注塑機(jī)的工藝過(guò)程一般分為合模、鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、松模、開模、取出等幾個(gè)階段，各個(gè)階段需要不同的壓力和流量。對(duì)于油泵電機(jī)而言，注塑過(guò)程的負(fù)載總是處于變化狀態(tài)，在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵電機(jī)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過(guò)溢流閥回流，此過(guò)程稱為高壓節(jié)流，據(jù)統(tǒng)計(jì)由高壓節(jié)流造成的能量損失高達(dá)36%-68%。

2 注塑機(jī)伺服改造原理

　　1、注塑機(jī)伺服系統(tǒng)技術(shù)原理

 

 

注塑機(jī)按照成型工藝條件設(shè)定每個(gè)動(dòng)作順序及各自流量和壓力，工作時(shí)通過(guò)注塑機(jī)電腦系統(tǒng)控制液壓閥的動(dòng)作，并同時(shí)輸出該液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油缸、液壓馬達(dá)等）的流量和壓力信號(hào)，注塑機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收到流量和壓力信號(hào)后，通過(guò)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩向系統(tǒng)提供精確的壓力與流量。油泵的輸出流量正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速。油路內(nèi)的壓力正比于電機(jī)的輸出扭矩。采用伺服系統(tǒng)的注塑機(jī)，系統(tǒng)壓力、流量雙閉環(huán)，液壓系統(tǒng)按照實(shí)際需要的流量和壓力來(lái)供油，克服了普通定量泵系統(tǒng)高壓溢流產(chǎn)生的高能耗。

 

    目前主要的節(jié)能技術(shù)為普通變頻節(jié)能技術(shù)，但普通變頻節(jié)能技術(shù)仍有它的明顯缺陷。第一，普通變頻器控制精度低、加速響應(yīng)時(shí)間慢，直接輸出會(huì)導(dǎo)致壓力與流量精度無(wú)法滿足注塑機(jī)器成型要求，因此每次輸出必須通過(guò)PQ閥溢流控制系統(tǒng)的壓力與流量，也就不可避免地造成了能量的浪費(fèi)。第二，系統(tǒng)液壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)依然為普通三相異步電動(dòng)機(jī)，其效率、功率因素同現(xiàn)在的永磁同步伺服電機(jī)工作效率、功率因素低，尤其在輕載（輕負(fù)荷）時(shí)，二者差異更為明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在注塑機(jī)的平均工況下，永磁同步伺服控制系統(tǒng)（含同步驅(qū)動(dòng)器、永磁同步伺服電機(jī)）總效率比異步電機(jī)高5-10%左右。第三，對(duì)于普通三相異步電機(jī)，其啟動(dòng)、過(guò)載動(dòng)作一般需要3-5倍的電流才能輸出2倍的額定轉(zhuǎn)矩，而伺服電機(jī)即使在額定轉(zhuǎn)速下輸出2倍的額定轉(zhuǎn)矩，也只需要2倍供電電流。第四，由于普通變頻控制時(shí)電機(jī)響應(yīng)速度限制，使得設(shè)備的生產(chǎn)效率有所降低。第五，普通變頻器控制電機(jī)低速運(yùn)行時(shí)輸出力矩不足，因而不能穩(wěn)定工作在更低的轉(zhuǎn)速下，使得節(jié)能效果大受影響。反之，在沒(méi)有進(jìn)行普通變頻節(jié)能技術(shù)改造的注塑機(jī)液壓機(jī)臺(tái)設(shè)備有效節(jié)能效率更高。

 

2、電液伺服改造性能特點(diǎn)

 

    1.高效節(jié)能

 

    相對(duì)于普通注塑機(jī)電機(jī)節(jié)能高達(dá)30-70%，相對(duì)于矢量變頻系統(tǒng)（也自稱伺服系統(tǒng)）多節(jié)能20%以上。因?yàn)槲宜踞槍?duì)注塑機(jī)液壓系統(tǒng)的生產(chǎn)成型運(yùn)行工況，開發(fā)了獨(dú)有的伺服動(dòng)能回收系統(tǒng)和電機(jī)自適應(yīng)跟隨高效工作點(diǎn)，讓快速停止的電機(jī)能量最大限度的回收到了伺服動(dòng)能回收系統(tǒng)中并作為下次電機(jī)快速啟動(dòng)的能量。同時(shí)，根據(jù)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載情況的變化，隨時(shí)調(diào)整伺服電機(jī)的工作點(diǎn)，讓伺服電機(jī)時(shí)刻工作在最佳效率上。這些技術(shù)都是S3000在長(zhǎng)期航天伺服控制技術(shù)研究和汽車混合動(dòng)力的研究取得的成果上發(fā)展起來(lái)的。

 

    1)動(dòng)能回收系統(tǒng)

    電液伺服針對(duì)注塑機(jī)工況進(jìn)行泄放電路進(jìn)行動(dòng)能回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)，控制每次電機(jī)從最高流量減速時(shí)需要的泄放能量｛1/2J（ω12－ω22）=1/2C（U12 －U22）+泄放能量。｝動(dòng)發(fā)泄放電阻功率為150W，某些品牌伺服的泄放電阻功率為800W和1300W兩種

 

    2)伺服電機(jī)最佳效率點(diǎn)跟隨系統(tǒng)

    伺服每款驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)都要對(duì)電機(jī)的工作點(diǎn)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，使伺服電機(jī)在重載時(shí)出于處于最佳工作效率點(diǎn)，滿足注塑機(jī)節(jié)能需要。伺服電機(jī)控制系統(tǒng)采用了三大技術(shù)，確保電液伺服系統(tǒng)效率自同步磁場(chǎng)行波控制：使得伺服電機(jī)通入的單位電流出力最大；

超載磁偏角跟蹤：S3000伺服針對(duì)自行生產(chǎn)的每款電機(jī)在超載時(shí)的磁場(chǎng)畸變進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，使得即使重載時(shí)永磁同步伺服電機(jī)磁場(chǎng)出現(xiàn)飽和、波形畸變，仍能實(shí)現(xiàn)最佳

 

效率控制；

弱磁偏角控制：為發(fā)揮永磁同步伺服電機(jī)低速大扭矩特性和高速響應(yīng)特性，S3000電液伺服特有的永磁電機(jī)弱磁偏角控制技術(shù)大大擴(kuò)張了電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍，并且在高速運(yùn)行時(shí)保持高效率運(yùn)行。

 

    2.高響應(yīng)速度

    傳統(tǒng)技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制均通過(guò)比例閥的磁鐵與閥芯動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，空載150 ms以上，額定載荷下超過(guò)300ms，卡奧斯電液伺服0-1500RPM提速時(shí)間為15ms，額定載荷下小于100ms。

    1) 極強(qiáng)爆發(fā)力

有極強(qiáng)爆發(fā)力，0-1500RPM提速時(shí)間為15ms，可以生產(chǎn)150mm/s-300mm/s中高速射膠機(jī)型，注射成型普通注塑機(jī)難度的產(chǎn)品。

    2)生產(chǎn)效率提高

采用S3000電液伺服系統(tǒng)后，響應(yīng)速度快、響應(yīng)時(shí)間短，因而生產(chǎn)效率也得以提高，單件產(chǎn)品

的能耗進(jìn)一步降低！

 

3.穩(wěn)定壓力控制精度、高速重載控制精度

    電液伺服系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，運(yùn)動(dòng)控制重復(fù)精度高，壓力、轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制模式使系統(tǒng)壓力、流量非常穩(wěn)定，壓力波動(dòng)量低于±0.5bar，高速重載轉(zhuǎn)速波動(dòng)1轉(zhuǎn)/分以內(nèi)，提高了塑料產(chǎn)品的成型質(zhì)量；穩(wěn)定動(dòng)態(tài)壓力控制精度±0.5bar，0-175bar壓力升壓時(shí)間40ms。

 

     S3000電液伺服系統(tǒng)還可以按照電腦設(shè)定的任意壓力、流量曲線運(yùn)行，為開發(fā)各種塑料產(chǎn)品的成型工藝創(chuàng)造了條件。

 

4.重復(fù)精度高、省料、外形精度高

    伺服系統(tǒng)采用閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制，射臺(tái)運(yùn)動(dòng)位置重復(fù)精度高，生產(chǎn)出的產(chǎn)品精度高，一致性好；克服了普通三相異步電機(jī)定量泵系統(tǒng)由于電網(wǎng)電壓、頻率等變化會(huì)帶來(lái)轉(zhuǎn)速變化，進(jìn)而引起流量變化，使注塑產(chǎn)品成品率降低的缺點(diǎn)；

    同時(shí)由于注射、保壓與鎖模精度的提高，制品重量偏移量降低，制品平均重量可降低，制品尺寸精度可提高；制品平均重量的降低，帶來(lái)原材料的節(jié)約；

3.    S3000電液伺服系統(tǒng)注塑機(jī)改造方案

3.1. 針對(duì)注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制框圖

 

      由其原理框圖可知：對(duì)原定量泵系統(tǒng)的改造，需拆除原有電機(jī)及油泵，并作以下配置：

配置永磁同步伺服電機(jī)、電液伺服驅(qū)動(dòng)器、旋轉(zhuǎn)編碼器、內(nèi)嚙合齒輪油泵、輸入濾波器、輸入電抗器、制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻、高精度壓力傳感器及一些其他附件。通過(guò)此配置，時(shí)刻對(duì)系統(tǒng)的壓力和流量進(jìn)行檢測(cè)反饋，及時(shí)通過(guò)改變交流永磁同步伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，對(duì)壓力、流量做出相應(yīng)的調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)維持系統(tǒng)的壓力快、準(zhǔn)、穩(wěn)達(dá)到設(shè)定的壓力和流量。