CN207051720U - 一种塑料管道生产加工过程监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种塑料管道生产加工过程监控装置，包括注塑机以及基于注塑机所设置的监控系统，监控系统包括信号采集单元、与信号采集单元连接的控制单元、以及与控制单元连接的驱动单元；信号采集单元包括温度传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器，温度传感器分别安装在注塑机的喷嘴处和模具锁合表面、压力传感器安装在模具锁合表面、位移传感器分别安装在螺杆和液压连杆上、速度传感器设置于活动模板上。通过对注塑过程中原料温度、原料压力、注料速度和力度的全方面检测，并把采集到的信息反馈给控制单元，让控制单元经判断处理后通过驱动单元控制相应装置，以实现精准的自动控制。

Description

一种塑料管道生产加工过程监控装置

技术领域

本实用新型涉及管道生产领域，具体的说，是一种塑料管道生产加工过程监控装置。

背景技术

由于我国宏观经济依然加速发展，其塑料管道在建筑业、市政工程、水利工程建设等行业市场的需求量加大，促进了中国塑料管道加工行业保持高速发展，生产能力、生产和应用量进一步提高，应用领域、产业可以进步等多方面有进一步加大。

今年塑料管道加工设备、模具、原料、检测设备等行业也在不断进步中，为塑料管道加工业的发展创造了条件，同时塑料管道的增长也带动了加工设备、树脂、助剂等相关行业的发展，尽管有的行业与发达国家相比仍有差距，但正在逐步缩小。

然而，现有的塑料管道生产加工装置往往不能达到准确控制，导致生产出来的管道存在质量上的缺陷。其中，特别是在注塑过程中的精准控制尤为重要，在注塑过程中必须满足螺杆对原料的处理能力必须适应管件专用料的特性；成型过程中原料的温度变化控制精确、温度均匀，因为温度是塑料成型加工中最重要的一个参数；针对各种管件专用原料的特性，对应的专用注塑机的熔胶、注射、锁模等动作能提供合适的力和速度，并且要求控制精确，调整方便，现有的注塑机通常不能单独达到以上要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种塑料管道生产加工过程监控装置，能够对塑料管道注塑加工过程进行全方位监控，从而保证塑料管道在成型过程中对原料温度的精准控制和对注塑机溶胶、注塑、锁模等动作的精准控制。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种塑料管道生产加工过程监控装置，包括注塑机，所述注塑机包括底座、分别设置在底座上的控制箱、注塑装置、合模装置；所述注塑装置包括设置在注料箱顶部的料筒、设置在注料箱一侧的喷枪、设置在喷枪内部从且主料箱相对于喷枪另一侧延伸出的螺杆、与螺杆连接的步进电机箱、设置在喷枪上的喷嘴；所述合模装置包括液压连杆、与液压连杆相连接的活动模板、设置在活动模板上的顶出装置以及通过固定杆与活动模板连接的固定模板。还包括基于注塑机所设置的监控系统，所述监控系统包括信号采集单元、与信号采集单元连接的控制单元、以及与控制单元连接的驱动单元；所述信号采集单元包括温度传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器，所述温度传感器分别安装在注塑机的喷嘴处和模具锁合表面、所述压力传感器安装在模具锁合表面、所述位移传感器分别安装在螺杆和液压连杆上、所述速度传感器设置于活动模板上。通过对注塑过程中原料温度、原料压力、注料速度和力度的全方面检测，并把采集到的信息反馈给控制单元，让控制单元经判断处理后通过驱动单元控制相应装置，以实现精准的自动控制。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述控制箱顶部设置有触控屏，且触控屏与控制箱内部设置的主控单元电性连接。通过设置触控屏来帮助用户简捷地输入加工参数、清晰地实时观察加工过程以及准确地更改控制动作，提供了一个人性化的人机交互界面。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述驱动单元包括步进电机、电磁阀、温度调节器；所述步进电机设置于步进电机箱内与螺杆连接，且步进电机通过步进电机驱动器与主控单元电性连接；所述电磁阀连接于液压泵与活动模板之间的液压管上，且电磁阀通过电磁阀驱动电路与主控单元电性连接；所述温度调节器设置于主料箱内且与控制单元电性连接。通过步进电机精准控制螺杆的转动，进而精准控制注料的速度和注料的力度；通过电磁阀来精准控制液压泵所给活动模板的推力，保证锁模和开模动作稳定而精确地循环进行；通过温度调节器来精准调节原料温度，保证塑料成型过程中温度的均匀，从而保证塑料管道的质量。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述步进电机驱动器为F3922步进电机驱动器，通过采用F3922步进电机驱动器来驱动步进电机，在基于高速DSP + IPM 全数字三相步进电机驱动器的基础上增加了先进的智能控制算法而设计的新一代三相高压步进电机驱动器，其电机适配性、外部信号适配性、接收脉冲频率、使用寿命、可靠性和平稳性都比普通DSP + IPM 模式有大幅度提高而且几乎没有震动和噪音，控制更加精准。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述电磁阀驱动电路主要由三极管和继电器构成，所述三极管的基极连接控制单元、发射极接地、集电极连接继电器，通过简单的电磁阀驱动电路即可满足本装置的控制要求，结构的简单降低了功耗和成本，而且基于电磁阀本身精准的动作即可实现精准的锁模和开模动作。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述温度调节器由多个半导体加热制冷片组成，因为半导体加热制冷片体积小巧、安装简单，不仅非常适用于本装置的结构，而且满足本装置所需的加热和降温要求。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，所述控制单元为PLC处理器，不仅速度快，容量大，可靠性高，抗干扰能力强，而且功能完善，适用性强，使用简单，操作方便。

为了更好的实现本实用新型，进一步地，一种塑料管道生产加工过程监控装置还包括电源模块，所述电源模块分别与控制单元、电磁阀驱动电路、步进电机驱动器相连接，通过电源模块提供各个系统和设备启动所需要的对应电压，从而保证整个装置能够正常稳定地启动、运行以及保护。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型通过对塑料管道注塑加工过程进行全方位监控，并且把采集到的信息反馈给控制单元处理后调节控制动作，从而实现塑料管道在成型过程中对原料温度的精准控制和对注塑机溶胶、注塑、锁模等动作的精准控制。

（2）本实用新型通过采用F3922步进电机驱动器来驱动步进电机，可靠性和平稳性都有大幅度提高而且几乎没有震动和噪音，控制更加精准，进一步保证了注塑、锁模等动作的精准控制。

（3）本实用新型通过采用PLC处理来控制，实现了装置自动化，省去人工操作，避免了人力的浪费，而且规避了个人失误带来的误差，不仅控制精准而且节约了人力和时间成本。

附图说明

图1为本实用新型的监控系统的原理框图。

图2为本实用新型的注塑机的结构示意图。

图3为本实用新型的PLC处理器比较流程图。

其中：1、底座；2、液压连杆；3、位移传感器；4、固定杆；5、活动模板；6、喷枪；7、料筒；8、注料箱；9、触控屏；10、控制箱；11、顶出装置；12、螺杆；13、喷嘴。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种塑料管道生产加工过程监控装置，包括注塑机，以及基于注塑机所设置的监控系统，如图1所示：所述注塑机包括底座1、分别设置在底座1上的控制箱10、注塑装置、合模装置；所述注塑装置包括设置在注料箱8顶部的料筒7、设置在注料箱8一侧的喷枪6、设置在喷枪6内部从且主料箱相对于喷枪6另一侧延伸出的螺杆12、与螺杆12连接的步进电机箱；所述合模装置包括液压连杆2、与液压连杆2相连接的活动模板5、设置在活动模板5上的顶出装置11以及通过固定杆4与活动模板5连接的固定模板。

如图2所示：所述监控系统包括信号采集单元、与信号采集单元连接的控制单元、以及与控制单元连接的驱动单元。

所述信号采集单元包括温度传感器、位移传感器3、压力传感器、速度传感器，其中，温度传感器分别安装在注塑机的喷嘴13处和模具锁合表面，用于检测喷嘴13处注料的温度值和模具锁合后模具内部原料的温度；所述压力传感器安装在模具锁合表面，用于检测模具锁合后模具内部原料所给予模具锁合表面的压强；所述位移传感器3分别安装在螺杆12和液压连杆2上，安装在螺杆12的位移传感器3用于检测喷枪6的位移情况，以及螺杆12所驱使的注料速度和力度，安装在液压连杆2的位移传感器3检测用于监测活动模板5的位移情况；所述速度传感器设置于活动模板5上用于检测活动模板5的移动速度。所述的温度传感器、位移传感器3、压力传感器、速度传感器分别与控制单元电性连接。

所述控制单元为PLC处理器，用于接收信号采集单元各个传感器采集的信息，并把这些信息经过处理后生成控制指令，以驱使后续的设备做出调整动作。

所述驱动单元包括用于驱动电磁阀的电磁阀驱动电路、用于驱动步进电机驱动器以及用于给整个系统提供相对应合适电压的电源模块，所述电磁阀驱动电路和步进电机驱动器分别与控制单元电性连接，所述电源模块分别与控制单元、电磁阀驱动电路以及步进电机驱动器电性连接。

其工作原理为：首先，在信号采阶段，信号采集单元中的温度传感器检测喷嘴13处注料的温度值和模具锁合后模具内部原料的温度、位移传感器3检测喷枪6的位移情况，以及螺杆12所驱使的注料速度和力度，安装在液压连杆2的位移传感器3检测用于监测活动模板5的位移情况、压力传感器检测模具锁合后模具内部原料所给予模具锁合表面的压强、速度传感器检测活动模板5的移动速度。其中，温度传感器、位移传感器3、压力传感器、速度传感器集成了各自的信号调理电路，调理电路中包括有放大电路，信号转换电路等，由于这些都属于现有技术，故不再过多赘述。

然后，进入信号处理阶段，PLC处理器通过各自传感器的信号调理电路接收到经过调制后的可识别信号，然后将此信号与之前已在处理器中所设置的阈值参数进行比较，比较过后对应生成后续设备所要接收的控制指令。

最后，进入设备驱动阶段，对应设备如温度调节器、电磁阀、步进电机在接收到PLC处理器通过各自驱动电路或驱动器传输来的控制指令后做出相对应的调节动作。在整个注塑过程中，循环三个阶段，从反馈到调节再到反馈，从而实现自动化的精准调节。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，所述控制箱10顶部设置有触控屏9，且触控屏9与控制箱10内部设置的主控单元电性连接。通过设置触控屏9来帮助用户简捷地输入加工参数、清晰地实时观察加工过程以及准确地更改控制动作，提供了一个人性化的人机交互界面。

所述驱动单元包括步进电机、电磁阀、温度调节器；所述步进电机设置于步进电机箱内与螺杆12连接，且步进电机通过步进电机驱动器与主控单元电性连接；所述电磁阀连接于液压泵与活动模板5之间的液压管上，且电磁阀通过电磁阀驱动电路与主控单元电性连接；所述温度调节器设置于主料箱内且与控制单元电性连接。通过步进电机精准控制螺杆12的转动，进而精准控制注料的速度和注料的力度；通过电磁阀来精准控制液压泵所给活动模板5的推力，保证锁模和开模动作稳定而精确地循环进行；通过温度调节器来精准调节原料温度，保证塑料成型过程中温度的均匀，从而保证塑料管道的质量。

所述步进电机驱动器为F3922步进电机驱动器，通过采用F3922步进电机驱动器来驱动步进电机，在基于高速DSP + IPM 全数字三相步进电机驱动器的基础上增加了先进的智能控制算法而设计的新一代三相高压步进电机驱动器，其电机适配性、外部信号适配性、接收脉冲频率、使用寿命、可靠性和平稳性都比普通DSP + IPM 模式有大幅度提高而且几乎没有震动和噪音，控制更加精准。

所述电磁阀驱动电路主要由三极管和继电器构成，所述三极管的基极连接控制单元、发射极接地、集电极连接继电器，通过简单的电磁阀驱动电路即可满足本装置的控制要求，结构的简单降低了功耗和成本，而且基于电磁阀本身精准的动作即可实现精准的锁模和开模动作。

所述温度调节器由多个半导体加热制冷片组成，因为半导体加热制冷片体积小巧、安装简单，不仅非常适用于本装置的结构，而且满足本装置所需的加热和降温要求。

在实施例1的基础上，经过优化过后，其一种塑料管道生产加工过程监控装置的详细工作原理为：首先通过触摸屏设置相对应材料塑胶管道的相关参数，例如注塑原料的温度、电机的速度、电磁阀的开关间隔等。然后启动注塑机，在注料装置这一边，原料从料筒7加入，进入到主料箱，主料箱的温度调节器对其进行加热，加热后的原料呈液态并注入到喷枪6中，喷枪6中的螺杆12被步进电机带动开始转动，从而把液态原料从喷嘴13出推出。

与此同时，在合模装置这边，开启液压泵，电磁阀启动，所产生的液压通过液压连杆2给活动模板5一个推力，促使活动模板5移动，活动模板5的移动带动模具锁合，电磁阀关闭。锁合后注料装置的喷嘴13开始向锁合模具中的密闭模腔注入原料，同时锁合模具表面的温度传感器和压力传感器进行温度和压力检测，若是检测出模腔中原料的温度和压强高过或低于阈值，注塑装置边的温度调节器则调节原料温度、电机则控制螺杆12调节注入力度。在塑胶原料成型后，电磁阀控制活动模板5后退，同时顶出装置11把已成型的塑料管道顶出模具，并重复上述步骤进行下一轮注塑。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例2的基础上做进一步优化，如图3所示：在实施例2的基础上，所述PLC处理器中储存的程序比较流程为：PLC接收温度传感器采集的喷嘴13处和模具锁合后模腔中原料的温度信息，判断此温度值是否与之前设置的阈值相同，若是高于阈值或者低于阈值，则PLC处理器发出相应控制指令控制温度精准调节器来调节原料温度，以保持塑料成型过程中的温度均匀。

与此同时，PLC接收压力传感器采集的模具锁合后模腔中原料的压强信息，判断此压力值是否与之前设置的压力阈值相同，若是高于阈值或者低于阈值，则PLC处理器发出相应控制指令控制步进电机来调节螺杆12的推力大小，从而控制注料量的速度，进而调节模具锁合后模腔中原料的压强大小，以保持塑料成型过程中的压力均匀。若是温度和压强两者均与阈值相同则直接注料，完成此轮注塑。

而且在每次注塑时，触控屏9实时显示速度传感器采集到的活动模板5的移动速度，以及显示位移传感器3采集到的活动模板5和喷枪6的具体位置，以便使用者能够清楚直观地监测到注塑装置的工作状态。

本实施例的其他部分与实施例2相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种塑料管道生产加工过程监控装置，包括注塑机，所述注塑机包括底座（1）、分别设置在底座（1）上的控制箱（10）、注塑装置、合模装置；所述注塑装置包括设置在注料箱（8）顶部的料筒（7）、设置在注料箱（8）一侧的喷枪（6）、设置在喷枪（6）内部从且主料箱相对于喷枪（6）另一侧延伸出的螺杆（12）、与螺杆（12）连接的步进电机箱、设置在喷枪上的喷嘴（13）；所述合模装置包括液压连杆（2）、与液压连杆（2）相连接的活动模板（5）、设置在活动模板（5）上的顶出装置（11）以及通过固定杆（4）与活动模板（5）连接的固定模板，其特征在于：还包括基于注塑机所设置的监控系统，所述监控系统包括信号采集单元、与信号采集单元连接的控制单元、以及与控制单元连接的驱动单元；所述信号采集单元包括温度传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器（3）；所述温度传感器安装在注塑机的喷嘴（13）处、模具锁合表面；所述压力传感器安装在模具锁合表面；所述位移传感器（3）分别安装在螺杆（12）和液压连杆（2）上；所述速度传感器设置于活动模板（5）上。

2.根据权利要求1所述的一种塑料管道生产加工过程监控装置，其特征在于：所述控制箱（10）顶部设置有触控屏（9），且触控屏（9）与控制箱（10）内部设置的主控单元电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种塑料管道生产加工过程监控装置，其特征在于：所述驱动单元包括步进电机、电磁阀、温度调节器；所述步进电机设置于步进电机箱内与螺杆（12）连接，且步进电机通过步进电机驱动器与主控单元电性连接；所述电磁阀连接于液压泵与活动模板（5）之间的液压管上，且电磁阀通过电磁阀驱动电路与主控单元电性连接；所述温度调节器设置于主料箱内且与控制单元电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种塑料管道生产加工过程监控装置，其特征在于：所述驱动单元还包括电源模块，所述电源模块分别与控制单元、电磁阀驱动电路、步进电机驱动器相连接。

5.根据权利要求3所述的一种塑料管道生产加工过程监控装置，其特征在于：所述步进电机驱动器为F3922步进电机驱动器。

6.根据权利要求3所述的一种塑料管道生产加工过程监控装置，其特征在于：所述电磁阀驱动电路主要由三极管和继电器构成，所述三极管的基极连接控制单元、发射极接地、集电极连接继电器。

7.根据权利要求3所述的一种塑料管道生产加工过程监控装置，其特征在于：所述温度调节器由多个半导体加热制冷片组成。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种塑料管道生产加工过程监控装置，其特征在于：所述控制单元为PLC处理器。