摘要：傳統(tǒng)的注塑機油泵電機耗電占設(shè)備耗電量比例高達80%，降低注塑機能耗主要就要降低油泵電機的能耗，將油泵電機改造為電動—液壓式伺服電機可以非常理想地實現(xiàn)節(jié)電的目標(biāo)。CA500系列重載型伺服驅(qū)動器可搭配電液注塑伺服擴展卡，應(yīng)用于電液注塑機伺服配套和改造中。

關(guān)鍵字：注塑機，節(jié)能，伺服改造，伺服驅(qū)動器，CA500

一、注塑機原理與工藝介紹

注塑機是一種專用的塑料成型機械。它利用塑料的熱塑性，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。

注塑機的一個工作循環(huán)包括如下運作：

(1）鎖合模：模板快速接近定模板，且確認無異物存在時，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)用液壓馬達驅(qū)動螺桿并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推進行預(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所要求的推動力和移動速度。

二、注塑機常見方案對比

1、傳統(tǒng)注塑機系統(tǒng)方案：

圖1傳統(tǒng)注塑機系統(tǒng)框圖

傳統(tǒng)定量泵注塑機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，也并不可能是滿負載的，因此定量供油浪費了很大的能量。

變量泵注塑機在馬達轉(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，同時電機負載也會隨著排量而改變。如果忽略機械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失，則可近似認為油泵的輸出功率與電機的輸出轉(zhuǎn)矩與電機轉(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，通過控制油泵電機的轉(zhuǎn)速，油泵的實際流量正比于電機的轉(zhuǎn)速，油泵的功率因此也正比于電機的轉(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和伺服驅(qū)動器組成。

系統(tǒng)方案如圖3所示：

圖3注塑機伺服油泵方案

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

圖4三種油泵方案節(jié)能對比圖

三、四方伺服注塑機方案介紹

四方注塑機同步伺服油泵系統(tǒng)方案，以CA500系列重載型伺服驅(qū)動器為伺服電機控制平臺，搭配電液注塑伺服專用適配卡和旋變適配卡，與同步電機組成伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)。

圖4伺服系統(tǒng)電氣配線圖

四方伺服注塑機方案特點：

1、基于大裕量硬件平臺設(shè)計，可120%重載長期運行，過載能力強；

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現(xiàn)快速制動效果；

4、電液注塑伺服擴展卡搭配標(biāo)準(zhǔn)機型使用，方便安裝、更換和版本升級；

5、優(yōu)異的伺服電機控制算法，可以驅(qū)動行業(yè)通用的同步電機；

6、優(yōu)異的伺服電機控制算法，發(fā)揮伺服電機快速響應(yīng)特性；

7、八段專用PID模塊，高精度高響應(yīng)油壓控制，壓力波動低于±0.5bar；

四、小結(jié)

本文介紹了一種基于四方CA500系列重載型伺服驅(qū)動器的注塑機伺服驅(qū)動系統(tǒng)，該方案具有高效的節(jié)電功能，其節(jié)電率能達40~90%，且系統(tǒng)響應(yīng)快，運行穩(wěn)定可靠，保護功能強大，操作簡單方便。既能夠滿足注塑成型工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，又減少了設(shè)備維護費用，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。目前已成功應(yīng)用于多個注塑機伺服應(yīng)用系統(tǒng)。

參考文獻

1、《CA500系列系列重載型伺服驅(qū)動器說明書V1.1》深圳市四方電氣技術(shù)有限公司

2、《電液伺服專用擴展卡使用說明書V1.2》深圳市四方電氣技術(shù)有限公司