專利名稱：用于電驅(qū)動壓鑄機(jī)的伺服調(diào)速裝置、方法和轉(zhuǎn)向設(shè)施的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種調(diào)速裝置，并且應(yīng)用于機(jī)器軸的電動調(diào)整傳動，或用于對一個或多個機(jī)器軸被調(diào)參量的調(diào)整，該調(diào)速裝置包括帶有一個或多個內(nèi)部信號處理機(jī)的轉(zhuǎn)向和調(diào)速裝置，所述內(nèi)部信號處理機(jī)包含有相角調(diào)整器(ψ)，電流(I)和速度(V)的調(diào)節(jié)器，本發(fā)明還涉及到壓鑄機(jī)的控制裝置和進(jìn)行壓鑄機(jī)的壓鑄操作的方法，這些壓鑄機(jī)械均設(shè)有多個軸、一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和計算機(jī)裝置。
過去20年中調(diào)速技術(shù)經(jīng)歷了巨大的變化。閉環(huán)控制早已被看作是超越簡單控制的高級階段。要獲得最好的效果，采用簡單的控制技術(shù)一般均必須充分掌握工作過程的細(xì)節(jié)。如果對影響過程的參數(shù)沒有足夠的或者不會都了解，則一種調(diào)節(jié)就要反復(fù)進(jìn)行。早在80年代利用過程處理信號機(jī)就可以被認(rèn)為是最高的發(fā)展階段。根據(jù)從加工機(jī)械上的傳感器或由計量手段取得的生產(chǎn)參數(shù)所產(chǎn)生的信號。過程處理計算機(jī)對所有的主要功能加以集中調(diào)配的控制、調(diào)整、這種方式隨后為所謂的存儲程序控制(SPS)所代替，此時要將繁重的計算任務(wù)加給一微處理機(jī)。為此，控制和閉鎖功能，以及部分的初始程序，起動程序等均被分派到此SPS。此微處理機(jī)部分地接管過程調(diào)節(jié)。一段時期來，待服電機(jī)在許多加工機(jī)械，例如在壓鑄機(jī)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。此時這種電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動本身用作傳動，而在需要時進(jìn)行變換傳動。采用伺服電機(jī)能以極高的精確度實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，這是通過控制電場(ψ)和調(diào)節(jié)電流(I)，或?qū)﹄姍C(jī)軸進(jìn)行相應(yīng)的瞬時調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)軸的速度及位置都是由一內(nèi)插補(bǔ)器按照預(yù)定的額定值加以控制的。今天機(jī)器控制表現(xiàn)為對過程控制和調(diào)整的CNC控制。伺服電機(jī)按照具體應(yīng)用要求，分布在整個機(jī)器上。協(xié)同作用的控制和調(diào)節(jié)設(shè)備(下面稱之為驅(qū)動器)可構(gòu)成一組。由內(nèi)插補(bǔ)器通過為此所需的連接每個驅(qū)動器的連接線，實(shí)現(xiàn)頻率式的或模擬量的數(shù)據(jù)傳輸。在模擬量傳輸中，信號將以正負(fù)10V范圍的值的電壓形式傳輸。這種辦法的缺點(diǎn)是，數(shù)據(jù)傳輸本身就存在一系列問題。信號線路，特別是用于調(diào)速運(yùn)行的，必須對抗電磁場干擾作特殊的保護(hù)。幾乎不能或者極有限地設(shè)置很有效的母線系統(tǒng)，因?yàn)檫@一母線系統(tǒng)不能保證數(shù)據(jù)的傳輸速度。在CNC控制中加入內(nèi)插補(bǔ)器，在目前是最理想的方案，已證明在這種情況下，充分利用了整個系統(tǒng)的負(fù)荷極限。這里調(diào)整過程是基于這樣一個總的原則它設(shè)置有一中央運(yùn)算單元，由其向接受控制的軸發(fā)送所有的控制、即調(diào)整指令，并接受對調(diào)整參數(shù)的測量值的總的數(shù)據(jù)。因此這種公知的調(diào)速過程具有前述的缺點(diǎn)。
壓鑄機(jī)用于對例如熱塑性合成材料作成型加工。原材料，即塑料顆粒，在一加熱圓筒中依靠增塑蝸桿加以熔化，并通過此增塑蝸桿作軸向(縱方向)移動來壓縮成型。該模型是一多半為兩半的模具所形成的空間，此模具通過一動一固定的模具夾板依靠夾緊刀來進(jìn)行壓合。為了取下成型部件，將活動的半個模型移到模型打開位置，通過推料裝置使成型部件脫離型腔。這一過程循環(huán)地重復(fù)進(jìn)行。這一模具亦作為推料的動作本身與控制過程無關(guān)，為生產(chǎn)率考慮應(yīng)該十分迅速，即應(yīng)在盡可能短的時間內(nèi)完成。所有這些與控制過程無關(guān)的動作均歸到所謂的干燥過程時間內(nèi)。一臺100頓壓合力的現(xiàn)代壓鑄機(jī)的典型干燥過程時間為1.4至2.9秒。干燥過程時間是限制生產(chǎn)率的主要因素之一。完全與所期望的不一致，迄今在采用電氣驅(qū)動情況下不可能滿意地在壓鑄機(jī)中特別是在增壓階段對在增塑和壓力保持過程中的制動壓力建立階段的臨界階段作有效的控制。對此近來提出了大量建議。例如試圖采用不同的探測脈沖對蝸桿亦即增塑蝸桿加以定位來控制注入量和注入壓力(見歐洲專利說明書No.216940，217963，167631，249641)。在此，特別針對驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)矩的控制或調(diào)速來調(diào)節(jié)亦即控制速度亦即加速度參數(shù)。人們試圖借助一誤差記錄器實(shí)現(xiàn)多種特定的矯正過程來逐步消除偏差，亦即當(dāng)時所產(chǎn)生的誤差(歐洲專利說明No.280734)。類似于液壓控制的驅(qū)動方式，這種方法以控制注入力亦即注入壓力為目的，以驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為基礎(chǔ)，從物理上看，在驅(qū)動器(電機(jī)控制機(jī)調(diào)速裝置)轉(zhuǎn)矩信號及所達(dá)到或可能達(dá)到的注入壓力之間可以存在有或多或少的內(nèi)在聯(lián)系。但相應(yīng)的方法具有很大的缺點(diǎn)。通過對驅(qū)動器(伺服電機(jī)的電子調(diào)速器)模擬量電動機(jī)電流的限制輸入，僅能基本上達(dá)到伺服控制調(diào)節(jié)。以下的邊界條件是實(shí)現(xiàn)精確的動力控制，亦即準(zhǔn)確地按預(yù)定的額定值運(yùn)行所必須考慮的首先，難以預(yù)計的摩擦力大大干擾了實(shí)際的靜態(tài)力。這就歪曲了從電機(jī)電流變換成轉(zhuǎn)矩開始的對力亦即壓力的運(yùn)行過程中的轉(zhuǎn)矩信號。
其次，與液壓系統(tǒng)相反，慣性力特別是在由充氣壓力變換為下游壓力時起著很重要的作用。慣性力與蝸桿汽缸中的彈性塑料物質(zhì)共同作用，使運(yùn)動著的質(zhì)粒構(gòu)成低頻質(zhì)粒/彈性振動器。因此特別是難于對較簿的部件進(jìn)行精確的加工，甚至常常是不可能的。對所有的參數(shù)的控制，例如在當(dāng)注入和增塑過程期間，尤其是在由充氧到增壓以及由增壓到增塑的轉(zhuǎn)換階段，難于保證壓鑄部件的質(zhì)量。
現(xiàn)在提出本發(fā)明的目的，即通過具有極高精度的伺服用調(diào)速操作來控制機(jī)器，或加工機(jī)械的工作過程，使能根據(jù)應(yīng)用要求而工作，例如提高效率和/或提高其可重復(fù)性能和/或質(zhì)量。本發(fā)明還進(jìn)一步提出這樣的部件結(jié)構(gòu)，它高質(zhì)量地控制工作過程，以便能大大提高效率，例如說不存在質(zhì)量下降的前提下，達(dá)到例如在壓鑄過程中，所有重要參數(shù)的特別高的精確性和重復(fù)性能，從而可能以很短的周期制造出具有高精度的本身很薄的部件，例如壁厚為0.4mm的杯形件。
按照第一種方案本發(fā)明這樣來解決這一任務(wù)，即裝設(shè)一可分開安裝的、與機(jī)器計算機(jī)無關(guān)的、用于獨(dú)立控制或?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)軸(M1，M2，M3)調(diào)速的組件，它具有信號計算機(jī)，還具有置于其上的上一級處理計算機(jī)，后者用于對轉(zhuǎn)軸(M1，M2，M3)進(jìn)行無延遲的實(shí)時亦即同時的控制或調(diào)速，它所需的信息來自該組件中的存儲器。另一很有用的方案的特點(diǎn)則在于，提供一可分別安裝的一與機(jī)器計算機(jī)無關(guān)的多參數(shù)調(diào)節(jié)器，用于自動控制或調(diào)整各調(diào)節(jié)參量，這個調(diào)節(jié)器除具有信號計算機(jī)外，還具有其上級處理計算機(jī)，后者用來無延遲地作實(shí)時即同時的對調(diào)整參量作為選擇的控制或調(diào)整，而且它所需的信息取自該多參數(shù)調(diào)節(jié)器中設(shè)置的存儲器。
本發(fā)明的解決方案還涉及到按照使用機(jī)械手的要求實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)傳動的應(yīng)用，這里包括焊接機(jī)械手，壓鑄機(jī)，起重機(jī)，噴鑄機(jī)，澆鑄和壓縮機(jī)，紡織和造紙機(jī)，以及機(jī)床。
對此，按本發(fā)明的伺服調(diào)速方案，首要的是具有利用過程計算機(jī)及用于容納程序的存儲器(即工作存儲器)的一種驅(qū)動器機(jī)制的控制單元，這些程序?yàn)橹辽賹Χ€轉(zhuǎn)軸的調(diào)速進(jìn)行編制。本發(fā)明人注意到，最近的發(fā)展是出于錯誤的前提。這一點(diǎn)從一起重機(jī)或一機(jī)械手的立體運(yùn)動模型就可很直觀地清楚理解。一般機(jī)器人手爪可在所有三個空間方向上運(yùn)動。迄今為止的出發(fā)點(diǎn)是，在三個空間方向(三個軸向)的每一個上的各運(yùn)動分量得到控制后，就可控制機(jī)器人手爪的組合動作。計算機(jī)僅僅必須足夠快，和對每一驅(qū)動的命令要正確。如假定，空間曲線的計算機(jī)足夠正確，人們就認(rèn)為其結(jié)果幾乎可以說必定是100%的正確。但是可惜實(shí)際上情況并不如此。存在著各種不同的慣量、摩擦力以及其他的阻力是大家所知道的，人們試圖用大量糾錯程序來消除它們。但是還常常只能取得有限的結(jié)果。第一錯誤出發(fā)點(diǎn)是，從三維空間的觀點(diǎn)來考慮問題，然后再簡單地將其分解亦即簡化為三維向量。但事實(shí)這是大于三維的問題，因?yàn)槔缬盟俣茸兓从车臅r間的作用就象存在一第四單元。因此僅僅建立在三維基礎(chǔ)上的數(shù)學(xué)模型就是錯誤的。第二個錯誤出發(fā)點(diǎn)是，三個空間運(yùn)動的互相影響的因素很大，因?yàn)榇嬖谥Σ?，交變的慣性力，不同速度等。最終最好的數(shù)學(xué)模型也只能是一個粗略的近似。即當(dāng)不合邏輯的函數(shù)具有很大影響時，對一工作過程的每一步控制在微量級范圍(μ秒/μmm等)就不可能存在一固定的控制邏輯或調(diào)節(jié)邏輯。第三也可能是最嚴(yán)重的錯誤前提是，過程處理機(jī)的效率，即加工速度，以及具有光速的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中的信號傳送，被看成大得幾乎不再起任何作用，而系統(tǒng)中該地點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。人們是從同一時間考慮的。許多實(shí)際情況表明，所有復(fù)雜的信號傳輸系統(tǒng)從開始發(fā)出信號到一命令的完成，總需要大至數(shù)秒的相當(dāng)大的時間間隔。這取決于例如說要通過許多交接點(diǎn)以及轉(zhuǎn)換，而且也由于傳輸保護(hù)，要通過采取覆蓋層和信號確認(rèn)的保護(hù)系統(tǒng)。在復(fù)雜系統(tǒng)時常常必須同時解決許多計算任務(wù)。累加計算本身的最小的時間延遲也要產(chǎn)生一難適應(yīng)調(diào)節(jié)功能的惰性系統(tǒng)。實(shí)際的錯誤就在于這種伺服調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)部調(diào)速技術(shù)被分割開工作，即分成實(shí)際過程調(diào)節(jié)或工作過程控制。對于中央調(diào)節(jié)功能來說，超過10毫秒的延時就已經(jīng)太大了。
本發(fā)明人進(jìn)一步理解到，解決辦法只可能是對過程控制或調(diào)節(jié)的修正補(bǔ)償應(yīng)盡可能在事件現(xiàn)場進(jìn)行，并盡可能快地完成。這必須實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場的直接共同合作，亦即對驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)直接的控制和調(diào)速。公共控制單元亦即公共的過程計算機(jī)將各驅(qū)動器直接納入其工作之內(nèi)，從而能以幾乎同時間地來協(xié)調(diào)所有驅(qū)動器的激勵控制和電流、位置、以及速度調(diào)整。本身已屬公知的驅(qū)動計算機(jī)的特定結(jié)構(gòu)符合一公共控制單元的想法。這些驅(qū)動器已經(jīng)具有內(nèi)部的ψ控制器以及各種的Ⅰ、Ⅴ、和位置調(diào)節(jié)器。這些本身就使得可能在機(jī)器內(nèi)部有很大變動力的情況下，以極高的精確度例如通過時間進(jìn)行定位。此控制單元可以作為內(nèi)插補(bǔ)器幾乎無延時地例如協(xié)調(diào)二或三軸的位置調(diào)節(jié)器的工作。為此，控制單元就以驅(qū)動器的智能來承擔(dān)所要求的計算任務(wù)。此控制單元可支配所有作為現(xiàn)場處置或程序的直接需要的量值。這樣就形成了一前述措施框架內(nèi)的功能單元，它能作為一真正的高靈敏度的調(diào)節(jié)器甚至在二軸情況下工作。這種耦合系統(tǒng)不再成為負(fù)擔(dān)，相反地此耦合系統(tǒng)不再延遲過程的調(diào)節(jié)。二個或更多個被調(diào)速軸的同步按此方式可以保證達(dá)到迄今達(dá)不到的完善程度。本發(fā)明使得所有的軸能實(shí)現(xiàn)真正的同時的協(xié)同工作，因?yàn)榇藭r針對一實(shí)際調(diào)速功能的空間偏差和有害的通過母線的數(shù)據(jù)傳輸都不存在了。最好能采用多重驅(qū)動器作為具有主要作數(shù)字信號處理的內(nèi)設(shè)有集成的程序存儲器和驅(qū)動計算機(jī)的構(gòu)件來使電氣上由多臺伺服電動機(jī)驅(qū)動的機(jī)器的運(yùn)動曲線及/或軌跡實(shí)現(xiàn)多軸同步化。在技術(shù)上，過程計算機(jī)被用作通過必要數(shù)量的傳感器與過程連系的獨(dú)立核心。在伺服電機(jī)處這樣就能直接由信號計算機(jī)取得位置的實(shí)際值和速度實(shí)際值。根照這一新發(fā)明，過程計算機(jī)和信號計算機(jī)依靠將分配給它的處理機(jī)能作為不可分割的功能單元作為一智能“正向調(diào)節(jié)器”。如后面指出的那樣，這一新發(fā)明使得可能有選擇地對各當(dāng)前必要的參數(shù)加以控制或調(diào)整，特別是作用環(huán)調(diào)節(jié)，例如針對一機(jī)械手或一起重機(jī)吊鉤。
本發(fā)明這樣通過一第二方案來解決這一任務(wù)，即為一驅(qū)動器選取一速度信號(亦即路程額定信號)作為調(diào)節(jié)參量，并針對壓力(即下游壓力)和/或增塑階段，作為目標(biāo)參量特別是注入壓力基本上同時地來調(diào)整，即限制行程范圍，特別是主要進(jìn)行非線性調(diào)節(jié)。本發(fā)明使得在下游壓力和/或增塑期間可能依靠驅(qū)動器的有關(guān)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子亦即合成磁場的速度信號(作為調(diào)節(jié)參量)來調(diào)整轉(zhuǎn)子的運(yùn)動。另外本發(fā)明也使得在當(dāng)下游壓力和/或增塑期間能夠借助驅(qū)動器有關(guān)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子亦即合成磁場的信號變化的速度信號(作為調(diào)節(jié)參量)來調(diào)整力亦即壓力，依此將之主要作為有關(guān)時間或有關(guān)注入蝸桿的軸向運(yùn)動的路程函數(shù)來調(diào)節(jié)目標(biāo)參量(壓力和/或速度)。根據(jù)本發(fā)明會看到，迄今人們太過分依賴于在流體與電氣之間模擬相似思想。人們已經(jīng)注意到，在電氣系統(tǒng)與整個機(jī)器特別是注入物質(zhì)之間，基本物理規(guī)律同樣在起作用，從合理性上說它是完全無法正確地由事后的糾錯程序來加以考慮的。本發(fā)明人認(rèn)為電氣驅(qū)動的注入蝸桿具有下列特性-塑料物質(zhì)在達(dá)到大于2000巴的壓力是一種具有彈性的材料，象彈簧那樣可被壓縮20%以上具有更不利作用的是鑄模及注入噴筒中的所有塑料物質(zhì)均處于彈性狀態(tài)，以致使注入噴射筒中的注入蝸桿按照彈性程度可能形成達(dá)到例如該數(shù)厘米的外殼。注入蝸桿的準(zhǔn)確位置取決于塑料物質(zhì)中當(dāng)時的壓力。當(dāng)系統(tǒng)振蕩時，壓力就改變。已經(jīng)看到，現(xiàn)有技術(shù)采用約2.5Hz的振蕩頻率的解決方法影響轉(zhuǎn)矩，亦即注入壓力額定值的變化。這種特性引起一系列問題，并給注入壓力的快速和準(zhǔn)確調(diào)整造成困難；-由伺服電機(jī)到注入蝸桿上的機(jī)械變換相反地被認(rèn)為是作為剛性不可壓縮的物體，它僅遵循機(jī)械/幾何上的變化特點(diǎn)；-轉(zhuǎn)子及機(jī)械上過渡升高是承受慣性力的實(shí)際質(zhì)量，在此轉(zhuǎn)子本身具有相對小的質(zhì)量，但從運(yùn)動觀點(diǎn)上看則體現(xiàn)著主要慣性；-改變伺服電機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，可控制注入蝸桿的工作，這遵循“質(zhì)量×加速度”的定理，
即用等式 W = (mV2)/2 表示。
式中W-能量，V-速度，m-質(zhì)量。
質(zhì)量的速度變化，或較大的加速度決定著對應(yīng)的力。機(jī)械部分(通過電動機(jī)轉(zhuǎn)矩)產(chǎn)生的力不僅導(dǎo)致作用力，或在壓鑄機(jī)上的壓力，此外還引起很強(qiáng)的、與其他因素如摩擦力共同作用的無法控制的振蕩。但此振蕩的頻率是不能預(yù)先測定的，因?yàn)樗c注入物質(zhì)的有效量有關(guān)，與特定的工具、塑料的質(zhì)量、溫度亦即時間等均有關(guān)；-由于最后注入系統(tǒng)的功能單元連同壓鑄機(jī)的型模及型模支撐部件作為一整體引起振蕩，所以這種基于驅(qū)動轉(zhuǎn)矩引入系統(tǒng)的控制或調(diào)節(jié)的作法是錯誤的。
這一點(diǎn)本身是公知的，即在伺服電機(jī)的情況下，特別是在優(yōu)先選擇無刷伺服電機(jī)，例如“電子整流無刷電機(jī)”形式(商標(biāo)Fastaet)的電動機(jī)，可以很高的精度控制轉(zhuǎn)子的位置。這種驅(qū)動器亦即電動機(jī)型表現(xiàn)出高動態(tài)的生硬的速度調(diào)節(jié)亦即位置調(diào)節(jié)。因此轉(zhuǎn)子似乎可以看作為與驅(qū)動器相結(jié)合的一個被裝進(jìn)磁場中的物體，它因其本身相對小的質(zhì)量和過分大的供支配的力幾乎同時與磁場相關(guān)連。磁場和傳子的位置可以極高的連續(xù)性亦即與之相適應(yīng)的交變狀態(tài)加以控制，以使得系統(tǒng)的低頻振蕩為本新發(fā)明所抑制。信號變化可能導(dǎo)致超過100Hz的頻率。這可以迅速而準(zhǔn)確地為一預(yù)設(shè)的標(biāo)定曲線跟蹤。整個對應(yīng)的處理過程可以通過對運(yùn)動的控制來幾乎完全地得到控制和/或調(diào)節(jié)。代替作用于物質(zhì)上的交變力脈沖而直接加給機(jī)械部件以運(yùn)動脈沖，這就可能消除系統(tǒng)的許多低頻振蕩。這樣就可以省去迄今為止所采用的昂貴的誤差記存器，何況仍然無法最終實(shí)現(xiàn)誤差修正。此新發(fā)明主要在于，具有充足的轉(zhuǎn)矩儲備來使得可能不僅對位置亦即行程、同時還對速度實(shí)現(xiàn)真正的控制。因?yàn)殇摫旧硎菑椥圆牧希拘掳l(fā)明也能相應(yīng)地避免、或者甚至能積極地利用原來有害的作用。
按照另一特別有利的發(fā)明思想的建議是，對驅(qū)動器通過一多值調(diào)節(jié)裝置由速度信號來調(diào)整亦即限定注入壓力、注入速度及行程極限，以便不超限地(即不至達(dá)到有害的程度)達(dá)到最接近的目標(biāo)額定量值。眾所公知，歷來的控制技術(shù)都是從組成分量(距離及其所屬的調(diào)節(jié)器)的線性特性出發(fā)的。在此，基于驅(qū)動器中作為基礎(chǔ)的速度調(diào)節(jié)裝置，所要求的位置調(diào)整是按額定/實(shí)際值偏差的反饋來進(jìn)行的。對一按傳統(tǒng)的速度和位置調(diào)節(jié)觀點(diǎn)制成的閉合單元的試驗(yàn)，如所預(yù)期的采用約2秒的干燥過程時間(按EURO-MAP12)。因此，本發(fā)明還有一個附帶的目的，就是實(shí)現(xiàn)還可能接近于理論上可能的0.65秒的時間。
本發(fā)明可具有大量的有利的實(shí)施方案，如權(quán)利要求2至13中所描述的。在此，(例如說)過程計算機(jī)被作成用作多值過程控制器亦即多值調(diào)節(jié)裝置的一個功能單元，它可被輸入以調(diào)節(jié)參量的極限值作為目標(biāo)量值(例如力和/或速度和/或路程)，以最大可能接近于目標(biāo)參量-額定值。目前，在許多加工過程中，例如在壓鑄過程中都存在著，應(yīng)對哪一個物理參數(shù)應(yīng)當(dāng)并且必須加以控制的爭論，通過任一個-機(jī)器程序參數(shù)控制，或-機(jī)器程序參數(shù)調(diào)節(jié)；通過一個-過程(參數(shù))控制，或一個-過程(參數(shù))調(diào)節(jié)；和/或一個-生產(chǎn)性能調(diào)整。
這一新的多值調(diào)節(jié)裝置對所有這些問題都作了理想的回答。發(fā)明者已經(jīng)理解到，在實(shí)際對工作過程中的控制中很少必須所有的參數(shù)都同時作最完全的穩(wěn)定的控制。其中很頻率存在的主要任務(wù)是，迅速地從一點(diǎn)O到達(dá)點(diǎn)B，但不能超越例如一定的速度或加速度，一定的力和一定的路程邊界。在起始階段，速度或加速度經(jīng)常處于臨界的和實(shí)際上必須加以調(diào)整其大小的狀態(tài)。在加工過程中存在有反作用力，它們就可能成臨界值，必然使得例如速度降低或者必須停止。這樣，例如說作閉環(huán)調(diào)節(jié)，使得僅僅一定的力或一定的壓力隨額定轉(zhuǎn)矩過程而定。在結(jié)束階段，位置調(diào)整實(shí)際上可能達(dá)到點(diǎn)B的鄰近。那些每次不作處理的調(diào)節(jié)參數(shù)保持受到監(jiān)視，但是未在調(diào)節(jié)處理上給予逐步的注意。為此本發(fā)明使得可能按照現(xiàn)實(shí)的要求，在目標(biāo)量值方面進(jìn)行控制亦即調(diào)整，或者不進(jìn)行控制亦即不進(jìn)行調(diào)整。按照一種有利的實(shí)現(xiàn)方案，可采用主要是數(shù)字信號處理方式(軟件)來作多值調(diào)節(jié)裝置的分級式的調(diào)節(jié)亦即限值操作。雖然有可能，在此多值控制器中確定具有各不同目標(biāo)量(例如力或速度或行程)的多個工作階段，它主要是通過速度信號來作驅(qū)動器調(diào)節(jié)亦即限值的。特別是對于循環(huán)工作過程，如在焊接機(jī)械手或在壓鑄或噴鑄機(jī)械或者在造紙或印刷工業(yè)中，可以將在各個完整的工作周期中的所有所要求的和部分變換的額定值存入工作存儲器中，從而能實(shí)現(xiàn)從一個階段到另一階段在一個周期內(nèi)無靜止時間的過渡。按照另一實(shí)施方案，可選擇速度輸入(Ⅴ)或電流輸入作為電氣驅(qū)動(軸)的調(diào)節(jié)量值，此時實(shí)際速度和實(shí)際位置可由驅(qū)動器取得亦即計算得。在許多情況下，最低限度在加工機(jī)器的領(lǐng)域內(nèi)的傳感器上能得到理想的結(jié)果。按照另一建議，在大信號區(qū)間，即在很大調(diào)節(jié)偏差量時，驅(qū)動器的速度調(diào)節(jié)信號基本上由壓力額定實(shí)際偏差和/或路程-額定-實(shí)際偏差的拋物線亦即方根式函數(shù)以最大可能放大系數(shù)來計算，以接近伺服電機(jī)的最大的加速度，特別重要的是采用公式 首先在大信號區(qū)內(nèi)，放大系數(shù)K1或K2(圖8)是不對稱的；以及/或者在最小信號區(qū)，亦即在小調(diào)節(jié)偏差時，為了達(dá)到穩(wěn)定，在小調(diào)整偏差時的速度調(diào)節(jié)信號可以作為驅(qū)動器的額定-實(shí)際-偏差的線性函數(shù)計算。已證明，對于速度與標(biāo)定路程差為拋物線型的關(guān)系的大信號區(qū)中的壓鑄機(jī)的壓力和/或位置調(diào)節(jié)，可以達(dá)到(時間上)理想的處理功能。換句話說，在本發(fā)明的調(diào)整裝置中，額定/實(shí)際偏差對速度調(diào)節(jié)量值的作用必須是拋物線式的，而不是如傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器那樣為線性的。相應(yīng)的差別很容易由速度曲線看出。在現(xiàn)有技術(shù)中，額定值躍變時的衰振是指數(shù)狀的。根據(jù)本新發(fā)明可見，在壓力額定值躍變時，絕大部分速度曲線均隨時間作具有較高梯度的線性變化。目標(biāo)點(diǎn)位置偏差的標(biāo)定實(shí)際值差在本發(fā)明中呈拋物線狀增強(qiáng)，并被例如作為速度調(diào)節(jié)參量送至對應(yīng)的驅(qū)動器。另外還進(jìn)一步表明并且能在一定的邊界條件下試驗(yàn)證明，在作壓力調(diào)整時這種模擬是適宜的，只要試著將額定路程信號以額定壓力信號以及相應(yīng)的實(shí)際信號加以替換。根據(jù)是這樣的事實(shí)，即在靜止?fàn)顟B(tài)下行程差與對應(yīng)的壓力差之間存在著直接的線性關(guān)系。在1000KN IMM的情況下，系統(tǒng)靜態(tài)壓強(qiáng)在前蝸桿區(qū)間內(nèi)為約200巴/mm)，而在后面的區(qū)間內(nèi)則降為該值的1/3左右。因此位置和壓力調(diào)節(jié)可以利用相等的參數(shù)，只要壓力差基本上與一標(biāo)度因子相適配(KP)。另外在大信號區(qū)間內(nèi)要完善注入過程，關(guān)鍵的是非對稱地引用放大系數(shù)(圖9中的K1，K2)，以便利用帶負(fù)荷下的較高角度滯后狀態(tài)。另一特別有利的實(shí)施方案的特點(diǎn)是，在小信號區(qū)間內(nèi)為了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，驅(qū)動器的速度調(diào)整信號基本上作為額定和實(shí)際偏差值的線性區(qū)數(shù)予以計算。
電氣驅(qū)動理想的是采用例如-永磁伺服電機(jī)或一受控異步電極(如鼠籠式電樞)或受控直流電機(jī)。在許多情況下，可選擇速度輸入作為電氣驅(qū)動的調(diào)節(jié)參量，前提是電機(jī)驅(qū)動的驅(qū)動側(cè)具有至少一件機(jī)械上為彈性的系統(tǒng)部件亦即彈簧式的部件的話。具有伺服電機(jī)特性的電動機(jī)，例如永磁式伺服電機(jī)或向量控制的異步電動機(jī)(如鼠籠式電樞)，或受控直流電機(jī)，均特別適用于電機(jī)驅(qū)動。此外也可以利用AC及DC伺服電機(jī)或DC無刷電機(jī)，或者價格合理的磁阻式電動機(jī)，特別適用的是開關(guān)式磁阻式電動機(jī)。根據(jù)另一十分有益的實(shí)施設(shè)想，將過程計算機(jī)用于三個或以上的軸，它具有一連接點(diǎn)用以經(jīng)由一數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接到一機(jī)器計算機(jī)，在此工作過程最好在機(jī)器計算機(jī)中定義，而對應(yīng)的量值，額定值，極限值等可工作程序予設(shè)，并通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)輸入進(jìn)過程計算機(jī)的驅(qū)動器智能單元的工作存儲器中。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)最好設(shè)置為數(shù)據(jù)母線，尤其適宜于作為一傳感器/執(zhí)行者的母線接口，亦即Can母線。更有利的是，由機(jī)器計算機(jī)至少為個別值確定一安全極限區(qū)亦即容許值范圍，并將其作為工作程序的部分傳送到過程計算機(jī)，以控制亦即監(jiān)視例如特定的階段。這樣例如對于個別軸在超過此容許值范圍時停止和/或使運(yùn)動反轉(zhuǎn)。采用這種方式不僅能使機(jī)器部件非常有效地安全工作而且能有效地控制生產(chǎn)質(zhì)量。在機(jī)器很多時就存在有通過工作過程而得的功能組。完全有可能與此功能組無關(guān)地通過一個單個的大控制單元來協(xié)調(diào)所有的軸。根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，干擾控制，以及在某種情況下標(biāo)準(zhǔn)化，在具有超過4或5個軸的工作機(jī)器情況下被看成是特別有利的解決方案，予設(shè)二或更多個控制單元，即模塊，每一模塊作為功能組協(xié)調(diào)二或三個軸。機(jī)器計算機(jī)可作成計算器一存儲器，例如價格適宜的PC，而基本工作程序，特別是起動程序和過程程序作數(shù)據(jù)選擇存儲。整個系統(tǒng)按這種方式作成模塊式的分散的開放系統(tǒng)。這樣，各單個的硬件部分或軟件就可以有選擇地適應(yīng)當(dāng)前的新發(fā)展。
本發(fā)明使得有可能進(jìn)行大量的進(jìn)一步的擴(kuò)展。一種有利的發(fā)展是，予設(shè)附加對時間和/或?qū)β烦痰膲毫O限值，亦即壓力額定值，在些時壓力實(shí)際值或?qū)χ拚闹导右詼y量并用于調(diào)整及其促成的修正過程。另外還建議，在注入階段，特別是裝填階段，對注入速度作為另一目標(biāo)量值進(jìn)行調(diào)節(jié)亦即限量。將至少一個目標(biāo)量值的額定值予設(shè)為常數(shù)量，或者作為時間應(yīng)即路程的函數(shù)是很有用的。最好是對目標(biāo)參量以數(shù)字計算(軟件)逐級進(jìn)行調(diào)整，亦即限值。按照另一實(shí)施方案，在注入階段將通過噴注咀流過的塑料的體積流亦即質(zhì)量流(m)作為目標(biāo)量值加以調(diào)節(jié)亦即限值，特別是由所得到的值壓力梯度、蝸桿速度和位置以及蝸桿直徑，材料常數(shù)(由BVT圖得)等來進(jìn)行計算。此后，可以測量注入蝸桿上的軸向位移力，以之與一標(biāo)定力對時間和/或行程的曲線進(jìn)行比較，再用來矯正速度信號。特別有用的是，取得實(shí)際壓力和/或力的曲線相對一予定的速度曲線的偏差來通過數(shù)字調(diào)節(jié)裝置來進(jìn)行控制亦即調(diào)整。在此，將一沖程行程調(diào)節(jié)加到此壓力亦即力的調(diào)節(jié)上，以避免與機(jī)械沖程限制相沖突。另一有效的實(shí)施考慮的特點(diǎn)在于，借助擾動作用補(bǔ)償通過噴射咀的物質(zhì)流(m)作為壓力調(diào)節(jié)功能加入，以便在高注入速度時亦能使噴射壓力最大可能地接近額定值。
本發(fā)明還涉及一電氣驅(qū)動的注入蝸桿的壓鑄機(jī)，此蝸桿通過驅(qū)動器及機(jī)械傳動裝置可作軸向位移工作，其特點(diǎn)是，電子控制驅(qū)動器可對速度輸入(以及電動機(jī)位置反饋或位置亦即位置斷面的輸入)加以控制。此驅(qū)動器設(shè)置有數(shù)字計算機(jī)，對目標(biāo)參量特別是壓鑄過程作逐級調(diào)整亦即限值。
按照一優(yōu)選實(shí)施方案，至少對壓鑄機(jī)的一個軸，例如說合型和/或推料機(jī)和/或爐芯行程和/或注入組件位移加以調(diào)節(jié)，亦即限值。壓鑄機(jī)最好設(shè)置計算機(jī)及存儲器，用于額定值調(diào)節(jié)，用于綜合磁場的位置變化以及驅(qū)動器的相應(yīng)控制單元，它最近設(shè)置為同步電動機(jī)。已經(jīng)表明，在許多應(yīng)用場合下，上述的控制及調(diào)節(jié)觀點(diǎn)可以單獨(dú)地或者在特定的組合中用于壓鑄機(jī)的其他方面，為此特別建議，至少設(shè)置一個傳感器在注入軸的位移機(jī)械上，和/或在閉合軸和/或推料軸上，和/或在注入組件軸上，用以測得加到塑料材料的壓力和/或有關(guān)驅(qū)動電動機(jī)的力和/或電流。另外還建議，在旋轉(zhuǎn)軸的領(lǐng)域內(nèi)，例如注入軸，至少裝設(shè)一個力和/或行程傳感器，為止至少要為控制過程列入一個調(diào)節(jié)裝置，以加入壓力和/或力和/或行程調(diào)節(jié)，它至少在達(dá)到預(yù)定的限定值時能自動地進(jìn)入。特別有益的還在于，在一與機(jī)器控制分開的存貯器中(例如PC型式)存貯以個別產(chǎn)品所需的方案類型的基本數(shù)據(jù)，并將機(jī)器控制用作控制基本數(shù)據(jù)亦即整個的工作方案。壓鑄機(jī)最好具有一控制電子電路，在此當(dāng)前的伺服電機(jī)即可由W控制電子電路對速度輸入及電動機(jī)位置反饋或者位置或位置斷面的輸入加以控制。
所描述的發(fā)明技術(shù)方案也可能應(yīng)用于壓鑄機(jī)，前提是，將此有自身不可壓縮的金屬溶液的系統(tǒng)以在驅(qū)動單元與活動的注入部件之間加入一真正的彈性環(huán)節(jié)，例如壓力彈簧，來實(shí)現(xiàn)與塑料壓鑄機(jī)時相類似的系統(tǒng)特性。本發(fā)明還涉及到用于處理具有肘桿閉合系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動合模工作的并設(shè)有成型保護(hù)階段的調(diào)整裝置。在液壓驅(qū)動的壓鑄機(jī)中，存在有檢測壓模之間的異物的方法。在此，對合模動作的最后數(shù)毫米或數(shù)厘米規(guī)定一較低的壓力和較小的速度，以使活動模板剛好動作。這時如在模板之間存在有異物時，它們就維持在微小的壓力或力的作用下。在一定時間之后(它在型模處于靜止?fàn)顟B(tài)被確定)產(chǎn)生障礙信號，型?？杀恢匦麓蜷_，以去除異物。這一現(xiàn)存的方法因此稱之為低壓型模保護(hù)，因?yàn)樗窃诤芪⑿〉膲毫ο逻M(jìn)行閉合操作。這些方法原則上可用于電氣壓鑄機(jī)。代替這種低壓校準(zhǔn)，對伺服電動機(jī)或控制電子電路采用相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩限定。但這種方法在靈敏度和閉合時間方面顯現(xiàn)出有不足之處。
另一有效的解決辦法的特點(diǎn)在于，它具有一測量裝置，用來通過例如電動機(jī)電流來測量驅(qū)動肘桿的力，或用來測量萬向接頭的有效力傳遞。發(fā)明人了解到，在電氣塑料壓鑄和壓鑄機(jī)的情況下，質(zhì)量起著很重要的作用，因而開發(fā)了下述的方法在型模保護(hù)閉合階段對活動模板作速度調(diào)節(jié)。此時，作用力通過電動機(jī)電流或者最好通過一力傳感器例如對萬向接頭加以測量，并與一校準(zhǔn)曲線例如F=f(s)進(jìn)行比較。如果此力超過預(yù)定的容許范圍。就立即停止閉合運(yùn)動，和/或反轉(zhuǎn)。一種有效的措施是一種調(diào)節(jié)壓鑄機(jī)的方法，其特點(diǎn)在于，在型模保護(hù)階段每一閉合動作均通過測取電動機(jī)電流或在萬向接頭的范圍內(nèi)測量這種力，加以存儲，并對之確定一容許范圍，以控制此成型保護(hù)階段。十分有效的是在二半型模相接觸之前的區(qū)間(例如5mm至40mm)內(nèi)將閉合動作減緩到20%，最好到10%，測量為克服所有的對在二半型模相接觸之前的運(yùn)動產(chǎn)生反作用的力亦即相應(yīng)的力的曲線(特別是摩擦力)，并加以存儲，由此根據(jù)對之所確定的起動容許范圍對接著的成型保護(hù)階段進(jìn)行控制。如果接著的閉合之后標(biāo)準(zhǔn)曲線總能被適應(yīng)以使得摩擦力的變化例如說由于潤滑情況隨時間惡化在肘桿機(jī)構(gòu)及在型模引導(dǎo)機(jī)械中總得到補(bǔ)償?shù)脑?，就能得到最佳的結(jié)果。按照另一優(yōu)選實(shí)施方案，對于每一個別的閉合周期均適宜地以一個或多個直接前導(dǎo)的有效的力曲線測量(順序校準(zhǔn)力測量)作為基礎(chǔ)，為不斷的矯正一用于在成型保護(hù)階段如要有效地產(chǎn)生作用的力的順序容許范圍?？梢杂柚靡话踩珔^(qū)來限定此容許范圍，亦即設(shè)定容許范圍的最大調(diào)整程度。此容許范圍一般由慣性曲線及一正容差來限定。按照另一建議對注入周期數(shù)加以計算并存貯，用以在成型保護(hù)階段作用力達(dá)到安全極限之前，例如經(jīng)由一中央潤滑裝置根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)亦即該注入數(shù)來控制潤滑脈沖。為監(jiān)視型模(二模具)中的導(dǎo)軌的咬住，這種適配必須限定在其最大調(diào)整量之內(nèi)。采用這一方法可以在最為微小的力變化情況下查明異物。確認(rèn)存在異物時力的增大在最順利的情況下-1000Kn的機(jī)器僅僅約在例如100N或更低的數(shù)量級的范圍內(nèi)。這一方法的另一優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)整時間很短，因?yàn)閮H僅必須一次自動地求得最初的起動曲線(但是可由觀察監(jiān)視地)，向進(jìn)一步的再校準(zhǔn)則自動執(zhí)行。因此就不象上述液壓機(jī)器那樣的繁雜錯誤的方法中必須裝定時器和壓力調(diào)整裝置。主要在于閉合動作是通過多量值調(diào)節(jié)裝置來加以控制亦即調(diào)整的。已經(jīng)證明采用多值調(diào)節(jié)和數(shù)字技術(shù)，特別是對成型保護(hù)階段這種Fasi-Logik技術(shù)非常適用，從而可持續(xù)地相適配。
下面根據(jù)一些實(shí)施例來對發(fā)明加以介紹。所取附圖為

圖1為多值調(diào)節(jié)器的中央功能部件的示意圖；圖2為多軸控制調(diào)節(jié)裝置的控制方案圖；圖3為一多軸控制調(diào)節(jié)裝置；圖4為空間運(yùn)動曲線O-E；圖5為在一平面上由O至A和B的運(yùn)動圖；圖6，6a，6b表示不同的線性--拋物線型調(diào)節(jié)裝置；圖7說明靜態(tài)壓力行程特性曲線與線性及非線性調(diào)節(jié)器間的對比；
圖8表明一理想的線性/拋物線函數(shù)；圖9示意表示一具有一注入模導(dǎo)體和一成型模塊的壓鑄機(jī)的完整控制方案圖；圖10示意表示本發(fā)明的壓鑄機(jī)的中央功能部件的圖形；圖11作為時間函數(shù)的壓力曲線；圖12作為相當(dāng)于一完整注入周期的作為行程函數(shù)的壓力圖；圖13為型模閉合運(yùn)動時的力的曲線圖；圖13a為成型保護(hù)行程的速度圖示；圖14為現(xiàn)有技術(shù)中的實(shí)際壓力或速度曲線圖；圖15為對按本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的壓鑄機(jī)測量得的實(shí)際壓力或速度曲線；圖16為一完整的壓鑄機(jī)圖。
現(xiàn)在對圖1給予說明。驅(qū)動電動機(jī)1包括具有永磁鐵和位置傳感器3的轉(zhuǎn)子2。定子4具有多個通常為3或4個繞組(對)和換向器。由以鍵固定在轉(zhuǎn)子(2)軸上的從動輪5通過升速傳動裝置6來驅(qū)動真正的傳動機(jī)械7，該升速裝置6例如說可以是齒輪皮帶傳動裝置，但最好是齒輪升速裝置。此傳動機(jī)構(gòu)7將電動機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為直線運(yùn)動，此直線運(yùn)動是直接由一齒條8取得的，齒條8與工作軸9作力傳遞連接，使得轉(zhuǎn)子2有關(guān)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動直接轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動18，并執(zhí)行工作過程所要求的運(yùn)動。不過代替所述的升速裝置6也可以使轉(zhuǎn)子2的軸直接與工作軸連接。為將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換成直線運(yùn)動，可在它們之間設(shè)置例如錐形細(xì)桿。在齒條8與工作軸9之間裝有一彈簧10。彈簧10可以是一真實(shí)的壓力式彈簧，或者一機(jī)械系統(tǒng)相應(yīng)的彈性，或者就是欲設(shè)置部件的彈性。在壓鑄機(jī)的情況下，流體的塑料物質(zhì)就有這種彈性。力或壓力檢出元件通過一傳感器亦即變換器12及信號線13將對應(yīng)的信息送至一多值過程控制器或調(diào)節(jié)器25。此多值過程控制具有一由驅(qū)動器人工智能23和程序存儲器24組成的控制單元26。驅(qū)動器人工智能23與一過程亦即驅(qū)動計算機(jī)22作直接工作耦合，計算機(jī)22通過一內(nèi)插補(bǔ)器21及控制器20控制亦即調(diào)整轉(zhuǎn)子2的運(yùn)動。14和“X”表示機(jī)器的過程的，或產(chǎn)品的一個或多個功能參數(shù)的實(shí)際值，它們均按照需要作為控制、調(diào)整或限值功能被加以控制。工作程序通過指令裝置16亦即機(jī)器計算機(jī)以及數(shù)據(jù)線17被讀入該驅(qū)動人工智能23的數(shù)據(jù)存儲器24。
圖2是說明適用于一多軸軛動器亦即多軸控制/調(diào)整裝置30的主要功能部件的原理圖。圖2同時也是圖1的對應(yīng)部分的剪輯。帶有計算機(jī)數(shù)據(jù)存貯器19的機(jī)器計算機(jī)15通過母線亦即傳感器/執(zhí)行部件母線17連接到一多軸驅(qū)動器30，它由三個信號計算機(jī)亦即控制器20(20.2，20.1，20.3等)和一具有工作程序的存貯器24組成。驅(qū)動計算機(jī)22由內(nèi)插補(bǔ)器21和三個位置調(diào)整器Pos.M1，Pos.M2.Pos M3所組成，它們作為功能部件保證在所有位置調(diào)整器之間進(jìn)行最完善和盡可能短暫的協(xié)調(diào)。每一控制器20各自具有一自己的速度調(diào)節(jié)器(V-1，V-2，V-3)及一個調(diào)整轉(zhuǎn)矩的電流調(diào)節(jié)器(I1，I2，I3)，以及磁場控制器(ψ1，ψ2，ψ3)，并且每次與一個軸或者相應(yīng)的電動機(jī)M1，M2或M3相耦合。必要的機(jī)器的如開關(guān)、控制器、傳感器、輔助電機(jī)等的信號或控制端也可被連接到傳感器/執(zhí)行裝置母線17，例如圖1中所示。可是所有調(diào)節(jié)任務(wù)均直接在多軸驅(qū)動器20上高速處理，而且均以為每一特定工作由計算機(jī)數(shù)據(jù)存貯器19傳送的額定值、極限值，亦即相應(yīng)的程序，以及容許范圍值為依據(jù)。
圖3中簡化描述了按照本發(fā)明的具有三個軸(M1，M2，M3)的多重驅(qū)動器亦即多軸驅(qū)動器的硬件情況。核心部件是多軸驅(qū)動器30，在此它是針對同時協(xié)調(diào)地控制和調(diào)節(jié)三個軸亦即三臺電動機(jī)(M1，M2，M3)設(shè)計的。數(shù)據(jù)傳輸可按照整個控制任務(wù)的擴(kuò)展程序或復(fù)雜性，通過直接連線17’，或者如圖1或圖2所示那樣的數(shù)據(jù)母線17來達(dá)到。在指令裝置16例如機(jī)器控制裝置或機(jī)器計算機(jī)15的PC上進(jìn)行觀察。這一新解決方案所賴以作為基礎(chǔ)的基本組成部分是，與各自的電動機(jī)(M1，M2，M3)相連的控制接線(S1，S2，S3)和應(yīng)答連線(R1，R2，R3)，后者用于作出ψ控制亦即各個軸的實(shí)際位置值，即對之進(jìn)行相應(yīng)的內(nèi)部調(diào)整的值。多軸驅(qū)動器是對多個軸作電動機(jī)控制/調(diào)節(jié)，如圖3中所示集中成一個橫塊。
下面參看圖4，它說明坐標(biāo)X-Y-Z上的空間曲線CR-SO11。一個基本任務(wù)是，由起點(diǎn)O準(zhǔn)確地沿著曲線CR-SO11以一個預(yù)定的速度，在某種情況下以一速度曲線達(dá)到點(diǎn)正，例如采用一機(jī)械手爪或者起重機(jī)吊鉤。圖4說明該理想化了的曲線，在此必須以足夠短的步距，最好是在毫秒的范圍內(nèi)，對每一坐標(biāo)或各相對應(yīng)的軸M1，M2和M3，給予有關(guān)的新動作指令。
圖5以圖示說明在一個平面X-Y上的兩個步距0→A及A→B。在圖5中假定了各種非邏輯參數(shù)，如摩擦(Ri)，振動質(zhì)量(M)。在點(diǎn)A處，質(zhì)點(diǎn)以一規(guī)定的速度Vi在方向Ri上運(yùn)動，到達(dá)的不是位置A而是A’。但位置A’在標(biāo)定曲線O-A-B之外，而在A’處必定要得到在X和Y兩方向上的矯正命令，并被傳送。
圖6表示一按照本發(fā)明改善的位置調(diào)整，具體實(shí)現(xiàn)于一壓鑄機(jī)，其中71為定位控制功能組件；72為基本驅(qū)動器/電動機(jī)速度調(diào)節(jié)器；73為電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)/位置實(shí)際值的機(jī)械式求積儀；RK-FUB，在時間上亦即最佳加速或延遲的時間點(diǎn)上保持的近似值，包括予設(shè)的最大加速和延遲值，以及為所容許的及所期望的處理速度的值，后者是不能超過的。
圖6a表示一經(jīng)優(yōu)化的壓力調(diào)節(jié)，其中81為定位控制功能組件；82為基本驅(qū)動器/電動機(jī)速度調(diào)節(jié)器；83為電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)/位置實(shí)際值的機(jī)械式積分儀；84為靜態(tài)系統(tǒng)壓力增強(qiáng)(巴/米)。
按照本發(fā)明可看出，現(xiàn)應(yīng)在一定的邊界條件下也可以采用數(shù)學(xué)方法來對壓力調(diào)節(jié)加以模擬，只要能以標(biāo)定壓力信號及相應(yīng)地實(shí)際信號來代替標(biāo)定行程信號。根據(jù)是這一事實(shí)，即在靜態(tài)條件下，在行程差與相應(yīng)的壓力差之間存在著直接的線性關(guān)系。在1000KNIMM的情況下，在前面的運(yùn)動區(qū)域內(nèi)靜態(tài)系統(tǒng)壓強(qiáng)約為200(巴/mm)，而在后面的運(yùn)動區(qū)域內(nèi)則減少到此值的1/3左右。因此就可能對位置和壓力調(diào)節(jié)利用相等的參數(shù)，只要將此壓力差與一換算因子相適配(KP)。例如在注入過程中，一般不僅要預(yù)定壓力，也要預(yù)定速度。在最初階段經(jīng)常是優(yōu)先考慮速度控制，而到后來則轉(zhuǎn)移到壓力設(shè)定。另外還必須為此運(yùn)行注入控制器的軟件，使得不致越過最終位置，這就是說，在正常情況下不要觸及到它。在任何情況下均不允許以高速度在機(jī)械極限內(nèi)操作。為此對注入控制器提出下列要求--控制予設(shè)的(最大)加速度和延遲；--控制(最大)注入速度=F(s，t)；--控制(最大)注入壓力=f(s，t)--控制(最小/最大)行程→(機(jī)器類型)。
圖6b表示--更高等級優(yōu)化的注入控制器，其中91為力--壓力調(diào)整強(qiáng)度匹配；92為位置(超程)限定；93為位置控制功能組件；94為帶基本電流調(diào)節(jié)器的基本驅(qū)動器/電動機(jī)速度調(diào)節(jié)器；95為電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)字/位置實(shí)際值的機(jī)械積分器；96為靜態(tài)系統(tǒng)力-壓力強(qiáng)度(巴/m)；a為最大行程限制；b為最小行程限制；c為額定加速度；d為額定延遲；e為額定注入速度=f(s，t)這一經(jīng)優(yōu)化的注入控制器還可進(jìn)一步完成特定的任務(wù)。特別是在大信號范圍內(nèi)作為進(jìn)一步完善可將Kp或Kz可作不對稱的放大，以便利用負(fù)荷下的高角度滯后。
按照圖7可看到在壓力躍變應(yīng)答的情況下的實(shí)際速度的近乎理想的線性曲線。圖7表明與之相對照的靜態(tài)壓力行程特性。這里非常明顯地表現(xiàn)出，非線性的調(diào)節(jié)器可以被非常接近地運(yùn)用到規(guī)劃的極限值。
圖8表明一線性--拋物線調(diào)節(jié)器的功能曲線。為此，在小信號區(qū)間高放大不能帶來實(shí)際的穩(wěn)定值，就將鄰近標(biāo)定位置區(qū)間的拋物線以傳統(tǒng)的線性函數(shù)替換。可看到，在大信號區(qū)間中作位置調(diào)整時，利用速度與標(biāo)定行程差間的拋物線關(guān)系可以得到(在時間上)理想的處理功能。換言之，新的調(diào)節(jié)器中額定/實(shí)際偏離對速度調(diào)節(jié)量的作用主要是拋物線型的，而不僅僅是象在傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器中那樣為線性的。
圖9表示一十分有利的總控制設(shè)施布局，其中由一工作母線17實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)系。此時所有的標(biāo)定程序均被置予一計算機(jī)存貯器例如說-PC15中，當(dāng)前工作中特定的成型亦即材料方面的情況均以工作程序(例如SPS)中一定數(shù)量的等同的部分予以考慮。由此通過工作母線17給出綜合所有剩余的傳感器信號加以協(xié)調(diào)所得的工作信號。圖9中將二多軸驅(qū)動器硬件單元合并成模塊41和42。模塊41針對壓鑄機(jī)的示例協(xié)調(diào)用于注入(傳送)、增塑(旋轉(zhuǎn))及聚合動作的三個軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。模塊54設(shè)置二個軸型模閉合及推料(型芯引導(dǎo))。其他的組合也是可能的。
概括地說，可按本發(fā)明的技術(shù)方案設(shè)計成簡單、全面和穩(wěn)定的機(jī)床控制--從對工作過程自身的實(shí)際引導(dǎo)和監(jiān)視出發(fā)；--根據(jù)一特別有效的新式多參量調(diào)節(jié)裝置，對象力、速度和行程引導(dǎo)等基本參數(shù)以迄今不可能的方式進(jìn)行控制；
--特別地將直接相互作用的軸功能組合成針對多個軸的調(diào)節(jié)和控制模塊。作為多參量調(diào)節(jié)器，主要地但不是唯一地是按照多個目標(biāo)參量進(jìn)行的對軸亦即驅(qū)動的調(diào)節(jié)。針對每一具體工作任務(wù)為多參量調(diào)節(jié)器予設(shè)(圖示的)以由三個稱之為基本參數(shù)組成的空間包絡(luò)限界帽(現(xiàn)行的調(diào)節(jié)器與此相反，其特點(diǎn)是額定值與實(shí)際值之間的嚴(yán)格結(jié)合，在此它總在起作用，并傾向于使二者相吻合。)這種多值調(diào)節(jié)裝置與此部分地有原則上的區(qū)別。因?yàn)轭A(yù)先給定至少二或三個額定值或相應(yīng)的極限值作為目標(biāo)量值，在一般情況下每次僅有一個量值在現(xiàn)有的意義上加以調(diào)整亦即限定，而在相對應(yīng)的時間點(diǎn)其他的調(diào)節(jié)器部分是不作用的，但是對應(yīng)的值則有偏差。實(shí)際上這就意味著，例如說在達(dá)到最大予設(shè)壓力(如2000巴)時，對應(yīng)的壓力調(diào)整接收調(diào)整命令，而此時另外二個調(diào)節(jié)過程則不起作用。這也同樣適用于另外的參數(shù)。但由此實(shí)際中能夠依靠相應(yīng)的電氣驅(qū)動頭達(dá)到使所有的基本參數(shù)(壓力/力，速度等)理想化。例如在對一壓鑄機(jī)作注入蝸桿調(diào)節(jié)的情況下，就選擇一注入蝸桿作軸向運(yùn)動的速度信號。因此機(jī)器整體可以在或者為注入過程或者為型模閉合中引用新的各自的控制亦即調(diào)整機(jī)理，它們將減輕整個過程任務(wù)的控制并使得能有最大質(zhì)量效果的很大靈活性。此外，特別緊張的階段亦即處理領(lǐng)域可以在很短的全部周期時間內(nèi)以迄今無法達(dá)到的穩(wěn)定性和生產(chǎn)流程的可重復(fù)性來完成。這里特別有效的是多參量調(diào)節(jié)和多軸驅(qū)動的結(jié)合。按照另一方案還可能，將速度調(diào)整信號進(jìn)行積分并作為行程調(diào)節(jié)信號(在某種情況下為行程信號)被送到控制電子部件(具有裝入的速度和位置調(diào)節(jié)器的驅(qū)動器)。特別有利的是本發(fā)明能由驅(qū)動器人工智能協(xié)調(diào)控制至少一部件，最好是一機(jī)器人例如焊接機(jī)械手或一起重機(jī)的所有軸。這一新的技術(shù)方案還對注鑄和壓制機(jī)以及吹風(fēng)機(jī)，通用的壓模和壓鑄，以及壓鑄、注塑，或DixoTrophen壓制，以及紡織、造紙加工機(jī)器和機(jī)床，例如用于木材、石料或金屬材料加工的工作過程中的控制提供改善。
圖示的注入汽缸111中增塑蝸桿110的調(diào)整達(dá)到填充階段的末尾，使得在注入汽缸111中仍有相當(dāng)數(shù)量的注入材料112，現(xiàn)在它由注入噴咀113進(jìn)入空腔114中為二半型模115和116所壓縮。所述過程是通過一驅(qū)動器120對合成磁場位置變化的控制和轉(zhuǎn)子2運(yùn)動的對應(yīng)控制來完成的。驅(qū)動器120所需要的全部控制信號由一電子控制裝置121裝備和傳送。在此，該電子控制裝置121具有一數(shù)據(jù)存貯器或程序存貯器122，由此對為壓鑄過程所予先確定的運(yùn)動過程的速度和壓力標(biāo)定值的各所要求的基本程序加以變換，而求得所希望的速度和壓力曲線。電子控制裝置121最好作成多參量調(diào)節(jié)器。利用所述的基本功能可以控制整個壓鑄過程。一方面針對新的尚未了解的形狀式材料，同時也為在材料質(zhì)量變化時的安全保護(hù)，經(jīng)常地由相應(yīng)的傳感器來取得附加的過程參數(shù)是有利的。這樣，通過一力或壓力接收器11來測知整個注入過程中一蝸輪軸109的軸向力，和通過可能作為母線傳輸系統(tǒng)的信號線13來傳送電子控制功能，從而使得例如在超過極限值時立即由運(yùn)動控制單元給出矯正命令。另一可能是通過壓力傳感器125直接獲取壓力，其信號同時被用于電子控制單元121中的運(yùn)動導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。
圖11描述一整個注入周期的壓力曲線。這里專門強(qiáng)調(diào)臨界的變化過程。A表示由充填階段向增壓力階段的變化。B標(biāo)明增壓力階段到增塑階段的轉(zhuǎn)移，以及C為增塑過程中的自身變化。
圖12用于說明增塑蝸桿10的線性運(yùn)動曲線的壓力行程功能。
運(yùn)動由一起端(Start)開始并在同一Start結(jié)束，由此構(gòu)成連續(xù)的周期。
圖13表明一壓鑄機(jī)在作型模閉合運(yùn)動期間的本身已公知的力的曲線；其中GK為對萬向接頭最大作用力，PK說明可運(yùn)動的板的肘桿的力能，MS為在整個閉合行程上的電動機(jī)電流消耗。曲線形狀基本上與聯(lián)桿上的力相對應(yīng)，在此，高速時發(fā)生的慣性力疊加在所示曲線上，例如如圖13a所示。
圖13a表明例如萬向接頭通過行程特別是通過靈敏的成型保護(hù)行程(FS)時的速度曲線(V)。圖13b表示特別對于例如處于100至200N下的半型模之間的行程的力的曲線，這可以通過所謂的香熔頭試驗(yàn)加以證明。很大的優(yōu)點(diǎn)在于，在一擾動情況下可以短的制動行程達(dá)到很強(qiáng)的下降速度，因?yàn)樵诩ぐl(fā)起電動機(jī)最大可能的遲緩力的作用下可將質(zhì)體置于靜止?fàn)顟B(tài)，從而保護(hù)模具的推料銷免遭損壞，并高靈敏度地打開型模。
圖14說明現(xiàn)有技術(shù)中的振動特性。在現(xiàn)有技術(shù)中，第一階段，即裝填階段，引入速度(Vco)，第二階段，即后壓力階段，控制壓力和轉(zhuǎn)矩(Mdco)。后者迄今公知的是壓鑄機(jī)的電氣驅(qū)動。本身不是臨界的裝填階段通過純凈的速度導(dǎo)入取得良好結(jié)果。在后壓力范圍內(nèi)情況則相反，會出現(xiàn)象D圍繞的壓力曲線和正圍繞的速度曲線標(biāo)明的那樣的極有害的其半波長約為200毫秒的振蕩運(yùn)動。線性調(diào)節(jié)器得到的是在標(biāo)定值躍變時很不利的指數(shù)性振蕩。
圖15表明與之相對的本新發(fā)明的示例。實(shí)際值接近理想地跟隨予設(shè)的額定值。并得到基本上為線性的速度曲線和由一階段到另一階段的非常尖銳的躍變。這一過程沒有發(fā)生振蕩運(yùn)動。但是對此有可能明顯引起不僅系統(tǒng)自身的約21/2Hz的振蕩，而且引起現(xiàn)有技術(shù)的中心缺點(diǎn)。在現(xiàn)有技術(shù)中必須通過許多修正調(diào)整亦即修正補(bǔ)償控制來消除注入過程的決定性階段中不能容許的干擾參量。由圖14還清楚地表示出，在對運(yùn)動本身加以控制時，存在的振蕩運(yùn)動得到抑制，和壓力及速度曲線均表現(xiàn)出很高的穩(wěn)定性。新發(fā)明的所有嘗試均已表明，在作運(yùn)動控制時完全沒有發(fā)生有關(guān)的振蕩，并能夠產(chǎn)生對應(yīng)于所要求的目標(biāo)參量功能的理想曲線。在壓力躍變應(yīng)答時出現(xiàn)接近理想的實(shí)際速度的線性曲線。此新的非線性調(diào)整器可以非常接近于設(shè)計極限值工作。
圖16所示為一在機(jī)器基座130帶有一型模閉合裝置131的整個壓鑄機(jī)，該型模閉合裝置通過一轉(zhuǎn)子132及傳動裝置139以及雙曲柄絞鏈134使得一可運(yùn)動的座板135帶著一半成型模16每次向前向后地向?qū)?yīng)的打開或閉合位置動作。另一驅(qū)動裝置載有推料裝置137。塑性材料由一供料牽引裝置140送入。增塑蝸料9的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由一驅(qū)動電機(jī)141作相應(yīng)的轉(zhuǎn)換來得到。另一軸142是為注入機(jī)構(gòu)予設(shè)的。注入口由校準(zhǔn)件143實(shí)現(xiàn)。另外還可以針對標(biāo)定值選擇實(shí)際速度或者最好是注入口143的物質(zhì)流的(局部為)二次方干擾量補(bǔ)償來使得壓力速度特性(限壓特性)進(jìn)一步優(yōu)化。按照另一很有用的方案，可以借助注入咀物質(zhì)流(m)的干擾量補(bǔ)償來作為壓力調(diào)整功能的疊加亦即接入，以使在高的壓注速度時也能最大限度地接近壓注壓力的額定值。例如可利用如K1XV2-K2XP2
形式的干擾量補(bǔ)償?shù)綁毫︻~定值。其中K1，K2為相應(yīng)的常數(shù)，V為蝸桿運(yùn)轉(zhuǎn)速度，P為壓注壓力梯度。
按本發(fā)明的解決措施來設(shè)計出簡單、能全面的和穩(wěn)定的調(diào)節(jié)的機(jī)器控制裝置--按真正引入壓注過程本身出發(fā)；--按照一特別有用的新多量值調(diào)節(jié)器，以進(jìn)行迄今不可能方式控制的基本參數(shù)；壓注壓力、壓注速度及行程引導(dǎo)。
所謂多量值調(diào)節(jié)器主要但不是唯一地被理解為對多個目標(biāo)量值進(jìn)行的一個軸亦即一個驅(qū)動裝置的調(diào)整。給多量值調(diào)節(jié)裝置預(yù)先作出由針對各具體工作任務(wù)的三個所謂的基本參數(shù)所組成的一空間上的外層--限界--罩蓋(如圖示)的工作子程序。(與此相反，已有的調(diào)節(jié)器是以額定值與實(shí)際的嚴(yán)格耦合為特征，在此它總是在工作的，并且總要使二者相吻合。)多量值調(diào)節(jié)器與此部分存在重要的不同。因?yàn)橹辽儆柙O(shè)有二或三個額定值或相應(yīng)的極限值作為目標(biāo)量值，所以通常僅僅只有一個過去意義上的量值加以調(diào)整亦即限值，而在對應(yīng)的時刻其它調(diào)節(jié)器部件則是不工作的。實(shí)際上這就意味著，例如在達(dá)到最大的予定壓力(如2000巴)時對應(yīng)的壓力調(diào)節(jié)單元就接受調(diào)整命令，而此時另二個調(diào)節(jié)單元則不起作用。這種過程同樣適用于另外的參數(shù)。但在此實(shí)際上可以由相應(yīng)的電氣驅(qū)動裝置來達(dá)到所有基本參數(shù)(壓力、速度和行程)的優(yōu)化，因?yàn)樵趯λ腥齻€作為調(diào)整量進(jìn)行注入蝸桿調(diào)整的情況下是選擇此注入蝸桿的軸向運(yùn)動的速度信號。這就是說，例如對于三個中心內(nèi)容，即利用一壓鑄機(jī)的成型部分的第一壓鑄方法，此時；
a)注入蝸桿借助電動機(jī)及與其相連接的變速驅(qū)動機(jī)構(gòu)作軸向運(yùn)動；b)對運(yùn)行參數(shù)加以調(diào)整或控制；c)在如此作調(diào)整/控制、包括對作為調(diào)整量值的加在注入物質(zhì)上的壓力的限值時，選擇注入蝸桿軸向運(yùn)動的速度信號。
由壓鑄機(jī)所可能進(jìn)行的成型部分的第二壓鑄方法，此時；a)注入蝸桿借助電動機(jī)及與之相連接的變速傳動機(jī)構(gòu)作軸向運(yùn)動；b)調(diào)整或控制運(yùn)行參數(shù)；c)在進(jìn)行調(diào)節(jié)/控制、包括對作為調(diào)節(jié)量值的注入蝸桿的行程加以限值時，選擇速度信號。
第三個可能的方法，按照第一或第二方法進(jìn)行，如此為進(jìn)行調(diào)整/控制、包括對作為調(diào)節(jié)量的注入蝸桿的軸向速度加以限值時，選擇為注入蝸桿作軸向運(yùn)動的一速度信號。此外第四可由此運(yùn)行參數(shù)組(加到壓鑄物質(zhì)的壓力，注入蝸桿的軸向速度，和注入蝸桿行程等)，每次對一運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)/控制，以達(dá)到其極限值即帶寬。運(yùn)行參數(shù)的極限值或帶寬可作為時間和/或行程的函數(shù)予先給定。類似地，在型模閉合時至少可部分地按同樣的“指導(dǎo)思想”行事。
機(jī)器作為整體因而可以用新的統(tǒng)一的控制亦即調(diào)節(jié)機(jī)制來管理注入過程和型模閉合過程，這就減輕了對整個操作流程的控制，并使得可能有取得最高質(zhì)量結(jié)果的極大靈活性。此外，過程中特別臨界的階段亦即區(qū)間，有可能以至今無法達(dá)到的生產(chǎn)流程的穩(wěn)定性和重復(fù)性在很短的全部周期內(nèi)得到處理。另外十分有利的是多量值調(diào)節(jié)和多軸驅(qū)動的相結(jié)合。按照另一方案還可能將速度調(diào)整信號加以積分并作為行程調(diào)整信號(有時為行程信號)送至電子控制設(shè)施(集中有速度和位置調(diào)節(jié)器的驅(qū)動裝置)。
執(zhí)行上述方法的注壓機(jī)或壓鑄壓機(jī)的特點(diǎn)是，設(shè)有一由電動機(jī)及機(jī)械傳動裝置驅(qū)動可作軸向位移的注入蝸桿，和一用于調(diào)節(jié)或控制運(yùn)行參數(shù)的電子設(shè)備；這里的調(diào)整/控制電子設(shè)備是這樣設(shè)置的，即在進(jìn)行調(diào)整/控制、包括對加在注入物質(zhì)上的壓力進(jìn)行限值時，提供給帶有針對注入蝸桿的軸向運(yùn)動的速度信號的調(diào)節(jié)量值輸入。按一執(zhí)行此方法的注壓機(jī)亦即壓鑄機(jī)的第二實(shí)施方案，其特征則在于設(shè)有一由電動機(jī)及機(jī)械傳動裝置驅(qū)動可作軸向移動的注入蝸桿，和一用于調(diào)節(jié)或控制前述運(yùn)行參數(shù)的電子設(shè)施，這時該調(diào)節(jié)/控制電子設(shè)施是這樣設(shè)置的，即在進(jìn)行調(diào)整/控制包括對注入蝸桿行程加以限值時，要求輸入的調(diào)節(jié)參數(shù)帶有速度信號。
權(quán)利要求
1.用于對電機(jī)驅(qū)動的機(jī)器(例如壓鑄機(jī))軸的被調(diào)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的調(diào)速裝置，設(shè)有一在內(nèi)部有信號計算機(jī)(20)的轉(zhuǎn)向和調(diào)速裝置，它們側(cè)重于控制和/或調(diào)整下列被調(diào)參數(shù)相角調(diào)節(jié)(φ)、電流調(diào)節(jié)(I)和速度調(diào)節(jié)(V)，其特征是，包括予先設(shè)定的可分開安裝的、與機(jī)器計算機(jī)(15，16)無關(guān)的多值調(diào)節(jié)器(25)，用于獨(dú)立地控制或調(diào)整調(diào)節(jié)參數(shù)，該調(diào)節(jié)器(25)除具有信號計算機(jī)(20)外，還有其上級的過程計算機(jī)(22)，它被配置用于對調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行無延時的有選擇的控制或調(diào)節(jié)，并由一設(shè)置在多值調(diào)節(jié)器(25)內(nèi)的存儲器(24)取得計算所必須的信息。
2.按權(quán)利要求1的調(diào)速裝置，其特征是，一個模塊(30)，除具有多個信號計算機(jī)(20)外，還有過程處理計算機(jī)(22)，它被配置用于無延遲地、同時地控制或調(diào)整多個軸(M1，M2，M3)。
3.用于對機(jī)器(例如壓鑄機(jī))的電動機(jī)驅(qū)動軸(M1，M2，M3)的調(diào)速裝置，具有內(nèi)設(shè)一或多個信號計算機(jī)(20)的控制和調(diào)整裝置，它特別包括有相角調(diào)節(jié)(ψ)、電流調(diào)節(jié)(I)和速度調(diào)節(jié)(V)功能，其特征是，包括一可分開安裝的、與機(jī)器計算機(jī)(15，16)無關(guān)的、用于獨(dú)立控制或調(diào)整多個軸(M1，M2，M3)的模塊(30)，它除具有信號計算機(jī)(20)外，還具有上級過程計算機(jī)(22)，后者被配置成用于無延遲地、同時地控制或調(diào)節(jié)軸(M1，M2，M3)，并由模塊(30)中予設(shè)的存儲器(24)取得該計算機(jī)所需的信息。
4.按照權(quán)利要求3的調(diào)速裝置，其特征是，過程計算機(jī)(22)被設(shè)置成至少作用于一個軸(M1，M2，M3)的多值調(diào)節(jié)器(25)，它可被輸入以作為目標(biāo)量值的調(diào)節(jié)量(例如力和/或速度和/或行程)的極限值。
5.按照權(quán)利要求1至4中之一的調(diào)速裝置，其特征是，多值調(diào)節(jié)器(25)作成分級式調(diào)節(jié)器，主要以一交接點(diǎn)連接到數(shù)據(jù)母線(17)或直接連到機(jī)器計算機(jī)(15，16)。
6.按照權(quán)利要求1至5之一的調(diào)速裝置，其特征是，可以多值調(diào)節(jié)器(25)中的不同額定值或目標(biāo)值(例如力或速度或行程)確定多個工作階段。
7.按前述權(quán)利要求之一的調(diào)速裝置，其特征是，調(diào)節(jié)信號在小調(diào)整偏差時為調(diào)整偏差的線性函數(shù)，而在大調(diào)整偏差時為調(diào)整偏差的方根函數(shù)。
8.按前述權(quán)利要求之一的調(diào)速裝置，其特征是，電機(jī)驅(qū)動裝置(1)是一永磁式伺服電機(jī)，一受向量調(diào)節(jié)的異步電動機(jī)，一受控直流電動機(jī)，一無刷直流電動機(jī)或一磁阻式電動機(jī)。
9.按前述權(quán)利要求之一的調(diào)速裝置，其特征是，過程計算機(jī)(22)被設(shè)置作用于三個或更多個軸。
10.按前述權(quán)利要求之一的調(diào)速裝置，其特征是，在具有四個或更多個軸的加工機(jī)械的情況下，設(shè)置二個或更多的模塊(30)，它們通過起動和工作程序協(xié)調(diào)工作，在此主要的是作為上級模塊的模塊(30)包含有所述起動和工作程序。
11.按前述權(quán)利要求之一的調(diào)速裝置，其特征是，至少為單個值在模塊(30)中設(shè)定一安全極限區(qū)間，并由其過程計算機(jī)(22)傳輸，該計算機(jī)的部分程序執(zhí)行監(jiān)控功能。
12.按照前述權(quán)利要求之一的調(diào)速裝置應(yīng)用于機(jī)器人，包括焊接機(jī)械手，壓氣機(jī)，塑鑄機(jī)，起重機(jī)，澆鑄機(jī)和壓型機(jī)，紡織和紙張加機(jī)及機(jī)應(yīng)。
13.壓鑄機(jī)中進(jìn)行壓鑄過程的方法，其中注入蝸桿由電機(jī)驅(qū)動和機(jī)械傳動作軸向運(yùn)動，其特征是，選取一驅(qū)動器的速度信號(或行程額定信號)作為調(diào)整參數(shù)，并針對壓力階段(或增壓階段)和/或增塑階段，將壓鑄壓力作為目標(biāo)值調(diào)節(jié)或限定，同時最好也對行程限制進(jìn)行調(diào)節(jié)，特別是這種調(diào)節(jié)或限定是非線性的。
14.壓鑄機(jī)中進(jìn)行壓鑄過程的方法，其中注入蝸桿基本上按照權(quán)利要求13由電機(jī)驅(qū)動和機(jī)械傳動作軸向運(yùn)動，其特征是，由一多值調(diào)整器通過一驅(qū)動器的速度信號調(diào)整或限定壓注壓力、壓注速度及行程限量，以獲得最大可能地接近目標(biāo)額定值的近似值。
15.按照權(quán)利要求13或14的進(jìn)行壓鑄過程的方法，其特征是，在大信號區(qū)間，驅(qū)動器的速度調(diào)整信號作為壓力額定-實(shí)際-偏差和/或行程額定-實(shí)際-偏差的拋物線式或方根式函數(shù)，最好乘以最大可能的放大系數(shù)來計算得出，它近似于同伺服電動機(jī)的最大可能的加速度值，特別是主要按照下述公式
16.按照權(quán)利要求13至17之一的方法，其特征是，主要在大信號范圍內(nèi)，為了優(yōu)化壓鑄過程，以利用加負(fù)荷下的高滯后角，不對稱地采用放大系數(shù)K1，K2和/或在最小信號區(qū)為達(dá)到穩(wěn)定，將驅(qū)動器的速度調(diào)節(jié)信號作為額定-實(shí)際-偏差的線性函數(shù)加以計算。
17.按照權(quán)利要求13-17之一的方法，用于電氣驅(qū)動壓鑄機(jī)的轉(zhuǎn)向裝置，在此至少調(diào)節(jié)或限定壓鑄機(jī)的一個軸，例如注入蝸桿，和/或型模閉合裝置，和/或推料裝置，和/或內(nèi)核拖動裝置，和/或注入聯(lián)動裝置，其特征是，驅(qū)動器可由一控制電子設(shè)備通過一速度輸入信號來進(jìn)行控制，該電子設(shè)備被作成為多量值調(diào)節(jié)器，并具有一數(shù)字計算機(jī)，用來分級調(diào)整或限定特別是壓鑄過程的目標(biāo)量值。
18.按權(quán)利要求17的控制裝置，其特征是，在壓鑄機(jī)的領(lǐng)域內(nèi)，至少裝有一個用于取得對塑料物質(zhì)的壓力和/或力和/或有關(guān)驅(qū)動電機(jī)的電流信號的傳感器，它裝置在壓鑄軸和/或閉合軸和/或推料軸和/或注入聯(lián)動機(jī)構(gòu)軸的移位機(jī)械上。
19.按權(quán)利要求17或18之一的用于帶肘柄閉合系統(tǒng)，以及帶有針對成型保護(hù)階段的成型保護(hù)的型模閉合的電氣驅(qū)動的控制裝置，其特征是，它具有一測量裝置，用于通過電機(jī)電流測出驅(qū)動曲柄的力，或者用于萬向接頭中的力的導(dǎo)向。
20.按權(quán)利要求19的控制裝置，其特征是，對于成型保護(hù)階段的每一閉合運(yùn)動，通過取得電動機(jī)電流或在萬向接頭范圍內(nèi)測量的作用力，加以存貯，并由此確定一容許區(qū)間，用以控制和監(jiān)視此成型的保護(hù)階段，在當(dāng)隨后的閉合運(yùn)動中超過該容許區(qū)間時即停止運(yùn)動和/或使其換向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種作成多值調(diào)節(jié)器(25)的調(diào)速裝置。它設(shè)有由驅(qū)動器人工智能(23)構(gòu)成的控制單元(26)。它選擇或者速度或者一電動機(jī)(1)的輸入電流。根據(jù)要求，可以將例如一個力、速度或者行程作為目標(biāo)參量，由上一級機(jī)器計算機(jī)(15)傳給工作存貯器(24)，它僅預(yù)設(shè)作為調(diào)節(jié)量(或設(shè)計極限值)的對應(yīng)值，以最大可能地接近目標(biāo)參量額定值。新發(fā)明提議對電氣驅(qū)動的壓鑄機(jī)進(jìn)行控制。過程參數(shù)能以很高精度實(shí)現(xiàn)控制，因而能以極高的精度制造很薄的部件。
文檔編號H02P1/00GK1106736SQ9411792
公開日1995年8月16日 申請日期1994年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月27日
發(fā)明者R·西格里斯特, B·施蒂爾哈德, H·布洛林格 申請人:普羅控制公開股份有限公司