用于在滴流器位置处钻削灌溉管的设备及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造灌溉管特别是滴灌管的方法以及一种用于制造该灌溉管的系统。更准确地说，本发明还涉及一种滴流器(dripper)检测方法和一种用于检测滴流器的设备，以及一种用于在滴流器位置处钻削管的管钻削方法及设备。
【背景技术】
[0002]—些灌溉技术使用所谓的“滴流”灌溉管或软管。表述“滴灌管”在该上下文中表示灌溉管，该灌溉管例如由聚合材料制成、被小直径的孔以预定间隔穿通且通过其水可流向地面。为流量限制器的滴流器或滴流元件可设置在每个孔处，用于精确地控制来自孔的流量。它通常由塑料材料制成并在其制造过程中附着到灌溉管的内壁。这种滴流器包括水密壁，该水密壁与管的内表面限定收集腔，该收集腔通过调节排放导管连接到管的内部空间。
[0003]由于灌溉管具有固定的横截面轮廓，挤压工艺通常用于它们的制造。用于制造灌溉管的系统通常包括挤出单元、用于调节管的直径的校准器单元、包括几十米长的液体冷却槽和槽内的冷却液体例如水的用于冷却管的冷却单元以及用于牵引管穿过液体冷却槽的牵引单元。液体冷却槽内的灌溉管的速度通常高于100米/分钟，例如150米/分钟。
[0004]滴流器通常被送入挤出单元，接着通过喷射单元或滴流器插入单元被送入灌溉管，喷射单元或滴流器插入单元包括用于将滴流器沿着确定的方位送入挤出单元的定向装置。
[0005]穿孔单元被设置以用于在每一滴流器对应的适当位置处钻削灌溉管以实现滴流器的功能。
[0006]检测单元与穿孔单元相关联以精确定位每个滴流器的位置并确定沿管的所有钻削点。
[0007]数个检测和钻削系统已经被提出，但根据更严格的灌溉管制造规范，特别是具有诸如每分钟检测1800到2000个滴流器的较高制造节奏的灌溉管制造规范，它们在技术上不再可靠，每分钟检测1800到2000个滴流器意味着每分钟钻削1800到2000个孔。
[0008]最常见的滴流器的检测方法包括诸如CN1023900061的图1中的作用于电触点的机械臂。机械检测系统由于管的变形而检测滴流器元件的通道。根据线速度，计算钻削单元的运动使得在滴流器的期望部分处钻削孔。
[0009]同一图中还示出在钻削发动机安装在偏心曲柄上的公知实施中的钻削单元，其根据一起移动的管的速度实现切入和平移运动。
[0010]这种系统已经非常完善并很好地用于检测且如果精心设计，钻削速率高达800滴流器/分钟。在较高速率时，惯性效应变得如此强烈使得这些机械检测和钻削系统变得不适合该目的。原因是钻削单元的偏心的角速度在旋转周期内连续地加速和减速，以在运动中利用所有质量弥补显著振动。更一般地，已知的机械检测和钻削系统不能可靠地用于高速率。
[0011]诸如US5744779中的较新的系统使用电容探测器，其结合激光钻削单元利用介电常数的变化。尽管用于钻削的激光束几乎是惯性自由的且可因此以任何实用的速率钻削孔，但其是昂贵且维护密集的。另一方面，基于电容测量的滴流器检测不适合高检测速率。
[0012]本发明的目的是消除或减轻上述缺点中的一个或多个。
[0013]本发明的目的是提供一种滴流器检测方法及设备、一种管钻削方法及设备，还提供一种灌溉管钻削系统，其允许在灌溉管制造系统中高速率的滴流器检测及管钻削，特别是允许每分钟800个滴流器及更多的速率。
【发明内容】
[0014]根据本发明，这些目的通过根据权利要求1所述的管钻削设备、通过根据权利要求10所述的灌溉管钻削系统和通过根据权利要求13的用于钻削灌溉管的方法实现。
[0015]根据本发明的滴流器检测设备和管钻削设备用于灌溉管制造系统，该灌溉管制造系统包括能够使管配备有具有水出口的滴流器的连续管馈送器，所述管沿着预定的循环方向(χ-χυ循环，同时保持滴流器的水出口在预定的方位上。在大多数情况下，滴流器处于在管馈送器中的管内的这样的位置使得水出口优选地向上定向，这意味着水出口的所述预定方位是竖直的并形成Z-Z'轴。本发明不限定于扁平的通常为矩形的滴流器(在这种情况下滴流器优选地向上定向)，而且适用于管状或环形的滴流器，即，环状的滴流器。
[0016]所述滴流器检测设备包括:激光检测单元，其具有发射指向以均匀间隔存在滴流器的管外表面位置的激光束的激光源；以及激光信号接收器，其接收和分析在管外表面上反射的激光束以提供转换的反射的信号，该信号包含关于面向所述激光检测单元的每个滴流器的通道的信息。
[0017]这种基于激光的滴流器检测设备使得非常可靠的滴流器检测成为可能，因为它能够相当即时地检测在激光检测单元的前面通过的管的管轮廓的非常小的变化，而不与管接触且因此在高速运行时不干涉管。而且基于激光的滴流器检测设备是不振动的光学检测装置，而很多已知的滴流器检测装置机械地工作并且在高速工作时固有地受到振动制约。这种情况使得每分钟高或非常高的滴流器速率的滴流器检测成为可能，即每分钟检测超过800个滴流器到每分钟检测2000个滴流器，甚至更多。
[0018]所述管钻削设备包括旋转钻削单元，其围绕旋转轴(例如Y-Y')旋转，该旋转轴正交于所述管循环方向(例如X-X')和所述滴流器方位(例如Z-Z')，所述旋转钻削单元配备有至少一个钻削工具并且远离管使得当钻削工具的角位置对应于离管最近的位置时，所述钻削工具能在滴流器的位置处在管壁中钻削孔，其中钻削位置是管壁和钻削工具的端之间的接触位置。
[0019]这种基于旋转的管钻削设备使得非常有效的钻削操作成为可能，因为在实施新的向前穿孔冲程之前向前穿孔冲程之后无需向后冲程，其中交替运动意味着振动。有利地，为了限制和避免旋转部件的任何不平衡，质量被分布以集中在旋转钻削单元的旋转轴上。另夕卜，这种基于旋转的管钻削设备允许钻削工具高度具有高精度，因为旋转运动属于具有恒定半径的循环路径，恒定半径可被选择、设定然后在整个连续的制造周期中保持不变。总之，质量被集中为最接近旋转轴，这使惯性效应最小化，并且无需往复质量，这避免了振动。
[0020]在优选实施例中，旋转钻削单元根据特定旋转方向围绕所述旋转轴(例如Y-Y')旋转。旋转钻削单元的旋转运动具有可变的旋转速度，以为了适应在钻削阶段期间管的速度和滴流器的间距及在两个钻削阶段之间的管的速度。作为一种替选，所述旋转钻削单元根据顺时针方向和逆时针方向交替的运动围绕所述旋转轴γ，γζ旋转，其中旋转方向在管中钻削每个孔之后改变。
[0021]这种交替旋转运动作为钟摆运动，并使得在钻削工具的钻削位置上的钻削工具的两个连续通道之间的时间更短，钻削位置对应于钻削工具相对于管的最近的位置，该最近的位置为接触的位置，尤其是钻削或穿孔工具的向下钻削位置。
[0022]在优选实施例中，围绕所述旋转轴(例如Y-Y')的旋转钻削单元的旋转速率在旋转方向的每次改变之前减速并在旋转方向的每次改变之后加速。通过具有旋转钻削单元的旋转速率的这样的变化，可以使节奏旋转运动适应于确切需要钻削的时刻，即，当管的钻削位置面向在钻削工具的钻削位置中的旋转钻削单元。
[0023]在另一个优选实施例中，所述旋转钻削单元进一步配备有止动元件，所述管与止动元件接触以为了限制钻削工具的钻削深度。这种设置确保钻削工具的钻削深度，避免可通过不仅使孔穿过管壁而且损坏滴流器的壁的钻削损坏滴流器的任何过深的钻削。
[0024]根据另一方面，本发明涉及一种灌溉管钻削系统，其包括:管钻削设备，其如先前或下文提到的具有旋转钻削单元;和滴流器检测设备，其放置在所述管钻削设备上游并且包括能检测每个滴流器位置的任何检测装置，使得所述管钻削设备能够在与所述滴流器的水出口对应的预定的位置处在管壁上钻削孔。
[0025]在优选实施例中，所述滴流器检测设备包括激光检测单元，其具有发射指向以均匀间隔存在滴流器的管外表面位置的激光束的激光源；以及激光信号接收器，其接收和分析在管外表面上反射的激光束以提供转换的反射的信号，该信号包含关于面向所述激光检测单元的每个滴流器的通道的信息。
[0026]有利地，所述滴流器检测设备进一步包括放置在激光检测单元上游和/或下游的稳定单元，以用于具有确定且恒定的角方位及距面向所述激光检测单元的管段的所述激光检测单元确定且恒定的距离。面向所述激光检测单元的管段的角方位的精度越高及距面向所述激光检测单元的管段的所述激光检测单元的距离的精度越高，钻削离开滴流器的收集腔即在滴流器的另一部分中或在没有任何滴流器的管的一部分中的风险越低。
[0027]根据另一个方面，本发明涉及一种灌溉管钻削系统，其包括:基于激光的滴流器检测设备，其如先前或下文提到的;和管钻削设备，其放置在所述滴流器检测设备下游并且包括能够在与所述滴流器的水出