一种塑料预型件的加热装置及加热方法与流程

1.本发明涉及吹瓶技术领域，特别涉及一种塑料预型件的加热装置及加热方法。


背景技术：

2.现有的对预型件的加热方法一般是采用卤素灯照射，由于卤素灯照射产生的光谱能量大部分被对流的气流吹走，只有小部分能够被预型件吸收，能耗相对较高。
3.针对这一问题，现有技术中，采用二极管激光器对预型件进行加热，以此提高加热效率。但二极管激光器的激光性能不仅受温度影响大，在温控不好的情况下，输出波长极易改变，导致偏离晶体吸收峰，造成功率下降；同时二极管激光器阵列由于个体数量较多，控制难度大，并且由于个体相互之间的差异性，容易造成加热工艺的不稳定性，难以实现对预型件的均匀加热。因此二极管激光器受其结构的限制不能稳定地用于预形件的均匀加热。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种塑料预型件的加热装置及加热方法，能够用于塑料预型件的稳定均匀加热，控制难度较低，能耗相对较低。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种塑料预型件的加热装置，包括加热组件，所述加热组件包括第一光纤激光器、用于对所述第一光纤激光器射出的第一激光束进行扩束的第一激光扩束器、用于使经过所述第一激光扩束器扩束后的所述第一激光束均匀稳定的棱镜，所述棱镜沿水平方向布置并用于将均匀稳定所述第一激光束形成的第一平行激光域朝向塑料预型件照射加热；所述第一光纤激光器、所述第一激光扩束器和所述棱镜沿所述第一激光束的发射路径依次排列。
6.优选地，所述加热组件至少有两组，并沿所述塑料预型件的轴向排列，用于使所述塑料预型件具有沿轴向的温度梯度。
7.优选地，所述第一光纤激光器射出的所述第一激光束的波段为1898-2100nm。
8.优选地，所述第一光纤激光器为掺铥光纤激光器。
9.优选地，所述棱镜为鲍威尔棱镜。
10.优选地，所述加热装置还包括预热组件，所述预热组件包括第二光纤激光器、用于对所述第二光纤激光器射出的第二激光束进行扩束的第二激光扩束器、用于使经过所述第二激光扩束器扩束后的所述第二激光束均匀稳定的柱面镜，所述柱面镜沿竖直方向布置并用于将均匀稳定所述第二激光束形成的第二平行激光域朝向所述塑料预型件照射预热；所述第二光纤激光器、所述第二激光扩束器和所述柱面镜沿所述第二激光束的发射路径依次排列。
11.更优选地，所述第二光纤激光器射出的所述第二激光束的波段为1898-2100nm。
12.更优选地，所述第二光纤激光器为掺铥光纤激光器。
13.一种塑料预型件的加热方法，通过加热组件对沿第一路径运动的塑料预型件进行
加热，所述加热组件包括依次排列的第一光纤激光器、第一激光扩束器和棱镜，所述第一激光扩束器用于对所述第一光纤激光器射出的第一激光束进行扩束，所述棱镜沿水平方向布置并用于将均匀稳定所述第一激光束形成的第一平行激光域朝向所述塑料预型件照射加热；沿所述塑料预型件的轴向设置间隔排列的至少两组所述加热组件以分别加热所述塑料预型件，使所述塑料预型件具有沿轴向的温度梯度。
14.优选地，在所述加热组件加热所述塑料预型件之前，先通过预热组件对沿所述第一路径运动的所述塑料预型件进行预热，所述预热组件包括依次排列的第二光纤激光器、第二激光扩束器和柱面镜，所述第二激光扩束器用于对所述第二光纤激光器射出的第二激光束进行扩束，所述柱面镜沿竖直方向布置并用于将均匀稳定所述第二激光束形成的第二平行激光域朝向所述塑料预型件照射预热。
15.由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明塑料预型件的加热装置及加热方法，选择光纤激光器作为光源，先通过激光扩束器提高激光束的准直性，使其能够以准直平行光的形式输出，再通过棱镜提高激光束的密度均匀性和稳定性，以形成密度均匀稳定的平行激光域。该平行激光域能够用于塑料预型件的稳定均匀加热，在一定长度的出射距离中平行激光域的光强基本保持不变，平行激光域的控制难度较低，能耗相对较低。
附图说明
16.附图1为根据本发明具体实施例的加热装置中加热组件的结构示意图；附图2为附图1的侧视示意图；附图3为附图1的俯视示意图；附图4为根据本发明具体实施例的加热装置中预热组件的结构示意图。
17.其中：1、塑料预型件；2、第一光纤激光器；3、第一激光扩束器；4、棱镜；5、第一激光束；6、第二光纤激光器；7、第二激光扩束器；8、柱面镜；9、第二激光束；10、第一平行激光域。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例和附图来对本发明的技术方案作进一步的阐述。
19.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
20.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
23.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
24.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
25.参见图1-3所示，本实施例提供一种塑料预型件的加热装置，包括加热组件。加热组件包括第一光纤激光器2、第一激光扩束器3和棱镜4，三者沿第一光纤激光器2射出的第一激光束5的发射路径依次排列。
26.其中，第一激光扩束器3用于先对第一激光束5进行扩束，以提高第一激光束5的准直性，使其能够以准直平行光的形式输出；棱镜4则用于使经过第一激光扩束器3扩束后的第一激光束5更为均匀稳定，提高第一激光束5的密度均匀性和稳定性，以形成密度均匀稳定且能量集中的第一平行激光域10。该第一平行激光域10能够用于塑料预型件的稳定均匀加热，在一定长度的出射距离中第一平行激光域10沿出射方向的光强基本保持不变，且第一平行激光域10沿垂直出射方向各处的光强也基本相同。
27.在本实施例中，第一光纤激光器2为掺铥光纤激光器，第一光纤激光器2射出的第一激光束5的波段为1898-2100nm。这是根据塑料预型件1的红外吸收光谱图得到的，这一波段的第一激光束5对塑料预型件1的透过率接近100%，能够实现对预料预型件整体（包括塑料预型件1的近光侧和远光侧）的均匀照射，对预料预型件整体均匀加热。
28.在本实施例中，棱镜4为鲍威尔棱镜，鲍威尔棱镜沿水平方向布置。加热组件有三组，三组加热组件沿塑料预型件1的轴向排列，用于使塑料预型件1具有沿轴向的温度梯度，三组加热组件共用一台第一光纤激光器2。
29.一般而言，根据不同预料预型件吹塑要求，需要配置三组至五组加热组件，以使得预料预型件在加热后轴向形成多段温度不同的分段。
30.由于塑料预型件1在加热初期，对轴向的温度梯度是没有要求的，为了提高加热效率，迅速将塑料预型件1升至第一预设温度，该塑料预型件的加热装置还包括预热组件。
31.参见图4所示，预热组件包括第二光纤激光器6、第二激光扩束器7和柱面镜8，三者沿第二光纤激光器6射出的第二激光束9的发射路径依次排列。
32.其中，第二激光扩束器7用于先对第二激光束9进行扩束，以提高第二激光束9的准
直性，使其能够以准直平行光的形式输出；柱面镜8则用于使经过第二激光扩束器7扩束后的第二激光束9更为均匀稳定，提高第二激光束9的密度均匀性和稳定性，利用柱面镜8光耦合形成能量均匀的第二平行激光域。该第二平行激光域能够用于塑料预型件的均匀预热，在一定长度的出射距离中第二平行激光域沿出射方向的光强基本保持不变，且第二平行激光域沿垂直出射方向各处的光强也基本相同。
33.在本实施例中，第二光纤激光器6为掺铥光纤激光器，第二光纤激光器6射出的第二激光束9的波段为1898-2100nm。这是根据塑料预型件1的红外吸收光谱图得到的，这一波段的第二激光束9对塑料预型件1的透过率接近100%，能够实现对预料预型件整体（包括塑料预型件1的近光侧和远光侧）的均匀照射，对预料预型件整体均匀预热。
34.在本实施例中，柱面镜8沿竖直方向布置，用以对塑料预型件1沿其轴向整体进行均匀预热。
35.以下具体阐述下本实施例的工作过程：使多个塑料预型件1依次排列并沿第一路径运动，第一路径可以是直线路径或曲线路径；先通过预热组件射出的第二平行激光域朝向塑料预型件1照射，对塑料预型件1沿轴向整体进行均匀预热，使塑料预型件1迅速升至第一预设温度；再通过加热组件射出的第一平行激光域10朝向塑料预型件1照射，三组加热组件射出的三道第一平行激光域10分别用于照射塑料预型件1沿轴向的不同位置，对塑料预型件1沿轴向分段进行加热，使塑料预型件1形成沿轴向的温度梯度。
36.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。