歐瑞注塑機伺服系統在注塑機上的應用

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一、前言

對于塑料制品行業來說，電耗是其生產成本的主要部分，而注塑機是塑料制品廠的主要能耗設備之一，因此降低注塑機的能耗、提高生產效率成為注塑行業降低成本、提高產品競爭力的有效途徑。

目前絕大多數的注塑機都屬于液壓傳動注塑機，液壓傳動系統中的動力由電機帶動油泵提供。在注塑周期的過程中，注塑機在不同工序下需要的流量和壓力不同，必須依靠流量閥和壓力閥調節不同工序所須的流量和壓力。液壓系統的負荷變化很大，傳統注塑機采用定量泵，不能調節輸出轉速和功率，因此多余的能量只能在擋板、油路泄露、油的溫升中消耗掉。這樣既加劇了各種閥門的磨損，又造成油溫過高，電機噪音過大，以及機械壽命縮短等現象。并且通常在設計中，用戶油泵電機設計的容量比實際需要高出很多，存在“大馬拉小車”的現象，造成電能的大量浪費。因此伺服系統在注塑機上的應用，對于減少能源浪費提高生產效率具有重要意義。

SDZ10系列注塑機專用交流伺服系統是歐瑞傳動自主研發，具有完全自主知識產權的高性能伺服驅動系統。SDZ10系列伺服驅動器采用32位高性能的數字信號處理器（DSP），具有電壓利用率高、功率因數高、動態響應速度快、控制精度高、噪音低等特點。其液壓能耗要比比傳統注塑機節能40~90%。

二、伺服系統的節能原理

1、伺服節能

公式略

在同樣的油泵和同樣的系統壓力下，油泵的輸出功率跟電機轉速、轉矩完全成正比例。傳統注塑機使用額定轉速1500轉的4極電機，輸出轉速不可調節。如果改成可控制的伺服系統，可以完全根據系統當前的流量要求進行速度控制，根據當前的壓力要求控制轉矩輸出。比如：注塑機系統使用64cc的油泵，系統最大壓力要求175bar，此時傳統油泵的輸出功率約為28kw。改用伺服系統，如果在熔膠動作下系統要求50%的系統壓力和50%的熔膠速度，此時的輸出功率就會變為7KW左右，省電75%。

2、動態功率因數補償節能

普通定量泵注塑機的功率因數較低一般在0.6~0.8之間，而使用伺服系統以后，由于伺服內部濾波電容的作用，使得功率因數提高到0.9以上，從而減少了無功損耗，增大了電網的有功功率。

3、軟啟動節能
??? 普通注塑機，由于電機為直接啟動或Y/△啟動，啟動電流等于(3-7)倍額定電流，這樣會對機電設備和供電電網造成嚴重的沖擊，而且還會對電網容量要求過高，啟動時產生的大電流和震動時對設備的使用壽命極為不利。而使用伺服系統后，利用伺服驅動的電流控制特性，將使啟動電流從零開始，最大值也不超過系統最大壓力要求的電流，減輕了對電網的沖擊和對供電容量的要求，延長了設備和模具的使用壽命。

三、注塑機節能改造原理

1、注塑機成型的工藝過程 （略）

注塑機主要用于熱塑性塑料的成型加工。注塑機成型工藝是一個按照預定的周期性動作過程，即以鎖模--射嘴前進--射膠--保壓—熔膠、冷卻--開模--頂出制品--頂桿退回—鎖模等加工工序達到某件產品成型。注塑機通常采用液壓傳動，其結構包含注射裝置、開合模裝置、液壓傳動裝置和電氣控制裝置，后者的作用是保證注塑機按工藝過程以預定每個工序的要求（壓力、流量、溫度、時間、位置）和動作程序準確有效地工作。

在傳統的注塑機中，液壓傳動裝置主要由油泵、液壓控制閥、壓力電磁比例閥、流量電磁比例閥、各種不同的動作油缸、油泵電機及其它液壓附件和管道組成，其中，油泵是定量油泵，電動機通常提供額定功率和轉速，油泵將電動機所輸入的機械能轉變為壓力能，然后向液壓系統的液壓元件輸送具有一定壓力和流量的液壓油，滿足液壓執行機構驅動負載所需能量的要求。

2、伺服系統的控制系統

以歐瑞傳動電氣有限公司的SDZ10系列注塑機專用伺服系統舉例說明改造過程：首先要把原系統的普通異步電機和定量油泵換為伺服電機以及內齒輪嚙合泵，在油泵輸出直通管路里增加壓力變送器，去掉原系統的比例壓力閥比例流量閥以及相應的放大板。從注塑機的電腦控制里取出壓力給定和流量給定的模擬信號，經過綜合處理轉變為0-10VDC的模擬電壓信號，直接加在歐瑞伺服驅動器的系統壓力給定信號和系統流量給定信號的輸入端；將油泵出口的壓力傳感器接入伺服的壓力反饋信號端口。伺服系統通過接入的壓力和流量信號進行PI調節，改變伺服電機的輸出轉矩和轉速，從而改變油泵電機的輸出流量Qt和壓力p，以滿足注塑機在各個工序中所需的油壓大小和流量速度。

注塑機伺服系統的控制系統方框圖如下（圖二　略）

SDZ10伺服控制端子接線（圖三　略）

四﹑應用實例

略

圖略

五、注塑機節能改造的注意事項

略

六、結束語

注塑機改造伺服系統其節電效果顯著，平均節電率能達60%，且系統起壓快，運行可靠平穩，保護功能強，同步控制準確，操作簡單方便。既能夠滿足注塑成型工藝要求，穩定了產品質量和產量，又減少了設備維護費用，為用戶創造了良好的經濟效益。因此，伺服系統值得在注塑行業中推廣應用。

參考文獻：略?

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