CN103056334A - 基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置及方法，包括拉杆、应变传感器、伺服电机、压铸机控制器和调模装置，应变传感器固定在拉杆上，应变传感器与压铸机控制器电连接，压铸机控制器与伺服电机电连接，调模装置与拉杆相连接，且伺服电机与调模装置传动连接，本发明可以在无需停机情况下在线调节压铸机锁模力，满足在工作过程中由于拉杆变形造成的锁模力不足，使其锁模力在实际产品所需力的5％范围内变化，并实现自动调节，而且调节精度比液压马达调节精度更高，能实现精确的定位，其精度可以达到0.001mm，因此不仅可以防止锁模力过大造成的能量浪费，也可根据实际情况及时调整锁模力大小，从而提高压铸机的成品率。

Description

基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置及方法

技术领域

本发明涉及一种压铸机，特别是基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置及方法。

背景技术

压铸机是将金属液直接压射入模具中，使金属液在模具内高压下冷却成形的设备，生产过程中要求机器锁模力必须大于模具胀开力，现有压铸机的锁模力调节一般是采用液压马达做为动力源，在压铸工作开始阶段进行调节，一般调节完毕后就不再进行调整，而压铸机在进行一段压铸工作后由于拉杆变形形成的锁模力不足现象会造成熔体从模具中溢出从而使铸件分型面出现“蒙皮”，甚至尺寸超差，废品率上升，降低生产效率；而出现锁模力略微不足进行调整时，如果调整精度不高，调整过当又会使锁模力太大，造成机器与模具承受高载荷，降低使用寿命，因此如何根据生产过程中锁模力的动态变化进行实时调整，有效提高生产的工作效率即是本专利解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种能够自动调节、且调节精度高的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置及方法。

为了实现上述目的，本发明所设计的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，包括拉杆、测量变形量的应变传感器、伺服电机、压铸机控制器和调模装置，所述应变传感器固定在拉杆上，所述应变传感器与压铸机控制器电连接，所述压铸机控制器与伺服电机电连接，所述调模装置与拉杆相连接，且所述伺服电机与调模装传动连接。

所述调模装置包括调模螺母、调模大齿轮和调模小齿轮，所述调模小齿轮设于调模大齿轮两侧，所述调模螺母设于调模大齿轮四周，且所述的调模小齿轮与伺服电机传动连接。

在拉杆外设有定模板，所述调模螺母通过定模板设于拉杆上。

所述压铸机控制器包括比较环节单元、信号放大及转换单元和伺服控制器，且所述比较环节单元的输入端与应变传感器连接，所述比较环节单元的输出端与信号放大及转换单元的输入端连接，所述信号放大及转换单元的输出端与伺服控制器电连接，所述伺服控制器的输出与伺服电机电连接。

在拉杆对称位置上固定有两组应变传感器，且所述的两组应变传感器连接成全桥测量模式。

一种基于伺服控制的压铸机锁模力调节方法，包括以下步骤：

(a)实时检测拉杆变形量得到电压的输出信号，与产品所需的锁模力即指令脉冲进行比较；得到偏差电压如公示①所述：

Δu＝u_c-u_p                             ①

上述公式①中：u_p-应变传感器的输出电压；u_c-产品正常所需的锁模力的设定控制电压；

(b)将得到的偏差电压信号通过信号放大及转换单元后给伺服控制器提供变形量信号；

(c)伺服控制器通过得到的信号控制伺服电机的转速n，并通过伺服电机转速来对调模螺母进行调节，以此控制锁模力在实际产品所需力的5％范围内变化，所述伺服电机转速n公式为：

$n=\frac{K_t\mathrm{\Δu}}{(1+k)C_e-\frac{\mathrm{IR}}{(1+k)C_e}}$                     ②

上述公式②中：K_t-电压总放大倍数；k-闭环系统的放大系数；I-伺服电机主回路电流；R-伺服电机主回路总等效电阻；C_e-伺服电机电动势系数。

所述应变传感器的输出电压u_p为电桥输出电压，且电桥输出电压与所测拉杆应变ε的关系公式为：

$u_p=\frac{1}{2}{u}_i\mathrm{s\ϵ}(1+v)$                            ③

上述公式③中：u_i-供桥电压；s-应变片灵敏度；v-拉杆的泊松比。

本发明得到的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置及方法，通过上述技术方案，可在无需停机情况下在线调节压铸机锁模力，满足在工作过程中由于拉杆变形造成的锁模力不足，使其锁模力在实际产品所需力的5％范围内变化，并实现自动调节，而且调节精度比液压马达调节精度更高，能实现精确的定位，其精度可以达到0.001mm，因此不仅可以防止锁模力过大造成的能量浪费，也可根据实际情况及时调整锁模力大小，从而提高压铸机的成品率。

附图说明

图1是实施例1的原理图；

图2是实施例2的结构示意图；

图3是实施例3的结构示意图。

图中：拉杆1、应变传感器2、伺服电机3、压铸机控制器4、调模装置5、调模螺母6、定模板9、调模大齿轮7、调模小齿轮8、比较环节单元10、信号放大及转换单元11、伺服控制器12、指令脉冲13。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，包括拉杆1、测量变形量的应变传感器2、伺服电机3、压铸机控制器4和调模装置5，所述应变传感器2固定在拉杆1上，所述应变传感器2与压铸机控制器4电连接，所述压铸机控制器4与伺服电机3电连接，所述调模装置5与拉杆1相连接，且所述伺服电机3与调模装置5传动连接。

实施例2：

如图2所示，本实施例中大致结构与实施例1一致，在本实施例中作为优选方案设计，所述调模装置5包括调模螺母6、调模大齿轮7和调模小齿轮8，所述调模小齿轮8设于调模大齿轮7两侧，所述调模螺母6设于调模大齿轮7四周，且所述的调模小齿轮8与伺服电机3传动连接。

在拉杆1外设有定模板9，所述调模螺母6通过定模板9设于拉杆1上。

实施例3：

如图3所示，本实施例中大致结构与实施例2一致，不同的是所述压铸机控制器4包括比较环节单元10、信号放大及转换单元11和伺服控制器12，且所述比较环节单元10的输入端与应变传感器2连接，所述比较环节单元10的输出端与信号放大及转换单元11的输入端连接，所述信号放大及转换单元11的输出端与伺服控制器12电连接，所述伺服控制器12的输出与伺服电机3电连接；

且在拉杆1对称位置上固定有两组应变传感器2，且所述的两组应变传感器2连接成全桥测量模式。

本实施例提供的一种基于伺服控制的压铸机锁模力调节方法，包括以下步骤：

(a)实时检测拉杆1变形量得到电压的输出信号，与产品所需的锁模力即指令脉冲进行比较；得到偏差电压如公示①所述：

Δu＝u_c-u_p                         ①

上述公式①中：u_p-应变传感器2的输出电压；u_c-产品正常所需的锁模力的设定控制电压；

(b)将得到的偏差电压信号通过信号放大及转换单元11后给伺服控制器12提供变形量信号；

(c)伺服控制器12通过得到的信号控制伺服电机3的转速n，并通过伺服电机3转速来对调模螺母6进行调节，以此控制锁模力在实际产品所需力的5％范围内变化，所述伺服电机3转速n公式为：

$n=\frac{K_t\mathrm{\Δu}}{(1+k)C_e-\frac{\mathrm{IR}}{(1+k)C_e}}$                      ②

上述公式②中：K_t-电压总放大倍数；k-闭环系统的放大系数；I-伺服电机主回路电流；R-伺服电机主回路总等效电阻；C_e-伺服电机3电动势系数。

所述应变传感器2的输出电压u_p为电桥输出电压，且电桥输出电压与所测拉杆1应变ε的关系公式为：

$u_p=\frac{1}{2}{u}_i\mathrm{s\ϵ}(1+v)$                          ③

上述公式③中：u_i-供桥电压；s-应变片灵敏度；v-拉杆的泊松比。

工作原理：由于应变传感器2可直接测量拉杆1的变形量，其产生的输出信号是电压信号，然后再利用信号放大器转换成应变量，压铸机控制器根据公式⑤可以自动计算得出锁模力值。

F=A*E*ε[N]                          ④

上述公式④中，A-拉杆横截面积；E-杨氏模量；ε-应变量。

首先压铸机的控制器根据系统设定值在模具安装后向伺服控制器12发出指令通过伺服电机3带动调模小齿轮8运转，调模小齿轮8带动调模大齿轮7运转，从而使调模大齿轮7带动拉杆1上的调模螺母6运转，对拉杆1进行调节从而完成调模过程，然后在压铸工作开始后由应变传感器2进行实时反馈，当反馈信号与指令脉冲在进行比较环节后，如果锁模力不足，在下一次工作节拍开始之前，压铸机控制器4会发出信号给伺服电机3来控制伺服电机3转速，从而实现微调。

Claims (9)

1.一种基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，包括拉杆(1)、测量变形量的应变传感器(2)、伺服电机(3)、压铸机控制器(4)和调模装置(5)，所述应变传感器(2)固定在拉杆(1)上，其特征是所述应变传感器(2)与压铸机控制器(4)电连接，所述压铸机控制器(4)与伺服电机(3)电连接，所述调模装置(5)与拉杆(1)相连接，且所述伺服电机(3)与调模装置(5)传动连接。

2.根据权利要求1所述的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，其特征是：所述调模装置(5)包括调模螺母(6)、调模大齿轮(7)和调模小齿轮(8)，所述调模小齿轮(8)设于调模大齿轮(7)两侧，所述调模螺母(6)设于调模大齿轮(7)四周，且所述的调模小齿轮(8)与伺服电机(3)传动连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，其特征是：在拉杆(1)外设有定模板(9)，所述调模螺母(6)通过定模板(9)设于拉杆(1)上。

4.根据权利要求1或2所述的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，其特征是：所述压铸机控制器(4)包括比较环节单元(10)、信号放大及转换单元(11)和伺服控制器(12)，且所述比较环节单元(10)的输入端与应变传感器(2)连接，所述比较环节单元(10)的输出端与信号放大及转换单元(11)的输入端连接，所述信号放大及转换单元(11)的输出端与伺服控制器(12)电连接，所述伺服控制器(12)的输出与伺服电机(3)电连接。

5.根据权利要求1或2所述的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，其特征是：在拉杆(1)对称位置上固定有两组应变传感器(2)，且所述的两组应变传感器(2)连接成全桥测量模式。

6.根据权利要求3所述的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，其特征是：在拉杆(1)对称位置上固定有两组应变传感器(2)，且所述的两组应变传感器(2)连接成全桥测量模式。

7.根据权利要求4所述的基于伺服控制的压铸机锁模力调节装置，其特征是：在拉杆(1)对称位置上固定有两组应变传感器(2)，且所述的两组应变传感器(2)连接成全桥测量模式。

8.一种基于伺服控制的压铸机锁模力调节方法，其特征是：包括以下步骤：

(a)实时检测拉杆(1)变形量得到电压的输出信号，与产品所需的锁模力即指令脉冲进行比较；得到偏差电压如公式①所述：

Δu＝u_c-u_p                      ①

上述公式①中：u_p-应变传感器(2)的输出电压；u_c-产品正常所需的锁模力的设定控制电压；

(b)将得到的偏差电压信号通过信号放大及转换单元(11)后给伺服控制器(12)提供变形量信号；

(c)伺服控制器(12)通过得到的信号控制伺服电机(3)的转速n，并通过伺服电机(3)转速来对调模螺母(6)进行调节，以此控制锁模力在实际产品所需力的5％范围内变化，所述伺服电机(3)转速n公式为：

$n=\frac{K_t\mathrm{\Δu}}{(1+k)C_e-\frac{\mathrm{IR}}{(1+k)C_e}}$                 ②

上述公式②中：K_t-电压总放大倍数；k-闭环系统的放大系数；I-伺服电机主回路电流；R-伺服电机主回路总等效电阻；C_e-伺服电机(3)电动势系数。

9.根据权利要求8所述的基于伺服控制的压铸机锁模力调节方法，其特征是：所述应变传感器(2)的输出电压u_p为电桥输出电压，且电桥输出电压与所测拉杆(1)应变ε的关系公式为：

$u_p=\frac{1}{2}{u}_i\mathrm{s\ϵ}(1+v)$                     ③

上述公式③中：u_i-供桥电压；s-应变片灵敏度；v-拉杆的泊松比。

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