专利名称：连续检测塑料表面熔化深度的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及塑料加工技术领域，具体的说是一种连续检测塑料表面加热熔化深度的装置与方法。
背景技术：
在塑料制品(例如塑料管或塑料复合管、型材或片材)加工和应用中，广泛使用焊接(熔接)技术，将不同工件(或同一工件的不同表面)焊接起来。例如，使用缠绕成型工艺制造塑料管(或其复合管)时，带材(或片材)螺旋缠绕形成管壁，相邻匝的边缘彼此靠紧或搭接。采用热气、辐射或辊压等加热方式，将待焊接的表面温度提高到设定范围内，并将待焊表面相互压紧，定型后即得到连续的焊缝。根据具体情况，可以向焊接面(焊缝)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、钢塑复合螺旋波纹管、塑钢缠绕管等，都采用了上述缠绕焊接工艺。为保证焊缝熔接质量，必须可靠控制焊接面的温度和状态。目前，上述焊接(熔接)过程及其采用的设备，都是通过直接或间接控制熔接面的温度来保证焊接质量的。例如，检测热源(热气、热辊或辐射源)的温度，间接控制焊接表面的温度。这种方法受环境条件、焊接表面大小、移动速度等因素影响，不能得到焊接表面的真实温度，对目标的控制程度较低。又如，通过测量焊接表面的温度(例如采用非接触红外测温仪器)，从而实现对目标参数的直接测量，控制程度相对较高。但是，表面温度只是影响焊接质量的一个单项指标，在影响焊接质量的因素中，焊接表面的熔化状态——特别是熔化深度——才是焊接质量的决定性条件。在前述控制技术中，无论直接或间接控制焊接表面的温度，都不能表征材料表面的真实熔化状态。特别是在连续生产过程中，由于塑料导热性差，即使达到同样的表面温度，由于传热时间不同，所能实现的熔化深度会有显著差异。如果表面熔深过浅(甚至没有熔深)，很容易造成假焊。这种焊缝在撕裂剥离检测试验中表现出的塑性很差，在工作负荷下长期使用可能表现出脆性破坏，为产品应用寿命中的安全埋下巨大隐患。所以，仅仅间接或直接控制焊接表面的温度不能保证最终焊接质量。要确保最终焊接质量，必须同时检测和控制焊接表面的熔化深度。在非连续生产过程中，可以通过人工方式观察或测量焊接表面的熔化深度，或者通过试验确定的工艺条件(温度、加热时间等)间接保证熔化深度。但是前者无法满足连续检测控制的要求，后者则不能实现对熔化深度的直接测量和控制。
发明内容为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供一种连续检测塑料表面熔化深度的装置与方法，该装置结构简单、控制目标准确、操作方便，具有连续性好、能够实现生产过程连续检测和自动反馈控制的特点。本实用新型的技术方案是:一种连续检测塑料表面熔化深度的装置，包括基层、划针、信息收集系统、成型机，划针固定在基层外部，且划针前端设有热源系统，所述的划针与基层表面接触，信息收集系统与数据处理系统相连，数据处理系统连接成型机。所述的划针由压轮代替。所述的信息收集系统为位移传感器、负载传感器或图像传感器的一种。本实用新型具有如下有益效果:由于采取上述方案，在被加热材料的表面上，可以根据划痕(或压痕)的条数或其对应尖端的高度值，直接得到表面熔化的深度(程度)信息。上述信息可用作反馈信号，与热源或运动机构联动，实现焊接表面熔化状态的在线连续检测与控制，从而保证最终焊接质量。该装置结构简单，操作方便，不仅适用于塑料管(或塑料与其它材料的复合管)、型材等制品的连续生产与成型，也适用于采用缠绕熔焊、单件制作的管件、法兰或其它制品。
图1是本实用新型的示意图；图2是划针的结构示意图；图3是压轮的结构示意图；图4是本实用新型的信息收集与分析原理图；图5是利用本实用新型方法检测表面熔化深度，应用于在线连续控制的原理图。图中1-基层，2-数据处理系统，3-热源系统，4-信息收集系统，5-划针，6_成型机，7-缠绕层。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明:由图1至图5所示，一种连续检测塑料表面熔化深度的装置，包括型材基层1、划针
5、信息收集系统4、成型机6，划针5固定在基层I外部，且划针5前端设有热源系统3，即相对于管材转动方向来说，热源系统3对准划针5的前方。热源系统3可以是热气、辐射源或热辊，将待缠绕的型材表面加热。划针5表面有不同长度的针尖，其针尖高度根据塑料表面形状和熔化深度要求设计成不同的高度，如图2中al、bl，划针5针脚数量和密度根据测量表面的宽度范围确定。划针5与基层I表面接触，信息收集系统4与数据处理系统2相连，数据处理系统2连接成型机6，成型机6将缠绕层7缠绕在型材上。信息收集系统4可以为位移传感器、负载传感器、或者为图像传感器。图4、图5为该装置工作时的原理图，待热源系统3加热后，划针5由负载压入基层I，信息收集系统4进行信号采用，并将采集的信号进行识别后传递给数据处理系统2，数据处理系统2对数据进行处理，判断熔深是否符合要求，如果符合要求，则成型机6带动缠绕层7继续缠绕，如果不符合要求，则控制成型机6对参数进行调整，其方法可以是调整热源功率、温度，或调整管材转动速度，从而使表面熔化深度达到要求。上述的划针5也可以由压轮代替，压轮为圆柱形结构，其圆柱表面分布2个以上尖锐凸缘(或齿状凸起)，凸缘(凸起)根据测量表面形状和熔化深度要求设计有高差，如图3中a2、b2、c2，突起数量及密度根据表面宽度与工艺需要确定。其工作原理及过程与划针相同。一种连续检测塑料表面熔化深度的方法，a、用热气、辐射源或热辊将待缠绕的纯塑或钢塑复合带材(型材、片材)的搭接(或对接)表面加热，并连续进入缠绕设备；b、将施加一定负荷的划针5放置在加热后准备焊接的表面上；C、通过信息收集系统4确定塑料表面熔化的深度，其方法有以下几种:①、位移法:将划针5与位移传感器连接，通过测量位移信号计算划入(或压入)深度，得到表面熔化深度；②、负荷法；将划针5与负荷传感器连接，测量划针压入塑料表面特定深度所需要的负载大小，判断表面熔化深度是否达到要求；③、图像法:采集划针5的划痕，通过痕迹的数量、连续性、以及各条痕迹对应的针尖高度数值，确定塑料表面熔化层的宽度及深度范围；d、由数据处理系统2对步骤c中信息收集系统4收集的数据进行整理，将上述信号按特定算法(如PID算法)处理，并与控制单元共同组成“测量-反馈-控制-再测量”的闭环控制回路，控制成型机6，通过调整热源功率、温度或加热表面移动速度的方式，使表面熔化深度达到控制目标。
权利要求1.一种连续检测塑料表面熔化深度的装置，包括基层(I)、划针(5)、信息收集系统(4)、成型机(6)，划针(5)固定在基层(I)外部，且划针(5)前端设有热源系统(3)，其特征在于:所述的划针(5)与基层(I)表面接触，信息收集系统(4)与数据处理系统(2)相连，数据处理系统(2 )连接成型机(6 )。
2.根据权利要求1所述的连续检测塑料表面熔化深度的装置，其特征在于:所述的划针(5)由压轮代替。
3.根据权利要求1或2所述的连续检测塑料表面熔化深度的装置，其特征在于:所述的信息收集系统(4)为位移传感器、负载传感器或图像传感器的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种连续检测塑料表面熔化深度的装置，主要解决现有的塑料表面熔深检测时无法实现连续检测、及不能实现对熔化深度的直接测量和控制的问题。其特征在于所述的划针或压轮(5)与基层(1)表面接触，信息收集系统(4)与数据处理系统(2)相连，数据处理系统(2)连接成型机(6)。该装置结构简单、控制目标准确、操作方便，具有连续性好、能够实现生产过程连续检测和自动反馈控制的特点。
文档编号G01B21/18GK203031954SQ20132007286
公开日2013年7月3日 申请日期2013年2月5日 优先权日2013年2月5日
发明者李鹏, 陈斌 申请人:华创天元实业发展有限责任公司