CN101279500A - 用于控制注塑模具的电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于控制注塑模具的电子装置；该电子装置是完全分立的并且不受模具的中央温度调节控制单元控制；该电子装置具有多个电控电开关组件，每一个都可插入在模具的中央温度调节控制单元的一个电源模块与共同形成模具的注入装置的每个加热单元的两个独立电阻器和两个独立温度传感器之间；每个电开关组件都选择性并交替地将相应加热单元的两个电阻器之一和两个温度传感器之一连接至模具的中央温度调节控制单元的各个电源模块；并且该电子装置还具有作为各加热单元的电阻器和温度传感器的状态的函数对各电开关组件进行控制的电子中央控制单元。

Description

用于控制注塑模具的电子装置
技术领域
本发明涉及用于控制注塑模具的电子装置。
更具体地说，本发明涉及一种用于控制注塑模具的电源供应的电子装置，以及包括这种电子装置的注塑模具。
背景技术
公知的是，注塑模具通常包括：至少两个金属壳体(shell)，这两个金属壳体彼此相对呈环状封闭，并且被设计为在结合面处形成有封闭型腔，以反向地(negatively)重现要模塑的塑料制品的形状；和注入装置(通常所说的“热管装置(hot-channel device)”)，用于以可控的方式向中央模具型腔注入和馈送液态塑料材料。
更具体地说，热管装置容纳在形成于模具的两个金属壳体中的一个的座体内部，并且主要包括：中空金属体(通常所说的“热型腔”)，其被连续地填充液态塑料材料；多个注入器，从“热型腔”向中央模具型腔延伸，并被设计用于调节液态塑料材料向中央模具型腔的流出量；以及多个电加热单元，它们适当地沿由“热型腔”和注入器限定的热管装置壳体布置，以对所述热管装置内部的塑料材料进行焦耳加热。
换句话说，热管装置的壳体被划分为多个独立的电加热部，每个电加热部都容纳各自的电加热单元并由各自的电加热单元进行加热。
每个加热单元通常都包括适当定位在热管装置的壳体内部(即，“热型腔”内或形成热管装置的多个注入器中的一个内)的电阻器；以及热电偶，其定位在电阻器附近以实时地测量该电阻器周围的热管装置部分的温度。
显然，该温度直接取决于由电阻器产生并通过传导而传递到热管装置的金属壳体以及热管装置内部的塑料材料的焦耳热。实际上，由电阻器产生的焦耳热用于使热管装置内部的塑料材料变为并维持在液态或半固态。
最后，已知的注塑模具还包括中央温度调节控制单元，其取决于电加热段，向各加热单元的电阻器独立地提供电能以将热管装置的各电加热段的温度保持在预定基准值。
更具体地说，中央温度调节控制单元包括多个独立的电源模块，其中每一个都连接到各加热单元的热电偶和电阻器，并且作为来自相应的热电偶的信号的函数即时调节对于电阻器的电源供应，从而将靠近该电阻器的热管装置部分的温度保持在预先存储在中央控制单元中的预定基准值。
很明显，上述方案的不可靠性在于，即使只有一个电阻器发生故障也会影响整个热管装置的操作；而且，无法仅对热管装置的一小部分金属壳体造成该部分内部的塑料材料固化，从而截断了材料向中央模具型腔的流动。
为了消除上述缺点，在过去的几年里，人们已经设计出了故障保护热管装置，其中每个加热单元都包括：在热管装置的壳体中彼此靠近定位的两个独立的电阻器；以及两个热电偶，它们都靠近加热单元的相应电阻器而定位，以使这两个热电偶都能够测量所述两个电阻器周围的温度。
在这种情况下，热管装置的每个加热单元都连接至中央温度调节控制单元的两个分立的电源模块，这两个电源模块被交替激活，使得加热单元的两个电阻器中的一个总是处于将塑料材料局部保持为液态的状态下。中央控制单元借助控制逻辑来控制从一个电源模块到另一个电源模块的切换，该中央控制单元检测各加热单元的主电阻器和/或主热电偶的任何故障。
尽管故障保护热管装置非常可靠，但是该装置存在以下主要缺点，即需要中央温度调节控制单元，在该中央温度调节控制单元中，电源模块的数量是所述热管装置的电加热部的数量的两倍。
不幸的是，这导致模具购买成本的大幅增加：实际上，电源模块是中央温度调节控制单元的最昂贵部件，其成本与电源模块的数量呈比例增加，通常甚至一定程度上可与故障保护热管装置的整体成本相比。
为了降低中央温度调节控制单元的成本，近年来，采用了双路(twochannel)电源模块，其连接至加热单元的两个电阻器和两个热电偶，并且基于来自两个热电偶的电信号对所述两个电阻器供电。
然而，由于对两个电阻器和两个热电偶进行同时控制所需的控制电子装置使双路电源模块比常规类型的电源模块昂贵得多，并且由于双路型电源模块无法提供与常规单路电源模块相同程度的可靠性，所以该方案并没有带来成本的实质性降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种注塑模具，该注塑模具被设计用于提供与故障安全系统相同的可靠度，但是与公知的方案相比成本更低。
本发明提供了一种用于对配备有液态塑料注入装置的注塑模具进行控制的电子装置，所述注塑模具包括多个电加热单元，每个电加热单元都包括在注入装置的壳体内部彼此靠近嵌入的至少两个独立的电阻器和分别靠近相应电阻器定位的至少两个独立的温度传感器；所述注塑模具还包括用于向注入装置的每个加热单元独立地供应电能的中央温度调节控制单元；所述中央温度调节控制单元包括多个独立的电源模块，每个电源模块都通过作为来自一个加热单元的温度传感器中的任意一个的信号的函数而即时地调节对电阻器的电源供应来向同一加热单元的一个电阻器供应电能，并且都包括可连接到加热单元的电阻器的电源端子和可连接到同一加热单元的温度传感器的控制端子；
所述电子装置的特征在于，其完全独立并且不受所述中央温度调节控制单元的控制；并且包括至少一个电控电开关组件，该电控电开关组件可插入在注入装置的一个加热单元和所述中央温度调节控制单元的一个电源模块之间，并且被设计用于选择性地并且交替地将所述加热单元的电阻器中的任意一个和同一加热单元的热电偶中的任意一个电连接至所述电源模块。
本发明还提供了一种注塑模具，其特征在于包括上述的电子装置。
附图说明
将参照附图来描述本发明，为了清楚，附图中移除了多个部件，该附图示意性示出了根据本发明教示的配备有用于控制注塑模具的电子装置的注塑模具。
具体实施方式
附图中的标号1表示作为整体的用于控制注塑模具的电子装置，并且该电子装置被特殊设计用于连接至注塑模具2，注塑模具2包括彼此相对呈环状封闭的至少两个金属壳体3(图中仅示出1个)，这两个金属壳体被设计为在结合面处形成有反向重现要模塑的塑料制品的形状的封闭型腔。模具2还包括注入装置(通常所说的“热管装置”)4，该装置用于以可控的方式向由两个壳体3形成的型腔中注入和馈送液态塑料材料。
更具体地说，注入装置4容纳在形成于模具2的两个金属壳体3中的一个中的座体内部，该底座位于与和另一个壳体的结合面相对侧，并且注入装置4主要包括：中空金属体(通常所说的“热型腔”)5，其被连续地填充液态塑料材料；一个或更多个注入器6，从中空的金属体5向壳体3的中央型腔延伸，并被设计用于调节液态塑料材料向该型腔的流出量；以及多个电加热单元7，它们适当地沿由中空金属体5和注入器6限定的注入装置壳体布置，从而对注入装置4内部的塑料材料进行焦耳加热。
换句话说，液态塑料注入装置4的壳体被划分为多个独立的电加热部，每个电加热部都容纳各自的电加热单元7并由各自的电加热单元7进行加热。
中空金属体5和注入器6是工业中公知的装置，因此不对它们进行详细描述。
另一方面，每个加热单元7都包括：彼此靠近地嵌入在注入装置4的壳体内部的两个独立的电阻器8和9；以及两个独立的热电偶10和11，或其他类似的温度传感器，它们中的每一个都靠近加热单元7的相应电阻器8、9而定位，从而使加热单元7的热电偶10、11都能即时测量电阻器8、9周围的温度。
换句话说，注入装置4的每个加热单元7的热电偶10和11都提供了对注入装置4的其中容纳有加热单元7的电加热部的温度的即时测量。
在所示的例子中，注入装置4的壳体被分为四个独立的电加热部，每个电加热部都容纳各自的加热单元7并显然由各自的电加热单元7进行加热。
参照附图，模具2还包括中央温度调节控制单元12，其取决于所讨论的电加热部，向注入装置4的加热单元7独立地供应电能以将注入装置4的每个电加热部的温度都保持在预定基准值。
更具体地说，中央温度调节控制单元12能够通过作为来自加热单元7的热电偶10和11中的任意一个的信号的函数来即时调节对加热单元7的电源供应，而向每个加热单元7的电阻器8和9中的任意一个供应电能，从而将注入装置4的每个电加热部的温度都保持在存储于中央控制单元本身中的相应预定基准值。
换句话说，中央温度调节控制单元12包括多个独立的电源模块13，每个电源模块都通过作为来自注入装置4的一个加热单元7的一个热电偶10、11的信号的函数来即时调节对电阻器8、9的电源供应，而向同一加热单元7的一个电阻器8、9供应电能，从而将注入装置4的相应电加热部的温度保持在相应基准值。
然而，不同于已知方案，中央温度调节控制单元12包括与注入装置4的加热单元7的数量(即，液态塑料注入装置4被划分成的电加热部的数量)相同的多个电源模块13。
参照附图，电子装置1是完全独立的并且不受中央温度调节控制单元12的控制，并且插入在中央温度调节控制单元12和注入装置4的加热单元7之间，来控制加热单元7与中央温度调节控制单元12的电源模块13之间的电连接。
更具体地说，电子装置1包括多个电控电开关组件14，每个电控电开关组件都插入在一个加热单元7与中央温度调节控制单元12的一个电源模块13之间，并且被设计为选择性地并且交替地将加热单元7的电阻器8、9中的任意一个和同一加热单元中的热电偶10、11中的任意一个电连接至电源模块13，而不会干扰中央温度调节控制单元12的操作。
换句话说，电子装置1包括与注入装置4的加热单元7的数量相等的多个电开关组件14。
更具体地说，参照附图，中央温度调节控制单元12的每个电源模块13都具有加热单元7的电阻器8、9可与之连接的电源端子13a；和同一加热单元7的热电偶10、11可与之连接的控制端子13b。并且每个电开关组件14都具有第一对输入端子14a和14b，每个输入端子都可与加热单元7的各个电阻器8、9电连接；第二对输入端子14c和14d，每个输入端子都可与加热单元7的各个热电偶10、11电连接；第一输出端子14e，可与相应电源模块13的电源端子13a电连接；以及第二输出端子14f，可与同一电源模块13的控制端子13b电连接。根据需要，每个电开关组件14都被设计为，将其第一输出端子14e选择性并交替地电连接至输入端子14a和14b中的任意一个，并且将其第二输出端子14f选择性并交替地电连接至同一电开关组件14的输入端子14c和14d中的任意一个。
参照附图，管理电子装置1还包括用于作为直接连接至每个电开关组件14的加热单元7的两个电阻器8、9和两个热电偶10、11的状态的函数来对该电开关组件进行控制的电子中央控制单元15。
更具体地说，在所示的例子中，每个电开关组件14都包括两个电控双向电开关14’和14”，它们中的每一个都有两个输入端子(显然对应于电开关组件14的一对输入端子14a、14b或14c、14d)，以及输出端子(显然对应于电开关组件14的输出端子14e或14f)，该输出端子可选择性和交替地与输入端子中的任意一个电连接。
电开关14’插入在电源模块13的电源端子13a与加热单元7的两个电阻器8、9之间；电开关14”插入在电源模块13的控制端子13b与同一加热单元7的两个热电偶10、11之间；而电子中央控制单元15分别对每个电开关组件14的这两个电开关14’和14”进行控制。
电子中央控制单元15连接至每个电开关组件14的两个电开关14’和14”的输入端子(即，连接至每个电开关组件14的输入端子14a、14b、14c、14d)以获得经过各电开关组件14行进到相应电源模块13的电信号，并对这些信号进行处理以实时地检测当前连接到中央温度调节控制单元12的各个电源模块13的电阻器8、9和/或热电偶10、11中的任意一个的任意故障。
如果电阻器8、9和/或热电偶10、11出现故障，则电子中央控制单元15对直接连接到加热单元7的故障部件的电开关组件14进行切换(即，对直接连接到加热单元7的故障部件的电开关14’和14”进行切换)，将故障电阻器8、9和/或故障热电偶10、11与相应的电源模块13断开连接，并转而将其连接到同一加热单元7的另一电阻器8、9和/或另一热电偶10、11；并且所有这些操作都绝不会干扰中央温度调节控制单元12的正常操作。
在所示的例子中，尽管不是必须的，但优选的是，管理电子装置1还包括声音和/或视觉报警装置(未示出)，其在电开关组件14中的任意一个被切换的同时由电子中央控制单元15激活，来警告模具2的操作者存在故障电阻器8、9和/或故障热电偶10、11。
尽管不是必须的，但优选的是，电子中央控制单元15还可以被设计用于：重构由加热单元7的电阻器8、9输出的电源(power)的时间图(time pattern)和/或由加热单元7的热电偶10、11测得的温度的时间图；借助适当的统计-分析算法来处理这些时间图以确定是否存在塑料材料的细微泄漏或注入装置4的其他故障；并相应地警告操作者和/或自动关闭配备有模具2的模压机(press)。
根据以上的描述，无需任何进一步的说明便可明了电子装置1和注塑模具2的操作。
显然，用于控制对注塑模具的电源供应的电子装置1具有许多优点。
具体地说，电子装置1借助于包括少量的单路电源模块13的简化中央温度调节控制单元12为故障保护注入装置4提供了适当的电源供应。
换句话说，电子装置1将中央温度调节控制单元12的电源模块13的数量减半(即，减少为严格最小值)，从而实现了成本方面的显著节约。
得益于中央温度调节控制单元12作为来自每个加热单元7的热电偶10、11中的一个的信号的函数来调节对同一加热单元7的电阻器8、9中的任意一个的电源供应，所述电子装置1还为故障保护注入装置4提供了进一步减小模具2的强制停机的风险的功能。常规的中央温度调节控制单元是无法实现上述工作模式的，在常规的中央温度调节控制单元中，故障保护注入装置的每个加热单元都固定不变地连接到两个独立的电源模块，每个模块都向加热单元的一部分供电。
因为不必与模具2的任意部件直接进行会话和交互，所以电子装置1的造价也极其低廉，从而可以使用常规的、易于获得的、已证明可靠性的低成本电子元件。
此外，由于是完全无源的，因此电子装置1不需要对模具2的任意其他部件进行重新配置和/或替换。
显然，在不脱离本发明的范围的情况下可以对这里所述的用于控制注塑模具2的电子装置1进行修改。
例如，电子装置1可以包括比注入装置4的加热单元7的数量少的电开关组件14。显然，在这种情况下，针对未连接到中央温度调节控制单元12的每个加热单元7，中央温度调节控制单元12必须通过电子装置1的电开关组件14配备两个电源模块13。

Claims (8)

1、一种用于对配备有液态塑料注入装置(4)的注塑模具(2)进行控制的电子装置(1)，所述注塑模具(2)包括多个电加热单元(7)，每个电加热单元(7)都包括彼此靠近地嵌入于所述注入装置(4)的壳体内部的至少两个独立的电阻器(8，9)和分别靠近相应电阻器(8，9)而定位的至少两个独立的温度传感器(10，11)；所述注塑模具(2)还包括用于向所述注入装置(4)的每个加热单元(7)独立地供应电能的中央温度调节控制单元(12)；所述中央温度调节控制单元(12)包括多个独立的电源模块(13)，每个电源模块(13)都通过作为来自一个加热单元(7)的所述温度传感器(10，11)中的任意一个的信号的函数而即时地调节对所述电阻器(8，9)的电源供应来向同一加热单元(7)的一个电阻器(8，9)供应电能，并且都包括可连接到所述加热单元(7)的所述电阻器(8，9)的电源端子(13a)和可连接到同一加热单元(7)的所述温度传感器(10，11)的控制端子(13b)；
所述电子装置(1)的特征在于，其完全独立并且不受所述中央温度调节控制单元(12)的控制；并且包括至少一个电控的电开关组件(14)，该电控的电开关组件(14)可插入在所述注入装置(4)的一个加热单元(7)和所述中央温度调节控制单元(12)的一个电源模块(13)之间，并且被设计用于选择性地并且交替地将所述加热单元(7)的电阻器(8，9)中的任意一个和同一加热单元的所述热电偶(10，11)中的任意一个电连接至所述电源模块(13)。
2、根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述至少一个电开关组件(14)包括两个第一输入端子(14a，14b)，它们中的每一个都可与所述加热单元(7)的各个电阻器(8，9)电连接；两个第二输入端子(14c，14d)，它们中的每一个都可与所述加热单元(7)的各个温度传感器(10，11)电连接；第一输出端子(14e)，可与所述电源模块(13)的电源端子(13a)电连接；以及第二输出端子(14f)，可与同一电源模块(13)的控制端子(13b)电连接，根据需要，所述电开关组件(14)被设计为，将所述第一输出端子(14e)选择性并交替地电连接至所述第一输入端子(14a，14b)中的任意一个，并且将所述第二输出端子(14f)选择性并交替地电连接至所述第二输入端子(14c，14d)中的任意一个；所述电子装置(1)还包括电子中央控制单元(15)，用于作为所述加热单元(7)的所述两个电阻器(8，9)和所述两个热电偶(10，11)的状态的函数来对所述至少一个电开关组件(14)进行控制。
3、根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，所述电子中央控制单元(15)对进入所述电开关组件(14)的第一输入端子(14a，14b)和第二输入端子(14c，14d)的电信号进行处理，以确定当前连接到所述电源模块(13)的电阻器(8，9)和/或温度传感器(10，11)的故障，并控制所述电开关组件(14)将故障电阻器(8，9)和/或故障温度传感器(10，11)与所述电源模块(13)断开连接，并代之以同一加热单元(7)的另一电阻器(8，9)和/或另一温度传感器(10，11)。
4、根据权利要求2所述的电子装置，其特征在于，电控的所述电开关组件(14)包括两个电控的双向电开关(14’，14”)，它们中的每一个都包括两个输入端子(14a，14b；14c，14d)，以及可选择性并交替地连接到所述输入端子(14a，14b；14c，14d)中的任意一个上的输出端子(14e；14f)；第一双向电开关(14’)插入在所述电源模块(13)的所述电源端子(13a)与所述加热单元7的两个电阻器(8，9)之间；而第二双向电开关(14”)插入在所述电源模块(13)的所述控制端子(13b)与所述加热单元(7)的两个温度传感器(10，11)之间。
5、根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该电子装置还包括声音和/或视觉报警装置；所述电子中央控制单元(15)在检测到连接至所述电开关组件(14)的所述电阻器(8，9)和/或温度传感器(10，11)中的任意一个发生故障时激活所述声音和/或视觉报警装置。
6、根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，该电子装置包括多个电开关组件(14)，每个电开关组件(14)都插入在各个加热单元(7)与所述中央温度调节控制单元(12)的相应电源模块(13)之间；所述电子中央控制单元(15)作为所述电开关组件(14)所连接到的所述加热单元(7)的所述两个电阻器(8，9)和两个温度传感器(10，11)的状态的函数，与其他电开关组件(14)无关地对每个所述电开关组件(14)进行控制。
7、一种注塑模具(2)，其特征在于，该注塑模具(2)包括权利要求1中所要求的管理电子装置(1)。
8、根据权利要求7所述的注塑模具，其特征在于，该注塑模具包括液态塑料注入装置(4)，该液态塑料注入装置(4)用于以可控的方式向所述模具的型腔中馈送塑料材料，并且包括多个加热单元(7)，它们中的每一个都包括彼此靠近地嵌入于所述注入装置(4)的壳体内部的至少两个独立的电阻器(8，9)和分别靠近相应电阻器(8，9)设置的至少两个独立的温度传感器(10，11)；所述模具(2)还包括中央温度调节控制单元(12)，其向所述注入装置(4)的每个加热单元(7)独立地提供电能，并包括多个独立的电源模块(13)，这些电源模块(13)中的每一个都通过作为来自一个加热单元(7)的所述温度传感器(10，11)中的任意一个的信号的函数来即时地调节对所述电阻器(8，9)的电源供应而向同一加热单元(7)的一个电阻器(8，9)供应电能；电源模块(13)的数量与所述模具(2)的所述注入装置(4)的加热单元(7)的数量相等；并且所述管理电子装置(1)包括与所述模具(2)的所述注入装置(4)的加热单元(7)的数量相等的多个电开关组件(14)，使得每个电源模块(13)都通过各自的电开关组件(14)连接至相应的加热单元(7)。
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