一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，包括注塑機(jī)控制模塊、伺服電機(jī)、定量泵、控制元件和執(zhí)行元件，還包括伺服控制器、壓力傳感器和速度傳感器，伺服控制器包括數(shù)據(jù)處理模塊、扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊，注塑機(jī)控制模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊分別連接壓力傳感器、速度傳感器、扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊，扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊分別連接伺服電機(jī)，壓力傳感器設(shè)于定量泵出油管道上，速度傳感器設(shè)于伺服電機(jī)的輸出軸上，伺服電機(jī)收到兩個(gè)相互獨(dú)立的扭轉(zhuǎn)信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了壓力流量和轉(zhuǎn)速的雙閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的目的，使注塑機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作性能更加穩(wěn)定，提高注塑機(jī)的能源利用效率。
【專利說明】一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及注塑機(jī)控制模塊領(lǐng)域，尤其是涉及一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)和電子控制技術(shù)的快速發(fā)展，注塑機(jī)已廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、模具、家電、醫(yī)療等行業(yè)。自2006年以來塑料消費(fèi)年均增長9%左右，我國已成為世界最大的塑料制品生產(chǎn)和消費(fèi)市場之一，因此節(jié)能降耗上升為經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，注塑機(jī)的節(jié)能問題也受到了廣泛關(guān)注。近年來，我國進(jìn)出口注塑機(jī)的數(shù)量基本保持在1.5萬臺(tái)左右，主要是以液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為主，其能量存在相當(dāng)大的浪費(fèi)，因此注塑機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與研發(fā)得到了很大的重視。在注塑工藝過程中，每一個(gè)動(dòng)作的切換都需要不斷變換各動(dòng)作的速度、壓力、位移等，以確保各個(gè)動(dòng)作之間銜接的精確性以及適應(yīng)注塑成形工藝對(duì)壓力、速度、時(shí)間的控制要求，這樣才能注塑出合格的產(chǎn)品，同時(shí)也能夠延長注塑機(jī)和模具的使用壽命。
[0003]目前，很多廠家通過采用變頻器對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，但是其低速節(jié)能效果不佳，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢等等，嚴(yán)重影響了注塑件的質(zhì)量，在精密注塑件上變現(xiàn)尤為突出；而變量泵控制系統(tǒng)，其變量泵價(jià)格偏貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同樣在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能夠?qū)崿F(xiàn)良好地節(jié)能控制。
[0004]伺服控制系統(tǒng)其工作原理是由控制系統(tǒng)給出一定的壓力和流量信號(hào)時(shí)，伺服控制器根據(jù)提供的壓力信號(hào)和壓力傳感器及伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)編碼器反饋的實(shí)際壓力進(jìn)行比較運(yùn)算，對(duì)輸出的壓力進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、比較和修正，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力和流量的閉環(huán)控制。由于油缸的活塞面積已經(jīng)固定，且固定量泵的參數(shù)同樣為常數(shù)，因此油泵的流量與電機(jī)的轉(zhuǎn)速為一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系，且油路內(nèi)的壓力也正比于電機(jī)的出輸出轉(zhuǎn)矩，因此只要精確控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，就可以控制注塑機(jī)的工作時(shí)的壓力和流量。這種通用的伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力和流量的閉環(huán)控制，并不是真正意義上的壓力和流量的雙閉環(huán)控制，而是伺服控制器將采集的壓力和流量信號(hào)反饋一個(gè)綜合信號(hào)輸出給伺服電機(jī)，不能精確地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，這種伺服控制系統(tǒng)節(jié)能效果一般。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在節(jié)能效果較差，控制精度一般的缺陷，而提供一種控制精度更為準(zhǔn)確、節(jié)能效果極佳的注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，包括注塑機(jī)控制模塊、伺服電機(jī)、定量泵、控制元件和執(zhí)行元件，所述伺服電機(jī)連接定量泵，所述定量泵連接控制元件，所述控制元件連接執(zhí)行元件，還包括伺服控制器、壓力傳感器和速度傳感器，所述伺服控制器包括數(shù)據(jù)處理模塊、扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊，所述注塑機(jī)控制模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別連接壓力傳感器、速度傳感器、扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊，所述扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊分別連接伺服電機(jī)，所述壓力傳感器設(shè)于定量泵出油管道上，所述速度傳感器設(shè)于伺服電機(jī)的輸出軸上；
[0008]注塑機(jī)控制模塊將預(yù)設(shè)信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊同時(shí)接收壓力傳感器和速度傳感器的反饋信號(hào)，對(duì)比預(yù)設(shè)信號(hào)和反饋信號(hào)后，向扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送壓力控制信號(hào)，以及向速度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送流量控制信號(hào)，扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換模塊向伺服電機(jī)發(fā)送相應(yīng)扭轉(zhuǎn)信號(hào)，速度轉(zhuǎn)換模塊向伺服電機(jī)發(fā)送相應(yīng)轉(zhuǎn)速信號(hào)。
[0009]所述壓力控制信號(hào)與扭轉(zhuǎn)信號(hào)、流量控制信號(hào)與轉(zhuǎn)速信號(hào)呈線性關(guān)系。
[0010]還包括電氣控制模塊，所述電氣控制模塊分別連接工業(yè)交流電源和伺服控制器。
[0011]所述電氣控制模塊包括濾波器和電抗器，所述濾波器分別連接電抗器和伺服控制器，所述電抗器連接工業(yè)交流電源。
[0012]所述速度傳感器為旋轉(zhuǎn)編碼器。
[0013]所述伺服控制器采用瑞薩SH7124系列的單片機(jī)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]I)本發(fā)明中伺服控制器傳給伺服電機(jī)的是兩個(gè)互相獨(dú)立的控制信號(hào)，即伺服控制器的數(shù)據(jù)處理模塊將調(diào)節(jié)后的壓力控制信號(hào)和流量控制信號(hào)分別傳送給伺服控制器的扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊，將轉(zhuǎn)換得到的扭矩信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)傳送給伺服電機(jī)，因此本發(fā)明系統(tǒng)比通用的伺服系統(tǒng)控制更加準(zhǔn)確快速，改善了原有閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)系統(tǒng)提供的壓力和流量精確控制輸出壓力、流量，從而消除無用功，使這個(gè)控制系統(tǒng)達(dá)到良好的控制精度和節(jié)能效果；
[0016]2)本發(fā)明伺服控制器實(shí)現(xiàn)了電壓流量的閉環(huán)反饋控制，由注塑機(jī)控制模塊輸出反饋系統(tǒng)調(diào)節(jié)的預(yù)設(shè)信號(hào)，其次由壓力傳感器和速度傳感器采集的信號(hào)作為反饋系統(tǒng)的反饋信號(hào)，這些反饋信號(hào)在與系統(tǒng)的預(yù)設(shè)信號(hào)進(jìn)行比較，從而利用閉環(huán)反饋控制對(duì)注塑機(jī)精準(zhǔn)控制；
[0017]3)本發(fā)明由伺服控制器進(jìn)行集中地?cái)?shù)據(jù)處理，不但接收反饋信號(hào)和預(yù)設(shè)信號(hào)(其中，預(yù)設(shè)信號(hào)是根據(jù)當(dāng)前工藝工況的具體要求預(yù)設(shè)的)，還承擔(dān)了信號(hào)的轉(zhuǎn)換、處理、傳遞等工作，實(shí)現(xiàn)了伺服控制器的模塊化功能，更加便于技術(shù)人員集中式控制，便于管理，相比現(xiàn)有技術(shù)，在相同工藝的情況下，本發(fā)明節(jié)能大概在30%左右；
[0018]4)本發(fā)明中壓力控制信號(hào)與扭轉(zhuǎn)信號(hào)、流量控制信號(hào)與轉(zhuǎn)速信號(hào)呈線性關(guān)系，可根據(jù)當(dāng)前注塑工藝各個(gè)階段的特點(diǎn)，優(yōu)先選用具有速度特性或者壓力特性的線性關(guān)系，從而使扭矩和轉(zhuǎn)速更為協(xié)調(diào)，輸出的壓力和流量更為恰當(dāng)，同時(shí)線性關(guān)系運(yùn)算便于推廣應(yīng)用，伺服控制器運(yùn)行處理更快捷；
[0019]5)本發(fā)明設(shè)有電氣控制模塊，不僅可抑制輸入電源中的高次諧波消除電流沖擊，且大大提高了功率因數(shù)，減少無用功；
[0020]6)本發(fā)明伺服控制器采用瑞薩SH7124系列的單片機(jī)，其搭載了 SH-2內(nèi)核高性能單芯片RISC及內(nèi)置了大容量存儲(chǔ)器，可在單一電源下進(jìn)行閃存的改寫、刪除，可實(shí)現(xiàn)單芯片的工作模式，保證整個(gè)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)信號(hào)傳遞、轉(zhuǎn)換的快速性、準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明中伺服控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明中電氣控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1、伺服控制器，2、伺服電機(jī)，3、定量泵，4、壓力傳感器，5、速度傳感器，6、電氣控制模塊，7、注塑機(jī)控制模塊，8、控制元件，9、執(zhí)行元件，11、數(shù)據(jù)處理模塊，12、扭矩轉(zhuǎn)換模塊，13、速度轉(zhuǎn)換模塊，14、電抗器，15、濾波器。

【具體實(shí)施方式】
[0025]
[0026]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0027]實(shí)施例一
[0028]如圖1所示，一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，包括注塑機(jī)控制模塊7、伺服電機(jī)2、定量泵3、控制元件8和執(zhí)行元件9，伺服電機(jī)2連接定量泵3，定量泵3連接控制元件8，控制元件8連接執(zhí)行元件9，還包括伺服控制器1、壓力傳感器4和速度傳感器5，伺服控制器I包括數(shù)據(jù)處理模塊11、扭矩轉(zhuǎn)換模塊12和速度轉(zhuǎn)換模塊13，注塑機(jī)控制模塊7連接數(shù)據(jù)處理模塊11，數(shù)據(jù)處理模塊11分別連接壓力傳感器4、速度傳感器5、扭矩轉(zhuǎn)換模塊12和速度轉(zhuǎn)換模塊13，扭矩轉(zhuǎn)換模塊12和速度轉(zhuǎn)換模塊13分別連接伺服電機(jī)2，壓力傳感器4設(shè)于定量泵3出油管道上，速度傳感器5為旋轉(zhuǎn)編碼器，設(shè)于伺服電機(jī)2的輸出軸上，旋轉(zhuǎn)編碼器用于測(cè)量伺服電機(jī)2轉(zhuǎn)速，具有體積小、重量輕、功能全、頻響高、分辨能力高、力矩小、耗能低、性能穩(wěn)定、可靠使用壽命長等特點(diǎn)。
[0029]壓力控制信號(hào)與扭轉(zhuǎn)信號(hào)、流量控制信號(hào)與轉(zhuǎn)速信號(hào)呈一一對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)線性關(guān)系，便于操作員進(jìn)行編程，且計(jì)算機(jī)運(yùn)行更為快捷。
[0030]伺服控制器采用瑞薩SH7124系列的單片機(jī)，其搭載了 SH-2內(nèi)核高性能單芯片RISC及內(nèi)置了大容量存儲(chǔ)器，可在單一電源下進(jìn)行閃存的改寫、刪除，可實(shí)現(xiàn)單芯片的工作模式，保證整個(gè)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)信號(hào)傳遞、轉(zhuǎn)換的快速性、準(zhǔn)確性。
[0031]如圖2所示，該節(jié)能伺服控制系統(tǒng)工作過程:
[0032]I)發(fā)送預(yù)設(shè)信號(hào)給伺服控制器I的數(shù)據(jù)處理模塊11，其中，預(yù)設(shè)信號(hào)是根據(jù)當(dāng)前工藝工況的具體要求預(yù)設(shè)的。
[0033]2)壓力傳感器4檢測(cè)定量泵3出油管道上的壓力反饋信號(hào)，速度傳感器5檢測(cè)伺服電機(jī)2輸出軸的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)，并向數(shù)據(jù)處理模塊11發(fā)送。
[0034]3)數(shù)據(jù)處理模塊11同時(shí)接收壓力傳感器4和速度傳感器5的反饋信號(hào)，并將速度傳感器5的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)與流量值對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的流量反饋信號(hào)，再對(duì)比預(yù)設(shè)信號(hào)(壓力預(yù)設(shè)信號(hào)和流量預(yù)設(shè)信號(hào))和反饋信號(hào)(壓力反饋信號(hào)和流量反饋信號(hào))后，向扭矩轉(zhuǎn)換模塊12發(fā)送壓力控制信號(hào)(電壓信號(hào))，以及向速度轉(zhuǎn)換模塊13發(fā)送流量控制信號(hào)(電壓信號(hào))，扭矩轉(zhuǎn)換模塊12向伺服電機(jī)2的扭矩控制端發(fā)送相應(yīng)扭轉(zhuǎn)信號(hào)，速度轉(zhuǎn)換模塊13向伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)速控制端發(fā)送相應(yīng)轉(zhuǎn)速信號(hào)。
[0035]4)伺服電機(jī)2接收兩個(gè)獨(dú)立控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制元件8的控制，控制元件8進(jìn)而控制執(zhí)行元件9。
[0036]本發(fā)明通過伺服控制器I對(duì)整個(gè)注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，不但接收反饋信號(hào)和預(yù)設(shè)信號(hào)，還承擔(dān)了信號(hào)的轉(zhuǎn)換、處理、傳遞等工作，實(shí)現(xiàn)了伺服控制器I的模塊化功能，同時(shí)，集中式控制使得節(jié)能效果好，相比現(xiàn)有技術(shù)，在相同工藝的情況下，本發(fā)明節(jié)能大概在30%左右。
[0037]實(shí)施例二
[0038]本實(shí)施例相比實(shí)施例一，還包括電氣控制模塊6，電氣控制模塊6分別連接工業(yè)交流電源和伺服控制器I。如圖3所示，電氣控制模塊6包括濾波器15和電抗器14，濾波器15分別連接電抗器14和伺服控制器1，電抗器14連接工業(yè)交流電源。工作過程同實(shí)施例一，同時(shí)電氣控制模塊6可抑制輸入電源中的高次諧波消除電流沖擊，提高功率因數(shù)，減少無用功。
【權(quán)利要求】
1.一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，包括注塑機(jī)控制模塊、伺服電機(jī)、定量泵、控制元件和執(zhí)行元件，所述伺服電機(jī)連接定量泵，所述定量泵連接控制元件，所述控制元件連接執(zhí)行元件，其特征在于，還包括伺服控制器、壓力傳感器和速度傳感器，所述伺服控制器包括數(shù)據(jù)處理模塊、扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊，所述注塑機(jī)控制模塊連接數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別連接壓力傳感器、速度傳感器、扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊，所述扭矩轉(zhuǎn)換模塊和速度轉(zhuǎn)換模塊分別連接伺服電機(jī)，所述壓力傳感器設(shè)于定量泵出油管道上，所述速度傳感器設(shè)于伺服電機(jī)的輸出軸上； 注塑機(jī)控制模塊將預(yù)設(shè)信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊同時(shí)接收壓力傳感器和速度傳感器的反饋信號(hào)，對(duì)比預(yù)設(shè)信號(hào)和反饋信號(hào)后，向扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送壓力控制信號(hào)，以及向速度轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送流量控制信號(hào)，扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換模塊向伺服電機(jī)發(fā)送相應(yīng)扭轉(zhuǎn)信號(hào)，速度轉(zhuǎn)換模塊向伺服電機(jī)發(fā)送相應(yīng)轉(zhuǎn)速信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力控制信號(hào)與扭轉(zhuǎn)信號(hào)、流量控制信號(hào)與轉(zhuǎn)速信號(hào)呈線性關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括電氣控制模塊，所述電氣控制模塊分別連接工業(yè)交流電源和伺服控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電氣控制模塊包括濾波器和電抗器，所述濾波器分別連接電抗器和伺服控制器，所述電抗器連接工業(yè)交流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述速度傳感器為旋轉(zhuǎn)編碼器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種注塑機(jī)節(jié)能伺服控制系統(tǒng)，其特征在于，所述伺服控制器采用瑞薩SH7124系列的單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】B29C45/76GK104476744SQ201410697535
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】佘匡華, 廖秋慧 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)