CN101439574A - 一种注塑送膜设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于膜内注塑领域，提供了一种注塑送膜设备，所述设备包括：直径检测单元，数模转换单元，功率放大单元，张力控制单元，伺服执行单元，主控制器，信号检测单元，信号交换单元，以及电源模块，该设备通过直径检测单元将料带直径大小转变为电压大小，数模转换单元将电压信号转变为数字信号传输给主控制器，主控制器通过运算后，得到张力的数字量，然后通过数模转换单元转换为模拟量经过功率放大单元后输送给张力控制单元，从而确保恒定张力的目的，上述设备还有伺服执行单元和信号检测单元配合动作，确保送膜的精度和垂直度。

Description

一种注塑送膜设备

技术领域

本发明属于膜内注塑领域，尤其涉及一种注塑送膜设备。

背景技术

膜内装饰(In-Mold Decoration，IMD)镶嵌注塑技术是一门较新的面板加工工艺，从20世纪90年代初开始的双层胶片层间粘结结构发展到注塑成型的多元结构，成为了当前的一项热门的工艺技术，其模式也由平面板的刻板模式发展为转印膜与印刷图文、标识的油墨及树脂注塑结合成三位一体面板的新模式。

在IMD自动生产过程中，往往需要一种能和注塑机配合动作的自动送膜控制设备，为了保证转印膜的效果，张力的控制就显得尤为重要。目前，可以通过重力达到控制张力的目的，这种控制方式不够灵活，不能方便的设定张力值，也可以采用机械的方式实现张力的控制，但是这种机械结构复杂，调节张力同样不够灵活，而且维修也不方便。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种注塑送膜设备，旨在解决目前的送膜设备调节张力不够灵活的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种注塑送膜设备，所述设备包括：

直径检测单元，用于根据料带直径大小的变化输出相应的模拟电压信号；

数模转换单元，用于将所述直径检测单元输出的模拟电压信号转变为数字信号，或者将接收到的表征张力大小的数字信号转变为模拟电压信号；

功率放大单元，用于将所述数模转换单元输出的模拟电压信号进行功率放大，输出强电信号；

张力控制单元，用于将所述功率放大单元放大后的强电信号转变为扭矩输出，进行张力控制；

伺服执行单元，用于根据接收到的控制信号执行送膜动作；

信号检测单元，用于检测所述伺服执行单元送膜是否到位以及膜的垂直度，输出检测结果；

主控制器，用于根据所述所述数模转换单元输出的数字信号，运算输出表征张力大小的数字信号，将所述表征张力大小的数字信号返回所述数模转换单元，发出注塑控制指令，接收注塑反馈信号，并根据所述信号检测单元输出的检测结果或者注塑反馈信号控制所述伺服执行单元执行送膜或者取膜操作；

电源模块，用于为所述直径检测单元、数模转换单元、功率放大单元、张力控制单元、伺服执行单元、信号检测单元，以及主控制器提供工作电源。

本发明实施例通过将当前连带直径的大小反馈给主控制，由主控制器控制张力控制单元输出与直径大小相适应的扭矩，从而达到控制料带张力的目的，各种参数和工作模式均可以通过人机界面来控制主控制器发出指令或进行数据运算，操作简单，通用性好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的送膜设备的结构原理图；

图2是本发明实施例提供的送膜设备中电源模块内部的线路图；

图3是本发明实施例中主控制器的部分控制信号输入输出端口示意图；

图4a是本发明实施例中上位横向送膜伺服系统与主控制器的接线示意图；

图4b是本发明实施例中下位横向送膜伺服系统与主控制器的接线示意图；

图4c是本发明实施例中纵向送膜伺服系统与主控制器的接线示意图；

图5是本发明实施例提供的送膜设备的直径检测单元中的单圈电位器、数模转换单元、电源模块中的调压模块以及张力控制单元中的磁粉离合器的接线原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中，主控制器根据检测得到的当前料带直径的大小，控制张力控制单元输出与直径大小相匹配的扭矩，从而达到控制料带张力的目的，并通过主控制器控制伺服执行单元和信号检测单元配合动作，确保送膜的精确度和垂直度。

图1示出了本发明实施例提供的送膜设备的结构原理，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

直径检测单元11与料带始终保持接触，根据料带直径大小的变化输出相应的模拟电压信号至数模转换单元12。

数模转换单元12将接收到的模拟电压信号转变为数字信号后输出至主控制器13。主控制器13对数字信号进行运算，得到与料带直径大小相适应的张力，并将表征此张力大小的数字信号返回数模转换单元12。

数模转换单元12将表征张力大小的数字信号转换为模拟电压信号，经过功率放大单元14放大为强电信号，最后输出至张力控制单元15，张力控制单元15通过控制其内部料带转轴的制动扭矩实现张力控制。

主控制器13控制伺服执行单元16执行送膜动作，信号检测单元17检测送膜是否到位以及膜的垂直度，将检测结果输出给主控制器13，具体可以通过光纤传感器实现。送膜结束时，主控制器13控制电磁阀单元18夹紧料带，电磁阀单元18主要包括上位夹紧电磁阀和下位夹紧电磁阀。当送膜到位后，主控制器13通过信号交换单元19向注塑机发出信号以开始注塑。注塑机完成动作后向信号交换单元19发出反馈信号，信号交换单元19触发主控制器13控制伺服执行单元16动作，以取出注塑完毕的物料。

电源模块20为直径检测单元11、数模转换单元12、主控制器13、功率放大单元14、伺服执行单元16、信号检测单元17等供电。作为本发明的一个实施例，主控制器13的各种参数和工作模式等指令可以通过人机界面21设置。

直径检测单元11由连杆机构和单圈电位器组成(图中未示出)，连杆机构和料带始终保持接触，当检测到料带直径变化时，带动单圈电位器轴发生旋转，触发单圈电位器的输出电压发生变化，从而向数模转换单元12输出对应的模拟电压信号。

数模转换单元12可以进行模-数和数-模双向转换，可以包含有多个独立的转换子单元。

功率放大单元14主要包括调压模块(图中未示出)，调压模块的输入端子接收来自数模转换单元12的弱电信号，输出端子将弱电信号放大为与张力控制单元15相匹配的较强的信号，输送给张力控制单元15。

张力控制单元15主要包括磁粉离合器和料带转轴(图中未示出)，磁粉离合器的轴和料带转轴通过联轴器连接在一起。磁粉离合器将功率放大单元14输送过来的电压信号转变为扭矩输出，扭矩的大小与电压信号为线性关系，可以控制料带轴的制动扭矩，从而达到控制张力的目的。

伺服执行单元16包括三套伺服系统，分别是上位横向送膜伺服系统、下位横向送膜伺服系统、纵向送膜伺服系统(图中未示出)。上位横向送膜伺服系统与下位横向送膜伺服系统同时运行，当信号检测单元17检测到上位或下位横向送膜伺服系统运动到位时，可以触发主控制器13发出停止命令，具体可以通过光纤传感器的位置来调整膜的垂直度。纵向送膜伺服系统用于确保送膜长度的准确性，也可以通过光纤传感器来检测是否已经送膜到位，实现时可以设置一标志位，当检测到送膜到达该标志位时，信号检测单元17、主控制器13以及送料系统的配合动作使送膜速度减慢，当到位时控制送膜停止。上述三套伺服系统均由伺服驱动器、伺服电机、滚珠丝杠等组成，伺服电机通过连轴器与滚珠丝杠相连，当主控制器13发送运转信号给伺服驱动器时，伺服驱动器驱动电机旋转，从而带动丝杠旋转，进而料带发生位移，三个伺服电机的运转速度及运转方向均由主控制器13单独控制，彼此不受影响。上述伺服系统中伺服电机的旋转速度可以直接通过主控制器13输出的数字信号来控制，也可以通过数模转换模块将主控制器13的数字信号转换为模拟电压信号来控制，具体可以根据实际情况灵活选用。

图2示出了本发明实施例提供的送膜设备中电源模块的内部线路，220V交流市电通过输入端LI、N1输入漏电断路器31，再经电源滤波器26滤波后，分别通过节点L2、N2和L3、N3为其他单元模块供电。本发明实施例中，根据各个单元模块所需要的驱动电压的不同，交流电源在节点L2、N2处分为三路，分别输入至12V开关电源29、5V/24V两路开关电源30以及经过电源接触器28后为伺服执行单元16供电，其中在输入开关电源29和两路开关电源30之前还分别通过保险丝FU2、FU3，KM1和KM2则分别表示电源接触器28的触点部分和线圈部分，图3所示的线路图中还包括有电源开关32以及风扇27和指示灯HL1。

图3示出了本发明实施例中主控制器的部分控制信号输入输出端口，其中电源信号输入端口L、N分别连接到图2所示电源模块20的节点L4、N2上，当图2中的电源开关32闭合时，主控制器13开始工作。输入端口X0-X7、X10均为信号检测单元17中光纤传感器的检测端子，分别起的作用是上位横向原点检测、下位横向原点检测、上位横向到位检测、下位横向到位检测、纵向到位检测，滚筒满卷检测、夹紧到位等。主控制器13通过输出端口Y0-Y7、Y10-Y13和COM向上位横向送膜伺服系统、下位横向送膜伺服系统、纵向送膜伺服系统输出控制信号。

图4a、图4b、图4c分别为上位横向送膜伺服系统、下位横向送膜伺服系统、纵向送膜伺服系统与主控制器13的接线示意，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的接线端口的线路连接关系。

以图4a为例，伺服驱动器41a的电源输入端口1、2均接到电源模块20中的节点L3、N3，伺服驱动器41a与伺服电机42a之间的U、V、W端口表示三相电连接，伺服驱动器41a的输出端口CN2还通过编码线43a与伺服电机42a相连接，伺服电机42a通过编码线43a将编码信息反馈回伺服驱动器41a，实现半闭环控制。当主控制器13控制电源模块20电路中的电源接触器28得电时，伺服驱动器41a得电。伺服驱动器41a的输入端口3、4、5、6、7分别与主控制的输出端口Y0、Y1、Y2、Y3、COM相连接，具体工作时，主控制器13通过Y0和Y1控制伺服电机42a的运转速度，通过Y2和Y3控制控制伺服电机42a旋转方向，由Y0和Y1的组合，可以控制四段速度；Y2和Y3则分别控制伺服电机42a正向和反向旋转。

同理，图4b和图4c中的伺服驱动器41b和41c的相应输入端口分别与主控制器13的Y4、Y5、Y6、Y7、COM和Y10、Y11、Y12、Y13、COM端口连接，相应的，主控制器13通过Y4和Y5控制伺服电机42b的运转速度，通过Y6和Y7控制控制伺服电机42b旋转方向，由Y4和Y5的组合，可以控制四段速度，Y6和Y7则分别控制伺服电机42b正向和反向旋转。主控制器13通过Y10和Y11控制伺服电机42c的运转速度，通过Y12和Y13控制控制伺服电机42c旋转方向，由Y10和Y11的组合，可以控制四段速度；Y12和Y13则分别控制伺服电机42c正向和反向旋转。

图5示出了本发明实施例中直径检测单元11的单圈电位器111、数模转换单元12、电源模块20中的调压模块201以及张力控制单元15中的磁粉离合器151之间的连接，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

单圈电位器111共有三个输出端子，其中输出端子1和输出端子3分别与开关电源29的12V输出端子和0V输出端子相连接，输出端子2则与数模转换单元12的输入端VIN相连接，当直径检测单元11中的连杆机构带动单圈电位器111的轴发生旋转时，输出端子2上电压的变化引起数模转换单元12输入端VIN电压发生变化，数模转换单元12的公共端子COM1与单圈电位器111相连后同时与开关电源29的0V输出端子连接，数模转换单元12的输出端子VOUT、COM2分别与调压模块201的输入端子VIN2、VIN3连接，向调压模块201输出弱电信号，数模转换单元12还通过一组数据线和主控制器13相连接，以实现数据的交换。调压模块201的输入端子VIN1和VIN4分别与两路开关电源30的5V输出端和0V输出端连接，调压模块201的输出端VOUT1接两路开关电源30的0V输出端，而输出端VOUT2、VOUT3分别接张力控制单元15的磁粉离合器151的负极和正极，将经过功率放大的强电信号输入至磁粉离合器151，VOUT3还同时连接至两路开关电源30的0V输出端，磁粉离合器151将电压信号转变为扭矩大小以控制料带轴的制动扭矩，磁粉离合器151的正极和负极之间反接一个保护二极管。

本发明实施例中，通过将当前连带直径的大小反馈给主控制器，由主控制器控制张力控制单元输出与直径大小相适应的扭矩，从而达到控制料带张力的目的，各种参数和工作模式均可以通过人机界面来控制主控制器发出指令或进行数据运算，操作简单，通用性好，而且通过主控制器、伺服执行单元和信号检测单元的配合动作使送膜定位精度大大提高。整个系统所用到的主控制器、单圈电位器、调压模块、磁粉离合器等均可以从市场上流行的具有同等功能的器件实现。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种注塑送膜设备，其特征在于，所述设备包括：

直径检测单元，用于根据料带直径大小的变化输出相应的模拟电压信号；

数模转换单元，用于将所述直径检测单元输出的模拟电压信号转变为数字信号，或者将接收到的表征张力大小的数字信号转变为模拟电压信号；

功率放大单元，用于将所述数模转换单元输出的模拟电压信号进行功率放大，输出强电信号；

张力控制单元，用于将所述功率放大单元放大后的强电信号转变为扭矩输出，进行张力控制；

伺服执行单元，用于根据接收到的控制信号执行送膜动作；

信号检测单元，用于检测所述伺服执行单元送膜是否到位以及膜的垂直度，输出检测结果；

主控制器，用于根据所述所述数模转换单元输出的数字信号，运算输出表征张力大小的数字信号，将所述表征张力大小的数字信号返回所述数模转换单元，发出注塑控制指令，接收注塑反馈信号，并根据所述信号检测单元输出的检测结果或者注塑反馈信号控制所述伺服执行单元执行送膜或者取膜操作；

电源模块，用于为所述直径检测单元、数模转换单元、功率放大单元、伺服执行单元、信号检测单元，以及主控制器提供工作电源。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括：

信号交换单元，用于根据所述主控制器的控制指令触发注塑机进行注塑，将注塑机返回的反馈信号发送给所述主控制器。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括：

电磁阀单元，用于在送膜结束时，根据所述所述主控制器输出的控制信号夹紧料带。

4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备进一步包括：

人机界面，用于接收对所述主控制器的参数和工作模式的设置指令。

5、如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，所述直径检测单元包括连杆机构和单圈电位器；

所述连杆机构用于在工作时检测料带直径的变化，触发所述单圈电位器的输出电压发生变化。

6、如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，所述张力控制单元包括有磁粉离合器，以及通过联轴器与所述磁粉离合器的轴相连的料带转轴。

7、如权利要求1、2、3或4所述的设备，其特征在于，所述伺服执行单元包括上位横向送膜伺服系统、下位横向送膜伺服系统和纵向送膜伺服系统。

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