專利名稱：電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及熔膠背壓控制系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
注塑螺桿在預(yù)塑時，所計算出的料筒中熔體的壓強稱為熔膠背壓。注塑機工作時， 合適的熔膠背壓使其在熔料質(zhì)量與生產(chǎn)效率之間取得了良好的平衡，是注塑成型工藝中控制熔料質(zhì)量及產(chǎn)品質(zhì)量的重要參數(shù)之一，合適穩(wěn)定的熔膠背壓對于提高注塑產(chǎn)品的質(zhì)量起著重要作用。現(xiàn)在大多數(shù)的注塑機都是以液壓油泵作為動力源，熔膠背壓的控制對象為儲料過程中的油路背壓，注射油缸后部都設(shè)有背壓閥，所以熔膠背壓的控制是通過調(diào)節(jié)注射油缸的背壓閥來實現(xiàn)的。但對電控注塑機來說，熔膠背壓的控制卻比較復(fù)雜，螺桿旋轉(zhuǎn)時熔膠背壓由熔膠電機的轉(zhuǎn)速和射膠電機的回轉(zhuǎn)速度共同控制。在熔膠電機的旋轉(zhuǎn)速度恒定的情況下，射膠電機的回轉(zhuǎn)速度的數(shù)值是熔膠背壓的函數(shù)，即射膠電機的回轉(zhuǎn)速度的數(shù)值越大，熔膠背壓就越小，射膠電機的回轉(zhuǎn)速度數(shù)值越小，熔膠背壓越大。目前針對電控注塑機的熔膠背壓的閉環(huán)實時控制的研究取得的成效不大。傳統(tǒng)注塑機的油路背壓控制對注射油缸的壓力進行控制，壓力控制精度較低，不能直接實現(xiàn)對熔膠背壓的檢測與控制，從而不能保證對制品高精度的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，所述電控注塑機包括注塑螺桿、用于帶動所述注塑螺桿往復(fù)運動的射膠電機和用于帶動所述注塑螺桿旋轉(zhuǎn)運動的熔膠電機，所述熔膠電機的轉(zhuǎn)速恒定，所述熔膠背壓控制系統(tǒng)包括嵌入式控制器和用于采集熔膠背壓信號的壓力傳感器，其中，所述壓力傳感器設(shè)置在所述電控注塑機的射膠口，所述嵌入式控制器分別與射膠電機、熔膠電機和壓力傳感器電連接。在本實用新型所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)中，在所述嵌入式控制器內(nèi)設(shè)置有比例積分控制器211。在本實用新型所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)中，在所述射膠電機和注塑螺桿之間設(shè)置有傳動部件，其中，所述射膠電機與所述傳動部件電連接，所述傳動部件與所述注塑螺桿傳動連接。在本實用新型所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)中，在所述嵌入式控制器和射膠電機之間設(shè)置有伺服驅(qū)動器；所述嵌入式控制器與所述伺服驅(qū)動器電連接，所述伺服驅(qū)動器與所述射膠電機電連接。[0010]在本實用新型所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)中，所述嵌入式控制器還與所述電控注塑機的輸入設(shè)備電連接。在本實用新型所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)中，所述輸入設(shè)備是觸摸面板。在本實用新型所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)中，在所述嵌入式控制器和熔膠電機之間設(shè)置有變頻器；所述嵌入式控制器與所述變頻器電連接，所述變頻器與所述熔膠電機電連接。實施本實用新型的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，具有以下有益效果通過壓力傳感器直接在射膠口檢測熔膠背壓，避免了常規(guī)的熔膠背壓控制中間環(huán)節(jié)多，精度較低的缺點；由于采用比例積分控制，直接對壓力傳感器采集的熔膠背壓與預(yù)設(shè)的熔膠背壓值進行閉環(huán)控制計算，根據(jù)計算結(jié)果控制射膠電機的回轉(zhuǎn)速度，從而可維持射膠壓力的恒定， 不僅結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)也易于調(diào)整，既保證了動態(tài)響應(yīng)速度，又消除了靜態(tài)誤差，從而提高了系統(tǒng)的誤差度，具有實時控壓、精確控壓的功能，大大提高了制品質(zhì)量。

下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型電控注塑機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)的原理框圖；圖3是本實用新型電控注塑機的熔膠背壓控制方法的流程圖；圖4是熔膠背壓隨時間變化的曲線圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。如圖1和2所示，本實用新型的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)主要是用于對電控注塑機的熔膠背壓進行動態(tài)實時控制?？梢岳斫獾脑撊勰z背壓控制系統(tǒng)2既可以是電控注塑機的一部分，也可以根據(jù)需要將該熔膠背壓控制系統(tǒng)2作為獨立于電控注塑機1的一個裝置，在此不做進一步限定。如圖1和2所示，該電控注塑機1包括輸入設(shè)備11、伺服驅(qū)動器12、射膠電機13、 傳動部件14、變頻器15、熔膠電機16和注塑螺桿17 ；其中伺服驅(qū)動器12與射膠電機13電連接，射膠電機13與傳動部件14電連接，變頻器15與熔膠電機16電連接，熔膠電機16和傳動部件14均與注塑螺桿17傳動連接，從而由傳動部件14帶動注塑螺桿17往復(fù)運動，并且由熔膠電機16帶動注塑螺桿17旋轉(zhuǎn)運動。在具體設(shè)計時，該傳動部件14可以由同步帶和滾珠絲杠構(gòu)成，重復(fù)精度誤差可小于0. 01%。熔膠背壓控制系統(tǒng)2主要包括嵌入式控制器21和壓力傳感器22，其中，嵌入式控制器21分別與輸入設(shè)備11、伺服驅(qū)動器12、變頻器 15和壓力傳感器22電連接。應(yīng)當說明的是，本實用新型所有圖示中各設(shè)備之間的連接關(guān)系是為了清楚闡釋其信息交互及控制過程的需要，因此應(yīng)當視為邏輯上的連接關(guān)系，而不應(yīng)僅限于物理連接。[0022]在具體工作時，壓力傳感器22安裝在電控注塑機1的射膠口直接對熔膠背壓信號進行采集，將采集到的熔膠背壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換后與預(yù)設(shè)的熔膠背壓值進行閉環(huán)控制運算。熔膠背壓控制系統(tǒng)2以高速響應(yīng)的嵌入式控制器21作為核心元件，并經(jīng)過串并口傳輸數(shù)據(jù)，在人機界面上對數(shù)據(jù)進行實時曲線監(jiān)測，縮短了整個系統(tǒng)的響應(yīng)時間，提高了注塑過程中的位置、速度等關(guān)鍵參數(shù)的控制精度。通過電控注塑機1的輸入設(shè)備11，可以理解的，該輸入設(shè)備11可以是觸摸面板或觸摸屏等同時具有輸入輸出功能的裝置。當該輸入設(shè)備11是觸摸屏?xí)r，在該觸摸屏上設(shè)定預(yù)設(shè)熔膠背壓值及注塑各個階段的工藝參數(shù)值，例如，注塑各個階段的壓力、速度和位置參數(shù)值。同時將相關(guān)的數(shù)值發(fā)送到熔膠背壓控制系統(tǒng)2的嵌入式控制器21中。另外，高精度的壓力傳感器22檢測到的熔膠背壓信號可直接發(fā)送到嵌入式控制器21，也可再設(shè)置一信號采集裝置，從而先發(fā)送給該信號采集裝置，再進一步發(fā)送到嵌入式控制器21。在嵌入式控制器21將獲得的熔膠背壓信號與預(yù)設(shè)熔膠背壓值進行比較，得到偏差信號，再對偏差信號執(zhí)行比例積分計算和防積分飽和限定和濾波計算，最后將計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成射出速度與射出扭矩，嵌入式控制器21將轉(zhuǎn)換后的信號發(fā)送伺服驅(qū)動器12，由伺服驅(qū)動器12控制射膠電機 13的回轉(zhuǎn)速度，以實現(xiàn)注塑過程中熔膠背壓的準確控制。傳統(tǒng)的采用PLC控制器的最大位置偏差Smax為Smax = Δ t X ν = 4. 5mm其中At為檢測時間間隔，傳統(tǒng)PLC控制器的響應(yīng)時間約為15ms ；ν為注塑速度， 電控注塑系統(tǒng)注塑機的注射速度為0. 3m/s。采用該嵌入式控制器21，它的響應(yīng)時間為1ms，則最大的位置偏差s' _為s' max = At' Xv = 0.3mm。由此可見，大大降低了熔膠背壓控制系統(tǒng)2對電控注塑機1的位置、速度控制造成的誤差。該熔膠背壓控制系統(tǒng)2可實現(xiàn)對熔膠背壓的實時精密閉環(huán)控制，同時也保證了位置和速度控制精度，抗干擾能力強。將該熔膠背壓控制系統(tǒng)2應(yīng)用到電控注塑機1上，并進行大量實驗對比研究，采用壓力傳感器直接采集射膠口的熔膠背壓，由于存在面積比相當于傳統(tǒng)注塑機通過控制注射油缸壓力實現(xiàn)背壓控制的士 2.0bar精度，制品的質(zhì)量良好，大大提高了壓力控制精度，是一種針對電控注塑機的實時、高效的熔膠背壓閉環(huán)控制系統(tǒng)。如圖3所示的電控注塑機的熔膠背壓控制方法的流程，具體包括以下步驟S301 壓力傳感器22直接在電控注塑機1的射膠口對熔膠背壓進行數(shù)據(jù)采集；S302 將采集到的熔膠背壓信號進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換；S303 將經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后的熔膠背壓信號進行整形濾波；S304:將整形濾波后的數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的熔膠背壓值進行比較，得到實時的偏差信號， 對該偏差信號進行離散比例積分運算；通過對偏差信號進行比例積分運算，由此在比例計算環(huán)節(jié)實時反映熔膠背壓控制系統(tǒng)2獲取的偏差信號，一旦偏差產(chǎn)生，該比例積分運算就產(chǎn)生控制作用，及時減少其對整個電控注塑機1的影響，保證其動態(tài)性能。積分環(huán)節(jié)用來提高比例積分運算反饋控制在緩慢變化期間的靜態(tài)精確度；S305 在積分運算環(huán)節(jié)進行防積分飽和運算；S306 對防飽和運算的結(jié)果進行限幅調(diào)整；[0038]S307 對限幅調(diào)整后的結(jié)果進行輸出濾波；通過步驟S305、S306和S307，對積分環(huán)節(jié)進行防積分飽和限定和濾波運算，主要是為了防止積分控制環(huán)節(jié)由于時間的增長引起的積分飽和所帶來的系統(tǒng)控制不及時、失控和不穩(wěn)定，引入防積分飽和計算，實現(xiàn)了壓力的實時控制及系統(tǒng)長期運行的反應(yīng)靈活性。同時采用濾波運算削弱環(huán)境噪音、機臺振動、電源等干擾信號對控制系統(tǒng)的影響，盡可能獲得精確的控制信號。S308:最后將經(jīng)輸出濾波后的結(jié)果轉(zhuǎn)換成射出速度與射出扭矩信號，最后將轉(zhuǎn)換后的信號輸出給伺服驅(qū)動器12，從而對射膠電機的回轉(zhuǎn)速度進行控制，由此精確地控制執(zhí)行機構(gòu)的運動。在具體計算時，比例積分運算的計算公式如下
權(quán)利要求1.一種電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，所述電控注塑機包括注塑螺桿、用于帶動所述注塑螺桿往復(fù)運動的射膠電機和用于帶動所述注塑螺桿旋轉(zhuǎn)運動的熔膠電機，其特征在于，所述熔膠電機的轉(zhuǎn)速恒定，所述熔膠背壓控制系統(tǒng)包括嵌入式控制器和用于采集熔膠背壓信號的壓力傳感器，其中，所述壓力傳感器設(shè)置在所述電控注塑機的射膠口，所述嵌入式控制器分別與射膠電機、熔膠電機和壓力傳感器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述嵌入式控制器內(nèi)設(shè)置有比例積分控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述射膠電機和注塑螺桿之間設(shè)置有傳動部件，其中，所述射膠電機與所述傳動部件電連接，所述傳動部件與所述注塑螺桿傳動連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述嵌入式控制器和射膠電機之間設(shè)置有伺服驅(qū)動器；所述嵌入式控制器與所述伺服驅(qū)動器電連接，所述伺服驅(qū)動器與所述射膠電機電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述嵌入式控制器還與所述電控注塑機的輸入設(shè)備電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入設(shè)備是觸摸面板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，其特征在于，在所述嵌入式控制器和熔膠電機之間設(shè)置有變頻器；所述嵌入式控制器與所述變頻器電連接，所述變頻器與所述熔膠電機電連接。
專利摘要本實用新型涉及一種電控注塑機的熔膠背壓控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括嵌入式控制器和壓力傳感器，其中，壓力傳感器設(shè)置在射膠口，以采集熔膠背壓信號；嵌入式控制器用于將接收到的熔膠背壓信號與預(yù)設(shè)的熔膠背壓值相比較，以得到實時的偏差信號，并進行比例積分運算，從而控制射膠電機的回轉(zhuǎn)速度，避免了常規(guī)的熔膠背壓控制中間環(huán)節(jié)多，精度較低的缺點；由于采用比例積分控制，直接對壓力傳感器采集的熔膠背壓與預(yù)設(shè)的熔膠背壓值進行閉環(huán)控制計算，從而可維持射膠壓力的恒定，不僅結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)也易于調(diào)整，既保證了動態(tài)響應(yīng)速度，又消除了靜態(tài)誤差，從而提高了系統(tǒng)的誤差度，具有實時控壓、精確控壓的功能，大大提高了制品質(zhì)量。
文檔編號B29C45/76GK201950794SQ20112006388
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者劉相尚, 尚智強, 張磊, 胡佑蘭 申請人:深圳領(lǐng)威科技有限公司