專利名稱：一種雙伺服控制系統(tǒng)及包括該系統(tǒng)的節(jié)能注塑機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙伺服控制系統(tǒng)及包括該系統(tǒng)的節(jié)能注塑機(jī)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)液壓型注塑機(jī)在生產(chǎn)時(shí)，由普通三相電機(jī)帶動(dòng)變量泵為整個(gè)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，因此在整個(gè)注塑工藝流程中，電機(jī)一直在驅(qū)動(dòng)油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，為液壓系統(tǒng)提供液壓油，超過系統(tǒng)設(shè)定壓力的液壓油通過溢流閥流回油箱，從而造成發(fā)熱和巨大的能量損耗，同時(shí)液壓油易造成環(huán)境污染；而全電動(dòng)注塑機(jī)雖然具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，但其制造成本高，且合模用滾珠絲桿由于反復(fù)使用一小部分，而易造成磨損失去精度，所以維護(hù)和維修成本高。因此電液混合注塑機(jī)成為節(jié)能注塑機(jī)的研發(fā)方向。現(xiàn)有的電液混合節(jié)能型注塑機(jī)一般采用“伺服驅(qū)動(dòng)器+伺服電機(jī)+定量泵”的單一主泵伺服控制結(jié)構(gòu)形式，主泵伺服電機(jī)在快速制動(dòng)過程中產(chǎn)生的再生能量將保存在驅(qū)動(dòng)器的電解電容中，最終導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器的母線電壓升高。若伺服驅(qū)動(dòng)器配備制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，伺服驅(qū)動(dòng)器可以通過短時(shí)間接通電阻， 使這部分多余能量以發(fā)熱方式消耗掉。以上方式會(huì)造成能量的白白浪費(fèi)，節(jié)能效果差，設(shè)備能耗高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種雙伺服控制系統(tǒng)及包括該系統(tǒng)的節(jié)能注塑機(jī)，其不僅保留了上述電液混合注塑機(jī)節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，方便對(duì)注塑機(jī)負(fù)載進(jìn)行跟蹤匹配降低生產(chǎn)能耗，還可通過有效的編程控制實(shí)現(xiàn)熔膠動(dòng)作與其它工藝動(dòng)作的同步，大大縮短注塑周期，而且通過采用共用直流母線技術(shù)，可將兩套伺服控制系統(tǒng)的剎車制動(dòng)能互相利用起來，節(jié)能效果更佳，進(jìn)一步降低設(shè)備能耗。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種雙伺服控制系統(tǒng)，所述雙伺服控制系統(tǒng)包括第一伺服控制系統(tǒng)和第二伺服控制系統(tǒng)；所述第一伺服控制系統(tǒng)包括第一伺服驅(qū)動(dòng)器與第一伺服電機(jī)，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端和轉(zhuǎn)速反饋端分別與所述第一伺服電機(jī)的輸入端和轉(zhuǎn)速輸出端連接；所述第二伺服控制系統(tǒng)包括第二伺服驅(qū)動(dòng)器與第二伺服電機(jī)，所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端和轉(zhuǎn)速反饋端分別與所述第二伺服電機(jī)的輸入端和轉(zhuǎn)速輸出端連接；控制單元，與所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器及所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器連接，用于對(duì)第一伺服控制系統(tǒng)的液壓油流量與壓力及對(duì)第二伺服控制系統(tǒng)的熔膠轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)控；共用直流母線組件，與所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器及所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器連接，用于收集所述第一伺服電機(jī)或所述第二伺服電機(jī)制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量，并將所述能量以電能形式反饋到所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器或者所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明還提供了一種節(jié)能注塑機(jī)，包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)置有熔膠系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，還包括上述的雙伺服控制系統(tǒng)；
所述液壓系統(tǒng)由第一伺服控制系統(tǒng)控制，所述熔膠系統(tǒng)由第二伺服控制系統(tǒng)控制，所述第一伺服控制系統(tǒng)與第二伺服控制系統(tǒng)通過共用直流母線組件相連接，所述第一伺服控制系統(tǒng)和第二伺服控制系統(tǒng)均由主控計(jì)算機(jī)控制。具體地，所述第一伺服控制系統(tǒng)配備伺服或變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵通過液壓系統(tǒng)為開合模、射膠、射臺(tái)進(jìn)退、頂出機(jī)構(gòu)的工作提供動(dòng)力；第二伺服控制系統(tǒng)由伺服電機(jī)或變頻調(diào)速電機(jī)直驅(qū)或通過減速機(jī)構(gòu)為熔膠系統(tǒng)提供動(dòng)力；所述液壓系統(tǒng)包括油泵和連接于油泵上的管道、閥門和液壓缸，所述第一伺服控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)所述油泵的第一伺服電機(jī)、第一伺服驅(qū)動(dòng)器、用于反饋第一伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的第一旋轉(zhuǎn)變壓器，所述油泵出口處設(shè)置有用于反饋液壓油壓力的壓力傳感器，第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第一旋轉(zhuǎn)變壓器和壓力傳感器均電連接于主控計(jì)算機(jī)，所述第一伺服電機(jī)和第一伺服驅(qū)動(dòng)器之間電連接；所述熔膠系統(tǒng)包括熔膠螺桿，所述第二伺服控制系統(tǒng)包括第二伺服驅(qū)動(dòng)器、用于驅(qū)動(dòng)所述熔膠螺桿的第二伺服電機(jī)，所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器與第二伺服電機(jī)之間電連接，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器和第二伺服驅(qū)動(dòng)器之間通過所述共用直流母線組件連接。具體地，所述油泵進(jìn)油口連接于主油箱，油泵的出油口通過管道連接至注塑機(jī)的鎖模單元、注射單元、頂出單元和安全閥模塊；所述第二伺服電機(jī)后端設(shè)置有用于反饋所述第二伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)變壓器，所述旋轉(zhuǎn)變壓器電連接于所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器和主控計(jì)算機(jī)。具體地，所述注射單元包括注射油缸和滑動(dòng)設(shè)置于所述注射油缸內(nèi)的活塞，所述活塞的一端設(shè)置有可軸向滑動(dòng)的花鍵軸，所述花鍵軸上連接到由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步帶減速機(jī)構(gòu)。具體地，所述機(jī)架上還設(shè)置有用于檢測(cè)注射單元和頂出單元位移的位移傳感器， 所述位移傳感器電連接于所述主控計(jì)算機(jī)。具體地，所述主控計(jì)算機(jī)包括工業(yè)電腦和插接于所述工業(yè)電腦上的運(yùn)動(dòng)控制卡。本發(fā)明提供的一種雙伺服控制系統(tǒng)及包括該系統(tǒng)的節(jié)能注塑機(jī)，其通過設(shè)置共用直流母線，可將兩套伺服控制系統(tǒng)的制動(dòng)能互相利用起來，節(jié)能效果佳，設(shè)備能耗低。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙伺服控制系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的雙伺服控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種節(jié)能注塑機(jī)的平面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過在雙伺服控制系統(tǒng)中采用共直流母線組件將第一伺服控制系統(tǒng)與第二伺服控制系統(tǒng)連接起來，對(duì)第一伺服控制系統(tǒng)或者第二伺服控制系統(tǒng)在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量進(jìn)行收集，并將其轉(zhuǎn)化為電能后反饋到處于工作狀態(tài)的第二伺服控制系統(tǒng)或者第一伺服控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制動(dòng)能量的有效利用，達(dá)到了節(jié)約能耗的目的。
圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的雙伺服控制系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下一種雙伺服控制系統(tǒng)，該雙伺服控制系統(tǒng)包括第一伺服控制系統(tǒng)100和第二伺服控制系統(tǒng)200 ；該第一伺服控制系統(tǒng)100包括第一伺服驅(qū)動(dòng)器101與第一伺服電機(jī)102，第一伺服驅(qū)動(dòng)器101的輸出端OUT和轉(zhuǎn)速反饋端 FB分別與第一伺服電機(jī)102的輸入端和轉(zhuǎn)速輸出端連接；第一伺服控制系統(tǒng)100還包括定量泵103、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)104、壓力傳感器105及位移傳感器106，定量泵103與第一伺服電機(jī)102的輸出端、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)104的輸入端及壓力傳感器105的輸入端連接，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)104的輸出端接位移傳感器106的輸入端；該第二伺服控制系統(tǒng)200包括第二伺服驅(qū)動(dòng)器201與第二伺服電機(jī)202，第二伺服驅(qū)動(dòng)器201的輸出端OUT和轉(zhuǎn)速反饋端FB分別與第二伺服電機(jī)202的輸入端和轉(zhuǎn)速輸出端連接；控制單元300，與第一伺服驅(qū)動(dòng)器101及所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器201連接，用于對(duì)第一伺服控制系統(tǒng)100的液壓油流量與壓力及對(duì)第二伺服控制系統(tǒng)200的熔膠轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)控；共用直流母線組件400，與第一伺服驅(qū)動(dòng)器101及第二伺服驅(qū)動(dòng)器201連接，用于收集第一伺服電機(jī)102或第二伺服電機(jī)202制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量，并將能量以電能形式反饋到第二伺服驅(qū)動(dòng)器201或者所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器101。雙伺服控制系統(tǒng)還包括觸摸屏500，觸摸屏500的通訊端與控制單元300的人機(jī)交互端連接，用于對(duì)控制單元300發(fā)出特定操作指令，命令控制單元300執(zhí)行特定的工作任務(wù)，并將控制單元所接收到的第一伺服控制系統(tǒng)100和第二伺服控制系統(tǒng)200反饋回來的
信息顯示在屏幕上。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的雙伺服控制系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下作為本發(fā)明一實(shí)施例，控制單元300包括熔膠轉(zhuǎn)速控制模塊301、主泵流量控制模塊302、壓力控制模塊303及位置控制模塊 304 ；熔膠轉(zhuǎn)速控制模塊301的對(duì)外交互端與第二伺服驅(qū)動(dòng)器201的轉(zhuǎn)速控制端IN連接，流量控制模塊302的對(duì)外交互端與壓力控制模塊303的對(duì)外交互端同時(shí)與第一伺服驅(qū)動(dòng)器101的轉(zhuǎn)速控制端IN連接，壓力控制模塊303的壓力數(shù)據(jù)輸入端接壓力傳感器105的輸出端，位置控制模塊304的位移數(shù)據(jù)輸入端接位移傳感器106的輸出端。作為本發(fā)明一實(shí)施例，共用直流母線組件400包括正極直流母線401、負(fù)極直流母線402、能量回饋單元403、第一電能導(dǎo)向單元404 及第二電能導(dǎo)向單元405 ；能量回饋單元403的正端“ + ”接正極直流母線401，負(fù)端“_”接負(fù)極直流母線402， 用于通過正極直流母線401收集第一伺服電機(jī)101或者第二伺服電機(jī)202制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量，并將能量以電能形式通過正極直流母線401反饋到第二伺服驅(qū)動(dòng)器201或者第一伺服驅(qū)動(dòng)器101 ；第一電能導(dǎo)向單元404的第一端口 1接正極直流母線401，第二端口 2接負(fù)極直流母線402，第三端口 3接第一伺服驅(qū)動(dòng)器101的變頻正電源端+DC，第四端口 4接第一伺服驅(qū)動(dòng)器101的變頻負(fù)電源端-DC，用于將第一伺服控制系統(tǒng)100制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量導(dǎo)出至正極直流母線401，以及將能量回饋單元403輸出的電能導(dǎo)入至第一伺服驅(qū)動(dòng)器101 ；第二電能導(dǎo)向單元405的第一端口 1接正極直流母線401，第二端口 2接負(fù)極直流母線402，第三端口 3接第二伺服驅(qū)動(dòng)器201的變頻正電源端+DC，第四端口 4接第二伺服驅(qū)動(dòng)器201的變頻負(fù)電源端-DC，用于將第二伺服控制系統(tǒng)200制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量導(dǎo)出至正極直流母線401，以及將能量回饋單元403輸出的電能導(dǎo)入至第二伺服驅(qū)動(dòng)器201。雙伺服控制系統(tǒng)的工作原理如下控制單元300通過熔膠轉(zhuǎn)速控制模塊301讀取伺服電機(jī)202的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，流量控制模塊302讀取伺服電機(jī)102的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)并計(jì)算出油泵出口流量數(shù)據(jù)，壓力控制模塊303 讀取定量泵103的輸出壓力數(shù)據(jù)，將伺服電機(jī)202的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)、油泵出口流量數(shù)據(jù)和定量泵 103的輸出壓力數(shù)據(jù)與用戶通過觸摸屏500輸入的熔膠轉(zhuǎn)速設(shè)定值、油泵出口流量設(shè)定值及油泵壓力設(shè)定值進(jìn)行比較處理后，獲得相應(yīng)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速控制數(shù)據(jù)，并輸出相應(yīng)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速指令控制伺服電機(jī)202和伺服電機(jī)102的轉(zhuǎn)速。其中，位移傳感器106通過接收液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)104輸出的位移數(shù)據(jù)，將位移數(shù)據(jù)反饋到304，位置控制模塊304與壓力控制模塊303相互協(xié)調(diào)和補(bǔ)充，以提高注塑效率，滿足注塑產(chǎn)品精度要求。在共用直流母線組件400中，通過第一電能導(dǎo)向單元404和第二電能導(dǎo)向單元405 對(duì)進(jìn)入或流出第一伺服驅(qū)動(dòng)器101與第二伺服驅(qū)動(dòng)器201的電流進(jìn)行流向控制。當(dāng)?shù)谝凰欧姍C(jī)102制動(dòng)時(shí)，其因制動(dòng)所產(chǎn)生的能量通過第一伺服驅(qū)動(dòng)器101的變頻正電源端+DC 流出，并經(jīng)過正極直流母線401進(jìn)入能量回饋單元403，能量回饋單元403將接收到的第一伺服電機(jī)102的制動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并將其輸出至正極直流母線401，電能通過正極直流母線401進(jìn)入第二電能導(dǎo)向單元405，并由第二電能導(dǎo)向單元405的第三端口 3進(jìn)入第二伺服驅(qū)動(dòng)器201的變頻正電源端+DC，隨后，第二伺服驅(qū)動(dòng)器201將此電能與由外部三相電路輸入的電能相配合為第二伺服電機(jī)202供電。當(dāng)?shù)诙欧姍C(jī)202制動(dòng)時(shí)，共用直流母線組件400對(duì)制動(dòng)能的處理過程與上述一致，因此不再贅述。在本發(fā)明實(shí)施例中，通過在雙伺服控制系統(tǒng)中采用共直流母線組件400將第一伺服控制系統(tǒng)100與第二伺服控制系統(tǒng)200連接起來，對(duì)第一伺服控制系統(tǒng)100或者第二伺服控制系統(tǒng)200在制動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量進(jìn)行收集，并將其轉(zhuǎn)化為電能后反饋到處于工作狀態(tài)的第二伺服控制系統(tǒng)100或者第一伺服控制系統(tǒng)200，實(shí)現(xiàn)了對(duì)制動(dòng)能量的有效利用， 達(dá)到了節(jié)約能耗的目的。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種節(jié)能注塑機(jī)，包括機(jī)架10，所述機(jī)架10上設(shè)置有熔膠系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，還包括如上述的雙伺服控制系統(tǒng)；所述液壓系統(tǒng)由第一伺服控制系統(tǒng)控制，所述熔膠系統(tǒng)由第二伺服控制系統(tǒng)控制，所述第一伺服控制系統(tǒng)與第二伺服控制系統(tǒng)通過共用直流母線組件20相連接，以共享再生能量，達(dá)到節(jié)能的設(shè)計(jì)目的。所述第一伺服控制系統(tǒng)和第二伺服控制系統(tǒng)均由主控計(jì)算機(jī)控制。第一伺服控制系統(tǒng)和第二伺服控制系統(tǒng)均由主控計(jì)算機(jī)控制，通過主控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)熔膠、射膠、射臺(tái)進(jìn)退、開合模、頂出等動(dòng)作運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系的協(xié)調(diào)和控制，這樣，第一伺服控制系統(tǒng)和第二伺服控制系統(tǒng)可根據(jù)注塑工藝的實(shí)際需求實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整相應(yīng)的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速及輸出轉(zhuǎn)矩，既實(shí)現(xiàn)了對(duì)注塑機(jī)負(fù)載的跟蹤匹配降低了生產(chǎn)能耗，又實(shí)現(xiàn)了熔膠動(dòng)作與其它工藝動(dòng)作的同步，大大縮短了注塑周期。同時(shí)本發(fā)明采用共用直流母線技術(shù)將兩套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的剎車制動(dòng)能互相利用起來，使得注塑機(jī)生產(chǎn)過程更加節(jié)能，節(jié)能效果佳，設(shè)備能耗大大降低，有利于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。具體地，所述第一伺服控制系統(tǒng)配備伺服或變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵通過液壓系統(tǒng)為開合模、射膠、射臺(tái)進(jìn)退、頂出等機(jī)構(gòu)的工作提供動(dòng)力；第二伺服控制系統(tǒng)由伺服電機(jī)或變頻調(diào)速電機(jī)直驅(qū)或通過減速機(jī)構(gòu)為熔膠系統(tǒng)提供動(dòng)力；具體地，如圖3所示，所述液壓系統(tǒng)包括油泵31，連接于油泵31上的管道、閥門和液壓缸等，所述第一伺服控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)所述油泵31的第一伺服電機(jī)32、用于反饋第一伺服電機(jī)32轉(zhuǎn)速的第一旋轉(zhuǎn)變壓器、第一伺服驅(qū)動(dòng)器33，所述油泵31出口處設(shè)置有用于反饋液壓油壓力的壓力傳感器34，壓力傳感器34用于檢測(cè)油泵31出口油壓，主控計(jì)算機(jī)根據(jù)上述反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)速和油泵出口壓力信息，經(jīng)內(nèi)部算法高速處理后，輸出控制第一伺服電機(jī)32轉(zhuǎn)速的信號(hào)，在輸出轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)油泵31出口流量和壓力對(duì)用戶設(shè)定流量和壓力的準(zhǔn)確快速跟隨。同時(shí)使用電子尺等位移傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)注塑機(jī)中動(dòng)模板、頂針和熔膠螺桿M等運(yùn)動(dòng)部件的位移，用于整個(gè)注塑工藝過程中多段運(yùn)動(dòng)的速度(壓力)切換和運(yùn)動(dòng)過程的安全監(jiān)控。第一伺服驅(qū)動(dòng)器33、第一旋轉(zhuǎn)變壓器35和壓力傳感器34均電連接于主控計(jì)算機(jī)，所述第一伺服電機(jī)32和第一伺服驅(qū)動(dòng)器33之間電連接；油泵31可為定量泵等合適結(jié)構(gòu)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。主控計(jì)算機(jī)上還連接有注塑機(jī)操作部件，用戶可通過注塑機(jī)操作部件手動(dòng)輸入?yún)?shù)，注塑機(jī)操作部件可為鍵盤或觸摸屏結(jié)構(gòu)等，以便于用戶操作、使用注塑機(jī)。如圖3所示，所述熔膠系統(tǒng)包括熔膠螺桿M，所述第二伺服控制系統(tǒng)包括第二伺服驅(qū)動(dòng)器41、用于驅(qū)動(dòng)所述熔膠螺桿M的第二伺服電機(jī)42，所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器41與第二伺服電機(jī)42之間電連接，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器33和第二伺服驅(qū)動(dòng)器41之間通過所述共用直流母線組件20連接。第二伺服驅(qū)動(dòng)器41接收注塑機(jī)控制單元信號(hào)為發(fā)出的熔膠轉(zhuǎn)速指令，控制第二伺服電機(jī)42的轉(zhuǎn)速，第二伺服電機(jī)42的轉(zhuǎn)速信息由安裝在第二伺服電機(jī) 42后端的高精度旋轉(zhuǎn)變壓器反饋到第二伺服驅(qū)動(dòng)器41和主控計(jì)算機(jī)中。由于注塑機(jī)熔膠質(zhì)量直接與熔膠螺桿M的轉(zhuǎn)速控制精度有關(guān)，而熔膠螺桿M的轉(zhuǎn)速由第二伺服電機(jī)42驅(qū)動(dòng)，所以本方案中利用第二伺服電機(jī)自帶的高精度旋轉(zhuǎn)變壓器3反饋電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速信息， 將第二伺服電機(jī)42轉(zhuǎn)速信號(hào)反饋到第二伺服驅(qū)動(dòng)器41和控制單元中，通過主控計(jì)算機(jī)完成熔膠動(dòng)作速度的半閉環(huán)控制。如圖3所示，注塑機(jī)中的主控計(jì)算機(jī)可接收各傳感器反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)速和油泵31出口液壓油壓力實(shí)際值與用戶輸入的油泵31出口流量、壓力設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)內(nèi)部控制算法計(jì)算出相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)輸出到伺服驅(qū)動(dòng)器。如圖3所示，注塑機(jī)系統(tǒng)中使用的第一伺服驅(qū)動(dòng)器33和第二伺服驅(qū)動(dòng)器41使用共用直流母線組件20直接連接，也就是將其中一臺(tái)伺服電機(jī)的剎車能通過共用直流母線收集起來，供給正在升速的另一臺(tái)伺服電機(jī)使用，以達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的目的；同時(shí)通過主控計(jì)算機(jī)調(diào)整注塑機(jī)控制系統(tǒng)中熔膠動(dòng)作與其余工藝動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系，一方面縮短注塑周期，另一方面使兩套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能充分利用對(duì)方的再生能量(制動(dòng)能)，節(jié)能效果好， 最大程度避免了制動(dòng)能的浪費(fèi)。本發(fā)明中采用共用直流母線技術(shù)相連的兩套伺服系統(tǒng)其功率應(yīng)相差不大，這樣在工作過程中才能正常發(fā)揮作用。同時(shí)在傳統(tǒng)注塑機(jī)各動(dòng)作中，預(yù)塑化時(shí)間一般會(huì)占到整個(gè)注塑周期的60% -80%，若使用伺服電機(jī)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)熔膠動(dòng)作將可使該動(dòng)作與其它動(dòng)作同步，大大縮短注塑周期，可提高生產(chǎn)效率。如圖3所示，第一伺服控制系統(tǒng)中第一伺服電機(jī)32的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)第一伺服驅(qū)動(dòng)器 33反饋至主控計(jì)算機(jī)，主控計(jì)算機(jī)內(nèi)流量控制模塊根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算油泵31出口流量，再與用戶經(jīng)觸摸屏輸入的設(shè)定流量比較得到控制偏差值，經(jīng)流量控制算法得出電機(jī)的規(guī)劃轉(zhuǎn)速。同樣壓力控制模塊采用類似結(jié)構(gòu)，壓力控制模塊將所接收壓力傳感器34反饋的壓力值與用戶設(shè)定壓力值比較后，后根據(jù)一定算法計(jì)算輸出相應(yīng)的伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速控制指令。由于注塑機(jī)在工作過程中某一時(shí)刻只以速度或壓力控制為主，所以控制單元300中位置控制模塊304與壓力控制模塊303可以相互協(xié)調(diào)和補(bǔ)充，增加了系統(tǒng)的可靠性。兩套伺服控制系統(tǒng)均由主控計(jì)算機(jī)統(tǒng)一實(shí)施控制，控制單元整合了高性能工業(yè)電腦和運(yùn)動(dòng)控制卡，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Win-CE及基于Codesys內(nèi)核的編程軟件保證注塑機(jī)控制系統(tǒng)程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性；控制單元內(nèi)部自行開發(fā)了流量、壓力控制算法模塊完成對(duì)油泵31出口流量和壓力的完全控制；溫度控制模塊采用Fuzzy PID控制單元實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔膠溫度的準(zhǔn)確控制；控制單元通過本地?cái)?shù)字量輸入輸出模塊完成對(duì)注塑機(jī)電柜中低壓開關(guān)電器(電磁繼電器、交流接觸器等)及注塑機(jī)各運(yùn)動(dòng)保護(hù)開關(guān)的檢測(cè)；通過本地高速AD輸入完成對(duì)注塑機(jī)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移及液壓油壓力等模擬量的實(shí)時(shí)檢測(cè)；通過外部擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)料筒溫度、液壓油路電磁閥的控制。此外，通過外接鍵盤鼠標(biāo)和顯示器(也可以是觸摸屏)，控制單元可以完成注塑各動(dòng)作的參數(shù)設(shè)定、各傳感器反饋信息顯示、運(yùn)動(dòng)曲線監(jiān)測(cè)等任務(wù)。更具體地，如圖3所示，所述油泵31進(jìn)油口連接于主油箱，油泵31的出油口通過管道連接至注塑機(jī)的鎖模單元、注射單元、頂出單元和安全閥模塊；所述第二伺服電機(jī)42 后端設(shè)置有用于反饋所述第二伺服電機(jī)42轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)變壓器，所述旋轉(zhuǎn)變壓器電連接于所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器41和主控計(jì)算機(jī)。以實(shí)時(shí)檢測(cè)第二伺服電機(jī)42的工作情況，并根據(jù)算法控制相應(yīng)部件的工作情況。更具體地，如圖3所示，所述注射單元包括注射油缸50和設(shè)置于所述注射油缸50 內(nèi)的活塞，所述活塞的一端設(shè)置有可軸向滑動(dòng)的花鍵軸51，所述花鍵軸51上連接到由第二伺服電機(jī)42驅(qū)動(dòng)的同步帶減速機(jī)構(gòu)52。第二伺服電機(jī)42通過同步帶減速機(jī)構(gòu)52將伺服電機(jī)末端速度降到熔膠過程所需轉(zhuǎn)速范圍，然后帶動(dòng)與同步帶減速機(jī)構(gòu)52相連的花鍵軸 51旋轉(zhuǎn)，同時(shí)花鍵軸51驅(qū)動(dòng)注射油缸50活塞同速旋轉(zhuǎn)，熔膠螺桿M在另一側(cè)與注射油缸 50活塞聯(lián)接，完成熔膠動(dòng)作。具體地，如圖3所示，所述機(jī)架10上還設(shè)置有用于檢測(cè)注射單元和頂出單元位移的位移傳感器53，所述位移傳感器53電連接于所述主控計(jì)算機(jī)。具體地，如圖3所示，所述主控計(jì)算機(jī)包括工業(yè)電腦和插接于所述工業(yè)電腦上的運(yùn)動(dòng)控制卡。這樣一方面可以利用工業(yè)電腦運(yùn)行可靠性較高和運(yùn)動(dòng)控制卡實(shí)時(shí)控制能力強(qiáng)的特性，同時(shí)使用基于符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的軟件編寫系統(tǒng)程序，保證注塑機(jī)控制軟件運(yùn)行的實(shí)時(shí)性，另一方面結(jié)合運(yùn)動(dòng)控制卡所附帶的運(yùn)動(dòng)控制模塊完成對(duì)伺服電機(jī)的精確控制。主控計(jì)算機(jī)可讀取各傳感器反饋回來的轉(zhuǎn)速、壓力和位置信號(hào)等，再將其與用戶預(yù)設(shè)的相應(yīng)參數(shù)比較獲得相應(yīng)偏差，經(jīng)流量、壓力控制算法處理后輸出相應(yīng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速指令，主泵伺服驅(qū)動(dòng)器接收速度指令后驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)油泵旋轉(zhuǎn)。上述所有壓力和流量控制算法在主控計(jì)算機(jī)中完成，伺服驅(qū)動(dòng)器為僅需完成驅(qū)動(dòng)功能的通用型號(hào)。注塑機(jī)系統(tǒng)中使用的兩臺(tái)伺服驅(qū)動(dòng)器通過共用直流母線組件20直接連接，同時(shí)通過控制單元調(diào)整注塑機(jī)控制過程中熔膠動(dòng)作與其余工藝動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)時(shí)間關(guān)系，使兩者能充分利用對(duì)方的再生能量(制動(dòng)能)。本發(fā)明實(shí)施例所提供的節(jié)能注塑機(jī)，與原有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、與僅采用主泵伺服系統(tǒng)的電液混合型注塑機(jī)相比，本方案由于還采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)熔膠動(dòng)作與其它注塑工藝動(dòng)作可同時(shí)執(zhí)行，大大縮短了注塑周期，提高了注塑機(jī)生產(chǎn)效率。2、采用集中控制方式，將以往油泵31出口流量和壓力控制模塊由驅(qū)動(dòng)器前移至控制器中，同時(shí)將溫度控制算法、傳感器信號(hào)處理與檢測(cè)、注塑機(jī)控制系統(tǒng)人機(jī)界面等任務(wù)均寫入主控計(jì)算機(jī)中，大大簡(jiǎn)化了注塑機(jī)控制系統(tǒng)，避免了注塑機(jī)生產(chǎn)廠家購(gòu)買專用的注塑機(jī)主泵伺服系統(tǒng)、料筒加熱控制器和注塑機(jī)專用人機(jī)界面電腦等，大大節(jié)省了注塑機(jī)硬件成本。3、由于在注塑工藝流程中第一伺服電機(jī)32與第二伺服電機(jī)42分時(shí)工作，且兩個(gè)伺服電機(jī)功率接近，通過引入共用直流母線技術(shù)，將兩套伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的剎車制動(dòng)能互相利用起來，實(shí)現(xiàn)能量互補(bǔ)，使得注塑機(jī)生產(chǎn)過程更加節(jié)能，降低了能耗。另外，本發(fā)明實(shí)施例所提供的雙伺服控制系統(tǒng)，也可用在挖掘機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械或生產(chǎn)設(shè)備上，只要其采用了本發(fā)明中的雙伺服控制系統(tǒng)方案和共用直流母線技術(shù)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙伺服控制系統(tǒng)包括第一伺服控制系統(tǒng)和第二伺服控制系統(tǒng)；所述第一伺服控制系統(tǒng)包括第一伺服驅(qū)動(dòng)器與第一伺服電機(jī)，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端和轉(zhuǎn)速反饋端分別與所述第一伺服電機(jī)的輸入端和轉(zhuǎn)速輸出端連接；所述第二伺服控制系統(tǒng)包括第二伺服驅(qū)動(dòng)器與第二伺服電機(jī)，所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器的輸出端和轉(zhuǎn)速反饋端分別與所述第二伺服電機(jī)的輸入端和轉(zhuǎn)速輸出端連接；控制單元，與所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器及所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器連接，用于對(duì)所述第一伺服控制系統(tǒng)的液壓油流量與壓力及對(duì)所述第二伺服控制系統(tǒng)的熔膠轉(zhuǎn)速進(jìn)行監(jiān)控；共用直流母線組件，與所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器及所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器連接，用于收集所述第一伺服電機(jī)或所述第二伺服電機(jī)制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量，并將所述能量以電能形式反饋到所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器或者所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器。
2.如權(quán)利要求1所述的雙伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一伺服控制系統(tǒng)還包括定量泵、液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓力傳感器及位移傳感器，所述定量泵與所述第一伺服電機(jī)的輸出端、所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端及所述壓力傳感器的輸入端連接，所述液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移輸出端接所述位移傳感器的滑動(dòng)輸入端；所述控制單元包括涉及第二伺服控制系統(tǒng)的熔膠轉(zhuǎn)速控制模塊，涉及第一伺服控制系統(tǒng)的主泵流量控制模塊、壓力控制模塊及位置控制模塊，所述熔膠轉(zhuǎn)速控制模塊的對(duì)外交互端與所述第二伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制端連接，所述流量控制模塊的對(duì)外交互端與所述壓力控制模塊的對(duì)外交互端同時(shí)與所述第一伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制端連接，所述壓力控制模塊的壓力數(shù)據(jù)輸入端接所述壓力傳感器的輸出端，所述位置控制模塊的位移數(shù)據(jù)輸入端接所述位移傳感器的輸出端。
3.如權(quán)利要求1所述的雙伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述共用直流母線組件包括正極直流母線、負(fù)極直流母線、能量回饋單元、第一電能導(dǎo)向單元及第二電能導(dǎo)向單元；所述能量回饋單元的正端接所述正極直流母線，負(fù)端接所述負(fù)極直流母線，用于通過所述正極直流母線收集所述第一伺服電機(jī)或者所述第二伺服電機(jī)制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的能量，并將所述能量以電能形式通過所述正極直流母線反饋到所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器或者所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器；所述第一電能導(dǎo)向單元的第一端口接所述正極直流母線，第二端口接所述負(fù)極直流母線，第三端口接所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器的變頻正電源端，第四端口接所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器的變頻負(fù)電源端，用于將所述第一伺服電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量導(dǎo)出至所述正極直流母線，以及將所述能量回饋單元輸出的電能導(dǎo)入至所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器；所述第二電能導(dǎo)向單元的第一端口接所述正極直流母線，第二端口接所述負(fù)極直流母線，第三端口接所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器的變頻正電源端，第四端口接所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器的變頻負(fù)電源端，用于將所述第二伺服電機(jī)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量導(dǎo)出至所述正極直流母線，以及將所述能量回饋單元輸出的電能導(dǎo)入至所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器。
4.一種節(jié)能注塑機(jī)，包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)置有熔膠系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，其特征在于， 還包括如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的雙伺服控制系統(tǒng)；所述液壓系統(tǒng)由第一伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，所述熔膠系統(tǒng)由第二伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，所述第一伺服控制系統(tǒng)與第二伺服控制系統(tǒng)通過共用直流母線組件相連接，所述第一伺服控制系統(tǒng)和第二伺服控制系統(tǒng)均由主控計(jì)算機(jī)控制。
5.如權(quán)利要求4所述的一種節(jié)能注塑機(jī)，其特征在于，所述第一伺服控制系統(tǒng)配備伺服或變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)定量泵通過液壓系統(tǒng)為開合模、射膠、射臺(tái)進(jìn)退、頂出機(jī)構(gòu)的工作提供動(dòng)力；第二伺服控制系統(tǒng)由伺服電機(jī)或變頻調(diào)速電機(jī)直驅(qū)或通過減速機(jī)構(gòu)為熔膠系統(tǒng)提供動(dòng)力；所述液壓系統(tǒng)包括油泵和連接于油泵上的管道、閥門和液壓缸，所述第一伺服控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)所述油泵的第一伺服電機(jī)、用于反饋第一伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速以實(shí)時(shí)檢測(cè)油泵出口流量的第一旋轉(zhuǎn)變壓器、第一伺服驅(qū)動(dòng)器，所述油泵出口處設(shè)置有用于反饋液壓油壓力的壓力傳感器，第一伺服驅(qū)動(dòng)器、第一旋轉(zhuǎn)變壓器和壓力傳感器均電連接于主控計(jì)算機(jī)， 所述第一伺服電機(jī)和第一伺服驅(qū)動(dòng)器之間電連接；所述熔膠系統(tǒng)包括熔膠螺桿，所述第二伺服控制系統(tǒng)包括第二伺服驅(qū)動(dòng)器、用于驅(qū)動(dòng)所述熔膠螺桿的第二伺服電機(jī)，所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器與第二伺服電機(jī)之間電連接，所述第一伺服驅(qū)動(dòng)器和第二伺服驅(qū)動(dòng)器之間通過所述共用直流母線組件連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種節(jié)能注塑機(jī)，其特征在于，所述油泵進(jìn)油口連接于主油箱， 油泵的出油口通過管道連接至注塑機(jī)的鎖模單元、注射單元、頂出單元和安全閥模塊；所述第二伺服電機(jī)后端設(shè)置有用于反饋所述第二伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)變壓器，所述旋轉(zhuǎn)變壓器電連接于所述第二伺服驅(qū)動(dòng)器和主控計(jì)算機(jī)。
7.如權(quán)利要求6所述的一種節(jié)能注塑機(jī)，其特征在于，所述注射單元包括注射油缸和滑動(dòng)設(shè)置于所述注射油缸內(nèi)的活塞，所述活塞的一端設(shè)置有可軸向滑動(dòng)的花鍵軸，所述花鍵軸上連接有由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步帶減速機(jī)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的一種節(jié)能注塑機(jī)，其特征在于，所述機(jī)架上還設(shè)置有用于檢測(cè)注射單元和頂出單元位移的位移傳感器，所述位移傳感器電連接于所述主控計(jì)算機(jī)。
9.如權(quán)利要求4所述的一種節(jié)能注塑機(jī)，其特征在于，所述主控計(jì)算機(jī)包括工業(yè)電腦和插接于所述工業(yè)電腦上的運(yùn)動(dòng)控制卡。
全文摘要
本發(fā)明適用于機(jī)電控制領(lǐng)域，公開了一種雙伺服控制系統(tǒng)及包括該系統(tǒng)的節(jié)能注塑機(jī)。雙伺服控制系統(tǒng)包括通過共用直流母線組件相連接的第一、第二伺服控制系統(tǒng)，以互相利用制動(dòng)能。節(jié)能注塑機(jī)包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有機(jī)、電、液和上述雙伺服控制系統(tǒng)。其中第一伺服控制系統(tǒng)為開合模、射膠、射臺(tái)進(jìn)退、頂出等機(jī)構(gòu)工作提供動(dòng)力；第二伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)熔膠機(jī)構(gòu)。本發(fā)明提供的雙伺服控制系統(tǒng)及節(jié)能注塑機(jī)，一方面通過對(duì)負(fù)載的跟蹤、控制匹配，消除了傳統(tǒng)液壓注塑機(jī)的溢流能量損失，并利用共直流母線技術(shù)將第一和第二伺服控制系統(tǒng)的制動(dòng)能實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)；另一方面，又實(shí)現(xiàn)了熔膠動(dòng)作與其它工藝動(dòng)作的同步，大大縮短了注塑周期，有效地較低了能耗，提高了工作效率。
文檔編號(hào)B29C45/76GK102358019SQ20111021225
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者馮志遠(yuǎn), 徐年生, 杜建銘, 羅一星, 蔡恒志, 謝金鐸 申請(qǐng)人:深圳大學(xué)