[发明专利]全电动注塑机开合模电机和顶出电机的控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种全电动注塑机的开合模电机和顶出电机控制系统，与开合模电机和顶出电机连接，其特征是，包括电脑控制器、PLC控制器、开合模和顶出驱动器；所述电脑控制器和PLC控制器分别通过CAN网络与开合模和顶出驱动器信号连接，所述开合模和顶出驱动器分别与开合模电机和顶出电机连接。

2.根据权利要求1所述的全电动注塑机的开合模电机和顶出电机控制系统，其特征是，所述开合模和顶出驱动器由伺服控制器、IPM功率驱动板、电流传感器、码盘和开关电源组成；所述伺服控制器与外部电路信号连接；所述IPM功率驱动板连接伺服控制器和伺服电机；所述电流传感器连接IPM功率驱动板、伺服电机和伺服控制器；所述码盘连接伺服电机和伺服控制器；所述开关电源连接IPM功率模块、电流传感器、码盘和伺服控制器；所述伺服电机是指开合模电机和顶出电机。

3.根据权利要求2所述的全电动注塑机的开合模电机和顶出电机控制系统，其特征是，所述开合模顶出驱动器中的伺服控制器是指数字信号处理芯片TMS320F2833X，其包括系统初始化程序模块、定时器下溢中断服务程序模块、正交编码器中断处理模块；所述芯片TMS320F2833X的一个输出端通过其自带的CAN总线通信模块、JTAG接口分别连接到注塑机电脑控制器和仿真器，另一输出端通过其自带的事件管理器EVA/B依次连接IPM功率驱动板和伺服电机，所述伺服电机通过电流传感器连接到芯片的模数转换模块ADC，所述伺服电机还通过码盘连接芯片的正交编码器单元QEP；所述伺服电机是指开合模电机和顶出电机。

4.一种权利要求1至3所述的全电动注塑机开合模电机和顶出电机控制系统的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

第一步，采用五支铰合模双曲肘合模机构和曲柄滑块顶出机构，根据双曲肘机构的开合模过程的移模速度特性和增力特性，确定合模装置和顶出装置选用的滚珠丝杠和开合模电机、顶出电机；

第二步，根据开合模电机、顶出电机的负载特性和工艺要求，对开合模电机和顶出电机进行控制并设置完善的模具保护措施，包括：

(1)合模过程中，首先以低压力快速进行合模，当动模板与定模板接近时，自动切换为低速合模，在确定模腔内无异物后，再次切换到高压将模具闭合；合模过程中，为防止模具物料溢出，需要施加较大的合模力，该过程开合模电机采用力矩控制；

(2)开模过程中，首先要保证注塑零件冷却模具型腔面脱离导柱的位置，然后动模板匀速移动快速开模，在接近动模板的起点位置时动模板慢速停止；

(3)通过调节顶出电机的转速来调整顶出速度，保证准确而平稳地将模内制品顶出。

5.根据权利要求4所述的全电动注塑机开合模电机和顶出电机控制系统的控制方法，其特征是，所述第一步中的确定合模装置和顶出装置选用的滚珠丝杠和开合模电机、顶出电机是指：①根据五支铰合模双曲肘合模机构的平动工作状况，确定滚珠丝杠轴径、导程、丝杠长度、丝杠轴径和精度等级；②综合考虑所需的锁模力、移模速度、行程比、滚珠丝杠导程、皮带传动装置的传动比来选定开合模电机、顶出电机。

6.根据权利要求4所述的全电动注塑机开合模电机和顶出电机控制系统的控制方法，其特征是，所述第二步第(1)中的确定模腔内无异物是指在接近定模板的位置设定一个检测区间，通过检测开合模电机负载电流的变化有否超限来确定有无障碍物。

7.根据权利要求4所述的全电动注塑机开合模电机和顶出电机控制系统的控制方法，其特征是，所述第二步第(2)中保证注塑零件冷却模具型腔面脱离导柱的位置是指将所述位置设定为导柱与固定侧的模具接触时的位置。

8.根据权利要求4所述的全电动注塑机开合模电机和顶出电机控制系统的控制方法，其特征是，所述第二步第(1)中的合模过程，包括：

①、从开模结束位置移动到合模变速位置，称为合模速度1段；

②、从合模变速位置移动到模具保护位置，称为合模速度为2段，该段是高速低压运动；

③、从模具保护位置移动到模具接触位置，称为合模速度3段，该段为模具保护区，如果电流传感器监测到该段合模出现电流比平常电流曲线增大，视为模具端面有残余塑料没有被取出，合模过程停止并且立即开模；

④、从模具保护区移动到模具合紧，施加最大压力锁模。

9.根据权利要求4所述的全电动注塑机开合模电机和顶出电机控制系统的控制方法，其特征是，所述第二步开模和闭模过程的移模速度按下述方法得出：

①、动模板行程

依结构分析，动模板的移动行程S_m可以铰支座B点的位移量表征：

Sm=LAB0cosγ0-LAB1cosγ1---(1)]]>

式(1)中是在终锁位置铰A、B的中心连线。

LABO=L1+L2---(2)]]>

LAB1=L1cosα1+L2cosβ1---(3)]]>

肘长比λ＝L₁/L₂，根据正弦定律

由此可得Sm=L1(1-cosα1+1-λ2sin2α1λ)---(4)]]>

α1=cos-1[1-Sm(2L1-Smλ)2L1(L1+λL1-λSm)]---(5)]]>

②、活塞杆行程S_g和行程比K_S

活塞杆行程是沿用液压式合模装置的术语，在电机驱动的合模装置里，S_g表示十字头的行程，以十字头上铰E的移动量表征：

模板行程与十字头行程之比称为行程比K_s＝S_M/S_g    (9)

K_S反映了移模速度和十字头移动速度的比值，而且也反映了机台的能量消耗；

③、移模速度V_m和速度变化系数K_V

肘杆式合模机构的移模速度为可控制移模速度，若忽略摩擦损失，根据能量守恒定理，对合模机构输入的功率应等于输出的功率即

P_B·V_B＝P_M·V_M          (10)

所以模板移动速度可得