CN1079319C - 电机驱动注模机用低能耗控制装置 - Google Patents

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Abstract

用于具有夹具装置的电机驱动注模机的控制装置，夹具装置包括伺服电机和滚珠丝杠机构，丝杠机构包括将伺服电机的旋转变为直线运动的丝杠和螺帽。控制装置包括通过夹紧力产生设定图形的图形产生器。图形产生器按所设定夹紧力的需要计算夹具装置中预定移动部件行进距离S0，产生由上限(S0+△S)和下限(S0-△S)所限定允许偏差范围2△S的设定图形。在夹紧力达上限(S0+△S)确定值后，在时间Tf内丝杠反转使夹具装置后退。

Description

电机驱动注模机用低能耗控制装置
本发明涉用电机驱动注模机用的一种控制装置。尤其是涉及用于夹具装置的一种控制装置，该夹具装置用于通过由伺服电机驱动的肘杆机构夹紧制品。
注模机的夹具装置包括一伺服电机、一滚珠丝杠和一肘杆机构。伺服电机具有预先确定的转矩。滚珠丝杠包括一滚珠丝杠和一螺帽用于将伺服电机的旋转变为直线运动。伺服电机的旋转传递给滚珠丝杠。与之相对应，滚珠丝杠旋转且螺帽向前运动。使肘杆机构能实现夹紧。
典型地树脂制模成形涉及多道工序，即，配制树脂、填注、闭模得压和冷却。除了这些工序之外，夹具装置执行一夹紧工序。在夹具装置中，为在夹紧工序中提供其分布表现出预定图形的夹紧力，要控制伺服电机的转矩。
在产生一设定的夹紧力时，常规的夹具装置产生一近似为最大转矩的转矩，这个最大转矩是由额定值确定的。同时，近似相等于最大转矩的转矩要维持到整个夹紧工序的完成。确定伺服电机的额定值时要考虑构成肘杆机构的各部件之间的磨擦系数。
在任何情况下，常规夹具装置均要从夹紧工序的开始到结束保持由伺服电机产生的最大转矩。这就耗费了相当大量的电能。
因而，本发明的目的是提供一种电机驱动注模机的控制装置，它能够以较少的电能消耗维持一设定的夹紧力。
本发明适用于电机驱动注模机的控制装置，它包括具有伺服电机和球头滚珠丝杠机构，球头滚珠丝杠机构包括滚珠丝杠和一螺帽，它用于将伺服电机的旋转变换为直线运动。
根据本发明的一个方面，该控制装置包括用于产生一设定夹紧力图形的图形产生器。根据所设定的夹紧力的需要，图形产生器根据所设定的夹紧力计算在夹具装置中可移动的部件的行进距离S0。然后图形产生器产生允许偏差范围为2ΔS的造形图形，该允许偏差2ΔS是针对所算出的行进距离S0的一上限(S0＋ΔS)和一下限(S0－ΔS)而被限定的。在夹紧工序的起始时，夹具装置产生一由上限(S0＋ΔS)确定的夹紧力，它是在正常方向上通过旋转滚珠丝杠方式产生的。此外，在夹紧力达到由上限(S0＋ΔS)确定的值之后，夹具装置在预定的夹紧时间间隔Tf内，通过以相反的方向旋转滚珠丝杠轴，在由允许的偏差范围2ΔS所确定的范围内连续地降低夹紧力。
图1是本发明所采用的夹具装置基本结构的示意图；
图2是说明本发明的用于夹具装置的控制装置的结构的方框图；
图3是表示由图2中所示的设定图形产生器产生的一设定图形实例的视图；
图4是描述图2中所示控制装置工作的流程图。
现参照图1描述在一电机驱动注模机中的夹具装置。在图1中，夹具装置10包括一固定压板11、四根连接杆12、一可移动的压板13、两根支臂14、一肘节支撑15、一伺服电机16、一滚珠丝杠17、一交叉头18、一第一肘节杆19-1及一第二肘节杆19-2。在图1中仅示出了两个连接杆12。肘节机构是由两根支臂14、肘节15、交叉头18及第一和第二肘节杆19-1、19-2所构成。同时图中未示出固定和可移动压板11和13分别连接固定的和可移动的模具，以使它们彼此相对。固定压板11是牢固地固定在基座20上。可移动压板13根据两根支臂14的位置在四根连接杆12上滑动。
伺服电机16的旋转被传递给滚珠丝杠17。一螺帽21与滚珠丝杠17螺纹接合。丝杠17的旋转使螺帽21向前移动，这使肘节机构实现夹紧操作。
夹紧力是通过向需要保持所设定夹紧力的位置移动可移动模具的方式保持的。当在夹具装置10中在产生设定夹紧力时，肘节机构的两臂14不是完全展开的。而为了避免肘节机构的所谓“锁死”状态，支臂14短于全部展开的状态。锁死是一种状态，其中两个支臂14由于被全部展开而锁住，且二者均不能回到原始位置。仅有两个支臂14完全展开时，锁死才会发生。尤其是，当夹紧力超过在系统正常使用期间给出的某一限定值时，随着两个支臂14完全展开，肘节机构将由于摩擦力而被锁住。
当在夹具装置10中提供设定夹紧力时，伺服电机16产生一近似为最大转矩的转矩，该最大转矩是由额定值确定的。此外，该近似等于最大转矩的转矩一直保持到夹紧工序的完成。
如上所述，常规夹具装置在任何情况下，自夹紧工序的开始到结束维持由伺服电机16产生的最大转矩。这耗费了相当大量的电能。
参照图2，它描述了本发明最佳实施例用于一夹具装置的一控制装置。该控制装置包括一图形产生器31。图形产生器31如图3所示那样产生一设定图形Sr。图形产生器31产生表示与所产生的设定图形Sr一致的指令值的一指令信号。在图3中，由于夹紧力的分布图反映交叉头18的位移分布图，所以夹紧力是作为交叉头18的位置说明的。控制装置还包括一用于传感交叉头18位置的一位置传感器32。位置传感器32产生一表示感知位置的位置传感信号。减法器33计算由图形产生器31提供的指令信号和位置传感器32获得的位置传感信号之间的差值。然后减法器33向放大器34馈送代表该差值的计算出的差值信号。放大器34具有包括PID(比例积分)补偿的作用。放在器34放大计算出的差值信号并产生表示伺服电机16指令转矩值的一转矩指令信号。电机驱动器35根据由放大器34提供的指令转矩值驱动伺服电机16。
在图3中，本发明的特性如下。图形产生器31根据所设定夹紧力的需要计算交叉头18的位移量，该位移量是产生用作行进距离S0的所设定夹紧力所需要的。偏差值ΔS是根据在夹紧力可变化的范围内所允许的偏差范围确定的。
在夹紧完成时，所设定图形Sr被生成以致使交叉头18的行进距离达到上限，即(S0＋ΔS)。此外，在夹紧工序结束前的夹紧时间间隔Tf期间，行进的距离应小于上限(S0＋ΔS)，并且是在离上限(S0＋ΔS)为2ΔS的偏差内。
对于这样一设定的图形Sr，滚珠丝杠17按照产生所设定夹紧力需要的旋转量加上与夹紧力允许偏差对应的旋转量(对应于距离ΔS)旋转。这使得夹紧装置10产生比所设定的夹紧力大的夹紧力，而所超出的量对应于所允许的偏差范围。在夹紧周期Tf期间，滚珠丝杠17在上限(S0＋ΔS)和下限(S0－ΔS)间的范围内反向连续地旋转。
如前面所述，一旦达到了设定夹紧力之后，滚珠丝杠17是在所允许的夹紧力的偏差范围内(通常为设定夹紧力的±1％)反向地旋转。其结果，在利用滚珠丝杠17或肘节机构的负作用的同时，伺服电机16的转矩能够被降低。
叁照图4，在夹紧开始时的步骤ST1，控制装置确定设定图形Sr的值Sr(t)是否超进上限(S0＋ΔS)，以确定夹紧是否完成。当确定夹紧完成时，控制装置在步骤ST2反方向旋转丝杠17，以2ΔS/Tf的比率逐步地拉回移动模具。在完成夹紧之后时间t时的值Sr(t)是由等式：(S0＋ΔS－2ΔS×t/Tf)给出。
如上所述，本发明的控制装置提供大于所设定夹紧力并且是在夹紧完成所允许的偏差范围内的夹紧力。然后，控制装置在其后的夹紧时间内以在反方向旋转滚珠丝杠17的方式，在偏差所允许的范围内减少夹紧力。因而，能够降低伺服电机16的转矩。换句话说，仅通过施加一微小电流，就能将夹紧力保持为或约为所设定夹紧力。
至此结合最佳实施例已描述了本发明，其中在夹具装置中，位置传感器32传感交叉头18的位置。然后，位置传感器32可以传感夹具装置中其它移动部件的位置。例如包括螺帽21和移动模具的其它可移动部件。

Claims (2)

1.一种电机驱动注模机用控制装置，该电机驱动注模机包括具有一伺服电机和滚珠丝杠机构的夹具装置，滚珠丝杠机构中包括用于将伺服电机的旋转变为直线运动的一滚珠丝杠和一螺帽，其特征在于：
控制装置包括通过夹紧力来产生所设定图形的一图形产生器，与所需的设定夹紧力相对应，所述图形产生器根据所设定的夹紧力计算在夹具装置中预定可移动部件的行进距离S0，产生具有由与算出的行进距离S0相关的上限(S0＋ΔS)和下限(S0－ΔS)所确定的允许偏差范围2ΔS的设定的图形，在夹紧力达到由上限(S0＋ΔS)确定的值之后，在预定的夹紧时间间隔Tf内，通过反方向地旋转滚珠丝杠，所述夹具装置不断地后退，以便使夹紧力在由所允许的偏差2ΔS所确定的范围内。
2.根据权利要求1所述的注模机用控制装置，其特征在于夹紧力的下降率可通过公式2ΔS/Tf计算出。
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