专利名称：堆积料数量监测方法和设备,板材成型方法和设备以及板材温度测量方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及堆积料数量监测方法、板材成形方法和板材温度测量方法及与上述方法相关的设备，特别是涉及堆积料数量监测方法和设备，板材成形方法和设备以及板材温度测量方法和设备。最好是在板材成形加工中采用上述监测方法和板材成形方法，其中，将控制在所需温度的塑性材料如塑料、橡胶或类似材料供入一对成形辊之间的间隙的上游端。上述辊对大致平行并控制在所需温度下进行旋转，被加工材料来自连接到挤出机上的平模，平模还有一狭缝状出料部分，当在成形辊之间间隙的上游端形成塑性材料堆积料时，该材料在辊对之间被挤压成板材并在间隙的下游端被运走。
在上述板材成形方法中来自连接挤出机的平模的塑性材料，以所需的温度供入成形辊对之间间隙的上游端，该辊对被控制在所需的温度下并以相反方向转动，在间隙的上游端形成了塑性材料堆积料，形成堆积料的塑性材料被拉入转动的成形辊最窄部分的间隙(以下简称“间隙”)，该材料被挤压成板材并在该间隙的下游端被运走。影响采用上述板材成形方法获得的板材质量的一个主要因素是将堆积料的数量或从间隙中心算堆积料的高度保持在一适当的值。堆积料数量缺乏会产生称做“折皱斑”的表面缺陷。相反堆积料数量过多，则呈波纹状的表面缺陷，称做“堆积斑”，将在板材运动方向以一定间隔沿板材横向延伸。另外，成形辊会被弯曲，使板材在横向上的厚度分布不均匀。为了生产出具有所需特性并没有上述缺陷的板材，精确控制堆积料的数量h是必要的。
日本专利申请47955/1973和28657/1978公开了一种设备，其中，将一束光从堆积料上游端或侧向照到堆积料上，堆积料的数量通过光的反射或透射来测量，进而，控制来自平模的塑性材料或成形辊的转速，以便将堆积料的数量h调整到所需的值。
按照上述利用光幅射测量堆积料数量的方法，堆积料数量的最大值只能通过从侧向施加光束来获得，而料的横向分布则无法测量。而当从料的上游端施加光束时，可测量料在横向或整个区域的分布。但是，堆积料的上游端在成形辊作用下变窄，呈狭谷状。平模设置的尽量靠近堆积料，以封住谷状部分上游端的大部分，尤其是，堆积料部分形成在间隙的内部，使测量难以进行。
本发明的一个目的是提供一种监测堆积料数量的方法和设备，它能准确地控制所述堆积料的数量。
本发明的另一目的是提供一种成形板材的方法和设备，它能按照准确控制的堆积料数量制成高质量板材。
本发明的第三个目的是提供一种测量板材温度的方法和设备，以便更准确地控制堆积料的数量。
为了达到以上目的，按照本发明，一方面提供一种在板材成形中监测堆积料数量的方法，其中，将控制在所需温度的塑性材料供到转动的成形辊对之间间隙的上游端。被加工料来自连接到挤出机上的平模。而辊对大致平行并控制在所需的温度下，平模还有一狭缝状出料口部分。当在成形辊间隙的上游端形成塑性材料堆积料时，该塑性材料在成形辊之间受到挤压并形成板材，而后，在上述间隙的下游端被送走。通过对从成形辊出来的板材温度的测量，就能计算出堆积料的数量。
根据要求，得测板材的温度数据表明该板材在横向上至少多个位置的温度分布。
根据供入间隙上游端的塑性材料的温度特性校正被测板材的温度数据，进而计算出堆积数量。
另外，还根据成形辊的温度数据来校正被测板材的温度数据，进而计算出堆积料数量。
板材温度可通过非接触式温度测量装置进行。该装置对着由送出上述间隙的板材的表面和相对该板材表面的成形辊表面所形成的楔形空间的内部。
在本发明的板材成形中的一种堆积料数量监测设备，其中，将控制在所需温度的塑性材料供入成形辊对间间隙的上游端，该辊对大致平行并控制在所需温度下转动，塑性材料来自与挤出机相连的平模，平模上有一狭缝状出口部分。当在成形辊间隙的上游端形成塑性材料的堆积料时，该塑性材料在成形辊之间被挤压并形成板材并在上述间隙的下游端被送走。该设备包括测量从成形辊间隙送出的板材温度的温度测量装置和收集与显示由温度测量装置测得的温度数据以计算堆积料数量的显示装置。
上述温度测量装置测量板材横向上至少多个位置的温度。
由温度数据计算堆积料数量的算术运算部分最好连接在上述温度测量装置和显示装置之间。
需要提供一第一温度传感器，来探测供入上述间隙的塑性材料的温度，并连接一测量数据处理部分以校正根据上述温度测量装置和显示装置之间的第一温度传感器输出的温度数据。
另外，还需提供一检测成形辊温度的第二温度传感器，并连接一测量数据处理部分以校正根据上述温度测量装置和显示装置之间的第二温度传感器输出的温度数据。
上述第一和第二温度传感器至少分别检测横向上被检测对象的多个位置的温度。
上述温度测量装置是一个红外辐射温度计，它安装成面对由送出上述间隙的板材的表面和相对该板材表面的成形辊表面所形成的楔形空间的内部。
上述红外辐射温度计具有的结构使其能测量板材吸收波段的红外线。
另一方面，本发明提供了一种板材成形方法，其中，将控制在所需温度的塑性材料供到转动的成形辊对之间间隙的上游端。被加工料来自连接到挤出机上的平模。而辊对大致平行并控制在所需的温度下，平模还有一狭缝状出料口部分。当在成形辊间隙的上游端形成塑性材料堆积料时，该塑性材料在成形辊之间受到挤压并形成板材，而后，在上述间隙的下游端被送走。通过对从成形辊出来的板材温度的测量，就能根据测量到的温度数据控制各种成形条件。
提供的塑性材料、成形辊的转动速度以及成形辊的间隙，均作为受控的成形条件。
得测板材的温度数据表明板材横向上多个位置的温度分布。
最好建立一个将温度数据设定为被测板材温度数据的基准，使其做为相应于使用的塑性材料在横向上温度分布的分布基准。
根据本发明的又一个方面，其板材成形方法可包括将一厚度值设定为待成形板材的成形目标值的步骤;
根据设定的厚度来设定来自挤出机的塑性材料供应量和成形板材的辊对的间隙的步骤;
初始成形的步骤，其中，将塑性材料从连接到挤出机上并具有一狭缝状出料口的平模供到成形辊的间隙上，当在上述间隙的上游端形成塑性材料的堆积料时，在上述成形辊之间挤压并成形塑性材料，在该间隙的下游端将成形的板材送走;
根据初始成形的板材的平均厚度设定成形辊转速的步骤以及如下的步骤，它包括测量从成形辊间隙中送出的板材温度，调整一机构以便调整横向上料流分布，该机构至少是在平模的出料口附近，这样，将测得的温度数据调整到相应于所需的堆积料数量的预定值，进而调整以从成形辊间隙的中心算起的高度表示的堆积料数量。
还需提供一个步骤，即在调整堆积料数量后，测量出自成形辊的板材的厚度并根据测得的值调整成形辊间隙的横向上材料的分布。
按照本发明的一种板材成形设备包括一台挤出机，用来提供控制在所需温度的塑性材料，一连接到该挤出机上并具有一狭缝状出制在所需温度的塑性材料，一连接到该挤出机上并具有一狭缝状出口部分的平模，一对大致平行并具有预定间隙的成形辊，该成形辊旋转用来挤压并成形来自平模并控制在预定温度的塑性材料，该设备还包括温度测量装置，用来测量出自成形辊间隙的板材温度;控制装置，根据温度测量装置测得的温度数据将各种因素控制到最佳成形条件。
上述控制因素最好包括挤出机上塑性材料的喂料部分，成形辊的旋转驱动部分和成形辊的间隙调整部分。
上述温度测量装置的结构最好应能产生至少关于板材横向上多个测量位置的数据输出。
温度测量装置最好具有这样的结构，使其能扫描板材横向上的被测部分并产生与每一横向被测部分相关的数据输出。
将温度数据设定为待测板材温度数据的基准最好能根据在板材横向上的位置而变化。
另一方面，挤出机包括一挤出塑性材料的挤出头，一具有狭缝状出料口的平模，一从挤出头中将塑性材料供向平模的齿轮泵，由控制装置控制的因素包括挤出头螺杆和齿轮泵的转速。
上述控制因素还包括调整在连接挤出机的平模横向上料流分布的机构。
温度测量装置最好为非接触测量装置，尤其是一红外辐射温度计。
根据本发明的又一个方面，提供了一种在板材成形中测量送出的板材的温度的方法。其中，将控制在所需温度的塑性材料供到转动的成形辊对之间间隙的上游端，上述辊对大致平行，并控制在所需温度，而料流来自连接到挤出机上并具有一狭缝状出料口的平模，特征在于板材温度通过非接触温度测量装置测量，该装置对着由出自上述间隙的板材表面和以一较小间隔相对该板材表面的成形辊表面形成的楔形空间的内部。
本发明还提供一种在板材成形中测量送出的板材温度的测量设备，其中，将控制在所需温度的塑性材料供到转动的成形辊对之间间隙的上游端，成形辊大致平行并控制在所需温度下转动，料流来自连接到挤出机上并具有一狭缝状出口料的平模，塑性材料由成形辊挤压和成形，并且在上述间隙的下游端送走。该设备还包括非接触式温度测量装置和支承上述非接触式温度测量装置使其面对上述楔形空间内部的装置，上述装置还用于沿间隙扫描被测部分。
上述非接触式测温装置最好是红外辐射温度计，它用来测量板材吸收波段的红外线。
根据上述本发明特征，一种控制在所需温度下的塑性材料从连接到挤出机上的平模供到成形辊之间间隙的上游端，当该材料被控制在所需温度下，即适于成形并低于塑性材料的温度下的成形辊冷却时，被拉入转动的成形辊的间隙，在那里受到挤压并被成形。然后，做为板材在间隙的下游端被送走。这样，成形辊上塑性材料的冷却就与堆积料数量有关。也就是说，形成堆积料的塑性材料由成形辊转动的表面拉入间隙并形成板材。如果有大量堆积料，到达间隙处的塑性材料通过和成形辊接触就会冷却较长时间。而如果堆积料很少，塑性材料受到冷却也较少。这样，如果堆积料少，送出的板材温度较高。反之，如果堆积料多，则板材温度低。因此，根据上述理论，本发明包括监测堆积料数量的方法和设备。
根据出自上述间隙的板材温度和堆积料数量的关系，或上述与堆积料数量非直接相关的温度和事先掌握的板材质量的关系，本发明的板材成形方法包括测量出自上述间隙的板材温度的步骤以及控制下面将描的与堆积料数量相关的部分，以便按照测得的温度数据，将温度调整到所需数值的步骤。由于堆积料数量根据来自平模的塑性材料供应量、成形辊的转动速度和成形辊间隙的大小变化，因而需要控制一个或多个成形条件。
板材温度可从间隙的下游端测量，因为在下游端不受阻碍，可容易地进行测量。更精确的测量可利用的非接触式红外辐射温度计进行。
板材温度是通过在横向上多个位置或整个宽度上连续扫描被测部分而测量的。因而，就可获得上述控制的平均值。最好能进一步获得横向上的温度分布，以便通过调整一机构来调整料流在横向上的分布或料流在成形辊间隙横向上的分布，该机构设在平模出料口附近。借此，控制堆积料数量在横向上的分布。
通过测量由来自上述间隙的板材表面和以一小间距面对板材表面的成形辊表面形成的楔形空间内部，在成形辊表面为可反射表面的条件下，板材温度可通过红外辐射温度计利用空腔辐射效应更精确地测量。在利用红外辐射温度计测量的情况下，就能通过测量板材吸收波段的红外线来排除干扰。
下面参看通过附图描述的本发明实施例。
图1为本发明操做实例的框图;
图2为板材成形部分和板材温度测量部分的局部放大图;
图3为主控制部分的方框图;
图4为温度检测处理系统的方框图;
图5为表明送出的板材温度和堆积料数量h之间关系的视图;
图6为表明相应于板材横向上测量位置x的板材温度θ(X)的一个例子的视图;
图7为从图1和图2下方看的平模的视图;
图8为成形辊的弯曲控制部件的示意平面图;
图9为沿图8中Ⅸ-Ⅸ线剖切的视图;
图10为表示成形加工的一个例子的流程图;
图11A至11C为在使板材温度θ(Ⅹ)均匀的处理过程中，表示板材温度θ(Ⅹ)和板材厚度t(Ⅹ)之间关系的图表。
本发明优选的实施例将参考图1至图10描述如下。在图1中，参考号1代表一台挤出机，当将原材料3直接经料斗2或未示明的计量供料器输送到螺杆4上时，原材料会由输送中的剪切作用产生的热和加热/冷却热交换器5的温度控制而熔化，然后，在齿轮泵7作用下经屏6输送至平模10。参考号8代表螺杆4的驱动马达，而参考号9代表齿轮泵7的驱动马达。
一加热器(未示出)安装在平模10上，经齿轮泵7输送的塑性材料14，如熔化的塑料、橡胶或类似材料被控制在所需温度并供到图2中的成形辊11、12之间间隙13的上游端。安装在平模10上的加热器具有这样的结构，使其能确定适当的横向温度分布。调整料流在横向上的分布的机构，如已知的唇部调整装置17a、阻塞杆17b、加热器和其他装置设在做为平模10出料口的唇部10a附近(见图2和图7)，这样，从唇部10a输出的塑性材料14的横向分布(图7中水平方向)就可得到调整。
成形辊12在其两端由轴承31和32支承旋转(如图8所示)。轴承31和32固定在一未示出的框架上。成形辊11在其两端由主轴承33和34支承旋转。一种控制在所需温度的可调温流体流入成形辊11和12之间。如图1和图9所示，主轴承33、34安装在可架39、40上。该支架可通过介降装置37、38，如螺纹杆或类似装置抵住框架而垂直运动，升降装置由马达35和36驱动，相互沿反向等量运动。这样，就构成了辊子横向控制装置。参看图1，其中只示出了主轴承34。主轴承33、34通过活动支架39、40的导轨41、42安装在活动支架39、40上，面对限制器43、44的斜块45、46设在主轴承33、34上。楔形间隙调整件47、48插入限制器和斜块之间。间隙调整件47、48在马达49、50作用下垂直运动。当主轴承33、34被压力装置51、52，如汽缸或类似装置推向成形辊12时，成形辊11、12之间的间隙就被设定在所需的值。
如图8所示，辅助轴承53、54可转动地安装在成形辊11的端部，处于主轴承33、34的外边。辅助轴承53、54被如安装在可动支架39、40上的气缸或类似机构的驱动装置55、56向下拉(如图8所示)，产生一个弯曲成形辊11的力(力的方向见图8)，反抗堆积料滚压力。这样，来调整成形辊11、12之间间隙13的横向分布，这就是辊子弯曲控制。成形辊11、12通过马达57、58转动(见图1)。
在图1和图2中温度测量装置20设在辊11、12之间间隙13的下游端。温度测量装置20用来测量来自间隙13的板材15的温度。在本例中，采用一非接触式红外辐射温度计。红外辐射温度计对着由来自间隙13的板材15的表面和与该表面相对的成形辊11的表面形成的楔形空间的内部(图2)，该温度计对板材15的温度的测量是通过测量刚刚从间隙13出来的板村15表面的红外线辐射进行的。在采用红外辐射温度计21做为本例中的温度测量装置20的情况下，它是根据板材15的吸收波段或塑性材料14的种类而工作的。一般来说，对塑性材料最好测量波长为3.4μm左右的红外线，这样可消除板材15以外的其他物质产生的红外辐射干扰。
如图2所示，红外辐射温度计21安装在一扫描头24上。而扫描头24沿设在支架22上的导轨23移动。导轨23与成形辊12平行沿伸。当扫描头24移动时，红外辐射温度计21沿间隙13运动。由红外辐射温度计21、扫描头24和其他部件组成的温度测量装置20产生一系列间歇的或具有适当间隔的板材温度θ(Ⅹ)，做为与扫描头24的位置或板材15横向测量位置Ⅹ相关的温度数据。板材温度θ(Ⅹ)数据输入图1中的控制部件60。
相应于板材温度θ(Ⅹ)的所需值或设定值θS(Ⅹ)从设定温度存储部件61输入控制部件60(见图1)。然后，温度传感器62，如红外辐射温度计式类似装置，用来连续检测从包括横向或整个宽度上多个位置的平模输出的塑性材料14的出料温度θt(Ⅹ);温度传感器63a，通过检测成形辊11的温度θr;或者温度传感器63b，用来在多个位置或横向上连续地检测成形辊11的表面温度θr(Ⅹ)，以上传感器的输出均连接到控制部件60上。
如图4所示，控制部件60将温度测量装置20测得的板材温度θ(Ⅹ)与设定温度储存部件61的设定值θS(Ⅹ)在比较部分60-2处进行比较，获得一相应于测量位置Ⅹ的差值△θ(Ⅹ)并在控制和算术运算部分60-3处计算在横向上该两数值之差的平均值△θ。这里，板材温度θ(Ⅹ)根据出料温度θt(Ⅹ)和辊子温度θr(Ⅹ)(或θr，以下称为θr(Ⅹ)变化。因此，为了避免温度θt(Ⅹ)、θr(Ⅹ)变化产生的影响，最好根据温度θt(Ⅹ)、θr(Ⅹ)(如图4所示)利用计算处理部分60-1对板材温度θ(Ⅹ)(或设定值θS(Ⅹ))进行修正。上述差值△θ和△θ(Ⅹ)显示在显示装置70上。显示装置70可显示板材温度θ(Ⅹ)或经上述修正的值θ′(Ⅹ)，或显示经上述控制与算术运算部件60-3转换成堆积料数量h的值。
当板材温度θ(Ⅹ)与设定值θS(Ⅹ)之间出现平均值差△θ时，控制部件60的控制和算术运算部件60-3至少控制一组不同的成形条件，如螺杆4和齿轮泵7的马达8和9的转速，成形辊11、12的马达57和58的转速。当出现相应于测量位置Ⅹ的值差△θ(Ⅹ)时，控制和运算部件60-3控制至少一个横向料流分布调整机构，如唇部调整装置17a、阻塞杆17b和其他部件，辊子横向控制马达35、36和控制辊子弯曲的驱动装置55、56。
图3是一主控制方框图，其中温度测量装置20，温度传感器62、63，一检测堆积料滚压力的检测器64和下面将要描述的厚度计65连接到控制部件60上。来自成形辊11、12的板材15的温度和厚度测量值做为电信号输入控制部件60。这些信号在控制部件60内接受中央处理单元和其他部件的运算处理，然后将控制信号输出到横向流料分布调整机构的控制系统80内，该调整机构包括做为塑性材料供料部件的挤出机的螺杆的马达8、齿轮泵马达9。唇部调整装置17a和其他部件，成形辊驱动马达57、58，调整成形辊之间间隙的马达49、50、辊子横向控制马达35、36和控制辊子弯曲的驱动装置55、56。
对调整成形辊之间间隙的马达49、50，辊子横向控制马达35、36，控制辊子弯曲的驱动装置55、56的控制应与成形辊11、12的弯曲相关，因为堆积料滚压力与堆积料的数量h相关(即成形辊11、12挤压塑性材料14的力)，该控制对制成的板材15的厚度产生直接的影响。所以，最好上述控制的设定应参考检测堆积料滚压力的检测器64和厚度计65的输出数据。图1中，参考号66代表板材15厚度设定的存储部件。
检测堆积料滚压力的检测器64包括一检测装置，用来检测压力装置52通过斜块46和间隙调整件48作用到限制器44上的力。在本实施例中，例举了一通过推算作用到限制器44上的力而获得堆积料滚压力的系统。其中，作用到限制器44上的力是通过检测器64检测压力装置52的压力或输出得到的。
下面将描述本发明设备的作用。在挤出机1内热熔化并被平模10上设置的加热器(未示出)控制在所需温度的塑性材料14，根据螺杆4和齿轮泵7的转速以适当的数量从平模10输出。平模10输出经横向料流分布调整机构如唇部调整装置17a或类似装置处理的塑性材料14，以便在整个宽度上具有几乎相等的供料分布。
如图2所示，从平模10输出的塑性材料14在成形辊11、12之间间隙13的上流端形成了堆积料14a并在根据堆积料的数量h而施加的转动力的作用下，半强制性地将其拉入间隙13，进而被压成板材15并且在间隙13下游端被送走。
在这种情况下，成形辊通常被控制在适于板材成形的温度θr。该温度低于塑怀材料14的输出温度θt，塑性材料14来自其内部具有一控制在预定温度的流体通过的平模10。因此，形成堆积料14a塑性材料14被成形辊11、12冷却成为板材15。
在本实例中，由于塑性材料14与成形辊11的接触长度几乎等于堆积料的数量h，以相当高的速度通过堆积料14a的一部分进而由间隙13送出的板材15相朝辊子11一侧的表面温度θ取一与堆积料数量h相关的值。图5表明了表面温度θ和堆积料数量h的关系。这样，堆积料数量h可从下式获得h＝f(θ、θt、θr、t、T、A、B)其中，θ、θt、θr分别代表权材温度，T代表塑性材料14与成形辊11、12的接触时间，它根据转动频率确定，A代表一常数，它根据塑性材料的性质，如比热、比重、热传导率和其他特性来确定，B代表另一常数，它根据成形辊的性质来确定。
出自间隙13的板材15与成形辊11分离并沿成形辊12输送。出自间隙13的板材15上与成形辊11相对一侧的表面温度θ由温度测量装置20来测量。
温度测量装置20的红外辐射温度计21对着由成形辊11的表面和板材15上与其相对的表面形成的楔形空间16的内部。由于上述两表面几乎正对着并且成形辊11的表面反射红外线，上述空间内部产生了类似于空腔辐射的状态。这样，板材15的表面温度θ可由红外辐射温度计21更精确地测量。
由于测量头24在导轨2上往复移动，红外辐射温度计21在板材15的横向上扫描，进而得到与横向被测位置Ⅹ相关的板村温度θ(见图6)并将其输入控制部件60。
如图4所示，控制部件60将板材温度θ(Ⅹ)和在设定温度存储部件66中的设定值θS(Ⅹ)在比较部件60-2中进行比较。同时，根据图1中温度传感器62、63测得的出自平模10的塑性材料14的温度θt(Ⅹ)和成形辊11的温度θr(Ⅹ)的差值，在测量处理部件60-1中将板材温度修正到设定值。控制部件还输出相应于测量位置Ⅹ的板材温度和设定值之差△θ(Ⅹ)并计算其平均值之差△θ，在本实施例中，在堆积料数量h的公式中为变量的板材厚度t和接触时间T的变化的修正则被省略。
在图5中可清楚看到，如果板材温度的平均值θ，高于设定值θS(Ⅹ)的平均值θS(Ⅹ)，在测量时的堆积料数量h1表示的值低于所需值hs。因此，应根据差值△Q的绝对值，通过减小成形辊11、12之间间隙来增加整个宽度上的堆积料数量h。另外，通过增加螺杆4和齿轮泵7的转速进而增加塑性材料14供应量，或减低成形辊11、12的转速可获得类似效果。当具有相应于测量位置Ⅹ的差值△θ(Ⅹ)时，堆积料数量h将通过调整横向料流分布调整机构如图7中的唇部调整装置17a和其他装置而部分改变，进而将堆积料数量h(Ⅹ)的横向分布调整到预定分布值。
上述实施例涉及到通过测量出自间隙13的板材15的温度θ(Ⅹ)而将堆积料数量h(Ⅹ)控制到所需值的方法。不言而喻，当堆积料数量h(Ⅹ)是获得板材15质量的最重要参数时，通过事先将板材温度θ(Ⅹ)控制到可获得高质量板材15并将温度本身做为控制目标以代替直接控制堆积料h(Ⅹ)的数量时，就可获得类似效果。
做为对板材15的最终厚度产生影响的因素，堆积料数量h(Ⅹ)，来自平模10的塑性材料14的截面厚度和成形辊11、12的弯曲程度是相互关连的。
因此，为构成一自动化系统以形成一厚度更均匀，无变形的板材，必须顺序地实行下述调整，(1)通过平模10进行横向料流分布的调整;(2)进行板材15的横向厚度分布调整(辊子斜置、辊子弯曲)，(3)堆积料数量h的调整。
图10代表使用本发明设备的具体成形步骤的一个实例的流程图。
首先，设定做为成形目标的板材厚度(步骤100)。
相应于厚度的设定值，挤出机1的螺杆马达8和齿轮泵马达9的转速和成形辊11、1的间隙13均设置为预定值(步骤101)。
其次，开动剂出机1，将塑性材料14供到成形辊11、12之间，并被挤压和形成板材。然后在间隙13下游端作为初始成形产品送出，接着测量初始成形的板材厚度t(步骤102)。
成形辊11、12的转动速度按照被测的板材15的厚度t来控制，这样，确定了基本板材厚度t(平均值)(步骤103)。
经过上述步骤后，出自成形辊11、12之间间隙13的板材15的温度θ(Ⅹ)通过温度测量装置20来测量。然后，参见图4和以上描述，将进行精确控制，以便利用横向料流分布调整机构，如平平10的唇部调整装置17a和其他装置将测得的温度数据θ(Ⅹ)调整到相应于所需的堆积料数量h(Ⅹ)的预先给定的值θS(Ⅹ)(步骤104、105)。
接下来是测量板材15的厚度t(Ⅹ)并控制辊子弯曲和不常需要的辊子位移(步骤106、107)。
通过上述步骤，最终获得了初始设定的板材厚度。
图11A至11C代表在采用温度测量装置20和板材厚度计65进地的板材成形试验中，取自以一时间差测量板材温度θ(Ⅹ)和板材厚度t(Ⅹ)的同步测量位置。为了便于理解板材温度θ和板材厚度t的相互关系，在图11A至11C中数值增长的方向是相反的。试验中采用的塑性材料是聚碳酸酯(PC)。平模10的宽度和出料量分别为1100mm和160kg/H。平模10的出料温度θt和成形辊11、12的温度θr分别控制在275℃和140℃。
堆积料数量h(Ⅹ)和温度测量装置20测得的板材15的温度θ(Ⅹ)之间的关系最好直接通过试验来保证。不过由于上述理由，直接测量堆积料数量h(Ⅹ)非常困难，所以在试验中平模10和成形辊11、12的间距比实际板材成形中要长，因而用肉眼来保证堆积料数量h(Ⅹ)，另外，成形辊11、12的压力控制在低于实际板材成形中的值，以便成形辊11、12的弯曲减到最小值。这样，试验是在将成形辊11、12之间间隙13尽可能保持恒定的情况下是行的。
板材15的厚度t与堆积料数量h具有高正比关系。当堆积料数量h大时板材就厚，反之则薄。
图11A代表在上述特殊的成形条件下，板材成形的初始状态。从图中可清楚地看到，板材厚度t(Ⅹ)和板材温度θ(Ⅹ)呈反比关系。因此，基于上述理由，板材温度θ(Ⅹ)也可以认为与堆积料数量h(Ⅹ)具有可靠的关系。实际上，通过视觉观察就可注意到板材两端的堆积料数量h大，而在中央区域小。于是，板材温度θ(Ⅹ)和堆积料数量h(Ⅹ)的相互关系就可清楚地看到。然后，在成形状态，由于在板材中央区域堆积料数量h不足就会产生称做“折皱斑”的表面缺陷，而由于在板材两端堆积料数量过多，就会产生称做“堆积斑”的表面缺陷。这样，通过板材温度θ(Ⅹ)来计算堆积料数量h(Ⅹ)，就能预知上述表面缺陷。因此，对检测板材的表面缺陷来说，板材温度θ(Ⅹ)是非常有效的。
图11B代表一种状态，其中，与图11A的状态相比平模10和成形辊11、12之间距离已经缩小了，间隙13减到最小值以增加滚压力。这样，就设定了实际板材成形条件，平模10对间隙13的出料分布进行了调整，板材中央区域的厚度分布已校正成平匀的。结果，可以看到除了在板材最端部外，板材的厚度t几乎是平匀的。但是板材温度θ(Ⅹ)在中央区域的分布稍高。原因是堆积料数量h在中央区域小于端部。
如上所述，堆积料数量h(Ⅹ)在板中央区域小于端部的现象的起因在于板材厚度分布t(Ⅹ)是平匀的，而成形辊11、12在挤压板材的力作用下弯曲，间隙13在辊子中央大于两端。在这样的成形条件下，由于在某种程度上板材表厚度是平匀的面堆积料数量是不平均的，板材表面缺陷就容易产生，就难于获得均匀的板材。当板材厚度t(Ⅹ)是平匀的情况下，会由于堆积料数量h不适当而产生表面缺陷，这就必须连续监控堆积料数量h。
图11C代表一种状态，其中，平模10的横向料流分布和成形辊11、12的转速均受到调整，以便将板材温度θ(Ⅹ)修正到一确定值，从而使堆积料数量h(Ⅹ)均匀。这与图11B中不同。从图11C中可清楚地看到，当板材温度θ(Ⅹ)平缓时，在板材中央区域，板材厚度t(Ⅹ)具有一凸起分布。而在除边缘部分的两端部分则较薄。原因是由于堆积料数量h均匀，上述辊子弯曲产生了凸起的分布。
如上所述，通过将板材温度θ(Ⅹ)修正到所需的值可使板材质量均匀并且在堆积料数量h给定在所需的值的条件下，避免了表面缺陷的产生。但是板材厚度分布由于辊子弯曲变成凸起状。在图11C形成的状态中，在整个宽度上厚度均匀的理想而高质量的板材可以在均匀的堆积料状态下通过采用中央凸起的辊子或一辊子弯曲修正机构如辊子弯曲机构或辊子斜置或类似装置来获得。上述实施例例举一种情况，其中，对来自间隙13的板材15的温度θ(Ⅹ)进行测量，按照获得的结果，自动调整成形条件，但是最重要的是可靠地控制堆积料数量h(Ⅹ)。当然，成形条件也可手动调整。
由于板材温度θ是在非常按近平模10的出料的位置测量的，与板材厚度计相比，控制装置的时间1带后非常短。这样，即使在板材初始成形阶段容易产生波动时，也能实现精确控制，并且在很短时间内就能确定获得所需板材产品的成形条件。另外，本发明系统可排除各种干扰，以很高的产量生产出高质量板材。
权利要求
1.一种利用包括挤出机，平模和一对成形辊的板材成形机械来成形板材的方法，特征在于包括以下步骤将一厚度值设定为待成形板材的成形目标值；根据设定的厚度来设定来自挤出机的塑性材料供应量和成形板材的辊对的间隙；将塑性材料从连接到挤出机上并具有一狭缝状出料口的平模供到成形辊的间隙上，当在上述间隙的上游端形成塑性材料的堆积料时，在上述成形辊之间挤压并成形塑性材料，在该间隙的下游端将成形的板材送走；根据初始成形的板材的平均厚度设定成形辊转速；测量从成形辊间隙中送出的板材温度；调整一机构以便调整横向上料流分布，该机构至少是在平模的出料口附近，这样，将测得的温度数据调整到相应于所需的堆积料数量的预定值进而调整堆积料的数量。
2.按照权利要求1的成形方法，还包括在调整堆积料数量后，测量出自成形辊的板材的厚度并根据测得的值调整成形辊间隙的横向上材料分布的步骤。
3.一种板材成形设备包括一台挤出机，用来提供控制在所需温度的塑性材料，一连接到该挤出机上并具有一狭缝状出口的平模，一对大致平行并具有预定间隙的成形辊，该辊用来挤压并成形来自平模的塑性材料，特征在于还包括温度测量装置，它测量出自成形辊间隙的板材温度，控制装置，它根据上述温度测量装置测得的温度数据将各种因素控制到最佳成形条件。
4.按照权利要求3的板材成形设备，其中，控制因素是挤出机上塑性材料的喂料部分。
5.按照权利要求3的板材成形设备，其中，控制因素是成形辊的旋转驱动部分。
6.按照权利要求3的板材成形设备，其中，控制因素是成形辊的间隙调整部分。
7.按照权利要求3、4、5或6的板材成形设备，其中，上述温度测量装置的结构应能产生至少关于板材横向上多个测量位置的数据输出。
8.按照权利要求7的板材成形设备，其中，温度测量装置的结构使其能扫描板材横向被测部分并产生与每一横向被测部分相关的数据输出。
9.按照权利要求7或8的板材成形设备，其中，将温度数据设定为待测板材温度数据的基准，应根据在板材横向上的位置而变化。
10.按照权利要求3的板材成形设备，其中，挤出机包括一挤出塑性材料的挤出头，一具有狭缝状出料口的平模，一从挤出头中将塑性材料供向平模的齿轮泵，由控制装置控制的因素包括挤出头螺杆和齿轮泵的转速。
11.按照权利要求7、8或9的板材成形设备，其中，上述控制因素还包括调整在连接挤出机的平模横向上料流分布的机构。
12.按照权利要求3至8之一的板材成形设备，其中，温度测量装置是非接触式测量装置。
13.按照权利要求12的板材成形设备，其中，上述温度测量装置是一红外辐射温度计。
全文摘要
本发明涉及在塑性材料加工中，堆积料数量的监测方法和设备，板材成型方法和设备以及板材温度测量方法和设备。在板材成型中，将塑性材料从平模供到成型辊间隙的上游。当在成型辊间隙的上游端形成塑性材料堆积料时，该材料在辊对之间被挤压成板材并在间隙的下游被送走，而堆积料数量的监测是通过对板材温度、板材厚度以及对成形辊温度等的测量和计算而进行的。
文档编号B29C47/92GK1060252SQ9110999
公开日1992年4月15日 申请日期1991年10月28日 优先权日1989年11月21日
发明者八木正幸, 草乡敏彦 申请人:东芝机械株式会社