專利名稱：一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及注塑機技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機。
背景技術(shù)：
隨著高分子材料和制造業(yè)的迅速發(fā)展，工程塑料在精密儀器、電子儀表、音像制品、醫(yī)療機械、通訊器材以及光學(xué)鏡片等制造領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用，其尺寸精度、形位誤差、質(zhì)量的穩(wěn)定性等參數(shù)均要求較高?，F(xiàn)有的用于注塑成型該類工程塑料的注塑機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示。圖I中，現(xiàn)有注塑機包括溶膠馬達2、溶膠馬達2兩側(cè)均連接有注射油缸1，螺桿3設(shè)置于兩注射油 缸I之間，一端連接于射膠二板4另一端連接于射嘴，射膠二板4固定連接于溶膠馬達2前端，且射膠二板4兩側(cè)開設(shè)有通孔，注射油缸2通過一連接桿穿過通孔后與溶膠馬達2連接。圖I中的注塑機在射膠時，首先通過注射油缸I動作以帶動射膠二板4和溶膠馬達2動作，溶膠馬達2推動螺桿3以達到射膠的目的。然而射膠馬達2與射膠二板4的自重較大,其啟動時需要克服較大的重力,停止時需要克服較大的慣性沖擊，直接影響了注射進度和注射效率。同時現(xiàn)有的注塑機對注射油缸I的位移精度控制不佳也部分影響了注塑機注塑產(chǎn)品的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種注射速度快、注射穩(wěn)定性高的高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是提出一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機，其包括一個注射油缸、控制單元、連接于注射油缸與控制單元之間的速度傳感器、伺服閥、連接于伺服閥與控制單元之間的壓力傳感器；所述速度傳感器用于檢測注射油缸的速度信息并將檢測到的檢測速度信號輸出至控制單元，所述壓力傳感器用于檢測油路的油壓并將檢測油壓信號輸出至控制單元；所述控制單元根據(jù)檢測速度信號與設(shè)定速度信號的偏差進行第一次PID閉環(huán)運算控制；所述控制單元還根據(jù)檢測油壓信號與設(shè)定油壓值的偏差進行第二次PID閉環(huán)運算控制。進一步地，所述第一次PID閉環(huán)運算控制時的各項參數(shù)為比例參數(shù)57_74，積分參數(shù)24-36，微分參數(shù)1. 5-6. 8。進一步地，所述第二次PID閉環(huán)運算控制時的各項參數(shù)為比例參數(shù)25_27，積分參數(shù)12-17，微分參數(shù)0-0. 5。進一步地，所述注塑機還包括用于調(diào)節(jié)注塑機壓力和流量的PQ閥，變量泵，用于帶動變量泵動作的異步電機以及用于給注塑機高速注塑時提供瞬間所需流量的蓄能單元。進一步地，所述高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機還包括溶膠馬達、螺桿，所述注射油缸一端直接與所述溶膠馬達固定連接，另一端直接與所述螺桿固定連接。
本發(fā)明通過設(shè)置二層PID運算控制，同時針對高速運行的注塑機設(shè)置新型注射結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機的注射油缸能在I毫秒的時間能將速度加速至300mm/S，同時可穩(wěn)定在350_600mm/S速度范圍內(nèi)進行高速注射。


圖I為現(xiàn)有的注塑機注射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機的油路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機中新型注射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。請參照圖2，圖2為本發(fā)明高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機的油路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中，本發(fā)明高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機包括注射油缸10、控制單元11、連接于注射油缸10與控制單元11之間的速度傳感器12、伺服閥13、連接于伺服閥13與控制單元11之間的壓力傳感器14、用于調(diào)節(jié)注塑機壓力和流量的PQ閥15、用于根據(jù)系統(tǒng)需要給油的變量泵16、用于帶動變量泵16動作的異步電機17以及用于給注塑機高速注塑時提供瞬間所需流量的蓄能單元18。所述速度傳感器12用于檢測注射油缸10的速度信息，并將檢測到的檢測速度信號輸出至控制單元11 ;所述壓力傳感器14用于檢測油路的油壓并將檢測油壓信號輸出至控制單元11?？刂茊卧?1根據(jù)檢測速度信號與設(shè)定速度信號的偏差進行第一次PID閉環(huán)運算控制并將控制信號輸出至伺服閥13，伺服閥13根據(jù)控制信號改變其開口度。PID閉環(huán)運算即指比例、積分、微分運算控制，其中比例運算是指輸出控制量與偏差的比例關(guān)系，比例參數(shù)設(shè)定越大，控制的靈敏度越低，設(shè)定值越小，控制的靈敏度越高；積分運算的目的是消除偏差，只要偏差存在，積分作用將控制量向使偏差消除的方向移動；積分時間是表示積分作用強度的單位，設(shè)定的積分時間越短，積分作用越強。比例運算和積分運算是對控制結(jié)果的修正動作，響應(yīng)較慢。微分運算是為了消除比例運算和積分運算的缺點而補充。微分作用根據(jù)偏差產(chǎn)生的速度對輸出量進行修正，使控制過程盡快恢復(fù)到原來的控制狀態(tài)，微分時間是表示微分作用強度的單位，微分時間越長，則以微分作用的修正越強。本發(fā)明通過多次試驗與測試，在第一次PID閉環(huán)運算控制時，PID參數(shù)優(yōu)選為，比例參數(shù)54-74，積分參數(shù)24-36，微分參數(shù)1. 5-6. 8。采用此PID參數(shù)時，能使得注射油缸在2_3個周期變化內(nèi)即能到達所設(shè)速度，具有響應(yīng)時間短、控制精度高的優(yōu)點。通過控制單元11進行高速精確閉環(huán)控制后，注射油缸10能較快速地達到所設(shè)速度，然而還需要使得注射油缸10運行穩(wěn)定，此時需要控制油路中的油壓以使得注射油缸10運行穩(wěn)定。本發(fā)明中，控制單元11還根據(jù)檢測油壓信號與設(shè)定油壓值的偏差進行第二次PID閉環(huán)運算控制，在保證注射油缸10響應(yīng)速度的前提下，加強注射油缸10的運行穩(wěn)定性。第二次PID閉環(huán)運算控制時，PID參數(shù)優(yōu)選為，比例參數(shù)25_27，積分參數(shù)12_17，微分參數(shù)0-0. 5。經(jīng)過兩次PID閉環(huán)運算控制以及伺服閥自帶的控制后，注射油缸10能在I毫秒的時間能將速度加速至300mm/S，同時可穩(wěn)定在350_600mm/S速度范圍內(nèi)進行高速注射。高速注射時若采用圖I所示的常規(guī)注塑機，由于現(xiàn)有的注塑機射膠馬達2與射膠二板4的自重較大，控制精度受到影響。本發(fā)明為解決上述問題，還提供一種新型適用于高速注射的注射結(jié)構(gòu)。請參照圖3，圖3為新型適用于高速注射的注射結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3中，本發(fā)明新型適用于高速注射的注射結(jié)構(gòu)僅包括一個注射油缸10，注射油缸10 —端直接與溶膠馬達20固定連接，另一端直接與螺桿30固定連接。在射膠時，注射油缸10直接動作帶動螺桿30以達到射膠目的。與傳統(tǒng)雙缸注射結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明的高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機在射膠時，溶膠馬達20無需移動，溶膠馬達20的重力不影響注射油缸10，且本發(fā)明中省去了射膠二板以及連接注射油缸與溶膠馬達的連接桿，極大的降低了慣性對注 射精度的影響。本發(fā)明高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機螺桿30在啟動時，其啟動加速度超過3000m/S2，不到I毫安時間內(nèi)即在二次PID閉環(huán)運算控制的作用下加速至300mm/S，而此時的動能僅為6. 3焦耳，僅為現(xiàn)有注塑機的五分之一，有效減小慣性對模腔的高壓沖擊、提高注射精度且能延長模具壽命、穩(wěn)定抑制飛邊及產(chǎn)品注射密度，有效控制產(chǎn)品尺寸。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機，其特征在于包括一個注射油缸、控制單元、連接于注射油缸與控制單元之間的速度傳感器、伺服閥、連接于伺服閥與控制單元之間的壓力傳感器；所述速度傳感器用于檢測注射油缸的速度信息并將檢測到的檢測速度信號輸出至控制單元，所述壓力傳感器用于檢測油路的油壓并將檢測油壓信號輸出至控制單元；所述控制單元根據(jù)檢測速度信號與設(shè)定速度信號的偏差進行第一次PID閉環(huán)運算控制；所述控制單元還根據(jù)檢測油壓信號與設(shè)定油壓值的偏差進行第二次PID閉環(huán)運算控制。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機，其特征在于所述第一次PID閉環(huán)運算控制時的各項參數(shù)為比例參數(shù)57-74，積分參數(shù)24-36，微分參數(shù):1. 5-6. 8。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機，其特征在 于所述第二次PID閉環(huán)運算控制時的各項參數(shù)為比例參數(shù)25-27，積分參數(shù)12-17，微分參數(shù)0-0. 5。
4.如權(quán)利要求I所述的一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機，其特征在于所述注塑機還包括用于調(diào)節(jié)注塑機壓力和流量的PQ閥，變量泵，用于帶動變量泵動作的異步電機以及用于給注塑機高速注塑時提供瞬間所需流量的蓄能單元。
5.如權(quán)利要求I所述的一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機，其特征在于所述高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機還包括溶膠馬達、螺桿，所述注射油缸一端直接與所述溶膠馬達固定連接，另一端直接與所述螺桿固定連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高精度高速閉環(huán)控制氮氣輔助射膠注塑機，屬于注塑機領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的注塑機速度不高、穩(wěn)定性不好的問題。本發(fā)明包括一個注射油缸、控制單元、速度傳感器、伺服閥、壓力傳感器；速度傳感器將檢測到的檢測速度信號輸出至控制的單元，壓力傳感器將檢測油壓信號輸出至控制單元；控制單元根據(jù)檢測速度信號與設(shè)定速度信號的偏差進行第一次PID閉環(huán)運算控制；控制單元還根據(jù)檢測油壓信號與設(shè)定油壓值的偏差進行第二次PID閉環(huán)運算控制。本發(fā)明通過設(shè)置二層PID運算控制，使得本發(fā)明能在1毫秒的時間能將速度加速至300mm/S，同時可穩(wěn)定在350-600mm/S速度范圍內(nèi)進行高速注射。
文檔編號B29C45/77GK102729442SQ201210240990
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者商鐵虎, 邱嗣波, 韓杰 申請人:寧波巴斯頓機械科技有限公司