CN1242284A - 一种电机驱动注塑机中测力传感器零位的调整方法 - Google Patents

Abstract

一种电机驱动注塑机包括一伺服电机驱动注射装置和一用于检测保存在螺杆前面的熔融树脂压力的测力传感器。一位置检测器检测螺杆位置,一控制器根据测力传感器和位置检测器的检测值控制伺服电机。控制器根据测力传感器零位调整命令,控制伺服电机在一组后退前进运动中,带动螺杆以某一前进位移和后退位移进行多次前进后退,并根据螺杆后退前进位移期间测力传感器所测得的多个值计算出一个平均值,来调整测力传感器的零位。

Description

一种电机驱动注塑机中测力传感器零位的调整方法

本发明涉及一种电机驱动注塑机，该注塑机带有一个由伺服电机驱动的注射装置。更具体地说，本发明涉及一种用于伺服电机控制系统上压力检测的测力传感器的零点调整方法。

近些年来，由伺服电机取代液压执行机构的电机驱动注塑机得到了日益广泛的应用。以下概述了这种伺服电机驱动的注射装置的操作过程。

在增塑/计量过程中，螺杆转动伺服电机带动螺杆转动。螺杆位于一个加热压筒当中。一种树脂通过一个料斗注入到加热压筒中螺杆的后部。转动的螺杆使树脂融化并向前推进，这样一定量的树脂就被送到加热压筒的嘴部。在此期间，螺杆受到封闭在压筒嘴部的熔融树脂的后推作用力而向后被推动。

一个注射轴直接联结在螺杆的末端。注射轴通过一个轴承可转动地支承在一个压力板上。支承在压力板上的注射伺服电机沿轴向驱动注射轴。通过一个滚珠丝杠，随着伺服电机的运动，压力板沿着导向杆进退运动。通过测力传感器测得上述熔融树脂后推力，这种后推力可以通过一个控制环路加以控制。

在一个填充过程中，注射伺服电机带动压力板前进。螺杆的嘴部起一个柱塞作用，把熔融树脂填充到一个模具之中。

在填充过程结束时，熔融树脂充满模具腔体空间。在这一点上，螺杆的向前运动控制模式从速度控制模式转换到压力控制模式。这种转换称为V(velocity)-P(pressure)转换，它会影响到所生产的模塑产品的质量。

在V-P转换之后，模具腔体中的树脂在预定的压力下冷却。这一过程称为保持过程。在这一个保持过程中，树脂的压力在反馈环路中得到控制，也就是上面提到的后推力控制。

然后，在保持过程结束后，注射装置又返回到上面提到的增塑/计量过程。换句话说，在增塑/计量过程的同时，夹紧装置从模具中退出一个固体产品。退模过程包括，打开模具，使用退模机构从模具中退出固体产品，然后合上模具以便象先前那样向模具中充入树脂。

对于带有测力传感器的注塑机，应该注意的是，必需根据注塑机的运转情况调整测力传感器的零点。以下举例说明了零点调整的方法。螺杆前进一次再后退一次，以便计算螺杆进退过程中，测力传感器测得值的平均值。这个平均值被设置成测力传感器的零位。

然而，以上描述的仅仅根据螺杆的单个往复过程调整零位的方法，无法给出一个精确的零位值。这其中的一个可能的原因是，在螺杆的一个单一往复运动期间，螺杆和加热压筒之间可能会偶尔存在固态的树脂，因而妨碍了螺杆运动的完成。另一个原因可能是由于杂质偶尔落入到运动单元或与螺杆机械连接的单元中。在上述情况下，由于固化树脂或杂质的影响，很难用测力传感器检测后推力。可以想象，由于上述任何因素引起的零位设置错误都会影响到后面注塑过程生产的模压产品的质量。

因此，本发明的一个目的是提出一种精确调整测力传感器零位的方法。

本发明可以用于一种电机驱动注塑机，这种注塑机包括一个伺服电机驱动的注射装置，一个用于检测保存在螺杆前面的熔融树脂压力的测力传感器，一个用于检测螺杆位置的位置检测器，以及一个根据测力传感器和位置检测器的测量值控制伺服电机的控制器。

根据本发明的一个方面，相应于测力传感器的零位调整命令，控制器控制伺服电机带动螺杆做多次进退运动。控制器根据螺杆进退运动期间测力传感器的几次检测值，计算出一个平均值，从而调整测力传感器的零位。

参照附图可以更全面地了解本发明，其中：

图1是采用本发明的一种电机驱动注塑机的结构的示意图；

图2描述的是根据本发明的一种测力传感器的零位调整方法。

参照图1，描述了一种电机驱动注塑机的结构，其中包括一个由伺服电机驱动的注射装置，它可以有助于了解本发明。注射装置带动螺杆转动，通过一个滚珠丝杠和螺母，把伺服电机的旋转运动转换成直线运动。

在图1中，注射伺服电机11的转动被传递到滚珠丝杠12上。螺母13固定在压力板14上，以便压力板14随着滚珠丝杠12的转动而前进后退。压力板14可以沿固定在机座(未示出)上的导向杆15和16运动。压力板14的前后运动经过轴承17、测力传感器18和注射轴19传递到螺杆20上。螺杆20位于加热压筒21之中，可以转动和沿轴向运动。对应于螺杆20的末端的加热压筒21上，带有一个用于加入树脂的料斗22。螺杆转动伺服电机24的转动经过偶合件23传递到注射轴19上，偶合件23可以由比如说皮带和皮带轮组成。换句话说，螺杆20的转动是由于螺杆转动伺服电机24带动注射轴19的结果。

在增塑/计量过程中，当螺杆20在加热压筒21中转动着后退时，熔融树脂保存在加热压筒21中的螺杆20头部，也就是嘴部21-1。然后通过在加热压筒21中推进螺杆20，使螺杆20前面的熔融树脂注入模具，加压成型。作用在树脂上的力，可以通过测力传感器18以反作用力的形式测得，这种反作用力称为压力。所测得的压力经测力传感器放大器25放大，然后输送到控制器26中。

位置检测器27安装在压力板14中，用来检测螺杆20的运动。从位置检测器27得到的检测信号经过放大器28放大，然后输入到控制器26中。控制器26根据上述过程中操作者所设置的每个值，向伺服放大器29和30输出一个电流(扭矩)命令。伺服放大器29通过控制注射伺服电机11的驱动电流，来控制注射伺服电机11的输出扭矩。伺服放大器30通过控制螺杆转动伺服电机24的驱动电流，来控制螺杆转动伺服电机24的转速。注射伺服电机11和螺杆转动伺服电机24分别带有用来检测转速的编码器31和32。编码器31和32所测得的转速输入到控制器26中。

应该指出的是图1所示的结构是为了简单和方便起见。在日本专利公开号9-174626中，描述了这种注射装置的一种具体结构的实例。

以下描述了根据本发明的一种最佳实施例的测力传感器的零位调整方法。本发明可以适用于大多数具有以下特征的电机驱动注塑机，即这种注塑机带有一个电机驱动的注射装置和一个用于压力检测的测力传感器，测力传感器构成了伺服电机控制系统的一部分。因此，以下描述了本发明应用于图1所示的电机驱动注塑机的情形。

为了调整零位，操作者通过一个比如键盘这样的输入单元35，向控制器26中输入一条调整测力传感器18零位的命令。控制器26根据零位调整命令，控制注射伺服电机11驱动螺杆20作数次前进后退运动。控制器26然后根据螺杆在后退前进期间，由测力传感器18所测得的几个值，计算出一个平均值，调整测力传感器18的零位。以上提到的往复运动可以预先定义为比如，一个前进运动紧接在一个后退运动之后。还有，螺杆20的移动量(一般以毫米表示)也可以预先定义为比如第一个周期最大，然后逐渐递减。可以通过输入单元35来输入螺杆20的移动量，来完成这种设置。

参照图2，描述了螺杆20进行了三个后退和前进周期的情况。第一个后退长度B1和第一个前进长度F1，分别代表螺杆20的最大后退位移量和最大前进位移量。螺杆20的第二后退长度B2和第二前进长度F2，分别小于第一周期中的后退长度和前进长度。螺杆20的第三后退长度B3和第三前进长度F3，分别小于第二周期中的后退长度和前进长度。

控制器26根据位置检测器27提供的位置检测信号，检测螺杆20的运动量，控制螺杆20的上述后退和前进运动。更具体地说，控制器26控制螺杆20从0位置后退，后退位移量对应于后退长度B1。此时，测力传感器18提供一个压力检测值PB1。然后，控制器26控制螺杆20从第一后退位置前进，其前进位移量等于前进长度F1。此时，测力传感器给出一个压力检测值PF1。类似地，控制器26控制螺杆20从第一前进位置后退，其后退位移量等于后退长度B2。此时，测力传感器18测得压力检测值PB2。然后，螺杆20从第二后退位置前进，其前进位移量等于前进长度F2。此时，测力传感器18提供一个压力检测值PF2。然后，螺杆20从第二前进位置后退，其后退位移量等于后退长度B3，测力传感器18测得压力检测值PB3。然后，螺杆20从第三后退位置前进，其前进位移量等于前进长度F3，测力传感器18测得压力检测值PF3。

控制器26根据压力检测值PF1至PF3和PB1至PB3进行如下计算，给出一个平均值PM。

PM＝{(PB1+PF1)/2+(PB2+PF2)/2+(PB3+PF3)/2}/3

控制器26以平均值PM作为零点。简而言之，控制器26使用平均值PM作为以后控制操作的补偿值。例如，根据螺杆20后退过程中获得的压力检测值PB，控制器26使用(PB-PM)值作为实际的后退长度。

上述的多周期后退前进零位调整方法有许多好处。在螺杆20的第一个后退前进运动周期过程中，在螺杆20和加热压筒21之间可能存在着固体树脂颗粒。在现有技术的零位计算方法中，这可能会影响零位计算精度。然而，这种不正常的情况延续到后续的螺杆20后退和前进运动周期中的可能性微乎其微。这就意味着，即使在第一平均值具有一定误差的情况下，平均操作方法所获得的平均值也更加接近真正的零位值。螺杆20在控制器26的控制下，在第一后退前进周期中运动的位移最大，在随后的周期中运动长度逐渐减小。因此，在第一周期中出现不正常情况的可能性最大。第二和以后的周期中出现这种不正常情况的可能性小得多。通过对在几个周期中所获得的值进行平均，就可以获得比较接近准确值的零位值。

以上实施例对本发明的描述只是一个实例，本发明的应用范围并非仅仅局限于此。这种方法的某些技术或许会有所变化，但仍没有超出本发明的宗旨和范围。要确定本发明的范围，请参考随后的权利要求书。

Claims (11)

1、一种电机驱动注塑机，其特征在于，它包括：

一个由伺服电机驱动的注射装置；

一个用于检测保存在螺杆前面的熔融树脂压力的测力传感器；

一个用于检测螺杆位置的位置检测器；以及

一个根据所述测力传感器和所述位置检测器的检测值控制所述伺服电机的控制器；

其中根据一个对所述测力传感器的零位调整命令，在某一组后退前进运动过程中，所述控制器控制伺服电机驱动所述螺杆做多次前进后退运动，然后根据所述螺杆在后退前进运动过程中测力传感器所获得的相应的多个检测值计算出一个平均值，以便调整所述测力传感器的零位。

2、如权利要求1所述的机器，其特征在于，控制器控制后退前进运动使得前进运动紧接在后退运动之后。

3、如权利要求1所述的机器，其特征在于，在后退前进运动期间螺杆所移动的距离，在第一运动行程中移动距离最大，在随后的前进后退移动过程中螺杆的移动距离都小于最大距离。

4、如权利要求1所述的机器，其特征在于，第一前进位移和第一后退位移构成第一距离，第二前进位移和第二后退位移构成第二距离，第二距离小于第一距离，而第三前进位移和第三后退位移构成第三距离，而第三距离小于第二距离。

5、如权利要求4所述的机器，其特征在于，第一、第二和第三检测值是在第一、第二和第三前进位移和后退位移期间获得的，而平均值是由所述控制器根据第一、第二和第三检测值计算出来的。

6、一种用于调整注塑机测力传感器零位的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一台带有电机驱动注射装置的注塑机、一个用于检测保存在螺杆前面的熔融树脂压力的测力传感器、一个用于检测螺杆位置的位置检测器以及一个根据测力传感器和位置检测器的检测值控制伺服电机的控制器，所述方法还包括以下步骤：

在第一前进位移中螺杆前进到第一前进位置；

测力传感器检测第一前进位移中达到第一前进位置时的第一前进值；

在第一后退位移中螺杆后退到第一后退位置；

测力传感器检测第一后退位移中达到第一后退位置时的第一后退值；

在第二前进位移中螺杆前进到第二前进位置；

测力传感器检测第二前进位移中达到第二前进位置时的第二前进值；

在第二后退位移中螺杆后退到第二后退位置；

测力传感器检测第二后退位移中达到第二后退位置时的第二后退值；以及

计算第一、第二前进值和第一、第二后退值的平均值，以便确定测力传感器零位值的平均值。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一前进位移和第一后退位移使螺杆前进和后退一个第一距离，而第二前进位移和第二后退位移使螺杆前进和后退一个第二距离，而第二距离小于第一距离。

8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述计算步骤之前，还要执行以下步骤：

在第三前进位移中，根据第三前进距离使螺杆前进到第三前进位置；

通过测力传感器，检测第三位移中达到第三前进位置时的第三前进值；

在第三后退位移中，使螺杆后退到第三后退位置；

检测第三后退位移中的第三后退值；

其中所述计算步骤通过对第一、第二和第三前进值和后退值取平均，计算测力传感器的零位平均值。

9、如权利要求8所述的方法，其特征在于，第三距离小于第二距离。

10、一种调整注塑机测力传感器零位的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供一台带有电机驱动注射装置的注塑机、一个用于检测保存在螺杆前面的熔融树脂压力的测力传感器、一个用于检测螺杆位置的位置检测器以及一个根据从测力传感器和位置检测器的检测值控制伺服电机的控制器，所述方法还包括以下步骤，

在第一前进位移中使螺杆前进到一个前进位置；

通过测力传感器检测第一前进位移到达前进位置时的第一前进值；

在第一后退位移中使螺杆后退到一个后退位置；

通过测力传感器检测第一后退位移中测得的第一后退值；

重复前进、检测、后退、检测步骤，以获得多个前进值和后退值；

使用多个前进值和后退值计算测力传感器的零位平均值。

11、如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一前进位移使螺杆前进到第一，也就是最大前进位置，其中第一前后退移使螺杆后退到第一，也就是最大后退位置，而其中的重复步骤包括在第二前进位移中使螺杆前进到第二前进位置，第二前进位置比第一前进位置前进的少。

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