CN106476233B - 射出成型机及其塑化单元液压控制装置、背压控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种射出成型机及其塑化单元液压控制装置、背压控制方法。其中，射出成型机的塑化单元包括注射油缸和连接注射油缸活塞杆的螺杆；所述塑化单元液压控制装置包括用以控制塑化单元中注射油缸背压的背压控制回路；所述背压控制回路包括进油通道、回油通道和控制通道；进油通道连接液压系统进油口和注射油缸的无杆腔，以在熔胶时将液压系统的压力油引入至注射油缸的无杆腔；回油通道连接注射油缸的无杆腔和液压系统控制回油口，以使注射油缸无杆腔内的油回流；控制通道控制回油通道上的回油阻力，以使经进油通道引入注射油缸无杆腔的压力与该回油阻力之差达到预设值。本发明可使塑化单元熔胶过程中注射油缸背压保持稳定。

Description

射出成型机及其塑化单元液压控制装置、背压控制方法

技术领域

本发明涉及成型设备领域，特别涉及一种射出成型机及其塑化单元液压控制装置、背压控制方法。

背景技术

参阅图1，射出成型机主要包括塑化单元100、锁模单元200、机架300、液压系统400、电气控制系统500和防护罩板部分600等，其工作过程为：锁模单元200安装有模具，开始工作循环时，锁模单元200合模，形成制品模腔；然后塑化单元100将已熔融的树脂注入模腔，再在模腔制品冷却收缩时段保持一定的压力，使树脂冷却固化形成致密制品；树脂冷却过程中，塑化单元100开始塑化储料计量，产生一定量合格品质的熔体，为下次注射准备好；合模单元开模，合模单元有顶出装置顶出制品后，再合模开始下一生产循环。

塑化单元具有熔胶和注射功能，熔胶塑化计量储料的过程为：料管被加热至塑化需要的温度，树脂颗粒自入料口进入螺杆槽，料管前的喷咀被冷流道已冷却填充料堵住或者被热流道阀门关闭，达到可塑化的条件。控制器发讯控制油马达或电机驱动螺杆旋转，将树脂颗粒输送、传热、压缩、熔融塑化并通过止逆阀输送至螺杆头部。随着螺杆头部熔融树脂增多，会因容积受限使熔融树脂压力升高推动螺杆后退。而熔融树脂的压力与塑化过程的稳定性、熔体的品质密切相关，不同的树脂和制品对熔融时所具有的压力要求也不尽相同，所以必须能够准确控制才能稳定、精确生产。当螺杆后退时，与螺杆通过传动件相连的注射油缸活塞也后退，为了控制熔体压力，就通过油压系统控制注射油缸活塞的后退阻力来实现。这个阻力来自于活塞后退时注射油缸回油腔(即注塑油缸的无杆腔)的压力，这个压力称为背压。

射出成型机的塑化单元液压控制常常设计为一个独立的模块，通过这个模块实现塑化单元熔胶、注射、保压、松退动作，尤其是熔胶时精确控制背压，实现稳定的塑化过程和良好熔体品质。当塑化完成，控制器发讯油马达或驱动电机旋转停止，塑化计量完成，此时通过螺杆松退动作或背压控制卸除熔体的压力，准备注射。当注射条件具备(锁模单元合模完成，即：已开模取件，冷流道填充料清除或热流道阀门打开)，控制器发讯控制注射油缸移动螺杆注射，螺杆头部阀门关闭，熔体受螺杆推压，产生很高注射压力，注入模腔，在随后的冷却时间内，适当保持压力即保压，使制品致密，然后再熔胶进行下一循环。

下面结合附图介绍几种常规的液压控制模块对塑化单元的控制方法，尤其是背压控制方法，各液压控制模块包括油马达(或电驱动马达，当使用电驱动马达时，下述油路控制模块中去除油马达控制阀)、传动轴、油射油缸、料筒组件、螺杆、止逆阀门组件、塑化单元油路控制模块。

参阅图2，该方案的塑化单元液压控制模块中，主要控制元件为一个手调溢流阀101，用于手动调整背压大小；一个三位四通电磁方向阀102，当其上的电磁铁S2得电时，油马达2旋转熔胶，当其上的电磁铁S3得电时，为注射动作；一个二位四通电磁换向阀103，当其上的电磁铁S1得电时，为螺杆后退动作。一般工作过程是：预设置机器参数，并且操作者需要预先试熔胶调整手调溢流阀101至压力表22显示需要的背压p₀，生产开始，控制器发讯使三位四通电磁方向阀102的电磁铁S2得电，阀B口通P口，A口通T口，液压系统压力油从系统压力油口P口经三位四通电磁方向阀102流向油马达MH再从回油口T流回油箱，油马达MH转动驱动螺杆8旋转熔胶储料，随着储料量增多，挤压螺杆8后退，与螺杆8相联的注射油缸4活塞杆41也后退，注射油缸4回油腔的油经过三位四通电磁方向阀102和手调溢流阀101再从回油口T0口流回油箱。手调溢流阀101可调整弹簧力压紧阀芯，通常是关闭的，只有在回油腔的压力，即背压达到或超过预先调整的压力p₀才能顶开阀芯，若背压低于p₀，阀门又会在弹簧力的作用下关闭。所以手调溢流阀101可以维持背压为p₀，此时压力表22指示p₀值。熔胶完成，下一动作为注射，控制器发讯，三位四通电磁方向阀102的电磁铁S3得电，阀A口通P口，B口通T口，液压系统压力油从系统压力油口P口经三位四通电磁方向阀102流向注射油缸4注射腔，推动螺杆8前进，完成注射动作；注射末，控制器程序转入保压控制，三位四通电磁方向阀102的电磁铁S3继续得电，液压系统压力改变以达成预设的保压压力，给冷却中的制品补缩，使制品致密。保压结束，控制器发讯，三位四通电磁方向阀102电磁铁S3失电，三位四通电磁方向阀102在弹簧力作用下回归中位，液压系统压力油口P口被断开，上述各动作停止，可以进入下一次熔胶。该塑化单元液化控制模块控制背压曲线如图3所示。

这种常规的塑化单元液压控制模块存在如下四个方面缺点：

其一是手调溢流阀在整个熔胶过程中只能实现一种压力控制，但是熔胶过程中螺杆后退，螺杆有效塑化长度是逐减的，螺杆对树脂的剪切和挤压即塑化能力也是逐减的，这就需要螺杆的后退阻力，即背压也逐减才能保持稳定塑化。塑化稳定指标是树脂在料筒内驻留时间，即单一背压会使熔胶开始段和结束段所塑化的熔体在料管内的驻留时间不同，一般是熔胶后期因挤压力小阻力大，使熔胶驻留时间长，加工透明或熔融温度区间窄的树脂如PC镜片就会发生降解而发黄失效。

其二是背压与螺杆进料稳定性相互影响，即稳定进料可使背压稳定上升，反之亦然。但通常螺杆进料受螺杆移动有效长度减少及原料状态、添加物、料筒温度变化影响，是一个波动过程，影响背压波动；背压波反过来加剧进料波动。

其三是熔胶开始，背压腔的压力为零，要达到设定的压力，需要一个升压过程，这个过程中背压不稳定上升，过程时间越长，对塑化稳定性及品质影响越大，尤其是注射量较小，螺杆行程较短时更为明显。图3中L0段就是升压段。

其四是熔胶完成后，被封闭在背压腔内的油液压力低于预设背压p₀而不能打开手调压力阀芯，使背压腔内压力不能及时消除而存在残压。所述残压，如图3所示的Le段，如果在注射时仍然存在，就会使熔体存在残压，熔体残压会妨碍螺杆头部止逆阀关闭速度，进而影响注射精度，使注射终点位置不准，影响制品质量。

再参阅图4，该方案的塑化单元液压控制模块与图2所示的塑化单元液压控制模块类似，不同之处在于将图2中手调溢流阀101改成了由控制电平控制的比例压力阀111。本方案的主要控制元件为一个比例压力控制阀111，用于接收控制器发讯电平调整背压大小；一个三位四通电磁方向阀112，当其上的电磁铁S2得电时，油马达MH旋转熔胶，当其上的电磁铁S3得电时，为注射动作；一个二位四通电磁换向阀113，当其上的电磁铁S1得电时，为螺杆8后退动作。其工作过程是：机器参数设置好后生产开始，控制器发讯使三位四通电磁方向阀112的电磁铁S2得电，阀B口通P口，A口通T口，液压系统压力油从系统压力油口P口经三位四通电磁方向阀112流向油马达MH再从回油口T流回油箱，油马达MH转动驱动螺杆8旋转熔胶储料，随着储料量增多，挤压螺杆8后退，与螺杆8相联的注射油缸4活塞杆41也后退，注射油缸4回油腔的油经过三位四通电磁方向阀112和比例压力控制阀111从回油口T0口流回油箱。比例压力控制阀111受控制器按预设背压数据输出的电平控制，使回油阻力大小恰好能达到回油腔预设压力p₀，此时压力表22指示p₀值。熔胶完成，下一动作为注射，控制器发讯，三位四通电磁方向阀112的电磁铁S3得电，阀A口通P口，B口通T口，液压系统压力油从系统压力油口P口经三位四通电磁方向阀112流向注射油缸4注射腔，推动螺杆8前进，完成注射动作；注射末，控制器程序转入保压控制，三位四通电磁方向阀112的电磁铁S3继续得电，液压系统压力改变以达成预设的保压压力，给冷却中的制品补缩，使制品致密。保压结束，控制器发讯，三位四通电磁方向阀112电磁铁S3失电，阀在弹簧力作用下回位，液压系统压力油口P口被断开，上述各动作停止，可以进入下一次熔胶。该方案中，塑化单元液压控制模块的背压由输入电平控制，既可以进行实现单一背压曲线控制，预设背压设定为p₀，该过程控制曲线如图5所示；也可以预先在控制界面作几段逐减背压设定，该过程控制曲线如图6所示，L1段、L2段、L3段所对应的背压p₀₁、p₀₂、p₀₃渐小。本方案在一定程度上减少了手调背压只能用一种背压所生产的熔融树脂品质沿螺杆行程前后不一的缺点，且在背压终止时可以通过控制器的斜率控制，即背压终止，比例阀控制电平在一个时间段逐步消失，因而具有卸压作用，其残压时段Le比图3中手调背压时的残压时段Le短。但仍然存在另外三个不足：

一、比例压力控制阀控制背压的大小由输入的电平控制，这个电平是由控制器按预设参数提供，控制比例阀开启压力大小，实现预计的背压，至于背压是不是准确达到预计值，没有反馈和调整，是开环控制。但熔胶过程是变化的，原料状态、料筒温控、周边冷却设备、螺杆位置等影响着进料速度，那么通过开环控制产生的背压也是波动的。

二、压力控制由比例阀开启压力而被动控制，熔胶开始，背压腔的压力为零，要达到设定的压力，也需要一个升压过程，这个过程中受进料影响背压不稳定上升，过程时间越长，对塑化稳定性及品质影响越大，尤其是注射量较小，螺杆行程较短时更为明显。如图5和图6所示，其中L0段就是升压段。

三、几段逐减背压可以减小单一背压对熔胶过程不良影响，减少树脂在料筒内驻留时间偏差，而不能完全消除驻留时间之不同，而且需要深入理解注塑工艺的资深操作者根据制品设置参数，给多段背压的应用增加了难度。而且，熔胶结束，所述残压也是不能完全避免，如图5和图6所示的Le段，对某些短周期的快速生产，仍会产生影响。

再参阅图7，该方案的塑化单元液压控制模块中，主要控制元件为一个比例压力控制阀121，用于接收控制器发讯电平调整一个压力控制插装阀12g控油压力，从而间接控制背压大小；一个二位四通电磁方向阀124，用于导通或断开背压控制回路；一个三位四通电磁方向阀123，当其上的电磁铁S1得电时，为螺杆8后退动作，其上的电磁铁S3得电时，为注射动作；一个两位四通电磁方向阀122与一个逻辑插装阀128组成油马达控制回路，当其上的电磁铁S2得电时，油马达MH旋转熔胶。其工作过程是：机器参数设置好后生产开始，控制器发讯使二位四通电磁方向阀122的电磁铁S2得电，逻辑插装阀128打开，液压系统压力油从系统压力油口P口经逻辑插装阀128流向油马达MH再从回油口T流回油箱，油马达MH转动驱动螺杆8旋转熔胶储料。随着储料量增多，挤压螺杆8后退，与螺杆8相联的注射油缸4活塞杆41也后退，回油腔的油经过压力控制插装阀12g从回油口T0口流回油箱。同时控制器按预选设置的背压参数发讯给比例压力控制阀121和二位四通电磁方向阀124，二位四通电磁方向阀124使背压回路使能，比例压力控制阀121按接收电平使阀芯具有一定的开启压力，控制压力插装阀12g控油压力使压力插装阀12g也具有一定的开启压力，使回油阻力恰好能达到回油腔预设压力p₀，此时压力表22指示p₀值。熔胶完成，下一动作为注射，控制器发讯，二位四通电磁方向阀124电磁铁S4失电，背压回路关闭，三位四通电磁方向阀123电磁铁S3得电，阀B口通P口，A口通T口，系统压力油从系统压力油口P口经三位四通电磁方向阀123流向注射油缸4注射腔，推动螺杆8前进，完成注射动作；注射末，控制器程序转入保压控制，三位四通电磁方向阀123电磁铁S3继续得电，液压系统压力改变以达成预设的保压压力，给冷却中的制品补缩，使制品致密。保压结束，控制器发讯，三位四通电磁方向阀123电磁铁S3失电，阀在弹簧力作用下回中位，系统压力油口P口被断开，上述各动作停止，可以进入下一次熔胶。本方案的塑化单元液压控制模块，其控制原理与图4所示的塑化单元液压控制模块是一致的：背压由输入电平控制，既可以进行实现单一背压曲线控制，预设背压设定为p₀，该过程控制曲线如图8所示；也可以预先在控制界面作几段逐减背压设定，该过程控制曲线如图9所示，L1段、L2段、L3段所对应的背压p₀₁、p₀₂、p₀₃渐小。在一定程度上减少了手调背压只能用一种背压所产生的熔融树脂品质沿螺杆行程前后不一的缺点，且在背压终止时可以通过控制器的斜率控制，即背压终止，比例阀控制电平在一个时间段逐步消失，因而具有卸压作用，其残压时段Le比图3中手调背压时的残压时段Le短。其缺点也与图4所示塑化单元液压控制模块的三大缺点相同，不同之处在于背压回路与熔胶回路应用插装阀控制，以增大允许的流通量，用于中型射出成型机。

发明内容

本发明提供一种射出成型机及其塑化单元液压控制装置、背压控制方法，解决现有技术中熔胶过程中背压波动影响制品品质的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种射出成型机的塑化单元液压控制装置，其中，射出成型机的塑化单元包括注射油缸和连接注射油缸活塞杆的螺杆；所述塑化单元液压控制装置包括用以控制塑化单元中注射油缸背压的背压控制回路；所述背压控制回路包括进油通道、回油通道和控制通道；进油通道连接液压系统进油口和注射油缸的无杆腔，以在熔胶时将液压系统的压力油引入至注射油缸的无杆腔；回油通道连接注射油缸的无杆腔和液压系统控制回油口，以使注射油缸无杆腔内的油回流；控制通道控制回油通道上的回油阻力，以使经进油通道引入注射油缸无杆腔的压力与该回油阻力之差达到预设值。

优选地，所述进油通道设有进油开关阀和单向阀；所述进油开关阀的进油口连接至液压系统进油口，进油开关阀的工作油口经所述单向阀连接所述注射油缸的无杆腔。

优选地，所述螺杆由一油马达驱动转动；所述塑化单元液压控制装置还包括用以控制油马达工作的熔胶控制回路；所述进油通道的进油开关阀的进油口经所述熔胶控制回路连接液压系统进油口。

优选地，所述熔胶控制回路设有一熔胶阀，该熔胶阀的进油口连接液压系统进油口，熔胶阀的工作油口连接所述油马达以驱动油马达转动；所述熔胶阀的工作油口还连接所述进油通道的进油开关阀的进油口。

优选地，所述进油通道上还设有节流子，所述节流子位于所述进油开关阀与单向阀之间。

优选地，所述回油通道上设有回油开关阀，所述回油开关阀的开启压力由所述控制通道控制，从而控制所述回油通道的回油阻力。

优选地，所述控制通道包括电磁方向阀和比例压力控制阀；电磁方向阀的进油口连接液压系统控制油压力口，电磁方向阀的回油口经所述比例压力控制阀连接液压系统控制回油口，电磁方向阀的工作油口与所述回油开关阀的控制油口连通并连接至所述进油通道；所述比例压力控制阀受控于一控制器而可调整其自身阀芯开启压力，从而使所述回油开关阀的开启压力可调。

优选地，所述塑化单元液压控制装置还包括压力传感器，所述压力传感器检测所述注射油缸无杆腔的压力；所述压力传感器电连接所述控制器。

优选地，所述塑化单元液压控制装置还包括一油路块；所述背压控制回路安装于所述油路块上。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种射出成型机，包括塑化单元和如上所述的塑化单元液压控制装置。

根据本发明的又一个方面，本发明提供一种射出成型机的塑化单元背压控制方法，包括：

在熔胶时将液压系统压力油引入至注射油缸的无杆腔，并使注射油缸无杆腔内的油经一回油通道回流；

调节回油通道的回油阻力，使引入所述无杆腔的压力油压力与该回油阻力之差为预设背压值。

优选地，提供一控制器和受控于控制器的比例压力控制阀，控制器提供背压指令电平以控制比例压力控制阀，从而控制回油通道的回油阻力。

优选地，所述控制器按背压控制曲线对所述比例压力控制阀进行控制；所述背压控制曲线包括预设背压值为定值的稳定背压段和预设背压值逐减的逐减背压段；所述控制器在稳定背压段向所述比例压力控制阀提供单一背压指令电平；在逐渐背压段向比例压力控制阀提供逐减的背压指令电平。

优选地，所述背压控制曲线根据熔胶过程中螺杆位置变化产生的压力变化而预先确定。

优选地，所述塑化单元背压控制方法还包括：在熔胶时实时检测所述注射油缸无杆腔的实际压力，与所述预设背压值对比，在实际压力与所述预设背压值不一致时调整所述回油阻力。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：本发明的塑化单元液压控制装置中，经进油通道引入至注射油缸无杆腔的液压系统压力与回油通道上的回油阻力之差即为注射油缸无杆腔的背压，通过控制回油阻力即可使背压保持为预设背压值。与现有技术中背压的发生与控制由螺杆熔胶后退触发的被动产生所不同的是，本发明的液压控制装置中，背压由液压系统压力油经进油通道主动补偿控制发生，与螺杆后退或吃料的稳定性没有关系，因此可以消除熔胶过程中背压波动，保证背压的稳定性，提高制品品质。

附图说明

图1是射出成型机的整体结构示意图。

图2是现有的第一种塑化单元液压控制模块的原理示意图。

图3是按现有的第一种塑化单元液压控制模块原理图控制的背压曲线。

图4是现有的第二种塑化单元液压控制模块的原理示意图。

图5是按现有的第二种塑化单元液压控制模块原理图控制的单一背压曲线。

图6是按现有的第二种塑化单元液压控制模块原理图作多段控制的背压曲线。

图7是现有的第三种塑化单元液压控制模块的原理示意图。

图8是按现有的第三种塑化单元液压控制模块原理图控制的单一背压曲线。

图9是按现有的第三种塑化单元液压控制模块原理图作多段控制的背压曲线。

图10是本发明优选实施例塑化单元及其液压控制装置的示意图。

图11是本发明优选实施例塑化单元液压控制装置的原理示意图。

图12是本发明优选实施例中塑化单元液压控制装置的结构示意图。

图13是按本发明优选实施例塑化单元液压控制装置原理图控制的单一背压曲线。

图14是按本发明优选实施例塑化单元液压控制装置原理图作多段控制的背压曲线。

图15是按本发明优选实施例塑化单元液压控制装置原理图按预设图形控制的背压曲线。

附图标记说明如下：1、液压控制装置；1a、注射/松退控制回路；1b、熔胶控制回路；1c、背压控制回路；11c、进油通道；12c、回油通道；13c、控制通道；1d、油路块；11、比例压力控制阀；12、回油开关阀；13、电磁方向阀；14、进油开关阀；15、单向阀；16、注射松退阀；17、节流子；18、熔胶阀；20、位置传感器；21、压力传感器；22、压力表；2、油马达；3、传动轴；4、注射油缸；41、活塞杆；42、无杆腔；43、有杆腔；6、基座；61、入料口；7、料筒组件；8、螺杆；9、止逆阀；10、控制器。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明提供一种射出成型机及其塑化单元液压控制装置，该塑化单元液压控制装置对射出成型机的塑化单元进行液压控制，以驱动塑化单元完成注射、保压、松退、熔胶等动作，更重要的是，该塑化单元液压控制装置还在塑化单元熔胶时对塑化单元的背压进行精确控制。

为简化表述，以下将本发明所要提供的“塑化单元液压控制装置”简称为“液压控制装置”。

参阅图11，首先介绍射出成型机中塑化单元的结构及其工作过程。

塑化单元大致包括油马达2、传动轴3、注射油缸4、基座6、料筒组件7、螺杆8、止逆阀9。料筒组件7和注射油缸4分别安装于基座6两端，基座6上开设有与料筒组件7相通的入料口61。螺杆8位于料筒组件7内，止逆阀9位于螺杆8头部；注射油缸4的活塞杆41连接螺杆8以驱动螺杆8在料筒组件7内直线移动注射或退回；油马达2通过传动轴3连接螺杆8以驱动螺杆8旋转进行熔胶。

液压控制装置1安装于塑化单元的注射油缸4上，射出成型机的液压系统所提供的液压油经该液压控制装置1后驱动塑化单元的注射油缸4和油马达2工作。液压控制装置1设有多个控制阀，以对液压回路的通断进行控制，而各控制阀则由射出成型机的控制器10进行控制。

塑化单元工作时，料筒组件7被加热至塑化需要的温度，树脂颗粒自入料口61进入螺杆8的螺杆槽。控制器10发讯，油马达2驱动螺杆8旋转，将树脂颗粒熔融塑化并通过止逆阀9输送至螺杆8头部。随着螺杆8头部熔融树脂增多，熔融树脂压力升高推动螺杆8后退，螺杆8再使注射油缸4活塞杆41后退，为保证已熔融树脂及处在螺杆8塑化过程中的树脂在一个稳定的压力水平，就通过本发明的液压控制装置1精确控制注射油缸4无杆腔42的压力(即背压)来实现。当塑化完成，控制器10发讯，油马达2旋转停止，塑化计量完成。注射时，控制器10发讯，液压控制装置1控制注射油缸4驱动螺杆8移动进行注射，螺杆8头部的止逆阀9关闭，熔体受螺杆8推压，产生很高注射压力，注入模腔，在随后的冷却时间内，适当保持压力即保压，使制品致密，然后再熔胶进行下一循环。

参阅图12和图13，液压控制装置1包括三个液压控制回路，分别为注射/松退控制回路1a、熔胶控制回路1b和背压控制回路1c。这三个液压控制回路1a、1b、1c安装于油路块1d上，油路块1d内集成设置液压回路。油路块1d上设置四个接头，分别连接液压系统进油口P、液压系统回油口T、液压系统控制油压力口P0(以下简称“控制油压力口”)和液压系统控制回油口T0(以下简称“控制回油口”)。

注射/松退控制回路1a用以控制塑化单元中螺杆8的前进和后退。该注射/松退控制回路1a包括注射松退阀16及相应的液压连接管路，注射松退阀16的进油口连接液压系统进油口P，注射松退阀16的回油口连接液压系统回油口T，注射松退阀16的两工作油口分别连接注射油缸4的无杆腔42和有杆腔43。通过电磁阀S1和电磁阀S3对注射松退阀16的工作位进行切换。本实施例中，该注射松退阀16为三位四通电磁阀，可适用于较小流量的系统；当应用于较大流量系统时，可以用插装阀组合等效油路控制。

注射动作：控制器10发讯，注射松退阀16的电磁铁S3得电，使注射油缸4无杆腔42与液压系统进油口P导通，有杆腔43与液压系统回油口T导通。活塞杆41在高压油作用下推动螺杆8前进注射。

松退动作：控制器10发讯，注射松退阀16的电磁铁S1得电，使注射油缸4有杆腔43与液压系统进油口P导通，无杆腔42与液压系统回油口T导通。活塞杆41在高压油作用下推动螺杆8后退。

熔胶控制回路1b用以控制塑化单元中螺杆8转动熔胶。该熔胶控制回路1b包括熔胶阀18，本实施例中，熔胶阀18较优地为逻辑插装阀，其具有进油口、工作油口和控制油口。熔胶阀18的进油口连接液压系统进油口P，熔胶阀18的工作油口连接油马达2以驱动油马达2转动，熔胶阀18的控制油口接控制油压力口P0，通过电磁铁S2对熔胶阀18的先导阀通油方向进行切换，控制熔胶阀18的阀芯动作，使熔胶阀18的进油口与工作油口导通或截止。在应用于不同流量系统时，逻辑插装阀可用电磁方向阀等替代。

熔胶动作：控制器10发讯，熔胶阀18的电磁铁S2得电，控制油压力口P0经熔胶阀18的先导阀与控制回油口T0导通，熔胶阀18的进油口与工作油口导通，油马达2压力口与液压系统进油口P导通，油马达2被驱动转动，而驱动螺杆8转动熔胶。

在全自动或半自动运行中，螺杆8熔胶到预设位置时，控制器10发讯，熔胶阀18的电磁铁S2失电，控制油压力口P0的压力油使熔胶阀18的阀芯动作截断进油口和工作油口，油马达2压力口与液压系统进油口P断开，油马达2停止工作。

上述的注射、松退及熔胶动作中，螺杆8的位置由位置传感器20进行实时检测，并反馈至控制器10作位置显示与控制。

背压控制回路1c包括进油通道11c、回油通道12c和控制通道13c；进油通道11c连接液压系统进油口P和注射油缸4的无杆腔42，以在熔胶时将液压系统的压力油引入至注射油缸4的无杆腔42；回油通道12c连接注射油缸4的无杆腔42和控制回油口T0，以使注射油缸4无杆腔42内的油回流；控制通道13c控制回油通道12c上的回油阻力，以使经进油通道11c引入注射油缸4无杆腔42的压力与该回油阻力之差达到预设背压值。

经进油通道11c引入至注射油缸4无杆腔42的液压系统压力与回油通道12c上的回油阻力之差即为注射油缸4无杆腔42的背压，通过控制回油阻力即可使背压保持为预设背压值。与现有技术中背压的发生与控制由螺杆熔胶后退触发的被动产生所不同的是，本发明的液压控制装置中，背压由液压系统压力油经进油通道主动补偿控制发生，与螺杆后退或吃料的稳定性没有关系，因此可以消除熔胶过程中背压波动，保证背压的稳定性。在同一熔胶过程中，预设背压值可以改变，通过控制通道改变回油通道上的回油阻力，相应地，注射油缸的背压即发生改变。

进油通道11c上设有进油开关阀14和单向阀15以及相应的连接管路，并较优地设有节流子17。

进油开关阀14用以截断或导通该进油通道11c。进油开关阀14的进油口与熔胶控制回路1b中熔胶阀18的工作油口连通，进油开关阀14的工作油口依次经节流子17、单向阀15与注射油缸4的无杆腔42连通。单向阀15使进油通道11c只能从液压系统进油口P到注射油缸4无杆腔42方向单向导通，避免注射油缸4无杆腔42中的油回流至进油通道11c。节流子17对补压油液限流，不影响主回路工作。本实施例中，进油开关阀14经熔胶控制回路1b连接液压系统进油口P，因此只能在熔胶时才与液压系统进油口P连通，避免非熔胶过程时影响注射油缸4的正常进油，进一步保证可靠性。

本实施例中，进油开关阀14为二位四通电磁方向阀，在熔胶动作时，进油开关阀14的电磁铁S5得电，进油开关阀14的进油口与工作油口导通。

回油通道12c上设有回油开关阀12，本实施例中，该回油开关阀12为常开插装阀，常开插装阀的开启压力由控制通道13c控制。

回油开关阀12的进油口与注射油缸4的无杆腔42连通，回油口与控制回油口T0连通。控制通道13c使回油开关阀12为合适开启压力，从而在回油通道12c上产生回油阻力。

熔胶动作时，进油开关阀14的进油口经熔胶阀18与液压系统进油口P导通，进油开关阀14的进油口与工作油口导通，液压系统进油口P的压力将依次经熔胶阀18、进油开关阀14、节流子和单向阀15引入注射油缸4的无杆腔42。同时，注射油缸4的无杆腔42经回油开关阀12回油，而回油开关阀12被控制为合适开启压力，在回油通道12c上产生回油阻力。

较优地，本实施例中，通过控制通道13c调节回油开关阀12开启压力的具体结构及控制原理如下。

控制通道13c包括电磁方向阀13和比例压力控制阀11以及相应的连接管路。

电磁方向阀13的进油口连接控制油压力口P0，回油口连接比例压力控制阀11的进油口，电磁方向阀13的工作油口与回油开关阀12的控制油口连通并经节流子连接进油开关阀14的工作油口。本实施例中，电磁方向阀13为二位四通阀，依据其电磁铁S4的得电与否控制工作油口选择性地与进油口或回油口连通，其另一个工作油口空置。

比例压力控制阀11的回油口与控制回油口T0连通，其电磁铁YA受控于控制器10的电平而改变比例压力控制阀11的阀芯开启压力。

熔胶动作时，液压系统压力油经进油通道11c进入注射油缸4无杆腔42的同时，一部分液压系统压力油亦进入控制通道13c。进入控制通道13c的这部分压力油再分为两路，一路经电磁方向阀13和比例压力控制阀11回流至控制回油口T0，另一路经节流子连接回油开关阀12的控制油口从而控制回油开关阀12的开启压力。

进一步，本发明的液压控制装置1还设有压力传感器21，该压力传感器21检测注射油缸4无杆腔42的实际压力，并电控连接控制器10，向控制器10反馈实际压力值，供控制器10调整向比例压力控制阀11输出的电平。通过这种闭环控制机制，使注射油缸4的背压保证为预设值。

塑化单元的各个动作与主要控制元件电磁铁得电关系如下表所示。

S1

S2

S3

S4

S5

YA

熔胶

Y

Y

注射

Y

Y

Y

保压

Y

Y

Y

松退

Y

表中“Y”即代表得电。结合上述的时序表，以下对液压控制装置1的工作过程进行详细介绍。

操作者在控制器10界面设置机器参数，生产开始。

熔胶：控制器10发讯使熔胶阀18的电磁铁S2得电，熔胶阀18打开，液压系统进油口P口压力经熔胶阀18流向油马达2，同时也经进油开关阀14、节流子17、单向阀15向注射油缸4的无杆腔42补充压力油；油马达2转动通过传动轴3驱动螺杆8旋转熔胶储料。随着储料量增多，挤压螺杆8后退，与螺杆8相联的注射油缸4活塞杆41也后退，注射油缸4无杆腔42的油经过回油开关阀12经控制回油口T0流回油箱。同时控制器10按预先设置的背压参数发讯，比例压力控制阀11的电磁铁YA接收电平，此电平下比例压力控制阀11的阀芯具有一定的开启压力，控制回油开关阀12的控油压力，使回油开关阀12也具有一定的开启压力，此时回油阻力恰好能达到使注射油缸4无杆腔42压力为预设压力p₀，压力表22指示p₀值。压力传感器21将无杆腔42实际压力实时反馈至控制器10，控制器10作运算实时调整I/O输出电平，使背压保证为预设值。预设背压值可以为如图13所示单一背压p₀，也可以是如图14所示在L1段、L2段、L3段分别为不同的背压p₀₁、p₀₂、p₀₃，还可以如图15的背压控制曲线所示在L1段为稳定的单一背压p₀₁而后在L2段从p₀₁逐减至p₀₃。

注射与保压：控制器10发讯，电磁方向阀13的电磁铁S4得电，背压控制回路1c的控制通道13c关闭，控制油压力口P0的压力油被引入回油开关阀12的控制油口关闭回油开关阀12，使注射油缸4无杆腔42与控制回油口T0断开；进油开关阀14的电磁铁S5得电，使背压控制回路1c的进油通道11c与熔胶控制回路1b断开；注射松退阀16的电磁铁S3得电，液压系统压力油口P口压力经注射松退阀16流向注射油缸4无杆腔42，推动螺杆8前进，完成注射动作；注射末，控制器10程序转入保压控制，电磁铁S3继续得电，液压系统压力改变以达成预设的保压压力，给冷却中的制品补缩，使制品致密。保压结束，控制器10发讯，注射松退阀16电磁铁S3失电，阀在弹簧力作用下回中位，液压系统压力油口P被断开，上述各动作停止。

松退：控制器10发讯，注射松退阀16的电磁铁S1得电，液压系统压力油口P口压力经注射松退阀16流向注射油缸4有杆腔43，推动螺杆8后退。

由以上介绍可知，本发明的液压控制装置通过各控制阀对液压回路进行切换，从而控制塑化单元的工作。其中，对于塑化单元熔胶的背压控制而言，从熔胶开始至达到预设背压值的过程以及熔胶结束时背压的释放取决于阀的响应时间，这段时间相对整个熔胶过程可以忽略不计，整个熔胶过程中可以认为不存在不稳定的起始段和残压段，可以确保稳定熔胶和精确注射。更优地，本发明的液压控制装置还可以由预先设置在控制器内的程序进行控制，从而可按照更优化的背压曲线对背压进行控制，获得最佳效果。

上述实施例中，螺杆8的转动由油马达2驱动，液压控制装置1设置相应的熔胶控制回路1b以控制油马达2。在其他实施例中，螺杆8的转动亦可由电驱动马达进行控制，则液压控制装置1中可相应地省去熔胶控制回路。

本发明还提供一种射出成型机的塑化单元背压控制方法，该方法包括：在熔胶时将液压系统压力油引入至注射油缸的无杆腔，并使注射油缸无杆腔内的油经一回油通道回流；调节回油通道的回油阻力，使引入无杆腔的压力油压力与该回油阻力之差为预设背压值。

其中，回油通道的阻力由一控制器和受控于控制器的比例压力控制阀进行控制，控制器提供背压指令电平以控制比例压力控制阀，从而控制回油通道的回油阻力。背压指令电平为模拟量电压值或电流值，适配比例压力控制阀工作区间。

较优地，控制器按背压控制曲线对比例压力控制阀进行控制；如图15所示，背压控制曲线包括预设背压值为定值p₀₁稳定背压段L1和预设背压值从p₀₁平滑逐减至p₀₃的逐减背压段L2；控制器10在稳定背压段L1向比例压力控制阀提供单一背压指令电平；在逐减背压段L2向比例压力控制阀提供逐减的背压指令电平。

其中，该背压控制曲线根据熔胶过程中螺杆位置变化产生的压力变化而预先确定。该背压控制曲线符合螺杆熔胶旋转开始和螺杆熔胶旋转停止之间螺杆工作区间中的背压变化，基于熔胶螺杆位置不同、塑料在料管组件内驻留时间一致的方法得出，使螺杆全行程匀速塑化。稳定背压段是由螺杆长度决定的稳定工作区间，一般为螺杆直径的2.5至3.5倍，背压值为最大背压，在控制器界面预设。从熔胶开始到稳定背压值的升压时间段Ls由比例压力控制阀的响应时间决定，区间短可忽略不计。逐减背压段可由先前的测试形成函数或数据阵列并固化到控制器程序内。逐减背压段的最后包括一段去背压段Lx，其为熔胶行程终止前的一个较短长度，到熔胶终止时背压恰好减为零。

进一步地，该塑化单元背压控制方法还在熔胶时实时检测所述注射油缸无杆腔的实际压力，与所述预设背压值对比，在实际压力与所述预设背压值不一致时调整所述回油阻力。利用这种方式形成闭环反馈控制，进一步提高控制精确度。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (15)

1.一种射出成型机的塑化单元液压控制装置，其中，射出成型机的塑化单元包括注射油缸和连接注射油缸活塞杆的螺杆；所述塑化单元液压控制装置包括用以控制塑化单元中注射油缸背压的背压控制回路；其特征在于，所述背压控制回路包括：

进油通道，连接液压系统进油口和注射油缸的无杆腔，以在熔胶时将液压系统的压力油引入至注射油缸的无杆腔；

回油通道，连接注射油缸的无杆腔和液压系统控制回油口，以使注射油缸无杆腔内的油回流；

控制通道，控制回油通道上的回油阻力，以使经进油通道引入注射油缸无杆腔的压力与该回油阻力之差达到预设值。

2.根据权利要求1所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，所述进油通道设有进油开关阀和单向阀；

所述进油开关阀的进油口连接至液压系统进油口，进油开关阀的工作油口经所述单向阀连接所述注射油缸的无杆腔。

3.根据权利要求2所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，所述螺杆由一油马达驱动转动；所述塑化单元液压控制装置还包括用以控制油马达工作的熔胶控制回路；所述进油通道的进油开关阀的进油口经所述熔胶控制回路连接液压系统进油口。

4.根据权利要求3所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，所述熔胶控制回路设有一熔胶阀，该熔胶阀的进油口连接液压系统进油口，熔胶阀的工作油口连接所述油马达以驱动油马达转动；所述熔胶阀的工作油口还连接所述进油通道的进油开关阀的进油口。

5.根据权利要求2所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，所述进油通道上还设有节流子，所述节流子位于所述进油开关阀与单向阀之间。

6.根据权利要求1所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，所述回油通道上设有回油开关阀，所述回油开关阀的开启压力由所述控制通道控制，从而控制所述回油通道的回油阻力。

7.根据权利要求6所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，所述控制通道包括电磁方向阀和比例压力控制阀；

电磁方向阀的进油口连接液压系统控制油压力口，电磁方向阀的回油口经所述比例压力控制阀连接液压系统控制回油口，电磁方向阀的工作油口与所述回油开关阀的控制油口连通并连接至所述进油通道；

所述比例压力控制阀受控于一控制器，而可以调整其自身阀芯开启压力大小，从而使所述回油开关阀的开启压力可调。

8.根据权利要求7所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器检测所述注射油缸无杆腔的压力；所述压力传感器电连接所述控制器。

9.根据权利要求1-8任一项所述的塑化单元液压控制装置，其特征在于，还包括一油路块；所述背压控制回路安装于所述油路块上。

10.一种射出成型机，包括塑化单元和如权利要求1-9任一项所述的塑化单元液压控制装置。

11.一种射出成型机的塑化单元背压控制方法，其特征在于，包括：

在熔胶时将液压系统压力油引入至注射油缸的无杆腔，并使注射油缸无杆腔内的油经一回油通道回流；

调节回油通道的回油阻力，使引入所述无杆腔的压力油压力与该回油阻力之差为预设背压值。

12.根据权利要求11所述的塑化单元背压控制方法，其特征在于，提供一控制器和受控于控制器的比例压力控制阀，控制器提供背压指令电平以控制比例压力控制阀，从而控制回油通道的回油阻力。

13.根据权利要求12所述的塑化单元背压控制方法，其特征在于，所述控制器按背压控制曲线对所述比例压力控制阀进行控制；

所述背压控制曲线包括预设背压值为定值的稳定背压段和预设背压值逐减的逐减背压段；

所述控制器在稳定背压段向所述比例压力控制阀提供单一背压指令电平；在逐渐背压段向比例压力控制阀提供逐减的背压指令电平。

14.根据权利要求13所述的塑化单元背压控制方法，其特征在于，所述背压控制曲线根据熔胶过程中螺杆位置变化产生的压力变化而预先确定。

15.根据权利要求11所述的塑化单元背压控制方法，其特征在于，还包括：在熔胶时实时检测所述注射油缸无杆腔的实际压力，与所述预设背压值对比，在实际压力与所述预设背压值不一致时调整所述回油阻力。