CN117445334A - 一种肘杆式电动注塑机的调模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其获取粗调模模板定位值、拉杆伸长量、调模座过冲距离；根据自动调模前动模板的位置与粗调模模板定位值的大小，进行开模动作或合模动作使动模板往粗调模模板定位值所在位置移动，或不进行动作；能到粗调模模板定位值所在位置或不进行动作时，使调模座前进，进而使模具接触，当监测到合模电机的反馈扭矩达到监测值时停止粗调模；不能到粗调模模板定位值所在位置或粗调模结束后，使动模板往弹性形变值所在位置移动，同时使调模座后退，当动模板合模到弹性形变值与调模座过冲距离的和值所在位置时停止合模动作和调模后退动作，调模完成；优点是调模效率高，调模成本低，调模精准度高，调模稳定性强。
Description
技术领域
本发明涉及电动注塑机调模技术领域，尤其是涉及一种肘杆式电动注塑机的调模方法。
背景技术
电动注塑机作为一种高端精密注塑机，目前其应用场合越来越广。电动注塑机在更换模具后，由于模具厚度、材质等的改变，因此关模后其锁模力也会发生变化，于是，需要对调模位置以及模具进行适配性调整，从而获得期望的锁模力。随着自动调模功能使用越来越频繁，用户对于自动调模的成本、效率、精准度、稳定性要求也越来越高，因此，如何快速且精准地实现电动注塑机的自动调模，引起了各注塑机厂家的重视和广泛研究。
现有的电动注塑机自动调模大多通过监控开合模电机扭矩变化的方式或基于二分法的方式来实现。
通过监控开合模电机扭矩变化的方式完成自动调模，其实现原理为：通过监控开合模电机的输出扭矩大小变化来判断模具是否达到设定的锁模力值，如果未达到，则继续调整模具位置，直至达到设定的锁模力值为止。这种自动调模方式的实现流程为：步骤1，检测开合模电机扭矩值；步骤2，判断扭矩值是否达到设定的锁模力值，如果达到，则停止调模；步骤3，如果未达到，则控制调模电机进退一定距离；步骤4，重复步骤1直到达到要求为止。这种自动调模方式存在以下问题：需要进行多次开合模和调模动作才能达到要求，导致调模周期过长，效率不高而无法满足用户需求；开合模电机扭矩值的检测精度直接影响调模精度，但一般难以达到高精度要求，影响调模精度和稳定性。
基于二分法的方式完成自动调模，其实现原理为：通过二分法逐步搜寻模具的最佳位置以实现自动调模，每次选取模具位置的中间值进行锁模，判断锁模力是否达到要求，如果达到，则停止调模；如果大于要求，则在更小的范围内继续搜索；如果小于要求，则在更大的范围内继续搜索，如此循环，逐步缩小搜索范围，直至达到要求。这种自动调模方式的实现流程为：步骤1，设定模具位置的上下限；步骤2，计算上下限的中间位置；步骤3，控制调模电机将模具移至中间位置；步骤4，判断锁模力是否达到要求，如果达到，则停止；如果大于要求，则上限改为中间位置，重复步骤2；如果小于要求，则下限改为中间位置，重复步骤2；步骤5，重复步骤2-4，直至达到要求。这种自动调模方式存在以下问题：搜索范围较大，搜索时间长，调模效率不高；搜索精度直接影响调模精度，但难以实现高精度搜索，影响调模精度。
此外，大多注塑机厂家普遍采用控制三相异步电机的方式去控制调模电机，那么调模控制精度、稳定性往往不太理想，有人提出选用变频器控制三相异步电机的方式或者采用伺服电机控制的方式来提高调模精度。采用变频器控制三相异步电机的实现原理为：变频器可以准确控制三相异步电机的转速，通过变频器控制调模电机的转速来实现高精度的调模控制，相比直接供电控制和变频器控制可以实现更为连续和平滑的速度调节，这有利于提高调模的控制精度和稳定性。采用伺服电机控制的实现原理为：伺服电机采用编码器反馈控制技术，可以实现速度的闭环控制，利用伺服电机直接驱动调模机构可以实现高精度的自动调模控制。然而这两种提高调模精度的方式会增加电动注塑机的调模成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其简单有效，且调模效率高，调模成本低，调模精准度高，调模稳定性强。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：计算电动注塑机在合模肘杆最优放大比下的粗调模模板定位值，记为S1，并将粗调模模板定位值S1存储于电动注塑机的调模控制系统中；
步骤2：测量电动注塑机中的拉杆在最大锁模力下合模锁模后的拉杆伸长量，将该拉杆伸长量作为弹性形变值，记为S2，并将弹性形变值S2存储于电动注塑机的调模控制系统中；然后在电动注塑机的调模控制系统中建立最大锁模力与弹性形变值S2的函数关系；其中，弹性形变值S2与最大锁模力成正线性关系；
步骤3：测量电动注塑机中的三相异步调模电机在接收到停车指令后的调模座过冲距离，记为S3，并将调模座过冲距离S3存储于电动注塑机的调模控制系统中；
步骤4：合模电机执行动作，调模电机不执行动作；根据自动调模前动模板的位置与粗调模模板定位值S1的大小关系，进行开模动作或合模动作使合模电机控制动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动，或不进行动作，若进行开模动作，则动模板能顺利开模到粗调模模板定位值S1所在位置，然后执行步骤5；若进行合模动作，则如果动模板能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置，则执行步骤5；如果动模板不能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置，则执行步骤6；若不进行动作，则直接执行步骤5；
步骤5：粗调模阶段：合模电机不执行动作，调模电机执行动作；使调模电机控制调模座前进，进而使动模板上的模具与定模板上的模具接触，并保持一定时间监测合模电机的反馈扭矩以消除模具间隙，当监测到合模电机的反馈扭矩达到监测值时停止粗调模，然后执行步骤6；
步骤6：模面不分离阶段：合模电机执行动作，保持调模电机执行动作；使合模电机控制动模板往弹性形变值S2所在位置移动，同时使调模电机控制调模座后退，当动模板合模到弹性形变值S2与调模座过冲距离S3的和值所在位置时停止合模动作和调模后退动作，调模完成。
所述的粗调模模板定位值S1始终大于所述的弹性形变值S2。
所述的调模座过冲距离S3主要由接触器、继电器、抱闸器三个器件的动作响应延迟造成。
所述的步骤4中，根据自动调模前动模板的位置与粗调模模板定位值S1的大小关系，进行开模动作或合模动作使合模电机控制动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动，或不进行动作的过程为：自动调模前动模板的位置不固定，若动模板的位置小于粗调模模板定位值S1所在位置，则进行开模动作使动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动；若动模板的位置大于粗调模模板定位值S1所在位置，则进行合模动作使动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动；若动模板的位置等于粗调模模板定位值S1所在位置，则不进行动作。
所述的步骤4中，进行合模动作时，当电动注塑机的调模座的位置减去模具的厚度得到的差值大于粗调模模板定位值S1时，动模板能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置；当电动注塑机的调模座的位置减去模具的厚度得到的差值小于粗调模模板定位值S1时，动模板不能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置。
所述的模具的厚度为动模板上模具的厚度与定模板上模具的厚度之和。
所述的步骤5中，监测值为合模电机的额定扭矩的15% 。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1）用户在自动调模前，只需设定锁模力一项参数，无需考虑动模板当前的位置、模具厚度、调模座的位置等，操作简单化。
2）自动调模过程无需经过多次开模、合模和调模进退动作以及长距离搜索，可直接根据预定参数完成调模，动作流程简化，大大缩短了自动调模所需时间，提升了调模效率。
3）整个自动调模过程中无需考虑调模座的精确位置，因此无需安装电子尺或编码器实时监测调模座的位置，仅安装调模限位电眼确保机械安全即可，大大降低了调模成本。
4）调模控制系统只需采用三相异步电机控制的方式，无需选用变频器控制三相异步电机的方式或者采用伺服电机控制的方式，大大降低了调模成本。
5）在电动注塑机对应部件不变的情况下，粗调模模板定位值S1、弹性形变值S2、调模座过冲距离S3这三项参数固定不变，这样保证了调模精准度及稳定性。
6）粗调模模板定位值、最大锁模力与弹性形变值S2的函数关系、调模座过冲距离在厂内测试确定，与每台电动注塑机的特性捆绑，结合提前停车法，可以较精准地控制动模板和调模座的位置，从而提高了调模结果的精准性。
7）监测合模电机的反馈扭矩以消除模具间隙有助于提高调模稳定性。
8）在粗调模阶段，由于合模曲轴处于最优放大比，调模机构受力较小，因此这可以减小调模机构损伤，延长使用寿命。
9）自动调模的实现不依赖于电动注塑机的具体结构，使得本发明方法具有一定的通用性，可应用于不同类型和不同吨位的电动注塑机。
附图说明
图1为本发明方法的实现流程框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提出的一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其实现流程框图如图1所示，其包括以下步骤：
步骤1：计算电动注塑机在合模肘杆最优放大比下的粗调模模板定位值，记为S1，并将粗调模模板定位值S1存储于电动注塑机的调模控制系统中。
在此，不同吨位的电动注塑机的合模丝杠行程不同，在相同的合模肘杆的最优放大比下，计算所得的粗调模模板定位值S1各不相同，电动注塑机的吨位越大，那么S1值越大；粗调模模板定位值S1在注塑机厂内确定。
在此，S1的计算为本领域技术人员能够实现的，合模机构曲肘连杆慢慢伸直到自锁的过程中，放大比是越来越大的，注塑机厂内根据测试经验，认为3.7倍放大比最为合适即作为最优放大比，不同吨位的电动注塑机在此放大比下的十字头位置可获知，根据合模丝杠位置与模板位置转换从而可确定粗调模模板定位值S1。
步骤2：测量电动注塑机中的拉杆在最大锁模力下合模锁模后的拉杆伸长量，将该拉杆伸长量作为弹性形变值，记为S2，并将弹性形变值S2存储于电动注塑机的调模控制系统中；然后在电动注塑机的调模控制系统中建立最大锁模力与弹性形变值S2的函数关系；其中，弹性形变值S2与最大锁模力成正线性关系。
在此，针对不同吨位的电动注塑机，最大锁模力各不相同，比如，90吨的电动注塑机，最大锁模力为90吨；150吨的电动注塑机，最大锁模力为150吨。
在此，注塑机厂内每种吨位的电动注塑机都有对应配套的假模，在装上假模的情况下，测得最大锁模力下的拉杆伸长量，即弹性形变值S2在注塑机厂内确定。
步骤3：测量电动注塑机中的三相异步调模电机在接收到停车指令后的调模座过冲距离，记为S3，并将调模座过冲距离S3存储于电动注塑机的调模控制系统中。
在此，调模座过冲距离S3通过软件计算得出，调模座过冲距离S3在注塑机厂内确定。比如当调模位置在100mm时下达了停车指令，最终调模位置稳定后停止在100.2mm，那么调模座过冲距离就是0.2mm，调模位置通过编码器和位置尺读取得知，随后通过大样本实验，在误差忽略不计的情况下，不同吨位的电动注塑机的调模座过冲距离S3是稳定的，即是统一的。
步骤4：合模电机执行动作，调模电机不执行动作；根据自动调模前动模板的位置与粗调模模板定位值S1的大小关系，进行开模动作或合模动作使合模电机控制动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动，或不进行动作，若进行开模动作，则动模板能顺利开模到粗调模模板定位值S1所在位置，然后执行步骤5；若进行合模动作，则如果动模板能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置，则执行步骤5；如果动模板不能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置，则执行步骤6；若不进行动作，则直接执行步骤5。
在本实施例中，步骤4中，根据自动调模前动模板的位置与粗调模模板定位值S1的大小关系，进行开模动作或合模动作使合模电机控制动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动，或不进行动作的过程为：自动调模前动模板的位置不固定，若动模板的位置小于粗调模模板定位值S1所在位置（如：动模板的位置为3mm，粗调模模板定位值S1为5mm），则进行开模动作使动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动；若动模板的位置大于粗调模模板定位值S1所在位置（如：动模板的位置为100mm，粗调模模板定位值S1为5mm），则进行合模动作使动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动；若动模板的位置等于粗调模模板定位值S1所在位置，则不进行动作。
在本实施例中，步骤4中，进行合模动作时，当电动注塑机的调模座的位置减去模具的厚度得到的差值大于粗调模模板定位值S1时，动模板能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置；当电动注塑机的调模座的位置减去模具的厚度得到的差值小于粗调模模板定位值S1时，动模板不能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置。进行开模动作时，不受电动注塑机的调模座的位置的影响。在此，模具的厚度为动模板上模具的厚度与定模板上模具的厚度之和。
步骤5：粗调模阶段：合模电机不执行动作，调模电机执行动作；使调模电机控制调模座前进，进而使动模板上的模具与定模板上的模具接触，并保持一定时间监测合模电机的反馈扭矩以消除模具间隙，当监测到合模电机的反馈扭矩达到监测值时停止粗调模，然后执行步骤6。在此，监测值为合模电机的额定扭矩的15% 。
在此，调模电机为三相异步调模电机；理想情况是动模板上的模具与定模板上的模具的分型面贴合，由于模具结构各不相同，因此实际应用过程中可能是模具的分型面还未完全贴合，合模电机的反馈扭矩已达到监视值，故要求动模板上的模具与定模板上的模具接触即可。
当调模座前进使动模板上的模具与定模板上的模具接触的时候，需要监测合模电机的反馈扭矩，3.7倍放大比，对调模机构的反作用力小，从而能够保护轴承、调模齿轮、齿圈等部件，且能够保证调模座前进使大部分模具的分型面接触的力足够。
步骤6：模面不分离阶段：合模电机执行动作，保持调模电机执行动作；使合模电机控制动模板往弹性形变值S2所在位置移动，同时使调模电机控制调模座后退，当动模板合模到弹性形变值S2与调模座过冲距离S3的和值所在位置时停止合模动作和调模后退动作，调模完成。
合模动作和调模后退动作同步，使合模电机以适中的输出扭矩及转速控制动模板往弹性形变值S2所在位置移动，在移动过程中始终保持动模板上的模具与定模板上的模具贴合，并存在微小锁模力，这样消除模具间隙同时又不会造成模具产生形变，影响调模精度，由于调模电机从接收到停止指令后到完全停止，会产生调模座过冲距离S3，因此当动模板合模到弹性形变值S2与调模座过冲距离S3的和值所在位置时停止合模动作和调模后退动作，即同时下达动模板停止及调模停止指令，采取提前停车的方式来抵消调模座过冲距离S3，保证调模完成后合模锁模产生的拉杆伸长量与S2对应，这样提高了调模精度。
上述，粗调模模板定位值S1始终大于弹性形变值S2；调模座过冲距离S3主要由接触器、继电器、抱闸器三个器件的动作响应延迟造成，调模座过冲距离S3与电动注塑机的吨位无关，这里确定为一个固定值。
Claims (7)
1.一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：计算电动注塑机在合模肘杆最优放大比下的粗调模模板定位值，记为S1，并将粗调模模板定位值S1存储于电动注塑机的调模控制系统中；
步骤2：测量电动注塑机中的拉杆在最大锁模力下合模锁模后的拉杆伸长量，将该拉杆伸长量作为弹性形变值，记为S2，并将弹性形变值S2存储于电动注塑机的调模控制系统中；然后在电动注塑机的调模控制系统中建立最大锁模力与弹性形变值S2的函数关系；其中，弹性形变值S2与最大锁模力成正线性关系；
步骤3：测量电动注塑机中的三相异步调模电机在接收到停车指令后的调模座过冲距离，记为S3，并将调模座过冲距离S3存储于电动注塑机的调模控制系统中；
步骤4：合模电机执行动作，调模电机不执行动作；根据自动调模前动模板的位置与粗调模模板定位值S1的大小关系，进行开模动作或合模动作使合模电机控制动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动，或不进行动作，若进行开模动作，则动模板能顺利开模到粗调模模板定位值S1所在位置，然后执行步骤5；若进行合模动作，则如果动模板能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置，则执行步骤5；如果动模板不能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置，则执行步骤6；若不进行动作，则直接执行步骤5；
步骤5：粗调模阶段：合模电机不执行动作，调模电机执行动作；使调模电机控制调模座前进，进而使动模板上的模具与定模板上的模具接触，并保持一定时间监测合模电机的反馈扭矩以消除模具间隙，当监测到合模电机的反馈扭矩达到监测值时停止粗调模，然后执行步骤6；
步骤6：模面不分离阶段：合模电机执行动作，保持调模电机执行动作；使合模电机控制动模板往弹性形变值S2所在位置移动，同时使调模电机控制调模座后退，当动模板合模到弹性形变值S2与调模座过冲距离S3的和值所在位置时停止合模动作和调模后退动作，调模完成。
2.根据权利要求1所述的一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于所述的粗调模模板定位值S1始终大于所述的弹性形变值S2。
3.根据权利要求1或2所述的一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于所述的调模座过冲距离S3主要由接触器、继电器、抱闸器三个器件的动作响应延迟造成。
4.根据权利要求3所述的一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于所述的步骤4中，根据自动调模前动模板的位置与粗调模模板定位值S1的大小关系，进行开模动作或合模动作使合模电机控制动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动，或不进行动作的过程为：自动调模前动模板的位置不固定，若动模板的位置小于粗调模模板定位值S1所在位置，则进行开模动作使动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动；若动模板的位置大于粗调模模板定位值S1所在位置，则进行合模动作使动模板往粗调模模板定位值S1所在位置移动；若动模板的位置等于粗调模模板定位值S1所在位置，则不进行动作。
5.根据权利要求4所述的一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于所述的步骤4中，进行合模动作时，当电动注塑机的调模座的位置减去模具的厚度得到的差值大于粗调模模板定位值S1时，动模板能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置；当电动注塑机的调模座的位置减去模具的厚度得到的差值小于粗调模模板定位值S1时，动模板不能顺利合模到粗调模模板定位值S1所在位置。
6.根据权利要求5所述的一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于所述的模具的厚度为动模板上模具的厚度与定模板上模具的厚度之和。
7.根据权利要求1所述的一种肘杆式电动注塑机的调模方法，其特征在于所述的步骤5中，监测值为合模电机的额定扭矩的15% 。
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