基于AS的旋轉式注塑機模具控制

許成琳 袁全能

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基于AS的旋轉式注塑機模具控制

許成琳 袁全能

（東華機械有限公司）

利用含旋轉結構的模具代替轉盤實現多物料產品生產，是目前小型注塑機的重要需求之一。在分析內旋轉模具工作機理和控制要求的基礎上，提煉控制過程中的運動互鎖、狀態—運動鎖定方程；利用限位開關延時監測托盤、回盤、轉盤的到位狀態，采用Automation Studio軟件平臺編寫非標模具動作要求。經試驗：整個生產周期僅需4.1 s，合格品率達100%，可實現安全、可靠、高效的注塑機內旋轉模具控制。

注塑機；模具控制

0 前言

典型注塑機需要配合多工位轉盤實現2種乃至多種不同組分塑料原材料送入模具內部[1]，從而制備生產多色產品[2]。目前，部分注塑機使用內含旋轉結構的模具[3]，這種注塑機利用型芯實現模具的內部旋轉，不需外配轉盤，達到多組分產品的制備[4]?；谧⑺軝C控制程序開發內旋轉式模具控制程序，并利用Automation Studio軟件平臺，編寫非標模具控制程序。

1 內旋轉模具工作機理及控制需求

注塑機內旋轉模具3D模型如圖1所示，可以看出前、后模正前方分別設置1組驅動托盤和回盤的油缸；前、后模正下方分別設置1組驅動內轉盤旋轉的油缸；成型產品處有頂針，在產品成型后將產品頂落。

內旋模具工作流程：開?！_模到位→頂針退→頂針退到位→前后模托盤→托盤到位→轉盤左轉→左轉到位→前后?；乇P→回盤到位→合?！⑸洌ㄖ鞲保_?！_模到位→頂針前→頂針退到位→前后模托盤→托盤到位→轉盤右轉→右轉到位→前后?；乇P→回盤到位→合?！h執行。主要控制的動作有合模、分模、托盤、回盤、旋轉和頂針等。為保證內旋轉模具運行的可靠性，在托盤、回盤、轉盤和頂針4個動作之間應設計互鎖條件：

1)托盤、回盤、轉盤和頂針動作必須獨立進行，不可同時進行；

2)托盤未到位，不可以轉盤；

3)轉盤未到位，不可以回盤；

4)回盤未到位，不可以頂針；

5)回盤到位，不可以轉盤；

6)頂針未到位，不可以托盤、轉盤。

其中，托盤和回盤到位使用限位開關或延時檢測；轉盤旋轉到位使用限位開關檢測；頂針到位使用限位開關或電子尺檢測。

圖1 注塑機內旋轉模具3D模型

在注塑機運行狀態下，必須滿足互鎖條件：

其中，式(1)為動作互鎖控制方程，實現托盤、轉盤、回盤和頂針4個動作互鎖；式(2)為狀態—動作鎖定控制方程，實現2)~6)的鎖定條件。

表1為主要控制動作狀態與檢測方法表。

表1　主要控制動作狀態與檢測方法表 物理量狀態檢測方法 S1頂針動作讀取注塑機控制狀態 S2托盤動作 S3轉盤動作 S4回盤動作 S5托盤到位限位開關、延時 S6轉盤左轉到位限位開關、延時 S7轉盤右轉到位限位開關、延時 S8回盤到位限位開關、延時 S9頂針到位限位開關或電子尺

2 內旋轉模具控制程序設計

Automation Studio是集成化的軟件開發環境，其中包含所有項目階段需要的工具?？刂破?、驅動器、通信和顯示都可以在一個環境中完成配置。所有語言都能訪問相同的數據類型，并使用相同的庫和變量，減少了集成時間和維護成本。

2.1 步進模式軟件

由于操作面板上的按鍵資源有限，所以將托盤和左右轉盤使用2個按鍵控制。按下時分別令=0或1。當=0時要執行轉盤動作；當=1時要執行托盤或回盤動作。使用脈沖信號可避免多次執行動作程序。

轉盤左轉且沒有其他動作時，自鎖執行轉盤左轉，如果發現頂針未退到位、托盤未到位、轉盤左轉到位，則斷開手動輸出。讀取執行機構運動信號1~4，按式(1)實現運動的互鎖。

此處的保護包括頂針需要回退到位才可以托盤、回盤和轉盤，以及機器模板的安全保護。利用式(2)可實現基于狀態的動作鎖定。

2.2 自動控制流程

根據全自動流程：轉盤當前周期如果左轉，則下個周期就需右轉，左右不斷交叉循環，可利用奇數周期轉盤左轉，偶數周期轉盤右轉。全自動每完成一個周期自動+1。若中途切換成手動模式，則判斷左轉到位還是右轉到位。左轉到位賦值為0，否則賦值為1。

注塑機內旋轉模具AS控制軟件界面如圖2所示，具有手動控制和自動控制功能?？梢岳孟尬婚_關、延時監測托盤、回盤、轉盤的到位狀態，實現安全可靠的注塑機內旋轉模具控制。

圖2 注塑機內旋轉模具AS控制軟件界面

此程序和模具應用于SEII，并在2016年哥倫比亞橡塑展覽會上，配合機器人現場生產二腔無線路由器殼體，整個生產周期僅需4.1 s，合格品率達100%。

圖3 SEII內旋轉式注塑機

3 結語

在注塑機控制程序的基礎上，分析模具工作機理，利用第三方平臺提供的控制器、驅動器、通信和顯示集成開發環境，實現定制化模具控制程序，達到安全可靠、高效運轉效果。

[1] 張倫玠,黃麗,彭李.全閉環控制注塑機的關鍵技術研究[J]. 機床與液壓,2016,44(21):85-88.

[2] 趙志剛.DCS新型配方批量控制應用的研究與實現[J].自動化與信息工程,2016,37(1):33-36,48.

[3] 王傳齊,孔令成,孫鵬,等.低成本單伺服注塑機械手控制系統設計[J].測控技術,2016,35(6):82-85,89.

[4] 王錦紅.注塑機實現PLC機械控制改造的研究[J].塑料工業,2016,44(6):73-76.

[5] 李麗麗,林明勇,曹永軍,等.3自由度高速Delta機器人控制系統設計[J].自動化與信息工程,2016,37(2):25-28,35.

[6] 趙一心.基于模糊自適應PID注塑機電控系統研究[J].塑料工業,2016,44(8):58-62.

[7] 李江源,劉知貴,羅亮,等.基于AMESim和LabVIEW的注塑機控制系統半實物仿真技術研究[J].機械設計與制造,2016 (2):255-257,262.

AS-based for Molding Control of Rotary Injection Molding Machine

Xu Chenglin Yuan Quanneng

(Donghua Machinery Co., Ltd.)

Replacing the rotary table with the revolving mould, to produce multi-material plastics products, is main research field of small injection molding machine. A motion interlock, state motion locking equation were put forward by analyzing working principle and control requirements of internal rotary mould. The tray, plate, and rotary table states were recognize by position limit switch and time delay monitoring. The molding control program was designed under Automation Studio platform, and applying in SEII Rotary Injection Molding Machine of Donghua Machinery Co., Ltd.. In 2016 Columbia exhibition site with rubber robot produced two cavity shell wireless router, the whole production cycle just need 4.1 seconds, qualified rate is 100%. The method made safe , reliable, and efficient internal rotary mould control come true.

Injection Molding Machine; Mold Control

許成琳，男，1981年生，本科，主要從事注塑機電氣設計及自動化設計工作。