CN101767424A - 一种注塑机装置及注塑方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种注塑机装置及注塑方法，包括：面板、控制器、与控制器连接的油泵、压力流量阀、接入电网的电机、其中还包括：变频器，位于电源和所述电机之间；信号采集装置，其输入端连接到所述控制器的输出端，提取所述控制器输出的压力比例调节信号和流量比例调节信号；信号处理装置，其输入端连接到所述信号采集装置的输出端，其输出端连接到变频器，该信号处理装置将压力比例调节信号和流量比例调节信号转变为用于控制所述变频器工作频率的变频器频率信号。本发明可根据工艺特点提供相应能量来驱动油泵，从而达到节能的目的。

Description

一种注塑机装置及注塑方法

技术领域

本发明涉及一种注塑机装置及注塑方法，具体涉及一种具有节能控制功能的注塑机装置及注塑方法。

背景技术

现在生产和生活中，大量的塑料制品或半成品是通过注塑机注塑而制成的。图1为现有注塑机整机外形图，其工作过程如下：将产品生产过程中各个工艺段的工艺参数，如：压力(油压)、速度(出油速度)、时间、距离等，通过面板1输入，注塑机自动将这些参数输入控制器即中央处理器CPU板2进行处理后，输出到压力流量比例调节阀3。工频电机4提供足够的动力来驱动油泵5，而油泵的油压和出油速度要靠压力流量比例调节阀来调整，不同的工艺段会要求不同的油压和出油速度来实现。其关键的工艺段包括：锁模、射胶、溶胶、冷却、开模等过程。工频电机通过三相电源线接入电网，作为注塑机的动力提供设备。

现有的大量注塑机均采用将工频电源输入三相异步交流电动机来驱动油泵工作的方式，这种方式不能改变电机的转速，在使用注塑机生产每件产品时，由于都要经过多道工艺过程，而每道工艺过程所需要油泵的油压和出油速度是各不相同的。因此，采用工频电源直接输入电动机来驱动油泵工作的方式时，当面对工艺过程中的最大油压，最高出油速度这一情况，电机必须一直运行在这种情况下才能提供足够的动力。但是这样一来，在许多不需要最大油压、最高出油速度的工艺过程中，工频电机所提供的部分动力是被白白消耗掉的，造成了能量的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种注塑机装置及利用该装置的注塑方法，该装置及注塑方法可以根据工艺特点提供相应能量来驱动油泵。

为达到上述目的，本发明采用的第一技术方案是：一种注塑机装置，包括：

面板，用于接收对压力或流量参数的设置操作；

控制器，将压力或流量的设置操作转变为压力比例调节信号或流量比例调节信号；

压力流量阀，根据压力调节信号或流量调节信号来调节所述油泵的压力或流量；

与压力流量阀连接的油泵；

接入电网的电机，用于给所述注塑机装置提供动力；

变频器，位于电源和所述电机之间，用于改变该电机工作电源的频率和幅度，以控制该电机的运行转速；

信号采集装置，其输入端连接到所述控制器的输出端，提取所述控制器输出的压力比例调节信号或流量比例调节信号；

信号处理装置，其输入端连接到所述信号采集装置的输出端，其输出端连接到变频器，该信号处理装置根据压力比例调节信号中压力信息或流量比例调节信号中流量信息产生相应用于控制所述变频器工作频率的变频器频率信号。

上述第一技术方案中，所述信号采集装置采用瑞萨公司M30260F6A型单片机。

本发明采用的第二技术方案是：一种注塑方法，包括以下步骤：

步骤1，将压力和流量的设置操作分别转变为压力比例调节信号和流量比例调节信号；

步骤2，将所述压力比例调节信号和流量比例调节信号，分别分为两路，第一分支信号用来调节油泵的压力和流量，第二分支信号转变为用于控制变频器工作频率的变频器频率信号；

步骤3，变频器频率信号控制变频器来改变所述电机工作电源的频率和幅度，以控制该电机的运行转速。

上述第二技术方案中，所述步骤2中第二分支信号转变为用于控制变频器工作频率的变频器频率信号，进一步包括：

步骤3-1，第二分支信号中压力比例调节信号和流量比例调节信号经信号采集装置采集并转换为可处理的标准电压信号或标准电流信号；

步骤3-2，根据标准电压信号或标准电流信号获得工艺过程中压力比例调节瞬时值，该瞬时值为VI，并根据该工艺获得相应的压力比例调节值的最大值与最小值，该压力比例调节最大值为：VImax，最小值为：VImin，根据标准电压信号或标准电流信号获得工艺过程中流量比例调节瞬时值，该瞬时值为AI，并根据该工艺获得相应的流量比例调节值的最大值与最小值，该流量比例调节最大值为：AImax，最小值为：AImin；

步骤3-3，根据压力比例调节值的瞬时值、最大值和最小值计算出变频器所需的第一变频器频率Fui，根据流量比例调节值的瞬时值、最大值和最小值计算出变频器所需的第二变频器频率Fai，具体如下：

Fai＝AI*Fb/(AImax-AImin)

Fui＝VI*Fb/(VImax-VImin)

公式中：Fb：市电的频率值50HZ，AI：流量比例调节瞬时值，VI：压力比例调节瞬时值；

步骤3-4，比较第一变频器频率Fui与第二变频器频率Fai，两者中大的数值转变为所述变频器频率信号，

F＝Fui  (Fui＞Fai)

F＝Fai  (Fai＞Fui)

式中：F为变频器的工作频率。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明要根据不同工艺段对电机出力要求，直接从压力流量阀的控制器中提取信号，用于调整变频器对电机的输出，以改变电机的运转速度，从而达到节能的效果。

2、本发明将信号采集装置输出的信号转变为一个控制变频器工作的变频器频率信号，保证了电机的转速与工艺要求对应。

3、本发明不需要额外增加压力或流量传感器，且采集信号是实时的，反应速度快。

附图说明

附图1为现有的注塑机外部示意图；

附图2为本发明结构原理图；

附图3A和3B为本发明信号处理装置电路图；

附图4A和4B为本发明信号采集装置电路图；

附图5为本发明信号处理流程示意图；

附图6和附图7为注塑机部分电路图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种注塑机装置，如附图2所示，其包括：

面板，用于接收对压力或流量参数的设置操作，如附图6中JI、J2、J3所示；

控制器，将压力或流量的设置操作转变为压力比例调节信号或流量比例调节信号；

压力流量阀，根据压力调节信号1IA或流量调节信号2IA来调节所述油泵的压力或流量；

与压力流量阀连接的油泵；

接入电网的电机，用于给所述注塑机装置提供动力；

变频器，位于电源和所述电机之间，用于改变该电机工作电源的频率和幅度，以控制该电机的运行转速；

信号采集装置，其输入端连接到所述控制器的输出端，提取所述控制器输出的压力比例调节信号1IA或流量比例调节信号2IA，如附图4A和4B所示；

信号处理装置，其输入端连接到所述信号采集装置的输出端，其输出端连接到变频器，该信号处理装置根据压力比例调节信号1IA中压力信息或流量比例调节信号2IA中流量信息产生相应用于控制所述变频器工作频率的变频器频率信号，该信号处理装置采用瑞萨公司M30260F6A型单片机，如附图3A和3B所示。

本实施例上述内容具体解释如下，如图2所示，所述信号采集装置用于接收注塑机的压力比例调节信号1IA和流量比例调节信号2IA，并将这些信号转换后输入到信号处理装置，在信号处理装置中将这些信号进行计算处理，得出变频器所需要的频率，并传输给变频器，以控制电机的运行转速。

要达到节能效果的最基本的接法是：如附图4所示，信号采集装置的输入端与注塑机的压力流量比例调节阀相连，分别送入压力比例调节阀的压力比例调节信号1IA和流量比例调节信号2IA；经过信号采集装置电路的转换，分别输出压力比例调节信号的瞬时值VI和流量比例信号的瞬时AI。再将压力比例调节信号瞬时值VI、流量比例调节信号瞬时值AI输入到信号处理装置。

节能的关键是要根据不同工艺段的电机出力要求，调整变频器对电机的输出，以改变电机的运转速度，从而达到节能的效果。由于注塑机在工作时的工艺段较多，如：锁模、射胶、溶胶、开模等，所以涉及到的工艺参数也较多，如何从诸多的工艺参数中提取重要而有效的信息是重点，而如何处理这些信息并最终得到一个变频器的工作频率，由此控制电机转速，从而实现节能的目的。

图2中虚线框内为现有注塑机结构简单示意，其电路结构如附图6和7所示，虚线外则为本实施例增加的装置部分。触摸面板得到产品加工的每道工序的工艺参数，如油压、出油速度、工序序号、工作时间等；这些信号送入注塑机的控制器即中央处理器CPU板；控制器即中央处理器CPU板是控制整个注塑机完成工作所涉及的电信号的处理核心，其功能之一就是产生压力流量比例调节阀所需的和工艺要求所对应的模拟电信号以及其它相关信号；压力流量比例调节阀根据控制器的信号，通过调节油压以及出油速度将油泵的出力大小和速度控制在工艺要求之内；而电机是提供给油泵的动力源。未经基于变频器节能改造的注塑机的电机一般是恒定运行在工频50HZ。

变频器就是可以灵活调节电机的运转速度的电气设备，它可以将工频输入(50HZ)的交流电源整流逆变为0-400HZ频率的三相交流输出到电机，来降低电机的运转速度。当电机以低于工频转速的速度工作时，所耗电量会随之下降。

图2中的信号采集装置从工艺参数中提取重要而有效的信息。注塑机都配有压力流量比例调节阀，用以调节油泵的出力大小和速度，输入压力比例调节阀的信号为反映工艺参数设定的两个关键模拟信号压力比例调节信号和流量比例调节信号。信号采集装置快速准确的获取了上述信号，并将采集的信号转换为易于处理的模拟量电平信号。

采用这种信号获取方案的好处为：一般压力流量比例调节阀进线盒在机器外部，信号采集方便；压力流量比例调节阀为油泵处理调节的关键性部件，进入压力比例调节阀的关键信号集中，能够反映各工艺段要求；压力流量比例调节阀信号多为1安以内的电流信号或20伏左右的电平信号，易于采样变换和处理；压力流量比例调节阀信号时刻跟随工艺参数变化，对其采集的信号处理实时性强。

根据信号采集装置输出信号合成处理后得到适合的变频器工作频率。图2中的信号处理装置及变频器为苏州巨联公司设计生产的交流变频器，利用其本身具有的2路标准模拟通道(0----10V)和6个多功能输入端子来接收信号采集装置输出的模拟量和开关量电平信号。其中该变频器的核心控制软件中就有信号处理部分。该处理方式具体如下：

采用压力比例调节信号，流量比例调节信号经过两路信号采集装置输出0-10V信号VI，AI；目的是为了得到信号处理装置可处理的工业标准电压或电流信号(0-10V或0-20mA)。

确定工艺流程中压力比例调节信号瞬时值VI，流量比例调节信号瞬时值AI的实际最大值与最小值AImax、AImin、VImax、VImin；

计算AI、VI对应所需的变频器输出频率Fai，Fui：

Fai＝AI*Fb/(AImax-AImin)

Fui＝VI*Fb/(VImax-VImin)

Fb一般等于市电的频率，Fb＝50HZ

计算最终变频器输出的频率F：

F＝Fui  (Fui＞Fai)

F＝Fai  (Fai＞Fui)

比较Fui和Fai的值，把大的那个值转变为变频器频率信号，变频器根据该信号控制电机转速。

本实施例是对特定的变频器产品，通过修改变频器核心软件得到适合的变频器工作频率，本实施例苏州某大型注塑机制造和使用厂家做过充分的试验。试验机型为该厂自行生产的注塑机，电机功率为22KW。

试验结果表明，无节能器试验每小时耗电量为3.862度/小时；有节能器试验每小时耗电量为2.372度/小时。安装节能器后的节电效果为：(3.862-2.372)/3.862＝38.5％.

改造后，未出现爆盘、黏膜问题，经长时间试验运行，产品符合工艺要求，对工艺时间无影响；且节能装置安装简便、工作可靠；从试验数据看节能效果极其显著，单机节能效果在30％-40％之间。

实施例二：一种注塑方法，包括以下步骤：

步骤1，将压力和流量的设置操作分别转变为压力比例调节信号1IA和流量比例调节信号2IA。

步骤2，将所述压力比例调节信号1IA和流量比例调节信号2IA，分别分为两路，第一分支信号用来调节油泵的压力和流量，第二分支信号转变为用于控制变频器工作频率的变频器频率信号；所述步骤2中第二分支信号转变为用于控制变频器工作频率的变频器频率信号，该步骤2进一步包括：

步骤2-1，第二分支信号中压力比例调节信号1IA和流量比例调节信号经信号2IA采集装置采集并转换为可处理的标准电压信号或标准电流信号；

步骤2-2，根据标准电压信号或标准电流信号获得工艺过程中压力比例调节瞬时值，该瞬时值为VI，并根据该工艺获得相应的压力比例调节值的最大值与最小值，该压力比例调节最大值为：VImax，最小值为：VImin，根据标准电压信号或标准电流信号获得工艺过程中流量比例调节瞬时值，该瞬时值为AI，并根据该工艺获得相应的流量比例调节值的最大值与最小值，该流量比例调节最大值为：AImax，最小值为：AImin；

步骤2-3，根据压力比例调节值的瞬时值、最大值和最小值计算出变频器所需的第一变频器频率Fui，根据流量比例调节值的瞬时值、最大值和最小值计算出变频器所需的第二变频器频率Fai，具体如下：

Fai＝AI*Fb/(AImax-AImin)

Fui＝VI*Fb/(VImax-VImin)

公式中：Fb：市电的频率值50HZ，AI：流量比例调节瞬时值，VI：压力比例调节瞬时值；

步骤2-4，比较第一变频器频率Fui与第二变频器频率Fai，两者中大的数值转变为所述变频器频率信号，

F＝Fui  (Fui＞Fai)

F＝Fai  (Fai＞Fui)

式中：F为变频器的工作频率。

步骤3，变频器频率信号控制变频器来改变所述电机工作电源的频率和幅度，以控制该电机的运行转速。

本实施例上述内容具体解释如下，附图5是信号处理流程示意图，根据信号采集装置输出信号合成处理后得到适合的变频器工作频率。图2中的信号处理装置及变频器为苏州巨联公司设计生产的交流变频器，利用其本身具有的2路标准模拟通道(0----10V)和6个多功能输入端子来接收信号采集装置输出的模拟量和开关量电平信号。其中该变频器的核心控制软件中就有信号处理部分。该处理方式具体如下：

采用压力比例调节信号，流量比例调节信号经过两路信号采集装置输出0-10V信号VI，AI；目的是为了得到信号处理装置可处理的工业标准电压或电流信号(0-10V或0-20mA)。

确定工艺流程中压力比例调节信号瞬时值VI，流量比例调节信号瞬时值AI的实际最大值与最小值AImax、AImin、VImax、VImin；

计算AI、VI对应所需的变频器输出频率Fai，Fui：

Fai＝AI*Fb/(AImax-AImin)

Fui＝VI*Fb/(VImax-VImin)

Fb一般等于市电的频率，Fb＝50HZ

计算最终变频器输出的频率F：

F＝Fui  (Fui＞Fai)

F＝Fai  (Fai＞Fui)

比较Fui和Fai的值，把大的那个值转变为变频器频率信号，变频器根据该信号控制电机转速。

本实施例是对特定的变频器产品，通过修改变频器核心软件得到适合的变频器工作频率，本实施例苏州某大型注塑机制造和使用厂家做过充分的试验。试验机型为该厂自行生产的注塑机，电机功率为22KW。

试验结果表明，无节能器试验每小时耗电量为3.862度/小时；有节能器试验每小时耗电量为2.372度/小时。安装节能器后的节电效果为：(3.862-2.372)/3.862＝38.5％.

改造后，未出现爆盘、黏膜问题，经长时间试验运行，产品符合工艺要求，对工艺时间无影响；且节能装置安装简便、工作可靠；从试验数据看节能效果极其显著，单机节能效果在30％-40％之间。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种注塑机装置，其包括：

面板，用于接收对压力或流量参数的设置操作；

控制器，将压力或流量的设置操作转变为压力比例调节信号(1IA)或流量比例调节信号(2IA)；

压力流量阀，根据压力调节信号(1IA)或流量调节信号(2IA)来调节所述油泵的压力或流量；

与压力流量阀连接的油泵；

接入电网的电机，用于给所述注塑机装置提供动力；

其特征在于：还包括：

变频器，位于电源和所述电机之间，用于改变该电机工作电源的频率和幅度，以控制该电机的运行转速；

信号采集装置，其输入端连接到所述控制器的输出端，提取所述控制器输出的压力比例调节信号(1IA)或流量比例调节信号(2IA)；

信号处理装置，其输入端连接到所述信号采集装置的输出端，其输出端连接到变频器，该信号处理装置根据压力比例调节信号(1IA)中压力信息或流量比例调节信号(2IA)中流量信息产生相应用于控制所述变频器工作频率的变频器频率信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述信号处理装置采用瑞萨公司M30260F6A型单片机。

3.一种利用权利要求1所述装置的注塑方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，将压力和流量的设置操作分别转变为压力比例调节信号(1IA)和流量比例调节信号(2IA)；

步骤2，将所述压力比例调节信号(1IA)和流量比例调节信号(2IA)，分别分为两路，第一分支信号用来调节油泵的压力和流量，第二分支信号转变为用于控制变频器工作频率的变频器频率信号；

步骤3，变频器频率信号控制变频器来改变所述电机工作电源的频率和幅度，以控制该电机的运行转速。

4.根据权利要求3所述的注塑方法，其特征在于：所述步骤2中第二分支信号转变为用于控制变频器工作频率的变频器频率信号，进一步包括：

步骤3-1，第二分支信号中压力比例调节信号(1IA)和流量比例调节信号(2IA)经信号采集装置采集并转换为可处理的标准电压信号或标准电流信号；

步骤3-2，根据标准电压信号或标准电流信号获得工艺过程中压力比例调节瞬时值，该瞬时值为VI，并根据该工艺获得相应的压力比例调节值的最大值与最小值，该压力比例调节最大值为：VImax，最小值为：VImin，根据标准电压信号或标准电流信号获得工艺过程中流量比例调节瞬时值，该瞬时值为AI，并根据该工艺获得相应的流量比例调节值的最大值与最小值，该流量比例调节最大值为：AImax，最小值为：AImin；

步骤3-3，根据压力比例调节值的瞬时值、最大值和最小值计算出变频器所需的第一变频器频率，该频率为Fui，根据流量比例调节值的瞬时值、最大值和最小值计算出变频器所需的第二变频器频率，该频率为Fai，具体如下：

Fai＝AI*Fb/(AImax-AImin)

Fui＝VI*Fb/(VImax-VImin)

式中：Fb：市电的频率值50Hz，AI：流量比例调节瞬时值，VI：压力比例调节瞬时值；

步骤3-4，比较第一变频器频率Fui与第二变频器频率Fai，两者中大的数值转变为所述变频器频率信号，

F＝Fui(Fui＞Fai)

F＝Fai(Fai＞Fui)

式中：F为变频器的工作频率，单位为Hz。

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