专利名称：容器坯件的壁温的测量装置和方法
技术领域：
本发明涉及从塑料坯件例如聚对苯二甲酸乙二醇酯坯件制造容器。用语“坯件”这里用于指预型件和中间容器，其已经受初步吹制，用于经受再次吹制，以获得成品容器。
背景技术：
下面，假定为了简化，这对于有限制的制造类型来说绝非限制性的，坯件是预型件。公知地，容器的制造操作包括加热操作，其中，预型件暴露于遮蔽式炉具的加热灯或二极管的红外辐射，预型件在炉具中通过。为了比较均勻地加热预型件，预型件由其颈部吊挂于称为“转盘”的旋转吊杆。在炉具的出口处，每个预型件趁热引入到一模型中，经受高压吹制，可选地，用一延伸棒进行重复拉延。预型件的加热也称为热调节，因其重要而为一道细致操作，其重要性在于使材料加温，以便进行后续的吹制操作或吹制拉制操作。一方面，预型件的平均温度必须高于其构成材料的玻璃化转变温度，以致可使材料在吹制或拉制吹制时进行双取向，低于材料具有结晶危险的温度，若超过该温度，预型件不适于吹制。另一方面，预型件本身中的温度分布对成品容器的质量，特别是对其透明性，以及对容器主体和底部的材料分布有影响。温度分布具有多个特征在坯件的周边上(即围绕坯件的主轴线呈一定角度)，轴向(即平行于轴线)，以及在其壁的厚度上。借助于预型件在加热时的转动，周边温度分布一般是均勻的，虽然对于某些应用来说，有益于获得不均勻的周边分布。也可以通过控制炉具的加热灯或二极管辐射的功率，与预型件的轴线相平行地控制加热模式。如果说一般需要温度的轴向均勻性，那么，某些应用则要求不均勻的模式。相反，预型件的壁厚中的温度分布比较复杂，难以掌握，而这种分布对于控制吹制或吹制拉制来说却很重要。尽管在加热期间通过对流使温度达到一定的均勻化，但是，在预型件的厚度中一般存留温度梯度，炉具中热交换的复杂性以及热交换(与预型件中的空气以及与其外部的空气)系数的测定难度，如同一些专业人员所注意到的那样，在吹制或吹制拉制操作开始时，不能精密地使预型件中的温度分布模型化。但是，近来，在这方面，进行过实验层次的试验，也进行过工业生产之外的试验。但是，迄今为止，从工业角度来看，能良好控制壁厚中温度分布的解决方案不令人满意，因为实施起来非常复杂。取样必须在生产线上进行，在手动部分对样品预型件进行准确测量。取样在改变温度模式的过程中从生产线到试验台的传送时间进行(有助于通过
4散射进行均勻化)，以致测量不能可靠地考虑到生产线上存在的预型件中的温度分布。至于在空中进行的测量，其需要成本高的传感器，其测量可靠性仍待证实，从其外部相距一定距离和瞬时测量预型件的内壁温度时尤其如此。
发明内容
本发明尤其旨在弥补前述缺陷，提出一种以很大的可靠性测量预型件壁温的解决方案。为此，第一，本发明提出容器坯件的壁温的测量方法，其包括以下操作-在炉具中在所述坯件的加热操作结束时，在移动的坯件中插入温度探测器；-使所述温度探测器在所述移动的坯件中保持一预定的时间；-用所述的保持在所述坯件中的温度探测器对所述坯件的内壁无接触地进行温度测量；-存储如此测得的温度或温度分布图。直接在生产线上在加热和吹制之间进行测量，不抽样，不接触，不影响生产进度， 可布置至少一个测量容器内壁温度的测量计，有利于加热的良好调节。可考虑对所述坯件的内壁进行唯一的温度测量，或在不同的高度对所述坯件的内壁同时进行多个温度测量。此外，可设置一附加操作，所述附加操作的温度测量与对所述内壁进行的所述或每次温度测量在相同的高度处同时进行。第二，本发明也提出测量容器坯件的内壁的温度测量装置，其具有无接触式温度测量单元，所述无接触式温度测量单元可沿一回路移动地安装，所述回路包括与所述坯件的运行迹线局部重合的有效部分以及与所述运行迹线分开的缓冲部分，所述温度测量单元安装成可在一备用位置和一测量位置之间移动，所述备用位置被设置在所述回路的与所述坯件相距隔的缓冲部分中，所述测量位置被设置在所述回路的有效部分中，在该测量位置， 所述温度测量单元至少部分地插入到所述坯件中，在此对所述坯件的内壁无接触地进行温度测量。该装置适于使用上述测量方法。在该装置中，温度测量单元包括例如探测器，所述探测器配有管形主体，在所述管形主体中安装有收集所述坯件内壁发出的红外辐射的收集元件，与所述收集元件相距隔的红外传感器，以及用于使收集的辐射传输到所述红外传感器的波导管。根据一实施方式，所述探测器具有探测头，所述探测头位于所述主体之上，并且， 在所述探测头中安装有所述红外传感器。所述探测器的主体配有侧窗口 ；并且，所述收集元件是镜子，所述镜子在所述波导管的下端部面对着所述侧窗口布置在所述主体中，所述镜子相对于所述主体的主轴线(A) 倾斜，以便在所述波导管中成直角地反射所述红外辐射。至于波导管，其可由覆盖所述探测器的主体的内壁的反射层形成。在其它实施例中，波导管为光导纤维。所述温度测量单元具有多个分布在所述主体高度上的收集元件，多个与所述收集元件相距隔的传感器，以及多个位于所述收集元件和所述传感器之间的波导管，以便在坯件中的不同高度同时进行多次测量，且至少在其一部分高度上确定坯件的内部温度分布图。根据一优选实施方式，温度测量装置具有多个安装成可沿所述相同的回路移动的温度测量单元。第三，本发明提出测量系统，其包括上述的测量坯件的内壁的温度的测量装置，以及测量坯件的外壁的温度的测量装置，所述坯件的外壁的温度的测量装置具有测量所述外壁的温度的温度测量单元，所述温度测量单元安装成可与所述测量内壁的温度的温度测量单元同步地移动，以便在相同的位置对坯件的内、外壁同时进行温度测量。第四，本发明提出从塑料坯件制造容器的制造机，其具有上述的测量装置或测量系统。
根据下面参照附图所作的说明，本发明的其它目的和优越性将得到更好的理解， 附图如下图1是立体图，局部地示出从预型件制造容器的制造机；图2是立体图，从另一视角示出图1所示的机器；图3是俯视图，示出在图1和2所示的机器的出口处测量预型件壁温的测量装置；图4是图3所示的测量装置的立体图；图5是正视剖面图，局部地示出图4所示的根据第一实施方式的装置；图6类似于图5，示出第二实施方式；图7是曲线图，示出预型件壁温的两种分布图，一种是普通分布图，一种是最佳分布图。
具体实施例方式图1示出从塑料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯预型件3制造容器2的制造机1。这种制造机1包括一加热装置4、一模制装置5和一传送轮6，为简便起见，所述加热装置4也称为“炉具”，所述模制装置5配有模型，其安装在一转盘(以一圆柱体的形式示意地示出) 上，所述传送轮6布置在模制装置5的上游，以预定速度向其供给热预型件3。预型件3被输送通过炉具4，在此加热，然后再在模制装置5中进行吹制或吹制拉制操作。为此，炉具4配备具有预定功率和光谱的辐射红外线的加热灯或二极管。辐射线的功率和光谱由未示出的一控制中心控制。通常，加热灯或二极管覆盖炉具4的一壁7，相对的一壁8确保至少部分地反射辐射线，以使加热最佳化。每个预型件3悬挂于一转动吊杆9，所述吊杆9也称为转盘，具有一指杆10和一齿轮，所述指杆10配合预型件3的颈部11，所述齿轮啮合于沿预型件在炉具4中的运行迹线运行的一固定链条，以确保预型件3在其加热时基本上勻速转动。应当指出，预型件3的传送可颈部朝上(如同在所示的实施例中那样)，或颈部朝下。在模制装置5的入口处使预型件3的平均温度高于材料的玻璃化转变温度(对于聚对苯二甲酸乙二醇酯来说约为80°C )，实施预型件3的加热。成品容器的质量大部分取决于加热的质量，如果排除预型件3的固有缺陷，制造方法一般不可能去掉其固有缺陷，但是，这种情况比较少见。相反，可能造成预型件3的非最佳加热，至少会造成成品容器的形状缺陷，甚至使预型件3不适合吹制。这样，预型件3温度过低，可能在成品容器上出现微白的串珠状物景(珍珠状外观)，这是预型件3过拉延的结果，会在分子级引起长聚合链的断裂。相反，预型件3温度过高，可能造成材料球状结晶，使预型件3不适于吹制。确切地说，为了确保吹制或吹制拉制成功，要予以考虑的基本参数之一是预型件3 的厚度中的温度分布。不处于最佳状态时，普通的温度分布图在内壁12和外壁13之间一般具有很大的梯度，外壁13的温度比较高，如图7所示的曲线图所示，在该图上，χ表示预型件3的厚度。发明人发现，如果温度分布具有如图7曲线图所示的最佳化分布图内壁和外壁之间梯度�。诒谖露缺冉细撸敲矗善啡萜骶途哂辛己玫闹惫壑柿亢徒峁�(尤其是良好的透明性、比较均勻的厚度)。调整制造机1的有关加热的其它参数，可控制这种分布，所述参数尤其是-预型件3的通风(冷却)给定值，-预型件3的热稳定时间，-预型件3暴露于辐射的时间，以及-预型件3本身的转速。这些调整在现在要述及的情况下，根据在炉具的出口处对预型件3进行的温度测量，手动进行或自动进行。如图1至6所示，制造机1具有一个测量来自炉具4的预型件3的内壁12的温度的测量装置14。如图1至4所示，装置14包括多个温度测量单元15，其可移动地安装在沿预型件 3在炉具4的出口处的运行迹线17 (这里基本上呈线性)延伸的闭环回路16上。回路16 包括一有效部分18和一缓冲部分19，所述有效部分18与预型件3的运行迹线17局部重合，其中，温度测量单元15在进行温度测量的预定距离上同与之随动的预型件3进行耦合， 所述缓冲部分19与预型件3的运行迹线17分开，其中，温度测量单元15与预型件分离，进行伴以热调节的再循环(即实际上，例如利用通风进行自由冷却或强制冷却)，以进行后续温度测量。每个温度测量单元15具有一管形探测器20，其用于通过转盘9的指杆10上的一孔21插入到一预型件3中，在预型件3中对其内壁12进行温度测量。 探测器20具有一中空圆柱形主体22，其沿主轴线A (垂直定向)延伸，且顶上装有一探测头23，其中，在其上端部在与主体22的接合处，安装一红外传感器M，其连接于一电子信号处理设备(未示出)。 根据图5所示的一第一实施方式，温度测量单元15是单传感器，探测器的主体22 形成波导管25，所述波导管25由覆以一反射层的一圆柱形内壁形成。一镜子沈在波导管 25的下端部，与传感器M相距一定距离地安装在主体22中。镜子沈在主体22上的一窗口 27处面对着该窗口布置，且与轴线A倾斜约为45°的角度，以致与主体的轴线A垂直地通过窗口 27的光波由镜子沈收集，且由镜子沈基本上与轴线A平行地沿传感器M的方向进行反射。这种配置可在单一的高度对预型件的内壁12进行温度测量。镜子沈的45°的倾斜角这里作为例子给出，波的直角反射相当于温度测量单元15的较大的结构简化。根据图6所示的一第二实施方式，温度测量单元15是多传感器，探测器20具有多个传感器，其连接于主体22的不同高度上的窗口 27，以便在不同的高度对预型件3的内壁 12进行(优选地，同时进行)多种温度测量。探测器20的一般结构可由上述单传感器15 的结构得出，多个镜子面对窗口布置，且通过与主体22的轴线A平行地延伸的单独的红外波导管，分别连接于其各自的传感器。在其它实施例中，可通过光纤传送红外信号，连接面对着窗口安装的红外检波器和位于探测头23中的相距一定距离的传感器，以向电子处理设备中继信号。应当指出，测量不一定是点状的，但可瞄准最多数平方毫米的表面探测区域。如图3和4所示，有效部分18在一连接区域28和一分离区域四之间延伸，在连接区域观，温度测量单元15垂直地插进预型件3，在分离区域四，温度测量单元15从预型件3抽出。在其上进行测量的有效部分18的预定长度根据多个参数加以选择，其中有温度测量单元15的反应性(其热惯性作用和传感器M的性能，尤其是整合时间，即传感器M 的光点(photosites)分开信号接收的时间间隔以及将接收的信号转换成数字数据)，预型件3的前送速度，及其转速。优选地，对预型件3进行整圈测量，以便在预型件3的整个周边上获得内壁12的温度分布图。如图4所示，温度测量单元15转动地固定，在其移动时保持径向取向，从而通过沿其回路16的完全平移进行测量。如果有效部分18局部地沿预型件3的运行迹线17移动， 那么，缓冲部分19的形状和长度与该运行迹线17无关。在所示的实施例中一其没有任何限制性特征，回路16具有椭圆形型面(基本上呈跑马场形)。每个温度测量单元15固定在一支承件；34上，所述支承件；34垂直滑动地安装(例如借助于一凸轮，或者如图5所示，借助于一作动筒35)，且沿回路16在下述位置之间移动-备用位置(或所示的配置中的高位，其中，预型件3颈部朝上被输送)，其为温度测量单元15在缓冲部分19中的位置，在该位置，温度测量单元15在预型件3上方展开(确切地说，在含有转盘9的指杆10的上表面30的一平面之上展开)，-测量位置(或尤其是图5所示的配置中的低位)，其为温度测量单元15在有效部分18中的位置，在该位置，温度测量单元15在预型件3的高度展开，以便对内壁12进行温度测量。在连接区域观，每个温度测量单元15与预型件3的垂线呈切向地被传送，且快速 (一刹那)从其备用位置进入其测量位置，探测器20插入到预型件3中，在此进行内壁12 的温度测量。探测器20在预定时间在整个有效部分18处于预型件中，进行温度测量，然后再通过与上述移动相反的移动，在分离区域四中抽出。由于探测器20在预型件3中的热气氛中长时间暴露而升温，因此，理想的是沿缓冲部分19进行热调节。这种热调节可自由进行，即测量装置14所处的外部空气足以确保温度测量单元15的正常冷却，使之在下一个周期再使用，或者借助于适当的通风强制冷却， 产生引向温度测量单元15的吸收气流。该气流最好引向探测器20。但是，尽管每个温度测量单元15的探测头23不插入到预型件3中，由于热对流现象，热气流随每个预型件3上升，则不能排除传感器M升温。应当指出，鉴于其热惯性，传感器M的发热在开始生产或再次生产之后，会使之稳定下来。利用传感器M的发热可能是有益的，不支持其沿缓冲部分19的冷却，以便在后续测量时促进其反应性。进行的测量予以存储，以提供在控制机器参数的中心处理单元中执行的反馈程序，根据上述其它参数进行操作加热温度，通风给定值，前送速度，预型件的转速。另外，制造机1可配有一个测量预型件3的外壁13的温度的辅助装置31，其具有多个温度测量单元32，它们可移动地安装在一个沿着从炉具出来的预型件3的运行迹线17 延伸的闭环回路上，且沿着内部温度测量装置14覆盖的有效部分18伴随预型件3—起移动。两个装置14、31的温度测量单元15、32同步，以便同时进行内外温度的测量。根据图5所示的一第一实施方式，每个温度测量单元32具有一单一的传感器33， 其用于在与内部温度测量相同的高度，测量预型件3的外壁13上的温度，以便除温度绝对测量法之外，计算内壁12和外壁13之间的温差。内外测量在相同的高度进行，即在预型件 3上的相同的柱面坐标(相同的高度和相同的角度)进行。优选地，内部传感器M与外部传感器33固定在相同的支承件34上，以确保测量轴线完全重合以及传感器M和33在垂直方向上同步移动。根据图6所示的一第二实施方式，每个温度测量单元32具有一系列竖直布置的传感器33，用于在与内部温度测量相同的高度，进行预型件3的外壁13上的温度测量，以便除预型件3中不同高度的多种温度之外，获得内壁12和外壁13之间的相应的温差。上述热调节可用于外部温度测量单元32，其传感器33趋向于在温度测量时在预型件3附近受热。显然，外部传感器33的发热可比内部传感器对的发热更好地得到控制，因为可自由调整与预型件3的距离。因此，可选择传感器33，例如热成像仪，其焦距足以限制发热。例如，可选择G5LCF3型OPTRIS CT激光传感器(法国技术规格，在线联系 www. optris. de/fr/pdfs/CTIaser. pdf)，在这种光学部件中，对于约为2. 9毫米的光点直径来说，焦距为200毫米。内部温度测量装置14可选地连接于外部测量装置31，以形成温度测量总系统，可在预型件3上进行系统温度测量，不抽样，不影响制造方法，特别是不影响生产进度。至于更准确地进行双重温度测量(内部与外部的)，其可测定内壁和外壁之间的温差(称为“S”)。如此获得的δ是表示加热质量的变量，可恰如其分地调整机器参数， 以获得所需的加热模式。不超出本发明的总范围，可采用各种实施方式，尤其是用于使测量适于制造机1 的总配置。因此，在上述实施例中，假定预型件以与在炉具中相同的方式，在炉具的出口处进行转动输送。假定制造机1不包括使来自炉具4的预型件3转动的部件，可能需要采用使内部温度测量单元15转动的部件，以便在预型件3的内周边(以及可选地在外周边)上获得温度分布图。同样，温度测量单元15可配置成对内壁12和外壁13同时进行温度测量。为此，其可跨式成形，具有一内探测器和一外探测器，所述内外探测器连接于一共用探测头， 所述探测头配有用于每个探测器的传感器。
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权利要求
1.容器坯件(3)的壁温的测量方法，其特征在于，所述测量方法在于-在炉具⑷中在所述坯件⑶的加热操作结束时，在移动的坯件⑶中插入温度探测器 00)；-使所述温度探测器OO)在所述移动的坯件(3)中保持一预定的时间；-用所述的保持在所述坯件(3)中的温度探测器OO)对所述坯件(3)的内壁(12)无接触地进行温度测量；-存储如此测得的温度或温度分布图。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，对所述坯件(3)的内壁(12)进行唯一的温度测量。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，在不同的高度对所述坯件C3)的内壁 (12)同时进行多个温度测量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量方法，其特征在于，其包括对所述坯件(3) 的外壁(1 进行温度测量的附加操作，所述附加操作的温度测量与对所述内壁(1 进行的所述或每次温度测量在相同的高度处同时进行。
5.容器坯件C3)的内壁(1 的温度测量装置(14)，其特征在于，其具有无接触式温度测量单元(15)，所述无接触式温度测量单元可沿一回路(16)移动地安装，所述回路(16)包括与所述坯件(3)的运行迹线(17)局部重合的有效部分(18)以及与所述运行迹线(17) 分开的缓冲部分(19)，所述温度测量单元(1 安装成可在一备用位置和一测量位置之间移动，所述备用位置被设置在所述回路(16)的与所述坯件C3)相距隔的缓冲部分(19)中， 所述测量位置被设置在所述回路(16)的有效部分(18)中，在该测量位置，所述温度测量单元(1 至少部分地插入到所述坯件(3)中，在此对所述坯件(3)的内壁(1 无接触地进行温度测量。
6.根据权利要求5所述的温度测量装置(14)，其特征在于，所述温度测量单元(15)具有探测器(20)，所述探测器OO)配有管形主体(22)，在所述管形主体中安装有收集所述坯件内壁(1 发出的红外辐射的收集元件(26)，与所述收集元件06)相距隔的红外传感器(M)，以及用于使收集的辐射传输到所述红外传感器04)的波导管05)。
7.根据权利要求6所述的温度测量装置(14)，其特征在于，所述探测器OO)具有探测头(23)，所述探测头位于所述主体0 之上，并且，在所述探测头中安装有所述红外传感器(24)。
8.根据权利要求6或7所述的温度测量装置(14)，其特征在于，所述探测器OO)的主体0 配有侧窗口 (XT)；并且，所述收集元件06)是镜子，所述镜子在所述波导管05) 的下端部面对着所述侧窗口 (XT)布置在所述主体0 中，所述镜子06)相对于所述主体 (22)的主轴线(A)倾斜，以便在所述波导管0 中成直角地反射所述红外辐射。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的温度测量装置(14)，其特征在于，所述波导管 (25)由覆盖所述探测器OO)的主体02)的内壁的反射层形成。
10.根据权利要求6至8中任一项所述的温度测量装置(14)，其特征在于，所述波导管 (25)是光导纤维。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的温度测量装置(14)，其特征在于，所述温度测量单元(1 具有多个分布在所述主体高度上的收集元件，多个与所述收集元件相距隔的传感器，以及多个位于所述收集元件和所述传感器之间的波导管。
12.根据权利要求5至9中任一项所述的的温度测量装置(14)，其特征在于，其具有多个安装成可沿所述相同的回路(16)移动的温度测量单元(15)。
13.测量系统，其特征在于，其包括根据权利要求5至10中任一项所述的测量坯件(3) 的内壁(12)的温度的测量装置(14)，以及测量坯件(3)的外壁(13)的温度的测量装置 (31)，所述坯件(3)的外壁(13)的温度的测量装置(31)具有测量所述外壁(13)的温度的温度测量单元(32)，所述温度测量单元(3 安装成可与所述测量内壁(1 的温度的温度测量单元(15)同步地移动，以便在相同的位置对坯件(3)的内、外壁(12，13)同时进行温度测量。
14.从塑料坯件C3)制造容器O)的制造机(1)，其特征在于，其具有根据权利要求5 至12中任一项所述的测量装置(14)或根据权利要求13所述的测量系统。
全文摘要
本发明涉及测量容器坯件(3)的壁温的测量方法和测量装置，所述测量方法包括在炉具(4)中在坯件(3)的加热操作结束时，将温度探测器(20)插入到移动的坯件(3)中；使探测器(20)在移动的坯件(3)中保持预定的时间；用保持在坯件(3)中的探测器(20)对坯件(3)的内壁(12)进行无接触的温度测量；存储如此测得的温度或温度分布图。
文档编号G01J5/00GK102196892SQ200980142847
公开日2011年9月21日 申请日期2009年9月16日 优先权日2008年9月18日
发明者E·塞蒂内尔, G·弗约莱, T·多 申请人:西德尔合作公司
专业数控铣床产品供应商
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