CN108000830A - 一种注塑机电动熔胶压力检测机构及其控制***、方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种注塑机电动熔胶压力检测机构及其***、方法，其包括：箱体，箱体的腔体内设有相互平行的导杆，导杆上滑动连接有调节块，调节块的一侧设有大量程压力传感器，另一侧设有小量程压力传感器，的小量程压力传感器的自由端还设有一弹性压力块，弹性压力块的端部连接于箱体的侧壁，大量程传感器和小量程传感器分别用于检测注塑机的射胶压力和熔胶压力。在同一箱体内同时设有大、小不同的量程的压力传感器以分别检测射胶和熔胶过程的压力，无需采用较昂贵的高精度压力传感器，大大节约了设备成本。采用对射胶过程、熔胶过程全部采用实时的闭环反馈控制***及方法，控制精度高，注塑机的注塑品质高，安全性强。

Description

一种注塑机电动熔胶压力检测机构及其控制***、方法

技术领域

本发明涉及注塑机的电动熔胶射胶控制技术领域，尤其涉及一种注塑机电动熔胶压力检测机构及其控制***、方法。

背景技术

电动熔胶压力控制是利用计算机对注塑机射胶过程和熔胶储料过程进行全闭环控制，从而达到射胶压力和熔胶压力精密智能控制。熔胶压力也称熔胶背压。一方面，在射胶过程中，将熔融好的塑料注射进模腔内，产生射胶压力，通过压力传感器信号的获取，与伺服马达转矩实现射胶压力闭环，经过压力调节处理，实现射胶压力的智能控制；另一方面，射胶完成后，在熔胶储料过程中，当熔融塑料在射胶腔内积累到一定量后，对螺杆顶端产生一定压力，通过压力传感器信号的获取，与伺服马达转矩实现熔胶背压压力闭环，经过压力调节处理，实现熔胶背压压力的智能控制，达到精密计量。传统注塑机在电动射胶熔胶过程中，均采用一个压力传感器。但在熔胶背压上控制精度不高，原因是射胶压力大，一般在3吨以上，而熔胶背压小，一般在200公斤内。使用大量程压力传感器，熔胶背压又无法实现智能控制，常以开环控制方法，配合结构采用花键链接，结构复杂，成本高，造成熔胶不稳定，注塑机的精密度难以提升，否则，使用高精密压力传感器，成本很高，加大了注塑机厂商的成本压力，这种高精密压力传感器，目前靠进口，价格在1.5万元到2万元之间；使用小量程压力传感器，射胶压力也无法达到精密控制，在射胶过程中，压力传感器超范围工作，寿命急剧下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注塑机电动熔胶压力检测机构及其控制***、方法，其解决了目前电动注胶机控制精度低，设备成本高，智能控制差的技术问题。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：

本发明的一种注塑机电动熔胶压力检测机构，其包括：一箱体，所述箱体的腔体内设有相互平行的导杆，所述导杆上滑动连接有一调节块，所述调节块的一侧设有大量程压力传感器，另一侧设有小量程压力传感器，其中，所述的小量程压力传感器的自由端还设有一弹性压力块，所述弹性压力块的端部连接于箱体的侧壁，所述大量程传感器和小量程传感器分别用于检测注塑机的射胶压力和熔胶压力。在同一箱体内同时设有大、小不同的量程的压力传感器以分别检测射胶和熔胶过程的压力，摒弃传统的复杂的花键结构，同时也无需采用较昂贵的高精度压力传感器，大大节约了设备成本，为用户所接受。

其中，所述的调节块与小量程压力传感器抵顶的一侧设有一用于限定小量程压力传感器移动的凹槽。小量程压力传感器位于凹槽内，以便弹性压力块更好的保护小量程压力传感器，防止在射胶过程对其造成的损伤。

一种具有如上所述注塑机电动熔胶压力检测机构的控制***，其包括压力控制电路，所述压力控制电路包括：A/D转换器，CPU，D/A转换器，射胶伺服驱动器以及电源；其中，所述A/D转换器将大量程压力传感器、小量程压力传感器和射胶伺服驱动器的压力信号转换成数字信号传送至所述CPU，所述CPU运算处理之后，输出控制信号给所述D/A转换器，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号输出给射胶伺服驱动，以形成压力闭环控制。

其中，该控制***还包括射胶过程闭环控制***，所述射胶过程闭环控制***包括：位置环，速度环，电流环和压力环，所述位置环为在射胶过程中将射胶伺服驱动器的位置信息反馈至位置控制器，并与射胶位置指令信息进行比较得到位置偏差以对位置形成闭环控制；所述速度环为射胶速度指令与当前位置的电机转速进行比较得到的速度偏差以对当前位置的射胶速度形成闭环控制；所述的电流环为射胶电流指令信息与当前位置、速度的射胶伺服驱动器的转矩反馈信号比较，得到电流偏差以对当前位置、速度下的转矩形成闭环控制；所述压力环为将大量程压力传感器的压力反馈信号与当前位置、速度下的转矩进行比较，以对射胶压力形成闭环控制。

其中，该控制***还包括熔胶过程闭环控制***，所述熔胶过程闭环控制***包括：位置环，速度环，电流环和压力环；所述的位置环为在熔胶过程中将熔胶伺服驱动器位置反馈数据与熔胶位置指令进行比较，得到位置偏差以对位置进行闭环控制；所述的压力环为将小量程压力传感器的熔胶压力值与当前位置下的熔胶背压指令比较，得到背压偏差以形成当前位置下的熔胶背压闭环控制；所述的速度环为将当前位置下的熔胶背压的速度与熔胶电机的转动速度比较，得到速度偏差以形成当前位置下的熔胶背压的速度闭环控制；所述的电流环为将当前位置下的熔胶背压和速度的熔胶伺服驱动器的转矩反馈信号与熔胶电机的控制电流进行比较，得到电流偏差以形成对当前位置、速度下的转矩实现闭环控制。

一种基于如上任意一项所述的控制***的控制方法，其包括以下步骤：通过大量程压力传感器检测射胶压力，小量程压力传感器检测熔胶压力，并由CPU获取熔胶压力、射胶压力和射胶伺服驱动器的压力经运算处理后，输出控制信号反馈给所述射胶伺服驱动器以形成闭环控制的步骤。闭环反馈控制***以便注塑机的控制实时反馈，控制精度更高，更为精密。

其中，该控制方法还包括射胶闭环控制步骤，所述射胶闭环控制步骤包括以下步骤：

在射胶过程中将射胶伺服驱动器的位置信息反馈至位置控制器，并与射胶位置指令信息进行比较得到位置偏差以对位置形成闭环控制的步骤；

将射胶速度指令与当前位置的电机转速进行比较得到的速度偏差，以对当前位置的射胶速度形成闭环控制的步骤；

将射胶电流指令信息与当前位置、速度的射胶伺服驱动器的转矩反馈信号比较，得到电流偏差以对当前位置、速度下的转矩形成闭环控制的步骤；

将大量程压力传感器的压力反馈信号与当前位置、速度下的转矩进行比较，以对射胶压力形成闭环控制的步骤。

其中，该控制方法还包括熔胶闭环控制步骤，所述熔胶闭环控制步骤包括：

在熔胶过程中将熔胶伺服驱动器位置反馈数据与熔胶位置指令进行比较，得到位置偏差以对位置进行闭环控制的步骤；

将小量程压力传感器的熔胶压力值与当前位置下的熔胶背压指令比较，得到背压偏差以形成当前位置下的熔胶背压闭环控制的步骤；

将当前位置下的熔胶背压的速度与熔胶电机的转动速度比较，得到速度偏差以形成当前位置下的熔胶背压的速度闭环控制的步骤；

将当前位置下的熔胶背压和速度的熔胶伺服驱动器的转矩反馈信号与熔胶电机的控制电流进行比较，得到电流偏差以形成对当前位置、速度下的转矩实现闭环控制的步骤。

与现有技术相比，本发明的注塑机电动熔胶压力检测机构及其控制***、方法，其通过将大、小量程的压力传感器集成于一箱体分别对射胶和熔胶过程压力检测，摒弃传统花键的复杂结构，同时大大降低了采用高精度传感器的设备成本；此外，采用对射胶过程、熔胶过程全部采用实时的闭环反馈控制***及方法，控制精度高，注塑机的注塑品质高，安全性强。

附图说明

图1为本发明注塑机电动熔胶压力检测机构的结构示意图。

图2为本发明注塑机电动熔胶压力检测机构的控制***的控制电路模块示意图。

图3为本发明注塑机电动熔胶压力检测机构的控制***的射胶过程闭环控制***结构图。

图4本发明注塑机电动熔胶压力检测机构的控制***的熔胶过程闭环控制***结构图。

具体实施方式

以下参考附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

请参阅附图1，在本实施例中，该注塑机电动熔胶压力检测机构包括：一箱体1，所述箱体1的腔体内设有相互平行的导杆5，所述导杆5上滑动连接有一调节块3，所述调节块3的一侧设有大量程压力传感器2，另一侧设有小量程压力传感器4，其中，所述的小量程压力传感器4的自由端还设有一弹性压力块6，所述弹性压力块6的端部连接于箱体1的侧壁，所述大量程传感器2和小量程传感器4分别用于检测注塑机的射胶压力和熔胶压力。在同一箱体内同时设有大、小不同的量程的压力传感器以分别检测射胶和熔胶过程的压力，摒弃传统的复杂的花键结构，同时也无需采用较昂贵的高精度压力传感器，大大节约了设备成本，为用户所接受。

进一步的，所述的调节块3与小量程压力传感器4抵顶的一侧设有一用于限定小量程压力传感器4移动的凹槽31。小量程压力传感器4位于凹槽31内，以便弹性压力块6更好的保护小量程压力传感器4，防止在射胶过程对其造成的损伤。

其中，所述箱体1的A端开一圆孔，可以***射胶螺杆或其他推杆，所述箱体1的B端可以连接滚珠丝杠或其他推力机构。

请参阅附图2，其公开一种采用如附图1所述注塑机电动熔胶压力检测机构的控制***，其包括压力控制电路，所述压力控制电路包括：A/D转换器23，CPU22，D/A转换器24，射胶伺服驱动器28以及电源21；其中，所述A/D转换器23将大量程压力传感器26、小量程压力传感器27和射胶伺服驱动器28的压力信号转换成数字信号传送至所述CPU22，所述CPU22运算处理之后，输出控制信号给所述D/A转换器24，由D/A转换器24将数字信号转换成模拟信号输出给射胶伺服驱动器28，以形成压力闭环控制，所述射胶伺服驱动器28受控于伺服马达25。

请参阅附图3，该控制***还包括射胶过程闭环控制***，所述射胶过程闭环控制***包括：位置环，速度环，电流环和压力环，所述位置环为在射胶过程中将射胶伺服驱动器的位置信息反馈至位置控制器，并与射胶位置指令信息进行比较得到位置偏差以对位置形成闭环控制；所述速度环为射胶速度指令与当前位置的电机转速进行比较得到的速度偏差以对当前位置的射胶速度形成闭环控制；所述的电流环为射胶电流指令信息与当前位置、速度的射胶伺服驱动器的转矩反馈信号比较，得到电流偏差以对当前位置、速度下的转矩形成闭环控制；所述压力环为将大量程压力传感器的压力反馈信号与当前位置、速度下的转矩进行比较，以对射胶压力形成闭环控制。

即以射胶位置指令，位置控制，速度控制及电流控制依次组成线性控制信号流，其中，在位置控制输入端接入位置反馈控制环，在位置控制和速度控制之间接入速度反馈控制环，在速度控制和电流控制之间引入电流反馈控制环和压力控制环，最终形成四种反馈的射胶过程闭环控制***。

请参阅附图4，该控制***还包括熔胶过程闭环控制***，所述熔胶过程闭环控制***包括：位置环，速度环，电流环和压力环；所述的位置环为在熔胶过程中将熔胶伺服驱动器位置反馈数据与熔胶位置指令进行比较，得到位置偏差以对位置进行闭环控制；所述的压力环为将小量程压力传感器的熔胶压力值与当前位置下的熔胶背压指令比较，得到背压偏差以形成当前位置下的熔胶背压闭环控制；所述的速度环为将当前位置下的熔胶背压的速度与熔胶电机的转动速度比较，得到速度偏差以形成当前位置下的熔胶背压的速度闭环控制；所述的电流环为将当前位置下的熔胶背压和速度的熔胶伺服驱动器的转矩反馈信号与熔胶电机的控制电流进行比较，得到电流偏差以形成对当前位置、速度下的转矩实现闭环控制。

即由熔胶位置指令，位置控制，速度控制，和电流控制依次形成线性控制信号流，其中，在位置控制输入端引入位置反馈信号以形成位置控制环，在位置控制和速度控制之间同时引入压力反馈和速度反馈以形成压力控制环和速度控制环，在速度控制和电流控制之间引入电流反馈以形成电流控制环，所述四种控制环共同形成熔胶过程全闭环控制***。

本实施例还公开了一种基于如上所述的控制***的控制方法，如附图2所示，其包括以下步骤：通过大量程压力传感器检测射胶压力，小量程压力传感器检测熔胶压力，并由CPU获取熔胶压力、射胶压力和射胶伺服驱动器的压力经运算处理后，输出控制信号反馈给所述射胶伺服驱动器以形成闭环控制的步骤。闭环反馈控制***以便注塑机的控制实时反馈，控制精度更高，更为精密。

其中，如附图3所示，该控制方法还包括射胶闭环控制步骤，所述射胶闭环控制步骤包括以下步骤：

在射胶过程中将射胶伺服驱动器的位置信息反馈至位置控制器，并与射胶位置指令信息进行比较得到位置偏差以对位置形成闭环控制的步骤；

将射胶速度指令与当前位置的电机转速进行比较得到的速度偏差，以对当前位置的射胶速度形成闭环控制的步骤；

将射胶电流指令信息与当前位置、速度的射胶伺服驱动器的转矩反馈信号比较，得到电流偏差以对当前位置、速度下的转矩形成闭环控制的步骤；

将大量程压力传感器的压力反馈信号与当前位置、速度下的转矩进行比较，以对射胶压力形成闭环控制的步骤。

其中，如附图4所示，该控制方法还包括熔胶闭环控制步骤，所述熔胶闭环控制步骤包括：

在熔胶过程中将熔胶伺服驱动器位置反馈数据与熔胶位置指令进行比较，得到位置偏差以对位置进行闭环控制的步骤；

将小量程压力传感器的熔胶压力值与当前位置下的熔胶背压指令比较，得到背压偏差以形成当前位置下的熔胶背压闭环控制的步骤；

将当前位置下的熔胶背压的速度与熔胶电机的转动速度比较，得到速度偏差以形成当前位置下的熔胶背压的速度闭环控制的步骤；

将当前位置下的熔胶背压和速度的熔胶伺服驱动器的转矩反馈信号与熔胶电机的控制电流进行比较，得到电流偏差以形成对当前位置、速度下的转矩实现闭环控制的步骤。

与现有技术相比，本实施例的注塑机电动熔胶压力检测机构及其控制***、方法，其通过将大、小量程的压力传感器集成于一箱体分别对射胶和熔胶过程压力检测，摒弃传统花键的复杂结构，同时大大降低了采用高精度传感器的设备成本；此外，采用对射胶过程、熔胶过程全部采用实时的闭环反馈控制***及方法，控制精度高，注塑机的注塑品质高，安全性强。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种注塑机电动熔胶压力检测机构，其特征在于，包括：一箱体，所述箱体的腔体内设有相互平行的导杆，所述导杆上滑动连接有一调节块，所述调节块的一侧设有大量程压力传感器，另一侧设有小量程压力传感器，其中，所述的小量程压力传感器的自由端还设有一弹性压力块，所述弹性压力块的端部连接于箱体的侧壁，所述大量程传感器和小量程传感器分别用于检测注塑机的射胶压力和熔胶压力。

2.如权利要求1所述的注塑机电动熔胶压力检测机构，其特征在于，所述的调节块与小量程压力传感器抵顶的一侧设有一用于限定小量程压力传感器移动的凹槽。

3.一种具有如权利要求1或2所述注塑机电动熔胶压力检测机构的控制***，其特征在于，包括压力控制电路，所述压力控制电路包括：A/D转换器，CPU，D/A转换器，射胶伺服驱动器以及电源；其中，所述A/D转换器将大量程压力传感器、小量程压力传感器和射胶伺服驱动器的压力信号转换成数字信号传送至所述CPU，所述CPU运算处理之后，输出控制信号给所述D/A转换器，由D/A转换器将数字信号转换成模拟信号输出给射胶伺服驱动器，以形成压力闭环控制。

4.如权利要求3所述的控制***，其特征在于，还包括射胶过程闭环控制***，所述射胶过程闭环控制***包括：位置环，速度环，电流环和压力环，所述位置环为在射胶过程中将射胶伺服驱动器的位置信息反馈至位置控制器，并与射胶位置指令信息进行比较得到位置偏差以对位置形成闭环控制；所述速度环为射胶速度指令与当前位置的电机转速进行比较得到的速度偏差以对当前位置的射胶速度形成闭环控制；所述的电流环为射胶电流指令信息与当前位置、速度的射胶伺服驱动器的转矩反馈信号比较，得到电流偏差以对当前位置、速度下的转矩形成闭环控制；所述压力环为将大量程压力传感器的压力反馈信号与当前位置、速度下的转矩进行比较，以对射胶压力形成闭环控制。

5.如权利要求3所述的控制***，其特征在于，还包括熔胶过程闭环控制***，所述熔胶过程闭环控制***包括：位置环，速度环，电流环和压力环；所述的位置环为在熔胶过程中将熔胶伺服驱动器位置反馈数据与熔胶位置指令进行比较，得到位置偏差以对位置进行闭环控制；所述的压力环为将小量程压力传感器的熔胶压力值与当前位置下的熔胶背压指令比较，得到背压偏差以形成当前位置下的熔胶背压闭环控制；所述的速度环为将当前位置下的熔胶背压的速度与熔胶电机的转动速度比较，得到速度偏差以形成当前位置下的熔胶背压的速度闭环控制；所述的电流环为将当前位置下的熔胶背压和速度的熔胶伺服驱动器的转矩反馈信号与熔胶电机的控制电流进行比较，得到电流偏差以形成对当前位置、速度下的转矩实现闭环控制。

6.一种基于如权利要求3至5任意一项所述的控制***的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：通过大量程压力传感器检测射胶压力，小量程压力传感器检测熔胶压力，并由CPU获取熔胶压力、射胶压力和射胶伺服驱动器的压力经运算处理后，输出控制信号反馈给所述射胶伺服驱动器以形成闭环控制的步骤。

7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括射胶闭环控制步骤，所述射胶闭环控制步骤包括以下步骤：

在射胶过程中将射胶伺服驱动器的位置信息反馈至位置控制器，并与射胶位置指令信息进行比较得到位置偏差以对位置形成闭环控制的步骤；

将射胶速度指令与当前位置的电机转速进行比较得到的速度偏差，以对当前位置的射胶速度形成闭环控制的步骤；

将射胶电流指令信息与当前位置、速度的射胶伺服驱动器的转矩反馈信号比较，得到电流偏差以对当前位置、速度下的转矩形成闭环控制的步骤；

将大量程压力传感器的压力反馈信号与当前位置、速度下的转矩进行比较，以对射胶压力形成闭环控制的步骤。

8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，还包括熔胶闭环控制步骤，所述熔胶闭环控制步骤包括：

在熔胶过程中将熔胶伺服驱动器位置反馈数据与熔胶位置指令进行比较，得到位置偏差以对位置进行闭环控制的步骤；

将小量程压力传感器的熔胶压力值与当前位置下的熔胶背压指令比较，得到背压偏差以形成当前位置下的熔胶背压闭环控制的步骤；

将当前位置下的熔胶背压的速度与熔胶电机的转动速度比较，得到速度偏差以形成当前位置下的熔胶背压的速度闭环控制的步骤；

将当前位置下的熔胶背压和速度的熔胶伺服驱动器的转矩反馈信号与熔胶电机的控制电流进行比较，得到电流偏差以形成对当前位置、速度下的转矩实现闭环控制的步骤。