阅读说明：本技术 负载扫描装置、其使用方法与塑料成型机械 (Load scanning device, use method thereof and plastic molding machine ) 是由 黄荣丞 周明庆 陈信宏 于 2018-08-31 设计创作，主要内容包括：一种负载扫描装置,其包含有一交流信号源、一电压侦测器、一电流侦测器、一处理单元与多个负载单元。其中,交流信号源是用来提供一交流信号。电压侦测器与电流侦测器是耦接交流信号源并用来侦测交流信号的一侦测电压与一侦测电流,处理单元接收侦测电压与侦测电流并依上述数据而计算一相位差并记录一负载匹配条件,并依据上述相位差与负载匹配条件而导通其中的一个负载单元的开关以对一待加热装置进行加热。通过上述负载扫描装置,用户能仅使用一套负载扫描装置而能对待加热装置的不同的部位进行加热。(A load scanning device comprises an alternating current signal source, a voltage detector, a current detector, a processing unit and a plurality of load units. The alternating current signal source is used for providing an alternating current signal. The processing unit receives the detection voltage and the detection current, calculates a phase difference according to the data, records a load matching condition, and conducts a switch of one load unit according to the phase difference and the load matching condition to heat a device to be heated. By the load scanning device, a user can heat different parts of the device to be heated only by using one set of load scanning device.)

负载扫描装置、其使用方法与塑料成型机械

技术领域

本发明与感应加热控制技术有关，具体而言是指一种负载扫描装置，能够通过扫描信号的方式，决定哪一个负载单元要进行感应加热。

背景技术

传统的节能负载匹配通常是应用功率因子的方式做修正。例如中国台湾第M497902号新型专利所说明的一种高周波线圈加热设备，其通过主动功因修正器来进行负载匹配。然而，当将上述功率因子修正技术应用于加热塑料成型机械的各项部件(例如模具、料管)时，针对不同的待加热部件，都需要个别地安装一套使用功率因子修正技术的感应加热设备来进行加热，也就是说，对于塑料成型机械而言，至少是需要使用三套感应加热设备才能有效地且完整地对塑料成型机械的各项部件进行加热。如此一来，将垫高了塑料成型机械的整体成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的其中一个目的乃在于提供一种负载扫描装置，其可单纯使用一套负载扫描装置而能够对不同的待加热部件进行加热。

依据本发明所描述的其中一个实施例，其提供了一种负载扫描装置。负载扫描装置包含有一交流信号源、一电压侦测器、一电流侦测器、一处理单元与多个负载单元。其中，交流信号源是用来提供一交流信号。电压侦测器是耦接交流信号源并用来侦测上述交流信号的一侦测电压，电流侦测器是耦接交流信号源并用来侦测交流信号的一侦测电流，处理单元电连接电压侦测器与电流侦测器，并且处理单元接收侦测电压与侦测电流，并依据侦测电压与侦测电流而计算一相位差并记录达成上述相位差的一负载匹配条件。上述多个负载单元是可接收上述交流信号并分别电连接处理单元，各个负载单元都包含有一开关与耦接上述开关的一负载电路。处理单元依据上述相位差与负载匹配条件而导通其中的一个负载单元的开关，使得对应的负载电路能使用上述交流信号而作动。

藉此，通过电压侦测器与电流侦测器，并由处理单元来选择要导通哪一个负载单元的开关来进行加热，让处理单元能够在不同的时间或者是针对不同的部位进行加热，让使用者能够仅使用一套负载扫描装置而能够对不同的待加热部件进行加热。

在其中一个方面，各个负载单元包含有一变压器、一负载线圈与一负载匹配单元，其中负载匹配单元是耦接变压器与负载线圈。藉此，变压器能转换上述交流信号，并通过负载匹配单元来调整负载单元的谐振频率，有效率地进行加热。

在另一个方面，负载扫描装置还包含有一信号匹配单元，其可为一个可变电感。信号匹配单元耦接上述多个负载单元与上述交流信号源，能对所选择的负载单元再做进一步地频率微调以进行更佳的负载匹配。相较于传统以主动功因修正器来进行负载匹配的方式，并以处理单元进行控制与扫描，并且能进行频率微调，且能将过往依循经验的方式来调整感应加热模块的匹配方式改为使用数字化的负载匹配条件，更能依据实时的整体阻抗来调整谐振频率，更佳地降低整体能耗。

依据本发明的其中一个实施例，其说明了一种塑料成型机械。塑料成型机械包含有：一料管、一模具与一负载扫描装置，模具包含有一入料口、一公模与一母模，并且入料口是设于公模或母模并与所述料管相连通。所述负载扫描装置包含有一交流信号源、一电压侦测器、一电流侦测器、一处理单元、与多个负载单元(包含有一第一负载单元、一第二负载单元与一第三负载单元)。交流信号源是用来提供一交流信号。电压侦测器是耦接交流信号源并侦测交流信号的一侦测电压，电流侦测器是耦接交流信号源并侦测交流信号的一侦测电流，处理单元电连接电压侦测器与电流侦测器，并且处理单元接收侦测电压与侦测电流并依据侦测电压与侦测电流而计算一相位差并记录达成该相位差的一负载匹配条件。第一、第二与第三负载单元可接收上述交流信号并且都分别电连接处理单元，所述第一、第二与第三负载单元都包含有一开关与耦接上述开关的一负载电路，第一负载单元是设于料管，第二负载单元与该第三单元是设于模具(例如公模与母模)。其中，处理单元依据上述相位差与负载匹配条件而导通第一负载单元或第二负载单元或第三负载单元的开关，使得负载电路能使用上述交流信号而发热。

附图说明

有关负载扫描装置的详细构造、特点、组装或使用方式将于以下的实施例予以说明，然而，应能理解的是，以下将说明的实施例以及附图仅只作为示例性地说明，其不应用来限制本发明的权利要求范围，其中：

图1为塑料成型机械的示意图；

图2为负载扫描装置的组件方块图；

图3与图4为负载扫描装置的电路方块图；以及

图5至图7是负载扫描装置的使用方法的方法流程图。

【符号说明】

1 塑料成型机械

2 料管

3 模具

4 公模

5 母模

6 入料口

7 模穴

10 负载扫描装置

20 交流信号源

30 电压侦测器

40 电流侦测器

50 处理单元

60a，60b，60c 负载单元

61 开关

62 负载电路

63 变压器

64，64a，64b，64c 谐振电容

65 负载线圈

70 阻抗匹配单元

S1.1-S1.6，S2.1-S2.4，S3.1-S3.5 步骤

具体实施方式

现举以下的一实施例并配合附图说明如后。

如图1所示，实施例提供了一种塑料成型机械1，其包含有一料管2、一模具3与一负载扫描装置10。其中，于本实施例中，是以一塑料射出成型机作为示例，其中，料管2内装填有塑料，并且料管2是用来以高压的方式射出呈熔融状的塑料至模具3。模具3包含有一入料口6、一公模4与一母模5，入料口6是设置于母模5并与料管2相连通，使得熔融状的塑料可被射出至模具3的一模穴7内。

请参考图2至图3。负载扫描装置10，包含有一交流信号源20、一电压侦测器30、一电流侦测器40、一处理单元50与三个负载单元60(分别为第一、第二与第三负载单元60a，60b，60c)。

交流信号源20，其可为一电源主机。于本实施例中，是使用一全桥逆变电路，全桥逆变电路接收一直流信号21，并将直流信号21转换成一高频的交流信号，进而提供给感应加热的负载使用以进行加热。

电压侦测器30耦接交流信号源20并侦测与记录上述交流信号的一侦测电压，取得侦测电压的振幅与相位的信息。

电流侦测器40是耦接交流信号源20并侦测并记录交流信号的一侦测电流，取得侦测电流的振幅与相位的信息。

处理单元50于本实施例中为一微处理器(以下皆称处理单元50)，处理单元50电连接交流信号源20、电压侦测器30与电流侦测器40。处理单元50主要是用来监测与控制交流信号。处理单元50从电压侦测器30与电流侦测器40取得侦测电压的振幅与相位的信息以及侦测电流的振幅与相位的信息，之后处理单元50将计算侦测电压与侦测电流的相位，进而得到一相位差。处理单元50便能依据上述相位差的大小来判断负载匹配是否良好，并记录达到上述相位差的一负载匹配条件。于是，处理单元50便能依据达成上述相位差与负载匹配条件来控制每个负载单元60的开关61的导通与断开。另外，处理单元50也可控制交流信号源20，使交流信号源20能对交流信号进行频率微调。

每个负载单元60可接收交流信号源20所输出的交流信号并且分别电连接处理单元50(图3省略绘示处理单元与各开关连接)。每个负载单元60都包含有一开关61与连接开关61的一负载电路62，每个负载电路62都包含有一变压器63、一负载匹配单元与一负载线圈65，其中。每个变压器63都具有不同的匝数比，并且根据不同负载单元60的加热需求，变压器63的匝数比与带宽都被设计得不同。负载匹配单元包含有二个谐振电容64a，64b，谐振电容64a，64b是用来作负载匹配，其中谐振电容64a是与负载线圈65串联，谐振电容64b是与负载线圈65并联。于本实施例中，开关61是使用固态开关，开关61是直接受处理单元50控制而导通或断开。第一、第二与第三负载单元60a，60b，60c是分别设于料管2、公模4与母模5并用来对上述各部件进行加热。

此外，为了更佳地达成阻抗匹配，负载扫描装置10还设有一阻抗匹配单元70。于本实施例中，阻抗匹配单元70为一可变电感，阻抗匹配单元70耦接交流信号源20与各个负载单元60的变压器63。阻抗匹配单元70用于进行负载匹配，当负载电路62不易通过谐振电容64a，64b而达成负载匹配时，可通过调整可变电感的电感值来帮助负载单元60调整至一阻抗操作点，使阻抗操作点接近于负载单元60的谐振频率。

负载扫描装置10至少有以下的三种使用方法，现分别说明如下：

请参考图3与图5。第一种方法是要对射出成型机的不同部位进行加热与持温控制。其中，第一、第二与第三负载单元60a，60b，60c分别设置于料管2、公模4与母模5，以分别对料管2、公模4与母模5进行加热与持温的控制，具体步骤说明步骤如下：

步骤S1.1：处理单元50依序导通第一、第二与第三负载单元60a，60b，60c的开关61。当导通第一负载单元60a的开关61并断开第二与第三负载单元60b，60c的开关61时，交流信号源20输出交流信号，并将交流信号传递至第一负载单元60a。

步骤S1.1之后进行步骤S1.2：通过第一负载单元60a的谐振电容64与阻抗匹配单元70进行负载匹配，并且处理单元50可通过控制交流信号源20以微调交流信号的频率。负载匹配过程中，处理单元50通过电压侦测器30与电流侦测器40来取得交流信号的侦测电压与侦测电流的相位信息，并计算二者的相位差。

之后进行步骤S1.3：判断相位差是否低于一预设阈值(预设阈值通常很小或接近于零)，若判断结果为是，表示负载匹配成功，进入步骤S1.4：取得并记录导通的负载单元的一负载匹配条件(包含交流信号的频率与阻抗匹配单元70的电感值)；反之，回到步骤S1.2：重新进行负载匹配，其包含处理单元50微调交流信号源20所输出的交流信号的频率或者是改变阻抗匹配单元70的电感值，再次测量并取得交流信号的侦测电压与侦测电流的相位差，并回到步骤S1.3。

之后进行步骤S1.5：判断是否完成所有的负载单元的负载匹配条件。于本实施例中，将回到步骤S1.1，导通第二负载单元60b的开关61，并且断开第一与第三负载单元60a，60c的开关61，并重复执行步骤S1.2到步骤S1.4，取得第二负载单元60b对应的相位差与负载匹配条件。之后，同样地重复步骤S1.1到S1.4，取得第三负载单元60c对应的相位差与负载匹配条件。

最后进入步骤S1.6，当需要加热料管2时，处理单元50便可导通第一负载单元60a的开关61并关闭其他负载单元的开关61，并以第一负载单元60a的负载匹配的条件，传送信号至交流信号源20，使交流信号源20输出符合上述负载匹配的条件的频率(可能包含阻抗匹配单元70的电感值)的交流信号至第一负载单元60a，第一负载单元60a便能使用输出后的交流信号进行加热。接着，当需要加热公模4时，处理单元50便可导通第二负载单元60b的开关61并以使第二负载单元60b在其对应的负载匹配条件进行加热；之后，当需要加热母模5时，处理单元50便可导通第三负载单元60c的开关61并以使第三负载单元60c在其对应的负载匹配的条件下进行加热。让负载扫描装置10能轮流地对料管2、公模4与母模5进行加热。

之后，若要控温时，仅须让负载扫描装置10切换不同的负载单元60的开关61与其对应的负载匹配条件。因此，用户便能在只使用一个负载扫描装置10的情况下，轮流对料管2、公模4与母模5进行加热与控温，因此能节省二套感应加热设备的成本。

值得说明的是，由于处理单元50是依序导通第一、第二与第三负载单元60a，60b，60c，如果发现当导通其中一个负载单元60的开关61时，另一个设置有未导通的负载单元60的部件出现温度下降太多的问题，例如当第二负载单元60b的开关61被导通时，设有第一负载单元60a的料管2出现温度下降太多的情形，处理单元50可视情况再次导通第一负载单元60a的开关61，使料管2能再被重新加热而使料管2的温度保持于一定的温度范围内，增加塑料射出成形制程上的稳定性。

第二种方法是用于当第一、第二与第三负载单元60a，60b，60c的变压器63的匝数比都不相同，并使用不同的谐振电容64a，64b，64c的连接方式进行负载匹配时，如何正确地且快速地判断哪一个负载单元60具有最佳的负载匹配。须说明的是，在第二负载单元60b中，谐振电容64a，64c和负载线圈65三者是串联设置的，谐振电容64b和负载线圈65二者是并联设置的；在第三负载单元60c中，谐振电容64a和负载线圈65二者是串联设置的，谐振电容64b，64c二者是先串联，之后再和负载线圈65并联设置。另外，在可能的情况下，第一负载单元60a可能只使用谐振电容64a而省略谐振电容64b，或者是只使用谐振电容64b而省略谐振电容64a，二种情况都可以用来进行负载匹配。第二负载单元60b与第三负载单元60c也同样可能只使用一个谐振电容64a或者是只使用一个谐振电容64b来进行负载匹配，现将具体步骤说明如下：

请参考图4与图6，在步骤S2.1中，处理单元50导通第一负载单元60a的开关61并且断开第二与第三负载单元60b，60c的开关61。

接着进行步骤S2.2：在不调整阻抗匹配单元70的情况下，传递交流信号至第一负载单元60a，处理单元50通过电压侦测器30与电流侦测器40来量测侦测电压与侦测电流的相位并计算二者的一第一相位差。

之后进行步骤S2.3：判断是否完成所有的负载单元对应的相位差。于本实施例中，将回到步骤S2.1，处理单元50导通第二负载单元60b的开关61并且断开第一与第三负载单元60a，60c的开关61，并于步骤S2.2中，处理单元50计算第二负载单元60b对应的一第二相位差；之后，同样地重复步骤S2.1到步骤S2.2，处理单元50计算第三负载单元60c对应的一第三相位差。

最后进入步骤S2.4，判断第一、第二与第三相位差哪一个最小，具有最小相位差的负载单元即是三组负载单元60中，具有最佳负载匹配者。使用者便能选取此一具有最小相位差的负载单元60作为使用。选取完毕，处理单元50还可发出信号调整交流信号源20输出的交流信号的频率，使交流信号的频率更接近谐振频率，更进一步地强化负载单元60的电能转换效率并节省能耗。

第三种方法是用来快速更换模具的负载单元60，请参考图7，兹具体说明步骤如下：

首先，于步骤S3.1，将第一负载单元60a设置于射出成型机的一第一组模具，之后导通第一负载单元60a的开关61(步骤S3.2)，通过电压侦测器30与电流侦测器40测量交流信号的侦测电压与侦测电流的相位，并依据上述量测的相位信息计算一第一相位差(步骤S3.3)。

接着进入步骤S3.4，判断是否完成全部的负载单元的测量。于本实施例中，是改将第二负载单元60b设置于上述第一组模具，并重复步骤S3.1到步骤S3.3，导通第二负载单元60b的开关61，并以相同的方式计算一第二相位差。同样地，改将第三负载单元60c设置于上述部件上(如料管2)，导通第三负载单元60c的开关61，并依据一第三相位差。

最后进入步骤S3.5，判断第一、第二与第三相位差哪一个最小，并选取具有最小相位差者作为最适合设置于第一组模具的负载单元。

另一方面，将各个负载单元60设置于第二组模具，并重复上述步骤S3.1到步骤S3.5，选取最适合设置于第二组模具的负载单元60。同样地，选取最适合设置于第三组模具的负载单元60。

因此若然使用者要更换模具时，不需要额外地对每一组模具进行负载匹配，即可直接对应地最适合的负载单元设置于模具上，并且通过负载扫描装置10切换至对应的负载单元的开关61，更快速地且有效率地完成模具与负载单元的更换。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。