專利名稱：電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法，特別是關(guān)于一種可準(zhǔn)確、且輕易調(diào)整出最適合的射速-壓力切換特性的控制裝置及方法背景技術(shù)用于大量制造塑料制品的注塑機(jī)，不論其成型材料是什么，所使用的注射裝置不外是柱塞式或螺桿式、合模裝置是軸節(jié)式或直壓式、或者驅(qū)動(dòng)源是液壓式或電動(dòng)式，其注射過(guò)程中的壓力控制是影響最終塑料制品品質(zhì)的關(guān)鍵因素。對(duì)于一般塑料制品常見(jiàn)的表面皺紋、翹曲變形(Warpage and Distortion)、毛邊(Flash)、溢料(Bleeding)、空洞或充填不足等品質(zhì)問(wèn)題，多數(shù)是由于充填或保壓過(guò)程中，壓力沒(méi)有控制好導(dǎo)致的。以圖4A至圖4E為例，它依序顯示的是液壓式螺桿注塑機(jī)的鎖模、注射、保壓、冷卻、脫模步驟，自注射步驟起每一階段的壓力值的變化與其轉(zhuǎn)換關(guān)系，與塑料制品的品質(zhì)緊密相關(guān)，尤其是圖4B、圖4C的注射與保壓階段的切換壓力與切換位置(注射軸位置)至關(guān)重要。若切換位置太早可能導(dǎo)致充填不足，切換太晚則有可能發(fā)生溢料現(xiàn)象，若切換時(shí)壓力過(guò)高易造成產(chǎn)品的流痕，若切換時(shí)壓力不穩(wěn)定(例如切換速度變化過(guò)大)則可能使壓力變化出現(xiàn)尖銳的不平順曲線；同時(shí)，切換位置與切換壓力也決定了保壓壓力的大小，對(duì)于用來(lái)壓實(shí)溶融的原料，以增加制成品(塑料)密度的保壓過(guò)程(圖4C)，若保壓壓力過(guò)大則易導(dǎo)致塑料制品出現(xiàn)粘模，造成脫模困難的現(xiàn)象，而且還有可能使塑料制品殘余應(yīng)力增加，出現(xiàn)毛邊或滲料缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至可能將模具撐開(kāi)；反之，若保壓壓力過(guò)小，則塑料制品將發(fā)生收縮翹曲或空洞現(xiàn)象，同樣難以達(dá)品質(zhì)要求。由此可見(jiàn)，注射切換特性的重要性與其調(diào)整精確的不易；若再以圖5為例，可更明確看出壓力控制的困難之處，圖中的Pm曲線是表示注塑機(jī)中螺桿計(jì)量區(qū)(Metering Zone)的壓力曲線，也就是設(shè)定的壓力曲線，Pn曲線表示注射噴嘴(Nozzle)末端的壓力曲線，Pg曲線是模穴(Cavity)入口端的壓力曲線，Pc曲線則是模穴末端的壓力曲線，由于模穴內(nèi)部流動(dòng)壓力損耗所致，Pc曲線的值比Pg曲線的值低，圖中t1至t3階段是注射充填階段，此時(shí)模穴內(nèi)的壓力將迅速增加，使用者即在此階段進(jìn)行設(shè)定的壓力控制，而t3至t4為保壓階段，保壓的壓力受前一階段的注射壓力與切換壓力、位置、速度影響，保壓的壓力值也將決定保壓的效果，最終的t4至t5階段則為冷卻階段，此時(shí)塑料制品將逐漸固化，而模穴中將留下如圖所示的少量殘留壓力。
綜上所述，可見(jiàn)注射成型過(guò)程中各位置壓力變化的急劇，以及進(jìn)行壓力控制與充填-保壓切換的重要性，一般制程上對(duì)于該控制與切換參數(shù)的調(diào)整，完全依賴制程工程師的經(jīng)驗(yàn)，制程工程師將依據(jù)成型塑料制品的品質(zhì)，改變制程參數(shù)或進(jìn)行機(jī)臺(tái)控制精度的檢查，此方法顯然難以達(dá)到穩(wěn)定控制與重復(fù)性好的量產(chǎn)需求。以圖6所示的現(xiàn)有液壓式注塑機(jī)30(以液壓馬達(dá)32驅(qū)動(dòng))而言，其操作方法是在注射過(guò)程中以電阻尺(Potential Meter)或光學(xué)尺對(duì)行程進(jìn)行量測(cè)，在注射過(guò)程隨時(shí)量測(cè)注射軸35的位置，當(dāng)該注射軸35的位置達(dá)到預(yù)先設(shè)定的射速-壓力切換(V-P Switching)位置點(diǎn)時(shí)，使注塑機(jī)30自充填階段切換至保壓階段，此方法的控制精度會(huì)因每次的注射而改變，因?yàn)樽⑸漭S35的位置并非每次注射成型時(shí)均相同，它的值會(huì)因慣性，隨著每次注射最末段的射速而不同，且隨著注塑機(jī)30使用時(shí)間和次數(shù)的不同，液壓式注塑機(jī)30的制程參數(shù)也將有所改變(例如液壓油的品質(zhì)、操作溫度等)，這嚴(yán)重影響上述控制的準(zhǔn)確性與重復(fù)性，進(jìn)而也將大幅降低塑料制品的品質(zhì)。
對(duì)于較新式的電動(dòng)式注塑機(jī)而言，它是如圖7所示以電動(dòng)式伺服馬達(dá)42作為注塑機(jī)40的驅(qū)動(dòng)源，借由一AC伺服控制器43與伺服馬達(dá)42，它以高精度的位置、速度控制與控制的高度一致性的特性，完成射速-壓力切換與保壓控制的需求，同時(shí)也兼有節(jié)能、潔凈與操作安靜等優(yōu)點(diǎn)，這類型的注塑機(jī)40的射速-壓力切換與保壓控制效果的確比液壓式注塑機(jī)30好，它采用的控制方法一般是用一壓力控制裝置進(jìn)行壓力閉回路控制，將注射充填壓力與保壓壓力維持在一預(yù)先設(shè)定的適當(dāng)值。例如美國(guó)專利第5,154,935號(hào)案，發(fā)明了如圖8所示的一比較器(Comparator)，針對(duì)使用者輸入數(shù)值控制單元51中的目標(biāo)壓力曲線與實(shí)際壓力進(jìn)行比較，還借由兩外部可切換回路開(kāi)關(guān)52的連通將該比較結(jié)果輸入伺服電路53中，對(duì)連接注射軸54的伺服馬達(dá)55進(jìn)行一壓力閉回路控制，調(diào)整適當(dāng)?shù)淖⑸?保壓壓力；這現(xiàn)有電動(dòng)式注塑機(jī)控制方法雖可解決液壓式注塑機(jī)的缺點(diǎn)，無(wú)法克服量產(chǎn)上的問(wèn)題。由于該裝置50僅能進(jìn)行一壓力閉回路控制，無(wú)法進(jìn)行射速與注射軸位置的規(guī)劃，也無(wú)法以射速-壓力切換控制的方法，自注射階段平順切換至保壓階段，其切換位置的選取難以達(dá)到最適合與較穩(wěn)健，且除了壓力外的相關(guān)切換特性參數(shù)也不易調(diào)整，此外，該現(xiàn)有裝置50的可切換回路開(kāi)關(guān)52是設(shè)計(jì)在硬件外，其切換命令的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，內(nèi)部回路的切換速度也將較慢，勢(shì)必導(dǎo)致控制上的失準(zhǔn)與延遲，難以符合產(chǎn)業(yè)界日新月異的需求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種易于調(diào)整射速-壓力切換特性的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可精確選取射速-壓力切換位置的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種使塑料制品的保壓效果良好的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種內(nèi)部回路可平順且快速地的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置包括驅(qū)動(dòng)控制單元，與可驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)式注塑機(jī)注射軸的馬達(dá)連接，以驅(qū)動(dòng)、控制該注射軸的運(yùn)動(dòng)，其中包括速度控制器；以及數(shù)值控制單元，借由一可切換的回路開(kāi)關(guān)與該驅(qū)動(dòng)控制單元連接，其中包括能夠與該回路開(kāi)關(guān)接通的位置控制器與壓力控制器，以借由該回路開(kāi)關(guān)的切換，使該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一位置閉回路控制與一壓力閉回路控制的切換，也就是該注塑機(jī)的注射過(guò)程與保壓過(guò)程的切換；其中當(dāng)該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一位置閉回路控制時(shí)，該數(shù)值控制單元可對(duì)該注塑機(jī)進(jìn)行射速-壓力切換控制，以在最適合的射速-壓力切換參數(shù)下，切換該回路開(kāi)關(guān)而形成壓力閉回路控制。
本發(fā)明所提出的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，可用于一射速-壓力切換與保壓控制裝置中，該裝置包括一個(gè)與注射軸連接的驅(qū)動(dòng)控制單元與一數(shù)值控制單元，該方法的步驟包括對(duì)該注塑機(jī)進(jìn)行多階段射速的注射規(guī)劃與多階段壓力的保壓規(guī)劃，并在該注射規(guī)劃的最后階段射速后，令該注射軸的射速減速；將注射軸的射速降低到零時(shí)的位置X，設(shè)為射速-壓力切換設(shè)定點(diǎn)，并設(shè)定一射速-壓力切換預(yù)先觀測(cè)值D；切換該數(shù)值控制單元中的回路開(kāi)關(guān)，使該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一位置閉回路控制；依據(jù)設(shè)定的注射規(guī)劃對(duì)該數(shù)值控制單元輸入位置命令，使該注塑機(jī)完成規(guī)劃的注射動(dòng)作；令該數(shù)值控制單元判斷此時(shí)真實(shí)注射軸位置與X點(diǎn)之間的位置誤差量e，并判斷位置誤差量e是否小于或等于該切換預(yù)先觀測(cè)值D，若是，則進(jìn)行射速-壓力的切換，若否，則進(jìn)行最適合的射速-壓力切換參數(shù)的調(diào)整，并在調(diào)整后進(jìn)行射速-壓力的切換；以及切換該數(shù)值控制單元中的回路開(kāi)關(guān)，使該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一壓力閉回路控制。依據(jù)設(shè)定的保壓規(guī)劃對(duì)該數(shù)值控制單元輸入保壓命令，以使該注塑機(jī)完成所規(guī)劃的保壓動(dòng)作。
上述的最適合的射速-壓力切換參數(shù)包括射速-壓力切換時(shí)的最適合的切換位置、時(shí)間、壓力與注射速度值等，而該最適合的射速-壓力切換參數(shù)的數(shù)值是依據(jù)使用者的設(shè)定而定，可依使用者的注射需求與其經(jīng)驗(yàn)法則判斷；其中，當(dāng)上述控制裝置判斷位置誤差量e大于該切換預(yù)先觀測(cè)值D時(shí)，所進(jìn)行的最適合的射速-壓力切換參數(shù)調(diào)整是借由一外接的壓力傳感單元檢測(cè)的真實(shí)切換壓力，視該真實(shí)壓力為過(guò)高或過(guò)低，可借由調(diào)整例如預(yù)先觀測(cè)值D或切換設(shè)定點(diǎn)X的方式，在該注射軸的最末減速過(guò)程中求取一最適合的射速-壓力切換位置，以避免切換參數(shù)不佳導(dǎo)致的塑料制品品質(zhì)下降問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法，是在注射充填將完成前的減速階段，借由使用者進(jìn)行的射速-壓力切換微調(diào)，精確調(diào)整切換位置等射速-壓力切換參數(shù)，以取得較佳保壓效果；同時(shí)，由于該可切換的回路開(kāi)關(guān)是設(shè)計(jì)在該數(shù)值控制單元中，因此其內(nèi)部回路可進(jìn)行一平順且快速地切換動(dòng)作，且具有控制結(jié)果重復(fù)性高等電動(dòng)式的控制特性，可解決現(xiàn)有控制裝置所導(dǎo)致的產(chǎn)品品質(zhì)問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明較佳實(shí)施例中注射參數(shù)設(shè)定范例的示意圖；圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例的控制裝置示意圖；圖3是圖2所示控制裝置的控制方法流程圖；圖4A至圖4E是一般注塑機(jī)的注射成型流程示意圖；圖5是一般注塑機(jī)的注射成型過(guò)程中各位置壓力變化曲線圖；圖6是現(xiàn)有液壓式注塑機(jī)的側(cè)視圖；圖7是現(xiàn)有電動(dòng)式注塑機(jī)的側(cè)視圖；以及圖8是美國(guó)專利第5,154,935號(hào)案的電動(dòng)式注塑機(jī)壓力控制裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例本發(fā)明所使用的電動(dòng)式注塑機(jī)40是如圖7所示，利用伺服馬達(dá)42作為驅(qū)動(dòng)源，并經(jīng)由皮帶44或齒輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)導(dǎo)螺桿45，將塑料注射到模具46中進(jìn)行保壓、冷卻成型，該注射階段中的射速-壓力切換與保壓控制，對(duì)于成型后的產(chǎn)品品質(zhì)影響很大。本發(fā)明提出的射速-壓力切換及保壓控制裝置1即是運(yùn)用在這種類型注塑機(jī)的伺服控制上，以精確求取到切換點(diǎn)位置、壓力與速度等制程參數(shù)。為詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的較佳實(shí)施例，以下即通過(guò)圖1的注射參數(shù)設(shè)定范例作說(shuō)明，該注射參數(shù)針對(duì)注射與保壓階段，分別設(shè)定為三段射速控制與三段保壓壓力控制，段數(shù)與數(shù)值的設(shè)定并非僅限于該圖式范例，應(yīng)視注塑機(jī)使用狀態(tài)與使用者的需求而定。一般對(duì)于射速與壓力的段數(shù)設(shè)定大約在五段左右(一次注射充填循環(huán)中)，因?yàn)槿舨捎萌毯闼俪涮疃环侄危锌赡芎哪苓^(guò)大，且使塑料制品產(chǎn)生飛邊等質(zhì)量問(wèn)題。圖1所示的設(shè)定是表示，首先依序以三段射速V1、V2、V3進(jìn)行塑料注射充填，其中射速V2、V3的切換點(diǎn)分別是在注射軸位置的X1、X2處，此射速大小的設(shè)計(jì)是依照使用者的需求而定，只是若射速過(guò)高，其剪切熱將燒焦塑料，從而影響塑料制品的表面光澤；若射速過(guò)低，則可能使充填時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而易產(chǎn)生冷接縫；此外，由于注射軸在注射過(guò)程中將受慣性影響而向后退，因此橫坐標(biāo)的注射軸位置是越往右越大。本發(fā)明的設(shè)計(jì)是當(dāng)注射軸的位置到達(dá)B點(diǎn)時(shí)，其射速開(kāi)始降低，增大進(jìn)行射速-壓力切換參數(shù)微調(diào)的彈性。本例中將設(shè)定注塑機(jī)在位置S點(diǎn)(位置S＝X3+D)處進(jìn)行射速-壓力切換，其中，D值是表示射速-壓力切換的提前觀測(cè)值，該數(shù)值是由使用者預(yù)先設(shè)定或在過(guò)程中進(jìn)行微調(diào)，以視實(shí)際狀況控制切換位置點(diǎn)，X3則是射速-壓力切換的設(shè)定點(diǎn)(但只有當(dāng)D＝0時(shí)，X3才是實(shí)際的切換點(diǎn))；接著，當(dāng)注射軸切換進(jìn)入保壓狀態(tài)后，即對(duì)模具進(jìn)行如圖所示的P1、P2、P3三段保壓控制，其所對(duì)應(yīng)的保壓時(shí)間分別為T1、T2、T3，其作用是壓實(shí)溶融的塑料，補(bǔ)償塑料可能發(fā)生的收縮行為，原則上當(dāng)保壓時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，其壓力傳遞將較為完全，從而可降低塑料制品體積的收縮率；圖1的控制設(shè)定即是本發(fā)明控制裝置的控制命令，其數(shù)值可由使用者視經(jīng)驗(yàn)與注射需求而定。
本發(fā)明的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換及保壓控制裝置1的較佳實(shí)施例，可依圖1所示的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行注射控制，該控制裝置是如圖2所示，包括一數(shù)值控制器10與一伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器20，該包括一電流控制器與位置控制器的伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器是與該注塑機(jī)的伺服馬達(dá)(未圖標(biāo))與注射軸電性連接，同時(shí)，該數(shù)值控制器中具有三個(gè)可控制的閉回路接點(diǎn)CC、DD、EE，使該伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器20可控制地改變其與該數(shù)值控制器10的通路接點(diǎn)，而分別形成一位置閉回路控制與一壓力閉回路控制，同時(shí)，該數(shù)值控制器10中另包括有一位置控制器與一壓力控制器，分別對(duì)伺服馬達(dá)進(jìn)行位置與壓力控制，本實(shí)施例中也設(shè)計(jì)一觀測(cè)器，該觀測(cè)器是與一個(gè)可檢測(cè)注射軸真實(shí)壓力的壓力傳感器連接，在射速-壓力切換時(shí)進(jìn)行切換位置決定的判斷，其中，該位置、壓力、速度、電流控制器是可分別根據(jù)使用者的位置、保壓、速度、電流命令，在減去其真實(shí)反饋量后進(jìn)行相關(guān)的閉回路控制；因此，當(dāng)注塑機(jī)進(jìn)行注射充填過(guò)程時(shí)，接點(diǎn)EE將與接點(diǎn)CC連通，使伺服馬達(dá)進(jìn)行位置閉回路控制，此階段是依圖1所示的預(yù)定控制參數(shù)(位置命令)，由初始注射位置至位置X3全程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃，并在一固定取樣時(shí)間中，依位置命令輸入一對(duì)應(yīng)位置量至該位置控制器中，直至所規(guī)劃的全程位置命令輸入完成，此一位置閉回路控制將可控制位置精度的準(zhǔn)確性，同時(shí)，因注射軸的射速控制也設(shè)計(jì)成一速度閉回路控制，因此伺服馬達(dá)的速度控制精度也可輕易達(dá)成，確保注射充填階段中其位置控制的準(zhǔn)確與速度控制的穩(wěn)定；當(dāng)完成圖1所示的三段射速控制后，所設(shè)定的注射位置應(yīng)在位置X3，實(shí)際注射軸位置往往未到達(dá)此預(yù)設(shè)的X3點(diǎn)(影響實(shí)際注射軸位置的因素包括有射速大小、注射軸慣性、充填時(shí)間、塑料慣性等)，兩者之間將產(chǎn)生一位置誤差e，此時(shí)數(shù)值控制器10中的觀測(cè)器將可觀察到該位置誤差值e，并根據(jù)該預(yù)先設(shè)定的射速-壓力切換提前觀測(cè)值D判斷是否可直接進(jìn)行射速-壓力切換(視e與D的大小決定)，或者視需要根據(jù)該壓力傳感器所檢測(cè)的真實(shí)壓力值調(diào)整相關(guān)切換參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，例如提前切換至保壓控制以避免保壓壓力過(guò)高等。由于本發(fā)明在切換時(shí)設(shè)定有一射速減速的規(guī)劃(圖1的B點(diǎn))，因此其切換速度將可在V3至0之間作選擇調(diào)整，有充裕的彈性與時(shí)間供使用者依其經(jīng)驗(yàn)法則與真實(shí)狀況進(jìn)行微調(diào)，以求得一最合適、且最穩(wěn)健的切換位置；接著，當(dāng)注塑機(jī)經(jīng)過(guò)參數(shù)微調(diào)而切換至保壓狀態(tài)后，數(shù)值控制器10中的接點(diǎn)EE將與接點(diǎn)DD連通，而與接點(diǎn)CC成斷路，使系統(tǒng)進(jìn)行一壓力閉回路控制，此時(shí)伺服馬達(dá)的控制方式將由位置命令切換至速度命令，而伺服驅(qū)動(dòng)器20的速度命令將依數(shù)值控制器10中的壓力控制器決定，其輸入值將等于預(yù)先設(shè)定輸入的保壓命令(即圖1所示的P1、P2、P3)減去壓力傳感器所檢測(cè)并反饋的實(shí)際壓力值，直至保壓時(shí)間結(jié)束(T1、T2、T3)，完成注射成型的流程；此控制裝置1借由一可切換接點(diǎn)與觀測(cè)器的設(shè)計(jì)，可進(jìn)行位置閉回路控制與壓力閉回路控制的切換，并可輕易地進(jìn)行一射速-壓力切換參數(shù)的微調(diào)，以精確求得較佳的切換位置，同時(shí)，由于該可切換接點(diǎn)(CC、DD、EE)是設(shè)計(jì)在控制器的硬件中，其內(nèi)部回路可有一平順且快速的切換速度，反應(yīng)時(shí)間也較短，可達(dá)到較佳的控制特性。
本實(shí)施例的控制裝置1的射速-壓力切換及保壓控制方法可用圖3所示的流程圖表示，它是在注射階段開(kāi)始后，依圖1的設(shè)定條件在步驟S10進(jìn)行設(shè)定，首先進(jìn)行一多階段射速的注射規(guī)劃，也就是在初始注射位置到所設(shè)定的切換設(shè)定點(diǎn)X3之間作一軌跡設(shè)定，同時(shí)在最末段速度V3充填結(jié)束后的B點(diǎn)起，對(duì)注射軸作一減速設(shè)定，直到速度為零的X3點(diǎn)為止，最后再輸入一設(shè)定切換提前觀測(cè)值D；同樣在步驟S15，針對(duì)保壓狀態(tài)作一如圖1所示的多階段保壓規(guī)劃；還在步驟S20將控制裝置中的EE接點(diǎn)與CC接點(diǎn)連通，以形成位置閉回路控制；步驟S25開(kāi)始輸入各段射速位置命令，并進(jìn)行注射充填動(dòng)作；并在步驟S30的判定方塊，判定是否該預(yù)先設(shè)定的全程位置命令均已完成；完成后即可進(jìn)入步驟S35，檢測(cè)此時(shí)實(shí)際注射軸位置與預(yù)定的X3位置的位置誤差e；步驟S40的判定方塊將判定位置誤差e是否小于或等于該預(yù)先設(shè)定的提前觀測(cè)值D，若為“是”，則在該注射軸位置就進(jìn)行射速-壓力切換，此時(shí)射速-壓力切換點(diǎn)即為圖1所示的X3點(diǎn)加上該位置誤差值e，此切換位置將小于等于圖標(biāo)的位置S點(diǎn)，并在切換后進(jìn)入步驟S50的保壓狀態(tài)；若步驟S40的判定結(jié)果為“否”，則需在步驟S45進(jìn)行一射速-壓力切換參數(shù)的微調(diào)動(dòng)作，此步驟可視壓力傳感器檢測(cè)的真實(shí)壓力而定，使用者可視需求與經(jīng)驗(yàn)法則進(jìn)行調(diào)整(例如改變?cè)O(shè)定的D值)，此步驟中，由于當(dāng)最末段射速V3完成后(位置B)，注射軸的射速即開(kāi)始進(jìn)行減速，因此使用者將有充裕的彈性與時(shí)間進(jìn)行微調(diào)，以取得一較佳切換壓力(切換位置)后，再進(jìn)入步驟S50；步驟S50是將原本EE、CC接通點(diǎn)中斷，轉(zhuǎn)而接通EE、DD接點(diǎn)，以形成壓力閉回路控制；并在步驟S55進(jìn)行圖1所預(yù)先設(shè)定的保壓壓力閉回路控制，輸入各段保壓命令以完成保壓；而當(dāng)步驟S60中判定保壓過(guò)程結(jié)束后，即完成所有注射成型流程；此控制方法可借由回路接點(diǎn)的切換，分別在注射充填與保壓過(guò)程中進(jìn)行位置與壓力閉回路控制，執(zhí)行圖1所預(yù)設(shè)的控制參數(shù)，同時(shí)，還可借由進(jìn)入保壓切換前注射軸的減速設(shè)計(jì)與預(yù)先觀測(cè)值D的設(shè)定，使使用者在較充裕的彈性條件下，精確調(diào)整到所需切換參數(shù)與切換位置點(diǎn)。
上述注射充填過(guò)程中，當(dāng)所有位置命令均已輸入，且注射軸的射速已自V3開(kāi)始減速時(shí)，假若觀測(cè)器所得出的位置誤差量e大于預(yù)先設(shè)定的D值，表示此時(shí)并非理想的切換狀態(tài)，使用者，例如制程工程師，即可針對(duì)實(shí)際狀況進(jìn)行射速-壓力切換參數(shù)的調(diào)整，其調(diào)整方法可根據(jù)使用者對(duì)注射成型的需求與實(shí)際狀況而定，其微調(diào)量則可依據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則。
此處將針對(duì)上述實(shí)施例提出一切換參數(shù)調(diào)整的實(shí)施方法使用者可先行設(shè)定一如圖1所示的X3點(diǎn)位置，此就是射速-壓力切換設(shè)定點(diǎn)，也就是D值為零時(shí)的實(shí)際切換點(diǎn)，是表示射速為零時(shí)注射軸的位置，由于切換速度為零時(shí)很容易產(chǎn)生塑流不連續(xù)的現(xiàn)象，且該點(diǎn)的壓力也往往非理想切換壓力(因?yàn)榇藭r(shí)切換速度變化過(guò)大)，因此，尚需設(shè)定一射速-壓力切換預(yù)先觀測(cè)值D，此D值用于進(jìn)行微調(diào)之用。當(dāng)數(shù)值控制器送完所有位置命令、并完成注射動(dòng)作后，若位置誤差e大于該D值，則可依壓力傳感器所檢測(cè)的真實(shí)壓力值作為調(diào)整依據(jù)，若此時(shí)的切換壓力過(guò)高，可加大該設(shè)定D值，使注射軸可提前以一較低的理想壓力切換，由此可知，D值的設(shè)定將可影響切換位置的微調(diào)量大小，如何改變?cè)O(shè)定與微調(diào)D值，可由使用者依實(shí)際檢測(cè)壓力與所需理想切換壓力的差值，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則在射速V3降至射速0的過(guò)程中作一判斷，以微調(diào)其切換壓力、位置與速度等參數(shù)；反之，若壓力傳感器檢測(cè)的真實(shí)壓力值過(guò)低，希望將切換壓力調(diào)高，則可重新調(diào)整設(shè)定X3點(diǎn)的位置，將該點(diǎn)位置向后調(diào)整(在圖1的橫坐標(biāo)軸中將位置值調(diào)小)，以延遲切換的時(shí)間與位置，從而提高切換壓力；只是以上所述僅為一種參數(shù)微調(diào)方法，使用者可視實(shí)際情況在射速自V3開(kāi)始下降的階段，視實(shí)際注射需求使用其它調(diào)整方法，以改變并求出較佳的切換壓力、位置與速度，改善塑料的充填與塑料制品的保壓品質(zhì)。
綜上所述，本發(fā)明的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置及方法，可使制程工程師在充填將完成前的減速階段，進(jìn)行射速-壓力切換微調(diào)，能精確且輕易地調(diào)整切換位置等射速-壓力切換參數(shù)，取得較佳保壓效果；同時(shí)，其內(nèi)部回路具有一平順且快速的切換反應(yīng)速度，還兼有控制重復(fù)性高與控制結(jié)果不易受機(jī)器或使用時(shí)間和次數(shù)等環(huán)境因素影響的功效，的確可提升塑料制品量產(chǎn)的品質(zhì)，以解決現(xiàn)有控制裝置的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置包括驅(qū)動(dòng)控制單元，與可驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)式注塑機(jī)注射軸的馬達(dá)連接，以驅(qū)動(dòng)、控制該注射軸的運(yùn)動(dòng)，其中包括速度控制器；以及數(shù)值控制單元，借由一可切換的回路開(kāi)關(guān)與該驅(qū)動(dòng)控制單元連接，其中包括能夠與該回路開(kāi)關(guān)接通的位置控制器與壓力控制器，以借由該回路開(kāi)關(guān)的切換，使該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一位置閉回路控制與一壓力閉回路控制的切換，也就是該注塑機(jī)的注射過(guò)程與保壓過(guò)程的切換；其中當(dāng)該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一位置閉回路控制時(shí)，該數(shù)值控制單元可對(duì)該注塑機(jī)進(jìn)行射速-壓力切換控制，以在最適合的射速-壓力切換參數(shù)下，切換該回路開(kāi)關(guān)而形成壓力閉回路控制。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該最適合的射速-壓力切換參數(shù)是射速-壓力切換時(shí)的最適合的切換位置、時(shí)間、壓力與注射速度值。
3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該最適合的射速-壓力切換參數(shù)的數(shù)值是依據(jù)使用者的設(shè)定而定。
4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該控制裝置還包括一壓力傳感單元，可用來(lái)檢測(cè)該注射軸的真實(shí)壓力，并將該真實(shí)壓力值反饋到該數(shù)值控制單元中。
5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該數(shù)值控制單元中還包括一觀測(cè)器，以檢測(cè)該注射軸的位置誤差值e，而該位置誤差值e是一個(gè)針對(duì)使用者所設(shè)定的注射軸位置與其真實(shí)位置所比較而得出的位置差。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，當(dāng)該數(shù)值控制單元進(jìn)行射速-壓力切換控制時(shí)，可依據(jù)該壓力傳感單元所反饋的真實(shí)壓力值，通過(guò)調(diào)整一預(yù)先輸入該觀測(cè)器中的射速-壓力切換預(yù)先觀測(cè)值D的方式，尋找最適合的射速-壓力切換參數(shù)。
7.權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該位置控制器是用來(lái)接受一位置命令，并根據(jù)該驅(qū)動(dòng)控制單元反饋的位置量進(jìn)行位置閉回路控制。
8.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該壓力控制器是用來(lái)接受一保壓命令，并根據(jù)該壓力傳感單元反饋的壓力的大小進(jìn)行壓力閉回路控制。
9.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該速度控制器是用來(lái)接受一速度命令，并根據(jù)反饋的速度的大小，而在該驅(qū)動(dòng)控制單元中進(jìn)行速度閉回路控制。
10.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)控制單元中還包括一電流控制器，該電流控制器是用來(lái)接受一電流命令，并根據(jù)反饋的電流的大小，而在該驅(qū)動(dòng)控制單元中進(jìn)行電流閉回路控制。
11.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制裝置，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)控制單元連接的馬達(dá)是一伺服馬達(dá)。
12.一種電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，可用于一射速-壓力切換與保壓控制裝置中，其特征在于，該裝置是包括一個(gè)與注射軸連接的驅(qū)動(dòng)控制單元與一數(shù)值控制單元，該方法的步驟包括對(duì)該注塑機(jī)進(jìn)行多階段射速的注射規(guī)劃與多階段壓力的保壓規(guī)劃，并在該注射規(guī)劃的最后階段射速后，令該注射軸的射速減速；將注射軸的射速降低到零時(shí)的位置X，設(shè)為射速-壓力切換設(shè)定點(diǎn)，并設(shè)定一射速-壓力切換預(yù)先觀測(cè)值D；切換該數(shù)值控制單元中的回路開(kāi)關(guān)，使該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一位置閉回路控制；依據(jù)設(shè)定的注射規(guī)劃對(duì)該數(shù)值控制單元輸入位置命令，使該注塑機(jī)完成規(guī)劃的注射動(dòng)作；令該數(shù)值控制單元判斷此時(shí)真實(shí)注射軸位置與X點(diǎn)之間的位置誤差量e，并判斷位置誤差量e是否小于或等于該切換預(yù)先觀測(cè)值D，若是，則進(jìn)行射速-壓力的切換，若否，則進(jìn)行最適合的射速-壓力切換參數(shù)的調(diào)整，并在調(diào)整后進(jìn)行射速-壓力的切換；以及切換該數(shù)值控制單元中的回路開(kāi)關(guān)，使該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一壓力閉回路控制。
13.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，其特征在于，該最適合的射速-壓力切換參數(shù)是射速-壓力切換時(shí)的最適合切換位置、時(shí)間、壓力與注射速度值。
14.如權(quán)利要求13所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，其特征在于，該最適合的射速-壓力切換參數(shù)的數(shù)值是依據(jù)使用者的設(shè)定而定。
15.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，其特征在于，該調(diào)整最適合射速-壓力切換參數(shù)的步驟是可在該注射軸預(yù)先規(guī)劃的最末段射速后的減速過(guò)程中進(jìn)行。
16.如權(quán)利要求15所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，其特征在于，該調(diào)整最適合的射速-壓力切換參數(shù)的方法是可依據(jù)一外接壓力傳感單元所檢測(cè)的注射軸真實(shí)壓力而決定。
17.如權(quán)利要求16所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，其特征在于，當(dāng)所檢測(cè)的真實(shí)壓力過(guò)高時(shí)，可增大射速-壓力切換的預(yù)先觀測(cè)值D，以降低射速-壓力切換后的壓力，使其成為最適合的切換壓力。
18.如權(quán)利要求16所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，其特征在于，當(dāng)所檢測(cè)的真實(shí)壓力過(guò)低時(shí)，可減少射速-壓力切換設(shè)定點(diǎn)X的位置量，以提高射速-壓力切換后的壓力，使其成為最適合的切換壓力。
19.如權(quán)利要求12所述的電動(dòng)式注塑機(jī)射速-壓力切換與保壓控制方法，其特征在于，當(dāng)該數(shù)值控制單元與該驅(qū)動(dòng)控制單元形成一壓力閉回路控制時(shí)，該數(shù)值控制單元即依據(jù)保壓規(guī)劃輸入保壓命令，使該注塑機(jī)完成所規(guī)劃的保壓動(dòng)作。
全文摘要
一種電動(dòng)式注塑機(jī)射速－壓力切換與保壓控制裝置及方法，是由一可切換的回路開(kāi)關(guān)，使驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的伺服馬達(dá)可在位置閉回路控制與壓力閉回路控制之間平順且快速地切換，達(dá)到注射充填與保壓過(guò)程這間的射速－壓力切換的最適合的控制，同時(shí)，還借由一可調(diào)整的提前觀測(cè)參數(shù)以及對(duì)注射軸在切換前所作的減速設(shè)定，使操作者可在該減速階段中進(jìn)行射速－壓力切換的微調(diào)，能精確且輕易地調(diào)整出最適合的射速－壓力切換參數(shù)，以取得較佳的保壓效果，提升成型塑料制品的品質(zhì)。
文檔編號(hào)B29C45/77GK1511693SQ0215965
公開(kāi)日2004年7月14日 申請(qǐng)日期2002年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月30日
發(fā)明者劉興昌, 簡(jiǎn)御偉 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院