CN103624946B - 一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法，是当控制器通过解读设定的工艺参数，建立运动模型，将速度和扭矩参数指令分别下达给主驱动器和从驱动器，两个驱动器分别跟随控制器指令输出频率和电流，驱动伺服电机执行动作。控制器通过控制两个驱动器，平衡两个伺服电机的输出扭矩，使两个伺服电机扭矩叠加。同时，控制器通过对主驱动器的速度控制，以及两个伺服电机之间的同步带驱动，使系统达到速度同步，优点是降低成本和降低伺服电机惯量。

Description

一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动注塑机的注射控制方法，尤其是涉及一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法。

背景技术

现有的电动注塑机注射部件采用单个伺服驱动器和单个伺服电机来控制螺杆的射进和射退动作。因注射部件工况有以下特性：

1.注射，螺杆做注射进动作，将熔融的塑料粒子挤入模腔，直至熔胶将模腔充满。

2.保压，螺杆在模腔充满后继续做前进动作，原料的压缩产生保压压力，此时，螺杆速度基本接近零速。

在上述两种运动工况中，注射伺服电机都需要大扭矩输出。随着市场需求的日益增长，电动注塑机逐步向大型化发展。当电动注塑机的大型化发展到一定程度时，大功率的伺服电机和伺服驱动器受到了制造工艺的制约，尤其是大功率伺服电机结构因个体大，系统惯量也非常大，在性能上已难以满足正常的注射工艺（响应速度快，输出扭矩高）需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法，电动注塑机的注射部件由两个伺服电机通过同步带同时驱动一根滚珠丝杠，采用同步控制方法，实现扭矩的叠加输出。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法，包括控制器、主驱动器、从驱动器、主伺服电机、从伺服电机、安装于主伺服电机内的主编码器和安装于从伺服电机内的从编码器，控制器通过第一通讯总线与所述的主驱动器连接，控制器通过第二通讯总线与从驱动器连接，所述的主驱动器与所述的主伺服电机连接，所述的从驱动器与所述的从伺服电机连接，安装于主伺服电机内的主编码器与主伺服电机的主轴连接，安装于从伺服电机内的从编码器与从伺服电机的主轴连接，主伺服电机通过主伺服电机同步带轮及第一同步带与滚珠丝杠带轮连接，从伺服电机通过从伺服电机同步带轮及第二同步带与所述的滚珠丝杠带轮连接，所述的滚珠丝杠带轮与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠与所述的注射螺杆连接，具体步骤包括：

1）控制器根据电动注塑机的注射速度、注射加速度和注射行程参数，建立相应的速度曲线，并将该速度曲线通过第一通讯总线实时地将速度曲线中的速度参数发送给主驱动器，同时控制器向主驱动器发送由主伺服电机在跟随该速度曲线过程中主驱动器输出的扭矩限幅参数；

2）主驱动器通过第一通讯总线得到控制器给定的速度参数和扭矩限幅，实时向主伺服电机输出运行速度所需频率和扭矩输出所需的电流；

3）主驱动器通过第一通讯总线将主驱动器从主伺服电机读取的主编码器实时速度和主驱动器的实时输出扭矩信号发送给控制器；

4）控制器通过接收主驱动器反馈的主驱动器从主伺服电机读取的主编码器实时速度，即时调整速度曲线，并将调整后速度曲线的速度参数实时发送给主驱动器，控制器通过主驱动器驱动主伺服电机，主驱动器在扭矩限幅下，调整主伺服电机的跟随转速，实现主伺服电机的速度闭环控制；

5）控制器将接收到的主驱动器的实时输出扭矩信号作目标扭矩参数，通过第二通讯总线实时发送给从驱动器；同时，控制器向从驱动器发送由从伺服电机在跟随该目标扭矩参数过程中从驱动器输出的速度限幅；

6）从驱动器通过第二通讯总线得到控制器给定的目标扭矩和速度限幅，实时向从伺服电机输出运行所需电流和频率；从伺服电机输出与主伺服电机相等的扭矩，使主伺服电机和从伺服电机输出的扭矩之和达到目标扭矩，实现扭矩的叠加；

7）主伺服电机通过主伺服电机同步带轮及第一同步带驱动滚珠丝杠，同时从伺服电机通过从伺服电机同步带轮及第二同步带驱动所述的滚珠丝杠，从伺服电机和主伺服电机的速度一致，主伺服电机作速度闭环控制，从伺服电机作扭矩的叠加输出。

与现有技术相比，本发明的优点是当控制器通过解读设定的工艺参数，建立运动模型，将速度和扭矩参数指令分别下达给主驱动器和从驱动器，两个驱动器分别跟随控制器指令输出频率和电流，驱动伺服电机执行动作。控制器通过控制两个驱动器，平衡两个伺服电机的输出扭矩，使两个伺服电机扭矩叠加。同时，控制器通过对主驱动器的速度控制，以及两个伺服电机之间的同步带驱动，使系统达到速度同步。双电机并行注射控制方法相比于单个驱动器和伺服电机驱动螺杆注射动作具有如下优点：

1、降低成本，使用双电机并行注射控制的注射部件，可以减半伺服电机、伺服驱动器的单体功率，降低制造难度，缩减成本。

2.降低伺服电机惯量，提高系统响应性能。注射部件采用两个小功率伺服电机后，其系统的惯量为采用单个伺服电机的1/4，大幅提高了系统的响应性能。伺服电机惯量的大小，直接影响到全电动注塑机的注射响应能力。在注射工况中需要更高的注射响应性能，通过双电机并行注射控制方法，可以极大地提高机器性能，满足注射工况需求。

附图说明

图1为本发明的双电机驱动滚珠丝杠的结构图；

图2为本发明的硬件结构框图；

图3为本发明的流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法，包括控制器1、主驱动器2、从驱动器3、主伺服电机4、从伺服电机5、安装于主伺服电机4内的主编码器和安装于从伺服电机5内的从编码器，控制器1通过第一通讯总线6与主驱动器2连接，控制器1通过第二通讯总线7与从驱动器3连接，主驱动器3与主伺服电机4连接，从驱动器3与从伺服电机5连接，安装于主伺服电机4内的主编码器与主伺服电机4的主轴连接，安装于从伺服电机5内的从编码器与从伺服电机5的主轴连接，主伺服电机4通过主伺服电机同步带轮8及第一同步带9与滚珠丝杠带轮10连接，从伺服电机4通过从伺服电机同步带轮11及第二同步带12与滚珠丝杠带轮10连接，滚珠丝杠带轮10与滚珠丝杠13连接，滚珠丝杠13与注射螺杆连接，具体步骤包括：

1）控制器1根据电动注塑机的注射速度、注射加速度和注射行程参数，建立相应的速度曲线，并将该速度曲线通过第一通讯总线6实时地将速度曲线中的速度参数发送给主驱动器2，同时控制器1向主驱动器2发送由主伺服电机4在跟随该速度曲线过程中主驱动器2输出的扭矩限幅参数；

2）主驱动器2通过第一通讯总线6得到控制器1给定的速度参数和扭矩限幅参数，实时向主伺服电机4输出运行速度所需频率和扭矩输出所需的电流；

3）主驱动器2通过第一通讯总线6将主驱动器2从主伺服电机4读取的主编码器实时速度和主驱动器2的实时输出扭矩信号发送给控制器1；

4）控制器1通过接收主驱动器2反馈的主驱动器2从主伺服电机4读取的主编码器实时速度，即时调整速度曲线，并将调整后速度曲线的速度参数实时发送给主驱动器2，控制器1通过主驱动器2驱动主伺服电机4，主驱动器2在扭矩限幅下，调整主伺服电机4的跟随转速，实现主伺服电机4的速度闭环控制；

5）控制器1将接收到的主驱动器2的实时输出扭矩信号作目标扭矩参数，通过第二通讯总线7实时发送给从驱动器3；同时，控制器1向从驱动器3发送由从伺服电机5在跟随该目标扭矩参数过程中从驱动器3输出的速度限幅；

6）从驱动器3通过第二通讯总线7得到控制器1给定的目标扭矩和速度限幅，实时向从伺服电机5输出运行所需电流和频率；从伺服电机5输出与主伺服电机4相等的扭矩，使主伺服电机4和从伺服电机5输出的扭矩之和达到目标扭矩，实现扭矩的叠加；

7）主伺服电机4通过主伺服电机同步带轮8及第一同步带9驱动滚珠丝杠，同时从伺服电机5通过从伺服电机同步带轮11及第二同步带12驱动滚珠丝杠，从伺服电机5和主伺服电机4的速度一致，主伺服电机4作速度闭环控制，从伺服电机5作扭矩的叠加输出。

Claims (1)

1.一种电动注塑机的双电机并行注射控制方法，其特征在于包括控制器、主驱动器、从驱动器、主伺服电机、从伺服电机、安装于主伺服电机内的主编码器和安装于从伺服电机内的从编码器，控制器通过第一通讯总线与所述的主驱动器连接，控制器通过第二通讯总线与从驱动器连接，所述的主驱动器与所述的主伺服电机连接，所述的从驱动器与所述的从伺服电机连接，安装于主伺服电机内的主编码器与主伺服电机的主轴连接，安装于从伺服电机内的从编码器与从伺服电机的主轴连接，主伺服电机通过主伺服电机同步带轮及第一同步带与滚珠丝杠带轮连接，从伺服电机通过从伺服电机同步带轮及第二同步带与所述的滚珠丝杠带轮连接，所述的滚珠丝杠带轮与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠与注射螺杆连接，具体步骤包括：

1）控制器根据电动注塑机的注射速度、注射加速度和注射行程参数，建立相应的速度曲线，并将该速度曲线通过第一通讯总线实时地将速度曲线中的速度参数发送给主驱动器，同时控制器向主驱动器发送由主伺服电机在跟随该速度曲线过程中主驱动器输出的扭矩限幅参数；

2）主驱动器通过第一通讯总线得到控制器给定的速度参数和扭矩限幅参数，实时向主伺服电机输出运行速度所需频率和扭矩输出所需的电流；

3）主驱动器通过第一通讯总线将主驱动器从主伺服电机读取的主编码器实时速度和主驱动器的实时输出扭矩信号发送给控制器；

4）控制器通过接收主驱动器反馈的主驱动器从主伺服电机读取的主编码器实时速度，及时调整速度曲线，并将调整后速度曲线的速度参数实时发送给主驱动器，控制器通过主驱动器驱动主伺服电机，主驱动器在扭矩限幅下，调整主伺服电机的跟随转速，实现主伺服电机的速度闭环控制；

5）控制器将接收到的主驱动器的实时输出扭矩信号作目标扭矩参数，通过第二通讯总线实时发送给从驱动器；同时，控制器向从驱动器发送由从伺服电机在跟随该目标扭矩参数过程中从驱动器输出的速度限幅；

6）从驱动器通过第二通讯总线得到控制器给定的目标扭矩参数和速度限幅，实时向从伺服电机输出运行所需电流和频率；从伺服电机输出与主伺服电机相等的扭矩，使主伺服电机和从伺服电机输出的扭矩之和达到目标扭矩，实现扭矩的叠加；

7）主伺服电机通过主伺服电机同步带轮及第一同步带驱动滚珠丝杠，同时从伺服电机通过从伺服电机同步带轮及第二同步带驱动所述的滚珠丝杠，从伺服电机和主伺服电机的速度一致，主伺服电机作速度闭环控制，从伺服电机作扭矩的叠加输出。