專利名稱：一種注塑機的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種注塑機領(lǐng)域，尤其涉及一種注塑機的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)如附圖I所示，注塑機控制器和伺服驅(qū)動器之間進行模擬量通訊，由注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)送機器動作的壓力、流量指示。伺服驅(qū)動器根據(jù)壓力傳感器反饋信號的運算，控制注塑機伺服電機。根據(jù)注塑機控制器給出的指示，伺服驅(qū)動器只能提供一個固定的響應(yīng)速度。但現(xiàn)有技術(shù)存在如下缺點(I)注塑機控制器向伺服驅(qū)動發(fā)送模擬量信號進行控制，因為模擬量信號的不穩(wěn)定或者受到干擾容易，所以容易導(dǎo)致注塑機運行的不穩(wěn)定，重復(fù)精度差。(2)注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出的信息只有兩種壓力控制信號和流量控制信號，因為沒有對驅(qū)動器響應(yīng)速度的控制信號，所以在整個注塑機運行控制中都是按照相同的驅(qū)動器響應(yīng)速度進行運行的，這樣注塑機的所有動作所需要的壓力、流量，都是按照這個響應(yīng)速度去執(zhí)行的。但是每個動作所需要的響應(yīng)速度并不相同，這樣就產(chǎn)生了一個問題，即如果響應(yīng)速度調(diào)快，那么在不需要快速響應(yīng)的動作運行時，就容易產(chǎn)生液壓沖擊和電機震動，導(dǎo)致機器壽命受到影響；如果響應(yīng)速度調(diào)慢，又會導(dǎo)致要求一些要求快速響應(yīng)的動作不能夠做到很好的效果，降低了機器的性能，也浪費了伺服系統(tǒng)的高響應(yīng)能力。(3)現(xiàn)有技術(shù)因為壓力傳感器信號反饋給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器只能接收一個壓力傳感信號。所以控制系統(tǒng)所形成的閉環(huán)控制屬于局部閉環(huán)控制，并且不能夠擴展實現(xiàn)更高精度的多個壓力傳感器信號反饋處理體系，約束了注塑機性能的提高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決前述注塑機所存在的技術(shù)問題，本申請?zhí)峁┝艘环N新的注塑機控制系統(tǒng)及控制方法。本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的一種注塑機控制系統(tǒng)，包括注塑機控制器，伺服驅(qū)動器，伺服電機，給液壓系統(tǒng)提供壓力的定量油泵，壓力傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，其中注塑機控制器與伺服驅(qū)動器相連，向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令，伺服驅(qū)動器與伺服電機相連，控制電機運轉(zhuǎn)，電機與油泵相連，用以驅(qū)動油泵運轉(zhuǎn)，壓力傳感器安裝在需要檢測的油路上，轉(zhuǎn)速傳感器安裝在伺服電機內(nèi)；所述的注塑機控制器包括壓力控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前工作階段的壓力控制值，當(dāng)采集到的壓力傳感器的壓力值與壓力控制值有差值時，調(diào)節(jié)壓力信號的輸出值；流量控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前工作階段的流量控制值，當(dāng)采集到的轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速對應(yīng)的流量值與流量控制值有差值時，調(diào)節(jié)流量信號的輸出值；所述伺服驅(qū)動器包括扭矩驅(qū)動單元，用于將壓力信號轉(zhuǎn)換為扭矩控制信號；轉(zhuǎn)速驅(qū)動單元，用于將流量信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速信號；其特征在于
(I)注塑機控制器與伺服驅(qū)動器之間建立數(shù)字通訊協(xié)議，采用數(shù)字通訊方式向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令；(2)注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出的信息有壓力控制信號、流量控制信號和伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度控制信號；(3)至少兩個壓力傳感器，每個壓力傳感器的一端與所需的檢測點相連，另一端直接與注塑機控制器相連，形成多個壓力傳感器信號反饋體系；
(4)壓力傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器直接與注塑機控制器相連接實現(xiàn)壓力、流量自動閉環(huán)調(diào)節(jié)。進一步地，所述至少兩個壓力傳感器，其中一個用于檢測注射時的壓力，一個用以檢測開合模時的壓力。更進一步地，所述的私服電機為永磁同步私服電機。具體地，所述的永磁同步私服電機與油泵直接軸連接，油泵采用齒輪泵，永磁同步私服電機軸采用內(nèi)花鍵，齒輪泵軸采用外花鍵，所述的花鍵采用變位齒數(shù)為O. 8、壓力角為20°的漸開線花鍵，內(nèi)、外花鍵直接連接。再進一步地，所述的電機不選用伺服電機，而選用步進電機。一種利用前述所述注塑機控制系統(tǒng)控制注塑機注射和開合模的方法，包括注塑機控制器根據(jù)注射動作工藝參數(shù)設(shè)定值，通過與伺服驅(qū)動器的數(shù)字通訊協(xié)議，向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令，即流量、壓力和快速響應(yīng)指令，伺服驅(qū)動器根據(jù)收到的流量指令來指揮伺服電機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)壓力指令來限制伺服電機的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)注射動作需要的快速響應(yīng)指令，來實現(xiàn)注射動作的高響應(yīng)、高性能的特點；伺服電機驅(qū)動油泵運轉(zhuǎn)，輸出相應(yīng)的液壓油流量和壓力，進入到注射油缸內(nèi)，推動注射機構(gòu)完成注射動作，在這一過程中，一個壓力傳感器將實際油的壓力值反饋給注塑機控制器，注塑機控制器根據(jù)反饋的數(shù)值即時運算修正向伺服驅(qū)動器發(fā)出的指令，以保證實際動作與控制需求保持一致，形成了注射閉環(huán)系統(tǒng)；在進行開合模動作的時候，注塑機控制器根據(jù)開合模動作工藝參數(shù)設(shè)定值，通過與伺服驅(qū)動器的數(shù)字通訊協(xié)議，向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令，即流量、壓力和中等速度響應(yīng)指令，伺服驅(qū)動器根據(jù)收到的流量指令來指揮伺服電機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)壓力指令來限制伺服電機的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)開合模動作需要的中等速度響應(yīng)指令，來實現(xiàn)開合模動作中等響應(yīng)速度，側(cè)重平穩(wěn)性的特點；伺服電機驅(qū)動油泵運轉(zhuǎn)，輸出相應(yīng)的液壓油流量和壓力，進入到開合模油缸內(nèi)，推動開合模機構(gòu)完成開合模動作，在這一過程中，另一個壓力傳感器將實際油的壓力值反饋給注塑機控制器，注塑機控制器根據(jù)反饋的數(shù)值即時運算修正向伺服驅(qū)動器發(fā)出的指令，以保證實際動作與控制需求保持一致。實現(xiàn)了與注射閉環(huán)控制不同的一個獨立開合模閉環(huán)系統(tǒng)。本實用新型實現(xiàn)數(shù)字式分步伺服控制的方式與已有技術(shù)完全不同，主要體現(xiàn)在(I)通訊方式。傳統(tǒng)的技術(shù)，是由注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出電壓和電流模擬量信號，驅(qū)動器根據(jù)這一信號進行執(zhí)行動作；本實用新型中，通訊采用的是通過通訊協(xié)議由注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出數(shù)字量信號，驅(qū)動器根據(jù)數(shù)字信號進行執(zhí)行動作，提高了執(zhí)行動作的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。(2)增加了響應(yīng)速度控制數(shù)據(jù)。以前的技術(shù)，注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出的信息只有兩種壓力控制信號和流量控制信號；本實用新型中，注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出的信息不僅有壓力控制信號和流量控制信號，還增加了伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度控制信號，在注塑機做不同動作時，伺服驅(qū)動器可以根據(jù)注塑機控制器給出的響應(yīng)速度要求或者動作響應(yīng)進行對伺服電機的控制，實現(xiàn)了針對每個分動作提供相應(yīng)響應(yīng)速度調(diào)節(jié)的目的。這使得注塑機伺服高響應(yīng)的能力充分發(fā)揮，整機性能有效提高，運行更加平穩(wěn)，使用壽命延長等綜合優(yōu)化提高效果。響應(yīng)速度控制可以采用已知的變頻器來實現(xiàn)。進一步地，本發(fā)明給出其中一種具體的變頻器連接方式。即注塑機控制器控制系統(tǒng)與變頻器相連，變頻器與伺服驅(qū)動器相連(變頻器也可以內(nèi)置到伺服驅(qū)動器內(nèi)直接與電機相連)，伺服驅(qū)動器來驅(qū)動電機工作。電機在不同工藝段的運行頻率變化速度是不完全一致的，也即不同工藝段要求的運行響應(yīng)速度是不同的，注塑機控制器根據(jù)不同的響應(yīng)速度要求，輸出響應(yīng)速度控制信號(變頻器可以根據(jù)輸入控制信號來計算相應(yīng)的頻率控制信號值及電機提前變速時間點，也可以由注塑機控制器將控制信號預(yù)先換算成頻率控制信號值及電機提前變速時間點，然后傳送給變頻器來進行控制)到與伺服驅(qū)動器相連的變頻器，通過變頻器向伺服驅(qū)動器傳遞電機的運行響應(yīng)速度控制信號來控制電機的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)不同的速度響應(yīng)要求，達(dá)到節(jié)能或延長設(shè)備使用壽命的目的。(3)壓力閉環(huán)反饋信號給注塑機控制器。傳統(tǒng)的技術(shù)是，壓力傳感器的閉環(huán)反饋信號給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器根據(jù)這一信號進行運算處理，調(diào)整電機的運動，屬于執(zhí)行元件的局部閉環(huán)控制；本實用新型中，壓力傳感器的閉環(huán)反饋信號給注塑機控制器，通過注塑機 控制器進行運算比較，將結(jié)果提供給伺服驅(qū)動器，實現(xiàn)了注塑機的整體閉環(huán)控制，更好的完成注塑機整體運行控制。(4)增加了多個壓力信號采集處理系統(tǒng)。以前的技術(shù)中，壓力傳感器的信號發(fā)送給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器只能接收處理一個壓力信號所以控制系統(tǒng)不能夠擴展實現(xiàn)更高精度的多個壓力傳感器信號反饋處理體系，約束了注塑機性能的提高。本實用新型中，可以將多個壓力傳感器的信號發(fā)送給注塑機控制器，注塑機控制器可以根據(jù)每個壓力傳感器信號進行運算處理，達(dá)到對每個壓力檢測點的精確控制。采用本專利的方法，可以大幅度提高注塑機伺服控制的精度，并且為多功能的擴展提供了基本控制體系。

圖I :現(xiàn)有技術(shù)的注塑機控制體系示意圖；圖2 :本實用新型所述的注塑機控制體系示意圖。附圖標(biāo)記說明I-注塑機控制器，2-伺服驅(qū)動器，3-伺服電機，4-油泵，5-壓力傳感器(測注射壓力)，6-壓力傳感器(測開合模壓力)，7-轉(zhuǎn)速傳感器。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做了進一步的描述。注塑機由人機界面一注塑機控制器進行所有動作的指令控制。注塑機動作控制過程基本相同，由注射、開合模、頂出、塑化、座進退組成了所有動作，其中主要動作為注射和開合模，這兩個動作對機器性能影響最大。如圖2所述，一種注塑機控制系統(tǒng)，包括注塑機控制器1，伺服驅(qū)動器2，伺服電機3，給液壓系統(tǒng)提供壓力的定量油泵4，壓力傳感器(5，6)，轉(zhuǎn)速傳感器7，其中注塑機控制器I與伺服驅(qū)動器2相連，向伺服驅(qū)動器2發(fā)出動作指令，伺服驅(qū)動器2與伺服電機3相連，控制電機3運轉(zhuǎn)，電機3與油泵4相連，用以驅(qū)動油泵4運轉(zhuǎn)，壓力傳感器(5，6)安裝在需要檢測的油路上，轉(zhuǎn)速傳感器7安裝在伺服電機3內(nèi)；所述的注塑機控制器I包括壓力控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前工作階段的壓力控制值，當(dāng)采集到的壓力傳感器的壓力值與壓力控制值有差值時，調(diào)節(jié)壓力信號的輸出值；流量控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前工作階段的流量控制值，當(dāng)采集到的轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速對應(yīng)的流量值與流量控制值有差值時，調(diào)節(jié)流量信號的輸出值；所述伺服驅(qū)動器包括扭矩驅(qū)動單元，用于將壓力信號轉(zhuǎn)換為扭矩控制信號；轉(zhuǎn)速驅(qū)動單元，用于將流量信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速信號；其特征在于(I)注塑機控制器I與伺服驅(qū)動器2之間建立數(shù)字通訊協(xié)議①，采用數(shù)字通訊方式向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令；(2)注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出的信息不僅有壓力控制信號和流量控制信號，還增加了伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度控制信號③；(3)多個壓力傳感器(5，6)，每個壓力傳感器的一端與所需的檢測點相連，另一端直接與注塑機控制器I相連，形成多個壓力傳感器信號反饋體系；(4)壓力傳感器(5，6)與轉(zhuǎn)速傳感器7直接與注塑機控制器I相連接實現(xiàn)壓力、流量自動閉環(huán)調(diào)節(jié)。進一步地，所述多個壓力傳感器(5，6)，其中有一個用于檢測注射時的壓力②，還有一個用以檢測開合模時的壓力④。更進一步地，所述的私服電機為永磁同步私服電機。具體地，所述的永磁同步私服電機與油泵直接軸連接，油泵采用齒輪泵，永磁同步私服電機軸采用內(nèi)花鍵，齒輪泵軸采用外花鍵，所述的花鍵采用變位齒數(shù)為O. 8、壓力角為20°的漸開線花鍵，內(nèi)、外花鍵直接連接。這樣連接的更好，更平穩(wěn)。上述軸連接也可以采用其他形式的花鍵連接和齒輪連接等。再進一步地，所述的電機不選用伺服電機，而選用步進電機。具體注射和開合模的操作過程為注塑機控制器I根據(jù)注射動作工藝參數(shù)設(shè)定值，通過與伺服驅(qū)動器2的數(shù)字通訊①協(xié)議，向伺服驅(qū)動器2發(fā)出動作指令，即電壓(流量)、電流(壓力)和快速響應(yīng)指令③，伺服驅(qū)動器2根據(jù)收到的電壓(流量)指令來指揮伺服電機3的轉(zhuǎn)速，根據(jù)電流(壓力)指令來限制伺服電機3的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)注射動作需要的快速響應(yīng)指令，來實現(xiàn)注射動作的高響應(yīng)、高性能的特點。伺服電機3驅(qū)動油泵4運轉(zhuǎn)，輸出相應(yīng)的液壓油流量和壓力，進入到注射油缸內(nèi)，推動注射機構(gòu)完成注射動作，在這一過程中，壓力傳感器5將實際油的壓力值②反饋給注塑機控制器I，轉(zhuǎn)速傳感器7將實際的電機轉(zhuǎn)速值(流量)⑤反饋給注塑機控制器，注塑機控制器I根據(jù)反饋的數(shù)值即時運算修正向伺服驅(qū)動器2發(fā)出的指令，以保證實際動作與控制需求保持一致，形成了注射閉環(huán)系統(tǒng)。在進行開合模動作的時候，注塑機控制器I根據(jù)開合模動作工藝參數(shù)設(shè)定值，通過與伺服驅(qū)動器的數(shù)字通訊①協(xié)議，向伺服驅(qū)動器2發(fā)出動作指令，即電壓(流量)、電流(壓力)和中等速度響應(yīng)指令③，伺服驅(qū)動器2根據(jù)收到的電壓(流量)指令來指揮伺服電機的轉(zhuǎn)速，根據(jù)電流(壓力)指令來限制伺服電機3的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)開合模動作需要的中等速度響應(yīng)指令，來實現(xiàn)開合模動作中等響應(yīng)速度，側(cè)重平穩(wěn)性的特點。伺服電機3驅(qū)動油泵4運轉(zhuǎn)，輸出相應(yīng)的液壓油流量和壓力，進入到開合模油缸內(nèi)，推動開合模機構(gòu)完成開合模動作，在這一過程中，壓力傳感器6將實際油的壓力值④反饋給注塑機控制器I，轉(zhuǎn)速傳感器7將實際的電機轉(zhuǎn)速值⑤反饋給注塑機控制器1，注塑機控制器I根據(jù)反饋的數(shù)值即時運算修正向伺服驅(qū)動器2發(fā)出的指令，以保證實際動作與控制需求保持一致。實現(xiàn)了與注射閉環(huán)控制不同的一個獨立開合模閉環(huán)系統(tǒng)。通過對不同動作進行不同速度響應(yīng)指令③的控制，結(jié)合可實現(xiàn)的閉環(huán)系統(tǒng)，有效提高機器的性能、平穩(wěn)性以及控制精度。[0034]本實用新型的最大売點在于(I)伺服驅(qū)動器根據(jù)響應(yīng)速度控制信號來調(diào)整動作控制速度，優(yōu)化注塑機的整體運行。(2)減少了通訊的干擾，提高了數(shù)據(jù)傳輸可靠性。(3)實現(xiàn)了注塑機的整體閉環(huán)，提高了運動控制的精度。(4)多個壓力信號采集處理進一步提高了注射機的運行精度。當(dāng)然，以上所述僅是本實用新型的一種實施方式而已，應(yīng)當(dāng)指出本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾均屬于本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種注塑機控制系統(tǒng)，包括注塑機控制器，伺服驅(qū)動器，伺服電機，給液壓系統(tǒng)提供壓カ的定量油泵，壓カ傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，其中注塑機控制器與伺服驅(qū)動器相連，向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令，伺服驅(qū)動器與伺服電機相連，控制電機運轉(zhuǎn)，電機與油泵相連，用以驅(qū)動油泵運轉(zhuǎn)，壓カ傳感器安裝在需要檢測的油路上，轉(zhuǎn)速傳感器安裝在伺服電機內(nèi)；所述的注塑機控制器包括壓カ控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前工作階段的壓カ控制值，當(dāng)采集到的壓力傳感器的壓カ值與壓カ控制值有差值時，調(diào)節(jié)壓カ信號的輸出值；流量控制模塊，用于根據(jù)當(dāng)前工作階段的流量控制值，當(dāng)采集到的轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速對應(yīng)的流量值與流量控制值有差值時，調(diào)節(jié)流量信號的輸出值；所述伺服驅(qū)動器包括扭矩驅(qū)動單元，用于將壓力信號轉(zhuǎn)換為扭矩控制信號；轉(zhuǎn)速驅(qū)動單元，用于將流量信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)速信號；其特征在于(I)注塑機控制器與伺服驅(qū)動器之間建立數(shù)字通訊協(xié)議， 采用數(shù)字通訊方式向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令；(2)注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出的信息有壓カ控制信號、流量控制信號和伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度控制信號；(3)多個壓カ傳感器，每個壓力傳感器的一端與所需的檢測點相連，另一端直接與注塑機控制器相連，形成多個壓カ傳感器信號反饋體系；(4)壓カ傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器直接與注塑機控制器相連接實現(xiàn)壓カ、流量自動閉環(huán)調(diào)節(jié)。
2.如權(quán)利要求I所述的注塑機控制系統(tǒng)，其特征在于所述多個壓カ傳感器，其中有一 個用于檢測注射時的壓力，還有ー個用以檢測開合模時的壓力。
3.如權(quán)利要求I所述的注塑機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的伺服電機為永磁同步伺服電機。
4.如權(quán)利要求I所述的注塑機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的電機不選用伺服電機，選用步進電機。
5.如權(quán)利要求3所述的注塑機控制系統(tǒng)，其特征在于所述的永磁同步伺服電機與油泵直接軸連接，油泵采用齒輪泵，永磁同步伺服電機軸采用內(nèi)花鍵，齒輪泵軸采用外花鍵，所述的花鍵采用變位齒數(shù)為0. 8、壓カ角為20°的漸開線花鍵，內(nèi)、外花鍵直接連接。
專利摘要一種注塑機控制系統(tǒng)，包括注塑機控制器，伺服驅(qū)動器，伺服電機，給液壓系統(tǒng)提供壓力的定量油泵，壓力傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，其特征在于(1)注塑機控制器與伺服驅(qū)動器之間建立數(shù)字通訊協(xié)議，采用數(shù)字通訊方式向伺服驅(qū)動器發(fā)出動作指令；(2)注塑機控制器向伺服驅(qū)動器發(fā)出的信息有壓力控制信號、流量控制信號和伺服驅(qū)動器響應(yīng)速度控制信號；(3)多個壓力傳感器，每個壓力傳感器的一端與所需的檢測點相連，另一端直接與注塑機控制器相連，形成多個壓力傳感器信號反饋體系；(4)壓力傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器直接與注塑機控制器相連接實現(xiàn)壓力、流量自動閉環(huán)調(diào)節(jié)。
文檔編號B29C45/76GK202528404SQ20122012281
公開日2012年11月14日 申請日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者杜寧, 王飛 申請人:寧波恩瑞德機電科技有限公司