專利名稱：堆積料數(shù)量監(jiān)測方法和設(shè)備,板材成型方法和設(shè)備以及板材溫度測量方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堆積料數(shù)量監(jiān)測方法、板材成形方法和板材溫度測量方法及與上述方法相關(guān)的設(shè)備，特別是涉及堆積料數(shù)量監(jiān)測方法和設(shè)備，板材成形方法和設(shè)備以及板材溫度測量方法和設(shè)備。最好是在板材成形加工中采用上述監(jiān)測方法和板材成形方法，其中，將控制在所需溫度的塑性材料如塑料、橡膠或類似材料供入一對成形輥之間的間隙的上游端。上述輥對大致平行并控制在所需溫度下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，被加工材料來自連接到擠出機(jī)上的平模，平模還有一狹縫狀出料部分，當(dāng)在成形輥之間間隙的上游端形成塑性材料堆積料時，該材料在輥對之間被擠壓成板材并在間隙的下游端被運(yùn)走。
在上述板材成形方法中來自連接擠出機(jī)的平模的塑性材料，以所需的溫度供入成形輥對之間間隙的上游端，該輥對被控制在所需的溫度下并以相反方向轉(zhuǎn)動，在間隙的上游端形成了塑性材料堆積料，形成堆積料的塑性材料被拉入轉(zhuǎn)動的成形輥最窄部分的間隙(以下簡稱“間隙”)，該材料被擠壓成板材并在該間隙的下游端被運(yùn)走。影響采用上述板材成形方法獲得的板材質(zhì)量的一個主要因素是將堆積料的數(shù)量或從間隙中心管堆積料的高度保持在一適當(dāng)?shù)闹怠６逊e料數(shù)量缺乏會產(chǎn)生稱做“折皺斑”的表面缺陷。相反堆積料數(shù)量過多，則呈波紋狀的表面缺陷，稱做“堆積斑”，將在板材運(yùn)動方向以一定間隔沿板材橫向延伸。另外，成形輥會被彎曲，使板材在橫向上的厚度分布不均勻。為了生產(chǎn)出具有所需特性并沒有上述缺陷的板材，精確控制堆積料的數(shù)量h是必要的。
日本專利申請47955/1973和28657/1978公開了一種設(shè)備，其中，將一束光從堆積料上游端或側(cè)向照到堆積料上，堆積料的數(shù)量通過光的反射或透射來測量，進(jìn)而，控制來自平模的塑性材料或成形輥的轉(zhuǎn)速，以便將堆積料的數(shù)量h調(diào)整到所需的值。
按照上述利用光幅射測量堆積料數(shù)量的方法，堆積料數(shù)量的最大值只能通過從側(cè)向施加光束來獲得，而料的橫向分布則無法測量。而當(dāng)從料的上游端施加光束時，可測量料在橫向或整個區(qū)域的分布。但是，堆積料的上游端在成形輥作用下變窄，呈狹谷狀。平模設(shè)置的盡量靠近堆積料，以封住谷狀部分上游端的大部分，尤其是，堆積料部分形成在間隙的內(nèi)部，使測量難以進(jìn)行。
本發(fā)明的一個目的是提供一種監(jiān)測堆積料數(shù)量的方法和設(shè)備，它能準(zhǔn)確地控制所述堆積料的數(shù)量。
本發(fā)明的另一目的是提供一種成形板材的方法和設(shè)備，它能按照準(zhǔn)確控制的堆積料數(shù)量制成高質(zhì)量板材。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種測量板材溫度的方法和設(shè)備，以便更準(zhǔn)確地控制堆積料的數(shù)量。
為了達(dá)到以上目的，按照本發(fā)明，一方面提供一種在板材成形中監(jiān)測堆積料數(shù)量的方法，其中，將控制在所需溫度的塑性材料供到轉(zhuǎn)動的成形輥對之間間隙的上游端。被加工料來自連接到擠出機(jī)上的平模。而輥對大致平行并控制在所需的溫度下，平模還有一狹縫狀出料口部分。當(dāng)在成形輥間隙的上游端形成塑性材料堆積料時，該塑性材料在成形輥之間受到擠壓并形成板材，而后，在上述間隙的下游端被送走。通過對從成形輥出來的板材溫度的測量，就能計算出堆積料的數(shù)量。
根據(jù)要求，得測板材的溫度數(shù)據(jù)表明該板材在橫向上至少多個位置的溫度分布。
根據(jù)供入間隙上游端的塑性材料的溫度特性校正被測板材的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)而計算出堆積料數(shù)量。
另外，還根據(jù)成形輥的溫度數(shù)據(jù)來校正被測板材的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)而計算出堆積料數(shù)量。
板材溫度可通過非接觸式溫度測量裝置進(jìn)行。該裝置對著由送出上述間隙的板材的表面和相對該板材表面的成形輥表面所形成的楔形空間的內(nèi)部。
在本發(fā)明的板材成形中的一種堆積料數(shù)量監(jiān)測設(shè)備，其中，將控制在所需溫度的塑性材料供入成形輥對間間隙的上游端，該輥對大致平行并控制在所需溫度下轉(zhuǎn)動，塑性材料來自與擠出機(jī)相連的平模，平模上有一狹縫狀出口部分。當(dāng)在成形輥間隙的上游端形成塑性材料的堆積料時，該塑性材料在成形輥之間被擠壓并形成板材并在上述間隙的下游端被送走。該設(shè)備包括測量從成形輥間隙送出的板材溫度的溫度測量裝置和收集與顯示由溫度測量裝置測得的溫度數(shù)據(jù)以計算堆積料數(shù)量的顯示裝置。
上述溫度測量裝置測量板材橫向上至少多個位置的溫度。
由溫度數(shù)據(jù)計算堆積料數(shù)量的算術(shù)運(yùn)算部分最好連接在上述溫度測量裝置和顯示裝置之間。
需要提供一第一溫度傳感器，來探測供入上述間隙的塑性材料的溫度，并連接一測量數(shù)據(jù)處理部分以校正根據(jù)上述溫度測量裝置和顯示裝置之間的第一溫度傳感器輸出的溫度數(shù)據(jù)。
另外，還需提供一檢測成形輥溫度的第二溫度傳感器，并連接一測量數(shù)據(jù)處理部分以校正根據(jù)上述溫度測量裝置和顯示裝置之間的第二溫度傳感器輸出的溫度數(shù)據(jù)。
上述第一和第二溫度傳感器至少分別檢測橫向上被檢測對象的多個位置的溫度。
上述溫度測量裝置是一個紅外輻射溫度計，它安裝成面對由送出上述間隙的板材的表面和相對該板材表面的成形輥表面所形成的楔形空間的內(nèi)部。
上述紅外輻射溫度計具有的結(jié)構(gòu)使其能測量板材吸收波段的紅外線。
另一方面，本發(fā)明提供了一種板材成形方法，其中，將控制在所需溫度的塑性材料供到轉(zhuǎn)動的成形輥對之間間隙的上游端。被加工料來自連接到擠出機(jī)上的平模。而輥對大致平行并控制在所需的溫度下，平模還有一狹縫狀出料口部分。當(dāng)在成形輥間隙的上游端形成塑性材料堆積料時，該塑性材料在成形輥之間受到擠壓并形成板材，而后，在上述間隙的下游端被送走。通過對從成形輥出來的板材溫度的測量，就能根據(jù)測量到的溫度數(shù)據(jù)控制各種成形條件。
提供的塑性材料、成形輥的轉(zhuǎn)動速度以及成形輥的間隙，均作為受控的成形條件。
得測板材的溫度數(shù)據(jù)表明板材橫向上多個位置的溫度分布。
最好建立一個將溫度數(shù)據(jù)設(shè)定為被測板材溫度數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)，使其做為相應(yīng)于使用的塑性材料在橫向上溫度分布的分布基準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，其板材成形方法可包括將一厚度值設(shè)定為待成形板材的成形目標(biāo)值的步驟;
根據(jù)設(shè)定的厚度來設(shè)定來自擠出機(jī)的塑性材料供應(yīng)量和成形板材的輥對的間隙的步驟;
初始成形的步驟，其中，將塑性材料從連接到擠出機(jī)上并具有一狹縫狀出料口的平模供到成形輥的間隙上，當(dāng)在上述間隙的上游端形成塑性材料的堆積料時，在上述成形輥之間擠壓并成形塑性材料，在該間隙的下游端將成形的板材送走;
根據(jù)初始成形的板材的平均厚度設(shè)定成形輥轉(zhuǎn)速的步驟以及如下的步驟，它包括測量從成形輥間隙中送出的板材溫度，調(diào)整一機(jī)構(gòu)以便調(diào)整橫向上料流分布，該機(jī)構(gòu)至少是在平模的出料口附近，這樣，將測得的溫度數(shù)據(jù)調(diào)整到相應(yīng)于所需的堆積料數(shù)量的預(yù)定值，進(jìn)而調(diào)整以從成形輥間隙的中心算起的高度表示的堆積料數(shù)量。
還需提供一個步驟，即在調(diào)整堆積料數(shù)量后，測量出自成形輥的板材的厚度并根據(jù)測得的值調(diào)整成形輥間隙的橫向上材料的分布。
按照本發(fā)明的一種板材成形設(shè)備包括一臺擠出機(jī)，用來提供控制在所需溫度的塑性材料，一連接到該擠出機(jī)上并具有一狹縫狀出制在所需溫度的塑性材料，一連接到該擠出機(jī)上并具有一狹縫狀出口部分的平模，一對大致平行并具有預(yù)定間隙的成形輥，該成形輥旋轉(zhuǎn)用來擠壓并成形來自平模并控制在預(yù)定溫度的塑性材料，該設(shè)備還包括溫度測量裝置，用來測量出自成形輥間隙的板材溫度;控制裝置，根據(jù)溫度測量裝置測得的溫度數(shù)據(jù)將各種因素控制到最佳成形條件。
上述控制因素最好包括擠出機(jī)上塑性材料的喂料部分，成形輥的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部分和成形輥的間隙調(diào)整部分。
上述溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)最好應(yīng)能產(chǎn)生至少關(guān)于板材橫向上多個測量位置的數(shù)據(jù)輸出。
溫度測量裝置最好具有這樣的結(jié)構(gòu)，使其能掃描板材橫向上的被測部分并產(chǎn)生與每一橫向被測部分相關(guān)的數(shù)據(jù)輸出。
將溫度數(shù)據(jù)設(shè)定為待測板材溫度數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)最好能根據(jù)在板材橫向上的位置而變化。
另一方面，擠出機(jī)包括一擠出塑性材料的擠出頭，一具有狹縫狀出料口的平模，一從擠出頭中將塑性材料供向平模的齒輪泵，由控制裝置控制的因素包括擠出頭螺桿和齒輪泵的轉(zhuǎn)速。
上述控制因素還包括調(diào)整在連接擠出機(jī)的平模橫向上料流分布的機(jī)構(gòu)。
溫度測量裝置最好為非接觸測量裝置，尤其是一紅外輻射溫度計。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種在板材成形中測量送出的板材的溫度的方法。其中，將控制在所需溫度的塑性材料供到轉(zhuǎn)動的成形輥對之間間隙的上游端，上述輥對大致平行，并控制在所需溫度，而料流來自連接到擠出機(jī)上并具有一狹縫狀出料口的平模，特征在于板材溫度通過非接觸溫度測量裝置測量，該裝置對著由出自上述間隙的板材表面和以一較小間隔相對該板材表面的成形輥表面形成的楔形空間的內(nèi)部。
本發(fā)明還提供一種在板材成形中測量送出的板材溫度的測量設(shè)備，其中，將控制在所需溫度的塑性材料供到轉(zhuǎn)動的成形輥對之間間隙的上游端，成形輥大致平行并控制在所需溫度下轉(zhuǎn)動，料流來自連接到擠出機(jī)上并具有一狹縫狀出口料的平模，塑性材料由成形輥擠壓和成形，并且在上述間隙的下游端送走。該設(shè)備還包括非接觸式溫度測量裝置和支承上述非接觸式溫度測量裝置使其面對上述楔形空間內(nèi)部的裝置，上述裝置還用于沿間隙掃描被測部分。
上述非接觸式測溫裝置最好是紅外輻射溫度計，它用來測量板材吸收波段的紅外線。
根據(jù)上述本發(fā)明特征，一種控制在所需溫度下的塑性材料從連接到擠出機(jī)上的平模供到成形輥之間間隙的上游端，當(dāng)該材料被控制在所需溫度下，即適于成形并低于塑性材料的溫度下的成形輥冷卻時，被拉入轉(zhuǎn)動的成形輥的間隙，在那里受到擠壓并被成形。然后，做為板材在間隙的下游端被送走。這樣，成形輥上塑性材料的冷卻就與堆積料數(shù)量有關(guān)。也就是說，形成堆積料的塑性材料由成形輥轉(zhuǎn)動的表面拉入間隙并形成板材。如果有大量堆積料少，到達(dá)間隙處的塑性材料通過和成形輥接觸就會冷卻較長時間。而如果堆積料很少，塑性材料受到冷卻也較少。這樣，如果堆積料少，送出的板材溫度較高。反之，如果堆積料多，則板材溫度低。因此，根據(jù)上述理論，本發(fā)明包括監(jiān)測堆積料數(shù)量的方法和設(shè)備。
根據(jù)出自上述間隙的板材溫度和堆積料數(shù)量的關(guān)系，或上述與堆積料數(shù)量非直接相關(guān)的溫度和事先掌握的板材質(zhì)量的關(guān)系，本發(fā)明的板材成形方法包括測量出自上述間隙的板材溫度的步驟以及控制下面將描的與堆積料數(shù)量相關(guān)的部分，以便按照測得的溫度數(shù)據(jù)，將溫度調(diào)整到所需數(shù)值的步驟。由于堆積料數(shù)量根據(jù)來自平模的塑懷材料供應(yīng)量、成形輥的轉(zhuǎn)動速度和成形輥間隙的大小變化，因而需要控制一個或多個成形條件。
板材溫度可從間隙的下游端測量，因為在下游端不受阻礙，可容易地進(jìn)行測量。更精確的測量可利用的非接觸式紅外輻射溫度計進(jìn)行。
板材溫度是通過在橫向上多個位置或整個寬度上連續(xù)掃描被測部分而測量的。因而，就可獲得上述控制的平均值。最好能進(jìn)一步獲得橫向上的溫度分布，以便通過調(diào)整一機(jī)構(gòu)來調(diào)整料流在橫向上的分布或料流在成形輥間隙橫向上的分布，該機(jī)構(gòu)設(shè)在平模出料口附近。借此，控制堆積料數(shù)量在橫向上的分布。
通過測量由來自上述間隙的板材表面和以一小間距面對板材表面的成形輥表面形成的楔形空間內(nèi)部，在成形輥表面為可反射表面的條件下，板材溫度可通過紅外輻射溫度計利用空腔輻射效應(yīng)更精確地測量。在利用紅外輻射溫度計測量的情況下，就能通過測量板材吸收波段的紅外線來排除干擾。
下面參看通過附圖描述的本發(fā)明實施例。


圖1為本發(fā)明操做實例的框圖;
圖2為板材成形部分和板材溫度測量部分的局部放大圖;
圖3為主控制部分的方框圖;
圖4為溫度檢測處理系統(tǒng)的方框圖;
圖5為表明送出的板材溫度和堆積料數(shù)量h之間關(guān)系的視圖;
圖6為表明相應(yīng)于板材橫向上測量位置x的板材溫度θ(X)的一個例子的視圖;
圖7為從圖1和圖2下方看的平模的視圖;
圖8為成形輥的彎曲控制部件的示意平面圖;
圖9為沿圖8中Ⅸ-Ⅸ線剖切的視圖;
圖10為表示成形加工的一個例子的流程圖;
圖11A至11C為在使板材溫度θ(Ⅹ)均勻的處理過程中，表示板材溫度θ(Ⅹ)和板材厚度t(Ⅹ)之間關(guān)系的圖表。
本發(fā)明優(yōu)選的實施例將參考圖1至圖10描述如下。在圖1中，參考號1代表一臺擠出機(jī)，當(dāng)將原材料3直接經(jīng)料斗2或未示明的計量供料器輸送到螺桿4上時，原材料會由輸送中的剪切作用產(chǎn)生的熱和加熱/冷卻熱交換器5的溫度控制而熔化，然后，在齒輪泵7作用下經(jīng)屏6輸送至平模10。參考號8代表螺桿4的驅(qū)動馬達(dá)，而參考號9代表齒輪泵7的驅(qū)動馬達(dá)。
一加熱器(未示出)安裝在平模10上，經(jīng)齒輪泵7輸送的塑性材料14，如熔化的塑料、橡膠或類似材料被控制在所需溫度并供到圖2中的成形輥11、12之間間隙13的上游端。安裝在平模10上的加熱器具有這樣的結(jié)構(gòu)，使其能確定適當(dāng)?shù)臋M向溫度分布。調(diào)整料流在橫向上的分布的機(jī)構(gòu)，如已知的唇部調(diào)整裝置17a、阻塞桿17b、加熱器和其他裝置設(shè)在做為平模10出料口的唇部10a附近(見圖2和圖7)，這樣，從唇部10a輸出的塑性材料14的橫向分布(圖7中水平方向)就可得到調(diào)整。
成形輥12在其兩端由軸承31和32支承旋轉(zhuǎn)(如圖8所示)。軸承31和32固定在一未示出的框架上。成形輥11在其兩端由主軸承33和34支承旋轉(zhuǎn)。一種控制在所需溫度的可調(diào)溫流體流入成形輥11和12之間。如圖1和圖9所示，主軸承33、34安裝在可架39、40上。該支架可通過介降裝置37、38，如螺紋桿或類似裝置抵住框架而垂直運(yùn)動，升降裝置由馬達(dá)35和36驅(qū)動，相互沿反向等量轉(zhuǎn)動。這樣，就構(gòu)成了輥子橫向控制裝置。參看圖1，其中只示出了主軸承34。主軸承33、34通過活動支架39、40的導(dǎo)軌41、42安裝在活動支架39、40上，面對限制器43、44的斜塊45、46設(shè)在主軸承33、34上。楔形間隙調(diào)整件47、48插入限制器和斜塊之間。間隙調(diào)整件47、48在馬達(dá)49、50作用下垂直運(yùn)動。當(dāng)主軸承33、34被壓力裝置51、52，如汽缸或類似裝置推向成形輥12時，成形輥11、12之間的間隙就被設(shè)定在所需的值。
如圖8所示，輔助軸承53、54可轉(zhuǎn)動地安裝在成形輥11的端部，處于主軸承33、34的外邊。輔助軸承53、54被如安裝在可動支架39、40上的氣缸或類似機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置55、56向下拉(如圖8所示)，產(chǎn)生一個彎曲成形輥11的力(力的方向見圖8)，反抗堆積料滾壓力。這樣，來調(diào)整成形輥11、12之間間隙13的橫向分布，這就是輥子彎曲控制。成形輥11、12通過馬達(dá)57、58轉(zhuǎn)動(見圖1)。
在圖1和圖2中溫度測量裝置20設(shè)在輥11、12之間間隙13的下游端。溫度測量裝置20用來測量來自間隙13的板材15的溫度。在本例中，采用一非接觸式紅外輻射溫度計。紅外輻射溫度計對著由來自間隙13的板材15的表面和與該表面相對的成形輥11的表面形成的楔形空間的內(nèi)部(圖2)，該溫度計對板材15的溫度的測量是通過測量剛剛從間隙13出來的板村15表面的紅外線輻射進(jìn)行的。在采用紅外輻射溫度計21做為本例中的溫度測量裝置20的情況下，它是根據(jù)板材15的吸收波段或塑性材料14的種類而工作的。一般來說，對塑性材料最好測量波長為3.4μm左右的紅外線，這樣可消除板材15以外的其他物質(zhì)產(chǎn)生的紅外輻射干擾。
如圖2所示，紅外輻射溫度計21安裝在一掃描頭24上。而掃描頭24沿設(shè)在支架22上的導(dǎo)軌23移動。導(dǎo)軌23與成形輥12平行沿伸。當(dāng)掃描頭24移動時，紅外輻射溫度計21沿間隙13運(yùn)動。由紅外輻射溫度計21、掃描頭24和其他部件組成的溫度測量裝置20產(chǎn)生一系列間歇的或具有適當(dāng)間隔的板材溫度θ(Ⅹ)，做為與掃描頭24的位置或板材15橫向測量位置Ⅹ相關(guān)的溫度數(shù)據(jù)。板材溫度θ(Ⅹ)數(shù)據(jù)輸入圖1中的控制部件60。
相應(yīng)于板材溫度θ(Ⅹ)的所需值或設(shè)定值θS(Ⅹ)從設(shè)定溫度存儲部件61輸入控制部件60(見圖1)。然后，溫度傳感器62，如紅外輻射溫度計式類似裝置，用來連續(xù)檢測從包括橫向或整個寬度上多個位置的平模輸出的塑性材料14的出料溫度θt(Ⅹ);溫度傳感器63a，通過檢測成形輥11的溫度θr;或者溫度傳感器63b，用來在多個位置或橫向上連續(xù)地檢測成形輥11的表面溫度θr(Ⅹ)，以上傳感器的輸出均連接到控制部件60上。
如圖4所示，控制部件60將溫度測量裝置20測得的板材溫度θ(Ⅹ)與設(shè)定溫度儲存部件61的設(shè)定值θS(Ⅹ)在比較部分60-2處進(jìn)行比較，獲得一相應(yīng)于測量位置Ⅹ的差值△θ(Ⅹ)并在控制和算術(shù)運(yùn)算部分60-3處計算在橫向上該兩數(shù)值之差的平均值△θ。這里，板材溫度θ(Ⅹ)根據(jù)出料溫度θt(Ⅹ)和輥子溫度θr(Ⅹ)(或θr，以下稱為θr(Ⅹ)變化。因此，為了避免溫度θt(Ⅹ)、θr(Ⅹ)變化產(chǎn)生的影響，最好根據(jù)溫度θt(Ⅹ)、θr(Ⅹ)(如圖4所示)利用計算處理部分60-1對板材溫度θ(Ⅹ)(或設(shè)定值θS(Ⅹ))進(jìn)行修正。上述差值△θ和△θ(Ⅹ)顯示在顯示裝置70上。顯示裝置70可顯示板材溫度θ(Ⅹ)或經(jīng)上述修正的值θ′(Ⅹ)，或顯示經(jīng)上述控制與算術(shù)運(yùn)算部件60-3轉(zhuǎn)換成堆積料數(shù)量h的值。
當(dāng)板材溫度θ(Ⅹ)與設(shè)定值θS(Ⅹ)之間出現(xiàn)平均值差△θ時，控制部件60的控制和算術(shù)運(yùn)算部件60-3至少控制一組不同的成形條件，如螺桿4和齒輪泵7的馬達(dá)8和9的轉(zhuǎn)速，成形輥11、12的馬達(dá)57和58的轉(zhuǎn)速。當(dāng)出現(xiàn)相應(yīng)于測量位置Ⅹ的值差△θ(Ⅹ)時，控制和運(yùn)算部件60-3控制至少一個橫向料流分布調(diào)整機(jī)構(gòu)，如唇部調(diào)整裝置17a、阻塞桿17b和其他部件，輥子橫向控制馬達(dá)35、36和控制輥子彎曲的驅(qū)動裝置55、56。
圖3是一主控制方框圖，其中溫度測量裝置20，溫度傳感器62、63，一檢測堆積料滾壓力的檢測器64和下面將要描述的厚度計65連接到控制部件60上。來自成形輥11、12的板材15的溫度和厚度測量值做為電信號輸入控制部件60。這些信號在控制部件60內(nèi)接受中央處理單元和其他部件的運(yùn)算處理，然后將控制信號輸出到橫向流料分布調(diào)整機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)80內(nèi)，該調(diào)整機(jī)構(gòu)包括做為塑性材料供料部件的擠出機(jī)的螺桿的馬達(dá)8、齒輪泵馬達(dá)9。唇部調(diào)整裝置17a和其他部件，成形輥驅(qū)動馬達(dá)57、58，調(diào)整成形輥之間間隙的馬達(dá)49、50、輥子橫向控制馬達(dá)35、36和控制輥子彎曲的驅(qū)動裝置55、56。
對調(diào)整成形輥之間間隙的馬達(dá)49、50，輥子橫向控制馬達(dá)35、36，控制輥子彎曲的驅(qū)動裝置55、56的控制應(yīng)與成形輥11、12的彎曲相關(guān)，因為堆積料滾壓力與堆積料的數(shù)量h相關(guān)(即成形輥11、12擠壓塑性材料14的力)，該控制對制成的板材15的厚度產(chǎn)生直接的影響。所以，最好上述控制的設(shè)定應(yīng)參考檢測堆積料滾壓力的檢測器64和厚度計65的輸出數(shù)據(jù)。圖1中，參考號66代表板材15厚度設(shè)定的存儲部件。
檢測堆積料滾壓力的檢測器64包括一檢測裝置，用來檢測壓力裝置52通過斜塊46和間隙調(diào)整件48作用到限制器44上的力。在本實施例中，例舉了一通過推算作用到限制器44上的力而獲得堆積料滾壓力的系統(tǒng)。其中，作用到限制器44上的力是通過檢測器64檢測壓力裝置52的壓力或輸出得到的。
下面將描述本發(fā)明設(shè)備的作用。在擠出機(jī)1內(nèi)熱熔化并被平模10上設(shè)置的加熱器(未示出)控制在所需溫度的塑性材料14，根據(jù)螺桿4和齒輪泵7的轉(zhuǎn)速以適當(dāng)?shù)臄?shù)量從平模10輸出。平模10輸出經(jīng)橫向料流分布調(diào)整機(jī)構(gòu)如唇部調(diào)整裝置17a或類似裝置處理的塑性材料14，以便在整個寬度上具有幾乎相等的供料分布。
如圖2所示，從平模10輸出的塑性材料14在成形輥11、12之間間隙13的上流端形成了堆積料14a并在根據(jù)堆積料的數(shù)量h而施加的轉(zhuǎn)動力的作用下，半強(qiáng)制性地將其拉入間隙13，進(jìn)而被壓成板材15并且在間隙13下游端被送走。
在這種情況下，成形輥通常被控制在適于板材成形的溫度θr。該溫度低于塑懷材料14的輸出溫度θt，塑性材料14來自其內(nèi)部具有一控制在預(yù)定溫度的流體通過的平模10。因此，形成堆積料14a塑性材料14被成形輥11、12冷卻成為板材15。
在本實例中，由于塑性材料14與成形輥11的接觸長度幾乎等于堆積料的數(shù)量h，以相當(dāng)高的速度通過堆積料14a的一部分進(jìn)而由間隙13送出的板材15相朝輥子11一側(cè)的表面溫度θ取一與堆積料數(shù)量h相關(guān)的值。圖5表明了表面溫度θ和堆積料數(shù)量h的關(guān)系。這樣，堆積料數(shù)量h可從下式獲得h＝f(θ、θt、θr、t、T、A、B)其中，θ、θt、θr分別代表權(quán)材溫度，T代表塑性材料14與成形輥11、12的接觸時間，它根據(jù)轉(zhuǎn)動頻率確定，A代表一常數(shù)，它根據(jù)塑性材料的性質(zhì)，如比熱、比重、熱傳導(dǎo)率和其他特性來確定，B代表另一常數(shù)，它根據(jù)成形輥的性質(zhì)來確定。
出自間隙13的板材15與成形輥11分離并沿成形輥12輸送。出自間隙13的板材15上與成形輥11相對一側(cè)的表面溫度θ由溫度測量裝置20來測量。
溫度測量裝置20的紅外輻射溫度計21對著由成形輥11的表面和板材15上與其相對的表面形成的楔形空間16的內(nèi)部。由于上述兩表面幾乎正對著并且成形輥11的表面反射紅外線，上述空間內(nèi)部產(chǎn)生了類似于空腔輻射的狀態(tài)。這樣，板材15的表面溫度θ可由紅外輻射溫度計21更精確地測量。
由于測量頭24在導(dǎo)軌2上往復(fù)移動，紅外輻射溫度計21在板材15的橫向上掃描，進(jìn)而得到與橫向被測位置Ⅹ相關(guān)的板村溫度θ(見圖6)并將其輸入控制部件60。
如圖4所示，控制部件60將板材溫度θ(Ⅹ)和在設(shè)定溫度存儲部件66中的設(shè)定值θS(Ⅹ)在比較部件60-2中進(jìn)行比較。同時，根據(jù)圖1中溫度傳感器62、63測得的出自平模10的塑性材料14的溫度θt(Ⅹ)和成形輥11的溫度θr(Ⅹ)的差值，在測量處理部件60-1中將板材溫度修正到設(shè)定值?？刂撇考€輸出相應(yīng)于測量位置Ⅹ的板材溫度和設(shè)定值之差△θ(Ⅹ)并計算其平均值之差△θ，在本實施例中，在堆積料數(shù)量h的公式中為變量的板材厚度t和接觸時間T的變化的修正則被省略。
在圖5中可清楚看到，如果板材溫度的平均值θ，高于設(shè)定值θS(Ⅹ)的平均值θS(Ⅹ)，在測量時的堆積料數(shù)量h1表示的值低于所需值hs。因此，應(yīng)根據(jù)差值△Q的絕對值，通過減小成形輥11、12之間間隙來增加整個寬度上的堆積料數(shù)量h。另外，通過增加螺桿4和齒輪泵7的轉(zhuǎn)速進(jìn)而增加塑性材料14供應(yīng)量，或減低成形輥11、12的轉(zhuǎn)速可獲得類似效果。當(dāng)具有相應(yīng)于測量位置Ⅹ的差值△θ(Ⅹ)時，堆積料數(shù)量h將通過調(diào)整橫向料流分布調(diào)整機(jī)構(gòu)如圖7中的唇部調(diào)整裝置17a和其他裝置而部分改變，進(jìn)而將堆積料數(shù)量h(Ⅹ)的橫向分布調(diào)整到預(yù)定分布值。
上述實施例涉及到通過測量出自間隙13的板材15的溫度θ(Ⅹ)而將堆積料數(shù)量h(Ⅹ)控制到所需值的方法。不言而喻，當(dāng)堆積料數(shù)量h(Ⅹ)是獲得板材15質(zhì)量的最重要參數(shù)時，通過事先將板材溫度θ(Ⅹ)控制到可獲得高質(zhì)量板材15并將溫度本身做為控制目標(biāo)以代替直接控制堆積料h(Ⅹ)的數(shù)量時，就可獲得類似效果。
做為對板材15的最終厚度產(chǎn)生影響的因素，堆積料數(shù)量h(Ⅹ)，來自平模10的塑性材料14的截面厚度和成形輥11、12的彎曲程度是相互關(guān)連的。
因此，為構(gòu)成一自動化系統(tǒng)以形成一厚度更均勻，無變形的板材，必須順序地實行下述調(diào)整，(1)通過平模10進(jìn)行橫向料流分布的調(diào)整;(2)進(jìn)行板材15的橫向厚度分布調(diào)整(輥子斜置、輥子彎曲)，(3)堆積料數(shù)量h的調(diào)整。
圖10代表使用本發(fā)明設(shè)備的具體成形步驟的一個實例的流程圖。
首先，設(shè)定做為成形目標(biāo)的板材厚度(步驟100)。
相應(yīng)于厚度的設(shè)定值，擠出機(jī)1的螺桿馬達(dá)8和齒輪泵馬達(dá)9的轉(zhuǎn)速和成形輥11、1的間隙13均設(shè)置為預(yù)定值(步驟101)。
其次，開動劑出機(jī)1，將塑性材料14供到成形輥11、12之間，并被擠壓和形成板材。然后在間隙13下游端作為初始成形產(chǎn)品送出，接著測量初始成形的板材厚度t(步驟102)。
成形輥11、12的轉(zhuǎn)動速度按照被測的板材15的厚度t來控制，這樣，確定了基本板材厚度t(平均值)(步驟103)。
經(jīng)過上述步驟后，出自成形輥11、12之間間隙13的板材15的溫度θ(Ⅹ)通過溫度測量裝置20來測量。然后，參見圖4和以上描述，將進(jìn)行精確控制，以便利用橫向料流分布調(diào)整機(jī)構(gòu)，如平平10的唇部調(diào)整裝置17a和其他裝置將測得的溫度數(shù)據(jù)θ(Ⅹ)調(diào)整到相應(yīng)于所需的堆積料數(shù)量h(Ⅹ)的預(yù)先給定的值θS(Ⅹ)(步驟104、105)。
接下來是測量板材15的厚度t(Ⅹ)并控制輥子彎曲和不常需要的輥子位移(步驟106、107)。
通過上述步驟，最終獲得了初始設(shè)定的板材厚度。
圖11A至11C代表在采用溫度測量裝置20和板材厚度計65進(jìn)地的板材成形試驗中，取自以一時間差測量板材溫度θ(Ⅹ)和板材厚度t(Ⅹ)的同步測量位置。為了便于理解板材溫度θ和板材厚度t的相互關(guān)系，在圖11A至11C中數(shù)值增長的方向是相反的。試驗中采用的塑性材料是聚碳酸酯(PC)。平模10的寬度和出料量分別為1100mm和160kg/H。平模10的出料溫度θt和成形輥11、12的溫度θr分別控制在275℃和140℃。
堆積料數(shù)量h(Ⅹ)和溫度測量裝置20測得的板材15的溫度θ(Ⅹ)之間的關(guān)系最好直接通過試驗來保證。不過由于上述理由，直接測量堆積料數(shù)量h(Ⅹ)非常困難，所以在試驗中平模10和成形輥11、12的間距比實際板材成形中要長，因而用肉眼來保證堆積料數(shù)量h(Ⅹ)，另外，成形輥11、12的壓力控制在低于實際板材成形中的值，以便成形輥11、12的彎曲減到最小值。這樣，試驗是在將成形輥11、12之間間隙13盡可能保持恒定的情況下是行的。
板材15的厚度t與堆積料數(shù)量h具有高正比關(guān)系。當(dāng)堆積料數(shù)量h大時板材就厚，反之則薄。
圖11A代表在上述特殊的成形條件下，板材成形的初始狀態(tài)。從圖中可清楚地看到，板材厚度t(Ⅹ)和板材溫度θ(Ⅹ)呈反比關(guān)系。因此，基于上述理由，板材溫度θ(Ⅹ)也可以認(rèn)為與堆積料數(shù)量h(Ⅹ)具有可靠的關(guān)系。實際上，通過視覺觀察就可注意到板材兩端的堆積料數(shù)量h大，而在中央?yún)^(qū)域小。于是，板材溫度θ(Ⅹ)和堆積料數(shù)量h(Ⅹ)的相互關(guān)系就可清楚地看到。然后，在成形狀態(tài)，由于在板材中央?yún)^(qū)域堆積料數(shù)量h不足就會產(chǎn)生稱做“折皺斑”的表面缺陷，而由于在板材兩端堆積料數(shù)量過多，就會產(chǎn)生稱做“堆積斑”的表面缺陷。這樣，通過板材溫度θ(Ⅹ)來計算堆積料數(shù)量h(Ⅹ)，就能預(yù)知上述表面缺陷。因此，對檢測板材的表面缺陷來說，板材溫度θ(Ⅹ)是非常有效的。
圖11B代表一種狀態(tài)，其中，與圖11A的狀態(tài)相比平模10和成形輥11、12之間距離已經(jīng)縮小了，間隙13減到最小值以增加滾壓力。這樣，就設(shè)定了實際板材成形條件，平模10對間隙13的出料分布進(jìn)行了調(diào)整，板材中央?yún)^(qū)域的厚度分布已校正成平勻的。結(jié)果，可以看到除了在板材最端部外，板材的厚度t幾乎是平勻的。但是板材溫度θ(Ⅹ)在中央?yún)^(qū)域的分布稍高。原因是堆積料數(shù)量h在中央?yún)^(qū)域小于端部。
如上所述，堆積料數(shù)量h(Ⅹ)在板中央?yún)^(qū)域小于端部的現(xiàn)象的起因在于板材厚度分布t(Ⅹ)是平勻的，而成形輥11、12在擠壓板材的力作用下彎曲，間隙13在輥子中央大于兩端。在這樣的成形條件下，由于在某種程度上板材表厚度是平勻的面堆積料數(shù)量是不平均的，板材表面缺陷就容易產(chǎn)生，就難于獲得均勻的板材。當(dāng)板材厚度t(Ⅹ)是平勻的情況下，會由于堆積料數(shù)量h不適當(dāng)而產(chǎn)生表面缺陷，這就必須連續(xù)監(jiān)控堆積料數(shù)量h。
圖11C代表一種狀態(tài)，其中，平模10的橫向料流分布和成形輥11、12的轉(zhuǎn)速均受到調(diào)整，以便將板材溫度θ(Ⅹ)修正到一確定值，從而使堆積料數(shù)量h(Ⅹ)均勻。這與圖11B中不同。從圖11C中可清楚地看到，當(dāng)板材溫度θ(Ⅹ)平緩時，在板材中央?yún)^(qū)域，板材厚度t(Ⅹ)具有一凸起分布。而在除邊緣部分的兩端部分則較薄。原因是由于堆積料數(shù)量h均勻，上述輥子彎曲產(chǎn)生了凸起的分布。
如上所述，通過將板材溫度θ(Ⅹ)修正到所需的值可使板材質(zhì)量均勻并且在堆積料數(shù)量h給定在所需的值的條件下，避免了表面缺陷的產(chǎn)生。但是板材厚度分布由于輥子彎曲變成凸起狀。在圖11C形成的狀態(tài)中，在整個寬度上厚度均勻的理想而高質(zhì)量的板材可以在均勻的堆積料狀態(tài)下通過采用中央凸起的輥子或一輥子彎曲修正機(jī)構(gòu)如輥子彎曲機(jī)構(gòu)或輥子斜置或類似裝置來獲得。上述實施例例舉一種情況，其中，對來自間隙13的板材15的溫度θ(Ⅹ)進(jìn)行測量，按照獲得的結(jié)果，自動調(diào)整成形條件，但是最重要的是可靠地控制堆積料數(shù)量h(Ⅹ)。當(dāng)然，成形條件也可手動調(diào)整。
由于板材溫度θ是在非常按近平模10的出料的位置測量的，與板材厚度計相比，控制裝置的時間1帶后非常短。這樣，即使在板材初始成形階段容易產(chǎn)生波動時，也能實現(xiàn)精確控制，并且在很短時間內(nèi)就能確定獲得所需板材產(chǎn)品的成形條件。另外，本發(fā)明系統(tǒng)可排除各種干擾，以很高的產(chǎn)量生產(chǎn)出高質(zhì)量板材。
權(quán)利要求
1.一種成形板材的方法，其中，將控制在所需溫度的塑性材料從與擠出機(jī)相連的并帶有一狹縫狀出料口的平模供到一對大致平行地并控制到所需溫度的轉(zhuǎn)動的成形輥之間間隙的上游端，當(dāng)在成形輥間隙上游端形成塑性材料堆積料時，塑性材料在成形輥之間受到擠壓而形成板材，接著在間隙的下游端將板材送走，上述方法的特征在于對出自成形輥間隙的板材溫度進(jìn)行測量，各種成形條件均按照測得的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。
2.按照權(quán)利要求1的成形方法，其中，成形條件是塑性材料的供應(yīng)量。
3.按照權(quán)利要求1的成形方法，其中，成形條件是成形輥的轉(zhuǎn)速。
4.按照權(quán)利要求1的成形方法，其中，成形條件是成形輥的間隙大小。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4的成形方法，其中，被測板材的溫度數(shù)據(jù)代表在送出的板材至少橫向上多個位置的溫度分布。
6.按照權(quán)利要求5的成形方法，其中，建立一個將上述溫度數(shù)據(jù)設(shè)定為被測板材溫度數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)，使其做為相應(yīng)于使用的塑性材料在橫向上溫度分布的分布基準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在塑性材料加工中，堆積料數(shù)量的監(jiān)測方法和設(shè)備，板材成型方法和設(shè)備以及板材溫度測量方法和設(shè)備。在板材成型中，將塑性材料從平模供到成型輥間隙的上游。當(dāng)在成型輥間隙的上游端形成塑性材料堆積料時，該材料在輥對之間被擠壓成板材并在間隙的下游被送走。而堆積料數(shù)量的監(jiān)測是通過對板材溫度、板材厚度以及對成型輥溫度等的測量和計算而進(jìn)行的。
文檔編號B29C43/58GK1060059SQ9110999
公開日1992年4月8日 申請日期1991年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月21日
發(fā)明者八木正幸, 草鄉(xiāng)敏彥 申請人:東芝機(jī)械株式會社