壁厚控制器在中空吹塑机中的应用介绍

　　中空吹塑机对于壁厚控制器系统的应用，大大的加快了中空吹塑机的发展，通过对国内为壁厚控制器的发展分析，总结出了壁厚控制器在我国的发展对策。
　　
　　制造塑料容器的成型方法有很多种，例如中空吹塑机/成型、注射成型、滚塑成型、压缩成型、热挤冷压成型等。在众多塑料容器的成型方法中，中空吹塑成型和注射成型是使用zui广泛、产量zui大的两种成型方法。据资料介绍，世界上80％～90％的中空容器是采用中空吹塑法成型的。中空吹塑成型技术是通过气压使塑化的型坯紧贴模具内壁成型。型坯的生产方式为挤出式，即将加热塑化的塑料熔体从各种形状的模芯缝隙中挤出，形成各种形状的筒状型坯。挤出的型坯靠自重垂直悬挂。中空容器制品因其强度要求规定了zui小壁厚，而早期的中空吹塑机缺少型坯壁厚控制系统，为使制品zui薄处达到zui小壁厚要求，制品的其它部位就要相应加厚，造成材料的浪费。为了节省成本、缩短制品冷却时间、加快制品生产周期，一种比较经济的做法就是控制型坯壁厚。如501广口桶，用普通中空吹塑成型机生产的制品净重为3.5kg才达到zui小壁厚要求，而使用型坯控制器，制品净重2.4kg就可*zui小壁厚要求，节约原材料20％～30％，并且生产的制品厚薄均匀。
　　
　　1、壁厚控制系统的技术要求
　　
　　壁厚控制系统是对模芯缝隙的开合度进行控制的系统，即位置伺服系统。在中空容器的生产过程中，为了保证制品的质量，要求被控量能够准确地跟踪设置值，同时还要求响应过程尽可能快速。以简单的10点壁厚控制器为例，在连续挤出的模式下，从模头挤出一个型坯zui短时间约5s，在5s的时间内要实现一条有限长度的函数曲线，需要将其分成10个段落，在时间轴上，每个段落只有大约0.5s的时间，按照跟踪理论，壁厚控制器的单位脉冲过渡时间应为段落时间的1/5～1/10，即0.05～0.1s，这就要求系统响应非常迅速。而在响应如此迅速的同时，还要保证被控的位置量能够准确跟踪设置值，否则，壁厚控制将失去意义。要达到上述两种要求的控制效果，对于重载荷系统来说，正是壁厚控制系统设计的难点。另外，由于在型坯轮廓曲线上取l0个点来描绘曲线，点与点之间还须进行插值处理，尽量使轮廓曲线光滑。
　　
　　2、壁厚控制系统的控制原理
　　
　　壁厚控制系统采用闭环反馈设计，其组成部分包括壁厚控制器、电液伺服阀、动作执行机构和作为信号反馈装置的电子尺。用户在壁厚控制器的面板上设定型坯壁厚轴向变化曲线，控制器根据曲线输出大小变化的电压或者电流信号至电液伺服阀，由电吹瓶机、吹膜机、吸塑机、塑料包装机械、制袋机液伺服阀驱动执行机构控制模芯的上下移动，从而造成模芯缝隙的变化。电子尺通过测量缝隙的大小得出相应的电压信号反馈给壁厚控制器。这就构成了闭环的壁厚控制系统。
　　
　　3、壁厚控制器的现状
　　
　　塑料加工机械的水平在很大程度上取决于测控水平的高低。
　　
　　*塑料机械的控制系统普遍采用以可编程逻辑控制器（PLC）等为核心的可编程系统，并在一些高精度塑料机械上采用了模糊控制、统计过程控制（SPC），以及基于网络的远程监控、故障诊断和控制系统。美国的穆格（M00G）公司是电液伺服元件及伺服系统设计及制造领域的。在吹塑控制领域，其独立的壁厚控制系统中提供30点、100点的壁厚控制器（DIGIPACK），可用于控制储料缸式和连续式吹塑成型机的型坯壁厚。储料缸式机器常用于制造较大的容器。DIGIPACK根据储料缸电子尺的反馈控制口模开度，液晶显示屏（LCD）上的纵坐标显示储料缸位置，横坐标显示口模开度。连续式机器通常有多个模头，DIGIPACK根据工作循环时间控制口模开度，此时LCD上的纵坐标显示循环时间，通常是以切刀动作作为一个完整循环的开始。目前在中空吹塑机成型技术方面，国外的潮流是用整机控制及上位机和下位机方式控制，而壁厚控制则包括在整机控制中。仍以M00G公司为例，它提供整机控制（TMC）方案。国内使用的壁厚控制器有穆格（M00G）、贝加莱（B＆R）、西门子（SIEMENS）等公司的产品，国外品牌牢牢占据着国内市场。这种状况和中国的塑料加工水平不高有直接关系。2003年中国的中空吹塑机产量已达3405台，在这三千多台机器中，绝大部分机器是由中国的厂家把机械部分做好，再装上进口的控制系统组装起来。这就造成产品的成本高、附加值低，效益不显著。如果能够配上国产的壁厚控制器，则国内中空吹塑机产业自然会跃上一个新台阶。