专利名称：一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机的制作方法
技术领域：
本发明涉及注塑机技术领域，尤其涉及一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机。
背景技术：
随着高分子材料和制造业的迅速发展，工程塑料在精密仪器、电子仪表、音像制品、医疗机械、通讯器材以及光学镜片等制造领域得到了广泛地应用，其尺寸精度、形位误差、质量的稳定性等参数均要求较高。现有的用于注塑成型该类工程塑料的注塑机的结构示意图如图I所示。图I中，现有注塑机包括溶胶马达2、溶胶马达2两侧均连接有注射油缸1，螺杆3设置于两注射油 缸I之间，一端连接于射胶二板4另一端连接于射嘴，射胶二板4固定连接于溶胶马达2前端，且射胶二板4两侧开设有通孔，注射油缸2通过一连接杆穿过通孔后与溶胶马达2连接。图I中的注塑机在射胶时，首先通过注射油缸I动作以带动射胶二板4和溶胶马达2动作，溶胶马达2推动螺杆3以达到射胶的目的。然而射胶马达2与射胶二板4的自重较大,其启动时需要克服较大的重力,停止时需要克服较大的惯性冲击，直接影响了注射进度和注射效率。同时现有的注塑机对注射油缸I的位移精度控制不佳也部分影响了注塑机注塑产品的精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种注射速度快、注射稳定性高的高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机。本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机，其包括一个注射油缸、控制单元、连接于注射油缸与控制单元之间的速度传感器、伺服阀、连接于伺服阀与控制单元之间的压力传感器；所述速度传感器用于检测注射油缸的速度信息并将检测到的检测速度信号输出至控制单元，所述压力传感器用于检测油路的油压并将检测油压信号输出至控制单元；所述控制单元根据检测速度信号与设定速度信号的偏差进行第一次PID闭环运算控制；所述控制单元还根据检测油压信号与设定油压值的偏差进行第二次PID闭环运算控制。进一步地，所述第一次PID闭环运算控制时的各项参数为比例参数57_74，积分参数24-36，微分参数1. 5-6. 8。进一步地，所述第二次PID闭环运算控制时的各项参数为比例参数25_27，积分参数12-17，微分参数0-0. 5。进一步地，所述注塑机还包括用于调节注塑机压力和流量的PQ阀，变量泵，用于带动变量泵动作的异步电机以及用于给注塑机高速注塑时提供瞬间所需流量的蓄能单元。进一步地，所述高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机还包括溶胶马达、螺杆，所述注射油缸一端直接与所述溶胶马达固定连接，另一端直接与所述螺杆固定连接。
本发明通过设置二层PID运算控制，同时针对高速运行的注塑机设置新型注射结构，使得本发明高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机的注射油缸能在I毫秒的时间能将速度加速至300mm/S，同时可稳定在350_600mm/S速度范围内进行高速注射。
图I为现有的注塑机注射结构的结构示意图；图2为本发明高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机的油路结构示意图；图3为本发明高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机中新型注射结构的结构示意图。
具体实施例方式以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。请参照图2，图2为本发明高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机的油路结构示意图。图2中，本发明高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机包括注射油缸10、控制单元11、连接于注射油缸10与控制单元11之间的速度传感器12、伺服阀13、连接于伺服阀13与控制单元11之间的压力传感器14、用于调节注塑机压力和流量的PQ阀15、用于根据系统需要给油的变量泵16、用于带动变量泵16动作的异步电机17以及用于给注塑机高速注塑时提供瞬间所需流量的蓄能单元18。所述速度传感器12用于检测注射油缸10的速度信息，并将检测到的检测速度信号输出至控制单元11 ;所述压力传感器14用于检测油路的油压并将检测油压信号输出至控制单元11。控制单元11根据检测速度信号与设定速度信号的偏差进行第一次PID闭环运算控制并将控制信号输出至伺服阀13，伺服阀13根据控制信号改变其开口度。PID闭环运算即指比例、积分、微分运算控制，其中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。本发明通过多次试验与测试，在第一次PID闭环运算控制时，PID参数优选为，比例参数54-74，积分参数24-36，微分参数1. 5-6. 8。采用此PID参数时，能使得注射油缸在2_3个周期变化内即能到达所设速度，具有响应时间短、控制精度高的优点。通过控制单元11进行高速精确闭环控制后，注射油缸10能较快速地达到所设速度，然而还需要使得注射油缸10运行稳定，此时需要控制油路中的油压以使得注射油缸10运行稳定。本发明中，控制单元11还根据检测油压信号与设定油压值的偏差进行第二次PID闭环运算控制，在保证注射油缸10响应速度的前提下，加强注射油缸10的运行稳定性。第二次PID闭环运算控制时，PID参数优选为，比例参数25_27，积分参数12_17，微分参数0-0. 5。经过两次PID闭环运算控制以及伺服阀自带的控制后，注射油缸10能在I毫秒的时间能将速度加速至300mm/S，同时可稳定在350_600mm/S速度范围内进行高速注射。高速注射时若采用图I所示的常规注塑机，由于现有的注塑机射胶马达2与射胶二板4的自重较大，控制精度受到影响。本发明为解决上述问题，还提供一种新型适用于高速注射的注射结构。请参照图3，图3为新型适用于高速注射的注射结构的结构示意图。图3中，本发明新型适用于高速注射的注射结构仅包括一个注射油缸10，注射油缸10 —端直接与溶胶马达20固定连接，另一端直接与螺杆30固定连接。在射胶时，注射油缸10直接动作带动螺杆30以达到射胶目的。与传统双缸注射结构相比，本发明的高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机在射胶时，溶胶马达20无需移动，溶胶马达20的重力不影响注射油缸10，且本发明中省去了射胶二板以及连接注射油缸与溶胶马达的连接杆，极大的降低了惯性对注 射精度的影响。本发明高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机螺杆30在启动时，其启动加速度超过3000m/S2，不到I毫安时间内即在二次PID闭环运算控制的作用下加速至300mm/S，而此时的动能仅为6. 3焦耳，仅为现有注塑机的五分之一，有效减小惯性对模腔的高压冲击、提高注射精度且能延长模具寿命、稳定抑制飞边及产品注射密度，有效控制产品尺寸。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明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，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机，其特征在于包括一个注射油缸、控制单元、连接于注射油缸与控制单元之间的速度传感器、伺服阀、连接于伺服阀与控制单元之间的压力传感器；所述速度传感器用于检测注射油缸的速度信息并将检测到的检测速度信号输出至控制单元，所述压力传感器用于检测油路的油压并将检测油压信号输出至控制单元；所述控制单元根据检测速度信号与设定速度信号的偏差进行第一次PID闭环运算控制；所述控制单元还根据检测油压信号与设定油压值的偏差进行第二次PID闭环运算控制。
2.如权利要求I所述的一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机，其特征在于所述第一次PID闭环运算控制时的各项参数为比例参数57-74，积分参数24-36，微分参数:1. 5-6. 8。
3.如权利要求I或2所述的一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机，其特征在 于所述第二次PID闭环运算控制时的各项参数为比例参数25-27，积分参数12-17，微分参数0-0. 5。
4.如权利要求I所述的一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机，其特征在于所述注塑机还包括用于调节注塑机压力和流量的PQ阀，变量泵，用于带动变量泵动作的异步电机以及用于给注塑机高速注塑时提供瞬间所需流量的蓄能单元。
5.如权利要求I所述的一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机，其特征在于所述高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机还包括溶胶马达、螺杆，所述注射油缸一端直接与所述溶胶马达固定连接，另一端直接与所述螺杆固定连接。
全文摘要
本发明提供了一种高精度高速闭环控制氮气辅助射胶注塑机，属于注塑机领域。它解决了现有的注塑机速度不高、稳定性不好的问题。本发明包括一个注射油缸、控制单元、速度传感器、伺服阀、压力传感器；速度传感器将检测到的检测速度信号输出至控制的单元，压力传感器将检测油压信号输出至控制单元；控制单元根据检测速度信号与设定速度信号的偏差进行第一次PID闭环运算控制；控制单元还根据检测油压信号与设定油压值的偏差进行第二次PID闭环运算控制。本发明通过设置二层PID运算控制，使得本发明能在1毫秒的时间能将速度加速至300mm/S，同时可稳定在350-600mm/S速度范围内进行高速注射。
文档编号B29C45/77GK102729442SQ201210240990
公开日2012年10月17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