控制焊接时间的方法

专利名称：控制焊接时间的方法
技术领域：
本发明涉及塑料管件的电焊连接，尤其涉及一种能根据不同的管径确保最佳的焊接时间的连接方法和装置。
本文所说的“连接”是指，用一种套筒(manchon)使两个管端相互连接以延长其长度，或用联接装置使一个管件装配在与该装置相横切的另一个管件上，或者用其他的装置使若干个管件相互组合。
为了阐明清楚，下文引用了如上述所限定的套筒的特殊情况，然而实际上它只是涉及本发明技术的一个说明例。
众所周知，可以把两个塑料管件穿过相同材料的套筒使其相连接，也就是说，该套筒起到连接的作用，而在套筒的内表面区域埋入一个与电源相通的线圈，当激励电源时，线圈中所通的电流导致了套筒内表面区域的材料和穿过该套筒的管件的外表面区域的材料的熔融。上述两个区域还经受某种热膨胀，以使熔融表面紧贴接触，这样就确保了在冷却后形成了一个单一的焊接整体。
然而，这种简单过程是难于操作的，因为从外部看不到里面发生的情况，如果通电的时间太短了，则熔融不完全，以致于不能形成焊接;但是如果通电时间太长了，则元件过分软化，会导致其变形。然而，最佳的通电时间是取决于套筒的直径，其中假定其电压是恒定的。
为此需要一个能确保自动控制这种连接的焊接时间的手段，而本发明就涉及这样的方法。
据本发明，当管件连接材料的特性符合最佳的焊接条件时，所通的电流就自动中断。
为此，据本发明的第一个实施方式，就是受到热膨胀的熔融材料本身，当触及一个附属的电器控制机械的元件或电子元件时，就能使所通电流中断。
据本发明的第二个实施方式，就是作为可变参数的该材料的温度，当其达到软化或者所需熔融的相应的温度时，或者凭借热探测器发出信息截断电源;或者由于熔化作用，使受线圈热量影响的区域断裂，导致了电流的中断。
据本发明的第三个实施方式，就是插入在软化的该材料中的受该材料硬度或稠度影响的元件确定了电器控制机械的元件或电子元件的作用。
为了很好理解本发明，应把本发明涉及的方法基于一逐渐进展的现象，其结果是在欲连接的管件和它们的套筒之间形成一个单一的连接整体。可是该现象是与两个物理指数相关，即温度与体积。
实际上，当焊接的电源受到激励时，在线圈中所通的电流导致了一系列现象的出现。
线圈的圈是埋入在套筒的材料中，通电所带来的热量致使邻近线圈的材料受到加热，材料逐渐地软化和膨胀，直至接触到管件的外表面的表面上，材料在该表面上实施越来越大的压力。
在其周围，管件材料开始熔化，以确保在加压下使管件与套筒相焊接。
如果在这一点上电流没中断，那么熔融材料的膨胀促使了焊接区域中压力的增加。因为每边线圈的旁侧区域依然是冷的，从而避免了材料的泄出，并确保了焊接压力的形成。
所以通过控制材料的温度或体积。也就是当这两个物理指数中的一个达到某确定值时，即当焊接结束时，人们就可以中断所通的电流。
所以，本发明首先涉及控制可电焊套筒的焊接时间的方法。该方法包括运用熔融中塑质材料的一些特性的可变参数，即当其中之一的特性达到最佳的程度时，就反映到电器控制机械的元件或电子元件上，从而使通过的电流中断。
在实施本发明的第一个实施方式时，可使熔融材料通过一个径向置于套筒壁上的孔流出。当进行焊接操作时，来自套筒内区域的熔融材料通过该孔挤出，并使其与套筒的外表面调平对齐。人们可以用这现象，即相当于在该孔中安置一个“浮子指示器”，用视力进行控制操作。然而这样的方法是太粗俗了，不能实行真正严密的控制。为此，根据本发明，在该孔口安置了一个小型开关，以使当熔融材料一接触到它就立即开动;从而能实现真正的严密控制。
本发明也同样地涉及一个控制可电焊套筒的焊接时间的装置，其型式是在套筒壁上径向钻凿一孔，直至挨近其中的线圈，通过该孔能使熔融的材料流出，直至套筒的外表面。该装置包括一个安置于靠近该孔口的一个电器控制机械的元件或电子元件，用以当它触及到所说的熔融材料时就能马上中断电流。
当然，应该根据套筒的大小选择孔径，使得在达到最佳的焊接条件的时刻，即应当即刻中断所通的电流时，通过该孔的熔融材料的涌出量正好准确地触及到这个控制元件。
在实施本发明的第二个实施方式中，人们用熔融材料的温度控制操作。
为此，可分为两种方法。
据第一个方法，人们把一个热探测器置于类似上述的孔内部，以便能够通过直接接触，或者通过红外线测定材料的温度，并将所收集到的信息传递到焊接装置上。一旦材料达到焊接的最佳软化程度时，通过该热探测器所测到的相对应的温度值，就传到焊接装置上，作为中断电流的指令。
据第二个方法，把电线圈埋入在套筒材料中，其中包括一个信息传感器。此时，置于焊接区域中的部分线圈可采用能熔化的导线，其中其熔点几乎等于或是稍小于要进行焊接的材料的焊接温度。这样，一旦焊接实现了，由于线圈本身的熔化形成断裂，从而就使电流中断。
最后，据第三个实施方式，使用一个受材料稠度影响的触杆，当材料达到最佳软化程度时，该触杆就插入到材料中，该触杆的这种位移，导致对电器控制机械的元件或电子元件起作用，从而使电流中断。
据较佳的实施方案，由主电路向该线圈供入电流，该主电路上还装有继电器，该继电器是手动联锁。而当传感器收到反映焊接操作结束的特性信息时，小型开关就使继电器断开。该小型开关是受在焊接操作过程中不断膨胀的熔融材料的压力的控制。
据本发明的其他方法，用一个熔融材料的膨胀阱测取该材料体积的变化量。测取这些变量的测量装置包括一对光的收发机，其中二元信号是相反的，(有/无)该信号是被膨胀的材料的所在位置所控制的。
这样的一对收发器是放在膨胀的材料所能触及到的区域的两头;或者放在一个光道的两端，其中至少包括一个全反射。当材料触及到反射点时则反射光消失。
据本发明的另外方案，包括了在应力计上测取到由热膨胀材料所形成的压力。
据本发明的另外方案，包括了使用电容式传感器或感应式传感器，以使当材料达到予定的体积时，就能通过简单接触显示出材料的存在。
在上述所有情况下，所有各种方案的信号都可以电子传递成二元式信号，用以控制电流的中断。
本文


了本发明方法的各种不同实施情况。附图中的情况如下图1显示了据本发明用套筒使同轴的两个管件相连接的情况。
图2显示了据本发明使一个支管连接到一个主管件上。
图2a是图2中Ⅱ-Ⅱ位置上的剖面图。
图3是实施本发明方法的焊接电流的控制示意图。
图4是实施本发明所需的带有定向光束的光传感器的装置的示意图。
图5是类似于图4的示意图，其中使用了反射光束的光传感器。
我们首先参照图1。其中显示了热塑性材料的套筒1，该材料可以是高密度的聚乙烯。该套筒是用以连接两个共轴的聚乙烯管件2-2′，该管件的外径稍小于套筒1的内径。该两个管件是对称地插入于套筒1中，以使它们的两个顶端都面向嵌入线圈3-3′的套筒区域位置，该线圈3-3′同时连接了接线柱6-6′，并与电源相通，如图3中所示。
根据本发明，一对线圈3-3′的供电电路一旦被操作者接通，如图3中所示。则当焊接一完成，就可借助于控制电路自动中断。该控制电路是受两个装在靠近接线柱6-6′的阱5-5′中的标号为4-4′的小型开关的操纵，该小型开关通过钻孔装在套筒1的壁中，直至靠近这两个线圈3-3′。
当熔化-膨胀隆起过程伸展时，套筒的熔融材料在膨胀压力的作用下，穿入到每一个阱5-5′的底部，随着这种膨胀，继续涌入到阱中，直至向每一个小型开关4-4′施加压力，从而压整小型开关这个柱塞，导致了线圈的激励电流的中断。这样就中断了已经完成了的焊接操作。
在图2-2a中实施了同样的过程，然而其中不是用套筒连接两个共轴的管件，而是用整体复盖或是部分复盖着管件11的鞍形管座(Selle)10实施焊接，从而在该管件上连接一个支管。为此，在管座10上装有一个内部套扣的管件12，以便凭借套扣穿孔器(图中未示)在管件11的面向管件12的管壁上钻凿一个孔13。
该管座10包括一个与拱形管座相适应的，呈曲线形的线图14，该线圈被接在主接线柱15-15′的电路所激励，然而小型开关16-16′安置在阱17-17′中，如同在图1中把小型开关4-4′安置在阱5-5′中一样，当管座和管件的材料达到所希望的熔融程度时，它就渗入到阱16-16′中，以截断通入线圈14的电流，此时正好焊接过程结束。
图3是刚才已述的电路示意图，从低压发电器20，通过导线20-21向焊接线圈的主接线柱6-6′(15-15′)供入电流。在导线22上装有包括继电器23的控制器，其中用按纽开关24手动联锁之。而当安置于套筒1(或管座10)的阱5-5′(17-17′)中的熔融材料的压力作用于小型开关4-4′(16-16′)的触头时，则小型开关就使电路断开。
据本发明范围内的其他方案，上述触头同样可以对温度敏感。电路的控制系统可以是仅受温度控制，或是只受材料体积的控制。即然每个套筒中有两个阱，那么也可以同时兼受温度和体积两个方面的控制。
人们注意到在图1和图2中的套筒1和鞍形管座10上的用“f”和“S”标号的区域，其中的S区域是焊接区域，而f区域是冷区域，后者阻止熔融材料从侧面泄出，而这种泄出能妨碍材料压力的形成。
现在参照图4。在这里部分显示了套筒31的简图，在该套筒31的壁中嵌入了电线圈32。线圈的两端与接线柱33相连接，而后者又与电源相连接。
据本发明一个垂直的阱34径向安置于套筒31的外表面上，该阱的四壁是透明的，内部是空心的，在垂直阱的两边各安置了一个光发射器35和光接收器36，并用搭接线37使它们与一个电子装置相连接，该电子装置能够检测出是否有光束自光发射器35发出，并射向光接收器36上。
当光信号透过阱34的透明壁，并穿过只装有空气的阱时，搭接线37能够用信号指示在阱34内不存在材料。
然而，当通过线圈32的加热作用，套筒31的材料软化并膨胀时，该材料就涌入阱34中，当其在阱中上升到足够的高度时，就遮住了由35发至36的光束。
于是搭接线37检测出阱34中有材料存在，因此收集到的信号与阱中没有材料存在的信号是相反的。
在“有材料存在”和“没有材料存在”之间的这种区别，可以通过电子放大以后，被用来控制线圈32的供电系统。
现在参照图5，在这里我们同样能看到有一个阱38被径向安置于套筒31的外表面上，以便使受线圈32加热的套筒的材料软化并膨胀后，能涌入阱38内。
在阱38中装有全反射棱镜39，该棱镜最好是用透明的热塑性材料制作的。例如用聚碳酸酯，以使较少受到其过程温度的影响。
在棱镜外部装有光发射器40和光接收器41，发射器40向棱镜39的内表面发射传递光束，该光束两次反射，第一次由点42反射，第二次由点43反射，以便反射回到接收器41上。
与图4中的情况一样，这一对收发器40-41是用搭接线37连接到一个收集信号的分析系统上。
当阱38只装有空气时，光束的行程是40-42-43-41，因此，信号分析检测器显示出在阱38内没有材料的存在。
当进行加热时，套筒31的材料涌入阱38内，并与棱镜39的两个表面相接触，当材料接触到棱镜的壁面时，其折射率发生变化，以致于光束被套筒31的材料吸收了，因此在点42和点43不再出现反射了。
此时，由光发射器40发出的光束再也达不到吸收器41上了。因此，由搭接线37所引的检测器分析到了一个显示出在阱38中有材料存在的信号，并表示焊接已完成了。此时就操纵中断向线圈32所供的电流。
从以上两种情况，人们证明了接套材料的体积变量是被一个光学装置所测取，并由光学装置自己操纵中断为了加热套筒1向线圈所供的电流。
本发明的重点，如前已所述，是落在检测套筒31材料体积变量的电子装置上。
在所考虑的第一方案中，一个被安置在处于一个阱中(如图中的34或38)的传感器的内表面上的属于“应力计”的压力传感器，能读出造成阱中的材料扩张的压力读数。当焊接完成时，该压力读数已足于上升到1个巴左右，以致能被这应力计所检测到，并被分析显示该阱已有扩张材料的存在。也就是说，指示出所希望的焊接时间已过去了。
在这种情况下，同样地把传感器所传送的信号用于操纵中断向线圈32所供的电流。
权利要求
1.控制两个管件电焊连接的焊接时间的方法，其特征在于测取欲焊接材料某一特性的变量，以便当焊接完成时，利用传感器传递作为信息的该特性值，从而操纵中断焊接电流。
2.据权利要求1的方法，其特征在于所测取的特性变量是材料的体积，即膨胀涌入到在一个连接套壁中钻凿的阱中的材料，对安置于该阱口的小型开关起作用。
3.据权利要求1的方法，其特征在于所测取的特征变量是材料的温度，即用一个安置在连接套壁中钻凿的阱中的热探测器测取软化区域中的辐射线。
4.据权利要求1的方法，其特征在于所测取的特性变量是材料的稠度或硬度，触杆在软化材料中的穿透程度确定了触杆的插入深度，测取触杆的位移，并作为信息传递到焊接机上。
5.据权利要求1的方法，其特征是所测取的特性变量是温度，即软化区域的热量致使连接套中的电线圈的可熔融部分熔化。
6.控制两个管件电焊连接的焊接时间的装置，其中在连接套壁中径向钻一个孔，直至靠近线圈，其特征是在该孔中或其孔口附近放置一个用于测取软化区域中材料的某一个特性变量的传感器元件，来自该传感器的这些信息传递到焊接机上，以便测取一个反映焊接已经完成的该特性值，作为相应信息用于中断在焊接机上的电流。
7.据权利要求6的装置，其特征在于其中的传感器元件是一个放置于孔口的小型开关，熔融材料对该开关起作用，所测取的特性是材料的体积。
8.据权利要求6的装置，其特征在于其中的传感器元件是一个放置于孔中的热探测器，所测取的特征是材料的温度。
9.据权利要求6的装置，其特征在于其中的传感器元件是一个放置于孔中的插入到材料中的触杆，所测取的特性是材料的稠度。
10.据权利要求6的装置，其特征在于其中的传感器元件是连接套内的电线圈本身，放置于焊接区域内的线圈部分是用其熔点等于或稍小于连接套材料的熔点的金属所组成的。
11.据权利要求6到10中之一的装置，其特征在于装有继电器的主电路向线圈供入电流，该继电器是手动联锁的，并且当焊接操作完成时由传感器传递信息，即通过小型开关操纵，使继电器断路。
12.据权利要求10的装置，其特征是在焊接操作过程中熔融材料的膨胀压力操纵了小型开关。
13.据权利要求6的装置，其特征是它包括一对安置于一个阱中的光收发器，在焊接过程中，套筒材料可在阱中膨胀，由于该材料的膨胀作用使这对收发器发出了其中二元信号的逆信号，从而截断了向焊接线圈所供的电流。
14.据权利要求13的装置，其特征是它包括一个能用以被膨胀材料所填满的阱，其中的两头各放置了光的接收器和发射器。
15.据权利要求13的装置，其特征是包括一个双全反射的棱镜，当材料触及棱镜时，则反射作用就消失了，从而使光接收器和发射器之间的光束就不再存在了。
16.据权利要求13的装置，其特征是其中的传感器是压力传感器，用于传递材料膨胀时所形成压力的信号，从而操纵中断所供入的用于焊接的电流。
17.据权利要求13的装置，其特征是它包括一个容量传感器或感应传感器，通过简单的直接接触就能显示出一定量材料的存在，而该量则是相应地反映了焊接已完成了。
全文摘要
与电焊机相结合的、控制其焊接时间的装置、所述焊接机有位于其中的第一管件、位于其中的适于与第一管件焊接的第二管件、嵌入焊机的线圈，该线圈与电源端子相连，以及在所述焊接机壁上临近所述线圈处的径向上开的一个孔，其特征为具有一个传感器，例如微动开关，位于所述孔内或孔口处捕捉软化区中料材特性的变化，所述传感器输出的信息传给所述焊机，当对应于完成焊接时所述物质的规定值到达时，该对应信息决定关断输往装置的电流。
文档编号B29C65/34GK1030545SQ87105719
公开日1989年1月25日 申请日期1987年7月11日 优先权日1987年7月11日
发明者格拉德·格朗德克莱门特 申请人:英诺格·萨姆公司