CN203184622U

CN203184622U - 一种压铸机伺服系统

Info

Publication number: CN203184622U
Application number: CN 201220748402
Authority: CN
Inventors: 司贵超; 周关养
Original assignee: NINGBO HONGXUN TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: NINGBO HONGXUN TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-12-30
Filing date: 2012-12-30
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2022-12-30

Abstract

本申请公开了一种压铸机伺服系统，通过伺服驱动器、伺服电机和编码器来控制伺服电机的转速，实现转速闭环控制过程。第一压力传感器实时检测液压机构的压力，伺服驱动器比较所述压力采集值和第一压力设定值，得到压力比较结果，利用该压力比较结果计算得到伺服电机的转速目标值，利用比例-积分控制方式调节伺服电机的转速达到转速目标值，最终使液压机构内的压力达到当前阶段压力设定值，实现压力闭环控制。从而实现了实时根据不同压铸阶段调节压力和流量，使油泵输出与压铸系统所需的压力和流量相匹配，将回流流量降至最低，节约了能量，同时还减小了油泵磨损，提高了液压机构的使用寿命。

Description

一种压铸机伺服系统

技术领域

本申请涉及压铸机技术领域，特别是涉及压铸机伺服系统技术领域。

背景技术

压铸机是一种典型的周期性变负荷设备，其制造工艺过程需要高压、高速及高精度。目前市场上的压铸机主要是采用传统液压控制系统，主要由控制器、感应电机、泵、比例阀、油缸这5部分组成，通过感应电机定转速旋转，带动油泵给出固定排量的油，使用比例阀控制压力及流量大小来达到实际所需的压力，剩余的流量或机器在冷却与未做任何动作时所产生的满负荷排量通过比例阀再流回油箱体内，控制器对应不同工序提供给比例阀不同的模拟量，以控制压力、流量输出，提供各动作油缸所需的推力、压力方向和移动转速。

在实现本申请的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

油泵的输出功率等于电机的输出转矩和电机的转速的乘积，当压铸液压系统要求低流量时，电机的输出功率不变，多余的液压油通过比例阀流回油箱，即使空载也是如此，这样，节流功率损失非常大，使得油泵的效率很低，一般只有60％～70％，因而造成能量浪费。

而且，传统的压铸机液压系统，采用的结构是开环/半闭环，因此系统反应转速慢，且控制精度低。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种压铸机伺服系统，以实现节约能源，提高系统反应转速和控制精度，技术方案如下：

一种压铸机伺服系统，包括：伺服驱动器、伺服电机、油泵、编码器、第一压力传感器，以及液压机构，其中：

所述编码器的信号采集端连接所述伺服电机，信号输出端连接所述伺服驱动器，采集所述伺服电机的转速信息，得到转速采集值并提供给所述伺服驱动器；

所述伺服驱动器比较所述转速采集值与转速设定值，得到转速比较结果，并依据所述转速比较结果调节所述伺服电机的转速，以使所述伺服电机的转速保持在所述转速设定值的预设范围内；

所述第一压力传感器与所述液压机构相联，采集所述液压机构的压力信息，得到第一压力采集值并提供给所述伺服驱动器；

当所述第一压力采集值达到第一压力设定值时，所述伺服驱动器比较所述第一压力采集值与当前阶段压力设定值，得到压力比较结果，并依据所述压力比较结果计算得到所述伺服电机的转速目标值，利用比例-积分调节方式调节所述伺服电机的转速，以使所述伺服电机的转速达到所述转速目标值；

所述伺服电机连接所述液压机构，所述伺服电机带动所述液压机构中的油泵转动，以使所述液压机构内的压力达到所述当前阶段压力设定值，所述第一压力设定值小于所述当前阶段压力设定值。

优选的，所述油泵为齿轮双联泵，包括第一泵体和第二泵体；

所述液压机构包括：储气罐、油缸、电子溢流阀和油箱，其中：

所述储气罐连接所述油泵；

所述油缸连接所述储气罐；

所述电子溢流阀连接在所述油泵的第二泵体和所述油箱之间。

优选的，上述的压铸机伺服系统还包括：连接在所述储气罐和所述油泵的连接管路上的第二压力传感器，采集所述管路内的压力，得到第二压力采集值，并提供给所述伺服驱动器；

所述伺服驱动器比较所述第二压力采集值和第二压力设定值，当所述第二压力采集值等于所述第二压力设定值时，输出控制信号提供给所述电子溢流阀，以控制所述电子溢流阀打开阀芯，使从所述第二泵体流出的液压油经过所述电子溢流阀流回所述油箱。

优选的，上述的压铸机伺服系统还包括：主控制器，所述主控制器与所述伺服驱动器相连，依据所述压铸机的运行特点设定所述伺服电机的当前阶段转速设定值、当前阶段压力设定值，并将所述当前阶段转速设定值及所述当前阶段压力设定值提供给所述伺服驱动器。

优选的，所述主控制器为可编程逻辑控制器。

由以上本申请实施例提供的技术方案可见，所述压铸机伺服系统通过伺服驱动器、伺服电机和编码器来控制伺服电机的转速，实现转速闭环控制过程。第一压力传感器实时检测液压机构的压力，并将采集到的压力采集值提供给伺服驱动器，伺服驱动器比较所述压力采集值和第一压力设定值，得到压力比较结果，利用该压力比较结果计算得到伺服电机的转速目标值，利用比例-积分控制方式调节伺服电机的转速达到所述转速目标值，由于伺服电机带动油泵转动，最终使所述液压机构内的压力达到当前阶段压力设定值，实现压力闭环控制。从而实现了实时根据不同压铸阶段调节压力和流量，使油泵输出与压铸系统整机运行所需的压力和流量相匹配，即由传统的固定供油变为按需供油，将回流流量降至最低，不存在高压溢流能量损失，节约了能量，同时还减小了油泵磨损，提高了液压机构的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一种压铸机伺服系统的结构示意图；

图2为本申请实施例一种另一种压铸机伺服系统的结构示意图；

图3为本申请实施例一种液压系统的结构示意图；

图4为储气罐的工作原理图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

请参见图1，示出了本申请实施例一种压铸机伺服系统的结构示意图。

所述压铸机伺服系统包括：伺服驱动器1、伺服电机2、油泵3、编码器4、第一压力传感器5、液压机构6。

所述伺服驱动器1与所述伺服电机2相连，伺服电机2连接油泵3，油泵3连接液压机构6。

伺服驱动器1控制伺服电机2运转，伺服电机2带动油泵3转动，进而由油泵3为液压机构6提供液压油，以使液压机构的管路中的液压油达到预设压力。

编码器4的信号采集端连接伺服电机2，信号输出端连接伺服驱动器1，用于采集伺服电机2的转速信息，得到转速采集值，并将该转速采集值提供给伺服驱动器1。

编码器4是将采集到的伺服电机的转速信息，进行编制、转换为电信号，不需要速度传感器即可将速度信号转换为伺服驱动器能够识别的电信号。

第一压力传感器5设置在液压机构6的管路内壁，用于采集所述管路中的压力信息，得到第一压力采集值，并提供给所述伺服驱动器1。

伺服驱动器1接收第一压力传感器5采集到的液压机构的管路中的压力信息，得到的压力采集值与第一压力设定值进行比较，依据得到的比较结果计算出所述伺服电机的转速目标值，并利用比例-积分控制方式调节伺服电机2的转速，以使所述伺服电机的转速趋近于所述转速目标值，伺服电机以所述转速目标值的转速带动油泵转动，以使所述液压机构的管路中的压力达到当前阶段压力设定值。其中，所述第一压力设定值小于所述当前阶段压力设定值。

具体的，以一个实例进行说明，速度调节过程和压力调节过程：

比如，压铸机伺服系统的转速设定值为1000r/min，当前阶段的压力设定值为140bar，第一压力设定值为130bar。

在伺服电机启动的初始阶段，控制伺服电机以趋近转速设定值的速度运转，具体的，由伺服驱动器依据编码器采集到的转速采集值和转速设定值，利用PI控制方式，控制所述伺服电机的转速趋近于转速设定值1000r/min，此过程中液压机构的管路中的压力从0逐渐上升，当第一压力传感器检测到液压机构的管路中的压力采集值达到第一压力设定值130bar时，将所述压力采集值与当前阶段压力设定值进行比较，依据得到的比较结果计算出伺服电机的转速目标值，再利用比例-积分控制方式调节伺服电机的转速，使伺服电机的转速趋近所述转速目标值，伺服电机以转速目标值的转速带动油泵转动，从而使液压机构的管路中的压力达到当前阶段压力设定值。

由于，液压机构的管路中的压力逐渐上升趋近于所述当前阶段压力设定值时，再利用PI控制方式将伺服电机的转速降下来，使液压机构的管路中的压力逐渐趋近于当前阶段压力设定值，即将油泵的供油方式变为按需供油。

而传统的压铸机液压系统是控制感应电机始终以给定的转速运转，这样，当液压机构的管路中的液压趋近于当前阶段压力设定值时，感应电机依然以给定的转速转动，油泵的供油方式为固定供油方式，这样，多余的液压油通过比例阀流回油缸，造成大量能耗浪费。

因此，本实施例提供的压铸机伺服系统通过伺服电机的速度闭环系统和压力闭环系统实现了实时根据不同压铸阶段调节压力和流量，使油泵输出与压铸系统整机运行所需的压力和流量相匹配，即由传统的固定供油变为按需供油，将回流流量降至最低，不存在高压溢流能量损失，节约了能量，同时还减小了油泵磨损，提高了液压机构的使用寿命。而且，本实施例提供的压铸机伺服系统中的压力闭环控制模式、转速闭环控制模式使系统压力、流量非常稳定，压力波动范围为±0.5bar。

请参见图2，示出了本申请实施例另一种压铸机伺服系统的结构示意图，与图1所示的实施例不同的是，增加了主控制器。

所述压铸机伺服系统包括伺服驱动器1、伺服电机2、油泵3、编码器4、第一压力传感器5、液压机构6和主控制器7。

其中，所述主控制器7用于向伺服驱动器1提供转速设定值和当前阶段压力设定值，根据压铸系统所处的不同阶段计算得到相应的转速设定值和当前阶段压力设定值。且主控制器7可以通过可编程逻辑控制器实现，

本实施例中提供的压铸机伺服系统中的其他组成部分与图1对应的实施例中名称相同的部件的连接关系和工作过程均相同，此处不再赘述。

请参见图3，示出了本申请实施例提供的液压系统的结构示意图。

所述液压系统包括油泵、第二压力传感器8、伺服电机M、液压机构，其中：

所述油泵为双联泵包括第一泵体9和第二泵体10；所述液压机构包括储气罐11、油缸（图中未示出）、电子溢流阀12、油箱（图中未示出）。

第一泵体9和第二泵体10均连接储气罐，用于为储气罐提供液压油；

伺服电机M用于带动双联泵运转；

第二压力传感器8与第一压力传感器5为同一传感器，设置在管路内壁，实时检测管路内的压力值。

油缸安装在储气罐的进出口管路上，储气罐中的油喷射到油缸中。

电子溢流阀设置在第二泵体10和油箱之间。

其中，如图4所示储气罐的工作原理如下：

向储气罐充液压油时，液压系统的液压油推开盘形阀流入钢质容器内并将皮囊中的氮气压缩至一定体积如图4中的（a）图所示；放出液压油时，如图4中的（b）图所示，液压油从盘形阀口流出进入到所需容器，随着液压油体积的减小，气囊体积逐渐增大，直到液压油全部流出，气囊的体积与储气罐的体积相同，气囊中的氮气压力起到推动液压油、压紧盘形阀的作用盘形阀能限制气囊被压出孔外，如图4中的（c）图所示。

本实施例提供的液压系统中储气罐的储气过程是，通过伺服驱动器内部的设定切除第二泵体的压力与第二压力传感器检测到的第二压力采集值进行比较后，由伺服驱动器输出I/O信号来控制电子溢流阀，使第二泵体空负荷工作。

以一个具体的实例进行说明，假设压铸机伺服系统实际设定储气罐储压压力为160bar，而伺服驱动器内部设定切小泵的压力为140bar，在储气罐的储压过程中，先由双联泵的第一泵体和第二泵体同时工作，当第二压力传感器检测到储气罐储压到140bar时，输出一个I/O信号来控制电子溢流阀12，此处的I/O信号是一个24V信号，该I/O信号使电子溢流阀12的阀芯打开，将第二泵体空负荷工作，同时将排出的油流回油箱（对应的油路如图中的箭头所示），仅由第一泵体单独给储气罐储压到160bar。

本实施例提供的储气罐储压过程极大地减少了储气罐储压时间，相应的提高了生产效率，而且，当储气罐的储压达到第二压力采集值后，仅由一个泵工作，因此对伺服驱动器和伺服电机的输出功率需求减小，因此能够选用规格较小的伺服驱动器及伺服电机，从而节省了成本。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims

1.一种压铸机伺服系统，其特征在于，包括：伺服驱动器、伺服电机、油泵、编码器、第一压力传感器，以及液压机构，其中：

2.根据权利要求1所述压铸机伺服系统，其特征在于，所述油泵为齿轮双联泵，包括第一泵体和第二泵体；

所述储气罐连接所述油泵；

所述油缸连接所述储气罐；

3.根据权利要求2所述的压铸机伺服系统，其特征在于，还包括连接在所述储气罐和所述油泵的连接管路上的第二压力传感器，采集所述管路内的压力，得到第二压力采集值，并提供给所述伺服驱动器；

4.根据权利要求1所述的压铸机伺服系统，其特征在于，还包括主控制器，所述主控制器与所述伺服驱动器相连，依据所述压铸机的运行特点设定所述伺服电机的当前阶段转速设定值、当前阶段压力设定值，并将所述当前阶段转速设定值及所述当前阶段压力设定值提供给所述伺服驱动器。

5.根据权利要求4所述的压铸机伺服系统，其特征在于，所述主控制器为可编程逻辑控制器。

6.根据权利要求3所述的压铸机伺服系统，其特征在于，所述第一压力传感器和所述第二压力传感器为同一个压力传感器。