伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统，包括油箱、伺服泵、调模马达、锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶油缸、熔胶马达和电子尺测量传感器，还包括电脑控制器、压力及速度综合控制模块、伺服驱动器、伺服电机和压力传感器。本实用新型专利技术采用了压力传感器和伺服电机扭矩控制，可实现压力和流量的多级控制；注塑时的压力和流量采用实时闭环控制，在控制过程中，压力、流量指令与反馈作实时比较，精确控制每一时刻速度、压力、电流等一些参数的变化，从而有效实现工艺动作的注塑机开合模、顶出、射胶熔胶油缸的闭环伺服跟随控制。本实用新型专利技术具有高精度、快速高效、节能环保、低噪音等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及液压注塑机领域，特别涉及一种伺服电机驱动柱塞泵型液压注 塑机控制系统。
技术介绍
注塑机的工艺过程一般分为锁模、射胶、熔胶、保压、冷却、开模等几个阶 段，各阶段需要不同的工作压力和流量。对于伺服泵马达而言，注塑过程是处于变化的 负载状态。在定量泵的液压系统中，伺服泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的 液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压节流。注塑成型过程中的锁模、射胶、充填、熔胶、冷却、开模等阶段对压力的要求 各不相同，开模阶段只需保证较小的压力即可，但熔胶、冷却阶段却需要较大的压力， 以保证产品质量及生产率。根据注塑机的工作原理，以及伺服泵控制系统的技术发展， 可以采用精确闭环控制伺服电机的转速来调节伺服泵的压力和流量，使伺服泵输出的油 量跟注塑机的各个工艺要求相吻合，进而达到最佳的节能和控制效果。目前国内注塑机生产厂家生产的注塑机，90%以上采用比例压力阀和比例流量 阀控制技术，安装定量泵的液压系统，该系统存在耗电量大、电能消耗严重等问题。液 压控制系统伺服泵存在最低稳定转速限制使得低速功率输出效果不理想，液压泵的转速 过低，阀门控制效率能力下降，容易造成吸油不充分形成气蚀，引起噪音和流量脉动， 影响注塑机液压速度的稳定性及液压泵的寿命。在注塑机发展历程中有两类机型比较突出传统液压型注塑机和最新的伺服电 机驱动柱塞泵的注塑机。传统的液压注塑机的控制系统绝大多数采用定量泵和比例流量 阀与比例压力复合阀(PQ阀)的控制方式。油箱中的液压油通过伺服泵旋转产生高压主 油路，经过两位四通阀控制各个工艺液压阀在相应的工序周期控制相应的执行油缸，产 生动作。注塑工艺要求的机械压力(如锁模压力、熔胶背压、注射压力)、机构移动速 度(移模速度、注射速度)可以通过控制油路上的比例压力、比例流量阀来实现。它的 特点是驱动力大，结构相对简单，是一种传统的控制方法。它的缺点则有存在耗电 多、油污染较重、效率不高、控制精度低和噪音大等固有的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有比例压力阀和比例流量阀注塑机技术的缺点与 不足，提供一种集液压和伺服电机驱动于一体的伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制 系统，具有高精度、快速高效、节能环保、低噪音等优点。本技术的目的是通过下述方式实现的，一种伺服电机驱动柱塞泵型液压注 塑机控制系统，包括油箱、伺服泵、调模马达、锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶 油缸、熔胶马达和电子尺测量传感器，还包括电脑控制器、压力及速度综合控制模块、 伺服驱动器、伺服电机和压力传感器，其中所述电脑控制器通过压力及速度综合控制模块与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与伺服电机连接，所述伺服电机还与伺服泵相连 接，所述伺服泵进口端与油箱相连接，所述伺服泵出口端分别与调模马达、锁模油缸、 顶针油缸、射移油缸、射胶油缸、熔胶马达相连接，所述压力传感器分别与调模马达、 锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶油缸、熔胶马达、伺服驱动器和电脑控制器相 连，所述电子尺测量传感器分别与锁模油缸、顶针油缸、射胶油缸、伺服驱动器和电脑 控制器相连。优选的，所述伺服驱动器的控制电路包括主电路、反馈电路、DSP驱动器、电 压检测电路、驱动控制电路、驱动电路和光耦隔离电路，所述主电路外接伺服电机，所 述伺服电机分别与主电路、反馈电路相连；所述DSP驱动器分别与电子尺测量传感器、 压力传感器相连，所述DSP驱动器通过压力及速度综合控制模块与电脑控制器相连，所 述DSP驱动器还分别通过电压检测电路、驱动控制电路与主电路相连接，所述DSP驱动 器还依次通过光耦隔离电路、驱动电路与主电路相连接。优选的，所述主电路设有IPM逆变器，所述IPM逆变器分别与驱动控制电路、 驱动电路相连接；所述DSP驱动器包括故障保护模块、制动控制模块、输入指令电路、 PWM驱动模块、A/D转换模块和QEP正交编码脉冲模块；反馈电路包括电流检测电路 及正交编码器；所述电压检测电路、驱动控制电路、驱动电路和反馈电路中的电流检测电路分 别与主电路连接；电压检测电路与故障保护模块连接；所述驱动控制电路一端与IPM逆 变器连接，另一端与制动控制模块相连；PWM驱动模块依次通过光耦隔离电路、驱动电 路与IPM逆变器连接；IPM逆变器、反馈电路分别与伺服电机连接。优选的，所述DSP驱动器采用TI公司的TMS320LF28XXX型数字信号处理器。优选的，所述伺服电机采用永磁同步电机；优选的，所述伺服泵采用径向柱塞泵。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果1、伺服泵的应用，提升了传统注塑机的整体性能选用高精度的永磁伺服电机 取代普通的异步电机，提高了系统的控制精度，实现注塑机锁模、顶针、射胶等油缸的 伺服跟随控制，并进行每个工艺段的油路闭环控制；同时，减少了伺服泵产生溢流的浪 费，可以通过注塑机上位机(即电脑控制器)设定参数而改变每个时刻注塑工艺段伺服泵 需要输送油量的多少，进而精确控制每一时刻速度、压力、电流等一些参数的需求，从 而能有效实现注塑工艺的顺利进行；另外，节约了能源损耗，通过液压伺服泵注塑机实 验研究的方式测试实际能耗与传统异步电机液压伺服阀控制方法比较，其液压伺服泵注 塑机型节能达到30% 50%，有效节约了电能、节约冷却水，也更为环保。2、采用高精度的压力传感器及电机高精度正交编码器监测电机速度，提高了射 出压力、速度分辨率，在控制过程中，压力、流量指令与反馈作实时比较，控制误差由 调节器综合控制伺服电机。3、采用伺服控制系统，注塑时的压力和流量采用实时闭环控制，稳定性和重复 精度高，提高了制品的成型稳定性。4、选用高精度的永磁伺服电机，提高了系统的控制精度，有利于进行系统设计 跟随，并进行每个注塑工艺段的油路闭环控制，减少了每次泵送油的浪费，精确控制每一时刻速度、压力、电流等一些参数的变化，从而有效实现工艺动作的注塑机开合模、 顶出、射胶、熔胶油缸的闭环伺服跟随控制。5、伺服泵节能注塑机应用高品质交流伺服电机，高精度径向排量柱塞泵，具有 低油温，低噪音，精度高，稳定性好，节能可达30 50%;6、注塑机系统设计采用了压力传感器和伺服电机扭矩控制，可实现压力和流量 的多级控制，简化油路设计、效率高、系统稳定性好、冲击少和噪音小等优点。7、伺服电机驱动柱塞泵型注塑机，由于使用了伺服电机控制柱塞泵速度，实现 了注塑机液压系统由阀控向泵控的转变，使常规的比例压力和比例流量调节阀控制注塑 机阀门改变为使用伺服电机控制流量柱塞泵按比例速度调节注塑机动作阀门，使到注塑 机的控制性能指标有了新的改善和提高。注塑机伺服电机控制柱塞泵油路系统几乎无节 流、溢流损失，系统运行时发热大大减少，具有转速高且稳定、实现多级调节、简化液 压元件、降低了造价成本，并且在节能、节约冷却水、环保等多方面有特色优势，其注 射控制精度较高，8个注射工艺段的每一个工序与传统注塑机技术指标比较达到同等快速 响应的标准。附图说明图1是本技术伺服电机驱动柱塞泵注塑机注塑工艺流程；图2是本实施例一种伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统的结构方框 图；图3是本实施例中伺服驱动器与伺服电机的连接示意图；图4是本实施例中伺服驱动器与压力及速度综合控制模块的连接示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统，包括油箱、伺服泵、调模马达、锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶油缸、熔胶马达和电子尺测量传感器，其特征在于，还包括电脑控制器、压力及速度综合控制模块、伺服驱动器、伺服电机和压力传感器，其中所述电脑控制器通过压力及速度综合控制模块与伺服驱动器连接，所述伺服驱动器与伺服电机连接，所述伺服电机还与伺服泵相连接，所述伺服泵进口端与油箱相连接，所述伺服泵出口端分别与调模马达、锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶油缸、熔胶马达相连接，所述压力传感器分别与调模马达、锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶油缸、熔胶马达、伺服驱动器和电脑控制器相连，所述电子尺测量传感器分别与锁模油缸、顶针油缸、射胶油缸、伺服驱动器和电脑控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统，包括油箱、伺服泵、调模马 达、锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶油缸、熔胶马达和电子尺测量传感器，其特 征在于，还包括电脑控制器、压力及速度综合控制模块、伺服驱动器、伺服电机和压力 传感器，其中所述电脑控制器通过压力及速度综合控制模块与伺服驱动器连接，所述伺 服驱动器与伺服电机连接，所述伺服电机还与伺服泵相连接，所述伺服泵进口端与油箱 相连接，所述伺服泵出口端分别与调模马达、锁模油缸、顶针油缸、射移油缸、射胶油 缸、熔胶马达相连接，所述压力传感器分别与调模马达、锁模油缸、顶针油缸、射移油 缸、射胶油缸、熔胶马达、伺服驱动器和电脑控制器相连，所述电子尺测量传感器分别 与锁模油缸、顶针油缸、射胶油缸、伺服驱动器和电脑控制器相连。2.根据权利要求1所述一种伺服电机驱动柱塞泵型液压注塑机控制系统，其特征在 于，所述伺服驱动器的控制电路包括主电路、反馈电路、DSP驱动器、电压检测电路、 驱动控制电路、驱动电路和光耦隔离电路，所述主电路外接伺服电机，所述伺服电机分 别与主电路、反馈电路相连；所述DSP驱动器分别与电子尺测量传感器、压力传感器相 连，所述DSP驱动器通过压力及速度综合控制模块与电脑控制器相连，所述DSP驱动器 还分别通过电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟汉如，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81