專利名稱：連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及塑料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種連續(xù)檢測塑料表面加熱熔化深度的裝置與方法。
背景技術(shù)：
在塑料制品(例如塑料管或塑料復(fù)合管、型材或片材)加工和應(yīng)用中，廣泛使用焊接(熔接)技術(shù)，將不同工件(或同一工件的不同表面)焊接起來。例如，使用纏繞成型工藝制造塑料管(或其復(fù)合管)時，帶材(或片材)螺旋纏繞形成管壁，相鄰匝的邊緣彼此靠緊或搭接。采用熱氣、輻射或輥壓等加熱方式，將待焊接的表面溫度提高到設(shè)定范圍內(nèi)，并將待焊表面相互壓緊，定型后即得到連續(xù)的焊縫。根據(jù)具體情況，可以向焊接面(焊縫)敷加熔融的焊料，也可以不加焊料，完全利用焊接表面的熔料。目前，克拉管、鋼塑復(fù)合螺旋波紋管、塑鋼纏繞管等，都采用了上述纏繞焊接工藝。為保證焊縫熔接質(zhì)量，必須可靠控制焊接面的溫度和狀態(tài)。目前，上述焊接(熔接)過程及其采用的設(shè)備，都是通過直接或間接控制熔接面的溫度來保證焊接質(zhì)量的。例如，檢測熱源(熱氣、熱輥或輻射源)的溫度，間接控制焊接表面的溫度。這種方法受環(huán)境條件、焊接表面大小、移動速度等因素影響，不能得到焊接表面的真實溫度，對目標(biāo)的控制程度較低。又如，通過測量焊接表面的溫度(例如采用非接觸紅外測溫儀器)，從而實現(xiàn)對目標(biāo)參數(shù)的直接測量，控制程度相對較高。但是，表面溫度只是影響焊接質(zhì)量的一個單項指標(biāo)，在影響焊接質(zhì)量的因素中，焊接表面的熔化狀態(tài)——特別是熔化深度——才是焊接質(zhì)量的決定性條件。在前述控制技術(shù)中，無論直接或間接控制焊接表面的溫度，都不能表征材料表面的真實熔化狀態(tài)。特別是在連續(xù)生產(chǎn)過程中，由于塑料導(dǎo)熱性差，即使達(dá)到同樣的表面溫度，由于傳熱時間不同，所能實現(xiàn)的熔化深度會有顯著差異。如果表面熔深過淺(甚至沒有熔深)，很容易造成假焊。這種焊縫在撕裂剝離檢測試驗中表現(xiàn)出的塑性很差，在工作負(fù)荷下長期使用可能表現(xiàn)出脆性破壞，為產(chǎn)品應(yīng)用壽命中的安全埋下巨大隱患。所以，僅僅間接或直接控制焊接表面的溫度不能保證最終焊接質(zhì)量。要確保最終焊接質(zhì)量，必須同時檢測和控制焊接表面的熔化深度。在非連續(xù)生產(chǎn)過程中，可以通過人工方式觀察或測量焊接表面的熔化深度，或者通過試驗確定的工藝條件(溫度、加熱時間等)間接保證熔化深度。但是前者無法滿足連續(xù)檢測控制的要求，后者則不能實現(xiàn)對熔化深度的直接測量和控制。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本實用新型提供一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置與方法，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、控制目標(biāo)準(zhǔn)確、操作方便，具有連續(xù)性好、能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程連續(xù)檢測和自動反饋控制的特點。本實用新型的技術(shù)方案是:一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置，包括基層、劃針、信息收集系統(tǒng)、成型機，劃針固定在基層外部，且劃針前端設(shè)有熱源系統(tǒng)，所述的劃針與基層表面接觸，信息收集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接成型機。所述的劃針由壓輪代替。所述的信息收集系統(tǒng)為位移傳感器、負(fù)載傳感器或圖像傳感器的一種。本實用新型具有如下有益效果:由于采取上述方案，在被加熱材料的表面上，可以根據(jù)劃痕(或壓痕)的條數(shù)或其對應(yīng)尖端的高度值，直接得到表面熔化的深度(程度)信息。上述信息可用作反饋信號，與熱源或運動機構(gòu)聯(lián)動，實現(xiàn)焊接表面熔化狀態(tài)的在線連續(xù)檢測與控制，從而保證最終焊接質(zhì)量。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，不僅適用于塑料管(或塑料與其它材料的復(fù)合管)、型材等制品的連續(xù)生產(chǎn)與成型，也適用于采用纏繞熔焊、單件制作的管件、法蘭或其它制品。

圖1是本實用新型的示意圖；圖2是劃針的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是壓輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型的信息收集與分析原理圖；圖5是利用本實用新型方法檢測表面熔化深度，應(yīng)用于在線連續(xù)控制的原理圖。圖中1-基層，2-數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，3-熱源系統(tǒng)，4-信息收集系統(tǒng)，5-劃針，6_成型機，7-纏繞層。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明:由圖1至圖5所示，一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置，包括型材基層1、劃針
5、信息收集系統(tǒng)4、成型機6，劃針5固定在基層I外部，且劃針5前端設(shè)有熱源系統(tǒng)3，即相對于管材轉(zhuǎn)動方向來說，熱源系統(tǒng)3對準(zhǔn)劃針5的前方。熱源系統(tǒng)3可以是熱氣、輻射源或熱輥，將待纏繞的型材表面加熱。劃針5表面有不同長度的針尖，其針尖高度根據(jù)塑料表面形狀和熔化深度要求設(shè)計成不同的高度，如圖2中al、bl，劃針5針腳數(shù)量和密度根據(jù)測量表面的寬度范圍確定。劃針5與基層I表面接觸，信息收集系統(tǒng)4與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2相連，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2連接成型機6，成型機6將纏繞層7纏繞在型材上。信息收集系統(tǒng)4可以為位移傳感器、負(fù)載傳感器、或者為圖像傳感器。圖4、圖5為該裝置工作時的原理圖，待熱源系統(tǒng)3加熱后，劃針5由負(fù)載壓入基層I，信息收集系統(tǒng)4進(jìn)行信號采用，并將采集的信號進(jìn)行識別后傳遞給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷熔深是否符合要求，如果符合要求，則成型機6帶動纏繞層7繼續(xù)纏繞，如果不符合要求，則控制成型機6對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，其方法可以是調(diào)整熱源功率、溫度，或調(diào)整管材轉(zhuǎn)動速度，從而使表面熔化深度達(dá)到要求。上述的劃針5也可以由壓輪代替，壓輪為圓柱形結(jié)構(gòu)，其圓柱表面分布2個以上尖銳凸緣(或齒狀凸起)，凸緣(凸起)根據(jù)測量表面形狀和熔化深度要求設(shè)計有高差，如圖3中a2、b2、c2，突起數(shù)量及密度根據(jù)表面寬度與工藝需要確定。其工作原理及過程與劃針相同。一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的方法，a、用熱氣、輻射源或熱輥將待纏繞的純塑或鋼塑復(fù)合帶材(型材、片材)的搭接(或?qū)?表面加熱，并連續(xù)進(jìn)入纏繞設(shè)備；b、將施加一定負(fù)荷的劃針5放置在加熱后準(zhǔn)備焊接的表面上；C、通過信息收集系統(tǒng)4確定塑料表面熔化的深度，其方法有以下幾種:①、位移法:將劃針5與位移傳感器連接，通過測量位移信號計算劃入(或壓入)深度，得到表面熔化深度；②、負(fù)荷法；將劃針5與負(fù)荷傳感器連接，測量劃針壓入塑料表面特定深度所需要的負(fù)載大小，判斷表面熔化深度是否達(dá)到要求；③、圖像法:采集劃針5的劃痕，通過痕跡的數(shù)量、連續(xù)性、以及各條痕跡對應(yīng)的針尖高度數(shù)值，確定塑料表面熔化層的寬度及深度范圍；d、由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2對步驟c中信息收集系統(tǒng)4收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，將上述信號按特定算法(如PID算法)處理，并與控制單元共同組成“測量-反饋-控制-再測量”的閉環(huán)控制回路，控制成型機6，通過調(diào)整熱源功率、溫度或加熱表面移動速度的方式，使表面熔化深度達(dá)到控制目標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置，包括基層(I)、劃針(5)、信息收集系統(tǒng)(4)、成型機(6)，劃針(5)固定在基層(I)外部，且劃針(5)前端設(shè)有熱源系統(tǒng)(3)，其特征在于:所述的劃針(5)與基層(I)表面接觸，信息收集系統(tǒng)(4)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)相連，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2 )連接成型機(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置，其特征在于:所述的劃針(5)由壓輪代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置，其特征在于:所述的信息收集系統(tǒng)(4)為位移傳感器、負(fù)載傳感器或圖像傳感器的一種。
專利摘要本實用新型涉及一種連續(xù)檢測塑料表面熔化深度的裝置，主要解決現(xiàn)有的塑料表面熔深檢測時無法實現(xiàn)連續(xù)檢測、及不能實現(xiàn)對熔化深度的直接測量和控制的問題。其特征在于所述的劃針或壓輪(5)與基層(1)表面接觸，信息收集系統(tǒng)(4)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)相連，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)連接成型機(6)。該裝置結(jié)構(gòu)簡單、控制目標(biāo)準(zhǔn)確、操作方便，具有連續(xù)性好、能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程連續(xù)檢測和自動反饋控制的特點。
文檔編號G01B21/18GK203031954SQ20132007286
公開日2013年7月3日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者李鵬, 陳斌 申請人:華創(chuàng)天元實業(yè)發(fā)展有限責(zé)任公司