CN107063461A - 通过温度测量角度标定不均匀加热的预型件 - Google Patents

通过温度测量角度标定不均匀加热的预型件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种标定预型件(10)的标定方法，预型件具有沿确定的轴线(A)延伸的管形的主体(11)，主体按照确定的圆形加热型面被预先加热，该标定方法包括使预型件(10)围绕其轴线转动一标定角度(α)的操作，其特征在于，通过检测在预型件(10)被支撑构件(28)承载时至少一特征温度值在预型件的主体(11)的至少一段部(32)的圆周的至少一角扇形区上的角位置来确定标定角度(α)，所述检测通过温度测量部件(30)实施。

Description

通过温度测量角度标定不均匀加热的预型件
技术领域
本发明涉及一种根据优先加热型面标定加热的预型件的标定(indexation)方法。
本发明更具体地涉及一种标定预型件的标定方法，所述预型件具有沿确定的轴线延伸的管形的主体，管形的主体的至少一段部已经按照确定的圆形加热型面被预先不均匀地加热，所述标定方法包括使预型件围绕其轴线从一随机角度方向转动一标定角度直到根据加热型面确定的一参考角度方向的操作。
背景技术
通过注射模制得到热塑性材料制的预型件。预型件一般具有带有管形的厚壁并基本轴对称的主体，该主体在其一轴向端被带有厚壁的底部封闭，并且其在另一端被也是管形的颈部延长。颈部构型成它的最终形状和尺寸，而预型件的主体要承受较大变形，以便在成形步骤时形成最终容器。
在中间加热步骤时，预型件的主体通过加热到玻璃转化温度以上变得可延展。对由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的预型件，玻璃转化温度约为70℃。
然后，在成形步骤时，使这样加热的预型件置于模型中，模型具有与最终容器一致的模制型腔。然后将加压流体如空气注入到预型件的可延展主体中，以使壁贴靠模型型腔。
传统地，在加热步骤时均匀地加热预型件的主体。这样预型件的主体经受在所有径向方向都均匀的膨胀。
模型一般保持相对于预型件的温度冷的温度。因此，当预型件的壁与模型接触时，预型件突然冷却，以便凝固。
该冷却现象使得难于利用预型件制造具有这样横截面的容器尤其是瓶子，该横截面相对颈部的轴线不是近似轴对称的。例如涉及具有多边形横截面的容器，在这些容器中，每个近似平面的表面基本与包裹棱边的柱形表面分离，或者涉及具有椭圆形横截面的容器，例如用于洗涤产品的小瓶。
该具有椭圆形横截面的容器示于图1A-1C。因此以横截面示出设置在模型12中的预型件10的主体。预型件10的主体被均匀加热。
由于最终容器的椭圆形截面，预型件10的某些近端部分14径向上设置在模型12的型腔附近，而预型件10的其它远端部分16径向上相对远离模型12的型腔。
如图1B所示，加压流体注入预型件10的均匀加热的主体中，导致主体在所有径向方向均匀膨胀。但是，近端部分14在远端部分16之前与模型12接触。因此近端部分14在远没有远端部分16大的拉伸状态凝固。
由于均匀加热无论是预型件10的主体的部分14还是部分16对材料都赋予相同的拉伸特征，预型件10的主体的远端部分16的大拉伸伴随着壁的部分16增加变薄。如图1C所示，最后得到壁厚不恒定的容器，在预型件10的主体的远端部分16中较薄，并且预型件10的近端部分14中较厚。
这导致了文献FR-A1-2.703.944中列举的多个缺点。
已经提出尤其是在所述文献FR-A1-2.703.944中提出通过吹制或拉伸吹制得到具有均匀壁厚的非对称回转截面的容器的方法。
该文献提出将预型件10的主体的近端部分14加热到高于远端部分16温度的温度，但未达到材料的结晶温度。下面将近端部分14叫做“过热部分14”。因此预型件10的主体被不均匀加热。
如图2A-2C所示，该通常叫做“优先加热方法”的方法可以赋予过热部分14可以比加热较少的远端部分16更快拉伸尤其是圆形拉伸的机械特性。例如，过热部分14具有比远端部分16更大的弹性。
过热部分14和远端部分的形状和分布限定预型件的圆形加热型面。根据要得到的最终容器的形状采用加热型面(profil)。
如图2B所示，当加压流体注入预型件10的主体中时，在流体压力的作用下，过热部分14比远端部分16更快拉伸。因此，在过热部分14与模型12接触的时刻，过热部分的厚度小于远端部分16的厚度。
因此过热部分14在它们的可以将预型件10的主体的其余部分逐渐拉伸到与模型12的型腔吻合的状态冷却并凝固。通过调节每个部分14、16的温度可以得到如图2C所示的具有厚度均匀的壁的最终容器。
当然，为了得到满意的最终容器，需要对预型件围绕它的主轴相对模型的角度方向(orientation)进行标定(indexer)，以便使过热部分正确朝向模型型腔的相应近端部分。
为此，已知形成颈部设有适当突起的预型件，突起用于通过机械止挡标定元件而使加热预型件很好定向。在这种情况下，考虑所述突起的位置实施预型件的预加热操作。
但是，这种通过机械止挡进行标定的方法不能令人满意，因为它要求使用附加的热塑性材料，以便形成颈部的突起。然而，现在力求实施使用尽可能少的热塑性材料的容器，以限制容器的制造成本，并减轻容器的重量。
另外，该通过机械止挡进行标定的方法必须布置将预型件输送到具备预型件标定部件的加热站中的输送部件。
发明内容
本发明提出一种如上所述的标定方法，其特征在于，在预先的确定操作时，通过检测在预型件被支撑构件承载时至少一特征温度值在预型件的主体的至少一段部的圆周的至少一角扇形区上的角位置来确定标定角度，所述检测通过温度测量部件实施。
根据本发明的启示实施的方法的其它特征：
－温度测量部件能够测量温度而不与预型件直接接触；
－温度测量部件包括至少一热摄像机；
－温度测量部件包括至少一温度计，尤其是高温计；
－预型件和温度测量部件能够围绕预型件的轴线彼此相对转动，以便展露出足够大的角扇形区，以得到加热型面的特征温度值；
－在初始角度方向与随机角度方向之间的确定操作期间，预型件被驱动相对支撑构件转动；
－每个特征温度值由一温度极值形成。
本发明还涉及一种用于实施本发明的标定方法的标定预型件的标定装置，其特征在于，所述标定装置包括预型件的至少一支撑构件和远距离测量温度的温度测量部件。
根据标定装置的其它特征：
－支撑构件被驱动移动，以可以输送预型件；
－温度测量部件相对支撑构件的路径是固定的；
－温度测量部件包括热摄像机。
附图说明
通过阅读以下参照附图进行的详细描述，本发明的其它特征和优点将显示出来，在附图中：
－图1A、1B和1C示出属于现有技术的无优先加热的实施方法的成形步骤时预型件的不同膨胀状态；
－图2A、2B和2C是与图1A、1B、1C类似的视图，示出在属于利用优先加热的实施方法的成形步骤时预型件的不同膨胀状态；
－图3是非常示意地示出容器制造设备的俯视图，该设备包括使用根据本发明的启示实施的标定方法的标定装置；
－图4示出预型件的透视图，该预型件的主体已经按照确定的加热型面进行加热；
－图5是示出图4的预型件的壁的外表面温度根据围绕预型件的轴线的角位置变化的极线图；
－图6是示意性示出包括装有热摄像机的转移轮的标定装置的俯视图；
－图7是示出图6的热摄像机和被转移轮的支撑构件承载的预型件的透视细节图；
－图8是由热摄像机得到的图4的预型件的图像的示意性复制图；
－图9是标定装置的支撑构件承载的图4的预型件的径向截面图；
－图10是示出图4的预型件的一段部的外壁的温度根据围绕预型件的轴线“A”的角位置变化的曲线图。
具体实施方式
在下文的描述中，具有相同结构或相似功能的元件将用相同的参考数字表示。
在下文的描述中，非限定地采用相对预型件10的轴线“A”或相对转移轮的轴线“B”确定的轴向、径向和圆周方向。
图3非常示意地示出利用下文叫做预型件10的毛坯状态容器通过成形并尤其是通过吹制或拉伸-吹制生产最终容器的设备18。
图4示出预型件10的实施例。预型件10具有带有管形的厚壁并以轴线“A”基本轴对称的主体11，主体在下轴向端被具有厚壁的底部13封闭，并且在其另一上端被也是管形的颈部15延长。颈部15符合它的最终形状和尺寸，而预型件10的主体11要在成形步骤时经受较大的变形，以便形成最终容器。这里颈部15没有标定突起。
这里设备18可以通过预型件10穿过一些相继处理站的连续运行大批量生产最终容器。该设备包括能够实现优先加热预操作的加热站20，如前面解释的，在该优先加热预操作的过程中，预型件10的主体11根据确定的圆形加热型面被不均匀地加热。这里涉及包括加热隧道(未示出)的加热站20，预型件输送构件如卡盘经过该加热隧道。
图4和5已示出了加热型面实施例。更特别的是，图5是示出预型件10的主体11的一段部上的预型件外表面的温度根据所述段部的每个点围绕预型件10的轴线“A”的角位置变化的极线图。预型件10的主体11在它的整个高度上以相同的方式被加热。加热型面在径向截面上具有预型件10的主体11的两个径向相对的部分14，这两个部分这里加热到100℃以上的温度，而径向相对并围绕轴线“A”与过热部分14错开90°的两个部分16加热到低于过热部分14的温度但仍高于预型件构成材料的玻璃转化温度的温度。
设备18还包括装有如前面解释的模型12的成形站22。每个模型12与能够把压缩空气注入到被加热站20预先加热的预型件中的吹管(未示出)结合。这里是装有旋转输送装置23的成形站22，旋转传输送装置装备有多个均匀分布在它的周边的模型12。
如前面解释的，成形操作前，需要使预型件10在模型12中处于使加热型面与模型型腔的形状一致的参考角度方向。换句话说，预型件10的过热部分14径向上设置在模型12的型腔附近，而预型件10的加热较少的部分16径向上相对远离模型12的型腔。
为此，设备18包括间置在加热站20与成形站22之间的预型件10的标定装置24。更特别的是，标定装置24直接位于成形站22的上游，以避免在中间转移操作的过程中预型件10经受不受控的角度错开。
如图6更详细地示出的，标定装置24包括围绕轴线“B”转动的转移轮26。转移轮26在其周边装备有预型件10的至少一单个支撑构件28。标定装置24更特别地包括多个均匀分布在其周边的支撑构件28。
转移轮26在它的转动过程中驱动支撑构件28沿圆形路径移动。因此标定装置24能够如箭头所示将预型件10输送到成形站22，同时又可对预型件进行标定。因此预型件10在转移轮26上的装载点与转移轮26的卸载点之间经过圆弧形路径。
图7更详细地示出这种支撑构件28的实施例。这里涉及能够通过预型件的颈部15抓取预型件10的钳件。
标定装置24包括远距离测量预型件的主体11温度的温度测量部件30。因此温度测量部件能够测量温度，而不与预型件10直接接触。
在所示实施例中，所述部件30是可以在红外范围得到预型件10的图像的热摄像机30，可以凸显预型件主体11的不同点之间的温度差。
热摄像机30以固定方式设置在旋转转移轮一侧。因此热摄像机30的瞄准线31指向预型件10的路径的确定区域，以便获得预型件10的主体11的侧面图像。如图8所示，图像可以分辨出这里用空白显示的主体11最热的点，和这里用深灰色显示的最冷的点。
如图6所示，热摄像机30这里定向为获得与预型件10的路径相切的图像。由于预型件10在其瞄准线中相对于热摄像机30的其它方向停留基本更长时间，热摄像机30的特定方向可以得到非常清晰的图像。
在本发明未示出的变型中，热摄像机30朝向转移轮的转轴的方向，以获得与预型件的移动路径正交的图像。只要与热摄像机30的分辨率相比预型件的行进速度不是太快，该方向就可得到满意的图像。
热摄像机30设置为获得出现角度为预型件10的主体11的约180°角扇形区的图像，即预型件10从侧面可以看见的表面的图像。加热型面一般是轴对称的。因此，很容易利用该图像推出加热型面的方向。
但是，对于不存在这种对称的异常加热型面，可以设置为预型件10和热摄像机30能够围绕预型件10的轴线A彼此相对转动，以便展露出大于180°的角扇形区，该角扇形区足够大以便如下面将要解释的，得到加热型面的特征温度值。这例如可以通过使支撑构件28装备有贴靠摩擦预型件10的机动滚轮得到，以便产生使预型件围绕其轴线“A”相对支撑构件28的受控转动，热摄像机30保持固定。因此得到可以获得预型件10的大于180°角扇形区的全景图像。
作为变型，对于不存在这种对称的异常加热型面，可以设置多个测量部件，例如热摄像机，其定位成确定预型件的主体在两个圆周方向上错开的点的温度。例如涉及两个热摄像机，第一热摄像机设置成获得预型件的第一半个部分的图像，而另一摄像机设置成获得预型件另外半个部分的图像。因此可以得到预型件的完整温度型面，而无需设置使预型件相对摄像机转动的部件。
根据本发明的未示出的一实施变型，每个支撑构件与一温度测量部件相结合。温度测量部件因此与相结合的支撑构件共同活动。
根据本发明的未示出的另一实施变型，测量部件由可以在确定的点状区域测量预型件的主体的温度的红外温度计或高温温度计形成。预型件和温度计能够围绕预型件的轴线彼此相对转动，以便沿预型件的足够大的角扇形区记录相继的温度测量结果，以便必然得到加热型面的特征温度值。如前面解释的，对于图4和5的加热型面，180°的角扇形区一定可以得到特征温度值。
现在描述按照确定的圆形加热型面被不均匀加热的预型件的标定方法，该方法使用前面描述的标定装置24。
预型件10在加热站20中通过时没有进行标定。因此，当预型件10从加热站20出来后由标定装置24的支撑构件28装载预型件10时，预型件10处于与加热型面无关的随机角度方向。
预型件10从标定装置24的转移轮26到模型12的转移受到足够的控制，以可以了解预型件10应在支撑构件28上所处的参考角度方向，使得预型件10转移后加热型面在模型12中正确定向。标定方法提出在成形步骤前确定预型件10必须从其随机角位置转动过的一标定角度“α”，以便预型件在模型12中处于其参考角度方向。
参照图9，该图示出位于其随机角度方向的预型件10。通过虚线表示的第一半径“T1”标出由热摄像机30可以看见的过热部分14的最热点“H”的角位置。虚线表示的第二半径“T2”标出所述第一划线“T1”应该具有的方向，以使最热点“H”位于与预型件10的参考角度方向一致的角位置。
这种标定方法包括由标定装置24装载预型件10时实施的确定标定角度“α”的第一预操作。该第一预操作在于，当预型件被支撑构件28承载时，检测至少一特征温度值在预型件10的主体11的至少一确定段部32的圆周的至少一角扇形区上的角位置，如图8所示。
每个特征温度值由一温度极值形成。因此该方法在于在预型件10的确定段部32的给定角扇形区上寻找最高温度和/或最低温度。
例如确定段部32设置在主体11的轴向中间区域，因为此处最低温度与最高温度之间的温差最大。
对于图5所示的型面，这里理想的角扇形区为180°。该角扇形区可以在选择的角扇形区上检测出至少一最高温度和至少一最低温度，而无论预型件10的随机角度方向如何。
如图8所示，当预型件10的路径切割摄像机30的瞄准线时，热摄像机30可以得到主体11在红外范围的图像。然后通过装配设备18的电子控制单元(未示出)分析该图像。电子控制单元分析在确定段部32的高度上的图像的内容。从中得出如图10所示的一曲线，根据在预型件10上的角位置曲线出现至少一最低温度和至少一最高温度。
根据相对预型件10的轴线“A”的远近确定预型件10上这些温度极值的角位置。摄像机30实际上设置为准确了解图像相对支撑构件28的角度。
由于加热型面是轴对称的，因此很容易确定标定角度“α”，预型件应从随机角度方向出发枢转过该标定角度以便处于其参考角度方向。这可以通过计算温度极值的随机角位置与预型件10在其参考角度方向应处于的角位置“R”之间的错开值(décalage)而实现，例如如图10所示。
因此该方法包括使预型件围绕其轴线从其随机角度方向转动前面确定的所述标定角度“α”直到根据加热型面确定的参考角度方向的后面操作。
预型件的转动通过驱动预型件10围绕它的轴线“A”转动的部件实现，该部件伺服于电子控制单元。
例如在预型件10转移到模型12后并在成形操作之前——即在加压流体进入预型件中之前——实施该转动操作。为此，模型12与围绕它的轴线转动的管件(未示出)结合，以便在管件下降与预型件10的颈部接触时驱动预型件转动。专利文献FR-A1-2.804.059中更详细地描述了该转动管件，但是，这里管件通过摩擦驱动预型件10转动，因为预型件10没有标定突起。
在本发明未示出的实施变型中，转动操作例如通过机动滚轮直接在支撑构件上进行，机动滚轮由支撑构件承载并与预型件摩擦接合。
根据该方法未示出的一实施变型，当温度测量部件由能够获得预型件点状区域温度的装置例如温度计或高温计形成时，确定标定角度“α”的操作伴随着预型件围绕其轴线从初始角度方向转动到随机角度方向。这两个角度方向之间的转动角度等于预型件的确定扇形区的角度，在该扇形区上寻求特征温度值。该转动可以记录沿角扇形区均匀分布的一系列测量结果。这一系列测量结果可以确定特征温度值在角扇形区上的位置，以便确定标定角度“α”。然后使预型件从随机角位置枢转过其标定角度“α”达到确定操作结束。
根据本发明的教导实施的标定方法有利地可避免布置用于角度标定预型件的机械止挡件。
这样一方面可以节约用于实施最终容器的热塑性材料。
另一方面，该方法可以使同一设备适应许多不同的加热型面，无需从结构上改变预型件的不同支撑或输送构件。尤其是，在加热站处没有任何标定约束。

Claims (12)

1.预型件(10)的标定方法，预型件具有沿确定的轴线(A)延伸的管形的主体(11)，管形的主体(11)的至少一段部按照确定的圆形加热型面被预先不均匀地加热，所述标定方法包括使预型件(10)围绕其轴线从一随机角度方向转动一标定角度(α)直到根据加热型面确定的一参考角度方向的操作，
其特征在于，在预先的确定操作时，通过检测在预型件(10)被支撑构件(28)承载时至少一特征温度值在预型件的主体(11)的至少一段部(32)的圆周的至少一角扇形区上的角位置来确定标定角度(α)，所述检测通过温度测量部件(30)实施。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，温度测量部件(30)能够测量温度而不与预型件(10)直接接触。
3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，温度测量部件包括至少一热摄像机(30)。
4.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，温度测量部件包括至少一温度计，尤其是高温计。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的标定方法，其特征在于，预型件(10)和温度测量部件(30)能够围绕预型件(10)的轴线(A)彼此相对转动，以便展露出足够大的角扇形区，以得到加热型面的特征温度值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的标定方法，其特征在于，在初始角度方向与随机角度方向之间的确定操作期间，预型件(10)被驱动相对支撑构件转动。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的标定方法，其特征在于，每个特征温度值由一温度极值形成。
8.用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的标定方法的标定预型件的标定装置(24)，其特征在于，所述标定装置包括预型件(10)的至少一支撑构件(28)和远距离测量温度的温度测量部件(30)。
9.根据权利要求8所述的标定装置(24)，其特征在于，支撑构件(28)被驱动移动，以可以输送预型件(10)。
10.根据权利要求9所述的标定装置(24)，其特征在于，温度测量部件(30)相对支撑构件(28)的路径是固定的。
11.根据权利要求9所述的标定装置(24)，其特征在于，温度测量部件与支撑构件共同活动。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的标定装置(24)，其特征在于，温度测量部件包括热摄像机(30)。
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