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—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)過長期的開發(fā)和現(xiàn)場應(yīng)用,采用CA500系列重載型伺服驅(qū)動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)一定時間保壓、冷卻,成為各種型材和塑料制品。
注塑機(jī)的一個工作循環(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,系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓,將模板鎖合;
(2)注射臺前移: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,準(zhǔn)備下一次注射;
(6)注射臺后退,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)所要求的推動力和移動速度。
二、注塑機(jī)常見方案對比
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,注塑過程的各個動作對速度、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,同時電機(jī)負(fù)載也會隨著排量而改變。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/壓力信號同時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)動不一樣。方案2由普通異步電機(jī)與變頻器驅(qū)動,而伺服方案中油泵的驅(qū)動由永磁同步伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器組成。
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)動方案與普通變頻異步電機(jī)驅(qū)動方案相比,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)動器為伺服電機(jī)控制平臺,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設(shè)計(jì),可120%重載長期運(yùn)行,過載能力強(qiáng);
2、油壓和流量信號可以選擇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)置制動單元,用戶可按需配置制動電阻實(shí)現(xiàn)快速制動效果;
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;
5、優(yōu)異的伺服電機(jī)控制算法,可以驅(qū)動行業(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)動器的注塑機(jī)伺服驅(qū)動系統(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。目前已在多個注塑機(jī)伺服應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場中成功應(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)動器說明書1》
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