专利名称：一种光学级透明制品用高精密注塑机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及注塑机技术领域，尤其涉及一种光学级透明制品用高精密注塑机。
背景技术：
现有的制备高精度塑料制品的注塑成型方案有多种，较为常见的为射出压缩成型技术。射出压缩成型技术是将经过加热成为流体的塑料注射到不锈钢模具中，在加热加压条件下成型，后经冷却固化后打开模具即可获得所需塑料零件。然而，利用射出压缩成型技术制备高精度塑料制品时，具有如下缺点(I)射出成型厚度不易控制；(2)成型时的收缩和翘曲问题不易控制。造成上述缺点的主要原因是模具加热不平衡、不均匀，加热温度控制 不精确。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足提出一种光学级透明制品用高精密注塑机，其包括温控系统，所述温控系统包括多个彼此独立的子系统，每一子系统包括一 PID运算模块、一温度检测传感器、一控制模块、一组加热模块以及一个水流量控制阀；所述温度检测传感器以及加热模块设置于注塑机模具型腔内不同的位置；所述温度检测传感器检测其所处位置的温度值并将该检测温度值输出至PID运算模块，所述PID运算模块根据检测温度值与设定值的偏差进行比例、积分、微分计算从而输出控制信号至控制模块，所述控制模块根据所述控制信号控制加热模块开启或闭合以及控制水流量控制阀的开启或闭合。进一步地，所述注塑机还包括低速回油控制系统，所述低速回油控制系统包括注射油缸、第一电磁换向阀、油箱、可调阻尼、固定阻尼、第二电磁换向阀以及压力插装阀；所述可调阻尼与固定阻尼并联设置且一端连接至第二换向阀另一端连接至压力插装阀；所述第一电磁换向阀启动时，注射油经过注射油缸后返回至压力插装阀，若第二电磁换向阀未启动，则注射油经由压力插装阀回流至油箱，若第二电磁换向阀启动，则压力插装阀根据可调阻尼与固定阻尼并联后产生的压力减缓注射油流至油箱的速度。进一步地，所述低速回油控制系统还包括第一压力传感器以及第二压力传感器；所述第一压力传感器用于检测第二换向阀未启动时的回油压力，所述第二压力传感器用于检测第二换向阀启动时的回油压力。进一步地，所述注塑机还包括高精度注射系统，所述高精度注射系统包括射嘴、注射熔胶筒法兰、注射熔胶筒、注射活塞杆、连接法兰、熔胶筒法兰、熔胶筒以及螺杆；所述连接法兰将熔胶筒与注射熔胶筒固定连接且所述熔胶筒与注射熔胶筒不处于同一水平面；所述注射熔胶筒法兰将射嘴与注射熔胶筒固定连接，且所述射嘴与注射熔胶筒处于同一水平面。进一步地，所述螺杆插设于熔胶筒中用于将熔胶筒中的材料塑化，塑化后的材料经过连接法兰进入注射熔胶筒；所述注射活塞杆插设于注射熔胶筒中用于将注射熔胶筒内的塑化材料通过射嘴高压注射出。进一步地，所述高精度注射系统还包括注射活塞杆定位控制模块；所述注射活塞杆定位控制模块包括位移传感器、控制单元以及驱动元件；所述位移传感器检测注射活塞杆的位置并将该检测位置信号输出至控制单元，所述控制单元根据设定位置与检测位置的偏差进行比例、积分、微分运算并输出控制信号至驱动元件，所述驱动元件带动注射活塞杆定位至设定位置。进一步地，所述高精度注射系统通过线性滑轨安装于机架上，所述注射系统两侧均固定连接有射移油缸。本实用新型通过在注塑机模具型腔内不同位置设置加热模块和由水流量阀控制的冷却模块，并通过多个彼此独立的PID运算模块分别控制该些加热模块和冷却模块，使 得注塑机加热更加精确。同时本实用新型还设置有低速回油系统和高精密注射系统进一步加强本实用新型注塑机的精密性。
图I为本实用新型光学级透明制品用高精密注塑机温控系统的电路原理框图；图2为本实用新型低速回油控制系统原理示意图；图3为本实用新型光学级透明制品用高精密注塑机中注射系统的结构示意图；图4为图3中注射系统中的注射活塞杆定位控制模块的原理示意图；图5为图3中注射系统设置于机架上的结构示意图。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。请参照图1，图I为本实用新型光学级透明制品用高精密注塑机温控系统的电路原理框图。温控系统包括多个PID运算模块、控制模块、多组加热模块、多个水流量阀以及多个温度检测传感器。每组加热模块包括加热元件，每组加热模块对应一个温度检测传感器、一个水流量控制阀以及一个PID运算模块。本实用新型中，多组加热模块以及多个温度检测传感器分布于注塑机模具型腔内不同的位置。位置的选取根据模具型腔结构以及产品形状的不同而不同，优选地，在模具型腔两端、中点以及每个凹陷或者凸出处均设置有加热模块以及温度检测传感器。水流量控制阀用以控制水冷通道的水流量以降低模具型腔不同位置的温度。一组加热模块、一个温度检测传感器、一个水流量控制阀以及一个PID运算模块构成温控系统中的一个子系统。在子系统中，当温度检测传感器检测到被测温度偏离期望值时，PID运算模块根据检测信号与给定值的偏差进行比例、积分、微分运算从而输出控制信号给控制模块，控制模块根据控制信号闭合加热模块开关或者打开水流量控制阀以促使检测值恢复到给定值。比例运算是指输出控制量与偏差的比例关系。比例参数设定越大，控制的灵敏度越低，设定值越小，控制的灵敏度越高。积分运算的目的是消除偏差，只要偏差存在，积分作用将控制量向使偏差消除的方向移动。积分时间是表示积分作用强度的单位。设定的积分时间越短，积分作用越强。比例运算和积分运算是对控制结果的修正动作，响应较慢。微分运算是为了消除比例运算和积分运算的缺点而补充。微分作用根据偏差产生的速度对输出量进行修正，使控制过程尽快恢复到原来的控制状态，微分时间是表示微分作用强度的单位，微分时间越长，则以微分作用的修正越强。本实用新型中，各个温控子系统彼此独立，通过分别设定各个子系统的PID运算模块的PID值和温度给定值，使得本实用新型光学级透明制品用高精密注塑机在加热时，模具温度在60°C至1300°C范围内均可控制在设定值正负3°C的误差内，使得注塑机的重复性精度达到O. 03%。进一步地，在满足产品精度的前提下，本实用新型光学级透明制品用高精密注塑机还提供低速回油控制系统，该系统可满足某些高端产品注塑成型时的高稳定性、超低速注射的需求。请参照图2，图2为本实用新型低速回油控制系统原理示意图。图2中，低速回油控制系统包括注射油缸I、第一电磁换向阀2、油箱5、可调阻尼6、固定阻尼7、第二电 磁换向阀8以及压力插装阀9。可调阻尼6与固定阻尼7并联设置且一端连接至第二换向阀8，另一端连接至压力插装阀9。优选地，还可包括单向启动阀4用于启动第一换向电磁阀2。当注塑机注射动作启动时，第一电磁换向阀2得电，注射油由经过注射油缸I后返回至压力插装阀9 ;此时，若未启动第二电磁换向阀8，则压力插装阀9未产生阻力，注射油直接通过压力插装阀9回流至油箱5 ;若启动第二电磁换向阀8，则由于可调阻尼6与并联阻尼7的作用使得压力插装阀9具有一稳定压力，且该稳定压力可通过调整可调阻尼6而调整，此时由注射油缸I返回至压力插装阀9的注射油则在该压力的作用下缓慢回油，同时也确保了注射油缸I在前行时具有一个恒定的阻力，从而使得注射过程稳定且缓慢，满足工艺需求。进一步地，为了实时探测不同工作状态下的回油压力，本实施例中，还包括第一压力传感器10以及第二压力传感器3，第一压力传感器10用于检测当第二换向电磁阀8未启动时的回油压力，第二压力传感器3用于检测当第二换向电磁阀8启动时的回油压力。本实用新型为进一步加强注塑机的精密度，在采用上述温度精度控制、低速回油方式后还包括高精度注射系统。请参照图3、图4，图3为本实用新型光学级透明制品用高精密注塑机中注射系统的结构示意图，图4为图3中注射系统中的注射活塞杆定位控制模块的原理示意图。图3中，注射系统1000包括射嘴100、注射溶胶筒法兰200、注射熔胶筒300、注射活塞杆400、连接法兰500、熔胶筒法兰600、熔胶筒700以及螺杆800。连接法兰500用于将熔胶筒700与注射熔胶筒300固定连接，且熔胶筒700与注射熔胶筒300不处于同一水平面；注射熔胶筒法兰200用于将射嘴100与注射熔胶筒300固定连接，且射嘴100与注射熔胶筒300处于同一水平面。螺杆800插设于熔胶筒700中用于将熔胶筒700中的材料塑化，塑化后的材料经过连接法兰500进入注射熔胶筒300，注射活塞杆400插设于注射熔胶筒300中用于将注射熔胶筒300内的塑化材料通过射嘴100高压注射出。将用于塑化材料的熔胶筒700以及螺杆800与用于注射的注射熔胶筒300和注射活塞杆400分开设计，能减少注射部件的重量从而降低注射时的惯性影响，使得注射量更为精确。请参照图4，为了控制注射活塞杆400注射时的位移量，本实用新型还设置了注射活塞杆定位控制模块。注射活塞杆定位控制模块包括位移传感器401、控制单元402以及驱动元件403。本实用新型中，控制单元402采用PID运算控制，当位移传感器401检测到当前位置偏离设定位置时，控制单元402根据设定值与检测值进行比例、积分、微分运算并输出控制信号至驱动元件403，驱动元件403带动注射活塞杆400精确定位。比例、积分、微分运算的原理与上述温控系统中的PID运算模块的原理相同，在此不再赘述。请参照图5,图5为图3中注射系统设置于机架上的结构不意图。注射系统1000通过线性滑轨4000安装于机架2000上，注射系统1000两侧均固定连接有双射移油缸3000。双射移油缸3000配合线性滑轨4000使得注射系统传动时较平稳、移动位置准确。且双射移油缸3000还能在注射系统1000高压注射时保持射嘴与模具进料口接触面的足够压力，使得注射系统具有足够的密封性。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求1.一种光学级透明制品用高精密注塑机，其特征在于包括温控系统，所述温控系统包括多个彼此独立的子系统，每一子系统包括一 PID运算模块、一温度检测传感器、一控制模块、一组加热模块以及一个水流量控制阀；所述温度检测传感器以及加热模块设置于注塑机模具型腔内不同的位置；所述温度检测传感器检测其所处位置的温度值并将该检测温度值输出至PID运算模块，所述PID运算模块根据检测温度值与设定值的偏差进行比例、积分、微分计算从而输出控制信号至控制模块，所述控制模块根据所述控制信号控制加热模块开启或闭合以及控制水流量控制阀的开启或闭合。
2.如权利要求I所述的一种光学级透明制品用高精密注塑机，其特征在于所述注塑机还包括低速回油控制系统，所述低速回油控制系统包括注射油缸、第一电磁换向阀、油箱、可调阻尼、固定阻尼、第二电磁换向阀以及压力插装阀；所述可调阻尼与固定阻尼并联设置且一端连接至第二换向阀另一端连接至压力插装阀；所述第一电磁换向阀启动时，注射油经过注射油缸后返回至压力插装阀，若第二电磁换向阀未启动，则注射油经由压力插装阀回流至油箱，若第二电磁换向阀启动，则压力插装阀根据可调阻尼与固定阻尼并联后产生的压力减缓注射油流至油箱的速度。
3.如权利要求2所述的一种光学级透明制品用高精密注塑机，其特征在于所述低速 回油控制系统还包括第一压力传感器以及第二压力传感器；所述第一压力传感器用于检测第二换向阀未启动时的回油压力，所述第二压力传感器用于检测第二换向阀启动时的回油压力。
4.如权利要求I或2所述的一种光学级透明制品用高精密注塑机，其特征在于所述注塑机还包括高精度注射系统，所述高精度注射系统包括射嘴、注射熔胶筒法兰、注射熔胶筒、注射活塞杆、连接法兰、熔胶筒法兰、熔胶筒以及螺杆；所述连接法兰将熔胶筒与注射熔胶筒固定连接且所述熔胶筒与注射熔胶筒不处于同一水平面；所述注射熔胶筒法兰将射嘴与注射熔胶筒固定连接，且所述射嘴与注射熔胶筒处于同一水平面。
5.如权利要求4所述的一种光学级透明制品用高精密注塑机，其特征在于所述螺杆插设于熔胶筒中用于将熔胶筒中的材料塑化，塑化后的材料经过连接法兰进入注射熔胶筒；所述注射活塞杆插设于注射熔胶筒中用于将注射熔胶筒内的塑化材料通过射嘴高压注射出。
6.如权利要求5所述的一种光学级透明制品用高精密注塑机，其特征在于所述高精度注射系统还包括注射活塞杆定位控制模块；所述注射活塞杆定位控制模块包括位移传感器、控制单元以及驱动元件；所述位移传感器检测注射活塞杆的位置并将该检测位置信号输出至控制单元，所述控制单元根据设定位置与检测位置的偏差进行比例、积分、微分运算并输出控制信号至驱动元件，所述驱动元件带动注射活塞杆定位至设定位置。
7.如权利要求5所述的一种光学级透明制品用高精密注塑机，其特征在于所述高精度注射系统通过线性滑轨安装于机架上，所述注射系统两侧均固定连接有射移油缸。
专利摘要本实用新型提供了一种光学级透明制品用高精密注塑机，属于注塑机技术领域。它解决了现有的注塑机精密度不高的问题。本实用新型光学级透明制品用高精密注塑机，其包括温控系统，温控系统包括多个彼此独立的子系统，每一子系统包括PID运算模块、温度检测传感器、控制模块、一组加热模块以及水流量控制阀；温度检测传感器检测其所处位置的温度值并输出至PID运算模块，PID运算模块根据检测温度值与设定值的偏差进行PID计算从而输出控制信号至控制模块。本实用新型通过在注塑机模具型腔内不同位置设置加热模块和由水流量阀控制的冷却模块，并通过多个彼此独立的PID运算模块分别控制该些加热模块和冷却模块，使得注塑机加热更加精确。
文档编号B29C45/82GK202685254SQ20122033605
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者商铁虎, 邱嗣波, 韩杰 申请人:宁波巴斯顿机械科技有限公司