專(zhuān)利名稱(chēng)：用于塑料袋的焊接裝置及加熱焊接裝置的加熱條的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接塑料袋的領(lǐng)域，塑料袋諸如是那些用來(lái)限制污染物和 材料的那些塑料袋，污染物和材料需要裝于手套箱中，然后可以從手套箱 中將它們提取出來(lái)。
具體地，本發(fā)明涉及給焊接鉗子的加熱條供電的方式。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的主要應(yīng)用涉及核工業(yè)，以及更特別涉及手 套箱中有毒材料的處理。
背景技術(shù)：
在涉及再加工或分解的某些工業(yè)活動(dòng)的環(huán)境中，核工業(yè)需要提取置于 手套箱內(nèi)的各種物質(zhì)和材料。實(shí)際的提取借助于塑料袋進(jìn)行，該塑料袋功 能上耦接到手套箱。這樣預(yù)先置于手套箱的要提取的物質(zhì)從手套箱穿過(guò)， 到塑料袋中。為了完全將其密封，則對(duì)塑料袋進(jìn)行悍接是必須的。
在某些情況下，處理的材料和產(chǎn)品的特性和毒性要求裝它們的塑料袋 要具有很高的焊接質(zhì)量，目的是保證試劑和進(jìn)行這些操作的操作者的安全， 以及轉(zhuǎn)移的有毒放射性元素?zé)o傳播。
在提交該專(zhuān)利申請(qǐng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)塑料袋的該類(lèi)型焊接的技術(shù)在焊接設(shè)備市 場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)高頻發(fā)生器和基于加熱電阻器的組件。這兩種技術(shù)具有的缺點(diǎn) 大部分已知很長(zhǎng)一段時(shí)間，并與使用的技術(shù)有關(guān)聯(lián)。
例如，關(guān)于高頻率發(fā)生器，現(xiàn)有設(shè)備具有相當(dāng)大的體積。由此產(chǎn)生降 低的可操控性。該設(shè)備的另一主要缺點(diǎn)在于與它們的使用相關(guān)聯(lián)的危險(xiǎn)， 因?yàn)樵摷夹g(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)千瓦的功率水平，電壓在3和5千伏之間，并且電流接 近1安，這引入不可忽視的燃燒危險(xiǎn)，多個(gè)燃燒例子已導(dǎo)致工作中止。而 且，這些高頻發(fā)生器裝有功率三極管，其是源自非常古老的技術(shù)的元件， 且其供應(yīng)仍然困難和相對(duì)昂貴。最后，該設(shè)備體積龐大且在通路受限的地 方難于使用。加熱電阻發(fā)生器的第二種類(lèi)型是明顯不太成熟的。具體地，這些組件 將發(fā)電機(jī)和以電阻金屬條形式的加熱電阻器相關(guān)聯(lián)。它們明顯比高頻發(fā)生 器的危險(xiǎn)小，且仍然保持大體積。而且，由該類(lèi)型的設(shè)備產(chǎn)生的焊接很難 再現(xiàn)，且需要大量調(diào)整，這使得它們的應(yīng)用非常不便。關(guān)于與這些不同類(lèi) 型的發(fā)生器關(guān)聯(lián)的鉗子，它們并不是很容易操作，因?yàn)樗鼈兿鄬?duì)較重。而 且，由于存在彈簧它們不是非常容易打開(kāi)，該彈簧是保持鉗子抓緊要焊接 的材料所必需的。
因此本發(fā)明的目的是提出通過(guò)加熱電阻器焊接塑料袋的另一種系統(tǒng)來(lái) 克服所述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為達(dá)該目的，本發(fā)明的第一個(gè)主要目標(biāo)是加熱用于焊接鉗子的加熱條 的方法，給每個(gè)加熱條單獨(dú)提供電力。
根據(jù)本發(fā)明，建議給每個(gè)加熱條輸送電能的連續(xù)的電能波，并且以確 定方式隔開(kāi)連續(xù)的電能波并從一個(gè)條相對(duì)于其它條偏移連續(xù)的電能波。
在主要實(shí)施方案中，當(dāng)使用確定數(shù)量為N的加熱條時(shí)，能量分布是多 路傳輸型，每個(gè)波具有每個(gè)加熱周期的1/N的持續(xù)時(shí)間，每個(gè)波相對(duì)于其 它波偏移1/N的值，這樣輸送的電力總體是恒定的并在N個(gè)加熱條上是多 路傳輸?shù)摹?br> 可以設(shè)想能夠?qū)挾日{(diào)制輸送到加熱條的波。 也可設(shè)想測(cè)量加熱條的溫度。
本發(fā)明的第二個(gè)主要目標(biāo)是為了氣密地密封塑料袋而焊接所述塑料袋 的開(kāi)口的焊接裝置，所述裝置包括 -一個(gè)鉗子，其包括-*主體，
具有第一控制構(gòu)件并延長(zhǎng)主體的第一顎形夾爪；以及
第二顎形夾爪， -在兩個(gè)顎形夾爪的一個(gè)上縱向安裝數(shù)個(gè)加熱條；以及 -電控制和供電裝置，通過(guò)電源線連接到所述鉗子上，以給每個(gè)所述加 熱條)提供電力。根據(jù)本發(fā)明，所述電力供電裝置具有多路傳輸輸送到每個(gè)加熱條的電
能的構(gòu)件，所述構(gòu)件即PID型三模式控制器，以給這些加熱條輸送連續(xù)的 能量波，并從一個(gè)加熱條相對(duì)于另一個(gè)偏移所述能量波，并且所述控制和 供電裝置包括調(diào)制波脈沖寬度的構(gòu)件。 多路傳輸使用構(gòu)件的優(yōu)選實(shí)施例。
也提供使用相對(duì)于鉗子的另一爪活動(dòng)地安裝的上部顎形夾爪的受控機(jī) 械化構(gòu)件。
在該情況下，使用驅(qū)動(dòng)螺桿/螺帽電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)作為緊固構(gòu)件是有利 的，該螺帽連接到鉗子的上部爪。
限制緊固扭矩的構(gòu)件也可完成該組件。 熱電偶也可設(shè)置在每個(gè)加熱條下面以測(cè)量溫度。
最后，限制組裝在鉗子上的第一控制構(gòu)件，以便操作者不需要進(jìn)行詳 細(xì)調(diào)整。


閱讀下面的說(shuō)明和四個(gè)附圖將更詳細(xì)描述本發(fā)明和其不同的技術(shù)特 點(diǎn)，四個(gè)附圖各自描繪
-圖l，根據(jù)本發(fā)明的裝置的部分分解等比例視圖； -圖2，示出熱電偶相對(duì)于加熱條的位置的圖示； -圖3，涉及三個(gè)加熱條的加熱周期的三個(gè)曲線圖； -圖4，涉及加熱條的加熱的圖示。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實(shí)施例。鉗子的主要部件是下部 爪1，上部爪2，固定到上部爪2的外殼3。該組件通過(guò)使得上部爪2相對(duì) 于下部爪1樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈軸8來(lái)完成。應(yīng)當(dāng)注意的是可以借助于消聲塊 (sileiitblocs)將上部爪2相對(duì)于下部爪1旋轉(zhuǎn)安裝，消聲塊能夠經(jīng)受住碾 壓并能夠使得在焊接操作時(shí)抓緊袋子。
下部爪1裝配有至少三個(gè)腳5，其中之一設(shè)置在朝向下部爪1的遠(yuǎn)端。 其它兩個(gè)靠近鉸鏈軸8設(shè)置。上部爪裝配有固定到所述上部爪上的工作柄6。外殼3通過(guò)靠近鉸鏈軸 8設(shè)置的抓握手柄4來(lái)完成，且具有控制面板7。用此方式，操作者能夠控 制多個(gè)焊接要素，即時(shí)間、溫度和使用的加熱條的波段。借助于按鈕，它 控制加熱周期的打開(kāi)和關(guān)閉。
在該下部爪1中，在鉸鏈軸8的旁邊設(shè)置有機(jī)動(dòng)化單元12，使得螺帽 系統(tǒng)的螺桿13投入使用成為可能，螺帽14與上部爪2成為整體。這樣， 致動(dòng)電動(dòng)機(jī)單元能夠使得上部爪2在下部爪1上打開(kāi)和關(guān)閉。電動(dòng)機(jī)單元 主要由小電動(dòng)機(jī)組成。它可有利地借助于限制緊固扭矩來(lái)完成。
鉗子組件明顯地通過(guò)由電源線11連接到鉗子的電控制和供電裝置10 完成。
可給控制和供電裝置10提供兩個(gè)不同的電流源，即24伏交流電源或 電池提供的直流源。這能夠使得對(duì)作為整體的安裝實(shí)現(xiàn)最大自主性。應(yīng)當(dāng) 注意鉗子主體3由電子控制平臺(tái)占有，電子控制平臺(tái)保證組件的控制并通 過(guò)控制面板7的媒介接受來(lái)自操作者的各種數(shù)據(jù)。
借助于根據(jù)本發(fā)明的鉗子來(lái)進(jìn)行袋子焊接的加熱條設(shè)置于上部爪2的 較低面9上。
圖2描繪互相平行并縱向低于下部爪2設(shè)置的三個(gè)加熱條15。諸如熱 電偶16的感溫探測(cè)器用于每個(gè)加熱條15。換句話說(shuō)，熱電偶16設(shè)置在每 個(gè)加熱條15的下面。它們當(dāng)中的每一個(gè)連接到形成控制和供電裝置10 — 部分的數(shù)據(jù)接收器17。
下面的段落將詳細(xì)描述組件的操作、使用的加熱方法以及控制和實(shí)現(xiàn) 該方法的不同方面。
在選擇的實(shí)施方案中使用三個(gè)加熱條。
本發(fā)明的主要思想是不在悍接階段同時(shí)給三個(gè)加熱條15提供電力。具 體地，同時(shí)加熱全部加熱條需要使用龐大和笨重的發(fā)生器。因此提出以連 續(xù)的方式分散電能，在任一次給單個(gè)加熱條15提供電力，例如以200微秒 的周期。
圖3示出了分別涉及三個(gè)加熱條的三個(gè)曲線圖。以粗線繪制并為時(shí)隙 形式的曲線描繪輸送到每個(gè)加熱條的電能。以中間線繪制的曲線18描繪每 個(gè)加熱條的溫度?？煽闯雠c其它加熱條相比，每個(gè)加熱條以偏移方式進(jìn)行加熱。這樣，輸送到系統(tǒng)中的電能總體恒定。具體地，當(dāng)停止向第一加熱 條輸送電能時(shí)，開(kāi)始供應(yīng)第二個(gè)加熱條，以及第二個(gè)和第三個(gè)條等等。
這樣，有可能很好地控制由作為整體的安裝在加熱條中實(shí)現(xiàn)的能量分 布，以保證由此產(chǎn)生的焊接質(zhì)量和重復(fù)性，同時(shí)不需要使用非常大功率的
發(fā)生器。使用多路傳輸電流發(fā)生器并使用PID型三模式控制器作為多路傳 輸電能的方式，PID換句話說(shuō)就是比例-積分-微分。使用借助于脈沖寬度調(diào) 制的能量分散，以熱電偶的形式測(cè)量在每個(gè)加熱條下面的溫度。這樣，有 可能盡可能精密地操縱分散在每個(gè)加熱條中的能量，同時(shí)使用市場(chǎng)上存在 的半導(dǎo)體。使用PID型三模式控制器保證了每個(gè)加熱條處的規(guī)則的溫度。
由于這三個(gè)焊接在單操作中進(jìn)行，必需將由電阻器組成的每個(gè)加熱條 加熱到給定的溫度以達(dá)到組成要被密封的袋子的塑料的熔融溫度。具體地， 如由曲線18所示，在每個(gè)加熱階段之間，加熱條稍微冷卻，但是不足以妨 礙焊接過(guò)程。如果希望在焊接階段最小化靠近組成加熱條的電阻器的溫度 幅度，需要以小于一秒的時(shí)間常數(shù)工作。例如，選擇每個(gè)加熱條的激活階 段為200ms，靜止階段400ms，在靜止階段不再向加熱條供應(yīng)能量。
因此，周期時(shí)間在這種情況下是600ms。三模式控制器由8051型INTEL 微控制器引導(dǎo)。該組件與溫度測(cè)量系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，其在該情況下能夠使用K 型熱電偶，其使用范圍對(duì)應(yīng)于設(shè)想的應(yīng)用。在目前的應(yīng)用中，微分作用復(fù) 位為O，因?yàn)闆](méi)有使用它。
對(duì)PID型三模式控制器的算法實(shí)施抗飽和裝置。因此，該類(lèi)型的三個(gè) 分開(kāi)裝置對(duì)它們中的每一個(gè)都可得到其各自的調(diào)節(jié)參數(shù)和其時(shí)間背景。
MAX 6675型熱電偶前置放大器與微控制器相關(guān)聯(lián)，具有內(nèi)部冷焊補(bǔ)償 系統(tǒng)，并通過(guò)數(shù)字構(gòu)件用該集成電路專(zhuān)用的NISO/MOSI型協(xié)議來(lái)詢(xún)問(wèn)它。
關(guān)于在加熱條下面使用的熱電偶，建議選擇低直徑的熱電偶，以最小 化時(shí)間常數(shù)并盡可能接近加熱區(qū)設(shè)置它們而不與加熱區(qū)接觸，以便盡可能 接近實(shí)際的進(jìn)行測(cè)量。
12C型數(shù)字傳輸總線已經(jīng)實(shí)施在在控制和供電裝置中，以利用系列存 取與EEPROM型存儲(chǔ)器通信，存儲(chǔ)器用作焊接鉗子的功能參數(shù)的存儲(chǔ)區(qū)。
圖4示出了加熱條的控制組件。因此通過(guò)熱電偶20對(duì)加熱條30進(jìn)行 溫度測(cè)量。通過(guò)溫度發(fā)送器21的媒介發(fā)送到PID型三模式控制器。將其與預(yù)先設(shè)定的溫度23和其它參數(shù)24相比。將來(lái)自PID三模式控制器22的信 號(hào)傳輸?shù)絇WM型發(fā)生器26， PWM型發(fā)生器26由時(shí)基構(gòu)件25產(chǎn)生可變寬 度脈沖，通過(guò)諸如交流靜態(tài)繼電器的電力開(kāi)關(guān)構(gòu)件27的媒介將該脈沖提供 給加熱條30。操作者可借助于開(kāi)關(guān)28介入由發(fā)生器或電池29提供電能的 組件。脈沖寬度調(diào)制器使得有可能根據(jù)PID三模式控制器22的計(jì)算來(lái)改變 每個(gè)組成加熱條30的每個(gè)電阻器的激活時(shí)間值。
應(yīng)當(dāng)注意，在設(shè)想的實(shí)施例中，建議操作者僅預(yù)先對(duì)五個(gè)周期的時(shí)間 編程，以便簡(jiǎn)化他的操作，同時(shí)使得他能夠適應(yīng)不同的狀況。然而，控制 和供電裝置具有調(diào)整多個(gè)其它參數(shù)的許多可能性，諸如預(yù)先設(shè)定的溫度、 與PID三模式控制器有關(guān)的系數(shù)，使得它能夠適應(yīng)要焊接的各種類(lèi)型的材 料。該參數(shù)存儲(chǔ)在鉗子中，并且到控制和供電裝置的連接使其可能顯示和 修改所述參數(shù)，以適應(yīng)不同焊接配置。
因此，特定調(diào)制能力使得能夠作為整體容易地使用設(shè)備。
鉗子的緊固性能對(duì)待進(jìn)行的焊接的質(zhì)量有重大影響，并使得有可能保 證隨時(shí)間的特定再現(xiàn)性。而且，為了保證緊固扭矩的合適控制，對(duì)電動(dòng)機(jī) 的供應(yīng)電流進(jìn)行測(cè)量，電壓應(yīng)用到LINEAR TECHNOLOGY的LT 1298型 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。從而，在緊固時(shí)微控制器具有關(guān)于電動(dòng)機(jī)的扭矩的信息， 該信息通過(guò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換型轉(zhuǎn)換器媒介直接數(shù)字地轉(zhuǎn)換。因此進(jìn)行緊固扭 矩圖像的一體化，且一旦達(dá)到閾值，就切斷電動(dòng)機(jī)的電供應(yīng)。從而緊固鉗 子的機(jī)動(dòng)化獲得了容易的使用。
關(guān)于在圖4中標(biāo)記29的電源，普通電能源明顯地為交流的，如由干線 在220伏電壓提供的。在電壓用于供應(yīng)焊接鉗子的情況下，如其所示，使 用提供24伏電壓的具有幾百伏-安功率的變壓器-降壓變壓器。
為了能夠在干線電力供應(yīng)不可能的困難通路地方進(jìn)行焊接，給組件提 供直流電池以保證電力供應(yīng)。該裝置的第一優(yōu)點(diǎn)是其自主性。另一優(yōu)點(diǎn)是 能夠作為待進(jìn)行的焊接的數(shù)量的函數(shù)選擇蓄電池。
應(yīng)當(dāng)注意，加熱條保持拉緊并由連接器連接，容納在鉗子主體3內(nèi)， 并且使用者難以接近它。
形成重量不超過(guò)4kg的鉗子控制和供電裝置組件。
現(xiàn)在將更詳細(xì)描述整個(gè)裝置的操作，其通過(guò)安裝在微控制器內(nèi)的程序進(jìn)行。
控制和供電裝置的核心由定時(shí)為2毫秒的周期并用作整個(gè)組件的時(shí)基 的時(shí)鐘組成。
借助于控制面板7的按鈕進(jìn)行焊接請(qǐng)求，按鈕耦接有數(shù)秒的最小按壓 時(shí)間。按鈕的詢(xún)問(wèn)狀態(tài)是不變的。操縱鉗子的程序具有存儲(chǔ)和預(yù)定的設(shè)定 點(diǎn)，假定使用者具有五個(gè)編程的周期時(shí)間。
在靜止或不使用鉗子的階段時(shí)，程序的運(yùn)行與加熱到接近設(shè)定值的序 列一致。該設(shè)定值在鉗子的不活動(dòng)階段為0。另一方面，如果進(jìn)行焊接請(qǐng)求， 則EEPROM存儲(chǔ)器提供設(shè)定值，然后這變?yōu)橛行У摹ｉ_(kāi)始加熱條的加熱， 直到達(dá)到預(yù)定的設(shè)定溫度。PID型三模式控制器保證在每個(gè)加熱條上的溫度 穩(wěn)定并遵從設(shè)定值。
一旦周期結(jié)束，則冷卻周期開(kāi)始，將其用信號(hào)通知使用者，并且它是 必須的，以便焊接不會(huì)在打開(kāi)鉗子時(shí)撕裂鉗子。在冷卻周期結(jié)束時(shí)，系統(tǒng) 恢復(fù)到原始狀態(tài)，設(shè)定值復(fù)位為0。
關(guān)于鉗子的功能態(tài)的信息在RS232型的異步串聯(lián)上可獲得。除其它的 外，在所述信息中發(fā)現(xiàn)了三個(gè)加熱條的溫度和修改所有參數(shù)的可能性。該 連接使得有可能控制鉗子，其可用來(lái)精細(xì)調(diào)節(jié)調(diào)整參數(shù)，并可證明對(duì)組件 的維護(hù)非常有用。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)
能夠使得材料對(duì)使用者安全。 構(gòu)思是簡(jiǎn)單的。
重量減小，并由此可操控性增強(qiáng)。 獲得了待進(jìn)行的焊接的高可靠性。 可能在難以接近和/或缺少供電的地方進(jìn)行焊接。
權(quán)利要求
1、一種焊接塑料袋的開(kāi)口以氣密地密封所述塑料袋的焊接裝置，包括-鉗子(3)，其包括·鉗子主體(3)，·下部爪(1)；以及·相對(duì)于所述下部爪(1)活動(dòng)地安裝的上部爪(2)，在兩個(gè)爪中的一個(gè)上縱向安裝的數(shù)個(gè)加熱條(15)，所述鉗子主體(3)與上部爪(2)構(gòu)成整體；以及-控制和供電裝置(10)，通過(guò)電源線(11)連接至所述鉗子(3)，以給每個(gè)所述加熱條(15)提供電力，其特征在于，所述控制和供電裝置(10)具有多路傳輸輸送到每個(gè)所述加熱條(15)的電能的構(gòu)件，所述構(gòu)件具體由PID型三模式控制器(22)組成，以給所述加熱條(15)輸送連續(xù)的能量波，并隨時(shí)間從一個(gè)加熱條(15)相對(duì)于另一個(gè)加熱條偏移所述能量波，以使得在每個(gè)時(shí)刻，只向單個(gè)加熱條(15)輸送電力，并且其特征在于，所述控制和供電裝置(10)包括調(diào)制脈沖寬度的構(gòu)件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，針對(duì)每個(gè)加熱條(15) 使用熱電偶(16)以進(jìn)行溫度控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，它包括相對(duì)于所述 下部爪(1)的所述上部爪(2)的受控機(jī)動(dòng)化構(gòu)件(11， 12， 13， 14)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊接裝置，其特征在于，所述受控機(jī)動(dòng)化構(gòu) 件包括-驅(qū)動(dòng)螺帽系統(tǒng)(13， 14)的電動(dòng)機(jī)(12)，所述螺帽(14)連接至所述 上部爪(2);以及-限律,加于所述爪(1， 2)的緊固扭矩的構(gòu)件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制和供電裝置(IO) 具有交流電源。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制和供電裝置(IO) 具有由電池提供的直流電源。
7、 一種加熱焊鉗加熱條(15)的方法，向每個(gè)加熱條(15)單獨(dú)提供 電力，其特征在于，所述方法包括向每個(gè)加熱條(15)輸送連續(xù)的電能波， 并且以確定方式隔開(kāi)所述電能波并從一個(gè)條相對(duì)于另一個(gè)偏移所述電能 波，使得在每個(gè)時(shí)刻，給單個(gè)加熱條(15)提供電力。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，加熱確定數(shù)量N的加熱條(15)，其 特征在于，所述波具有1/N的持續(xù)期間，每個(gè)波相對(duì)于其它波偏移1/N的 值，使得總體輸送到組件的所述電力是恒定的，換句話說(shuō)，使得多路傳輸 育遣。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的加熱方法，其特征在于，進(jìn)行所述波的寬度 的調(diào)制。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱方法，其特征在于，進(jìn)行所述加熱條 的溫度的測(cè)量。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)容許使用壓緊設(shè)備通過(guò)焊接來(lái)使塑料袋非常安全地密封。該裝置使用輸送到焊接鉗子的加熱條的電能的多路傳輸。具體地，以偏移和交替方式以一個(gè)接一個(gè)的連續(xù)波加熱條，以便，在每個(gè)時(shí)刻，只向一個(gè)加熱條提供電力。從而，輸送到加熱條的總體能量是相對(duì)恒定和低水平的。焊接用于在手套箱內(nèi)處理被污染材料的塑料袋的焊接鉗子的應(yīng)用。
文檔編號(hào)B29C65/22GK101528444SQ200780034513
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者F·拉利, G·內(nèi)格里耶 申請(qǐng)人:阿雷瓦核廢料回收公司