CN101096125B - 双螺杆挤压机的驱动装置及其驱动方法 - Google Patents

双螺杆挤压机的驱动装置及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

在用于双螺杆挤压机的双螺杆挤压机驱动装置中，包括这样的配置，其中主马达和副马达串联连接，并且驱动力传递到减速装置。

Description

双螺杆挤压机的驱动装置及其驱动方法
本申请要求2006年6月29日提交的日本专利申请No.2006-179440和2007年2月23日提交的No.2007-044313的优先权，其全部主题通过参考融入于此。
技术领域
本发明涉及驱动双螺杆熔融混炼挤压机的减速机的驱动装置和驱动方法。
背景技术
作为现有技术中的这种装置，已知下面“an extruding formingdriving apparatus for a double screw extruding former”所述的专利参考文献(例如参见JP-A-11-115035)。该参考文献涉及一种行星齿轮装置，其具有两个驱动输入部分，这两个驱动输入部分由两个不同的马达驱动，其中可通过在副马达侧添加电气控制装置改变转数，使输出旋转在特定区域处可变。
聚烯烃中的造粒设备变得大型化，并且对于驱动双螺杆挤压机的装置需要等于或大于10000kW的输出。尽管该输出可由一台马达处理，这从系统配置的观点来说也是简单的，但可能会出现以下问题。
1)一台大型马达(定速感应电机)在低容量下运转的效率很差，并且运行成本变高。
2)当一台大型马达被直接起动时，需要的起动电流约为额定电流的500％。因此，需要大规模的供给侧设备。此外，当供给设备的容量受限制时，需要用于在电气抑制电流的同时进行起动的装置(软起动器)。
3)通过将电气控制装置附加到一台大型马达，能够解决上述1)和2)的问题。但是，该设备的投资成本变得太高而不能接受。
发明内容
本发明的一个目的是，通过将要求的输出分割到两台马达，仅运转其中必需的一台，实现效率改进。
本发明的另一个目的是，提供一种能够在将来增强功能的在两阶段中增强功能的装置。
本发明的另一个目的是，通过将马达分成两台马达，以仅在一侧的马达中提供其功能，并在达到额定速度的时间点起动另一侧的马达，提供一种能够限制起动电流的装置。
根据本发明，为了实现上述目的，构造了这样一种配置，其中驱动装置所要求的输出被主马达和副马达分割，将主马达和副马达串联连接，并且总驱动力被传递给减速装置。
副马达包括电气控制装置，以能够与主马达协同运动。当意图增加低容量运转的效率时，仅使主马达的开关接通，而切断副马达的开关。此外，当拆开副马达的联结器时，可由主马达来构成该装置。
根据这样的配置，由于在额定输出附近运转时马达的效率是最良好的，因此从以挤压机低容量运转所要求的驱动力来确定主马达的额定输出。因此，能够在低容量区域实现比由一台马达驱动的情况效率更高的运转。
作为限制驱动装置的起动电流的方法，通过电气控制装置来控制副马达的转数，并且在限制起动电流的同时来起动副马达。在该时段中，不接通主马达的开关，以使其进入通过被驱动而旋转的状态。通过在主马达达到额定速度时接通主马达的开关，能够在限制起动电流的情况下起动驱动装置。
亦即，根据本发明的第一方面，提供一种双螺杆挤压机的驱动装置，其包括：主马达12；副马达11；和减速装置13，其中主马达12和副马达11串联连接，以便向减速装置13传递驱动力。
根据本发明的第二方面，副马达11能够连接到主马达12/从主马达12切断。
根据本发明的第三方面，减速装置连接到主马达12，以便仅通过主马达12传递驱动力。
根据本发明的第四方面，双螺杆挤压机的驱动装置还包括电气控制装置90，用于控制由副马达11产生的转数和输出，其中主马达12和副马达11是其额定输出和特性中的至少任一项彼此不同的马达，并且其中副马达11由控制装置90控制，以与主马达12协同运动。
根据本发明的第五方面，电气控制装置90执行驱动装置的起动，同时限制主马达12的起动电流。
根据本发明的第六方面，副马达11包括作为树脂排出装置的功能。
根据本发明的第七方面，减速装置13包括输入轴20，主马达12连接到输入轴20的任一端，并且副马达11连接到输入轴20的另一端。
根据本发明的第八方面，双螺杆挤压机的驱动装置还包括电气控制装置90，用于控制由副马达11产生的转数和输出，其中主马达12和副马达11在其额定输出和特性方面彼此不同，并且其中副马达11由电气控制装置90控制，以与主马达12协同运动。
根据本发明的第九方面，电气控制装置90执行驱动装置的起动，同时限制主马达12的起动电流。
根据本发明的第十方面，提供一种双螺杆挤压机的驱动方法，其包括：通过串联连接主马达12和副马达11，向减速装置13传递驱动力。
根据本发明的第十一方面，该双螺杆挤压机的驱动方法还包括：通过使由副马达11产生的转数和输出可电气控制来控制副马达11，并使其与主马达12协同运动，其中主马达12和副马达11是其额定输出和特性中的至少任一项彼此不同的马达。
根据本发明的第十二方面，通过限制主马达12的起动电流来起动副马达11。
根据本发明的第十三方面，副马达11包括作为树脂排出装置的功能。
根据本发明的第十四方面，主马达12连接到减速装置13的输入轴20的任一端，并且副马达11连接到输入轴20的另一端。
根据本发明的第十五方面，主马达12和副马达11在其额定输出和特性方面彼此不同，并且控制副马达11以与主马达12协同运动。
根据本发明的第十六方面，该双螺杆挤压机的驱动方法还包括在限制主马达12的起动电流的情况下起动双螺杆挤压机的方法。
如上所述，根据本发明的各方面，驱动装置所要求的输出被主马达和副马达分割。因此，能够提高挤压机在低容量运转区域的效率，并能够抑制运行成本。
附图说明
图1是示出本发明实施例1的图；
图2是示出本发明实施例1的操作的图；
图3是示出本发明实施例2的图；
图4是示出本发明实施例3的图。
具体实施方式
下面参考附图来说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1是示出根据本发明的双螺杆挤压机驱动装置的驱动部分的周边的图，该驱动装置电气地与主马达和副马达串联连接，所述副马达能够由电气控制装置控制。图2是在起动主马达时扭矩、电流和转数的图。
在图1中，数字11表示副马达，数字12表示主马达，数字13表示减速装置，数字17表示副马达11和主马达12的联结器，数字18表示主马达12和减速装置13的联结器，数字14表示用于排出树脂的减速机，其设置在减速装置13处，并添加有连接和切断功能，数字15表示用于排出树脂的马达，其借助于联结器19提供给树脂排出减速机，数字16表示双螺杆挤压机的输出轴。
在上述配置中，主马达12的轴延伸到两侧，负载可连接到其任一侧。使该轴的强度能够承受施加给主马达12和副马达11的输出总和。
此外，构造这样一种配置，其中通过各自的联结器18、17，主马达12的轴的负载侧与减速装置13连接，其反向负载侧与副马达11连接。主马达12和副马达11的合计输出总和传递给减速装置13作为驱动力。
当两个马达串联运转时，借助于电气控制装置90向副马达11提供电源，并控制驱动其与主马达12一起分担所要求的负载。
在这种情况下，来自主马达的kW计(80：电力计)的kW信号(80a：电力信号)被传递给电气控制装置90，并且执行负载分担控制以输出给副马达11。此外，可通过将kW信号80a替换为电流信号或扭矩信号来执行控制。
当在运转双螺杆挤压机中持续低容量运转时，或在将来安装副马达11的方案的情况中，可仅由主马达12进行运转。在前者中，使联结器17为连接状态。在后者中，产生不安装联结器17的状态。
亦即，设置副马达11为能够连接至主马达12并能够从主马达12切断。在低容量运转中，当切断(off)副马达的开关91时，主马达的开关81接通(on)，约为额定电流的500％的起动电流在主马达12中流动。该状态在起动电流(全电压时)曲线中转数为0％的位置处可以看出。
尽管双螺杆挤压机仅由主马达12运转，但当意图通过限制起动电流来起动双螺杆挤压机时，能够通过使用副马达11和电气控制装置90来起动双螺杆挤压机。在这种情况下，主马达的开关81断开(off)，而副马达的开关91接通(on)。
接下来，通过由电气控制装置90控制转数，花费时间来增加副马达11的转数。当达到额定速度时，切断(off)副马达11的开关91，使两个马达进入自由运行的状态，此后，使主马达12的开关81接通(on)。
在这种情况下，起动电流能够限制为等于或小于额定电流的100％。这种情况在图2的起动电流(全电压或85％电压时)曲线中在转数等于或大于97％的位置可以看出。
在运转由两台马达(例如，主马达12和副马达11)串联连接的双螺杆挤压机的情况中，仅能实现上述三个目的中的限制起动电流。在这种情况下，主马达12的开关81切断，而副马达11的开关91接通(on)。
接下来，通过由电气控制装置90控制转数，花费时间来增加副马达11的转数。当达到额定速度时，使主马达12的开关81接通(on)。此外，电气控制装置90的控制模式从转数控制切换到负载分担控制，以进入串联运转。
同样在这种情况下，起动电流能够限制为等于或小于额定电流的100％。这种情况在图2的起动电流(全电压或85％电压时)曲线中在转数等于或大于97％的位置可以看出。
(实施例2)
如图1所示，实施例1中所示的双螺杆挤压机的驱动装置包括树脂排出装置(14、15、19)，其添加有连接和切断功能。为了减小起动时的负载扭矩，必需在起动主或副马达之前，通过连接树脂排出装置(14、15、19)排出构成负载的树脂，并切断树脂排出装置(14、15、19)。
下面给出本发明实施例2的说明，其通过向副马达11提供树脂排出功能而消除了树脂排出装置。
顺带提及的是，根据实施例1，通过在将来添加副马达，能够在两阶段增强功能。根据实施例2，为了向副马达提供树脂排出功能，主和副马达这两者在初始安装阶段都需要。
下面参考图3来说明本发明的实施例2。
图3是示出双螺杆挤压机的驱动装置的驱动部分的周边的图，该驱动装置电气地与主马达和副马达串联连接，所述副马达能够由电气控制装置控制。
在图3中，数字11表示副马达，数字12表示主马达，数字13表示减速装置，数字17表示副马达11和主马达12的联结器，数字18表示主马达12和减速装置13的联结器，数字16表示双螺杆挤压机的输出轴，与图1中相同的对象附加有相同的符号。
根据实施例2，在运转串联连接的两个马达中，借助于电气控制装置90向副马达11提供电源，并控制驱动其与主马达12一起分担所要求的负载。
主马达12的轴延伸到两侧，负载可连接到其两侧，并且其强度能够承受主马达12和副马达11的合计输出的总和。
在实施例2中，分别通过联结器18、17，主马达12的轴的负载侧与减速装置13连接，其反向负载侧与副马达11连接，并且主马达12和副马达11的合计输出总和传递给减速装置13作为驱动力。
此外，构造这样一种配置，其中减速装置13的两侧通过联结器18、17分别与主马达12、副马达11连接。输出总和传递给减速装置13作为驱动力。
在这种情况下，来自主马达12的kW计(80：电力计)的kW信号(80a：电力信号)被传递给电气控制装置90，并且在那执行负载分担控制以输出给副马达11。可通过将kW信号80a替换为电流信号或扭矩信号来执行控制。
对于双螺杆挤压机的运转，首先，存储在缸体内的树脂需要排出。通过使副马达的开关91接通(on)，并通过由电气控制装置90控制转数使副马达11以低转数运转，来排出存储的树脂。
接下来，通过由电气控制装置90控制转数，花费时间来增加副马达11的转数，并且当达到额定速度时，使主马达12的开关81接通(on)。然后，通过将电气控制装置90的控制模式从转数控制切换为负载分担控制，使两个马达协同运转。
同样在这种情况下，起动电流能够限制为等于或小于额定电流的100％。这种情况与上面所述实施例1的情况相同。
如上所述，在实施例2中，为了向副马达提供树脂排出功能，必需向副马达提供与背景技术中的树脂排出装置的功能兼容的输出(树脂排出马达的输出×树脂排出减速机的速度比)。在这种情况下，通过从驱动装置要求的输出中减去副马达的输出，能够确定主马达的输出。由此，通过由副马达的电气控制装置控制转数，缸体内的树脂在低速区域排出，以减轻负载。此后，通过电气控制装置，在限制起动电流的同时使马达加速。在该时段中，主马达的开关不接通，而是进入通过被驱动而旋转的状态。当主马达达到额定速度时，通过使主马达的开关接通(on)，能够在限制起动电流的同时进行起动。
(实施例3)
下面参考图4来说明本发明的实施例3。
图4是示出双螺杆挤压机驱动装置的驱动部分的周边的图，其中减速装置的输入轴20的两端分别与主马达12和副马达11连接，所述副马达11能够由电气控制装置控制。
根据实施例3，在减速装置13的输入轴20的两端与两个马达连接的运转中，借助于电气控制装置90向副马达11提供电源，并控制驱动其与主马达12一起分担所要求的负载。
在图4中，数字11表示副马达，数字12表示主马达，数字13表示减速装置，数字17表示副马达11和减速装置13的联结器，数字18表示主马达12和减速装置13的联结器，数字20表示减速装置的输入轴，数字16表示双螺杆挤压机的输出轴，与图1和图3相同的符号表示相同的对象，并且在此省略其说明。根据实施例3，减速装置13的轴延伸到两侧，负载可连接到其任一侧，并且其强度能够承受主马达12和副马达11的合计输出总和。
根据实施例1、2，在串联连接两台大型马达中，主马达12的轴的两端延伸，并且需要能够承受传递主和副马达的总动力。根据实施例3，通过将主马达12和副马达11分别连接到减速装置13的输入轴20的两端的方法，实现了主马达的反向负载侧轴不延伸的优点，此外，还能够使用符合额定扭矩的标准扭矩。
如上所述，根据本发明的实施例，驱动装置要求的输出被分割到主马达和副马达。因此，能够提高挤压机在较低容量运转区域的效率，并能够抑制运行成本。
此外，通过以副马达和主马达的顺序来起动，能够抑制起动时的起动电流，并且能够减小电源设备的容量和成本。
另外，根据本发明的实施例，消除了驱动装置所要求的树脂排出装置，并且将该功能提供给副马达。因此，能够简化系统。
另外，如实施例3所示，根据将主和副马达分别连接到减速装置的输入轴20的两端的方法，实现了能够使用标准轴的优点，而无需像串联连接中一样延长主马达的反向负载侧轴。
另外，还能够使用与额定输出相当的、主马达的轴所要求的动力。

Claims (14)

1.一种双螺杆挤压机的驱动装置，其包括：
主马达(12)；
副马达(11)；和
减速装置(13)，
其中，所述主马达(12)和副马达(11)串联连接，以便向减速装置(13)传递驱动力，
其中，所述副马达(11)能够连接到主马达(12)/从主马达(12)切断，
其中，所述减速装置连接到主马达(12)，以便仅通过主马达(12)传递驱动力，
其中所述驱动装置还包括电气控制装置(90)，用于控制由副马达(11)产生的转数和输出，并且其中所述副马达(11)由所述控制装置(90)控制，以与所述主马达(12)协同运动。
2.根据权利要求1的双螺杆挤压机的驱动装置，
其中所述主马达(12)和副马达(11)是其额定输出和特性中的至少任一项彼此不同的马达。
3.根据权利要求2的双螺杆挤压机的驱动装置，
其中，所述电气控制装置(90)执行所述驱动装置的起动，同时限制所述主马达(12)的起动电流。
4.根据权利要求1的双螺杆挤压机的驱动装置，
其中，所述副马达(11)包括作为树脂排出装置的功能。
5.根据权利要求4的双螺杆挤压机的驱动装置，
其中所述减速装置(13)包括输入轴(20)，
其中所述主马达(12)连接到所述输入轴(20)的任一端，并且
其中所述副马达(11)连接到所述输入轴(20)的另一端。
6.根据权利要求4的双螺杆挤压机的驱动装置，还包括电气控制装置(90)，用于控制由副马达(11)产生的转数和输出，
其中所述主马达(12)和副马达(11)在其额定输出和特性方面彼此不同，并且
其中所述副马达(11)由所述电气控制装置(90)控制，以与所述主马达(12)协同运动。
7.根据权利要求6的双螺杆挤压机的驱动装置，
其中，所述电气控制装置(90)执行所述驱动装置的起动，同时限制所述主马达(12)的起动电流。
8.一种双螺杆挤压机的驱动方法，其包括：
通过串联连接主马达(12)和副马达(11)，向减速装置(13)传递驱动力，
其中，所述副马达(11)能够连接到主马达(12)/从主马达(12)切断，
其中，所述减速装置连接到主马达(12)，以便仅通过主马达(12)传递驱动力，
该方法还包括通过电气控制装置(90)控制由副马达(11)产生的转数和输出，以与所述主马达(12)协同运动。
9.根据权利要求8的双螺杆挤压机的驱动方法，还包括：通过使由副马达(11)产生的转数和输出可电气控制来控制副马达(11)，并使其与主马达(12)协同运动，
其中，所述主马达(12)和副马达(11)是其额定输出和特性中的至少任一项彼此不同的马达。
10.根据权利要求9的双螺杆挤压机的驱动方法，
其中，通过限制所述主马达(12)的起动电流来起动所述副马达(11)。
11.根据权利要求8的双螺杆挤压机的驱动方法，
其中，所述副马达(11)包括作为树脂排出装置的功能。
12.根据权利要求11的双螺杆挤压机的驱动方法，
其中所述主马达(12)连接到所述减速装置(13)的输入轴(20)的任一端，并且
其中所述副马达(11)连接到所述输入轴(20)的另一端。
13.根据权利要求11的双螺杆挤压机的驱动方法，
其中所述主马达(12)和副马达(11)在其额定输出和特性方面彼此不同，并且
其中控制所述副马达(11)以与所述主马达(12)协同运动。
14.根据权利要求13的双螺杆挤压机的驱动方法，还包括在限制所述主马达(12)的起动电流的情况下起动所述双螺杆挤压机的方法。
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