专利名称:在轴向移动成型物中控制动态不稳定性的方法和设备的制作方法
发明背景(1)本发明的技术领域：
本发明是有关控制轴向移动成型物中的诱导动态不稳定性的技术，特别是有关进行这种有效控制的方法和设备。
(2)技术背景在许多工业过程中，包括管材，纤维和薄膜的生产，可能或者必然会遇到对于相当硬的成型物轴向移动成型时所引起的削弱成型并引起成型物内部的不稳定性的处理问题。例如聚合纤维的轴向定向可以通过在控制速率下把纤维进给到某一定向区域而有效地进行，在该定向区域内，纤维由于加热而被软化，并且在一提高的速率下拉出此软化的纤维。同样，某种被定向的管型薄膜的生产，通常是从环形模口挤塑某种管壁相当厚的硬质热塑性的管材，接着将该挤出的管材进行拉伸，挤塑温度高于玻璃化温度(Tg)和低于该热塑性材料的熔化温度，在横向和/或纵向成型薄膜中，其拉伸过程可以在横向方向通过内部的气体压力和在纵向方向通过相应的速率从挤塑方向拉出管材而有效的进行。
在热处理过程中，控制温度是最重要的，一般常会遇到问题，因为很明显，成型物周围不可能达到均匀加热的目的，而聚合物的挤塑成型是在相对高的温度下进行，其粘度和抗拉强度均较低，成型物有位置不稳定的趋向，并且会左右摇摆，在这种不稳定的状态下，成型物不仅易于产生挠曲，而且这种不稳定性会导致定向管型薄膜的厚度分布产生明显的偏差和不规则性-使所得到的薄膜成为商业上所不能接受的产品。
将某种轴向运动成型物加热到所需要的加工温度，这可以通过某种装配而很方便的实施，该装配包括多个远红外加热元件，这些元件以圆柱状排列而配置在成型物周围，并且每种元件在加热装置的热负载下，都可以被独立地控制以努力克服四周的变动。尽管如此，问题是仍然以可观的比例生产商业上所不能接受的薄膜，作为其外部因素，可能是由于诸如在生产装置的附近，被加热的成型物被暴露于不正常的空气流中所造成。
(3)现有技术曾经作了许多努力想对聚合物的管型挤塑物中的位置不稳定问题和对所形成薄膜的壁厚不均匀问题提出解决办法。例如英国专利GB1440651发表了一种控制技术，即控制刚被挤塑出的热塑性管材的冷却过程，该热塑性管材挤出后紧接着被拉伸而产生某种定向管型薄膜。成型该质膜的方法是在挤塑方向上将管子送入，使它在与相邻的冷却表面有关系的热压铸方向上;保持此冷却表面温度使其低于热塑性材料的熔点;在管材和冷却表面之间相接触时，保持此热压铸流动体的外层的熔融状态;并且通过对在挤塑方向的管材的横向位移，至少选择被挤塑管材的某一区域进行冷却以降低在所选择的区域和冷却表面之间熔融外层的厚度。在管型薄膜的生产中，管材内部为锥形芯轴的形式，在冷却时适于被冷却，并且，通过环形装置可以有效的消除管材的横向位移。该环形装置围绕着管材，它是由许多辊子所组成。
英国专利GB 1404947发表了有关稳定管型薄膜位置的方法，是通过让管型薄膜从某种环形套筒中通过的方法，该环形套筒是具有气体可渗透性的，面向薄膜而排列的凸状拱形表面，通过此拱形表面在内部提供气态的流体，以提高气体在薄膜和拱形表面之间的缓冲作用，从而支持薄膜不与拱形表面接触。
英国专利GB 2074349介绍了控制被吹塑的管型薄膜的厚度的方法，在管型薄膜中调节薄膜的等份截面区域，使其与压铸口环形的等份圆周长度相对应，这样经过适当调节的注口环形区域被冷却以产生薄膜，该薄膜是满足厚度须要的相应部分，或者，加热制造薄膜，该薄膜是满足薄度要求的相应部位。
尽管在控制铸塑体的冷却过程中已经提出了多种申请，以求稳定其吹塑薄膜的位置，和对某种环形挤压成型实施不同的温度控制。但是在管型挤塑物生产上的位置不稳定的问题仍然没有解决，仍不能满足市场，对产品质量标准的要求日益提高的需要。
目前，我们已经设计出一种改进的控制方法。
本发明的简单说明本发明的构思是由下列问题所支配的，即当相当硬的成型物在二向固定的支撑物之间进行轴向移动时，会产生内部不稳定性，在软化时，例如，在某种等动态环境下，在二个支撑物之间的固定位置上进行加热时，会遇到日益增大的横向拉力，特别是，当这两个支撑物接着给中间产品的减弱段留下直立的空隙，使成型物围绕支撑物中的一个进行旋转，或者围绕二个支撑物以某种机械节拍的方式发生旋转，这种不稳定性在此称为诱导动态不稳定性。(indaced dgnamic instabilitg)按照本发明，提供了一种对于轴向移动成型物中所产生的诱导动态不稳定性的控制方法，成型物是横向的固定的定位在进口的传送位置和与出口有一间隙的传送位置上，使加工处于进口和出口之间，在该加工区，是成型物引起动态不稳定的区域。方法包括确定一个基准轴线，以表示成型物的所需要的横向位置;
在至少两个相倾斜的横向方向上，重复地显示成型的横向位置，使诱导动态不稳定性被显示于上部固定区域;
重复地发出第一个和第二个信号，分别与由基准轴线在所说的至少两个方向所显示的成型物横向位移成比例;
转换所说的第一个和第二个信号为相应的第一个和第二个推力;
位置在入口传送位置与显示位置之间，以相倾斜的横向方向，重复地施加所说的第一个和第二个推力，使其作用于成型物上。
用上述方法可以恢复成型物，使其到达所需要的横向位置。
本发明也提供了某种设备，用来控制在横向运动成型物中的诱导动态不稳定性。成型物是横向的，固定的被定位于入口的传送位置上，并与出口传送位置有一轴向间隙。并且使加工处理处于入口和出口位置之间，该加工处理处是成型物中，产生动态不稳定的区域。
装置包括确定一个基准轴线所需要的装置，用来显示成型物所需要的横向位置;
传感器装置，用来在至少两个相互倾斜的横向方向上，重复地显示成型的横向位置，使诱导动态不稳定性显示于上部固定区域;
引出装置，用于重复地发出第一个和第二个信号，这两个信号分别与由基准轴线在所说的至少两个方向上所显示的成型物横向位移成比例;
转换装置，用来把所说的第一个和第二个信号转换成第一个和第二个推力和传动装置，用来在入口传送位置和显示位置之间，以相倾斜的横向方向把所说的第一个和第二个推力重复地施加到成型物上。
上述装置可以恢复成型物，使其处于所须要的横向位置。
本发明的详细说明和最佳装置虽然本发明可以实施于包括固体或者基本上是固体的成型物的不同形状的成型，像棒状，丝状，或者线状物。但是本发明的方法特别适用于控制在管型成型物上的不稳定性，特别适用于基本上是园筒形的管型挤塑物类。在该种挤塑物中，其双轴定向的薄膜可以通过通常的吹塑薄膜的形成过程而被吹胀和拉伸而生产出来。虽然也将推荐包括在本发明范围内的其它成型，但是为了便于叙述，在下文，将通过有关的管型薄膜成型的挤塑物来加以介绍。
在本文中，有关成型物时在“轴向”的运动，除了其它的表示之外，基本上用成型物的纵轴方向的运动来表示。这种表示也包括了与所说的纵轴方向有轻微倾斜的方向的运动。为了调正通常在制备管型薄膜中所受到的一般摇摆和振动，所须要的成型将按排成使其纵轴能沿着垂直的方向，或者能基本上沿着垂直的方向伸展，其有关的在横向或者侧向的成型的位移，是用在平面上其与成型的纵轴垂直或者基上垂直来表示其位移。
入口的传送位置包括了立体的被固定的配置的设备，用来在轴向方向输送成型，同时对其明显的横向运动加以抑制，其传送过程，可以实行被动的传送。例如，入口传送位置上，可让其包括一个模孔，由该模孔，使成型物在一个前进的，轴向的方向上被挤塑，或者是活动的进行挤塑，如可以通过一对同时作用的夹膜辊，或者用一对环形履带，使其与成型物的表面相啮合，从而按所需要的轴向方向进行传动成型。
其外部传送位置，一般的功能在于起活动调节作用，通常包括立体的被固定的装置，该装置能在轴向方向啮合和推出成型物，并能够有效的防止成型物的位移。通常，这种出口传送位置包括了一对同时起作用的夹膜辊或环形带。
本发明的最好的实施，是在每个入口和出口的传送位置上包括了一对同时作用的夹膜辊。
通常选择基准轴线，使其位于在入口和出口传送位置之间沿着纵轴方向伸展的中心，虽然，如果需要，该基准轴线可以从该点作横向位移。或者向其中倾斜。本发明的最好实施，是使用许多平行或者基本平行的基准轴线，来表示所需要的成型物的横向位置，例如，由聚合物的管型成型物来生产定向薄膜，该管型成型物可以通过成排的环形加垫元件来提高到一定温度，此环形加热元件配置在圆柱形套管中，圆形套管的内部直径大于管型成型物的内径。由此，通常在铸塑的内表面两个完全相反的对立的点可以对在纵轴方向伸展的基准轴线起定位作用，从而限定某一立体范围，在其中，成型物通过适当的横向调节而被保持所须要的位置。
虽然基准轴线仅仅是包括某个假设的空间、位置，但是在实践中，用所选择的基准轴线来提供直观的表达方式还是很需要的。这种表示可以方便的作出一例如，电子学上，在某种可见显示装置上作为指示线来表示(VDU代表可见显示装置)，并且如果需要，可以在可见显示装置上按装显示成型的可见图象的装置，从而，在装有这种装置的生产中，促进工厂操作者的工作，同时，也提供了控制点或者目标，由此使操作者作为依据努力去调节和保持成型物的横向位置。
至少在每两个相倾斜的横向方向上，通过接触仪器而显示其成型位置，比如，某种附着于成型物表面的力学探针，为了避免划痕和其它损伤，最好在成型时利用非接触性传感器，非接触性显示可以有效的通过任何多种方法来实施，包括超声波扫描，容量测定，容量测定是测量与成型物和周围屏蔽之间成比例的环形间隙的尺寸。是通过成型物与在适当位置上作线性排列的光电二极管和以气动导向装置方式的气动元件，来观测铸塑的阴影部分部分。不过，通常，最好用视频摄象机来显示和观测成型物的横向位置，这样更为可靠和易于与操作者相配伍。
通过用视频摄象机可以方便的进行观测，是通过视频摄象机与其面向成型物的线性光方向，在至少两个相倾斜的横向方向中的一个，并且在平面上基本与轴向方向垂直来定位。第二个视频摄象机同样在至少两个相倾斜的横向方向的第二个位置，通常与第一个摄象在相同的横向平面。
为了简化视频图象的电子释译，在每个视频摄象的视场中，成型物可以被照明，即通过一种光源，如光投射体，它与每个摄象机相连。为了在成型物和其周围之间达到某种高度的可见对比性，每个光源都可以被按排以利用成型视差而不是利用背景。按照下文所叙，在轴向对应于与摄象有关的用于电学释译的光栅场用所选择的线路来照明。如果每一光源相对于有关的摄象都进行轴向的和园周的位移(并且是可选择的，横向的位移)则可以很方便的作到视差照明。在这种方法中，光源的位移可以在光源和与其相连的摄象机之间减少或避免磁性干扰。
通常，每个光源可与相连的摄象机之间留有轴向间隙，以在各摄象光线路和光源之间提供一个小的倾斜角(最大为10°，最好是4°)。如果需要，每个光源可以被提供一个隙缝屏蔽，用以提供一种平行光束，以便使光照以相当窄的横向带集中在成型物上，并与通过其它相倾斜的光源所产生的相似的照明带有一个小的轴向间隙距离(为3英寸，76mm)。每个轴向带的轴向尺寸最好在0.1d和0.3d的范围内，最好是0.15d，此处d表示显示定位时成型物的直径。
通过每个视频摄象所观测到的成型的图象，可以很方便的显示在有关的可见显示装置监测器上(VDU)。如果需要，可以使用可见显示装置监测器的信号，从每次摄象所得到的成型图像可以由适当的转换而使其显示出来。
可以使用任何类型的视频摄象机，如，一种具有312个线路的光栅场，其每个线路都被选择用于电子释译，用来显示与所建立的数轴有关的成型的横向位置。
由每个摄象的光栅场所选择的不同线路，可以保证通过每个摄象在不同的轴向位置显示其成型位置。在适当的频率下，例如50赫芝，可以实施电子学的方法重复的记载视频场。
一种信号，或者是模拟的，或者是按数字按排的格式，凡与所建立的数轴有关与成型的横向位置成比例，都可由前面提到的，由每个光栅场所选择的线路的电子释译来发出这种信号，并且按照下文所叙，以适当的横向方向用来控制成型的横向位置。
将对由每个摄象所发出的一连串模拟的或者数字计数的信号进行评价一第一个信号来自第一个摄象，第二个信号来自第二个摄象等等，每个第一，第二等一系列信号可以是电子同步的，以便按照需要，或者是同时，或者是随后在每个相倾斜的方向发生成型的位移。
如前所叙，所选择的基准轴线或座标的表示，可以在VDU监测器上，作为指示线或叠加线而发生在成型物的图象上。
通常，一个附加的指示线，在平面上基本上垂直于数轴或座标，以被重叠在VDU监测器上用来显示轴向位置，在其中，每个摄象都显示了成型的位置。此附加指示线，相应于与摄象有关的所选择的光栅场的电子释译。
成型的横向位置被显示在上部地区，与成型的轴向方向相关，是成型时，产生动态不稳定的区域。在定向的管型聚合物薄膜生产的情况下，利用其所显示的位置，可以方便的定向调节该吹塑薄膜的凸缘部，该吹塑薄膜是在此定向区域生产的。
虽然显示成型物的横向位置可以用许多相倾斜的横向方向来表示，不过一般，仅用二个规格化的相倾斜的二个横向方向就可以充分显示其位置了。
由每个摄象机所发出的相对于所说的基准轴线的成型物横向位置成比例的信号，适于由方便的方式被转化成推力，例如，把信号进给到信号发生器中，在该转化器中，依次去操纵一种传动装置例如传动螺杆或者蜗杆装置，或者操纵液压或气动定位汽缸，则能使操纵器发生位移从而可以恢复成型物到所需要的横向位置。
通过控制装置可以方便的实行本系统的反馈控制。像三向控制器，该控制器被按装到每个视频摄象和有关的信号转化器之间。
使成型物位移到所需要的横向位置，可以通过某种操纵装置被方便的实施，该操纵装置包括推力部份和其传送器。
推力元件可以按接触调节方式来操作，使用某种接触元件，比如板，杆，棒或者辊，来确定成型物的外表面，以确定与基准轴线有关的所要求的横向位移。不过，最好是使用非接触式的推力元件，这种推力元件可以很方便的包括一个被凿孔的表面，借此，一种气体，比如可选用的空气可以通过此凿孔，按一定的速率与压力以提高气体的缓冲作用而被排出，该气体将有助于成型的位移而不至于损伤其成型表面，某种具有环境连续性，气体可渗透性，表面凿孔而与成型物相邻的气体是一种最选用的气体支承。
传送部件包括了推力元件在每一个倾斜的横向位置移动并适合包括某种有关的，被配置在传送方向上的硬质板装置。在其中，具有适宜的模孔尺寸以便能允许成型物的轴向运动由此通过。板的横向移动及与其有关的推力元件，可以通过把板装在某一适于调直的线性轴承装置中，以便能允许每一相倾斜的横向方向的移动。
某种交替的按装装置，该装置可以允许板移动时发生的窄的扭力，它包括由许多多向连接的支承元件组成的悬浮板，例如GKN BRD-23系列万向传动器(通常称为螺旋推进器)，由此，支承板由轴向配置的万向轴接头被定位在每一个可以想象的多边形的角落上。例如三角形，矩形，可以通过有关的定向推力而产生横向位移，板的装置和万向轴接头以平行四边形在起作用。传送器可作进一步的按排，可以使其具备某种万向接头支承装置，该自动调直的轴承装置，可以方便的用于支承航海用精密时针。
操纵装置位于入口传送位置和下部的显示位置之间，在发生动态不稳定的上边地区，借助成型所固有的韧性，可以被用来传送横向推力，该横向推力通过推力元件，对摇控的下部地区施加推力，在下部地区，是须要控制成型的横向位置的区域，事实上，入口传送位置是作为支点，而有关的成型的硬质部位起悬臂梁的作用。
操纵装置在每一相倾斜的横向方向的伸展仅需要极小的距离一例如，成型的设备位移，以基准轴线为中心一般不超过0.5d，最好小于0.25d，其中d是成型的直径，实际上，例如，在定向管型薄膜生产中，被挤塑铸型的聚合物管材所需要校正的位移甚至可能小于1mm的数量级。
按照本发明的一般原理是实行快速校正同轴偏差。从而可以保证对任何偏差的较正达到最小，从而使达到所要求的较正值所须要的推力也小，这样，校正测量的机械反馈可以有效的使其惯性滞后小于0.5秒，一般要小于0.2秒。
按照本发明，虽然对于不同构型的成型控制很容易达到目的，但本文叙述的方法在有关任何垫挤塑或膜-聚合物成型上都具有特殊的价值。而且特别适用于结晶或者可结晶聚合物定向薄膜的生产。例如烯烃的聚合物和共聚物，如高粘滞性的聚乙烯，聚丙烯，或者乙烯，丙烯共聚物;聚丁烯-1，聚-4甲基戊烯-1，聚酯如聚对苯二酸乙烯酯，聚亚乙基-1，2-二苯氯基乙烷-4，4′-二羧酸酯，聚砜的聚合物和共聚物;聚酰胺等都可以加工。一种合适的成膜物质是一种高分子量的以有规立构为主要组份的丙烯的结晶聚合物，可以是丙烯的均聚物，也可以是与少量的其它不饱和单体如乙烯而成的共聚物(按共聚物的重量最多为15%)，也可以加工涂敷薄膜和多层的共挤塑薄膜。
按照本发明，在定向管型薄膜的生产中，其最重要的改进在于改进了薄膜的质量(厚型材)和可以观测其生产过程，此外，当吹塑薄膜被劈裂而产生两个独立的平挤薄膜时，由于减少了活动的边缘修正的宽度从而可以明显的达到减少薄膜划痕的目的。
本发明可通过有关附图来说明，其附在如下图1为侧视图(未按比例)，表明了在聚合物的双轴定向管型薄膜的生产中所产生的不稳定性，该不稳定性按照本发明而加以控制。
图2为部分视图，标明视频摄象装置，用于显示某种不稳定管型成型物的横向位置，也标明了用于控制此不稳定性的作用予操纵装置的反馈系统。
图3是视频摄象及与成型照明装置有关的平面图，图4是垂直于一个视频摄象的视场及与其有关的光源的侧视图，图5是操纵装置的横芯支柱板的横向位移装置的仰视图，图6是沿图5的A-A′线的侧视图(不按比例)图7是用于操纵装置横向位移的交替支承装置的侧视图，图8是沿图7的B-B′线的定位模框的平面图，图9是操纵装置所配的万向支架的平面图，图10是沿图9的C-C′线的想象的组合侧视图，图11(1)到11(8)包括了从摄象所得到的视频信号的电子释译。
图12是反映管型薄膜生产中成型物相对不稳定性的笔录式扫描图，图13是按照本发明使用控制系统所达到的改进成型稳定性的相似的扫描说明。
所标出的图1，涉及热塑性聚合铸塑管10，该铸塑管10由环形模口中被挤塑出并通过内部型芯和外浴装置(末在图中标出)而被骤冷，这在英国专利GB 1284321中有说明，该铸塑管10被在入口传送位置上被横向向前移，该入口传送位置包括一对同时作用的夹膜辊11，该夹膜辊11与管材相啮合并在轴向方向传送管材同时也防止其横向位移。辊11仅仅是部分的对铸塑进行消泡以便在轴向导入吹胀用气体，比如用空气，在下行的定向区域使管子进行膨胀。一般，设计了12，通过12，使一种平折的定向管型薄膜13，在外部传送位置被横向推出，该外部传送位置包括了一对共同作用的夹膜辊14，辊14以园周速度旋转，其速度大于入口的辊11，以便有效的进行管子的纵向定向，随之则完全地消除定向管型薄膜的气泡，以防止从充气的地方使气体逸出。对夹膜辊14进行特殊的固定，以防止在外部传送位置的附近产生管型薄膜的横向位移。
在园柱形加热器装置15中，对被骤冷的铸塑管逐渐地提高温度，加热器装置15在轴向方向与稳定加热器16有一空隙，在该区域，该聚合管材被软化，然后受内部的气体压力的作用(该气体是用于进行吹胀的气体)下被膨胀而形成膜泡17。如前所叙，尽管通过使用凿孔一拱形空气冷却外浴及稳定环19(这已在英国专利GB1404947中介绍了)，和通过缩放导杆20，以抑制其横向影响。但是该膜泡的被软化的凸缘区域，仍然是构成产生动态不稳定的区域。
在引起动态不稳定区域的上行显示区(与挤塑的轴向方向有关)，通过在加热器15和加热器16之间使其存在着一个横向模缝21，第一个视频摄象22被按排去观测铸塑管，该铸塑管与成型的纵轴垂直，并在一对导辊11和14之间伸展，该摄象的视场用有关的光源照明，比如用投射器23，该投射器23与所说的有关平面有轻微的倾斜。如下文所叙，由视频摄象22的光栅场所选择的线路是电子学上被释译的，被用来产生一系列信号，信号分别与铸塑管的瞬间横向位置成比例，与其纵轴中心(等准线)有关系，这些信号是视频信道，可以通过反馈控制环路去激发推力装置，比如定位汽缸24，该定位汽缸24又依次影响启动器25的横向位移，25包括空气轴承26，26被按装于定位板27的横向位移上，由图2可以清楚的看出，操纵装置25的位移是在与摄象22的光线28相垂直的方向被实施去作横向位移。
由图2，视频干扰器29能够通过摄象22被显示于可见光装置监测器30上，用来观测所显示的铸塑管材的图像，并且对由摄象22所选择的线路作电子释译，所得到的发出信号被反馈到控制装置中，该控制装置包括一个三向控制器31并由此到达一个电子一气动信号转换器32，由此去驱动一个气动定位汽缸24。
第二个视频摄象33，与摄象22垂直倾斜，通过有关的投射器34，在被照明的显示位置上来观测铸塑管，视频干扰器35使所得到的铸塑管材的图像被显示于VUD监测器36上，对摄象33的光栅场所选择的不同线路作电子释译，所得到的被产生的信号反馈到三向控制器37，并到达电子一气动信号转化器38，由此去驱动一个气动汽缸39以在与摄象33的光线40有关的垂直方向实施驱动装置25的横向位移。
摄象和有关光源的按置在图3和图4被说明了。膜泡17在一般的立方体操纵室50被封闭，操纵室具有4个横向配置的壁为51，52，53，54以提供热稳定性和防止膜泡附近的污染。
透明窗55(仅在图4中标出)在操纵室的侧壁51，54的相邻部位，以提供相对于每一摄象及与摄象有关的光源的光线。
铸塑管10通过光源23，24所产生的对应的光束58，59，而投射-阴影56，57。并且通过以小的角度(4′)倾斜每个光源到横向面(该横向面中有关的摄象被定位)以利用其视差。由摄象的光栅场所选择的线路可以被固定于轴向位，在该位置，铸塑管材被照明，而不照明其背景(即操纵室的相对的壁的内表面)，从而可以改进管材和背景之间的可见光对比性。因此，在图4，从光源34来的光束59与水平倾斜(如图所示)以便使由摄象33所选择的光线40在横向位与铸塑管的照明带60相对应。其非照明部份61在操纵室的壁52的内部表面。同样，被照明的光带62(图4)通过光源23在横向位置加强此铸塑管，该光源与由摄象22的光栅场所选择的光线相对应。
图4也表示所选择的两个基准轴线63，64的位置，63，64分别与在加热器装置15的内表面在相反位置的65，66的尺寸相对应。这些基准线在一起可看作是立体单元，在其中，通过控制其铸塑管材内部所发生的动态不稳定，而使铸塑管材的位置得以保持。
图5和图6是对用于操纵装置的横向位移装置的说明，图5是下视图，表明其下部装置及其一般的矩形桁架支承模框100，由100，其底板101可通过悬臂梁102，103，104，105而被悬挂，其模孔106位于底板，用来进行成型物轴向传送，其成型物的位置是被控制了的。
把第一对平行的传送轴装置107，108分别通过成对的109，110和111，112支撑悬臂而与板相连。
第二对传动轴装置113，114与第一对相倾斜，分别通过各对轴承支撑115，116和117，118而被滑动的按装在第一对传动轴装置上。
热屏蔽板119(见图6，在图5未标出)可以分别通过各对支撑轴承120，121和122，123被连接到平行的传动轴装置上，是可滑动的。单一的传动轴装置24，通过支承悬臂125，126被连接到热屏蔽板119上而被固定。
第一个气动定位汽缸127，通过支撑悬臂128而与板101相连。通过129，该热屏蔽板119可以在气动定位汽缸127的启动下，沿着传动轴装置107，108而作横向位移，传动头129与连接器130相组合，通过连接器130，该传动头被固定到传动元件114上。
第二个气动定位汽缸131，通过支撑132而与板101相连接，并且连同传动臂与轴承134相组合，从而提供条件以允许信号移动装置124由此自由传送，当汽缸127定位时，可以沿着移动装置107，108，被操纵去实行热屏蔽板119的横向位移。
操纵定位汽缸131，在轴承支撑120，121和122，123分别沿移动装置113，114运动，以实现热屏蔽板119的垂直横向位移。
该热屏蔽板119从而能够同时或者随后，沿着垂直座标作横向位移。
模孔135在加热板119上，被用来进行成型物的轴向传送，该位置是被控制了的。一个拉伸环136(图6)位于加热屏蔽板的底部，被按装在加热屏蔽板的上部表面，(即在底板和加热屏蔽板之间)被用来对空气轴承作支撑(该轴承未在图中标出)，以控制成型物的横向位移。
在空气轴承内，用于支持成型物的空气，通过适当的连接装置由支管137来提供空气到供应装置138，并由此到达空气支承。
在图7和图8中说明了用于操纵装置的横向位移装置的交替配置。从导杆横框150，一个被支撑的七角形支承桁架151，通过4个多向结合的万向接头传动轴152，153，(仅在图7中标出这两个传动轴)而被悬浮，并在桁架151上分别连接到凸起部份154，155，156，157上。一种多向连接在每个传动轴的末端而进行组合。例如158，159和160，161(图7)，这样，可以允许桁架151在横向推力影响下，在垂直倾斜方向作横向位移。该横向推力是通过适当的被定位的传动装置而被施加的(未在图中标出)，当进行横向位移时，所说的拱形通道和支撑桁架151的下部的多向连接装置除了横向位移外，在上部方向还有轻微的轴向位移。
空气支承162，和与其有关的外罩163，按装在桁架151上，用作管型成型164作横向传送时的横向位移。
在图9和图10，说明了一种按装在操纵器装置上的万向接头。该装置包括一般的园柱体容器，如果需要，该园柱体容器170还包括了用于对管状成型物的加热过程。在此装置作横向传送而可达到适当的温度。容器被按排在硬质的支撑环171上。该支承环接着被按装到空间的被固定的硬质的桁架支撑物172，173上。轴承174(图10)可使171及有关的容器170围绕第一个轴而旋转。该第一个轴在短轴1175，176之间伸展，并分别固定在桁架支承物172，173上。同样，轴承177能使容器与环相关而围绕第二个轴进行旋转。第二个轴在短轴178，179之间伸展，该短轴被固定按装在180，181上而与容器170相连接。容器可以相对于二个相垂直的轴而倾斜，此二垂直的轴在平面上基本上与所传送的通过该容器的成型物的轴向移动相垂直。如前所叙，通过作用于该容器的相应位置的传送装置，这种倾斜可以有效的向应所传送的信号。
环形气体支承182，183，分别连接在容器170的入口和出口的末端，作为非接触性推力装置，由此装置使某种横向移动成型可以在操纵装置上恢复到所需要的横向位置。
图11(1)到11(8)包括了信号的电子释译。该信号来自视频摄象，与有关在VDU监测器上所显示的铸塑管材的图象有关。因此，在图11(8)中，VDU监测器36显示了加热器装置15的下部末端的图象和加热器16的上部末端与在此处通过的铸塑管10所组合的图象。在管材上的轴向光带通过光源34而被照明(见图4)。所选择的光标指示线(用SCL表示)与所选择的来自摄象33的光栅场的线相对应。被用来在水平方向加强铸塑管材图象上的照明光带。二个垂直的光标线用VCL(1)和VCL(2)表示，与加热器15装置(也见图4)的内部表面相对的65.66的尺寸相一致，也被用来加强VDU监测器36。在轴向带60区域，该背景通过摄象的视图而变暗，不过背景仍有轻度照明，是通过光源34而照明，虽然铸塑管材本身通过摄象33，作为视图而可见，但相对于光带62(图4)仍表现出较低程度的亮度。
来自所选择的视频摄象信号的电子释译，通过有关的图11(1)到11(7)而说明，其中图11(1)说明了对于所选择的光栅的视频信号，光栅来自摄象的光栅场。电压曲线的延长线表示暗的背景，最大的电压曲线表示在铸塑管材上的照明点。
图11(2)表明所得到的信号界限，是通过对视频信与恒定的重复信号界限电压T的对比而得到(图11(1))。
图11(3)和11(4)表明标记脉冲，表示与铸塑管相对的边。
图11(5)和11(6)表明所产生的垂直光标线。
图11(7)说明锯齿形电压斜波的脉冲信号。
该电路的具体功能如下一种控制时针脉冲信号(适用于40赫芝)用来传动一个八位计数电路，第一个运行计数与正常的静态的八位计数相比较是连续数字计数的。并且当奇偶性发生的视频监测输出被从视频转换到白的载波级，就会有效的把光点加到光栅场的电流线上。此外，当奇偶性发生时，“信号瞬时值和同步”电路变脉冲信号为锯齿形斜波，电压V3和V4(图中的11(7)相应于P3和P4并与视频图并联(图11(8))，在视频场对每一光栅重复进行这一过程，以便有效提高垂直的指示线P3的位置经过电压V3(经过适当的滤波)而被显示出来。该电压V3由“信号瞬时值和同步”电路而得到。第二个静态八位计数也与第一个运行计数相比较以得到第二个垂直的指示线(P4位置V4电压)这两个电压V3和V4的类比装置即V3+V4/2，其数值相应于在两个垂直指示线上的精确的中心线的位置，并作为遥控的定点信号传到一个三向控制器上。因此，事实上，这两个垂直指示线确定了控制过程的固定点(或目标)。
为了完成运行的八位计数，计数从0开始，并且发出一种线性同步脉冲，输送到视频摄象中以产生扫描，达到转换目的并且开始下一个的线性脉冲。
该线性同步信号也重新使锯齿电压斜波回到零位电压。
40兆赫的计时信号被80.000除，以得到50赫芝的信号，该信号作为每微秒帧频脉冲而被输送到视频摄象中去。
线性同步信号自身也传送到第二个运行的八位计数器中，该八位计数器连续与第三个正常静态八位计数相比，当奇偶性发生时，该视频输出再次被从“视频”而到“白点载波能级”，这样，可以有效地把信号水平送到光栅场上的白点载波能级上，(即是所选择的指示线SCL图11(8))。
选择适当的方法，以防止发生线性和帧频脉冲的空白。该水平的白点载波能级信号被命名为选择直线。
该视频信号，使用快速比较器，连续的与一稳定的重复信号电压(T.图11(1))相比较。这样给出一个信号，该信号在视场的成型的左边发生一个逻辑0/1传输，和在成型的右边发生逻辑1/0传输，这种操作，通过使用适当的视差而增大了光照条件，以便使所选择的光线，即成型体相对于暗的背景而作为明亮的光照物体而被观测到。
通过使用适当的单一稳定线路，从表示成型的位置的左边和右边的逻辑信号而发生计时脉冲，该计时脉冲相对于视频摄象的成型边的位置(P1，P2)被用来发出电压信号(V1V2)-再次通过使用适当的“信号瞬时值和同步”线路变锯齿斜波为脉冲信号-不过在这种情况下，脉冲信号是由所选择的线路信号所控制，以便能在发生视频扫描的时间内，即20微秒的间隔来修正电压V1和V2。
两个电压V1和V2的类比装置，即得到 (V1+V2)/2 的装置，相应于所选择的线路图象上是在轴向高度成型物的中心线路的位置上。数据在50赫芝(场频率)进行修正。并带有适当的滤波作用，被作为“工艺过程”信号而传送到三向控制器中。
两个垂直的和一个水平的光标位置可以通过有关的计数比较器进行慢计数(正常的，静态的)而变化。使用这种装置也可以调节所控制的目标的位置。
使用电压的类比装置来表示成型，其意义在于该成型物移动仅仅或者部分在一个方向，为面向视频摄象，或者远离视频摄象，从而可以正确的进行观测，以便使该装置有基本上能消除误差的效果。
表示成型物位置的信号的有效值是通过在所选择的线路上发生的左边的计数(即光/暗传送)来进行选择而得到，如果右边的数是正数，则该信号是唯一有效的信号，并被允许传送到三向控制器中。
图12是笔录图，是表示铸塑聚合管材的横向位置的扫描。是通过视频摄象22，23，按照例1，在聚烯烃管型薄膜双轴定向生产中所观测到的。在该生产过程中，本发明的控制系统没有运行，相应的扫描表示铸塑管在每2个垂直的横向方向上的运动，一般设计成东-西(E-W)和南-北(N-S)方向。
每个横向部份在图中表示成大约为6mm的横向位移，很明显，在大于140分的时间内，该铸塑管相对于纵向轴在E-W和N-S方向，经历了困难并表现出连续的振荡，此外，通过所观测的时间，采用变化的倾斜角到垂直轴，由每个扫描的线性偏差，可以观测到该铸塑管很难于保持其真正的轴向位置。
作为对比，图13表示了按照本发明按装和使用控制系统在E-W和N-S的扫描的相同的时间，用同样的薄膜生产装置所观测到的结果。
通过本发明的系统，在于减少振幅和明显地改进每个扫描数据的线性，从而奇迹般地达到稳定了铸塑管的目的。
这种稳定性的改进说明使用本发明的装置在可比较的时间内，可以明显地提高所生产的适用于出售的薄膜的产率。
本文将通过有关下列实例对发明作进一步说明例1本例不是按照本发明的实例而只是比较实例。
从某种环形共挤塑模而挤塑出复合三层管包括丙烯均聚物芯层，该芯层具有在其每一表面上有一层丙烯-乙烯共聚物可以热封合的树脂。
如英国专利1284321中介绍的，管型挤塑可以由内部冷却的模芯和外部的水浴而被控制，其挤塑的横向位置与模芯有关，由具备有一些辊子的环形装置而被控制。如英国专利GB1440651所介绍的。
这样所得到的相当硬的铸塑管，其直径大约为152mm(6英寸)，壁厚大约为0.94mm(0.037英寸)，被送到薄膜成型装置中，该装置一般是附图1所说明的一类装置。通过共同作用的夹膜辊11，从远红外加热器15，16而被传送。在加热器15，16，样品被加热到大约160℃，由内部的空气压力而被吹胀以形成吹塑薄膜17，由共同作用的夹膜辊14把其推出，而产生双轴的定向薄膜，在每一纵向方向所显示出的推出速率大约为7∶1，其所具有的壁厚大约为20微米，该吹塑薄膜17通过英国专利GB 1404947说明的一类拱形一空气轴承19而被稳定。
本发明中的视频显示和传送位置控制系统在本例除了视频摄象22，33(图2)以外，不被作为运转使用去传动信号。使铸塑管在所显示的位置上，去显示在每二个相垂直方向上的横向位置。由这些信号所得到的笔录图，表示出在2.3小时内显示在图12的吹塑薄膜的不稳定性尽管使用辊式环形控制(GB1440651)和拱形稳定用套筒(GB1404947)，但是从这些扫描中可以明显的看出其吹塑薄膜有明显的短期横向不稳定性(扫描被放大)和倾斜到垂直轴上。(表明了扫描的线性偏差)在这种装置中，其薄膜的生产效率相当低，并且由于生产了劣质的厚的薄膜，使相当多的薄膜被当成了边角料。
例2重复例1的过程并保存了视频显示和本发明的传送位置控制系统。按照前述说明进行操作，使用操纵装置，这种装置在图5和图6有介绍。在多于大约2.3小时，所表示出的稳定的吹塑薄膜的笔录式扫描被表示在图13中。可以明显的看出通过使用本发明的控制系统，所达到的稳定性的奇迹般的改进。
其结果是改进了吹塑薄膜的位置稳定性，其薄膜生产效率被有效的提高了17%。此外，所生产的薄膜的质量得到了明显的改进。(多数产品厚度均匀)。
为了说明此薄膜生产装置的效果，在1984年的连续二个月中(每月按30天计算)，进行了仔细地监测，第一个月，本发明的控制系统不开动，第二个月则开动控制系统，使用同一个装置，第二个月的商业上可以出售的薄膜的总产量与第一个月相比增加了65%。
权利要求
1.一种用来控制在轴向移动成型物的诱导动态不稳定性的方法，该成型物在入口传输位置被横向定位并在轴向，与外部传送位置有一空隙，在入口和出口位置之间，是加工受影响的区域，在该区域将产生成型物的动态不稳定性，该方法包括确定基准轴线用来显示所需要的成型物的横向位置；在产生动态不稳定性的上部显示区，在至少两个相倾斜的横向方向重复地显示成型物的横向位置；重复地发出第一和第二个信号，分别与由基准轴线在所说的至少两个方向所显示的成型物横向位移成比例；转换所说的第一和第二信号为相应的第一和第二推力；在入口传送位置和显示位置之间以相倾斜的横向方向重复施加所说的第一，第二推力到成型物上去；以恢复成型物到所需要的横向位置。
2.按照权项1的方法，包括通过一种视频摄象装置在一个或者每个横向方向重复地显示成型物的横向位置。
3.按照权项2的方法，包括由视频摄象机的光栅场所选择的线路信号和所选择的线路的电子释译，去产生一个信号，该信号与对成型物所确定的基准轴线的横向位移成比例。
4.按照上述权项的任何一个方法，包括将所产生的信号馈给转化器去激发驱动装置并以与所显示的成型物位置相垂直的方向去对成型物施加某种恢复的横向推力。
5.按照上述权项的任何一种方法，包括在显示位置上对成型物进行照明。
6.按照权项2-5的任何一种方法，包括在一个可见显示装置VDU监测器上，显示出成型物的图象。
7.按照权项6的方法，包括在所显示的成型物图象上加上一条或数条表示所确定的基准轴线或座标的指示线。
8.按照权项6和7的一种方法，包括加强所显示出的成型物图象的指示线，基本上与确定的基准轴线或者座标垂直，它表示由视频摄象机的光栅场所选择的信号线路。
9.按照上述权项的任何一种方法，包括从其所显示的横向位置上，具有小于0.5秒的惯性滞后，而把恢复的推力施加于成型物上。
10.按照上述权项的任何一种方法，其中，成型物包括一种热塑性聚合物材料。
11.生产双轴定向管型薄膜的方法，包括挤塑一个热塑性聚合物成膜材料的管材，骤冷此挤塑管，并重新加热此骤冷的挤塑管，使其达到一定向温度，由此在管中产生动态不稳定区域，吹胀此重新加热的管。用一定速率推出被吹胀的管，该速率将导致内部的纵向定位，因此可按照权项1-10的任何方法而控制此管材的横向位置。
12.一个设备，用来控制在轴向移动成型物中的诱导动态态不稳定性，成型物被横向定位在内部传送位置上，并且与外部传送位置有一轴向间隙，该成型物在入口和出口位置之间易受到加工的影响，会在成型物产生动态不稳定性。设备包括用来确定基准轴线的装置以显示成型物所需要的横向位移。传感器装置，用于显示诱导动态不稳定区的上部位置，在至少两个相倾斜的横向方向重复地显示成型的横向位置;导出装置，用于重复导出第一和第二信号，该信号从基准轴线在所说的至少两个方向分别与所显示的成型物的横向位移成比例;转化器装置，用于把所说的第一和第二信号转化到第一和第二推力;操纵装置用于在入口传输位置和显示位置之间的位置相倾斜的横向方向，重复地把所说的第一和第二推力施加到成型物上，以恢复成型到所须要的横向位置。
13.按照权项12的设备，其中，该传感装置包括一个视频摄象。
14.按照权项12和13的设备，其中该操纵装置包括一个推力元件和其传送元件。
15.按照权项14的设备，其中该推力元件包括一个气体轴承。
16.按照权项14到15的设备，包括线性轴承以允许传动元件在每一相倾斜的横向方向传送。
17.按照权项14和15的某种设备，其中，用于传送的支承装置包括多个万向轴接头。
18.按照权项14和15的某种设备，包括使用传动的按装于支承物上的万向接头。
19.按照权项12到18的任何一种设备，包括在显示位置上对成型物照明的装置。
20.按照权项12到19的任何一种设备，其中至少在入口和出口传送位置上包括一对夹膜辊。
21.用于产生某种双轴定向聚合物管型薄膜的设备，包括按照权项12到20的任何一个控制装置。
专利摘要
用于轴向移动成型物中控制诱导动态不稳定性的方法和设备。通过确定基准轴线，重复地显示在至少两个相倾斜的横向方向上成型物的横向位置；发出信号，该信号与从基准轴线所显示的成型物横向位移成比例；转换这些信号为推力，并对成型施加推力以恢复成型物到所需要的横向位置。这种方法在聚合物管型薄膜的定向生产中具有特殊的价值。
文档编号B29C47/92GK85106517SQ85106517
公开日1987年3月18日 申请日期1985年8月30日
发明者詹姆斯·亨利·哈特菲尔德 申请人:帝国化学工业公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan