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注塑機伺服改造可行性分析报告
網責任編輯:www.yjkjsz.com   人氣:   发布日期:2019-07-18 18:31:00
一、現況及改造原因 
發展伺服注塑機目的:節約資源、降低成本、提升品質、改善工況!

注塑亚洲无码正面臨著一個飛速發展的機遇,然而在注塑亚洲无码的成本的構成中,電費占了相當的比例,依據注塑機設備工藝的需求,傳統的注塑機油泵馬達耗電占整個設備耗電量比例高達80%-90%。隨著能源問題日益受到重視,節約能源變得越來越重要,設計與制造新一代節能型注塑機,就成爲迫切需要關注和解決的問題。 
在注塑機節能問題上目前存在兩個主要的解決方案,即全電動式和電動液壓混合式,各自主要特點如下:

1、全電動式注塑機有一系列優點,特別是在環保和節能方面的優勢,節電最大可以達到80%,另外,由于使用伺服電機注射控制精度較高,轉速也較穩定,還可以多級調節。但全電動式注塑機在使用壽命上不如全液壓式注塑機,價格是全液壓式注塑機的8-10倍,國內廠家目前在全電動式機型上還缺乏成熟的技術和使用經驗,市場上仍以日系設備爲主。

2、電動液壓式注塑機是集液壓和電驅動于一體的新型注塑機,它融合了全液壓式注塑機的高性能和全電動式的節能優點,使用壽命上相當于全液壓式注塑機,價格是全液壓式注塑機的1.2-1.5倍,這種電動-液压相结合的節能型注塑机已成为国内注塑机技术发展的一个主导方向。

二、性能比較 
注塑機的工藝過程一般分爲合模、鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、松模、開模、取出等幾個階段,各個階段需要不同的壓力和流量。對于油泵馬達而言,注塑過程的負載總是處于變化狀態,在定量泵的液壓系統中,油泵馬達以恒定的轉速提供恒定的流量,多余的液壓油通過溢流閥回流,此過程稱爲高壓節流,據統計由高壓節流造成的能量損失高達36%-68%

目前主要的節能技術爲變頻節能技術,但變頻節能技術仍有它的明顯缺點,即:由于變頻控制時電機響應速度限制,使得設備的生産效率有所降低;同時變頻器控制電機低速運行時輸出力矩不足,因而不能穩定工作在更低的轉速下,使得節能效果大受影響。是否用有更好的亚洲无码和技術能夠滿足用戶更高的要求呢?其實,在一些技術交流會和亚洲无码媒體上,很多有識之士已經提到將伺服永磁同步電機應用于注塑機上。

由于交流伺服具有傑出的速度、力矩控制特性,使伺服式油電混合節能注塑機在不同工作階段都具備了變頻系統所不具備的嶄新特點,簡述如下表:

 

合模、鎖模階段
 動作要求:合模動作盡可能快速動作,在模具到位時立即停止,防止模具到位時撞模,並且在模具移動時如出現異物卡模時及時停止移動。
機型
動作的實現
能量消耗分析
傳統油壓機
采用調節閥門,部分流量進入開合模油缸推動鎖模動作,其余流量經節流閥回流
異步電機帶動油泵以亞同步速轉動,合模動作消耗部分流量,回流部分能量爲浪費的能量
变频式电液混合節能型
變頻器調節油泵的速度,油泵電機以適當的速度供油,流量回流很少
鎖模階段油壓較大而需要流量較少,但變頻系統較難在低速下(10-20Hz以下)穩定運行,此階段勢必需要加大溢流,帶來能量損耗。
伺服式电液混合節能型
伺服器調節油泵速度,供油速度等于推動合模油缸所需要的油量,完全沒有溢流,並且可以精確控制合模動作的行程距離,在到位後自動實現鎖模。在合模的過程中,伺服系統工作于帶力矩限制的速度閉環控制模式,如果出現異物卡住模具導致阻力非正常增加時,電機會自動停止運行
合模移動中電機效率可達85%以上,鎖模階段電機速度接近零速而最大出力不減,功率消耗最小。

 

 

 

射膠階段
動作作要求:
勻速射出,速度精度高,射出量精確控制,射滿模腔後立即轉爲壓力控制進入保壓過程
機型
動作的實現
能量消耗分析
傳統油壓機
采用調節閥門,部分流量進入射膠油缸推動射膠動作,其余流量經節流閥回流
異步電機帶動油泵以亞同步速轉動,射膠動作消耗部分流量,回流部分能量爲浪費的能量。由于射膠動作對壓力和速度都有要求,因而電機負載較重,從電網取用功率很大,能量損失也比較大。
变频式电液混合節能型
變頻器調節油泵的速度,采用多段速度控制,在不同的階段,油泵電機以適當的速度供油,流量回流很少
高速射膠階段需要流量较大而且油压较大,溢流压力大流量小。此阶段能量消耗大,损耗较小。低速射膠階段需要流量较小而且油压较大,溢流压力和流量都比较大。此阶段损耗较大。
伺服式电液混合節能型
伺服器調節油泵速度,速度調節可以脫離多段速度的思路,實現速度平滑給定控制。供油速度等于推動射膠動作所需要的油量,完全沒有溢流,並且可以方便、精確控制射膠動作的行程距離。
射膠階段中电机效率可达90%以上,由于效率高並且沒有溢流,所以此階段能量消耗較大,但沒有多余的消耗。

 

 

 

保壓階段
 動作要求:恒定壓力控制,確保亚洲无码成型密度一致
機型
動作的實現
能量消耗分析
傳統油壓機
控制高壓節流閥調節壓力,實現恒壓控制
異步電機帶動油泵以亞同步速轉動,所有流量均經節流閥回流。此時所需油壓很大,電機從電網的取用功率很大,並且所有能量都被浪費
变频式电液混合節能型
變頻器調節油泵的速度到能夠輸出所需出力的最低速度,大壓力低速供油,所有流量全部經溢流閥回流。由于變頻器低速運行性能欠佳,所以壓力波動較大
保壓階段需要的压力较大,由于变频器难以做到零速满力矩稳定运行,所以需要运行于较低转速(如10-20Hz以下),所有流量全部溢流。此階段系統能量消耗不大,但全部爲損耗。
伺服式电液混合節能型
伺服器調節油泵速度至接近零速,並且轉入力矩控制,精確保持壓力
此時電機輸出力矩較大,但轉速接近零速,所以幾乎不輸出功率,從電網取用的功率僅幾百瓦。

 

 
熔膠、冷卻階段
 動作要求:熔膠時進行速度控制,要求盡可能較快地將射台推出至適當的位置,同時螺杆將足夠量的熔膠推出至射口處,並且要求射台推出時有一定的背壓。爲節省時間,熔膠與冷卻一般同時進行,但如果冷卻時間較長,會出現熔膠結束後仍需等待冷卻的空等時間。
機型
動作的實現
能量消耗分析
傳統油壓機
采用調節閥門,部分流量進入液壓馬達驅動螺杆,部分進入射膠油缸推動射台回程動作,其余流量經節流閥回流
異步電機帶動油泵以亞同步速轉動,在熔膠階段溢流較少,此時功率消耗較大,能量損失較少。但在空等時段,所有流量均經節流閥回流,功率消耗較大,所有能量都被浪費
变频式电液混合節能型
變頻器調節油泵的速度至適當的供油速度,部分流量經溢流閥回流並由溢流閥調節壓力。
熔膠階段需要流量和壓力都較大,此時功率消耗較大,小部分流量溢流,能量損失較小。但到達空等時段,運動系統需要的流量爲零,由于變頻器難以做到零速滿力矩穩定運行,所以需要運行于較低轉速(如10-20Hz以下),所有流量全部溢流。此階段系統能量消不大,但全部爲損耗。
伺服式电液混合節能型
伺服器調節油泵速度至最佳速度,精確控制射台和螺杆速度。
熔膠階段需要流量和壓力都較大,此時功率消耗較大,但實際效率接近90%,功率損耗很小。在到達空等时段时,运动系统需要的净流量为零,伺服器调节油泵速度至接近零速,并且转入力矩控制,稳定保持压力。此時電機輸出力矩較大,但轉速接近零速,所以幾乎不輸出功率,從電網取用的功率僅幾百瓦。

 

 
松模、開模階段
 動作要求:快速打開模具,動作快捷到位
機型
動作的實現
能量消耗分析
傳統油壓機
采用調節閥門,部分流量進入開合模油缸推動松模、開模動作,其余流量經節流閥回流
異步電機帶動油泵以亞同步速轉動,此階段功率消耗較大,能量浪費較小
变频式电液混合節能型
變頻器調節油泵的速度至適當的供油速度推動松模、開模動作,部分流量經溢流閥回流。
此階段需要流量和壓力都較大,此時功率消耗較大,小部分流量溢流,能量損失較小。
伺服式电液混合節能型
伺服器調節油泵速度至最佳速度,快速控制松模、開模動作。
此階段需要流量和壓力都較大,此時功率消耗較大,實際效率接近90%,功率損耗很小。

 

 
                                                              能量消耗圖

采用伺服系統對油泵進行控制時,除了上表中列出的節能特點外,由于伺服能快速響應所給定的控制信號,並且能夠在速度控制和力矩控制之間靈活地切換以實現運動控制或油壓控制,所以工作周期也能有所縮短,注塑成品質量也有所提高。合理的供油量控制更減輕了冷卻系統的負荷和功率損耗。

三、優
 
 
1、節能 
采用伺服系統的注塑機,系統壓力、流量雙閉環,液壓系統按照實際需要的流量和壓力來供油,克服了普通定量泵系統高壓溢流産生的高能耗,在預塑、合模、射膠等高流量工作階段電機按照設定的轉速工作,在保壓、冷卻等低流量工作階段降低了電機轉速,油泵電機實際能耗降低了50%--80%

2、響應迅速,生産效率高 
伺服系統響應速度快,壓力上升時間和流量上升時間快至30ms,提高了液壓系統的響應速度,減少了動作轉換時間,加快了整機的運行節拍;

注塑機液壓系統自動運行時,當有閥門打開時,系統壓力會瞬間下降,伺服系統可以在30ms 以內迅速補充油量,恢複壓力至設定值;
 
3、壓力穩定精密 
伺服系統調節能力強,壓力閉環控制模式使系統壓力非常穩定,壓力波動量低于±0.5bar,提高了塑料亚洲无码的成型質量;

伺服系統還可以按照電腦設定的任意壓力、流量曲線運行,爲開發各種塑料亚洲无码的成型工藝創造了條件;

4、重複精度高、省料 
伺服系统采用闭环转速控制,射台运动位置重复精度高,亚洲无码出的亚洲无码精度高,一致性好;克服了普通异步电机定量泵系统由于电网电压、频率等变化会带来转速变化,进而引起流量变化,使注塑亚洲无码成品率降低的缺點;

5、油溫溫升低 
注塑機工作由開機至進入穩態油溫上升8-10℃,室溫35℃下無需冷卻水, 
冷卻器的用量也大爲減少,延長了整機特別是液壓油、液壓易損件(如油封)的壽 
命;

6、噪聲低 
液壓系統的噪聲在65dB以內,改善了操作機器的現場環境;


四、總結: 
將普通注塑機改造爲伺服注塑機,雖然需要一定程度的投入,但是此種新型注塑機在節約資源、降低成本、性能提升、改善工況方面都有較大優勢;隨著伺服技術已經成熟,伺服系統的價格下調及大家對伺服注塑機認識的深入,發展伺服注塑機乃必然趨勢!


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