CN2616361Y - 三相交流直接转矩控制全电动注塑机专用控制电脑 - Google Patents

Abstract

涉及注塑机控制领域的三相交流直接转矩控制全电动注塑机专用控制电脑，是针对液压传动控制器存在漏油、油蒸汽等油污染问题而设计的。设计要点是在人机界面设置控制电脑，由控制电脑将每一个运动过程所需要的物理量，以力矩、转速参数方式转送给直接转矩电机控制器。结构连接方式由直接转矩电机控制器与电子切换器相连接，电子切换器分别与开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机、顶杆电机，顶进、顶退电机并联连接；这五个电机再与控制电脑、直接转矩电机控制器相连接。它是利用普通三相交流电机，直接实现转矩控制完成注塑机无漏油的控制，具有速度快、噪音小、无污染的特性，是目前较为理想的一种控制电脑。

Description

三相交流直接转矩控制全电动注塑机专用控制电脑

技术领域

本实用新型涉及注塑机控制装置领域。

背景技术

目前，注塑机械发展迅速，大多采用了精密成型技术，朝超密成型等方向发展。另一方面，由于环境污染的加剧，人们对环境保护越来越重视，传统的注塑机大多采用液压传动控制，此类机器具有压力大、工作可靠等优点。但由于液压机器存在漏油、油蒸汽等污染，特别是对人体接触与健康有关的制品，如食品包装、医疗用品等卫生条件要求较高的行业不允许这种污染。发达国家已在这方面加强控制，禁用液压注塑机制造此类产品，以免引起污染，影响人体健康。以电机控制作为动力及控制机构的全电动注塑机替而代之是当务之急。它具有速度快、噪音小、无污染等优点。在国外被广泛用于食品、医疗等行业用品的制造。

目前，我国尚未推广这种全电动注塑机，原因与我国现有生产力水平有关。国外现行的注塑机大多采用交流或直流司服系统，采用司服电机这种系统由于其能控制的精度很高，一般用于加工中心等对控制精度要求很高的系统中，必然造成价格昂贵。因此，在国外也是被作为贵族机器而无法取代液压注塑机。

发明内容

根据注塑机械的特点本设计方案是利用普通三相交流电机，采用直接转矩控制来实现注塑机的控制系统，使其性能与价格均达到目前液压机器的水平，并保持全电器注塑机系统的无污染优点。根据注塑成型工艺及完成注塑工艺所要求的内容，利用注塑机电脑的输出并结合新型的电机控制系统完成对注塑机的各项工艺参数及运动过程闭环控制。现结合以下附图，将其特征作如下描述：三相交流直接转矩控制全电动注塑机专用控制电脑，是在人机界面设置控制电脑，由控制电脑将每一个运动过程所需要的物理量，以力矩1转速2参数方式转送给直接转矩电机控制器，其特征是在直接转矩电机控制器与电子切换器3相连接，电子切换器分别与开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机、顶杆电机，顶进、顶退电机并联连接；这五个电机分别所测得的速度检测4、位置检测5信息，再与控制电脑、直接转矩电机控制器相连接。

所述的开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机，顶杆电机，顶进、顶退电机构成异步电动机的数学模型，异步电动机的数学模型包括磁链模型和转矩模型，异步电动机的数学模型与坐标变换器连接，坐标变换器与磁链自控制单元连接，磁链自控制单元与开关信号选择单元连接；异步电动机的数学模型、转速调节器与转矩调节器连接；坐标变换器还与磁链调节器连接，磁链调节器与开关信号选择单元连接；频率调节器与转矩调节器连接。

所述的CPU接口数学信号处理单元与驱动单元连接；开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机，顶杆电机，顶进、顶退电机分别与驱动单元、数学信号处理单元连接。

附图说明

图1是本实用新型示意框图，包括控制电脑，直接转矩电机控制器，电子切换器3，三相异步电机：开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机，顶杆电机，顶进、顶退电机，图1中的框图由控制电脑完成注塑机的运动过程的逻辑控制及人机界面，把每一个运动过程所需要的物理量，以力矩及转速二个参数方式转送给直接转矩电机控制器，由直接转矩电机控制器把电信号转换成三相异步电机所需的转矩信号及速度合成能量，再经速度检测4，送回控制电脑，完成对速度的闭环控制，同时对模板位置，螺杆位置及顶杆位置进行位置检测5，以实现定位控制。

直接转矩电机控制器，由三相异步电机来完成力矩及速度的输出，具有液压控制系统的输出特性，特别是它的静态特性。

图2是直接转矩电机控制器，直接转换控制基本组成框图。

直接转矩电机控制器有几个主要特点：

1、直接转矩电机控制器直接在定子坐标下分析系统五种功能的异步电动机的数学模型，由磁链控制单元控制异步电动机的转矩，它设矢量控制方法，精确计算高，信号处理工作特别简单，所用的控制信号使观察者对于异步电动机的物理过程能够做到直接判断，便于系统调试及稳定。

2、直接转矩电机控制器能减少矢量控制技术中控制性能易受参数变化影响的问题，参数性能特别稳定。

3、直接转矩电机控制器对转矩实行直接控制，其控制方式是通过转矩、转速两点式调节器，把转速检测与转矩给定值作滞环的比较，把转矩限制在一定容差范围之内，容差的大小，由频率调节器来控制。因此，它的控制效果不取决于异步电动机的数学模型是否能够简化，而是决定于转矩的实际状况，具有很好的力矩特性。这些对注塑机注射过程特别重要，因为，熔胶是由电动机力矩所产生的压力，注入模腔，注射压力的稳定直接影响着制品的质量。

图2是直接转矩控制系统方框图，图中的基本组成概况如下：

磁链自控制单元：该单元的任务是选择正确的磁链区段。

转矩调节器：转矩调节器实现转矩直接自控制。

磁链调节器：磁链调节器实现对磁链幅值的直接自控制。

开关信号选择单元：开关信号选择单元综合来自磁链自控制单元，转矩调节器和磁链调节器的三种开关信号，形成正确的电压开关信号，以实现对电压空间矢量的正确选择。

频率调节器，频率调节器控制逆变器的开关频率及转矩容差的大小。

异步电动机的数学模型：异步电动机的数学模型包括磁链模型和转矩模型，它可以由不同方案来实现，对输入量也可以有不同的处理和要求。

转速调节器：转速调节器实现对转速的调节，转矩设定值可由转速调节器的输出得到，也可由单独设定得到。

其工作过程大致如此，被测信号is和n，信号由开关信号处理单元处理后，将转矩实际值Tf.ψa.ψβ通过坐标变换后得到磁链的三个分量信号ψβα.ψβb.ψβc，图2简写为ψβabc，再由磁链自控制单元得到磁链开关信号Sψa.Sψb.Sψc，图2简写为Sψabc。转矩实际值Tf与转矩给定值Tg，给转矩调节器处理后与转速调节器，与频率调节器得到转矩开关信号TQ：磁链给定值ψg和磁链反馈值ψf，ψf由磁链调节器综合产生磁链量开关信号Ψg.ψf由磁链幅值构成单元，根据ψβα.ψβb.ψβc计算得到，磁链量开关信号单元根据磁链开关信号、转矩开关信号、磁链量开关信号和零状态开关信号产生正确的电压开关信号Sua.Sub.Suc，图2简写为Suabc。

图3是单元逆变器电路原理图。CPU接口数学信号处理单元，采用高级CPU或数学信号处理芯片，其驱动单元经U1、U2、U3，采用逆方向变换电路实现对电子切换开关的变换，由于电子切换开关要对异步电动机M，进行PWM调制信号切换，且功率大。

具体实施方式

合模、开模动作的控制：

对合模、开模动作的控制，作为适应工艺的需要，有速度的变化和压力的变化，为防止模板惯性冲动，在动定模接触时，进行安全减速，为保护模具安全，防止异物落入型腔，选用低速，低压工作状态.结合电动机传动的特点提高传动的速度。使开合模速度达每分钟开分模次数达10模以上。

注塑座控制：

应用电动机传动，使其在注塑时，工作在零转速但有力矩的工作状态，并完成三种动作程序，即固定加料、前加料和后加料。

注塑控制：

完成系统控制，即系统注射速度和多级注射压力控制，在整个注塑行程中的不同位置，可设定不同的速度和压力，其相应的转换位置也是根据注塑制品工艺条件和模具进行选择，并对注塑位置和螺杆预塑的位置实行精确控制。

保压：

具有系统压力控制，由时间控制作为压力转换信号。

计量(预塑)：

具有系统控制，螺杆的计量过程中，根据注塑制品和工艺对行程位置和转数进行设定控制，以保证物料和精度。

顶杆：

对顶杆进行位置及压力，速度和闭环系统控制，这二级控制与合模一样，主要解决控制速度，使其定位达到足够的精度。

抽蕊，插蕊控制：

控制二路，抽蕊，插蕊装置使用位置控制方式，对其进行闭环控制。

温度控制：

对塑料桶进行多达七路的加温闭环控制。

对比阀控制：

对比例阀的打开或关闭速度进行时间设定控制，以保证机器快速，平稳的运行。

自动调模控制：

对模具的位置及锁模压力进行自动调整，提高调模的速度和效率。

Claims (3)

1、三相交流直接转矩控制全电动注塑机专用控制电脑，是在人机界面设置控制电脑，由控制电脑将每一个运动过程所需要的物理量，以力矩(1)转速(2)参数方式转送给直接转矩电机控制器，其特征是在直接转矩电机控制器与电子切换器(3)相连接，电子切换器分别与开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机、顶杆电机，顶进、顶退电机并联连接；这五个电机分别所测得的速度检测(4)、位置检测(5)信息，再与控制电脑、直接转矩电机控制器相连接。

2、根据权利要求1所述的三相交流直接转矩控制全电动注塑机专用控制电脑，其特征是利用直接转矩控制原理对开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机，顶杆电机，顶进、顶退电机进行控制，异步电动机的数学模型包括磁链模型和转矩模型，异步电动机的数学模型与坐标变换器连接，坐标变换器与磁链自控制单元连接，磁链自控制单元与开关信号选择单元连接；异步电动机的数学模型、转速调节器与转矩调节器连接；坐标变换器还与磁链调节器连接，磁链调节器与开关信号选择单元连接；频率调节器与转矩调节器连接。

3、根据权利要求1所述的三相交流直接转矩控制全电动注塑机专用控制电脑，其特征是CPU接口数学信号处理单元与驱动单元连接；开合模电机，注射、防涎电机，预塑电机，顶杆电机，顶进、顶退电机分别与驱动单元、数学信号处理单元连接。

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