CN106371397B - 一种基于传感器技术设计的新材料生产装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，设置有生产装置本体和用于对生产装置本体供电管理的管理系统，生产装置本体包括材料添加系统及与材料添加系统相连接的模具；在管理系统内设置有模数转换电路、处理器电路、数模转换电路、PLC电路、泵电路、交流电源电路及直流供电电路，模具包括上模具和下模具，压力传感器设置在上模具上，温度传感器设置在下模具上；采用继电器管理控制模式设计的新材料生产装置，结合PLC技术，能够达到无误差动作的进行泵的电源供电操作控制，从而避免人工手动控制易出现触电危害的情况发生，有效的降低生产责任事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及材料科学技术等领域，具体的说，是一种基于传感器技术设计的新材料生产装置。
背景技术
新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。
世界材料产业的产值以每年约30％的速度增长，化工新材料、微电子、光电子、新能源成了研究最活跃、发展最快、最为投资者所看好的新材料领域，材料创新已成为推动人类文明进步的重要动力之一，也促进了技术的发展和产业的升级。
化工新材料是国家重点扶持的低碳经济领域新兴产业之一，根据《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》和《新材料产业“十二五”发展规划》，化工新材料产业成为国民经济的先导产业；《石油和化工“十二五”科技发展规划纲要》提出力争到2015年，国内高端化工新材料整体技术水平与发达国家的差距缩小到10年左右，达到本世纪初国际先进水平；《石化和化学工业“十二五”发展规划》提出“十二五”化工新材料发展重点包括：特种合成橡胶、工程塑料、高性能纤维、氟硅材料、可降解材料、功能性膜材料、功能高分子材料及复合材料等领域。
国内化工新材料市场存在巨大的市场缺口，进口量占据国内大部分市场份额，国内化工新材料整体自给率在56％左右，其中新领域的化工新材料自给率仅为52％，工程塑料和特种橡胶自给率仅为35％和30％。
化工新材料产品都会经历产品毛利率波动和进口替代率不断上升的过程。在化工新材料进口替代过程中，多数产品供大于求的矛盾不突出，部分产品供不应求，掌握核心技术的企业产能扩张即能获得与投资成正比的利润，多数企业能实现持续快速增长。高壁垒带来高的回报，尖端化工新材料产品毛利率在70％以上，远远超过大宗化学品15％左右的行业平均利润。
随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分为金属材料、无机非金属材料(如陶瓷、砷化镓半导体等)、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分为结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24％；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现等等。
21世纪科技发展的主要方向之一是新材料的研制和应用。新材料的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，采用继电器管理控制模式设计的新材料生产装置，结合PLC技术，能够达到无误差动作的进行泵的电源供电操作控制，从而避免人工手动控制易出现触电危害的情况发生，有效的降低生产责任事故的发生。
本发明通过下述技术方案实现：一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，设置有生产装置本体和用于对生产装置本体供电管理的管理系统，所述生产装置本体包括材料添加系统及与材料添加系统相连接的模具；在所述管理系统内设置有模数转换电路、处理器电路、数模转换电路、PLC电路、泵电路、交流电源电路及直流供电电路，所述交流电源电路分别与泵电路及直流供电电路相连接，所述泵电路连接材料添加系统，PLC电路与泵电路相连接，模数转换电路分别连接有压力传感器和温度传感器，处理器电路分别与直流供电电路、模数转换电路及数模转换电路相连接，数模转换电路连接PLC电路；所述模具包括上模具和下模具，压力传感器设置在上模具上，温度传感器设置在下模具上。
进一步的为更好地实现本发明，采用挤压成型的生产工艺配合模具生产新材料产品，采用主材和辅材分别各自前期处理，后期混合的供应的模式而设计，并有效的结合压力传感技术和温度传感进行加工生产时的原始数据采集，为后期的模具间压力调节，及材料温度控制提供参考参数，从而达到智能化的生产新材料，避免由于压力或温度原因影响产成品的质量，整个系统具有设计科学，使用安全可靠等优点，特别采用下述设置结构：在所述材料添加系统内设置有主材料添加系统、辅材添加系统及混合器，所述主材料添加系统和辅材添加系统皆与混合器相连接，且混合器的出口与模具相连接；所述压力传感器设置在上模具与下模具接触的底面上，且压力传感器内陷于上模具内，所述温度传感器设置在下模具与上模具的底面相接触的面上，且温度传感器内陷于下模具内。
进一步的为更好地实现本发明，能够将混合器内混合好后的材料无浪费的注入到模具内进行成型生产，特别采用下述设置结构：所述混合器的出口设置有出料管，且出料管贯穿上模具与上模具的出料口相连接。
进一步的为更好地实现本发明，能够最大化的实现高精度的检测压力值和温度值，特别采用下述设置结构：所述压力传感器和温度传感器在空间位置上分设在出料管的对侧。
进一步的为更好地实现本发明，为便于将成型好后的新材料产品进行脱模，避免脱模不当影响产成品的质量(外观)，特别采用下述设置结构：在所述下模具内还设置有脱模层，且脱模层均匀设置在下模具内与上模具的形状适配。
进一步的为更好地实现本发明，便于在进行挤压成型时所产生的气体能够及时排除，以便使得产品形状不会出现瑕疵，特别采用下述设置结构：在所述上模具的上部还设置有出气孔。
进一步的为更好地实现本发明，能够将下模具进行有效固定，从而在挤压成型时不会出现安全责任事故，特别采用下述设置结构：还包括用于承载模具的承载台，且下模具固定在承载台上。
进一步的为更好地实现本发明，能够单独的对主材料进行吸取，而后与辅材进行合成，特别采用下述设置结构：在所述泵电路内设置有相互连接的第一泵控制电路和第一泵继电器，在所述主材料添加系统内设置有第一泵、主材料吸取器及主材料搅拌桶，所述PLC电路连接第一泵控制电路，第一泵继电器连接第一泵，所述交流电源电路与第一泵继电器相连接，所述第一泵通过联轴器与主材料吸取器相连接，主材料吸取器的进料口通过管道连接主材料搅拌桶，主材料吸取器的出料口通过主材料管道与混合器的主材料进口相连接。
进一步的为更好地实现本发明，能够单独的对辅材进行吸取，而后再混合器内同主材一起合成，特别采用下述设置方式：在所述泵电路内还设置有相互连接的第二泵控制电路和第二泵继电器，在所述辅材添加系统内设置有第二泵、辅材吸取器及辅材搅拌桶，所述PLC电路连接第二泵控制电路，第二泵继电器连接第二泵，所述交流电源电路与第二泵继电器相连接，所述第二泵通过联轴器与辅材吸取器相连接，辅材吸取器的进料口通过管道连接辅材搅拌桶，辅材吸取器的出料口通过辅材管道与混合器的辅材进口相连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明采用继电器管理控制模式设计的新材料生产装置，结合PLC技术，能够达到无误差动作的进行泵的电源供电操作控制，从而避免人工手动控制易出现触电危害的情况发生，有效的降低生产责任事故的发生。
本发明采用挤压成型的生产工艺配合模具生产新材料产品，采用主材和辅材分别各自前期处理，后期混合的供应的模式而设计，并有效的结合压力传感技术和温度传感进行加工生产时的原始数据采集，为后期的模具间压力调节，及材料温度控制提供参考参数，从而达到智能化的生产新材料，避免由于压力或温度原因影响产成品的质量，整个系统具有设计科学，使用安全可靠等优点。
本发明采用机械挤压成型的原理进行新材料的生产，并结合传感器技术进行参数检测，可以保障浪费率达到最低，有效提高生产效益。
本发明采用前期分段处理原材料的工艺模式设计，能够当出现某种材料加入错误时，不会导致该批次的所有材料浪费的情况发生。
本发明闭模成型，生产环境好，劳动强度低，对工人技术熟练程度的要求低，成型周期较短。
附图说明
图1为本发明所述的管理系统结构示意图。
图2为本发明的结构示意图。
其中，1-第一泵，2-第二泵，3-主材料吸取器，4-辅材吸取器，5-主材料搅拌桶，6-辅材搅拌桶，7-下模具，8-温度传感器，9-承载台，10-上模具，11-主材料管道，12-辅材管道，13-混合器，14-出料管，15-出气孔，16-压力传感器，18-脱模层。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
值得注意的是，在本发明的实际应用中，不可避免的会应用到软件程序，但申请人在此声明，该技术方案在具体实施时所应用的软件程序皆为现有技术，在本申请中，不涉及到软件程序的更改及保护，只是对为实现发明目的而设计的硬件架构的保护。
实施例1：
一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，采用继电器管理控制模式设计的新材料生产装置，结合PLC技术，能够达到无误差动作的进行泵的电源供电操作控制，从而避免人工手动控制易出现触电危害的情况发生，有效的降低生产责任事故的发生，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：设置有生产装置本体和用于对生产装置本体供电管理的管理系统，所述生产装置本体包括材料添加系统及与材料添加系统相连接的模具；在所述管理系统内设置有模数转换电路、处理器电路、数模转换电路、PLC电路、泵电路、交流电源电路及直流供电电路，所述交流电源电路分别与泵电路及直流供电电路相连接，所述泵电路连接材料添加系统，PLC电路与泵电路相连接，模数转换电路分别连接有压力传感器16和温度传感器8，处理器电路分别与直流供电电路、模数转换电路及数模转换电路相连接，数模转换电路连接PLC电路；所述模具包括上模具10和下模具7，压力传感器16设置在上模具10上，温度传感器8设置在下模具7上；优选的处理器电路采用DSP处理器搭建。
在设计使用时，温度传感器8对模具内部挤压的新材料温度进行感测，并将非电量的温度信号转换为电量信号，而后利用数模转换电路转换为可供处理器电路处理的数字信号，并利用处理器电路进行深度处理(比较、分析、形成控制策略等)；压力传感器16用于对模具内的挤压力进行感测，而后将非电量的压力值信号转换为电量信号，而后利用数模转换电路转换为可供处理器电路处理的数字信号，并利用处理器电路进行深度处理(比较、分析、形成控制策略等)；当处理器电路形成控制策略后，将发出控制指令，而后利用数模转换电路将数字信号状的控制指令转换为模拟信号并利用PLC电路在PLC技术模式下对泵电路进行管控。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，采用挤压成型的生产工艺配合模具生产新材料产品，采用主材和辅材分别各自前期处理，后期混合的供应的模式而设计，并有效的结合压力传感技术和温度传感进行加工生产时的原始数据采集，为后期的模具间压力调节，及材料温度控制提供参考参数，从而达到智能化的生产新材料，避免由于压力或温度原因影响产成品的质量，整个系统具有设计科学，使用安全可靠等优点，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述材料添加系统内设置有主材料添加系统、辅材添加系统及混合器13，所述主材料添加系统和辅材添加系统皆与混合器13相连接，且混合器13的出口与模具相连接；所述压力传感器16设置在上模具10与下模具7接触的底面上，且压力传感器16内陷于上模具10内，所述温度传感器8设置在下模具7与上模具10的底面相接触的面上，且温度传感器8内陷于下模具7内。
在使用时，压力传感器16设置在上模具10的底部且内陷于上模具10内，压力传感器16的表面与上模具10的底面齐平，用于对挤压力进行感测；温度传感器8设置在下模具7内底部，且温度传感器8的的表面与下模具7的内底面齐平，用于对内部挤压的新材料温度进行感测，混合器将处理好后的主材料和辅材进行均匀混合，而后注入到模具内进行挤压成型。
实施例3：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够将混合器内混合好后的材料无浪费的注入到模具内进行成型生产，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：所述混合器13的出口设置有出料管14，且出料管14贯穿上模具10与上模具10的出料口相连接，混合好后的材料将通过出料管14注入到模具的成型腔内进行挤压成型。
实施例4：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够最大化的实现高精度的检测压力值和温度值，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：所述压力传感器16和温度传感器8在空间位置上分设在出料管14的对侧。
实施例5：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，为便于将成型好后的新材料产品进行脱模，避免脱模不当影响产成品的质量(外观)，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述下模具7内还设置有脱模层18，且脱模层18均匀设置在下模具7内与上模具10的形状适配，在使用时，脱模层18的设置能够方便成型后的新材料进行无损脱模。
实施例6：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，便于在进行挤压成型时所产生的气体能够及时排除，以便使得产品形状不会出现瑕疵，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述上模具10的上部还设置有出气孔15。
实施例7：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够将下模具进行有效固定，从而在挤压成型时不会出现安全责任事故，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：还包括用于承载模具的承载台9，且下模具7固定在承载台9上。
实施例8：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够单独的对主材料进行吸取，而后与辅材进行合成，如图1、图2所示，特别采用下述设置结构：在所述泵电路内设置有相互连接的第一泵控制电路和第一泵继电器，在所述主材料添加系统内设置有第一泵1、主材料吸取器3及主材料搅拌桶5，所述PLC电路连接第一泵控制电路，第一泵继电器连接第一泵1，所述交流电源电路与第一泵继电器相连接，所述第一泵1通过联轴器与主材料吸取器3相连接，主材料吸取器3的进料口通过管道连接主材料搅拌桶5，主材料吸取器3的出料口通过主材料管道11与混合器13的主材料进口相连接；在使用时，将主材料在主材料搅拌桶5内搅拌处理好后利用第一泵1通过主材料吸取器3吸取，而后通过主材料管道11注入到混合器内同辅材进行均匀混合。
实施例9：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好地实现本发明，能够单独的对辅材进行吸取，而后再混合器内同主材一起合成，如图1、图2所示，特别采用下述设置方式：在所述泵电路内还设置有相互连接的第二泵控制电路和第二泵继电器，在所述辅材添加系统内设置有第二泵2、辅材吸取器4及辅材搅拌桶6，所述PLC电路连接第二泵控制电路，第二泵继电器连接第二泵2，所述交流电源电路与第二泵继电器相连接，所述第二泵2通过联轴器与辅材吸取器4相连接，辅材吸取器4的进料口通过管道连接辅材搅拌桶6，辅材吸取器4的出料口通过辅材管道12与混合器13的辅材进口相连接，在使用时辅材搅拌桶6将用于生产的辅材进行均匀搅拌混合后，通过第二泵2向辅材吸取器通过动力将其吸取后利用辅材管道12输送至混合器内同主材料进行均匀混合。
在使用时，利用PLC电路在PLC技术模式下对第一泵控制电路和第二泵控制电路进行管控，第一泵控制电路将控制第一泵继电器的高压端吸合，第二泵控制电路控制第二泵继电器的高压端吸合，从而使得交流电源电路分别通过第一泵继电器的高压端和第二泵继电器的高压端分别供电至第一泵2和第二泵2。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，其特征在于：设置有生产装置本体和用于对生产装置本体供电管理的管理系统，所述生产装置本体包括材料添加系统及与材料添加系统相连接的模具；在所述管理系统内设置有模数转换电路、处理器电路、数模转换电路、PLC电路、泵电路、交流电源电路及直流供电电路，所述交流电源电路分别与泵电路及直流供电电路相连接，所述泵电路连接材料添加系统，PLC电路与泵电路相连接，模数转换电路分别连接有压力传感器(16)和温度传感器(8)，处理器电路分别与直流供电电路、模数转换电路及数模转换电路相连接，数模转换电路连接PLC电路；所述模具包括上模具(10)和下模具(7)，压力传感器(16)设置在上模具(10)上，温度传感器(8)设置在下模具(7)上；
在所述材料添加系统内设置有主材料添加系统、辅材添加系统及混合器(13)，所述主材料添加系统和辅材添加系统皆与混合器(13)相连接，且混合器(13)的出口与模具相连接；所述压力传感器(16)设置在上模具(10)与下模具(7)接触的底面上，且压力传感器(16)内陷于上模具(10)内，所述温度传感器(8)设置在下模具(7)与上模具(10)的底面相接触的面上，且温度传感器(8)内陷于下模具(7)内；
所述混合器(13)的出口设置有出料管(14)，且出料管(14)贯穿上模具(10)与上模具(10)的出料口相连接；
所述压力传感器(16)和温度传感器(8)在空间位置上分设在出料管(14)的对侧。
2.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，其特征在于：在所述下模具(7)内还设置有脱模层(18)，且脱模层(18)均匀设置在下模具(7)内与上模具(10)的形状适配。
3.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，其特征在于：在所述上模具(10)的上部还设置有出气孔(15)。
4.根据权利要求1所述的一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，其特征在于：还包括用于承载模具的承载台(9)，且下模具(7)固定在承载台(9)上。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，其特征在于：在所述泵电路内设置有相互连接的第一泵控制电路和第一泵继电器，在所述主材料添加系统内设置有第一泵(1)、主材料吸取器(3)及主材料搅拌桶(5)，所述PLC电路连接第一泵控制电路，第一泵继电器连接第一泵(1)，所述交流电源电路与第一泵继电器相连接，所述第一泵(1)通过联轴器与主材料吸取器(3)相连接，主材料吸取器(3)的进料口通过管道连接主材料搅拌桶(5)，主材料吸取器(3)的出料口通过主材料管道(11)与混合器(13)的主材料进口相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，其特征在于：在所述泵电路内还设置有相互连接的第二泵控制电路和第二泵继电器，在所述辅材添加系统内设置有第二泵(2)、辅材吸取器(4)及辅材搅拌桶(6)，所述PLC电路连接第二泵控制电路，第二泵继电器连接第二泵(2)，所述交流电源电路与第二泵继电器相连接，所述第二泵(2)通过联轴器与辅材吸取器(4)相连接，辅材吸取器(4)的进料口通过管道连接辅材搅拌桶(6)，辅材吸取器(4)的出料口通过辅材管道(12)与混合器(13)的辅材进口相连接。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于传感器技术设计的新材料生产装置，其特征在于：在所述泵电路内还设置有相互连接的第二泵控制电路和第二泵继电器，在所述辅材添加系统内设置有第二泵(2)、辅材吸取器(4)及辅材搅拌桶(6)，所述PLC电路连接第二泵控制电路，第二泵继电器连接第二泵(2)，所述交流电源电路与第二泵继电器相连接，所述第二泵(2)通过联轴器与辅材吸取器(4)相连接，辅材吸取器(4)的进料口通过管道连接辅材搅拌桶(6)，辅材吸取器(4)的出料口通过辅材管道(12)与混合器(13)的辅材进口相连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20181130 Address after: 402284 Degan Industrial Park, Jiangjin District, Chongqing Patentee after: CHONGQING TUOZHUO METAL MATERIALS Co.,Ltd. Address before: 402284 Wang De Fu Industrial Park, Jiangjin District, Chongqing. Patentee before: CHONGQING YOUYOU NEW MATERIAL Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
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Effective date of registration: 20221220 Address after: 100000 Room 304-1, Floor 3, Building 1, Yard 1, North Tianshunzhuang Road, Shijingshan District, Beijing Patentee after: Beijing Haode Chuye New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 402284 Degan Industrial Park, Jiangjin District, Chongqing Patentee before: CHONGQING TUOZHUO METAL MATERIALS Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100000 Room 304-1, Floor 3, Building 1, Yard 1, North Tianshunzhuang Road, Shijingshan District, Beijing Patentee after: Beijing Haode Tiangong New Material Technology Co.,Ltd. Address before: 100000 Room 304-1, Floor 3, Building 1, Yard 1, North Tianshunzhuang Road, Shijingshan District, Beijing Patentee before: Beijing Haode Chuye New Material Technology Co.,Ltd. |