本发明专利技术公开了一种具有冷却时间自动检测与控制功能的塑料注射装置，包括超声检测装置和注射机，超声波在异质界面发生反射与透射，通过反射声波强度的变化推测塑料温度的变化，从而计算冷却时间；超声检测装置包括安装在模具表面的一个或多个超声探头，通过对超声反射信号的采集，处理和计算得到制件的最佳冷却时间；超声检测装置与注射机控制器相连，将计算获得的最佳冷却时间发送给注射机控制器，注射机控制器在生产过程中根据冷却时间进行冷却过程的控制。通过自动检测与控制冷却时间，提高注射机的生产效率。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种具有冷却时间自动检测与控制功能的塑料注射装置，包括超声检测装置和注射机，超声波在异质界面发生反射与透射，通过反射声波强度的变化推测塑料温度的变化，从而计算冷却时间；超声检测装置包括安装在模具表面的一个或多个超声探头，通过对超声反射信号的采集，处理和计算得到制件的最佳冷却时间；超声检测装置与注射机控制器相连，将计算获得的最佳冷却时间发送给注射机控制器，注射机控制器在生产过程中根据冷却时间进行冷却过程的控制。通过自动检测与控制冷却时间，提高注射机的生产效率。【专利说明】一种自动检测与控制冷却时间的塑料注射装置
本专利技术涉及塑料成形技术，具体涉及一种自动检测与控制冷却时间的塑料注射装置。
技术介绍
塑料具有密度小、重量轻、绝缘性能好以及耐磨性好等特点，被广泛用于医疗、通信、包装、汽车等领域。目前，塑料制品主要通过塑料注射机上注射成形获得。注塑成形工艺包括合模、射胶、保压、冷却、熔胶、开模、顶出六个主要的工序阶段，通过上述阶段的周期性循环进行，可批量生产出制品。注塑产品的冷却时间是指塑料注射机从保压动作结束到开模开始的时间间隔。整个成形周期中，冷却时间所占比重最大，约为2/3，因此冷却时间的控制非常重要，直接影响塑料制品成形周期以及生产效率。冷却时间要足够长，保证产品冷却充分，开模顶出后变形小，以保证产品质量。同时，冷却时间要尽量短，尽可能缩短成形周期，以提高生产效率。目前注塑产品的冷却时间主要通过工艺人员在塑料注射机控制器上手工设置。注射机控制器从保压结束开始计时，当到达设置的冷却时间时，发出开模的控制指令，结束冷却工序。但是冷却时间与注射机、塑料性能、模具等因素密切相关，由于塑料材料性能日新月异，制品和模具的结构千变万化，仅凭工艺人员有限的经验难以对这些因素作全面的考虑和处理，难以同时保证最佳的产品质量和生产效率。目前对塑料产品冷却过程进行检测的方法主要有压力传感器、介电传感器和温度传感器。但是这些传感方法都需要安装在模具型腔的表面，与塑料熔体表面直接接触，难以检测产品内部的冷却过程，获得产品真实的冷却时间。并且这些检测器的安装需改变或破坏模具，增加模具的复杂度且影响制品外观。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种自动检测与控制冷却时间的塑料注射装置，实现冷却时间的自动控制，保证产品质量的同时提高注射机的生产效率。为实现以上专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案:一种自动检测与控制冷却时间的塑料注射装置，包括:至少一个超声探头、模具、超声检测装置、塑料注射机控制器和塑料注射机，其中，超声探头贴合安装在模具表面；超声检测装置用于控制超声探头发出超声波，还用于接收和采集模具型腔表面的超声反射波，对采集的超声信号进行处理，计算得到最佳冷却时间，并将计算结果发送给塑料注射机控制器；塑料注射机控制器与超声检测装置连接，用于根据最佳冷却时间对塑料注射机的开模动作进行控制。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果:冷却时间不再由人工设定，而是直接根据超声信号的检测获得，在保证产品良率的同时，提高了生产效率；同时，超声探头安装在模具的表面，不需要对模具结构进行特别设计和后续加工。【专利附图】【附图说明】参照下面的说明，结合附图，可以对本专利技术有最佳的理解。在附图中，相同的部分可由相同的标号表不。图1是本专利技术的超声检测装置及与塑料注射机的连接图；图2是本专利技术的超声探头安装示意图；图3是本专利技术的超声信号检测方法示意图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及示例性实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的示例性实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术的适用范围。本专利技术的基本原理为:超声波在异质界面发生反射与透射，通过反射声波强度的变化可以推测被检测物质状态的变化。具体而言，如图1所示，本专利技术实施例的塑料注射装置包括:至少一个超声探头1、模具2、超声检测装置5、塑料注射机控制器3和塑料注射机4。其中，超声探头I贴合安装在模具2表面；超声检测装置5用于控制超声探头I发出超声波，还用于接收和采集模具型腔表面的超声反射波，对采集的超声信号进行处理，计算得到最佳冷却时间，并将计算结果发送给塑料注射机控制器3 ;塑料注射机控制器3与超声检测装置5连接，用于根据最佳冷却时间对塑料注射机4的开模动作进行控制。在特定实施例中，所述超声探头I为纵波探头。超声探头I可以通过例如磁力表座等非破坏方式固定安装在模具2表面。既可以安装在定模表面，也可以安装在动模表面。在特定实施例中，超声检测装置5可以是一体式的超声探伤仪，也可以是安装了数字式超声卡和数据采集卡的工业控制机或个人电脑。在特定实施例中，超声检测装置5通过RS232、RS485、CAN、PROFIBUS、以太网总线等通讯接口连接塑料注射机控制器3。图2是超声探头I的安装示意图，其中，模具2的第一金属模板A与第二金属模板C之间是模具型腔B，型腔B内是成形的塑料制品。超声探头I与型腔B表面垂直，对应产品的冷却检测点。探头D贴合模具2的第一金属模板A的外表面，同时具有超声发射和接收功能。超声脉冲的信号强度用字母U表示。超声探头I发射的原始脉冲Utl垂直进入介质A后，在A/B界面处发生反射与折射，若用ZA，Zb分别表示A/B界面两侧介质的声阻抗，则反射系数R和透射系数T可定义如下:R=Za/Zb (I)T=1-R (2)将U0在A/B界面发生反射部分的声波强度记作U1，其中U1=RU0 (3)U1再次透过A，被探头接收。另一部分在A/B界面发生透射进入B，经过多次反射和折射，探头接收到此部分的声波强度一般很弱，因此本专利技术将每次脉冲回波的第一个波峰值或所有回波强度的最大值U1，作为检测信号。Z钢^ 46X 105N.S.m-3，Z塑料^ 5Χ105Ν.s *m^,Zsn=0.004 X IO5N.s.m_3，Z 钢》Z 塑料》Z 空气，并且温度和压力对 Z 钢，Z3^声阻抗影响较小，所以在成形过程中可以认为Za是常量。根据公式(I) (3)，可知仏主要受Zb影响，当Zb增大时，会造成反射波U1强度减弱，反之增强。因此，可以通过U1测得Z_的变化，Z ?则反应了塑料的温度和相态。对于每个注塑成形周期，在熔体进入型腔前或制品顶出后的两阶段中B为空气，A/B界面为钢/空气界面，由于ZiH?Zsn，即Za?Zb，R~1，声波在界面处几乎发生全反射，在此两阶段U1维持在注塑周期中的最大值。当型腔充填完成进入冷却阶段后，随着保压结束及产品冷却收缩，A/B间会逐渐形成空气间隙，如果产品冷却基本完成，产品外壁一定厚度的冷却层使得空气间隙趋于稳定，Zb基本维持不变，即U1值将在产品冷却充分后至顶出前出现一段稳定的平台。此平台的起始点即可认为是冷却完成时间点，从保压结束到此时间点的时间间隔即为制品的最佳冷却时间。在本实施例中，超声检测装置5被配置为执行以下处理，从而计算得到最佳冷却时间:(I)确定初始冷却时间Ttl，使塑料注射装置以该冷却时间Ttl运行一个完整的注塑周期，在此过程中，超声探头I不断发射脉冲信号并接受信号，脉冲周期为t，总周期数为N，读取每次脉冲回波的第一个波峰值或所有回波强度的最大值U1，作本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动检测与控制冷却时间的塑料注射装置，包括：至少一个超声探头（1）、模具（2）、超声检测装置（5）、塑料注射机控制器（3）和塑料注射机（4），其中，超声探头（1）贴合安装在模具（2）的外表面，与模具型腔的表面垂直；超声检测装置（5）用于控制超声探头（1）发出超声波，还用于接收和采集模具型腔表面的超声反射波，对采集的超声信号进行处理，计算得到最佳冷却时间，并将计算结果发送给塑料注射机控制器（3）；塑料注射机控制器（3）与超声检测装置（5）连接，用于根据最佳冷却时间对塑料注射机（4）的开模动作进行控制。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，周华民，李德群，黄志高，崔树标，周何乐子，付洋，夏擎华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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