CN112108630B - 伺服压铸机开模定位控制方法 - Google Patents

Abstract

一种伺服压铸机开模定位控制方法，包括获取动模板位置数据的控制器，接收数据的伺服驱动器，控制方法为，S1、控制器获取动模板的位置数据，S2、控制器将相关数据发送至伺服驱动器，S3、伺服驱动器进行位置闭环控制，调节开模过程中动模板的速度和力度。本发明控制器获取动模板的位置数据，在开模过程中控制器将相关数据发送至伺服驱动器，伺服驱动器判断动模板的位置数据和位置指令的偏差是否在预设的范围内，若在，伺服驱动器实时规划速度和压力输出控制曲线，即调节伺服电机的转速和转矩，表现为动模板的运行速度和所受的力也得到相应的调节，从而使动模板稳定、精确的停止在位置指令所规定的位置，且开模定位的重复精度也大大提高。

Description

伺服压铸机开模定位控制方法

技术领域

本发明涉及压铸机自动控制技术领域，具体是一种伺服压铸机开模定位控制方法。

背景技术

压铸机整个生产过程中，开模动作是压铸机的一个重要且无法避免的动作，开模定位精度和重复精度在整个开模过程中尤为重要。在现有的技术上，压铸机对于开模整个过程的速度、压力、定位都是开环控制，开模整个过程中的启动、每段之间的切换、停止都是突然的，表现在动作上就是动模板的震动、停顿和异响，这就导致开模定位精度不可靠，重复精度也大大下降。尤其在与周边设备取件机的配合上，由于开模定位不精确或者重复精度不高，取件机无法正常夹取产品，甚至与动模板发生碰撞，大大增加了机器的故障率，导致生产效率的下降。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种针对伺服压铸机开模定位控制方法，能够通过位置闭环控制实时调节开模过程中动模板的速度和力，让动模板以一个合适的速度和力运动到所规定的停止位置上，平稳、可靠的停止，增加开模定位精度和重复精度，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种伺服压铸机开模定位控制方法，包括获取动模板位置数据的控制器，接收数据的伺服驱动器，其控制方法为:包括以下步骤，S1、控制器获取动模板的位置数据，S2、控制器将相关数据发送至伺服驱动器，S3、伺服驱动器进行位置闭环控制，调节开模过程中动模板的速度和力度。

控制器获取动模的位置数据为：控制器通过电子尺读取压铸机中锁模油缸活塞杆的位置数据，并将该数据发送给控制器，控制器根据预先已写入控制器的多段线性拟合的函数式，换算得到动模板的位置数据。

控制器将相关数据发送至伺服驱动器为：控制器根据压铸机工艺要求或操作要求，判断压铸机当前是否处于开模动作过程，根据动模板是否朝远离定模板的方向运动，若动模板朝远离定模板的方向运动，在开模开始到开模结束的整个过程中，控制器每隔20ms时间就通过串口协议向伺服驱动器打包发送一次数据，这些数据包括动模板的位置数据、位置指令、油压指令、流量指令、油压上升斜率指令、油压下降斜率指令、位置闭环使能、超调补偿值。

伺服驱动器进行位置闭环控制，调节开模过程中动模板的速度和力度为：压铸机在整个开模过程中，依次分为高压开模、快速开模、慢速开模三个阶段，整个开模过程，伺服驱动器根据控制器发送过来的动模板位置数据、位置指令的偏差和相关控制参数，进而实时规划速度和压力的控制曲线，调节开模过程中动模板的速度和力。

伺服驱动器通过调节输出给伺服电机的转速和转矩指令，改变伺服电机的转速和转矩，与伺服电机相连的油泵的排量和油压也跟着变化，油泵所排出的液压油通过锁模油缸作用在动模板上，实现动模板的速度和力的调节。

伺服驱动器通过调节输出给伺服电机的转速和转矩指令，改变伺服电机的转速和转矩，与伺服电机相连的油泵的排量和油压也跟着变化，油泵所排出的液压油通过锁模油缸作用在动模板上，实现动模板的速度和力的调节。

高压开模阶段，该阶段设定动模板的行程为0至10.0mm，锁模油缸压力设定范围140至160bar，锁模油缸内液压油流量设定范围80至100%；

快速开模阶段，该阶段设定动模板的行程为10.0mm至0.9*M，M为开模最大行程，锁模油缸压力设定范围80至100bar，锁模油缸内液压油流量设定范围80至100%。

慢速开模阶段，该阶段设定动模板的行程为0.9*M至M，M为开模最大行程，锁模油缸压力设定范围30至50bar，锁模油缸内液压油流量设定范围20至40%。

在开模过程中控制器将位置数据、位置指令、控制数据发送至伺服驱动器，伺服驱动器判断动模板的位置数据和位置指令的偏差是否在预设的范围内，若在，伺服驱动器实时规划速度和压力输出控制曲线，即调节伺服电机的转速和转矩。

一种伺服压铸机开模定位控制系统，包括控制器、电子尺、动模板、锁模油缸，其特征在于：控制器与电子尺电连接，以获取电子尺数据，电子尺与锁模油缸活的塞杆电连接，以获取锁模油缸的活塞杆位置数据。

伺服压铸机开模定位控制系统还包括伺服驱动器和伺服电机；

伺服驱动器与控制器电连接，以接收控制器发送过来的数据，伺服驱动器根据控制器发送过来的动模板的位置数据和位置指令的偏差和相关的控制参数，实时规划速度和压力的控制曲线，调节开模过程中动模板的速度和力；

伺服电机与伺服驱动器电连接，收到伺服驱动器输出的转速和转矩指令，调整其转速和转矩。

伺服压铸机开模定位控制系统还包括油泵、锁模油缸、机铰，所述伺服电机与油泵电连接，油泵通过油管与锁模油缸连接，所述锁模油缸通过油缸活塞杆与机铰连接，机铰与动模板连接。

本发明的有益效果如下：

控制器通过电子尺获取动模板的位置数据，在开模过程中控制器将位置数据、位置指令、控制数据发送至伺服驱动器，伺服驱动器判断动模板的位置数据和位置指令的偏差是否在预设的范围内，若在，伺服驱动器实时规划速度和压力输出控制曲线，即调节伺服电机的转速和转矩，表现为动模板的运行速度和所受的力也得到相应的调节，从而使动模板稳定、精确的停止在位置指令所规定的位置，且开模定位的重复精度也大大提高。

附图说明

图1为本发明一实施例伺服压铸机开模定位环控制方法的流程图。

图2为本发明一实施例伺服压铸机开模定位控制系统的机构示意图。

图3为本发明一实施例伺服压铸机的结构示意图。

图中，1为控制器，2为伺服驱动器，3为伺服电机，4为电子尺，5为锁模油缸，6为油泵，7为动模板。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，一种伺服压铸机开模定位控制方法，包括获取动模板7位置数据的控制器1，接收数据的伺服驱动器2，其控制方法为:包括以下步骤，

S1、控制器1获取动模板7的位置数据；

S2、控制器1将相关数据发送至伺服驱动器2；

S3、伺服驱动器2进行位置闭环控制，调节开模过程中动模板7的速度和力度。

控制器1通过电子尺4获取动模板7的位置数据，在开模过程中控制器1将位置数据、位置指令、控制数据发送至伺服驱动器2，伺服驱动器2判断动模板7的位置数据和位置指令的偏差是否在预设的范围内，若在，伺服驱动器2实时规划速度和压力输出控制曲线，即调节伺服电机3的转速和转矩，表现为动模板7的运行速度和所受的力也得到相应的调节，从而使动模板7稳定、精确的停止在位置指令所规定的位置，且开模定位的重复精度也大大提高。

在本实施例中，S1、控制器1获取动模板7的位置数据方法为：在压铸机中，电子尺4与锁模油缸5活塞杆连接，控制器1通过模拟量模块采集电子尺4的电压，再进行模数转换，得到电子尺4的位置数据，但是此时电子尺4的位置数据与动模板7的位置数据不相等，需要再根据锁模油缸5活塞杆的位置数据和动模板7的位置数据的对应关系，进行换算，从而得到动模板7的位置数据。

锁模油缸5活塞杆和动模板7的位置数据对应关系，用如下方法实现：压铸机机铰自然伸直，锁模到位，限位感应有效，将此时动模板7的位置定为零位，在开模过程中，动模板7朝远离定模板方向运动，动模板7的位置数据越来越大，直至机械极限，该位置为开模的最大行程M。在机械设计软件，根据压铸机的柱架工程图，每间隔1mm从0mm到开模最大行程得到两者位置数据，这两个数据一一对应，再进行分段的线性拟合，分段数越多，越精确。

在本发明实施例中，将上述整个行程分成五段线性拟合，每段都可以得到类y=a*x+b的函数式，其中y表示动模板7的位置数据，x表示锁模油缸活塞杆的位置数据，将这五段的分段范围、五个函数式都写入控制器1中去，控制器1再根据得到的锁模油缸5活塞杆的位置数据，判断当前位置数据所处在哪一段，就将位置数据代入哪一段的函数式中，即可得到动模板7的位置数据。

S2、控制器1将相关数据发送至伺服驱动器2；具体为：控制器1根据压铸机工艺要求或操作要求，判断当前是否处于开模动作过程，根据动模板7是否朝远离压铸机定模板的方向运动。压铸机处于手动操作时，操作人员按下“开模按钮”，控制器1收到该信号，在其他条件满足时，此时压铸机处于开模动作过程；压铸机处于自动生产时，根据压铸机生产工艺流程，压射、冷却完成后，在其他条件满足时，此时压铸机也进入开模动作过程。在开模开始到开模结束的整个过程中，控制器1每隔20ms时间就通过串口协议向伺服驱动器2打包发送一次数据，这些数据包括动模板7的位置数据、位置指令、油压指令、流量指令、油压上升斜率指令、油压下降斜率指令、位置闭环使能、超调补偿值等。其中位置闭环使能数据置为1，表示开启开模定位闭环控制，反之，则关闭开模定位闭环控制，采用传统技术的开环控制。开模结束后，控制器1需再发送一次数据至伺服驱动器2，将位置闭环使能置为0，因为该定位闭环控制仅适用于开模过程，压铸机的其他工艺动作仍然采用开环控制。

S3、伺服驱动器2进行位置闭环控制，调节开模过程中动模板7的速度和力度，具体为：

压铸机在整个开模过程中，依次分为高压开模、快速开模、慢速开模三个阶段。

高压开模阶段，需要克服巨大的锁模力，因此需要较大的力作用在动模

板上，该阶段一般设定的行程为0至10.0mm，压力设定范围140至160bar，流量设定范围80至100%；

快速开模阶段，需要保证开模动作的效率，动模板7需要较大的速度运动，该阶段一般设定的行程为10.0mm至0.9*M（M为开模最大行程），压力设定范围80至100bar，流量设定范围80至100%；

慢速开模阶段，需要保证开模动作停止稳定、准确、无撞击，则此时动模板7的速度和力要适当小，该阶段一般设定的行程为0.9*M至M（M为开模最大行程），压力设定范围30至50bar，流量设定范围20至40%。

而其中动模板7的力和速度表现为压力和流量，压力越大，动模板7所受的力越大；流量越大，动模板7的速度越大。压力和流量是由伺服驱动器来进行调节，伺服驱动器2通过调节输出给伺服电机3的转速和转矩指令，来改变伺服电机3的转矩和转速，从而实现油泵6的排量和油压的调节。

在本发明实施例中，伺服驱动器2接收控制器1数据，首先对“位置闭环使能”这个数据进行判定，判断是否开启开模定位闭环控制。如果不开启该闭环控制，则按照传统的压铸机自动控制技术，伺服驱动器2接收控制器1模拟量模块输出的电压信号，进行开环三段调节伺服电机的转速和转矩，实现动模板7的速度和力的控制；如果开启该闭环控制，此时伺服驱动器2屏蔽电压信号，根据串口协议收到的数据，进行分段控制。

开模高压阶段，因为需要克服巨大的锁模力，伺服驱动器2接收到控制器1发送过来的压力、流量指令，伺服驱动器2不进行任何的调节，直接转换成相应的指令或信号给到伺服电机3；

在开模快速阶段，伺服驱动器2将收到的动模板7的当前位移和位置指令这两个数据进行对比，判断二者偏差是否满足预设的范围内，若不满足，伺服驱动器2按照开模快速阶段所设的压力和流量直接进行输出；若满足，伺服驱动器2立即进行实时调节，规划速度和压力的控制曲线，并按照该控制曲线输出指令给伺服电机3，伺服电机3根据指令，调节其转速和转矩，油泵6的排量和油压也跟着改变，越接近设定停止位置，动模板7的力和速度越小，且伺服驱动器2会根据偏差，会在最后进一步调整伺服电机3的转速和转矩，表现为动模板7会以一个较小且合适的速度和力接近设定停止位置，然后停止运动。整个开模过程，保证了开模的效率，同时更因为采用了位置闭环控制，大大提高了开模定位的精度，使实际停止位置与设定停止位置的偏差在±1mm以内，也大大提高了开模重复精度，使每次开模定位重复精度在±0.5mm以内。

参见图2、图3，一种伺服压铸机开模定位闭环控制系统，包括：控制器1、电子尺4，动模板7，控制器1与电子尺4连接，用于获取所述电子尺4数据；电子尺4与锁模油缸5活塞杆连接，用于获取锁模油缸5活塞杆位置数据。

伺服压铸机开模定位闭环控制系统还包括伺服驱动器2和伺服电机3：所述的伺服驱动器2与控制器1电连接，用于接收所述控制器1发送过来的数据，所述伺服驱动器2根据控制器1发送过来的动模板7的位置数据和位置指令的偏差和相关的控制参数，实时规划速度和压力的控制曲线，调节开模过程中动模板7的速度和力；

伺服电机3与伺服驱动器2连接，收到伺服驱动器2输出的转速和转矩指令，调整其转速和转矩。

伺服压铸机开模定位闭环控制系统还包括油泵6、锁模油缸5、机铰，所述伺服电机3与油泵6电连接，所述油泵6通过油管与锁模油缸5连接，所述锁模油缸5通过油缸活塞杆与机铰连接，所述机铰与动模板7连接。

上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种伺服压铸机开模定位控制方法，包括获取动模板位置数据的控制器，接收数据的伺服驱动器，其特征在于：其控制方法为：包括以下步骤，S1、控制器获取动模板的位置数据，S2、控制器将相关数据发送至伺服驱动器，S3、伺服驱动器进行位置闭环控制，调节开模过程中动模板的速度和力度；

控制器通过电子尺获取动模板的位置数据，在开模过程中控制器将位置数据、位置指令、控制数据发送至伺服驱动器，伺服驱动器判断动模板的位置数据和位置指令的偏差是否在预设的范围内，若在，伺服驱动器实时规划速度和压力输出控制曲线，即调节伺服电机的转速和转矩；

控制器获取动模板的位置数据方法为：在压铸机中，电子尺与锁模油缸活塞杆连接，控制器通过模拟量模块采集电子尺的电压，再进行模数转换，得到电子尺的位置数据，若此时电子尺的位置数据与动模板的位置数据不相等，则再根据锁模油缸活塞杆的位置数据和动模板的位置数据的对应关系，进行换算，从而得到动模板的位置数据；

锁模油缸活塞杆和动模板的位置数据对应关系，用如下方法实现：压铸机机铰自然伸直，锁模到位，限位感应有效，将此时动模板的位置定为零位，在开模过程中，动模板朝远离定模板方向运动，动模板的位置数据越来越大，直至机械极限，该位置为开模的最大行程M；在机械设计软件，根据压铸机的柱架工程图，每间隔1mm从0mm到开模最大行程得到两者位置数据，这两个数据一一对应，再进行分段的线性拟合，将上述整个行程分成五段线性拟合，每段都可以得到类y=a*x+b的函数式，其中y表示动模板的位置数据，x表示锁模油缸活塞杆的位置数据，将这五段的分段范围、五个函数式都写入控制器中去，控制器再根据得到的锁模油缸活塞杆的位置数据，判断当前位置数据所处在哪一段，就将位置数据代入哪一段的函数式中，即可得到动模板的位置数据；

压铸机在整个开模过程中，依次分为高压开模、快速开模、慢速开模三个阶段，伺服驱动器接收控制器数据，首先对“位置闭环使能”这个数据进行判定，判断是否开启开模定位闭环控制；如果不开启该闭环控制，则按照传统的压铸机自动控制技术，伺服驱动器接收控制器模拟量模块输出的电压信号，进行开环三段调节伺服电机的转速和转矩，实现动模板的速度和力的控制；如果开启该闭环控制，此时伺服驱动器屏蔽电压信号，根据串口协议收到的数据，进行分段控制；

在开模快速阶段，伺服驱动器将收到的动模板的当前位移和位置指令这两个数据进行对比，判断二者偏差是否满足预设的范围内，若不满足，伺服驱动器按照开模快速阶段所设的压力和流量直接进行输出；若满足，伺服驱动器立即进行实时调节，规划速度和压力的控制曲线，并按照该控制曲线输出指令给伺服电机，伺服电机根据指令，调节其转速和转矩，油泵的排量和油压也跟着改变，越接近设定停止位置，动模板的力和速度越小，且伺服驱动器会根据偏差，会在最后进一步调整伺服电机的转速和转矩。

2.根据权利要求1所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：控制器获取动模的位置数据为：控制器通过电子尺读取压铸机中锁模油缸活塞杆的位置数据，并将该数据发送给控制器，控制器根据预先已写入控制器的多段线性拟合的函数式，换算得到动模板的位置数据。

3.根据权利要求1所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：控制器将相关数据发送至伺服驱动器为：控制器根据压铸机工艺要求或操作要求，判断压铸机当前是否处于开模动作过程，根据动模板是否朝远离定模板的方向运动，若动模板朝远离定模板的方向运动，在开模开始到开模结束的整个过程中，控制器每隔20ms时间就通过串口协议向伺服驱动器打包发送一次数据，这些数据包括动模板的位置数据、位置指令、油压指令、流量指令、油压上升斜率指令、油压下降斜率指令、位置闭环使能、超调补偿值。

4.根据权利要求1所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：伺服驱动器进行位置闭环控制，调节开模过程中动模板的速度和力度为：整个开模过程，伺服驱动器根据控制器发送过来的动模板位置数据、位置指令的偏差和相关控制参数，进而实时规划速度和压力的控制曲线，调节开模过程中动模板的速度和力。

5.根据权利要求4所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：伺服驱动器通过调节输出给伺服电机的转速和转矩指令，改变伺服电机的转速和转矩，与伺服电机相连的油泵的排量和油压也跟着变化，油泵所排出的液压油通过锁模油缸作用在动模板上，实现动模板的速度和力的调节。

6.根据权利要求4所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：高压开模阶段，该阶段设定动模板的行程为0至10.0mm，锁模油缸压力设定范围140至160bar，锁模油缸内液压油流量设定范围80至100%。

7.根据权利要求4所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：快速开模阶段，该阶段设定动模板的行程为10.0mm至0.9*M，M为开模最大行程，锁模油缸压力设定范围80至100bar，锁模油缸内液压油流量设定范围80至100%。

8.根据权利要求4所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：慢速开模阶段，该阶段设定动模板的行程为0.9*M至M，M为开模最大行程，锁模油缸压力设定范围30至50bar，锁模油缸内液压油流量设定范围20至40%。

9.根据权利要求1至8任一项所述伺服压铸机开模定位控制方法，其特征在于：在开模过程中控制器将位置数据、位置指令、控制数据发送至伺服驱动器，伺服驱动器判断动模板的位置数据和位置指令的偏差是否在预设的范围内，若在，伺服驱动器实时规划速度和压力输出控制曲线，即调节伺服电机的转速和转矩。

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