CN112236287A - 用于生产分段挤出产品的校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于生产分段挤出产品的机器的校准方法，包括以下步骤：根据适于生产具有至少一个分段部分(6)的分段挤出产品的多个操作参数来激活挤出过程；在挤出分段部分(6)期间在所述分段部分处注入标记物；通过选择所述分段部分(6)的空间分布和所述分段部分(6)的轴向和/或径向位置中的至少一者，来检测所述标记物和/或所述分段部分(6)的多个表征参数；根据所述检测到的表征参数中的至少一个表征参数来选择至少一个操作参数，以修改所述分段部分(6)的空间分布以及/或者轴向和/或径向位置。

Description

用于生产分段挤出产品的校准方法和装置

本发明涉及用于制造挤出产品，特别是分段挤出产品的方法领域。

具体地，本发明涉及一种用于生产分段挤出产品的机器的校准方法和装置。

用于生产挤出产品的市场正在极大地扩展，特别是在工业用聚合物方面，然而，这些聚合物的缺点在于彼此的特性相差甚远，此外，在使用非最佳性能的材料、或者其使用参数不精确的情况下，不容易获取规律的挤出加工，更重要的是，在计划中，并不总能预测在挤出步骤期间所用材料的实际性能。

为此，需要有能够以灵活的方式运行的系统，以适应所用材料的规格，尤其是在挤出步骤期间，以确保要生产的产品的最高质量。

当将挤出加工用于分段挤出产品(即，通过在同一产品中使用超过一种材料来生产的挤出产品)的生产时，该问题变得特别明显。

通过简单地调节用于生产特定部分的材料的类型，分段挤出产品的生产允许在产品的不同部分中获取具有不同物理化学特性的产品。

然而，对于这些产品，存在另一个问题，即能够准确地确定分段部分6(即，产品的其中用于挤出的材料发生变化的所有部分)的生产动态和实际结构特征的问题。

换句话说，在分段部分6中，用于挤出加工的材料逐渐变化，从而在具有不同物理化学特性的第一材料和第二材料之间产生界面。

所产生的分段部分6的特性和实际位置将取决于产生分段时所使用的材料的特性以及所使用的机器的操作参数。

因此，很明显，根据所用材料的具体特性和分段部分6的所需特性，对机器进行最佳校准对于生产高质量产品至关重要。

然而，并非总是可以获取关于分段部分6的结构和位置的清晰且准确的数据，这是因为这样的过程将需要研究材料之间的界面，而尽管材料不同，但是材料之间的界面可能具有非常相似的特性。

另外，可以在单个生产过程中采用多种材料，或者可以在不同的时刻使用同一台机器来挤出多种不同的材料，这使得选择和实施适当的测量系统变得极其复杂和昂贵。

适于在两种材料之间的第一界面中获取信息的特定测量仪器实际上可能无法成功地在其中所涉及的材料不同的第二界面中获取信息。

因此，将需要安装能够执行尽可能宽的测量范围的多个不同的测量系统，而这具有大大增加用于安装甚至可能从未实际使用的系统的生产成本，或者最终导致系统无法执行所需的测量的风险，因为它缺乏适合在给定时间分析使用中的材料的特定测量系统。

所有这些加之与挤出机周围空间管理相关的后勤问题并不总是允许安装多个笨重的测量系统。

鉴于上述情况，如果不是不可能的，否则已经证明到目前为止，将显著地允许获取具有确定的且可重复的特性的分段部分6的校准步骤集成到挤出加工中是非常复杂的。

在这种情况下，本发明的基础技术任务是提出一种用于生产分段挤出产品的机器的校准方法，该校准方法克服了上述已知技术的至少一些缺点。

具体地，本发明的目的是提供一种用于生产分段挤出产品的机器的校准方法，该校准方法能够独立于待挤出的材料的特征而允许对机器进行有效且最佳的校准。

本发明的另一个目的是提供一种用于生产分段挤出产品的机器的校准方法，该校准方法允许获取具有确定的且可重复的特征的分段部分6。

所提到的技术任务和所指定的目标基本上通过用于生产分段挤出产品的机器的校准方法来实现，该校准方法包括所附权利要求中的一项或多项所述的技术说明。

根据本发明，示出了用于生产分段挤出产品的机器的校准方法，该方法包括以下步骤：

-根据适于生产具有至少一个分段部分6的分段挤出产品的多个操作参数来激活挤出过程；

-在分段部分的挤出期间在分段部分6处注入标记物；

-通过选择分段部分6的空间分布和分段部分6的轴向和/或径向位置中的至少一者来检测标记物和/或分段部分6的多个表征参数；

-根据检测到的表征参数中的至少一个表征参数来选择至少一个操作参数，以修改分段部分6的空间分布以及/或者轴向和/或径向位置。

优选地，标记物包括以下各项中的至少一者：着色剂、不透射线剂、遮光剂、磁化剂、荧光剂、发光剂等。

优选地，多个挤出参数包括以下各项中的至少一者：挤出速度、挤出温度、挤出几何形状、从第一材料到第二材料的过渡的持续时间和位置。

本发明的方法进一步包括以下步骤：将根据表征参数修改的多个挤出参数存储在可读存储介质中，以允许在随后的挤出过程中对这些挤出参数进行可能的分析和/或使用。

特别地，分段挤出产品具有至少两个轴向和/或径向间隔的分段部分6，并且在检测标记物的多个表征参数的步骤期间，测量每对分段部分6之间的轴向和/或径向距离。

优选地，分段挤出产品包括在机械上和/或光学上和/或化学上相似的至少两种材料，通过限定基本上轴向6a布置的分段部分6来交替挤出这些材料。

优选地，分段挤出产品包括机械上和/或光学上和/或化学上和/或电磁上相似的至少两种材料，通过限定基本上径向6b布置的分段部分6来交替地挤出这些材料。

本发明还涉及一种用于生产分段挤出产品的机器的校准装置，该校准装置包括校准头，该校准头可以连接至用于生产分段挤出产品的机器的挤出头，该校准头具有标记物的注入导管，该注入导管构造成将标记物注入到分段挤出产品的分段部分6中，校准装置还包括控制和致动单元，该控制和致动单元控制被配置为在挤出分段部分6期间激活标记物的注入，并检测分段部分中的标记物的至少一个表征参数。

优选地，校准装置包括可操作地连接至挤出头的闭环控制器具，该闭环控制器具被配置为根据检测到的标记物的表征参数中的至少一个表征参数来修改挤出过程的至少一个操作参数。

优选地，校准装置包括可操作地连接至控制和致动单元的可读存储介质。

这样的可读存储介质被配置为存储根据由控制和致动单元检测到的标记物的至少一个表征参数而修改的挤出过程的至少一个操作参数。

在附图中示出时，本发明的其他特征和优点将从用于生产分段挤出产品的机器的校准方法的优选的但非排他的实施例的示意性并因此非限制性的描述中变得更加清楚，在附图中：

-图1示出了用于生产分段挤出产品的机器的校准方法的可能实施例的框图；

-图2示出了用于生产分段挤出产品的机器的校准装置。

-图3a示出了可通过本发明的方法获取的具有轴向分段部分的产品；

-图3b示出了可通过本发明的方法获取的具有径向分段部分的产品；

-图3c示出了可通过本发明的方法获取的同时具有轴向和径向分段部分的产品。

在附图中，1总体上是指用于生产分段挤出产品的机器的校准装置。

为了本说明书的目的，术语“分段挤出产品”是指可以通过挤出加工生产并且由至少两种具有不同物理化学特征的材料组成的产品。

具体地，本发明的装置1包括校准头2以及控制和致动单元3。

校准头2可以连接至用于生产分段挤出产品的机器的挤出头4，并且具有标记物(即，不同于挤出的材料并且可以由适当的检测系统检测的物质)的注入导管2a。

可替代地，校准头2可以与挤出头4一体地形成，因此注入导管2a可以为挤出头4的内部管道。

特别地，标记物可以包括以下各项中的至少一种：着色剂、不透射线剂(radio-opacifying agent)、遮光剂、磁化剂、荧光剂、发光剂等。

例如，着色剂可以为挤出产品生产加工领域中常用的任何颜料或着色聚合物。

不透射线剂可以例如由硫酸钡制成。

遮光剂可以例如由氧化钛制成。

磁化剂可以例如由铁制成。

荧光剂可以例如由荧光素(fluorescein)制成。

发光剂可以例如由萤光素(luciferin)制成。

注入导管2a被构造成将标记物注入到分段挤出产品的分段部分6中。

术语“分段部分”6旨在限定分段挤出产品的每个具有两种不同材料之间的过渡部的部分。

换句话说，借助于注入导管2a，可以将标记物注入到由挤出头4制造的分段挤出产品中，特别是在其每个待表征的分段部分6处，从而将标记物嵌入分段部分6内，并且其后续研究允许分析分段部分6的结构特征，从而适当地校准机器。

控制和致动单元3被配置为激活在分段部分6处的标记物的注入，并且借助于已知的检测装置来检测已被注入标记物的分段部分6内的标记物的至少一个表征参数。

控制和致动单元3借助于已知的检测装置(诸如光度计、照相机、磁力计、射线照相系统、光谱仪、机械传感器等)来检测标记物的表征参数。然后，在使用中，控制和致动单元3监测挤出过程并且在检测到分段部分6开始时，即在检测到挤出头4同时挤出一种以上的材料时，激活标记物通过注入导管2a到分段部分6中的注入。

例如，控制和致动单元3可以在挤出期间直接且不断地监测材料，并且在检测到被监测材料的至少一种物理化学特征的变化(这表明正在发生被挤出材料的类型的变化)时或者直接从机器接收有关挤出头4的进料通道中的变化的信息时开始注入标记物。

随后，控制和致动单元3用于检测分段部分6内部的标记物的至少一个表征参数。

有利地，对标记物执行的这种检测允许获取关于由此内部嵌入有标记物的分段部分6的信息。

通过分析标记物可获取的信息的示例为：分段部分6的大小、分段部分6的空间分布、分段生成系统的机械响应中的延迟。

根据检测到的标记物的表征参数，可以用通过校准用于生产分段挤出产品的机器来修改挤出参数的方式来改变一些挤出参数。

易于修改的挤出参数的示例为：挤出速度、挤出温度、挤出几何形状、从第一材料过渡到第二材料的持续时间、在管的情况下的空气或真空供应。

这种变化可以由操作者根据对由控制和致动单元3获取的信息的分析来手动进行。

可替代地，根据另一可能的实施例，装置1包括闭环控制器具，该闭环控制器具可操作地连接至用于生产分段挤出产品的机器的挤出头4。

控制器具被配置为根据检测到的标记物的表征参数中的至少一项来修改至少一个挤出参数。

换句话说，闭环控制器具接收由控制和致动单元3获取的标记物的表征参数来作为输入，并通过根据期望的结果对机器进行校准来自动修改至少一个挤出参数。

例如，如果控制和致动单元3测量到分段部分的尺寸大于需要的尺寸，则控制器具可以降低挤出速度，使得在从第一材料到第二材料的过渡的相同持续时间下，分段部分6的尺寸减小。

该第一步骤可能导致分段部分6的尺寸不够小，或者相反过小，在这种情况下，重复修改机器的操作参数的校准过程就足够了，直到获取期望的结果。

有利地，装置1可以包括可操作地连接至控制和致动单元3的可读存储介质。

这样的介质被配置为存储根据由控制和致动单元3检测到的标记物的至少一个表征参数来修改的挤出过程的操作参数。

这样，可以保持跟踪特定机器获取给定产品所需的操作参数。

因此，即使在所使用的材料在机械上和/或光学上和/或化学上和/或磁性上相似的情况下，本发明的装置也可通过提供校准生产它们的机器的可能性来优化分段挤出产品的生产过程。

相似材料是指其偏差值低于测量和/或检测系统的精度水平的材料，在测量这些材料的代表性特征时，偏差值典型地在+/-5％左右，材料的代表性特征诸如：挤出时的粘度系数、密度、表面粗糙度、反射和/或透射系数、弹性模量、反射光的波长。

本发明还涉及用于生产分段挤出产品的机器的校准方法。

该方法特别适合于由用于生产根据上述内容制造的分段挤出产品的机器的校准装置1来执行。

具体地，该方法设置成根据多个操作参数来激活挤出过程，以生产具有至少一个分段部分6的分段挤出产品。

随后，在分段部分6的挤出期间，即，当挤出头从第一材料移动到第二材料时，接下来的步骤是将标记物注入到分段部分6处。

这样，标记物由此被嵌入在分段部分6内，并且可以用作研究分段部分的结构特征的参照物，特别是在位置、形状和尺寸方面。

就标记物和/或分段部分6的多个表征参数的检测而言，如所指示的，这样的参数可以包括例如关于以下的信息：分段部分6的尺寸、挤出产品内部的分段部分6的空间分布、运动系统中致动与执行之间的延迟等。

另外，如果分段挤出产品具有至少两个分段部分6，则还可以测量每对分段部分6之间的距离。

在完成检测步骤之后，接下来的步骤是根据检测到的表征参数中的至少一个表征参数来选择至少一个操作参数，以修改分段部分6的空间分布和/或轴向和/或径向位置。

换句话说，可以对分段部分6处的标记物的行为进行分析以获取关于分段部分的信息(特别是关于其在挤出产品内的实际位置以及其被包含在内的两种材料的空间分布的信息)，这允许校准用于生产分段挤出产品的机器，直到获取具有所需特征的分段部分。

还可以执行将根据表征参数修改的多个操作参数存储在可读存储介质中的步骤。

这样，可以允许在随后的挤出过程中对这些操作参数进行可能的分析和/或使用。

需指出，挤出过程也可能会受到某些环境参数的影响，而这些环境参数不能由用于生产分段挤出产品的机器直接控制，因此，不能保证所存储的操作参数始终且无论如何都适合于在不同的时刻获取特定的产品，因此即使在要挤出先前已经生产的产品时，可能也需要执行校准方法，尽管与特定产品相关并事先存储(因此已经优化)的操作参数无疑是理想的起点，该起点允许将对过渡部的搜索缩小到特定区域并减少完成校准工序所需的时间。

本发明的方法被证明特别适合用于生产分段挤出产品的机器的校准，其中，分段挤出产品包括交替挤出的至少两种材料，并且分段部分6相对于主挤出方向(即，来自挤出头的挤出材料的输出方向)基本上轴向布置。

可替代地，本发明的方法也可适用于包括被同时挤出的至少两种材料的分段挤出产品，并且其中分段部分6相对于主挤出方向基本上径向地布置。

本发明的方法还可以应用于这样的分段挤出产品，该分段挤出产品同时包括相对于主挤出方向部分径向地和部分纵向地布置的多个分段部分6。

特别地，本发明的方法和装置可用于获取具有2个或更多个分段部分的产品。

每个分段部分6具有空间分布。

根据特定实施例，根据本发明的方法和装置1涉及在同一校准过程中使用多个不同的标记物。

特别地，不同的标记物可以与每个分段部分相关联。

这种设置允许为限定分段部分6的每对材料选择更有效且兼容的标记物以与这些材料一起工作。

此外，由于从与第一分段部分6相关的标记物获取的信号和信息不和从与第二分段部分6相关的另一标记物获取的信号和信息重叠且干扰，因此也可以同时校准多个分段部分6的生产过程。

可替代地，可以通过针对每个校准周期校准有限数量的分段部分6来执行一系列校准周期。

有利地，使用如上所述的装置1和方法来识别分段部分6的特性允许实现挤出加工的显著优化以及所制造产品的特征的所得改善。

实际上，该解决方案使得可以实施极其通用的简单且有效的校准过程，因为该解决方案与所用材料的类型及其独特的固有特征无关。

Claims (11)

1.一种用于生产分段挤出产品的机器的校准方法，包括以下步骤：

-根据适于生产在至少两种材料之间具有至少一个分段部分(6)的分段挤出产品的多个操作参数来激活挤出过程；

-在挤出所述至少一个分段部分(6)期间对应于所述至少一个分段部分来注入标记物；

-检测所述标记物和/或所述分段部分(6)的多个表征参数，所述表征参数包括所述分段部分(6)的空间分布和所述分段部分(6)的至少一个轴向和/或径向位置中的至少一者；

-根据所检测到的表征参数中的至少一个表征参数来选择至少一个操作参数，以修改所述至少一个分段部分(6)的空间分布以及/或者轴向和/或径向位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标记物包括以下各项中的至少一者：着色剂、不透射线剂、遮光剂、磁化剂、荧光剂、发光剂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述多个挤出参数包括以下各项中的至少一者：挤出速度、挤出温度、挤出几何形状、从第一材料过渡到第二材料的持续时间。

4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，包括以下步骤：将根据所述表征参数修改的所述多个挤出参数存储在可读存储介质中，以允许在随后的挤出过程中的可能的分析和/或使用。

5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述分段挤出产品具有至少两个轴向间隔的分段部分(6)，并且在检测所述标记物的多个表征参数的步骤期间测量每对分段部分(6)之间的轴向距离。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述分段挤出产品包括在机械上和/或光学上和/或化学上相似的至少两种材料，所述材料通过限定基本上轴向(6a)布置的分段部分(6)而交替地挤出。

7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法，其中，所述分段挤出产品具有至少两个径向间隔的分段部分(6)，并且在检测所述标记物的多个表征参数的步骤期间测量每对分段部分(6)之间的径向距离。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述分段挤出产品包括在机械上和/或光学上和/或化学上相似的至少两种材料，所述材料通过限定基本上径向(6b)布置的分段部分(6)而被同时挤出。

9.一种用于生产分段挤出产品的机器的校准装置，包括：

-校准头(2)，能连接至分段挤出产品生产机器的挤出头(4)，所述校准头具有标记物的注入导管(2a)，所述注入导管被构造成将所述标记物注入到所述分段挤出产品的分段部分(6)中；

-控制和致动单元(3)，配置为在挤出所述分段部分(6)期间激活所述标记物的注入，并检测在所述分段部分(6)内部的所述标记物的至少一个表征参数。

10.根据权利要求9所述的装置，包括闭环控制器具，所述闭环控制器具能操作地连接至所述挤出头(4)，所述闭环控制器具被配置为根据所检测到的所述标记物的表征参数中的至少一个表征参数来修改挤出过程的至少一个操作参数。

11.根据权利要求9或10所述的装置，包括可读存储介质，所述可读存储介质能操作地连接至所述控制和致动单元(3)，所述可读存储介质被配置为存储根据由所述控制和致动单元(3)检测到的所述标记物的所述至少一个表征参数而修改的挤出过程的至少一个操作参数。

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