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CN115179517A - 一种注塑机背压的开环插值控制方法 - Google Patents

一种注塑机背压的开环插值控制方法 Download PDF

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CN115179517A CN202210819907.5A CN202210819907A CN115179517A CN 115179517 A CN115179517 A CN 115179517A CN 202210819907 A CN202210819907 A CN 202210819907A CN 115179517 A CN115179517 A CN 115179517A
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李春
张玄
彭京启
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Abstract

本发明公开了一种注塑机背压的开环插值控制方法，当注射油缸因塑胶溶体压力升高带动注射螺杆回退时，三位四通电液换向阀切换到右位，注射油缸的回油腔接通双通道比例换向阀；若回油压力低于目标背压值，所述双通道比例换向阀切换到中位以处于关闭状态，使回油压力升高；若回油压力高于目标背压值，双通道比例换向阀切换到左位以处于开启状态，且处于双通道模式，使实际背压降低，同时回油流量增大。注射螺杆的注射动作由三位四通电液换向阀控制，回油阻尼由双通道比例换向阀控制，使用普通的换向阀和双通道比例换向阀代替原先的V9阀，同时取消了压力和流量传感器，仅使用一个注射缸位移传感器，降低了系统成本。

Description

一种注塑机背压的开环插值控制方法
技术领域
本发明涉及注塑设备技术领域，具体来说，是一种注塑机背压的控制方法。
背景技术
目前对注塑机背压的控制主要有以下方法：直接采集回油压力、温度、油缸行程等参数，通过闭环PID，调节输入端液压马达转速和流量，从而控制注射缸输入油压力，间接控制回油背压；输入端和回油端通过高性能V9阀控制，同时调节回油压力和流量。
通过调节输入端液压马达转速来间接控制注射油缸回油背压，存在压力波动，且由于需要先改变输入油压，再改变回油压力，会影响产品的计量精确度，从而影响注塑产品质量。利用V9阀同时控制进油和回油，控制方案较复杂，且V9阀成本高，有一定的起调压力阀值，无法实现极低背压和零背压的控制，且背压降到下限时流量太小。
发明内容
本发明的目的是提供一种注塑机背压的开环插值控制方法，可对注塑机的背压进行高精度的控制。
本发明的目的是这样实现的：一种注塑机背压的开环插值控制方法，该方法的硬件基础设置如下：其注塑机配置有三位四通电液换向阀和双通道比例换向阀，所述三位四通电液换向阀和双通道比例换向阀依次设置于注射油缸的回油管路中，所述双通道比例换向阀与回油油箱相接，所述双通道比例换向阀配置有连接注塑机上位机的、接收上位机设置的目标背压值的电子放大器，所述电子放大器与注射油缸自带的位移传感器电信号连接；
该方法包括如下步骤：
在所述双通道比例换向阀处于开启状态时，所述电子放大器接收上位机设置的目标背压值，同时接收注射油缸的位移传感器传回的回退位移信号，并换算得到回油流量；
所述电子放大器根据目标背压值和回油流量，通过计算处理后得到当前位置的阀芯开度控制信号，以控制双通道比例换向阀的阀芯移动量，实现回油压力的调节。
进一步地，所述电子放大器在计算处理时，先利用查表法进行计算，然后利用插值法进行计算，以得到当前位置的阀芯开度控制信号。
进一步地，当注射油缸因塑胶溶体压力升高带动注射螺杆回退时，所述三位四通电液换向阀切换到右位，所述注射油缸的回油腔接通双通道比例换向阀；
若回油压力低于目标背压值，所述双通道比例换向阀切换到中位以处于关闭状态，使回油压力升高；
若回油压力高于目标背压值，所述双通道比例换向阀切换到左位以处于开启状态，且处于双通道模式，使实际背压降低，同时回油流量增大。
进一步地，根据采集的回油流量的微分斜率进行分段插值处理；
在回油流量曲线上升和下降幅度大时，采用拉格朗日插值算法，以提高插值精确度；
在回油流量变化幅度小，注射油缸以相对匀速的方式运行时，采用最邻近插值算法或不采用插值算法，直接查表输出，以减少计算量和数据容量。
进一步地，注射油缸的前进和回退动作均受三位四通电液换向阀控制。
本发明的有益效果在于：
1、注塑机的注射螺杆的注射动作由三位四通电液换向阀控制，回油阻尼由双通道比例换向阀控制，使用普通的换向阀和双通道比例换向阀代替原先的V9阀，同时取消了压力和流量传感器，降低了系统成本；
2、只对回油路控制，只需对原有的液压式注塑机进行部分改装，原理结构简单，可靠性高；
3、降低了注射油缸回油的最低起调压力，实现了低背压甚至零背压的控制，同时保证了较大的流量，有利于高速、高性能的注塑生产工艺。
附图说明
图1是本发明的系统布置图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
本实施例提出了一种注塑机背压的开环插值控制方法，如图1所示，该方法的硬件基础设置如下：其注塑机配置有三位四通电液换向阀4和双通道比例换向阀6，三位四通电液换向阀4和双通道比例换向阀6依次设置于注射油缸3的回油管路中，注射油缸3的前进和回退动作均受三位四通电液换向阀4控制，双通道比例换向阀6配置有连接注塑机上位机的、接收上位机设置的目标背压值的电子放大器5，电子放大器5与注射油缸3自带的位移传感器电信号连接。
当注射油缸3因塑胶溶体压力升高带动注射螺杆1回退时，三位四通电液换向阀4切换到右位，注射油缸3的回油腔直接接通双通道比例换向阀6；
若回油压力低于目标背压值，双通道比例换向阀6切换到中位以处于关闭状态，使回油压力升高；
若回油压力高于目标背压值，双通道比例换向阀6切换到左位以处于开启状态，且处于双通道模式，使实际背压降低，同时回油流量增大。
三位四通电液换向阀4采用类似N型的中位机能，即A口和P口断开，B口和T口相通，使得三位四通电液换向阀4在不工作时，注射油缸3的回油腔仍与油箱相连，便于回油。
其中，在双通道比例换向阀6处于开启状态时，电子放大器5接收上位机设置的目标背压值，同时接收注射油缸3的位移传感器传回的回退位移信号，并换算得到回油流量；
电子放大器5根据目标背压值和回油流量，通过计算处理后得到当前位置的阀芯开度控制信号，以控制双通道比例换向阀6的阀芯移动量，实现回油压力的调节。
上述电子放大器5在计算处理时，先利用查表法进行计算，然后利用插值法进行计算，以得到当前位置的阀芯开度控制信号。
根据采集的回油流量的微分斜率进行分段插值处理；
在回油流量曲线上升和下降幅度大时，采用拉格朗日插值算法，以提高插值精确度；
在回油流量变化幅度小，注射油缸3以相对匀速的方式运行时，采用最邻近插值算法或不进行插值，直接查表输出，以减少计算量和数据容量，减轻计算机的工作负荷。
在现有的液压式注塑机的控制方案的基础上，将控制注射油缸的PQ阀或组合阀换为成本较低的三位四通电液换向阀4，同时在回油路中串联双通道比例换向阀6，双通道比例换向阀6直接与回油油箱7相接。同时，双通道比例换向阀6采用双通道方式，以增大最低背压时的回油流量。
本实施例在背压控制的稳定性方面，只对回油路油压进行控制，而进油路依然由液压马达2控制，相比只用液压马达2调节背压的方法，增加了一个控制环节，实现了注射油缸3输入端和输出端两头的压力控制，减少了液压马达2的压力脉动，同时不受液体塑胶的温度和黏度的影响。
本实施例的方案不使用压力传感器和流量传感器，直接利用注射油缸3上的位移传感器获取回退速度，然后根据系统参数换算为回油流量，反馈给控制器模块，降低了传感器的成本。由控制器模块根据流量、设定背压计算得到阀芯开度表，再插值输出，生成PWM信号并控制双通道比例换向阀6的开度，从而改变回油阻尼。
采用分段二次插值算法将开环查表法得到的双通道比例换向阀6的阀芯开度进一步平滑输出。由于通过开环查表法得到的阀芯开度输出信号是不连续的、离散的，直接控制双通道比例换向阀6，容易产生冲击，压力和流量控制都缺乏线性，因此采用插值算法，以计算生成的阀芯开度表为参考点，采用分段插值算法，对查表法输出的结果进行再插值处理，使得输出阀芯开度信号更加连续、平滑，以减小冲击。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上进行各种变换或改进，在不脱离本发明总的构思的前提下，这些变换或改进都应当属于本发明要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种注塑机背压的开环插值控制方法，其特征在于，
该方法的硬件基础设置如下：其注塑机配置有三位四通电液换向阀(4)和双通道比例换向阀(6)，所述三位四通电液换向阀(4)和双通道比例换向阀(6)依次设置于注射油缸(3)的回油管路中，所述双通道比例换向阀(6)与回油油箱(7)相接，所述双通道比例换向阀(6)配置有连接注塑机上位机的、接收上位机设置的目标背压值的电子放大器(5)，所述电子放大器(5)与注射油缸(3)自带的位移传感器电信号连接；
该方法包括如下步骤：
在所述双通道比例换向阀(6)处于开启状态时，所述电子放大器(5)接收上位机设置的目标背压值，同时接收注射油缸(3)的位移传感器传回的回退位移信号，并换算得到回油流量；
所述电子放大器(5)根据目标背压值和回油流量，通过计算处理后得到当前位置的阀芯开度控制信号，以控制双通道比例换向阀(6)的阀芯移动量，实现回油压力的调节。
2.根据权利要求1所述的一种注塑机背压的开环插值控制方法，其特征在于：所述电子放大器(5)在计算处理时，先利用查表法进行计算，然后利用插值法进行计算，以得到当前位置的阀芯开度控制信号。
3.根据权利要求1所述的一种注塑机背压的开环插值控制方法，其特征在于：当注射油缸(3)因塑胶溶体压力升高带动注射螺杆(1)回退时，所述三位四通电液换向阀(4)切换到右位，所述注射油缸(3)的回油腔接通双通道比例换向阀(6)；
若回油压力低于目标背压值，所述双通道比例换向阀(6)切换到中位以处于关闭状态，使回油压力升高；
若回油压力高于目标背压值，所述双通道比例换向阀(6)切换到左位以处于开启状态，且处于双通道模式，使实际背压降低，同时回油流量增大。
4.根据权利要求2所述的一种注塑机背压的开环插值控制方法，其特征在于：根据采集的回油流量的微分斜率进行分段插值处理；
在回油流量曲线上升和下降幅度大时，采用拉格朗日插值算法，以提高插值精确度；
在回油流量变化幅度小，注射油缸(3)以相对匀速的方式运行时，采用最邻近插值算法或不采用插值算法，直接查表输出，以减少计算量和数据容量。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种注塑机背压的开环插值控制方法，其特征在于：注射油缸(3)的前进和回退动作均受三位四通电液换向阀(4)控制。
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