注塑机电永磁吸盘充退磁控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，包括有电源模块、整流滤波模块、IGBT丰吴块、输出回路、PLC控制器、王控制t吴块以及操作面板，所述整流滤波模块与IGBT模块连接，IGBT模块通过输出回路与注塑机动模板和定模板上的吸盘连接，输出回路上连接有霍尔传感器，吸盘上连接有位置传感器，霍尔传感器、位置传感器、IGBT模块、PLC控制器以及操作面板分别与主控制模块连接。本实用新型能够实时监测输出电压或电流的变化并进行调整以达到吸盘磁力的变化从而控制注塑机吸盘，有效地防止吸盘磁力不足而导致脱落的危险；同时具有吸盘工件位置检测保护功能并实现了注塑机与控制器的有效通讯。
【专利说明】注塑机电永磁吸盘充退磁控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种充退磁控制器，尤其涉及一种注塑机电永磁吸盘充退磁控制器。
【背景技术】
[0002]注塑机在注塑过程中，需要经常维护和更换模具，这涉及到模具的安装和拆卸。现有的注塑机模具大多采用机械方式进行拆装，机械式拆装需要耗费大量的人力和时间。而近几年，随着电永磁吸盘技术的推广和普及，将电永磁磁盘应用到注塑机上成为替代机械式拆装的有效途径。该方式是分别在注塑机的上模板和下模板上安装电永磁吸盘，利用电永磁吸盘来夹紧和松开模具，从而解决注塑机模具在装夹取卸时繁重的人力操作，节约了操作时间，节省了劳动力，提高了工作效率。电永磁吸盘的正常工作需要充退磁控制器进行控制，现有的注塑机吸盘控制器没有相应的吸盘磁力检测装置和位置检测装置，控制器充磁后，无法检测吸盘磁力是否达到要求以及在合模过程中，模具是否发移动，如果发生位移，在合模过程中可能损坏模具；磁力不足可能导致模具脱落，发生伤人事件；同时现有的注塑机和控制器之间没有相应的通讯设备，从而使控制器无法将故障信号及时传送给注塑机将其立即停止，极易引发事故。
实用新型内容
[0003]本实用新型的主要目的是提供一种注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，解决现有的注塑机充退磁控制器无法实时监测吸盘磁力变化和模具的位置变化并及时响应以及无法与注塑机之间进行实时通讯的缺陷。
[0004]为了实现发明目的，本实用新型所采用的技术方案是，一种注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，包括有电源模块、整流滤波模块、IGBT模块、输出回路、PLC控制器、主控制模块以及操作面板，所述整流滤波模块与IGBT模块连接，IGBT模块通过输出回路与注塑机动模板和定模板上的吸盘连接，输出回路上连接有霍尔传感器，吸盘上连接有位置传感器，霍尔传感器、位置传感器、IGBT模块、PLC控制器以及操作面板分别与主控制模块连接。
[0005]本实用新型的特征还在于，IGBT模块采用H桥电路布置，所述H桥电路由四组IGBT驱动芯片组成，所述主控制模块采用MCU芯片。
[0006]整流滤波模块包括有三相整流桥电路和滤波电容电路，整流滤波电路两端分别与H桥电路的高压端和低压端连接；
[0007]H桥电路的两个输出端U端和W端分别连接有一个霍尔传感器，其中一个霍尔传感器与输出回路继电器连接，另一个霍尔传感器与公共端继电器连接，两个霍尔传感器上的电流反馈端子V1UT分别与MCU芯片的电流信号接收端1UTl和10UT2连接；
[0008]MCU芯片的PWM信号输出端和极性转换信号输出端通过“与”门后送入IGBT驱动芯片的PWM信号接收端，IGBT驱动芯片通过内部高低压隔离器件与IGBT驱动端连接。
[0009]IGBT芯片与MCU芯片之间设置有“与”门芯片组成的低压保护和电流保护电路；霍尔传感器通过比较电路以及RS触发器电路与MCU芯片连接实现低压保护和电流保护。
[0010]输出回路采用独立的四组继电器通道分别对注塑机动模板和定模扳的四块吸盘进行控制。
[0011]注塑机的动模板和定模扳上分别设置有一个位置传感器，两个位置传感器分别通过一组光耦电路与MCU芯片连接传送位置变化信号。
[0012]操作面板上操作手柄,操作手柄上设置有充退磁钥匙开关。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]I)本实用新型采用参数设置以及霍尔传感器对输出量进行采集并采用IGBT模块通过控制PWM值的方向和大小，实现输出电压或电流的变化从而控制注塑机吸盘，以达到吸盘磁力的变化，有效地防止吸盘磁力不足而导致脱落的危险；
[0015]2)本实用新型采用具有吸盘工件位置检测保护功能，实时监测模具的位置变化并发送故障信号，有效防止模具移动造成的损坏；
[0016]3)本实用新型的控制器与注塑机之间设置有PLC控制器用于将故障状态信号向注塑机传送，实现控制器与注塑机之间的有效通讯，在发生故障时使注塑机及时停止，防止发生意外事故；
[0017]4)本实用新型具有完整的低压保护以及电流保护电路，并能在出现故障时发出警?艮十言号;
[0018]5)本实用新型设置有充退磁钥匙开关，能够防止操作人员误操作；
[0019]6)本实用新型操作面板采用按键开关能够实现密码、功能设定以及充磁电压、退磁时间以及连锁保护点等参数设置。同时设置的数码管和三极管能够显示故障代码和动态位码。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的功能实现框图；
[0021]图2是本实用新型的总体电路结构示意图；
[0022]图3是本实用新型控制器内部供电电路结构示意图；
[0023]图4是本实用新型的保护电路结构示意图；
[0024]图5是本实用新型的操作面板电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0026]本实用新型提供一种注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，如图1所示，包括有电源模块、整流滤波模块、IGBT模块、输出回路、PLC控制器、主控制模块以及操作面板，所述整流滤波模块与IGBT模块连接，IGBT模块通过输出回路与吸盘连接，所述输出回路上连接有霍尔传感器，所述吸盘上连接有位置传感器，所述霍尔传感器、位置传感器、IGBT模块、PLC控制器以及操作面板分别与主控制模块连接。
[0027]本实用新型的基本工作原理是:输入电源经整流滤波模块进行整流和滤波后形成高压直流，经IGBT模块中的H桥回路输出可变的PWM波，通过改变H桥的输出方向和PWM值的大小，实现输出电压或电流的变化从而控制注塑机吸盘，以达到吸盘磁力的变化。主控制回路采用MCU芯片控制，采用参数设置以及霍尔传感器对输出量进行采集，形成闭环伺服系统，可靠稳定的输出电流或电压，实现对吸盘的可靠控制，产生稳定的磁力。注塑机的模板分为动模板和定模板，其中动模板分为两块吸盘，定模板分为两块吸盘，分别由输出的四个通道控制，每个通道可以独立进行充退磁操作，并且每路能够独立进行调节，具有参数自动记忆、故障自动保护以及故障代码显示等先进功能。同时在吸盘上设置相应的位置传感器对模具位置进行检测防止模具发生移动损坏模具。
[0028]具体实施时，如图2所示，本电路的主电源供电回路部分，输入电源R、S、T经三相整流桥D0、滤波电容C01、C02以及分压电阻R52、R53后形成+500V高压直流，输入到两个IGBT模块Tl和T2组成的H桥的+500V高压端(正极)和GND低压端(负极)，控制两相H桥回路，使U、W端输出大小和方向变化的直流PWM波，MCU芯片U2通过芯片U19分别发出CHl'、CH2'、CH3'、CH4'、CHCOM'信号对继电器 JDQ5、JDQ6、JDQ7、JDQ8 以及 JDQ9 进行控制，JDQ9为公共端子，通过继电器JDQ5-8的选择接通控制外接的四路电永磁吸盘。H桥由四组隔离性IGBT驱动芯片进行控制，其中H桥的U相上臂由驱动芯片U5控制，下臂由U6控制，W相上桥臂由U8控制，下臂由U7控制。该芯片具有低压保护，高压UCE保护。
[0029]工作过程中，H桥工作原理如下:当充磁时，PWMl输入高电平，PWM2输入低电平，PWM3输入低电平，PWM4输入高电平，U端输出高电平，W端输出低电平，形成从U到V的正向电压；当退磁时，U端到V端先形成负向电压(PWM1输入低电平，PWM2输入高电平，PWM3输入高电平，PWM4输入低电平)。通过调节PWM占空比，可以改变输出电压的大小。
[0030]控制信号是由MCU芯片U2输出PWM信号和极性转换信号C1、C2、C3、C4通过“与”门IC3加到IGBT驱动芯片U5，U6，U7以及U8实现高低压隔离后共同输出到T1、T2的驱动端。当极性转换信号为低电平时，IC3与门输出为低电平，禁止IGBT芯片输出。
[0031 ] 如图3所示，控制器内部供电部分，输入电源R、T经过变压器TRl后，产生多组电压，其中绕组TR1-4产生的电压经过整流管D24、D25、D26以及D27整流以及滤波电容E3滤波后通过U13稳压产生12V电压给输出回路吸继电器控制端子供电；通过U18稳压后产生的5V电压给MCU芯片U2供电；经电阻R45和VRl分压后产生VOL电压供MCU芯片采样用(反应输入电压大小)。绕组TRl-1经过整流滤波以及稳压后产生+15V2、GND2、-5V2电压给H桥U相上臂驱动芯片U5提供正负电源；绕组TR1-2产生+15V3、GND3、-5V2电压给H桥W相上臂驱动芯片U8提供正负电源；绕组T1-3产生+15V1、GND1、-5V1电压给H桥下臂驱动芯片U6、U7提供正负电源；绕组T1-5产生+24V、GND0给外部端子和操作面板提供24V电源。
[0032]PWM的调节是通过对VOL电压进行AD采样以及对霍尔传感器U16、U17检测到的10U2、1Ul进行AD采样，通过内部PID算法控制PWM输出，形成闭环控制系统。PID控制过程可分为电压环和电流环。电压环是根据设定的输出电压值，输出PWM，通过将采样的电压值VOL和设定的电压值进行比较，利用差值来修正PWM的输出值，达到输出电压恒定的目的。电流环是霍尔传感器U16、U17检测IGBT模块U、W相输出的电流得到检测信号10UT2、1UTl进入MCU芯片进行AD采样，根据采样值与设定的电流值进行比较，当采样值大于设定值时，输出PWM值减小，输出电流值也随着减小，从而达到实际输出值和设定值一致；当采样到的电流值小于设定的电流值时，输出PWM值增大，输出电流值也随着增大，以达到设定值和输出值相等，从而实现恒流输出的目的。在实际电路中可根据负载的特性采用电流环或电压环。
[0033]本实用新型的控制器具有完整的低压保护以及电流保护电路，如图4所示，IGBT芯片的6脚连接有“与”门U1，H桥四个桥臂的故障信号输入到“与”门U1，当IGBT驱动芯片U5、U6、U7以及U8任何一端检测到故障信号时出脚置低)，会在Ul的8脚产生低电平F0, FO信号在MCU芯片U2的16脚产生中断信号，MCU芯片立刻终止IGBT驱动芯片输出信号，同时发出报警信号，起到保护作用。
[0034]霍尔传感器U16，U17对输出电流进行检测，输出电流1UTl和10UT2，分别经过IC4A和IC4B分压后进入ICl组成的比较器，当输出电流大时，IC1B、IClD翻转输出低电平触发IC2组成的RS触发器，其中IC2B输出低电平使H)变为低电平，H)信号在MCU芯片U2的16脚产生中断信号，MCU芯片立刻终止IGBT芯片输出信号，起到保护作用。
[0035]本实用新型具有吸盘工件位置检测保护功能，吸盘CPl和CP2正中心开有小孔，中间装有位置传感器JXl和JX2，位置传感器通过光耦U15和U23与MCU芯片连接，模具MJl和MJ2内两侧有凹槽Al，中心为凸起结构A，正常状态下传感器JXl正对MJl的A处，JX2正对MJ2的A处，此时JXl的输出信号FSIN'电平，光耦U15导通FSIN为低电平，输入到MCU芯片的76脚。当MJl发生移位时JXl正对到Al处，光耦U15导通FSIN为高电平送至MCU芯片的76脚，MCU芯片的42脚发出FWOK'高电平，通过芯片U3使JDQ4触点闭合，0UT4和OUTCOM导通，将信号传递给注塑机。
[0036]PLC控制器与注塑机相连接，利用继电器触点将控制器的故障状态信号向注塑机传送，其中继电器JDQl、JDQ2用于传送充退磁成功失败信号，继电器JDQ3、JDQ4用于传送吸盘位置信号，继电器JDQlO用于传送控制器内部的故障信号。
[0037]本实用新型的操作面板上配套设置有操作手柄，手柄上设置有钥匙开关，钥匙开关用于操作人员的误操作保护，当钥匙开关置于充磁允许位置时，只能进行充磁操作；当钥匙开关置于退磁允许位置时，只能进行退磁操作。在设备正常运行时吸盘只能进行充磁操作，设备管理人员通过钥匙开关选择到充磁状态，此时只能充磁操作，不能退磁，防止了操作人员误操作，提高了安全性。
[0038]操作面板采用按键开关，完成参数设置和调节，如图5所示，U18是数码管用于显示参数和故障代码，U17驱动数码管段码显示，例如E06，表示负载方面故障，可能是负载短路或漏电等故障。Q8-Q11用于动态位码显示；按键K1、K2、K3、K4用于密码、功能设定以及参数调节。参数方面具体可以设定充磁电压、退磁时间以及联锁保护点等多个参数。
[0039]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，上述实施方式和说明书只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，包括有电源模块、整流滤波模块、IGBT模块、输出回路、PLC控制器、主控制模块以及操作面板，所述整流滤波模块与IGBT模块连接，IGBT模块通过输出回路与注塑机动模板和定模板上的吸盘连接，所述输出回路上连接有霍尔传感器，所述吸盘上连接有位置传感器，所述霍尔传感器、位置传感器、IGBT模块、PLC控制器以及操作面板分别与主控制模块连接。
2.如权利要求1所述的注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述IGBT模块采用H桥电路布置，所述H桥电路由四组IGBT驱动芯片组成，所述主控制模块采用MCU芯片。
3.如权利要求2所述的注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述整流滤波模块包括有三相整流桥电路和滤波电容电路，整流滤波电路两端分别与H桥电路的高压端和低压端连接； 所述H桥电路的两个输出端U端和W端分别连接有一个霍尔传感器,其中一个霍尔传感器与输出回路继电器连接，另一个霍尔传感器与公共端继电器连接，两个霍尔传感器上的电流反馈端子V1UT分别与MCU芯片的电流信号接收端1UTl和10UT2连接； 所述MCU芯片的PWM信号输出端和极性转换信号输出端通过“与”门后送入IGBT驱动芯片的PWM信号接收端，IGBT驱动芯片通过高低压隔离器件与IGBT驱动端连接。
4.如权利要求3所述的注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述IGBT芯片与MCU芯片之间设置有“与”门芯片组成的低压保护和电流保护电路；霍尔传感器通过比较电路以及RS触发器电路与MCU芯片连接实现低压保护和电流保护。
5.如权利要求3所述的注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述输出回路采用独立的四组继电器通道分别对注塑机动模板和定模扳的四块吸盘进行控制。
6.如权利要求5所述的注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述注塑机的动模板和定模扳上分别设置有一个位置传感器，两个位置传感器分别通过一组光耦电路与MCU芯片连接传送位置变化信号。
7.如权利要求1所述的注塑机电永磁吸盘充退磁控制器，其特征在于，所述操作面板上操作手柄，操作手柄上设置有充退磁钥匙开关。
【文档编号】H01F13/00GK204029517SQ201420320666
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】王云富, 肖强, 杨莉 申请人:西安鸣士机电开发有限公司