摘要：據(jù)統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)的注塑機(jī)油泵電機(jī)耗電量占設(shè)備總耗電量80%以上，所以降低注塑機(jī)能耗主要就要降低油泵電機(jī)的能耗。將油泵電機(jī)改造為電動(dòng)—液壓式伺服電機(jī)可以非常理想地實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目標(biāo)。經(jīng)過長(zhǎng)期的開發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，采用CA500系列重載型伺服驅(qū)動(dòng)器搭配電液注塑伺服擴(kuò)展卡，應(yīng)用于電液注塑機(jī)伺服配套和改造技術(shù)已經(jīng)*成熟。
 

關(guān)鍵字：伺服改造，伺服驅(qū)動(dòng)器，CA500，注塑機(jī)，節(jié)能
 

一、注塑機(jī)原理與工藝介紹
        注塑機(jī)是一種的塑料成型機(jī)械。利用塑料的熱塑性，經(jīng)適當(dāng)加熱熔化后，加高壓快速流入模,經(jīng)一定時(shí)間保壓、冷卻，成為各種型材和塑料制品。
注塑機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括如下運(yùn)作：
(1）鎖合模：模板快速接近定模板，且確認(rèn)無異物存在時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，將模板鎖合；
(2）注射臺(tái)前移：噴嘴與模具緊貼；
(3）注射：注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料注入模腔；
(4）保壓、冷卻：通過此動(dòng)作，使模腔內(nèi)的塑料制品冷卻成形；
(5）預(yù)塑：傳統(tǒng)上應(yīng)用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推進(jìn)行預(yù)塑。螺桿后退到預(yù)定位置，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，準(zhǔn)備下一次注射；
(6）注射臺(tái)后退，開模；
(7）頂出制品。
          液壓系統(tǒng)通過油泵和不同閥門的配合產(chǎn)生壓力和流量，提供油缸和液壓馬達(dá)所要求的推動(dòng)力和移動(dòng)速度。
二、注塑機(jī)常見方案對(duì)比
1、傳統(tǒng)注塑機(jī)系統(tǒng)方案：

  圖1   傳統(tǒng)注塑機(jī)系統(tǒng)框圖

        傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)是采用定量泵供油的，注塑過程的各個(gè)動(dòng)作對(duì)速度、壓力的要求不一樣，它是通過注塑機(jī)的比例閥采用溢流調(diào)節(jié)的方式將多余的油旁路流回油箱，在整個(gè)過程中，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是不變的，故供油量也是固定的，而由于執(zhí)行動(dòng)作是間隙性的，也并不可能是滿負(fù)載的，因此定量供油浪費(fèi)了很大的能量。
        變量泵注塑機(jī)在馬達(dá)轉(zhuǎn)速不變的情況下，根據(jù)壓力、流量的變化改變液壓泵排量，同時(shí)電機(jī)負(fù)載也會(huì)隨著排量而改變。如果忽略機(jī)械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，則可近似認(rèn)為油泵的輸出功率與電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。所以變量泵比定量泵方案要節(jié)省能量。
2、變頻改造方案：
       此方案將控制比例流量閥的電流/壓力信號(hào)同時(shí)輸入給變頻器的模擬量輸入端，通過控制油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵的實(shí)際流量正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵的功率因此也正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，起到了節(jié)能的目的。其系統(tǒng)方案圖所圖2所示。根據(jù)塑料制品和工藝要求的不同，其節(jié)能效果從35%至70%的范圍內(nèi)不等。

圖2 注塑機(jī)變頻改造方案系統(tǒng)圖

3、伺服改造方案：
        伺服改造方案原理與方案2相同，不同之處在于油泵的驅(qū)動(dòng)不一樣。方案2由普通異步電機(jī)與變頻器驅(qū)動(dòng)，而伺服方案中油泵的驅(qū)動(dòng)由永磁同步伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器組成。
系統(tǒng)方案如圖3所示：

 圖3 注塑機(jī)伺服油泵方案

        伺服驅(qū)動(dòng)方案與普通變頻異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案相比，具有節(jié)能率高、效率高、成品率高等優(yōu)點(diǎn)。伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)液壓能耗要比傳統(tǒng)注塑機(jī)節(jié)能40~90%，比變頻器改造注塑機(jī)節(jié)能20~50%。

圖4三種油泵方案節(jié)能對(duì)比圖

三、伺服注塑機(jī)方案介紹
        四方注塑機(jī)同步伺服油泵系統(tǒng)方案，以CA500系列重載型伺服驅(qū)動(dòng)器為伺服電機(jī)控制平臺(tái)，搭配電液注塑伺服適配卡和旋變適配卡，與同步電機(jī)組成伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)。

圖4 伺服系統(tǒng)電氣配線圖

四方伺服注塑機(jī)方案特點(diǎn)：
        1、基于大裕量硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)，可120%重載長(zhǎng)期運(yùn)行，過載能力強(qiáng)；
        2、油壓和流量信號(hào)可以選擇CAN通信給定和模擬量給定兩種方式；
        3、CA500全系列全系列內(nèi)置制動(dòng)單元，用戶可按需配置制動(dòng)電阻實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)效果；
        4、電液注塑伺服擴(kuò)展卡搭配標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型使用，方便安裝、更換和版本升級(jí)；
        5、優(yōu)異的伺服電機(jī)控制算法，可以驅(qū)動(dòng)行業(yè)通用的同步電機(jī)；
        6、優(yōu)異的伺服電機(jī)控制算法，發(fā)揮伺服電機(jī)快速響應(yīng)特性；
        7、八段PID模塊，高精度高響應(yīng)油壓控制，壓力波動(dòng)低于±0.5bar；
四、結(jié)束語

        本文介紹了CA500系列重載型伺服驅(qū)動(dòng)器的注塑機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該方案節(jié)電效果非常明顯，其節(jié)電率能達(dá)到40~90%，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)響應(yīng)快，操作簡(jiǎn)單方便，保護(hù)功能強(qiáng)大。既能夠滿足注塑成型工藝要求，又減少了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，而且提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)，，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前已在多個(gè)注塑機(jī)伺服應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)中成功應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

1、《電液伺服擴(kuò)展卡使用說明書》
2、《CA500系列系列重載型伺服驅(qū)動(dòng)器說明書1》