恒壓氣體輔助注塑成型系統的制作方法

專利名稱：恒壓氣體輔助注塑成型系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及塑料成型裝置，特別是涉及一種以空氣為原料制造氮氣，增壓后自動控制注入塑件內部氣體壓力，將塑料制成中空制品的恒壓氣體輔助注塑成型系統。
背景技術：
多年來，人們一直在探索中空塑料制品的成型加工技術。中空塑料制品的生產主要有兩種方法，一種是先將對稱制品一分為二后注塑成型，再將兩半制品粘接或焊接在一起；另一種是吹塑成型法，包括注吹成型和擠吹成型。對于結構復雜、不對稱的大制品，采用以上兩種方法加工成型時需將制品分成若干部分單獨制造工裝模具，成型后還需固定粘接或焊接，因此難以保證制品精度和表面質量，且采用傳統注塑成型技術加工成型塑料制品時，由于塑料在冷卻過程中收縮，而容易產生表面縮痕、凝斑、殘余應力、翹曲變形等缺陷。
為了解決上述問題，提高塑料制品質量，人們從20世紀70年代中期開始采用氣體輔助注塑成型技術。該技術是由注塑成型演變而來，是一種通過注塑成型將塑料制成中空制品的成型方法。該方法首先用注塑噴嘴將足夠的熔融塑料注射到模具中，然后將已加壓的氣體也通過上述噴嘴上的孔注入到模具型腔中熔融塑料內，使注塑制品內部膨脹，并與模具內表面充分貼合而造成中空，用氣體保壓代替傳統的注塑機保壓，保持塑料制品表面和外形完整無缺。隨后對制品進行冷卻、定型，排出壓力氣體使制品內部壓力與周圍環境壓力相等，然后打開模具取出制品。現有的氣體注射方法是通過增壓氣缸將氣缸內已加壓的氣體由活塞推動進入模具中的熔融塑料內。由于氣缸內已加壓的氣體在注射前就已經預先確定好了注射體積，因此這種氣體輔助注塑成型系統稱為恒體積氣體輔助注塑成型系統，該系統模具中的熔融塑料內部的氣體壓力取決于制品的中空體積與氣缸體積之比。氣體進入熔融塑料內部是沿著阻力最小的方向(即模具中的熔融塑料因此這種氣體輔助注塑成型系統稱為恒體積氣體輔助注塑成型系統，該系統模具中的熔融塑料內部的氣體壓力取決于制品的中空體積與氣缸體積之比。氣體進入熔融塑料內部是沿著阻力最小的方向(即模具中的熔融塑料中溫度最高的區域)向前流動，由于受成型工藝、模具結構、氣體壓力、停留時間以及活塞運動速度等變溫、變壓等不穩定流動條件的影響，使注入熔融塑料內的實際的氣體壓力難以控制，更難實現平穩注氣和保壓的功能，因而需要配置適用的氣體壓力控制和調節系統。

發明內容
本發明旨在解決上述問題，而提供一種在注塑成型過程中以空氣為原料制造氮氣，將經過增壓和對時間和壓力進行自動控制的氮氣注射到塑件內部，以實現平穩注氣和保壓，提高塑件質量，降低產品開發及生產成本的恒壓氣體輔助注塑成型系統。
為實現上述目的，本發明提供一種恒壓氣體輔助注塑成型系統，該系統包括注塑成型裝置，其特征在于，該系統還包括氮氣發生器、氣體壓力增壓器和氣體壓力控制器，所述氣體壓力控制器分別與注塑成型裝置和氣體壓力增壓器連接，氣體壓力增壓器則與氮氣發生器相連接。
氮氣發生器包括空氣壓縮機、冷凍式干燥器、第一過濾器、電子加熱器、膜式空氣分離器、壓縮空氣緩沖氣罐、氧氣濃度分析儀、低壓氮氣儲存氣罐及氮氣發生器控制器，其中，壓縮空氣緩沖氣罐設置于冷凍式干燥器與第一過濾器之間，第一過濾器與電子加熱器及膜式空氣分離器順序相連，氧氣濃度分析儀設置于膜式空氣分離器的氮氣輸出管道上，低壓氮氣儲存氣罐也設置于膜式空氣分離器的氮氣輸出管道上，所述空氣壓縮機、電子加熱器、氧氣濃度分析儀分別與氮氣發生器控制器相連。
在壓縮空氣緩沖氣罐與膜式空氣分離器之間的管路上有第一開關閥，在膜式空氣分離器與氧氣濃度分析儀和低壓氮氣儲存氣罐之間分別連接有第二開關閥和第三開關閥，在低壓氮氣儲存氣罐的輸出端連接有第四開關閥，各開關閥均與氮氣發生器控制器相連接。
氮氣發生器控制器采用可編程控制器，它包括空氣壓縮機啟動回路和氮氣生成控制電路，所述空氣壓縮機啟動回路由第三開關和第四繼電器串接而成；所述氮氣生成控制電路包括可編程控制器、小型數字式面板計量表、第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器、第一變壓器、第一整流穩壓器、第二整流穩壓器、第一開關、第二開關、第一指示燈、第二指示燈、第三指示燈、第一報警鈴及第一壓力開關，其中，小型數字式面板計量表分別與氧氣濃度分析儀和可編程控制器連接；第一繼電器、第二繼電器、第三繼電器、第四開關閥、第一開關、第二開關分別與可編程控制器連接；第一壓力開關、第一繼電器、第二繼電器與第四繼電器順序相連；第三繼電器和第四繼電器與第一開關閥、第三開關閥順序相連；第二開關閥與第一繼電器相連接；第一指示燈與第四繼電器相連接；第一報警鈴和第三指示燈與第二繼電器相連接；第二指示燈與第二整流穩壓器的輸出端相連；第三開關與電子加熱器相連；第一變壓器、第一整流穩壓器和第二整流穩壓器向所述各器件提供電源。
氣體壓力增壓器包括工業高壓壓縮機、第二過濾器、氮氣緩沖氣罐、第一高壓過濾器、高壓氮氣儲存氣罐及氣體壓力增壓器控制電路，其中，第二過濾器和氮氣緩沖氣罐置于工業高壓壓縮機的輸入端，第一高壓過濾器和高壓氮氣儲存氣罐置于工業高壓壓縮機的輸出端；在第二過濾器與氮氣緩沖氣罐之間還連接有第二減壓閥、第二壓力開關、電磁閥、第三減壓閥及第三壓力開關，在第一高壓過濾器與高壓氮氣儲存氣罐之間連接有第四壓力開關，高壓氮氣儲存氣罐上連接有安全閥；所述工業高壓壓縮機、第二壓力開關、第三壓力開關、第四壓力開關、電磁閥分別與氣體壓力增壓器控制電路相連接。
氣體壓力增壓器控制電路由工業高壓壓縮機啟動回路和氣體增壓控制電路構成，所述工業高壓壓縮機啟動回路由第四開關和第五繼電器串接而成；所述氣體增壓控制電路包括第六繼電器、第七繼電器、延時繼電器、計時器、第二變壓器、第三整流穩壓器、第二壓力開關、第三壓力開關、第四壓力開關、第五開關、第四指示燈、第五指示燈、第二報警鈴及電磁閥，其中，第四開關、第五開關、第四指示燈順序相連。第四開關、第五開關、第四壓力開關順序相連，并分別與第五繼電器、第六繼電器、第七繼電器、延時繼電器、電磁閥、第二報警鈴及第五指示燈相連；第二壓力開關、第三壓力開關分別與第七繼電器、第六繼電器相連；計時器與第五繼電器并連而成；第二變壓器和第三整流穩壓器向所述各器件提供電源。
氣體壓力控制器由壓力控制單元和電子控制單元構成，所述電子控制單元分別與注塑成型裝置和壓力控制單元連接，壓力控制單元則與氣體壓力增壓器連接。
壓力控制單元包括第九球閥、第五開關閥、第六開關閥、第二高壓過濾器、第三高壓過濾器、第三單向閥、第一高壓電磁閥、第二高壓電磁閥、第三高壓電磁閥及壓力傳感器，其中，第一高壓電磁閥與第二高壓電磁閥并聯連接于第二高壓過濾器的出氣口，與第九球閥、第二高壓過濾器構成升壓充氣氣路，該氣路與電子控制單元連接以獲取控制信號；所述第三高壓電磁閥設置于第三高壓過濾器的出氣口，并與第三高壓過濾器、第三單向閥、第六開關閥構成降壓排氣氣路，該氣路與電子控制單元連接以獲取控制信號，并且通過第五開關閥與低壓氮氣儲存氣罐連通；所述壓力傳感器裝在升壓充氣氣路的輸出端，并與電子控制單元相連。
電子控制單元包括氣壓調節控制電路、氣壓檢測電路、單片機控制電路、手持輸入控制器電路、控制區域網電路和注塑機觸發控制接口電路，其中，氣壓調節控制電路由第十光電耦合器、第十一光電耦合器、第十二光電耦合器、第十三光電耦合器、第八繼電器、電容C1、二極管D1組成，所述第十光電耦合器、第十一光電耦合器分別經第八繼電器、第九繼電器、第十二繼電器與第一高壓電磁閥和第二高壓電磁閥連接，第十二光電耦合器經第八繼電器與第三高壓電磁閥連接，第十三光電耦合器與第五開關閥和第六開關閥連接，所述第十光電耦合器、第十一光電耦合器、第十二光電耦合器、第十三光電耦合器還分別與單片機控制電路連接；所述氣壓檢測電路由A/D轉換器、運算放大器組成，其中，運算放大器與壓力傳感器連接，A/D轉換器分別與運算放大器和單片機控制電路連接；所述單片機控制電路由氣壓控制單片機、程序存儲器和第二異步串行接口電路組成，氣壓控制單片機和程序存儲器、第二異步串行接口電路直接連接而成；所述手持輸入控制器電路由手持控制器單片機、第一異步串行接口電路、LCD顯示器和鍵盤組成，第一異步串行接口電路、LCD顯示器和鍵盤分別與手持控制器單片機連接，第一異步串行接口電路則與第二異步串行接口電路連接；所述控制區域網電路由CAN控制器、第八光電耦合器和第九光電耦合器及CAN接口電路串接而成，CAN控制器與氣壓控制單片機連接；所述注塑機觸發控制接口電路由第一光電耦合器、第二光電耦合器、第三光電耦合器、第四光電耦合器、第五光電耦合器、第六光電耦合器、第七光電耦合器、第九繼電器、第十繼電器、第十一繼電器、第十二繼電器組成，其中，第一光電耦合器、第二光電耦合器、第三光電耦合器、第四光電耦合器分別與氣壓控制單片機和第十繼電器、第十一繼電器、第九繼電器、第十二繼電器繼電器連接，第十繼電器、第十一繼電器、第九繼電器、第十二繼電器則分別與注塑機控制系統的注射成型開始信號接口、故障急停信號接口、安全門信號接口和防護門信號接口連接，第五光電耦合器、第六光電耦合器、第七光電耦合器分別與氣壓控制單片機和注塑機控制系統的模具開/合信號接口、注射結束信號接口、頂出制品信號接口連接。
注塑成型裝置設有氣體注入機構，該機構可以是噴嘴注氣機構、流道內注氣機構或塑件內注氣機構中的一種，其中，噴嘴注氣機構是將與壓力控制單元連接的進氣管與注塑機噴嘴相連通；流道內注氣機構是將與壓力控制單元連接的進氣管與成型模具的流道內部相連通；塑件內注氣機構是將與壓力控制單元連接的進氣管與注塑成型塑件內部相連通。
本發明有效克服了現有氣體輔助注塑成型系統，特別是恒體積氣體輔助注塑成型系統的缺陷，因而可實現平穩注氣和保壓，提高塑件質量，降低產品開發及生產成本。與現有技術相比，本發明具有如下特點一、本發明的系統是一種恒壓力氣體輔助注塑成型系統，該系統的氮氣發生器、氣體壓力增壓器、氣體壓力控制器和注塑成型設備四部分即可彼此獨立運行，又可互相控制，形成安全聯鎖系統。
二、本發明可按人為給定氣體輔助工藝參數設定值，利用多個高壓電磁閥、壓力傳感器與氣壓控制單片機，對注入注塑成型塑件內氣體壓力進行雙閉環控制，并可在線實時控制和調節注入注塑成型塑件內氣體壓力，達到分段可控、恒壓力、平穩注氣的目的。克服了恒體積氣輔成型系統中，實際注入塑料制品內的氣壓不可控，難以實現保壓的功能的不足。
三、本發明使用的氣體主要是以空氣為原料制造的氮氣，是一種無毒、難燃、成本低的惰性氣體，克服了使用壓縮空氣在高溫、高壓情況下，發生化學反應而導致材料降解或腐蝕的不足。
四、本發明采用獨立的氮氣發生器，可以自動連續生產氮氣，并且利用氧氣濃度分析儀與氮氣發生器控制器組成動態監控系統，用來自動控制生成穩定純度的氮氣，也可采用氮氣瓶向系統供氣。
五、本發明設有獨立的氣體壓力增壓器，在氣體壓力增壓器控制電路的動態監控下，向系統連續供應氣壓穩定的高壓氮氣，并設有完整的報警停機系統，以確保系統安全。
六、本發明設有獨立的氣體壓力控制器，可實現單獨編程輸入氣體輔助工藝參數(設定的多段時間和壓力值)，可實現分段壓力自動控制，可同時動態顯示設定的時間、壓力值(曲線)和實際輸出的時間、壓力值(曲線)，可與注塑成型設備控制系統形成安全聯鎖系統，也可與氣體輔助管理中心連成局域網來控制。
七、本發明設有獨立的注塑成型設備，與氣體壓力控制器組成安全聯鎖系統，在生產氣體輔助注塑成型制品過程中，可分段控制壓力的氣體最后由氣體注入系統通過注塑機噴嘴、成型模具流道內部和注塑成型塑件內部三種注氣方式之一，注入模具填充的熔融塑料內，完成氣體輔助注塑成型。
八、使用本系統成型注塑成型塑件，具有降低應力變形、減少/消除縮痕、剛性與質量之比大、節省塑料原料和綜合性能高等優點。
九、本發明還具有工作穩定，可靠性高、安全性好、結構簡單、控制簡便、安裝/維修方便、成本低等特點。
十、該系統適用于所有的氣體輔助注射成型技術。


圖1是本發明結構框圖。
圖2是本發明結構示意圖。
圖3是氮氣發生器控制器結構示意圖。
圖4是氣體壓力增壓器控制電路結構示意圖。
圖5是氣體壓力控制器電子控制單元結構示意圖。
具體實施例方式
下列實施例是對本發明的進一步解釋和說明，對本發明不構成任何限制。
參閱圖1，本發明的恒壓氣體輔助注塑成型系統由注塑成型裝置10，氮氣發生器20、氣體壓力增壓器30和氣體壓力控制器40四部分構成。
如圖2所示，所述氮氣發生器20包括空氣壓縮機201、干燥器202、第一過濾器203、電子加熱器204、膜式空氣分離器205、壓縮空氣緩沖氣罐206、氧氣濃度分析儀207、低壓氮氣儲存氣罐208及氮氣發生器控制器209，上述干燥器為冷凍式干燥器，選用日本SMC的IDU型冷凍式干燥器。第一過濾器203為燒結金屬型過濾器，選用日本SMC的FGD型過濾器。電子加熱器采用電熱管型空氣加熱器，膜式空氣分離器、壓縮空氣緩沖氣罐、低壓氮氣儲存氣罐均選用市售產品，氧氣濃度分析儀選用FCX-MP型分析儀。圖2中，壓縮空氣緩沖氣罐206設置于冷凍式干燥器202與第一過濾器203之間，第一過濾器與電子加熱器204及膜式空氣分離器205順序相連，氧氣濃度分析儀207設置于膜式空氣分離器的氮氣輸出管道上，低壓氮氣儲存氣罐208也設置于膜式空氣分離器的氮氣輸出管道上，所述空氣壓縮機201、電子加熱器204、氧氣濃度分析儀207分別與氮氣發生器控制器209相連，氧氣濃度分析儀與氮氣發生器控制器組成監控系統，用來監控生成氮氣的無氧含量(即氮氣純度)。在空氣壓縮機201和冷凍式干燥器202之間裝有第一球閥221，在壓縮空氣緩沖氣罐206與膜式空氣分離器205之間的管路上裝有第一開關閥210、溫度計215、順序閥216和第一壓力表217。在膜式空氣分離器205與氧氣濃度分析儀207和低壓氮氣儲存氣罐208之間的管路上分別連接有第二開關閥211、第三開關閥212、第二壓力表218、第一減壓閥219及流量計220。在低壓氮氣儲存氣罐208的輸出端連接有第四開關閥213和第三壓力表214，在低壓氮氣儲存氣罐上連接有第一安全閥222、第三球閥223及第二球閥226，氮氣回收管路經第二球閥與低壓氮氣儲存氣罐接通，且低壓氮氣儲存氣罐通過第一壓力開關224與氮氣發生器控制器209相連接，第一壓力開關224和第一安全閥222與氮氣發生器控制器組成監控系統，用來控制低壓氮氣儲存氣罐內的壓力，以確保低壓氮氣儲存氣罐的安全。在膜式空氣分離器205上裝有第一單向閥225，與分離出的富氧空氣排出口接通，分離出的富氧空氣即可經第一單向閥放空。上述各開關閥選用日本SMC的SY3120型開關閥，它們均與氮氣發生器控制器209相連接。氮氣發生器控制器結構如圖3所示，該氮氣發生器控制器采用可編程控制器，它包括空氣壓縮機啟動回路2091和氮氣生成控制電路2092，所述空氣壓縮機啟動回路2091由第三開關K3和第四繼電器KA4串接而成，并通過第四繼電器KA4與空氣壓縮機連接，用于控制空氣壓縮機的啟閉。所述氮氣生成控制電路包括可編程控制器CTR、小型數字式面板計量表KD、第一繼電器KA1、第二繼電器KA2、第三繼電器KA3、第一變壓器T1、第一整流穩壓器U1、第二整流穩壓器U2、第一開關K1、第二開關K2、第一指示燈H1、第二指示燈H2、第三指示燈H3及第一報警鈴BL1，其中，可編程控制器CTR選用AFP02353型可編程控制器，小型數字式面板計量表KD選用K3GN-NDC型計量表，第一開關K1和第二開關K2選用日本和泉電氣的ASW210型選擇開關，第三開關K3選用PKZMO-10型電機保護開關，第一整流穩壓器U1選用日本TDK的JAK05-2RO型整流穩壓器，第二整流穩壓器U2選用日本TDK的JAH24-R63型整流穩壓器。小型數字式面板計量表KD的4、5腳接氧氣濃度分析儀207，其9腳與可編程控制器CTR的X3腳連接，第一繼電器KA1、第二繼電器KA2、第三繼電器KA3、第四開關閥213、第一開關K1、第二開關K2分別與可編程控制器CTR的Y1、Y2、Y3、Y4、X1、X0腳連接，第一壓力開關224的常閉觸點、第一繼電器KA1的常開觸點、第二繼電器KA2的常閉觸點與第四繼電器KA4順序相連共同來控制第四繼電器動作。第三繼電器KA3和第四繼電器KA4的常開觸點與第一開關閥210、第三開關閥212順序相連來控制第一開關閥、第三開關閥動作，第二開關閥211與第一繼電器KA1的常開觸點相連接來控制第二開關閥動作。第一指示燈H1與第四繼電器KA4的常開觸點相連接來控制第一指示燈。第一報警鈴BL1和第三指示燈H3與第二繼電器KA2相連接，由其常開觸點控制。第二指示燈H2直接與第二整流穩壓器U2的輸出端相連。第三開關K3與電子加熱器204相連，由第三開關控制供電。第一變壓器T1、第一整流穩壓器U1和第二整流穩壓器U2向各電路分別提供+5V和+24V電源。
運行時，首先將第一球閥221和第三球閥223打開，第二球閥226關閉，合上第三開關K3供電，指示燈H2顯示，當第一開關K1接通時，可編程控制器CTR控制第一繼電器KA1通電吸合，由第一壓力開關224的常閉觸點、第一繼電器KA1的常開觸點閉合和第二繼電器KA2的常閉觸點順序相連組成回路，控制第四繼電器KA4通電吸合，使空氣壓縮機201啟動運行，指示燈H1顯示，壓縮空氣經已打開的第一球閥221、冷凍式干燥器202處理后向壓縮空氣緩沖氣罐206充氣，當罐內氣壓升至超過順序閥216的設定壓力時，順序閥開啟，壓縮空氣經第一過濾器203過濾后到電子加熱器204加熱，經過加熱后，達到膜式空氣分離器205的最佳工作溫度45～55℃，由可編程控制器CTR控制第三繼電器KA3通電吸合，由第三繼電器KA3的常開觸點閉合和第四繼電器KA4的常開觸點閉合組成回路控制第一開關閥210和第三開關閥212通電打開，使經過加熱后的潔凈空氣進入膜式空氣分離器205分離，根據壓差及各組份的選擇滲透性達到氮氣與氧氣的分離，氮氣經另一端排氣管道排出后，經第一減壓閥219調壓、流量計220計量和已打開的第三開關閥212向低壓氮氣儲存氣罐208充氣，當罐內氣壓升至超過第一壓力開關224的設定壓力時，第一壓力開關224的常閉觸點自動打開，使第四繼電器KA4斷電釋放，空氣壓縮機停止運轉，指示燈H1熄滅。當第一壓力開關224或氮氣發生器控制器發生故障時，空氣壓縮機若不能停止運轉，則低壓氮氣儲存氣罐內壓力會不斷升高，當壓力升至第一安全閥222的設定壓力時，則第一安全閥222會自動開啟經已打開的第三球閥223向外界溢流，以確保低壓氮氣儲存氣罐的安全。當第一開關K1接通時，可編程控制器CTR控制第一繼電器KA1通電吸合，由第一繼電器KA1的常開觸點閉合控制第二開關閥211通電打開，膜式空氣分離器205分離出來的氮氣經打開的第二開關閥211與氧氣濃度分析儀207接通，氧氣濃度分析儀將檢測數據傳輸給小型數字式面板計量表KD處理、顯示。當膜式空氣分離器分離出來的氮氣濃度異常時，小型數字式面板計量表KD向可編程控制器CTR的X3腳發送氮氣濃度異常信號，控制第二繼電器KA2通電吸合，由第二繼電器KA2的常開觸點閉合來控制第一報警鈴BL1報警、指示燈H3顯示，同時，由第二繼電器KA2的常閉觸點打開來控制第四繼電器KA4斷電釋放，空氣壓縮機停止運轉，指示燈H1熄滅。當第二開關K2接通時，可編程控制器CTR控制第四開關閥213動作打開，可由排氣管道向氣體壓力增壓器輸出供應充足的氮氣。由膜式空氣分離器分離出來的富氧空氣即可經第一單向閥225放空，也可回收。
所述氣體壓力增壓器是高壓氣體供應的中心裝置，其結構如圖2所示，氣體壓力增壓器30包括工業高壓壓縮機301、第二過濾器302、氮氣緩沖氣罐303、第一高壓過濾器304、高壓氮氣儲存氣罐305及氣體壓力增壓器控制電路306，所述第二過濾器302為燒結金屬型過濾器，選用日本SMC的FGD型過濾器，它和氮氣緩沖氣罐303裝在工業高壓壓縮機301的輸入管道上，其進氣口與氮氣發生器的氮氣供應口或經第八球閥314與氮氣瓶320接通。第一高壓過濾器304為燒結金屬型過濾器，選用德國諾冠的NR0680849型過濾器，它和高壓氮氣儲存氣罐305連接于工業高壓壓縮機301的輸出管道上。圖2中，在第二過濾器302與氮氣緩沖氣罐303之間還連接有第四壓力表321、第二減壓閥307、第五壓力表322、第四球閥315、第二壓力開關308、電磁閥309、第三減壓閥310、第三壓力開關311及第六壓力表323，在第一高壓過濾器304與高壓氮氣儲存氣罐305之間連接有第二單向閥316、第五球閥317及第四壓力開關312，高壓氮氣儲存氣罐上連接有第二安全閥313和第六球閥318、第七球閥319、第七壓力表324。第二壓力開關308置于第二減壓閥307的輸出口，并與氣體壓力增壓器控制電路306組成監控系統，用來監控氮氣供應進氣口的氣壓，以確保氮氣供應充足。第三壓力開關311直接與氮氣緩沖氣罐(即工業高壓壓縮機301吸入口)接通，并與氣體壓力增壓器控制電路306組成監控系統，用來監控工業高壓壓縮機301吸入口的氣壓，以確保工業高壓壓縮機的正常工作。第四壓力開關312和第二安全閥313直接與高壓氮氣儲存氣罐(即氮氣供應出口)接通，并與氣體壓力增壓器控制電路組成監控系統，用來控制高壓氮氣儲存氣罐內的壓力(即最終要求壓力)，以確保高壓氮氣儲存氣罐的安全。所述氣體壓力增壓器控制電路306結構如圖4所示，該電路由工業高壓壓縮機啟動回路3061和氣體增壓控制電路3062構成，所述工業高壓壓縮機啟動回路3061由第四開關K4和第五繼電器KA5串接而成，第四開關K4選用PKZMO-10型電機保護開關，第五繼電器KA5選用3RT10型中間繼電器。所述氣體增壓控制電路3062包括第六繼電器KA6、第七繼電器KA7、延時繼電器KT1、計時器JT、第二變壓器T2、第三整流穩壓器U3、第二壓力開關308、第三壓力開關311、第四壓力開關312、第五開關K5、第四指示燈H4、第五指示燈H5、第二報警鈴BL2及電磁閥309，第六繼電器KA6和第七繼電器KA7選用3RH11型中間繼電器，延時繼電器KT1選用3RP15型時間繼電器，計時器JT選用BAUSER630型24VDC計時器，第五開關K5選用日本和泉電氣的ASW210型選擇開關，第三整流穩壓器U3選用日本TDK的JAH24-R63型整流穩壓器。圖4中，第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點、第六繼電器KA6的常閉觸點與電磁閥309順序相連共同來控制電磁閥309動作。第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點與延時繼電器KT1順序相連共同來控制延時繼電器KT1動作。第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點、第六繼電器KA6的常閉觸點與計時器JT和第五繼電器KA5順序相連共同來控制計時器JT和第五繼電器KA5動作。第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點、第三壓力開關311的常開觸點與第六繼電器KA6順序相連共同來控制第六繼電器KA6動作。第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點、第二壓力開關308的常開觸點與第七繼電器KA7順序相連共同來控制第七繼電器KA7動作。第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點、第七繼電器KA7的常開觸點與第二報警鈴BL2順序相連共同來控制第二報警鈴BL2動作。第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點、第六繼電器KA6的常開觸點與指示燈H5順序相連共同來控制指示燈H5。第四開關K4、第五開關K5與指示燈H4順序相連共同來控制指示燈H4。第二變壓器T2和第三整流穩壓器U3向各電路提供電源。
運行時，首先將第四球閥315、第五球閥317和第六球閥318打開，第七球閥319關閉，合上第四開關K4供電，當第五開關K5接通時，指示燈H4顯示。由第四開關K4、第五開關K5、第四壓力開關312的常閉觸點和第六繼電器KA6的常閉觸點順序相連組成回路控制電磁閥309通電動作。由氮氣發生器或氮氣瓶320供應的氮氣，通過第二過濾器302過濾、第二減壓閥307調壓、已打開的第四球閥315及已通電接通的電磁閥309，再經第三減壓閥310調壓向氮氣緩沖氣罐303充氣，為工業高壓壓縮機301提供氣源。當第五開關K5接通時，由第四開關K4、第五開關K5和第四壓力開關312的常閉觸點順序相連組成回路控制延時繼電器KT1通電，經延時繼電器KT1的延時，延時繼電器KT1的常開觸點自動閉合，由第四開關K4、第五開關K5和第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點閉合和第六繼電器KA6的常閉觸點順序相連組成回路控制第五繼電器KA5和計時器JT通電，使第五繼電器KA5的常開觸點閉合，使工業高壓壓縮機啟動運行，并使計時器JT開始計時。經工業高壓壓縮機運行增壓生成的高壓氮氣，通過第一高壓過濾器304過濾、第二單向閥316和已打開的第五球閥317向高壓氮氣儲存氣罐305充氣，當罐內氣壓升至超過第四壓力開關312的設定壓力330bar時，第四壓力開關的常閉觸點自動打開，第五繼電器KA5和電磁閥309同時斷電動作，使工業高壓壓縮機停止運轉，同時電磁閥309關閉氣路進氣口。打開第七球閥319可由排氣管道向氣體壓力控制器輸出供應充足的高壓氮氣。當第四壓力開關或氣體壓力增壓器控制電路發生故障時，工業高壓壓縮機若不能停止運轉，則高壓氮氣儲存氣罐305內壓力會不斷升高，當壓力升至第二安全閥313的設定壓力350bar時，則第二安全閥會自動開啟，經已打開的第六球閥318向外界溢流，以確保高壓氮氣儲存氣罐的安全。若氮氣供應不足，第二減壓閥307輸出口的氣壓降至8bar以下時，第二壓力開關308的常開觸點自動閉合，由第四開關K4、第五開關K5和第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點閉合并與第二壓力開關308的常開觸點閉合順序相連組成回路控制第七繼電器KA7通電吸合，由第七繼電器的常開觸點閉合來控制第二報警鈴BL2報警，提醒氮氣供應不足或更換氮氣瓶。若工業高壓壓縮機吸入口的氣壓降至-0.2bar以下時，第三壓力開關311的常開觸點自動閉合，由第四開關K4、第五開關K5和第四壓力開關312的常閉觸點、延時繼電器KT1的常開觸點閉合和第三壓力開關的常開觸點閉合順序相連組成回路控制第六繼電器KA6通電吸合，由第六繼電器的常開觸點閉合來控制第五指示燈H5顯示報警，由第六繼電器的常閉觸點打開來控制第五繼電器KA5和電磁閥309同時斷電動作，使工業高壓壓縮機301停止運轉，并使電磁閥309關閉氣路進氣口。
進一步如圖2所示，所述氣體壓力控制器40由壓力控制單元41和電子控制單元42構成，用于對注塑成型過程中注射到塑件內部的氣體壓力實現分段精確自動控制，按預先設定的多段時間和壓力，將氣體分段自動控制注射到塑件內部，是塑料制品氣體輔助注塑成型工藝成敗的關鍵。
所述壓力控制單元41包括第九球閥4101、第五開關閥4102、第六開關閥4103、第二高壓過濾器4104、第三高壓過濾器4105、第三單向閥4106、第八壓力表4107、第一高壓電磁閥4108、第二高壓電磁閥4109、第三高壓電磁閥4110及壓力傳感器4111，所述第二高壓過濾器和第三高壓過濾器為燒結金屬型過濾器，選用德國諾冠的NR0680849型過濾器，高壓電磁閥選用德國GSR52型高壓電磁閥，壓力傳感器選用HDA3700型壓力傳感器。所述第一高壓電磁閥與第二高壓電磁閥并聯連接于第二燒結金屬型高壓過濾器的出氣口，其氣體輸入端與第二燒結金屬型高壓過濾器潔凈氣出氣口接通，其氣體輸出端分成兩路，一路經氣體注入系統直接向注塑成型塑件內注氣，完成氣體輔助注塑成型。另一路與第三燒結金屬型高壓過濾器4105、第三高壓電磁閥4110、第三單向閥4106順序相連。第三單向閥排氣端又分成兩路，一路經第六開關閥4103排空，另一路經第五開關閥4102與氮氣發生器的低壓氮氣儲存氣罐208連接，可根據需要回收排放出的部分氮氣。第一高壓電磁閥4108和第二高壓電磁閥4109與第九球閥4101、第二高壓過濾器4104構成升壓充氣氣路，該氣路與電子控制單元42連接以獲取控制信號。所述第三高壓電磁閥4110設置于第三高壓過濾器4105的出氣口，并與第三高壓過濾器4105、第三單向閥4106、第六開關閥4103構成降壓排氣氣路，該氣路與電子控制單元42連接以獲取控制信號，并且通過第五開關閥4102與低壓氮氣儲存氣罐208連通。所述壓力傳感器4111和第八壓力表4107裝在升壓充氣氣路的輸出端，并與電子控制單元42相連。
所述電子控制單元42結構如圖5所示，它包括氣壓調節控制電路421、氣壓檢測電路422、單片機控制電路423、手持輸入控制器電路424、控制區域網電路425和注塑機觸發控制接口電路426，其中氣壓調節控制電路421由第十光電耦合器G10、第十一光電耦合器G11、第十二光電耦合器G12、第十三光電耦合器G13、第八繼電器KA8、電容C1、二極管D1組成，所述光電耦合器選用TLP621型光電耦合器，第八繼電器KA8選用G6A-234P型繼電器。第十光電耦合器G10、第十一光電耦合器G11分別經第八繼電器KA8、第九繼電器KA9、第十二繼電器KA12與第一高壓電磁閥4108和第二高壓電磁閥4109連接，第十二光電耦合器G12經第八繼電器KA8與第三高壓電磁閥4110連接，第十三光電耦合器G13與第五開關閥4102和第六開關閥4103連接，所述第十光電耦合器G10、第十一光電耦合器G11、第十二光電耦合器G12、第十三光電耦合器G13還分別與單片機控制電路423連接。單片機控制電路的氣壓控制單片機IC1經第十光電藕合器G10、第八繼電器KA8的常開觸點、第九繼電器KA9的常開觸點和第十二繼電器KA12的常開觸點控制第一高壓電磁閥4108動作；經第十一光電藕合器G11、第八繼電器KA8的常開觸點、第九繼電器KA9的常開觸點和第十二繼電器K12的常開觸點控制第二高壓電磁閥4109動作；經第十二光電藕合器G12與第八繼電器KA8的常開觸點控制第三高壓電磁閥4110動作；經第十三光電藕合器G13控制開關第五開關閥4102和第六開關閥4103動作。停機斷電時，第五開關閥4102處于斷開狀態，第六開關閥4103處于接通狀態，二者形成安全聯鎖系統確保排氣安全。電容C1與二級管D1順序相連，并順序接在電源GND端，電容C1的正端、第八繼電器KA8的正端和第三高壓電磁閥4110的正端都連接在電源+VCC端，第三高壓電磁閥的負端可經第八繼電器KA8的常開觸點與第十二光電藕合器G12相連，也可經第八繼電器KA8的常閉觸點與電容C1的負端相連，第八繼電器KA8的負端也接在電源GND端。
氣壓檢測電路422由A/D轉換器IC3、運算放大器IC9組成，所述A/D轉換器IC3選用TLC1543型芯片，運算放大器IC9選用LM224型芯片，其中運算放大器IC9與壓力傳感器4111連接，A/D轉換器IC3分別與運算放大器IC9和單片機控制電路423連接。壓力傳感器4111實時產生的壓力信號經運算放大器IC9放大、A/D轉換器IC3進行模/數轉換，然后輸給氣壓控制單片機IC1處理。
單片機控制電路423由氣壓控制單片機IC1、程序存儲器IC4和第二異步串行接口電路IC8組成，所述氣壓控制單片機IC1選用MC68HC11型單片機，程序存儲器IC4選用FM27C512型存儲器，異步串行接口電路IC8選用MAX232型芯片，上述氣壓控制單片機IC1和程序存儲器IC4、第二異步串行接口電路IC8直接連接而成。
手持輸入控制器電路424由手持控制器單片機IC2、第一異步串行接口電路IC7、LCD顯示器4241和鍵盤4242組成，所述手持控制器單片機IC2選用MC68HC11型芯片，異步串行接口電路IC7選用MAX232型芯片。第一異步串行接口電路IC7、LCD顯示器4241和鍵盤4242分別與手持控制器單片機IC2連接，第一異步串行接口電路IC7則與第二異步串行接口電路IC8連接。利用鍵盤可向手持控制器單片機IC2單獨編程輸入氣輔工藝參數(即設定多段時間和壓力值)，手持控制器單片機IC2也可輸出數據給LCD顯示器，動態實時顯示設定的時間、壓力值(曲線)，并通過異步串行接口電路IC7、異步串行接口電路IC8與氣壓控制單片機IC1相連，實現數據傳輸。壓力傳感器4111實時產生的壓力信號經氣壓控制單片機IC1數據處理后，還可以通過異步串行接口電路IC8、異步串行接口電路IC7輸給手持控制器單片機IC2，經處理輸給LCD顯示器動態實時顯示實際輸出的時間、壓力值(曲線)。
控制區域網電路425由CAN控制器IC5、第八光電藕合器G8和第九光電藕合器G9及CAN接口電路IC6串接而成，所述CAN控制器IC5選用SJA1000型芯片，CAN接口電路IC6選用PCA82C250型芯片，第八光電藕合器G8和第九光電藕合器G9選用6N137型芯片。CAN控制器IC5與氣壓控制單片機IC1連接，并經第八光電藕合器G8和第九光電藕合器G9、CAN接口電路IC6與氣體控制管理中心實現數據傳輸。
注塑機觸發控制接口電路426由第一光電耦合器G1、第二光電耦合器G2、第三光電耦合器G3、第四光電耦合器G4、第五光電耦合器G5、第六光電耦合器G6、第七光電耦合器G7、第九繼電器KA9、第十繼電器KA10、第十一繼電器KA11、第十二繼電器KA12組成，所述光電藕合器選用SFH620A型光電藕合器，繼電器選用G6E-134P型繼電器。第一光電耦合器G1、第二光電耦合器G2、第三光電耦合器G3、第四光電耦合器G4分別與氣壓控制單片機IC1和第十繼電器KA10、第十一繼電器KA11、第九繼電器KA9、第十二繼電器KA12連接，第十繼電器KA10、第十一繼電器KA11、第九繼電器KA9、第十二繼電器KA12則分別與注塑機控制系統12的注射成型開始信號接口a、故障急停信號接口b、安全門信號接口c和防護門信號接口d連接，第五光電耦合器G5、第六光電耦合器G6、第七光電耦合器G7分別與氣壓控制單片機IC1和注塑機控制系統的模具開/合信號接口e、注射結束信號接口f、頂出制品信號接口g連接。注塑機控制系統的安全門信號、防護門信號、模具開/合信號、注射結束信號、頂出制品信號分別經第三光電耦合器G3、第四光電耦合器G4、第五光電耦合器G5、第六光電耦合器G6、第七光電耦合器G7輸入觸發氣壓控制單片機IC1，并且安全門信號和防護門信號分別控制第九繼電器KA9和第十二繼電器KA12動作，氣壓控制單片機IC1可輸出信號經第一光電耦合器G1控制第十繼電器KA10動作，由第十繼電器KA10的常開觸點來控制注塑機控制系統的注射成型開始信號，氣壓控制單片機IC1可輸出信號經第二光電耦合器G2控制第十一繼電器KA11動作，由第十一繼電器KA11的常開觸點來控制注塑機控制系統的故障急停信號。
系統運行時，首先將第九球閥4101打開，與氣體壓力增壓器氮氣輸出口接通，保證氣體壓力控制器高壓氣源供應充足。再由鍵盤4242向手持控制器單片機IC2單獨編程輸入氣輔工藝參數(即設定多段時間和壓力值)，手持控制器單片機IC2經處理輸給LCD顯示器4241，動態實時顯示設定的時間、壓力值(曲線)，并通過異步串行接口電路IC7、異步串行接口電路IC8輸給氣壓控制單片機IC1。
當注塑機的安全門和防護門關閉時，由注塑機控制系統分別經第三光電藕合器G3和第四光電藕合器G4給氣壓控制單片機IC1發送控制信號，同時分別控制第九繼電器KA9和第十二繼電器KA12通電動作。由于該系統已通電運行，所以第八繼電器KA8已通電動作。控制第一高壓電磁閥4108和第二高壓電磁閥4109動作的第八繼電器KA8的常開觸點、第九繼電器KA9的常開觸點和第十二繼電器KA12的常開觸點都吸合。控制第三高壓電磁閥4110動作的第八繼電器KA8的常閉觸點打開，常開觸點吸合，將第三高壓電磁閥的負端與第十二光電藕合器G12接通。此時，第一高壓電磁閥4108、第二高壓電磁閥4109、第三高壓電磁閥4110只等氣壓控制單片機IC1發出控制信號來控制動作，處于待機狀態。
當注塑機控制模具閉合時，由注塑機控制系統經第五光電藕合器G5給氣壓控制單片機IC1發送控制信號。當安全門信號、防護門信號和模具閉合信號同時輸入觸發氣壓控制單片機IC1時，氣壓控制單片機IC1將經第一光電藕合器G1輸出信號，控制第十繼電器KA10通電動作，第十繼電器KA10的常開觸點吸合來接通注塑機控制系統的注射成型開始信號，注射機開始利用注塑噴嘴向模具型腔中注射足夠的熔融塑料。
當注塑機注射結束時，由注塑機控制系統經第六光電藕合器G6給氣壓控制單片機IC1發送控制信號，氣壓控制單片機IC1開始按預先輸入的氣輔工藝參數(即設定多段時間和壓力值)順序開啟各個氣體輔助注塑成型工藝過程，裝在氣體壓力控制器的氣體輸出端的壓力傳感器4111實時產生的壓力信號經運算放大器IC9放大，A/D轉換器IC3進行模/數轉換，然后輸給氣壓控制單片機IC1處理。氣壓控制單片機IC1根據壓力傳感器反饋的動態壓力信號與手持控制器單片機IC2傳輸的預先設定氣輔工藝參數比較結果，當壓力傳感器測定的氣體壓力低于氣輔工藝參數設定值時，氣壓控制單片機IC1將按照動態的數學物理模型，通過智能控制算法，輸出信號經第十光電藕合器G10控制第一高壓電磁閥4108，輸出信號經第十一光電藕合器G11控制第二高壓電磁閥4109，實時控制第一高壓電磁閥和第二高壓電磁閥通電動作，接通升壓充氣氣路，向模具型腔中的熔融塑料內充氣，將氣壓升高，使其實際輸出壓力始終與氣輔工藝參數設定值保持一致。同理，當壓力傳感器4111測定的氣體壓力高于氣輔工藝參數設定值時，氣壓控制單片機IC1輸出信號經第十二光電藕合器G12控制第三高壓電磁閥4110通電動作，接通降壓排氣氣路，從模具型腔中的塑料內排氣，將氣壓降低，使其實際壓力始終與氣輔工藝參數設定值保持一致。
當氣壓控制單片機IC1按預先輸入的氣輔工藝參數(即設定多段時間和壓力值)完成全部氣體輔助注塑成型工藝過程，模具型腔中的塑料已保壓、冷卻、定型并排出壓力氣體時，氣壓控制單片機IC1輸出信號經第一光電藕合器G1控制第十繼電器KA10斷電動作，第十繼電器KA10的常開觸點打開，從而斷開注塑機控制系統的注射成型開始信號，注塑機注射成型完成。
當注塑機控制模具打開，頂出制品時，由注塑機控制系統經第七光電藕合器G7給氣壓控制單片機IC1發送觸發信號，用來將氣壓控制單片機IC1的氣體控制計時器重新復位，完成一個氣體輔助注塑成型周期，并為下一個周期做準備。
在氣體輔助注塑成型過程中，排出的氮氣根據需求，通過氣壓控制單片機IC1控制，經第十三光電藕合器G13有選擇地開閉第五開關閥4102或第六開關閥4103，即需要回收時，僅開啟第五開關閥，接通氮氣回收管路由氮氣發生器中低壓氮氣儲存氣罐208回收；若不需要回收時，僅開啟第六開關閥，接通排氣管路放空。在氣體輔助注塑成型過程中，當注塑機的安全門或防護門誤操作打開時，第九繼電器KA9或第十二繼電器KA12斷電動作，控制第一高壓電磁閥4108和第二高壓電磁閥4109動作的第九繼電器KA9的常開觸點或第十二繼電器KA12的常開觸點也打開，控制第一高壓電磁閥和第二高壓電磁閥斷電動作，停止向模具型腔中的熔融塑料內充氣。確保工作安全。
若該氣體壓力控制器非正常斷電，第八繼電器KA8也斷電，其常開觸點打開，常閉觸點閉合，將第三高壓電磁閥4110的負端經第八繼電器KA8的常閉觸點與電容C1的負端接通，由于二級管D1此時處于反向截止狀態，電容C1與第八繼電器KA8構不成回路，而與第三高壓電磁閥構成回路，由電容C1向第三高壓電磁閥供電排氣降壓，以確保工作安全。
在氣體輔助注塑成型過程中，由于模具型腔中的熔融塑料內氣體泄漏或系統提供的氣源壓力不足，無法使其實際壓力與氣輔工藝參數設定值保持一致。氣壓控制單片機IC1將輸出信號經第二光電藕合器G2控制第十一繼電器KA11通電動作，由第十一繼電器KA11的常開觸點吸合，來接通注塑機控制系統的故障急停信號，使注塑機停止運行，以確保工作安全。
上述氣壓控制單片機IC1經控制區域網電路與氣體控制管理中心實現數據傳輸，連成局域網通訊控制。
所述注塑成型裝置10是用來生產氣體輔助注塑成型制品的主要組成部件，它設有氣體注入機構11，如圖2所示，該機構可以是噴嘴注氣機構111、流道內注氣機構112或塑件內注氣機構113中的一種，其中，噴嘴注氣機構111是將與壓力控制組件41連接的進氣管114與注塑機噴嘴相連通；流道內注氣機構112是將與壓力控制組件41連接的進氣管114與成型模具的流道內部相連通；塑件內注氣機構113是將與壓力控制組件41連接的進氣管114與注塑成型塑件內部相連通。
上述實施例為僅在一臺注射機進行氣體輔助注射成型，需要一臺氣體壓力控制器來控制執行。若需要在多臺注射機同時進行氣體輔助注射成型，只需要配置相應數量的氣體壓力控制器，可各自獨立控制執行，也可由氣體控制管理中心通過局域網來集中管理控制執行。本發明并不限于上述實施例，在本發明的實質范圍內，作出的變化、改型、添加或替換，都應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種恒壓氣體輔助注塑成型系統，包括注塑成型裝置(10)，其特征在于，該系統還包括氮氣發生器(20)、氣體壓力增壓器(30)和氣體壓力控制器(40)，所述氣體壓力控制器(40)分別與注塑成型裝置(10)和氣體壓力增壓器(30)連接，氣體壓力增壓器則與氮氣發生器(20)相連接。
2.如權利要求1所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，所述氮氣發生器(20)包括空氣壓縮機(201)、冷凍式干燥器(202)、第一過濾器(203)、電子加熱器(204)、膜式空氣分離器(205)、壓縮空氣緩沖氣罐(206)、氧氣濃度分析儀(207)、低壓氮氣儲存氣罐(208)及氮氣發生器控制器(209)，其中，壓縮空氣緩沖氣罐(206)設置于冷凍式干燥器(202)與第一過濾器(203)之間，第一過濾器與電子加熱器(204)及膜式空氣分離器(205)順序相連，氧氣濃度分析儀(207)設置于膜式空氣分離器的氮氣輸出管道上，低壓氮氣儲存氣罐(208)也設置于膜式空氣分離器的氮氣輸出管道上，所述空氣壓縮機(201)、電子加熱器(204)、氧氣濃度分析儀(207)分別與氮氣發生器控制器(209)相連。
3.如權利要求2所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，在壓縮空氣緩沖氣罐(206)與膜式空氣分離器(205)之間的管路上有第一開關閥(210)，在膜式空氣分離器(205)與氧氣濃度分析儀(207)和低壓氮氣儲存氣罐(208)之間分別連接有第二開關閥(211)和第三開關閥(212)，在低壓氮氣儲存氣罐(208)的輸出端連接有第四開關閥(213)，各開關閥均與氮氣發生器控制器(209)相連接。
4.如權利要求2所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，所述氮氣發生器控制器(209)采用可編程控制器，它包括空氣壓縮機啟動回路(2091)和氮氣生成控制電路(2092)，所述空氣壓縮機啟動回路(2091)由第三開關(K3)和第四繼電器(KA4)串接而成；所述氮氣生成控制電路包括可編程控制器(CTR)、小型數字式面板計量表(KD)、第一繼電器(KA1)、第二繼電器(KA2)、第三繼電器(KA3)、第一變壓器(T1)、第一整流穩壓器(U1)、第二整流穩壓器(U2)、第一開關(K1)、第二開關(K2)、第一指示燈(H1)、第二指示燈(H2)、第三指示燈(H3)、第一報警鈴(BL1)及第一壓力開關(224)，其中，小型數字式面板計量表(KD)分別與氧氣濃度分析儀(207)和可編程控制器(CTR)連接；第一繼電器(KA1)、第二繼電器(KA2)、第三繼電器(KA3)、第四開關閥(213)、第一開關(K1)、第二開關(K2)分別與可編程控制器(CTR)連接；第一壓力開關(224)、第一繼電器(KA1)、第二繼電器(KA2)與第四繼電器(KA4)順序相連；第三繼電器(KA3)和第四繼電器(KA4)與第一開關閥(210)、第三開關閥(212)順序相連；第二開關閥(211)與第一繼電器(KA1)相連接；第一指示燈H1與第四繼電器(KA4)相連接；第一報警鈴(BL1)和第三指示燈(H3)與第二繼電器(KA2)相連接；第二指示燈(H2)與第二整流穩壓器(U2)的輸出端相連；第三開關(K3)與電子加熱器(204)相連；第一變壓器(T1)、第一整流穩壓器(U1)和第二整流穩壓器(U2)向所述各器件提供電源。
5.如權利要求1所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，所述氣體壓力增壓器(30)包括工業高壓壓縮機(301)、第二過濾器(302)、氮氣緩沖氣罐(303)、第一高壓過濾器(304)、高壓氮氣儲存氣罐(305)及氣體壓力增壓器控制電路(306)，其中，第二過濾器(302)和氮氣緩沖氣罐(303)置于工業高壓壓縮機(301)的輸入端，第一高壓過濾器(304)和高壓氮氣儲存氣罐(305)置于工業高壓壓縮機(301)的輸出端；在第二過濾器(302)與氮氣緩沖氣罐(303)之間還連接有第二減壓閥(307)、第二壓力開關(308)、電磁閥(309)、第三減壓閥(310)及第三壓力開關(311)，在第一高壓過濾器(304)與高壓氮氣儲存氣罐(305)之間連接有第四壓力開關(312)，高壓氮氣儲存氣罐上連接有第二安全閥(313)；所述工業高壓壓縮機(301)、第二壓力開關(308)、第三壓力開關(311)、第四壓力開關(312)、電磁閥(309)分別與氣體壓力增壓器控制電路(306)相連接。
6.如權利要求5所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，氣體壓力增壓器控制電路(306)由工業高壓壓縮機啟動回路(3061)和氣體增壓控制電路(3062)構成，所述工業高壓壓縮機啟動回路(3061)由第四開關(K4)和第五繼電器(KA5)串接而成；所述氣體增壓控制電路(3062)包括第六繼電器(KA6)、第七繼電器(KA7)、延時繼電器(KT1)、計時器(JT)、第二變壓器(T2)、第三整流穩壓器(U3)、第五開關(K5)、第二壓力開關(308)、第三壓力開關(311)、第四壓力開關(312)、第四指示燈(H4)、第五指示燈(H5)、第二報警鈴(BL2)及電磁閥(309)，其中，第四開關(K4)、第五開關(K5)、第四指示燈(H4)順序相連，第四開關(K4)、第五開關(K5)、第四壓力開關(312)順序相連，并分別與第五繼電器(KA5)、第六繼電器(KA6)、第七繼電器(KA7)、延時繼電器(KT1)、電磁閥(309)、第二報警鈴(BL2)及第五指示燈(H5)相連；第二壓力開關(308)、第三壓力開關(311)分別與第七繼電器(KA7)、第六繼電器(KA6)相連；計時器(JT)與第五繼電器(KA5)并連而成；第二變壓器(T2)和第三整流穩壓器(U3)向所述各器件提供電源。
7.如權利要求1所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，所述氣體壓力控制器(40)由壓力控制單元(41)和電子控制單元(42)構成，所述電子控制單元(42)分別與注塑成型裝置(10)和壓力控制單元(41)連接，壓力控制單元則與氣體壓力增壓器(30)連接。
8.如權利要求7所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，所述壓力控制單元(41)包括第九球閥(4101)、第五開關閥(4102)、第六開關閥(4103)、第二高壓過濾器(4104)、第三高壓過濾器(4105)、第三單向閥(4106)、第八壓力表(4107)、第一高壓電磁閥(4108)、第二高壓電磁閥(4109)、第三高壓電磁閥(4110)及壓力傳感器(4111)，其中，第一高壓電磁閥(4108)與第二高壓電磁閥(4109)并聯連接于第二高壓過濾器(4104)的出氣口，與第九球閥(4101)、第二高壓過濾器(4104)構成升壓充氣氣路，該氣路與電子控制組件(42)連接以獲取控制信號；所述第三高壓電磁閥(4110)設置于第三高壓過濾器(4105)的出氣口，并與第三高壓過濾器(4105)、第三單向閥(4106)、第六開關閥(4103)構成降壓排氣氣路，該氣路與電子控制單元(42)連接以獲取控制信號，并且通過第五開關閥(4102)與低壓氮氣儲存氣罐(208)連通；所述壓力傳感器(4111)和第八壓力表(4107)裝在升壓充氣氣路的輸出端，并與電子控制單元(42)相連。
9.如權利要求7所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，所述電子控制單元(42)包括氣壓調節控制電路(421)、氣壓檢測電路(422)、單片機控制電路(423)、手持輸入控制器電路(424)、控制區域網電路(425)和注塑機觸發控制接口電路(426)，其中，氣壓調節控制電路(421)由第十光電耦合器(G10)、第十一光電耦合器(G11)、第十二光電耦合器(G12)、第十三光電耦合器(G13)、第八繼電器(KA8)、電容C1、二極管D1組成，所述第十光電耦合器(G10)、第十一光電耦合器(G11)分別經第八繼電器(KA8)、第九繼電器(KA9)、第十二繼電器(KA12)與第一高壓電磁閥(4108)和第二高壓電磁閥(4109)連接，第十二光電耦合器(G12)經第八繼電器(KA8)與第三高壓電磁閥(4110)連接，第十三光電耦合器(G13)與第五開關閥(4102)和第六開關閥(4103)連接，所述第十光電耦合器(G10)、第十一光電耦合器(G11)、第十二光電耦合器(G12)、第十三光電耦合器(G13)還分別與單片機控制電路(423)連接；所述氣壓檢測電路(422)由A/D轉換器(IC3)、運算放大器(IC9)組成，其中，運算放大器(IC9)與壓力傳感器(4111)連接，A/D轉換器(IC3)分別與運算放大器(IC9)和單片機控制電路(423)連接；所述單片機控制電路(423)由氣壓控制單片機(IC1)、程序存儲器(IC4)和第二異步串行接口電路(IC8)組成，氣壓控制單片機(IC1)和程序存儲器(IC4)、第二異步串行接口電路(IC8)直接連接而成；所述手持輸入控制器電路(424)由手持控制器單片機(IC2)、第一異步串行接口電路(IC7)、LCD顯示器(4241)和鍵盤(4242)組成，第一異步串行接口電路(IC7)、LCD顯示器(4241)和鍵盤(4242)分別與手持控制器單片機(IC2)連接，第一異步串行接口電路(IC7)則與第二異步串行接口電路(IC8)連接；所述控制區域網電路(425)由CAN控制器(IC5)、第八光電藕合器(G8)和第九光電藕合器(G9)及CAN接口電路(IC6)串接而成，CAN控制器(IC5)與氣壓控制單片機(IC1)連接；所述注塑機觸發控制接口電路(426)由第一光電耦合器(G1)、第二光電耦合器(G2)、第三光電耦合器(G3)、第四光電耦合器(G4)、第五光電耦合器(G5)、第六光電耦合器(G6)、第七光電耦合器(G7)、第九繼電器(KA9)、第十繼電器(KA10)、第十一繼電器(KA11)、第十二繼電器(KA12)組成，其中，第一光電耦合器(G1)、第二光電耦合器(G2)、第三光電耦合器(G3)、第四光電耦合器(G4)分別與氣壓控制單片機(IC1)和第十繼電器(KA10)、第十一繼電器(KA11)、第九繼電器(KA9)、第十二繼電器(KA12)連接，第十繼電器(KA10)、第十一繼電器(KA11)、第九繼電器(KA9)、第十二繼電器(KA12)則分別與注塑機控制系統(12)的注射成型開始信號接口(a)、故障急停信號接口(b)、安全門信號接口(c)和防護門信號接口(d)連接，第五光電耦合器(G5)、第六光電耦合器(G6)、第七光電耦合器(G7)分別與氣壓控制單片機(IC1)和注塑機控制系統的模具開/合信號接口(e)、注射結束信號接口(f)、頂出制品信號接口(g)連接。
10.如權利要求1所述的恒壓氣體輔助注塑成型系統，其特征在于，所述注塑成型裝置(10)設有氣體注入機構(11)，該機構可以是噴嘴注氣機構(111)、流道內注氣機構(112)或塑件內注氣機構(113)中的一種，其中，噴嘴注氣機構(111)是將與壓力控制組件(41)連接的進氣管(114)與注塑機噴嘴相連通；流道內注氣機構(112)是將與壓力控制組件(41)連接的進氣管(114)與成型模具的流道內部相連通；塑件內注氣機構(113)是將與壓力控制組件(41)連接的進氣管(114)與注塑成型塑件內部相連通。
全文摘要
一種恒壓氣體輔助注塑成型系統，它包括注塑成型裝置(10)，其特征在于，該系統還包括氮氣發生器(20)、氣體壓力增壓器(30)和氣體壓力控制器(40)，氣體壓力控制器(40)分別與注塑成型裝置(10)和氣體壓力增壓器(30)連接，氣體壓力增壓器則與氮氣發生器(20)相連接。本發明在注塑成型過程中以空氣為原料制造氮氣，將經過增壓和對時間和壓力進行自動控制的氮氣注射到塑件內部，可實現平穩注氣和保壓，提高塑件質量，降低產品開發及生產成本。
文檔編號B29C45/17GK1990212SQ200510121110
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年12月29日
發明者韓國海, 何萍 申請人:韓國海, 何萍