專利名稱：注塑成形機及其背壓控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種注塑成形機，特別是一種注塑成形機及其背壓控制方法。
背景技術(shù)：
在注塑成形機的計量程序中，一種塑料，如一種樹脂，在一個加熱圓筒中被塑化為熔化狀態(tài)，而熔化樹脂儲存在加熱圓筒的末端部分。加熱圓筒中設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)的螺桿，螺桿會因來自熔化樹脂的塑化壓力而后退，當(dāng)螺桿向后移動至一個預(yù)設(shè)位置時，螺桿的旋轉(zhuǎn)會停止，并終止計量程序。一般而言，為調(diào)整樹脂的熔化與計量結(jié)果，在計量期間必須控制螺桿的背壓。例如，利用液壓所驅(qū)動的一個注塑成形機，其背壓也是由液壓所控制。然而，傳統(tǒng)的油壓式注塑成形機往往會因為油液本身的壓縮性與黏滯性造成傳導(dǎo)不良的現(xiàn)象，影向塑化與計量精度，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，進(jìn)而影響機器性能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種傳導(dǎo)性能好的注塑成形機。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種成形精確度高的注塑成形機的背壓控制方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)措施本發(fā)明的注塑成形機，包括一個注塑伺服電動機、一個控制電路及由上述電動機驅(qū)動的一個螺桿；還包括一個驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)的計量伺服電動機；控制電路包括依次連接的一個位置控制電路、一個速度控制電路及一個電流控制電路；注塑伺服電動機分別連接上述三個電路；
三個電路中分別包括相應(yīng)的一個位置控制器、一個速度控制器及一個電流控制器，以分別控制注塑伺服電動機的位置、速度及電流，以進(jìn)行注塑成形機的多段計量背壓控制。
其中，控制電路中還可包括一個連接所述螺桿的力量感測器，一個連接力量感測器的數(shù)據(jù)處理電路及一個分別連接數(shù)據(jù)處理電路及所述速度控制電路的數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換電路。
本發(fā)明的一種注塑成形機的背壓控制方法，包括如下步驟a、依據(jù)注塑成形機的機構(gòu)與注塑伺服電動機扭力的選配，建立一個電流壓力表；b、針對每段計量位置，設(shè)定一組背壓設(shè)定值與計量伺服電動機的轉(zhuǎn)速值；c、利用電流壓力表找出一個最大背壓設(shè)定值相應(yīng)的一個電流值，以獲得注塑伺服電動機的一個輸出扭力上限值；d、設(shè)定位置控制器的輸出為零。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下效果由于本發(fā)明分別利用一個注塑伺服電動機與一個計量伺服電動機進(jìn)行注塑與計量的控制，可提供更精密、更快速、更靈敏的控制，并可提高機器本身的精密度與性能。


具體實施方式
圖1本發(fā)明注塑成形機中控制電路的電路框圖；圖2為本發(fā)明注塑成形機的背壓控制方法的控制流程圖。
結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征詳細(xì)說明如下如圖1所示，其為本發(fā)明注塑成形機中控制電路的電路框圖；其中，注塑成形機包括一個計量伺服電動機10，用以驅(qū)動一個螺桿5在一計量軸方向旋轉(zhuǎn)；一個注塑伺服電動機20用以驅(qū)動螺桿5在一注塑軸方向旋轉(zhuǎn)，并在執(zhí)行注塑與計量時對螺桿5施加背壓。電動機10與電動機20可分別連接用以檢測其位置及速度的脈動編碼器(未顯示)。
注塑伺服電動機20連接一個位置控制電路30、速度控制電路40及一個電流控制電路50，三個控制電路30、40、50分別用于控制電動機20的位置、速度及電流；位置控制電路30包括一個位置控制器31、速度控制電路40包括一個速度控制器41以及電流控制電路50包括一個電流控制器51，以進(jìn)行多段計量背壓控制。
由于在計量過程中，若不考慮摩擦效應(yīng)與加速效應(yīng)，進(jìn)料管前端的壓力約等于注塑伺服電動機20轉(zhuǎn)矩輸出力。而螺桿5的注塑前進(jìn)方向為正方向，后退方向為負(fù)方向。因此，若欲控制塑料的壓力，就必須維持注塑伺服電動機20的輸出扭力為一個常數(shù)，并將注塑伺服電動機20的出力方向設(shè)定為螺桿5的前進(jìn)方向。注塑成形機與注塑伺服電動機20扭力的選配，可簡單建立一個電動機扭力與壓力的關(guān)系表。如圖所示，也可將注塑伺服電動機20電連接至一個力量感測器(Load cell)70，以由力量感測器70的反饋量測在不同的注塑伺服電動機20扭力輸出所獲得的背壓值(kg/cm2)。上述電動機扭力與壓力的相關(guān)數(shù)據(jù)可利用一個數(shù)據(jù)處理電路80中的一個處理器81轉(zhuǎn)換成一個電流壓力表，并儲存在一個存儲器82中。
針對每段計量位置分別地設(shè)定一背壓值與一計量伺服電動機轉(zhuǎn)速值，如表1所示。由于計量伺服電動機10旋轉(zhuǎn)帶入塑料所產(chǎn)生的壓力會推動螺桿5在注塑軸方向上往后退，因此，不同的計量位置與相對應(yīng)的計量轉(zhuǎn)速可計算得出一理想背壓設(shè)定值。
可利用電流壓力表找出表1中的一個最大背壓設(shè)定值所相對應(yīng)的一個電流值，并將此電流值所產(chǎn)生的扭力值設(shè)定為注塑伺服電動機20的一個輸出扭力上限值。
并設(shè)定位置控制器31的每次輸出的電流指令為零。因為位置誤差的累積將隨著螺桿5的不斷后退而增加，造成正向速度指令(注塑方向)也同時持續(xù)增加。因此，一旦到達(dá)一計量終點，計量伺服電動機10不再驅(qū)動輸入塑料，注塑伺服電動機20也返回至正常扭力設(shè)定，在注塑伺服電路中所殘留的正向速度指令完全反應(yīng)至螺桿5的注塑軸運動，造成背壓控制的不穩(wěn)定。
如圖1所示，當(dāng)螺桿位于位置Xn(n＝1、2、3..)時，處理器81使計量伺服電動機10輸出一個設(shè)定轉(zhuǎn)速Rn，并將利用存儲器82中的電流壓力表找出背壓設(shè)定值Bpn所對應(yīng)的一個電流值。接著，利用一個數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換電路60將利用電流壓力表所取得的一個電流值轉(zhuǎn)換為一個第一電壓模擬信號，并輸入至注塑伺服電動機20的速度控制電路40中。在注塑伺服電動機20的控制電路中，位置控制電路30的位置控制器31接收計量位置為X1的位置指令，并累加來自螺桿5的一個位置反饋值，以產(chǎn)生一速度指令。而該速度指令累加上來自螺桿5的一個速度反饋值后，輸入至速度控制電路40的速度控制器41以產(chǎn)生一個第二電壓信號。若第二電壓信號不足以推動螺桿往正向方向前進(jìn)時，輸入至電流控制器51的一個電流指令將快速地飽和至第一電壓模擬信號所限制的電壓值，而成為輸入至注塑伺服電動機20的一個電流指令。
如圖2所示，其為本發(fā)明注塑成形機的背壓控制方法的控制流程圖。首先，開始計量控制，根據(jù)表1，輸出計量伺服電動機轉(zhuǎn)速以及背壓設(shè)定值，經(jīng)由處理器81處理獲得一個相應(yīng)的電流值。將該電流值輸入至數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換電路以轉(zhuǎn)換成一個第一電壓模擬信號，并輸入注塑伺服電動機的控制電路中，以限制注塑伺服電動機的電流上限。當(dāng)塑料負(fù)載大于注塑伺服電動機20的電流上限時，將迫使螺桿5往后退，此時的反饋電流即為一個固定值。然后，迫使螺桿5因后退所產(chǎn)生的位置誤差歸零，以使得位置控制電路40所輸出的速度指令為零。而上述的背壓控制流程應(yīng)持續(xù)直到一個計量終點才停止。
在伺服驅(qū)動注塑成形機的計量制程中，只要控制電流指令為一個常數(shù)值，且電流方向為正方向，即可控制背壓值。為一常數(shù)值。但是，如果整個注塑伺服電動機的控制電路僅使用電流指令模式時，處理器便無法及時掌握位置的控制反饋值與速度的反饋值，而需特別處理螺桿失速與位置保護的問題。因此，本發(fā)明的背壓控制方法不直接采用電流指令控制，而是利用伺服控制電路的三個控制電路的控制與注塑伺服電動機的輸出扭力上限的控制，維持注塑電動機的操作電流，以達(dá)到背壓控制目的。
上述內(nèi)容是利用實施例說明本發(fā)明的技術(shù)特征，并非用于限制本發(fā)明的保護范圍，即使有人在本發(fā)明構(gòu)思的基礎(chǔ)上稍作變動，仍應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種注塑成形機，包括一個注塑伺服電動機、由上述電動機驅(qū)動的一個螺桿及一個控制電路；其特征在于，還包括一個驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)的計量伺服電動機；控制電路包括依次連接的一個位置控制電路、一個速度控制電路及一個電流控制電路；注塑伺服電動機分別連接上述三個電路；三個電路中分別包括相應(yīng)的一個位置控制器、一個速度控制器及一個電流控制器，以分別控制注塑伺服電動機的位置、速度及電流，以進(jìn)行注塑成形機的多段計量背壓控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注塑成形機，其特征在于，所述控制電路還包括一個連接所述螺桿的力量感測器，一個連接力量感測器的數(shù)據(jù)處理電路及一個分別連接數(shù)據(jù)處理電路及所述速度控制電路的數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注塑成形機，其特征在于，所述螺桿的注塑前進(jìn)方向為正方向，后退方向為負(fù)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注塑成形機，其特征在于，所述螺桿的注塑前進(jìn)方向為負(fù)方向，后退方向為正方向。
5.一種注塑成形機的背壓控制方法，包括如下步驟a、依據(jù)注塑成形機的機構(gòu)與注塑伺服電動機扭力的選配，建立一個電流壓力表；b、針對每段計量位置，設(shè)定一組背壓設(shè)定值與計量伺服電動機的轉(zhuǎn)速值；c、利用電流壓力表找出一個最大背壓設(shè)定值相應(yīng)的一個電流值，以獲得注塑伺服電動機的一個輸出扭力上限值；d、設(shè)定位置控制器的輸出為零。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的背壓控制方法，其特征在于，所述步驟a中的電流壓力表是利用一個力量感測器所反饋的背壓量測值產(chǎn)生的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的背壓控制方法，其特征在于，還包括如下步驟利用數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換電路將由電流壓力表所取得的一個電流值轉(zhuǎn)換為一個第一電壓模擬信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的背壓控制方法，其特征在于，所述步驟b中，根據(jù)位置控制器產(chǎn)生的速度指令，將該速度指令累加來自所述螺桿的一個速度反饋值，輸入至速度控制電路的速度控制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的背壓控制方法，其特征在于，所述步驟中，當(dāng)速度控制器產(chǎn)生的一個第二電壓信號，且其若不足以推動螺桿往正方向前進(jìn)時，輸入至電流控制器的電流指令將快速地飽和至第一電壓模擬信號所限制的電壓值，而成為輸入至注塑軸的一個電流指令。
全文摘要
一種注塑成形機及其背壓控制方法，注塑成形機包括一注塑伺服電動機、一計量伺服電動機及由上述電動機驅(qū)動的一螺桿；還包括一控制電路；控制電路包括依次連接的一位置控制電路、一速度控制電路及一電流控制電路；注塑伺服電動機分別連接三個電路。本方法包括如下步驟a.依據(jù)注塑成形機與注塑伺服電動機扭力的選配，建立一電流壓力表；b.針對每段計量位置，設(shè)定一組背壓設(shè)定值與計量伺服電動機的轉(zhuǎn)速值；c.利用電流壓力表找出一個最大背壓設(shè)定值相應(yīng)的一個電流值，以獲得注塑伺服電動機的一個輸出扭力上限值；d.設(shè)定位置控制中位置控制器的輸出為零。本發(fā)明可提高機器本身的精密度與性能。
文檔編號B29C47/92GK1432463SQ02101718
公開日2003年7月30日 申請日期2002年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月14日
發(fā)明者劉興昌, 賴根賢, 張漢杰, 徐玉竹 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院