CN1432463A

CN1432463A - 注塑成形机及其背压控制方法

Info

Publication number: CN1432463A
Application number: CN02101718A
Authority: CN
Inventors: 刘兴昌; 赖根贤; 张汉杰; 徐玉竹
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2002-01-14
Filing date: 2002-01-14
Publication date: 2003-07-30

Abstract

一种注塑成形机及其背压控制方法，注塑成形机包括：一注塑伺服电动机、一计量伺服电动机及由上述电动机驱动的一螺杆；还包括一控制电路；控制电路包括依次连接的一位置控制电路、一速度控制电路及一电流控制电路；注塑伺服电动机分别连接三个电路。本方法包括如下步骤：a.依据注塑成形机与注塑伺服电动机扭力的选配，建立一电流压力表；b.针对每段计量位置，设定一组背压设定值与计量伺服电动机的转速值；c.利用电流压力表找出一个最大背压设定值相应的一个电流值，以获得注塑伺服电动机的一个输出扭力上限值；d.设定位置控制中位置控制器的输出为零。本发明可提高机器本身的精密度与性能。

Description

注塑成形机及其背压控制方法

(一)技术领域

本发明涉及一种注塑成形机，特别是一种注塑成形机及其背压控制方法。

(二)背景技术

在注塑成形机的计量程序中，一种塑料，如一种树脂，在一个加热圆筒中被塑化为熔化状态，而熔化树脂储存在加热圆筒的末端部分。加热圆筒中设有一个旋转的螺杆，螺杆会因来自熔化树脂的塑化压力而后退，当螺杆向后移动至一个预设位置时，螺杆的旋转会停止，并终止计量程序。一般而言，为调整树脂的熔化与计量结果，在计量期间必须控制螺杆的背压。例如，利用液压所驱动的一个注塑成形机，其背压也是由液压所控制。然而，传统的油压式注塑成形机往往会因为油液本身的压缩性与黏滞性造成传导不良的现象，影向塑化与计量精度，造成产品质量不稳定，进而影响机器性能。

(三)发明内容

本发明的主要目的在于提供一种传导性能好的注塑成形机。

本发明的另一目的在于提供一种成形精确度高的注塑成形机的背压控制方法。

为达到上述目的，本发明采取如下技术措施：

本发明的注塑成形机，包括：一个注塑伺服电动机、一个控制电路及由上述电动机驱动的一个螺杆；

还包括一个驱动螺杆旋转的计量伺服电动机；

控制电路包括依次连接的一个位置控制电路、一个速度控制电路及一个电流控制电路；注塑伺服电动机分别连接上述三个电路；

三个电路中分别包括相应的一个位置控制器、一个速度控制器及一个电流控制器，以分别控制注塑伺服电动机的位置、速度及电流，以进行注塑成形机的多段计量背压控制。

其中，控制电路中还可包括一个连接所述螺杆的力量感测器，一个连接力量感测器的数据处理电路及一个分别连接数据处理电路及所述速度控制电路的数字/模拟信号转换电路。

本发明的一种注塑成形机的背压控制方法，包括如下步骤：

a、依据注塑成形机的机构与注塑伺服电动机扭力的选配，建立一个电流压力表；

b、针对每段计量位置，设定一组背压设定值与计量伺服电动机的转速值；

c、利用电流压力表找出一个最大背压设定值相应的一个电流值，以获得注塑伺服电动机的一个输出扭力上限值；

d、设定位置控制器的输出为零。

与现有技术相比，本发明具有如下效果：

由于本发明分别利用一个注塑伺服电动机与一个计量伺服电动机进行注塑与计量的控制，可提供更精密、更快速、更灵敏的控制，并可提高机器本身的精密度与性能。

(四)附图说明：

(五)具体实施方式

图1：本发明注塑成形机中控制电路的电路框图；

图2：为本发明注塑成形机的背压控制方法的控制流程图。

结合附图及实施例对本发明的结构特征详细说明如下：

如图1所示，其为本发明注塑成形机中控制电路的电路框图；其中，注塑成形机包括一个计量伺服电动机10，用以驱动一个螺杆5在一计量轴方向旋转；一个注塑伺服电动机20用以驱动螺杆5在一注塑轴方向旋转，并在执行注塑与计量时对螺杆5施加背压。电动机10与电动机20可分别连接用以检测其位置及速度的脉动编码器(未显示)。

注塑伺服电动机20连接一个位置控制电路30、速度控制电路40及一个电流控制电路50，三个控制电路30、40、50分别用于控制电动机20的位置、速度及电流；位置控制电路30包括一个位置控制器31、速度控制电路40包括一个速度控制器41以及电流控制电路50包括一个电流控制器51，以进行多段计量背压控制。

由于在计量过程中，若不考虑摩擦效应与加速效应，进料管前端的压力约等于注塑伺服电动机20转矩输出力。而螺杆5的注塑前进方向为正方向，后退方向为负方向。因此，若欲控制塑料的压力，就必须维持注塑伺服电动机20的输出扭力为一个常数，并将注塑伺服电动机20的出力方向设定为螺杆5的前进方向。注塑成形机与注塑伺服电动机20扭力的选配，可简单建立一个电动机扭力与压力的关系表。如图所示，也可将注塑伺服电动机20电连接至一个力量感测器(Load cell)70，以由力量感测器70的反馈量测在不同的注塑伺服电动机20扭力输出所获得的背压值(kg/cm2)。上述电动机扭力与压力的相关数据可利用一个数据处理电路80中的一个处理器81转换成一个电流压力表，并储存在一个存储器82中。

针对每段计量位置分别地设定一背压值与一计量伺服电动机转速值，如表1所示。由于计量伺服电动机10旋转带入塑料所产生的压力会推动螺杆5在注塑轴方向上往后退，因此，不同的计量位置与相对应的计量转速可计算得出一理想背压设定值。

可利用电流压力表找出表1中的一个最大背压设定值所相对应的一个电流值，并将此电流值所产生的扭力值设定为注塑伺服电动机20的一个输出扭力上限值。

并设定位置控制器31的每次输出的电流指令为零。因为位置误差的累积将随着螺杆5的不断后退而增加，造成正向速度指令(注塑方向)也同时持续增加。因此，一旦到达一计量终点，计量伺服电动机10不再驱动输入塑料，注塑伺服电动机20也返回至正常扭力设定，在注塑伺服电路中所残留的正向速度指令完全反应至螺杆5的注塑轴运动，造成背压控制的不稳定。

如图1所示，当螺杆位于位置Xn(n＝1、2、3..)时，处理器81使计量伺服电动机10输出一个设定转速Rn，并将利用存储器82中的电流压力表找出背压设定值Bpn所对应的一个电流值。接着，利用一个数字/模拟信号转换电路60将利用电流压力表所取得的一个电流值转换为一个第一电压模拟信号，并输入至注塑伺服电动机20的速度控制电路40中。在注塑伺服电动机20的控制电路中，位置控制电路30的位置控制器31接收计量位置为X1的位置指令，并累加来自螺杆5的一个位置反馈值，以产生一速度指令。而该速度指令累加上来自螺杆5的一个速度反馈值后，输入至速度控制电路40的速度控制器41以产生一个第二电压信号。若第二电压信号不足以推动螺杆往正向方向前进时，输入至电流控制器51的一个电流指令将快速地饱和至第一电压模拟信号所限制的电压值，而成为输入至注塑伺服电动机20的一个电流指令。

如图2所示，其为本发明注塑成形机的背压控制方法的控制流程图。首先，开始计量控制，根据表1，输出计量伺服电动机转速以及背压设定值，经由处理器81处理获得一个相应的电流值。将该电流值输入至数字/模拟信号转换电路以转换成一个第一电压模拟信号，并输入注塑伺服电动机的控制电路中，以限制注塑伺服电动机的电流上限。当塑料负载大于注塑伺服电动机20的电流上限时，将迫使螺杆5往后退，此时的反馈电流即为一个固定值。然后，迫使螺杆5因后退所产生的位置误差归零，以使得位置控制电路40所输出的速度指令为零。而上述的背压控制流程应持续直到一个计量终点才停止。

在伺服驱动注塑成形机的计量制程中，只要控制电流指令为一个常数值，且电流方向为正方向，即可控制背压值。为一常数值。但是，如果整个注塑伺服电动机的控制电路仅使用电流指令模式时，处理器便无法及时掌握位置的控制反馈值与速度的反馈值，而需特别处理螺杆失速与位置保护的问题。因此，本发明的背压控制方法不直接采用电流指令控制，而是利用伺服控制电路的三个控制电路的控制与注塑伺服电动机的输出扭力上限的控制，维持注塑电动机的操作电流，以达到背压控制目的。

上述内容是利用实施例说明本发明的技术特征，并非用于限制本发明的保护范围，即使有人在本发明构思的基础上稍作变动，仍应属于本发明的保护范围内。

Claims

1、一种注塑成形机，包括：一个注塑伺服电动机、由上述电动机驱动的一个螺杆及一个控制电路；

其特征在于，还包括一个驱动螺杆旋转的计量伺服电动机；

2.根据权利要求1所述的注塑成形机，其特征在于，所述控制电路还包括一个连接所述螺杆的力量感测器，一个连接力量感测器的数据处理电路及一个分别连接数据处理电路及所述速度控制电路的数字/模拟信号转换电路。

3.根据权利要求1所述的注塑成形机，其特征在于，所述螺杆的注塑前进方向为正方向，后退方向为负方向。

4.根据权利要求1所述的注塑成形机，其特征在于，所述螺杆的注塑前进方向为负方向，后退方向为正方向。

5.一种注塑成形机的背压控制方法，包括如下步骤：

d、设定位置控制器的输出为零。

6.根据权利要求5所述的背压控制方法，其特征在于，所述步骤a中的电流压力表是利用一个力量感测器所反馈的背压量测值产生的。

7.根据权利要求5所述的背压控制方法，其特征在于，还包括：如下步骤：

利用数字/模拟信号转换电路将由电流压力表所取得的一个电流值转换为一个第一电压模拟信号。

8.根据权利要求5所述的背压控制方法，其特征在于，所述步骤b中，根据位置控制器产生的速度指令，将该速度指令累加来自所述螺杆的一个速度反馈值，输入至速度控制电路的速度控制器。

9.根据权利要求6所述的背压控制方法，其特征在于，所述步骤中，当速度控制器产生的一个第二电压信号，且其若不足以推动螺杆往正方向前进时，输入至电流控制器的电流指令将快速地饱和至第一电压模拟信号所限制的电压值，而成为输入至注塑轴的一个电流指令。