對于發(fā)射波長I μ m左右的紅外輻射的源11，將選擇具有8 μ m到15 μ m之間的譜域的高溫計18。德國米·銥(MICRO-EPSILON)公司提供商業(yè)名為OPTRIS CSmicro的這類高溫計。
[0084]這樣，通過高溫計18所執(zhí)行的溫度測量不會被來自源11的輻照改變。換句話說，高溫計18不會“經(jīng)受”源11的輻照。
[0085]假定高溫計18甚至被布置在圍腔10中，此外優(yōu)選的是:高溫計由不會吸收源11的發(fā)射波長的紅外線的材料組成，使得避免高溫計18的組成件受熱，這種受熱會有損于其整體的良好運行，或至少有損于其測量值的可靠性。
[0086]因此，無論對于高溫計18所選定的實施方式如何，位于相同的某一縱坐標Y的相應(yīng)測量區(qū)域20A、20B、……、201對應(yīng)于定位在所述某一縱坐標Y的每個子矩陣12A、12B、……、121 (或?qū)?yīng)于子矩陣12A、12B、……、121的具有相同縱坐標Y的每個水平行)。
[0087]由高溫計18對在高溫計前經(jīng)過的每個預(yù)成型坯2進行的熱測量結(jié)果被傳輸給控制單元15。如在圖3上所示，高溫計18的傳感器19A、19B、……、191與多路復(fù)用器22相連接，多路復(fù)用器22保證來自傳感器19A、19B、……、191的信號的時分多路復(fù)用和向控制單元15傳送多路復(fù)用信號。
[0088]控制單元15執(zhí)行對這樣接收的信號的分析，通過集合對于每個測量區(qū)域20A、20B、……、201所測得的溫度，重建預(yù)成型坯2的主體4的實際熱廓線。
[0089]控制單元15繼而執(zhí)行這樣建立的實際熱廓線與構(gòu)成目標對象的理論熱廓線的比較。實際上，比較對于每個區(qū)域20A、20B、……、201單個地執(zhí)行。
[0090]更為確切的說，將對于每個測量區(qū)域20A、20B、......、201所測得的標記為I；的實
際溫度與對于每個測量區(qū)域20A、20B、……、201所期望的標記為Tth的理論溫度進行比較。
[0091]當區(qū)域20A、20B、……、201的實際溫度I；被宣稱等于理論溫度Tth時，保持對控制對應(yīng)的子矩陣12A、12B、......、121的功率調(diào)節(jié)器16A、16B、......、161的調(diào)節(jié)。
[0092]嚴格相等實際上不可能達到，當實際溫度I；包含在圍繞理論溫度Tth的允差區(qū)間中時，實際溫度I；事實上被宣稱等于理論溫度Tth。
[0093]例如，當I；=Tth± δ T時，可宣稱相等，其中δ T是(預(yù)定的)允差，具有要么是獨立于溫度Tth的絕對值(例如大約幾度)，要么是相對值，該相對值對應(yīng)理論溫度Tth的分數(shù)，典型地大約為百分之幾(例如Tth的1%到5%)。
[0094]相反地，自區(qū)域20A、20B、……、201的實際溫度I；被宣稱為不同于理論溫度Tth起，即實際溫度I；處于允差區(qū)間Tth± δ T之外時，控制單元15控制對傳送到功率調(diào)節(jié)器16Α、16Β、……、161的指令進行修正。
[0095]具體來說，控制單元15應(yīng)用以下方案:
[0096]-當實際溫度I；超過允差區(qū)間時，即T,Tth+δ T時，控制單元15控制將對應(yīng)的子矩陣12Α、12Β、……、121所輻射的功率降低。
[0097]-當實際溫度低于允差區(qū)間時，即T/Tth+δ T時，控制單元15相反地控制將對應(yīng)的子矩陣12Α、12Β、……、121所輻射的功率增加。
[0098]這兩種情形在圖3上示出，其中，左側(cè)繪圖示出由控制單元15基于從高溫計接收到的信號而重建的實際熱廓線，在該實際熱廓線中，每個條塊表示對于每個測量區(qū)域20Α、20Β、……、201所測得的溫度，橫向虛線表示目標溫度Tth (允差區(qū)間在該繪圖比例是看不見的)，為簡化，該目標溫度假定對于所有區(qū)域20Α、20Β、……、201都是相同的。換句話說，虛線表示理論熱廓線。可以看見，實際熱廓線與理論熱廓線是不同的，這證明需對傳送給源11的功率指令施加校正。更為確切的說，根據(jù)區(qū)域，實際溫度I；要么大于、要么小于理論溫度、。
[0099]在右側(cè)繪出新的功率廓線(標記為Q，以瓦特為單位測量)，其集合在應(yīng)用上述方案后由控制單元15計算的、要傳輸給功率調(diào)節(jié)器16Α、16Β、……、161的功率指令。在該示意圖中，每個條塊表示要傳送給功率調(diào)節(jié)器16Α、16Β、……、161的功率指令，所述功率調(diào)節(jié)器與位于對應(yīng)區(qū)域20Α、20Β、……、201的縱坐標處的子矩陣12Α、12Β、……、121相連接，所述對應(yīng)區(qū)域的溫度從熱廓線(左.側(cè)示意圖)是已知的，橫向虛線表示理論功率，標記為Qth，將需要傳送該理論功率以獲得理論溫度Tth(如已看見的，在本示例中，假定對于所有區(qū)域20A、20B、……、201其都是相同的)。
[0100]該功率廓線通過控制單元15經(jīng)過多路信號分離器17傳輸給功率調(diào)節(jié)器16A、16B、……、161，每個子矩陣12A、12B、……、121所傳送的功率因此根據(jù)單個接收的指令進行修正。
[0101]由此產(chǎn)生對預(yù)成型坯2的加熱廓線的修正。
[0102]剛描述過的加熱單元I和其運行方法具有以下的優(yōu)點。
[0103]首先，在熱調(diào)節(jié)的期間控制溫度，每個預(yù)成型坯2的熱廓線直接產(chǎn)生于輻射壁8所傳送的功率廓線，而沒有外部參數(shù)(特別是在爐子7和分開的測量區(qū)域20A、20B、……、201之間的傳送時間，或甚至爐子7外的環(huán)境溫度)影響測量。
[0104]第二，甚至在爐子7的內(nèi)部控制溫度，可以在預(yù)成型坯2的軌跡上(即水平地、根據(jù)橫坐標軸)定位觀察到的實際熱廓線和理論熱廓線之間的可能的差異，因此在橫坐標上定位要執(zhí)行的功率校正，以使實際熱廓線向理論熱廓線匯合。
[0105]第三，借助于在該個(或該多個)高溫計的測量區(qū)域20A、20B、……、201和傳送保證加熱測量區(qū)域的紅外輻照的子矩陣12A、12B、……、121之間的對應(yīng)性，可首先垂直地定位(即根據(jù)縱坐標軸)所觀察到的實際熱廓線和理論熱廓線之間的可能差異，因此在縱坐標上定位要執(zhí)行的功率校正，用以使實際熱廓線向理論熱廓線匯合。[0106]第四:
[0107]-通過使用快速高溫計18，其能夠?qū)γ總€預(yù)成型坯2(或?qū)λx擇的預(yù)成型坯2)以足夠的頻率(對于每小時50 000件預(yù)成型坯的生產(chǎn)率，30Hz的頻率大大足夠)執(zhí)行單個的測量，
[0108]-通過使用高溫計18與控制單元15的足夠快速的連接(例如通過千兆以太網(wǎng)類型的連接)，
[0109]-和通過使用裝配于控制單元15的用于計算的快速處理器，
[0110]可以實時地執(zhí)行所有操作(測量、比較、輻照功率的調(diào)制)。
【權(quán)利要求】
1.粗坯加熱方法，用于對塑料材料制的粗坯(2)進行加熱以利用所述粗坯(2)通過成型制造中空的主體，所述粗坯加熱方法包括: -將粗坯(2)引入加熱單元(I)中的步驟，所述加熱單元包括紅外發(fā)射的單色或偽單色的電磁輻射源(11); -加熱步驟，在所述加熱步驟的過程中，所述粗坯(2)暴露于被調(diào)節(jié)到預(yù)定的發(fā)射功率的所述電磁輻射源(11)的輻照； 所述粗坯加熱方法的特征在于還包括: -在所述粗坯(2)暴露于所述電磁輻射源(11)的輻照期間進行的測量所述粗坯(2)的壁的溫度的操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粗坯加熱方法，其特征在于，所述粗坯加熱方法還包括根據(jù)所測得的溫度調(diào)制發(fā)射功率的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粗坯加熱方法，其特征在于，對所述粗坯(2)的壁上的疊置的多個區(qū)域進行溫度測量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的粗坯加熱方法，其特征在于，對每個區(qū)域單獨地進行發(fā)射功率的調(diào)制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的粗坯加熱方法，其特征在于，將對每個區(qū)域所測得的溫度與預(yù)定的理論溫度進行比較；并且: -當所測得的溫度被宣稱等于所述理論溫度時，保持針對所述區(qū)域的發(fā)射功率， -自所測得的溫度被宣稱高于所述理論溫度起，就降低針對所述區(qū)域的發(fā)射功率， -自所測得的溫度被宣稱低于所述理論溫度起，就增加針對所述區(qū)域的發(fā)射功率。
6.粗坯的加熱單元(1)，用于對塑料材料制的粗坯(2)進行加熱，以利用所述粗坯(2)通過成型制造中空的主體，所述加熱單元包括爐子(7)，所述爐子配有輻射壁(8)，所述輻射壁被覆有以預(yù)定的發(fā)射功率進行紅外發(fā)射的單色或偽單色的電磁輻射源(11)，界定圍腔(10)，所述粗坯用于在所述圍腔中與所述輻射壁(8)相對地行進， 所述粗坯的加熱單元(I)的特征在于還包括指向所述圍腔(10)的用于測量粗坯(2)溫度的至少一個溫度測量裝置(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粗坯的加熱單元(I)，其特征在于，所述溫度測量裝置包括至少一個熱傳感器，所述熱傳感器具有被包含在不包括電磁輻射源波長的預(yù)定波長范圍內(nèi)的光學靈敏度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的粗坯的加熱單元(1)，其特征在于，所述溫度測量裝置(18)被布置成對同一粗坯(2)上的疊置的多個區(qū)域進行溫度測量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的粗坯的加熱單元(I)，其特征在于，所述溫度測量裝置(18)包括疊置的多個熱傳感器，每個熱傳感器分別指向一區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中任一項所述的粗坯的加熱單元(1)，其特征在于，所述加熱單元還包括: -電磁輻射源(11)的發(fā)射功率的操控裝置(16)； -控制單元(15)，所述控制單元與所述溫度測量裝置(18)和所述操控裝置(16)相連接，所述控制單元(15)被程控，以比較對粗坯(2)所測得的實際熱廓線與預(yù)定的理論熱廓線，并以根據(jù)比較結(jié)果操控對所述電磁輻射源(11)的發(fā)射功率的調(diào)制。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9并結(jié)合權(quán)利要求10所述的粗坯的加熱單元(I)，其特征在于，所述控制單元(15)被程控: -以比較每個區(qū)域的所測得的溫度與理論溫度，和 -以控制對每個區(qū)域單獨地進行的發(fā)射功率的調(diào)制。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的粗坯的加熱單元(1)，其特征在于，所述輻射壁(8)被布置成紅外輻射源(11)矩陣；所述紅外輻射源矩陣被細分為多個子矩陣，每個子矩陣與一測量區(qū)域位于相同的縱坐標處；并且，所述控制單元(15)被程控，以操控對每個子矩陣各自所發(fā)射的功率的調(diào)制。
13.根據(jù)權(quán)利要求6到12中任一項所述的粗坯的加熱單元(I)，其特征在于，所述爐子(7)包括與所述輻射壁(8)相對的壁(9);并且，所述溫度測量裝置(18)至少部分地被容置在該相對的壁(9)中 。
【文檔編號】B29C49/64GK103442864SQ201280011625
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月17日
【發(fā)明者】C·貝勒克, G·弗約萊 申請人:西德爾合作公司