CN203228389U - 一种伺服动力系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种伺服动力系统，应用于塑料机械中，包括：进油口通过第一出油管与所述塑料机械的油缸相连接的，出油口通过第二出油管与所述塑料机械的液压装置相连接的泵；与所述泵传动连接的，带动所述泵运转的电机；与所述电机传动连接的，依据控制指令驱动所述电机运转的驱动器；设置在所述出油口或所述第二出油管中，且与所述驱动器相连接的压力传感器；设置在所述电机上，且与所述驱动器相连接的转速传感器；与所述驱动器相连接的控制器。本技术方案可以使伺服动力系统根据塑料机械不同工作阶段的每一步动作精确提供所需的动力，这样可以避免电机像传统注塑机一样一直处于全负荷运转，在满足生产需求的同时，节约电能。

Description

一种伺服动力系统

技术领域

本申请涉及塑料机械的动力系统领域，尤其涉及一种伺服动力系统。

背景技术

目前，随着塑料技术的发展及工程塑料的广泛应用，各种塑料制品越来越多地出现在人们的生产、生活当中，由于塑料机械对各种塑料制品的加工具有良好的适应性，生产能力较高,易于实现自动化，因此成为塑料加工行业的主要生产设备，也成为塑料加工厂主要的能耗设备。

现有的塑料机械主要可以分为三类：注塑机（注射式成型）、挤出机（挤出式成型）、吹塑机（吹气式成型）。现有的塑料机械尤其是注塑机一般是由异步电机带动定量泵或变量泵给塑料机械提供工作所需的动力。在现有的塑料产品的成本构成中，塑料机械的电费占了相当的比例，而依据塑料机械设备工艺的要求，传统塑料机械的电机和油泵耗电占整个设备耗电量的比例高达80%左右。

在实现本申请的过程中，通过对现有技术的研究，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在传统塑料机械的工作过程中，为保证正常状态，机器每进行一个动作，异步电机都必须全功率启动，使得油泵和液压动力系统始终处于满负荷运行状态，而这种电机和油泵在工作过程中始终全功率和满负荷运行的情况会导致塑料机械的能耗居高不下，造成不必要的能源浪费和成本增加。

实用新型内容

针对上述问题，本申请提供一种伺服动力系统，以解决现有的塑料机械能耗居高不下，造成不必要的能源浪费和成本增加的问题，节约能源。

本申请提供的技术方案如下：

一种伺服动力系统，应用于塑料机械中，包括：

进油口通过第一出油管与所述塑料机械的油缸相连接的，出油口通过第二出油管与所述塑料机械的液压装置相连接的泵；

与所述泵传动连接的，带动所述泵运转的电机；

与所述电机传动连接的，依据控制指令驱动所述电机运转的驱动器；

设置在所述出油口或所述第二出油管中，且与所述驱动器相连接的，采集所述泵的实际输出压力并将所述实际输出压力发送给所述驱动器的压力传感器；

设置在所述电机上，且与所述驱动器相连接的，采集所述电机的实际转速并将所述实际转速发送给所述驱动器的转速传感器；

与所述驱动器相连接的，依据每个工作阶段的预设压力、来自所述驱动器的所述实际输出压力和所述实际转速生成控制指令并将所述控制指令发送给所述驱动器的控制器。

优选的，所述泵为内啮合齿轮泵。

优选的，所述电机为永磁同步伺服电机。

优选的，所述转速传感器为旋转变压器。

优选的，所述控制器包括：

用于存储各个工作阶段对应的预设压力的存储器；

与所述存储器相连接的，用于在每个工作阶段对所述预设压力和来自所述驱动器的所述实际输出压力进行比较并生成比较结果的比较器；

与所述比较器相连接的，用于根据所述比较结果计算所述泵的转速调整值，并依据所述转速调整值和来自所述驱动器的所述实际转速生成控制指令，且将所述控制指令发送给所述驱动器，控制所述驱动器对所述电机的转速进行调整的处理器。

优选的，所述控制器为PLC。

通过应用上述技术方案，本申请将传统塑料机械的动力系统改进为伺服动力系统，塑料机械的控制器连接驱动器，驱动器驱动电机带动油泵，油泵连接塑料机械的液压装置，压力传感器分别连接油泵的输出端与驱动器。塑料机械工作时，控制器向驱动器发出控制指令，驱动电机工作带动油泵旋转，油泵输出相应的压力与流量。压力传感器采集实际输出的压力反馈给驱动器，设置在电机上的转速传感器将实际转速反馈给驱动器，驱动器把实际输出的压力再反馈给控制器，通过与预设压力比较，调整控制指令，实现闭环控制。本技术方案可以使塑料机械的伺服动力系统能精确的控制泵1为每一步动作提供相应的油量与油压，根据塑料机械不同工作阶段的每一步动作精确提供所需的动力，这样可以保证注塑机的正常运行，同时可以避免电机像传统注塑机一样一直处于全负荷运转，在满足生产需求的同时，节约电能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种伺服动力系统的结构示意图；

图2为本申请提供的另一种伺服动力系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一：

请参阅图1，其示出了本申请提供的一种伺服动力系统的结构示意图，本申请实施例提供的伺服动力系统应用于塑料机械中，包括：

进油口通过第一出油管与所述塑料机械的油缸相连接的，出油口通过第二出油管与所述塑料机械的液压装置相连接的泵1；

在本实施例中，伺服动力系统的泵1选用内啮合齿轮泵，该种内啮合齿轮泵噪音低，压力稳定，精密度高，使用寿命长。

与所述泵1传动连接的，带动所述泵运转的电机2；

在本实施例中，伺服动力系统的电机2选用永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机的转动惯量小，响应速度快，抗干扰能力强，性能稳定，控制精度高。

与所述电机2传动连接的，依据控制指令驱动所述电机2运转的驱动器3；

在本实施例中，伺服动力系统的驱动器3选用伺服驱动器。

设置在所述出油口或所述第二出油管中，且与所述驱动器3相连接的，采集所述泵1的实际输出压力并将所述实际输出压力发送给所述驱动器3的压力传感器4；

在本实施例中，压力传感器4时刻监测泵1输出端的压力，并将采集到的泵1输出端的压力发送给驱动器3。

设置在所述电机2上，且与所述驱动器3相连接的，采集所述电机2的实际转速并将所述实际转速发送给所述驱动器3的转速传感器5；

在本实施例中，伺服动力系统的转速传感器5选用旋转变压器，转速传感器5时刻监测电机2的实际输出转速，并将采集到的电机2的实际输出转速发送给驱动器3。

与所述驱动器3相连接的，依据每个工作阶段的预设压力、来自所述驱动器3的所述实际输出压力和所述实际转速生成控制指令并将所述控制指令发送给所述驱动器3的控制器6。

在本实施例中，伺服动力系统的控制器6选用PLC，泵1是在驱动器3的驱动下由电机2带动运转的，驱动器3与控制器6连接，通过获取控制器6发送来的控制指令控制电机2运转，压力传感器4实时检测泵1的输出端的实际输出压力，并将泵1的输出端的实际输出压力传送给驱动器3，转速传感器5实时检测电机2的转速，并将电机2当前的实际转速传送给驱动器3，驱动器3把泵1的输出端的实际输出压力和电机2当前的实际转速反馈给控制器6，控制器6通过将泵1的输出端的实际输出压力与预设压力比较，结合电机2当前的实际转速，调整对驱动器3的控制指令，控制驱动器3对电机2的转速调整，实现闭环控制。

通过应用上述技术方案，本申请将传统塑料机械的动力系统改进为伺服动力系统，塑料机械的控制器连接驱动器，驱动器驱动电机带动油泵，油泵连接塑料机械的液压装置，压力传感器分别连接油泵的输出端与驱动器。塑料机械工作时，控制器向驱动器发出控制指令，驱动电机工作带动油泵旋转，油泵输出相应的压力与流量。压力传感器采集实际输出的压力反馈给驱动器，设置在电机上的转速传感器将实际转速反馈给驱动器，驱动器把实际输出的压力再反馈给控制器，通过与预设压力比较，调整控制指令，实现闭环控制。本技术方案可以使塑料机械的伺服动力系统能精确的控制泵1为每一步动作提供相应的油量与油压，根据塑料机械不同工作阶段的每一步动作精确提供所需的动力，这样可以保证注塑机的正常运行，同时可以避免电机像传统注塑机一样一直处于全负荷运转，在满足生产需求的同时，节约电能。

同时，本技术方案可以使塑料机械伺服动力系统根据机器不同的动作精确提供所需的动力，从而避免了现有的塑料机械中由于电机和泵始终全负荷运转导致的塑料机械发热量过大，容易损坏异步电机，而且容易引起工作环境的温度升高。影响液压系统的使用寿命，提高运营成本的缺陷。

另外，在机器工作时，压力传感器会反馈当前的实际输出压力，通过与预设压力的对比来调整机器的运转，使得控制更加精准。可以提高注塑机的生产效率，响应速度以及稳定性。

实施例二：

请参阅图2，其示出了本申请提供的另一种伺服动力系统的结构示意图，本申请实施例提供的伺服动力系统应用于塑料机械中，在控制器6中包括：

用于存储各个工作阶段对应的预设压力的存储器61；

在本实施例中，塑料机械生产不同种类、不同特性的产品，其在不同工作阶段需要的工作压力不同，例如在一个完整的工艺流程中，伺服动力系统生产成品的整个工艺流程过程可以包括：关模阶段、射出阶段、保压阶段、储料阶段、射退阶段、冷却阶段、开模阶段和脱模阶段，对于生产不同种类、不同特性的产品时，伺服动力系统在每一工作阶段都需要根据产品的不同需求预设不同的工作压力。

与所述存储器61相连接的，用于在每个工作阶段对所述预设压力和来自所述驱动器3的所述实际输出压力进行比较并生成比较结果的比较器62；

当伺服动力系统中泵1输出端的压力小于预设压力时，泵1输出端的压力过小，会导致生产的产品缺料、破损，当伺服动力系统中泵1输出端的压力大于预设压力时，泵1输出端的压力过大，会导致生产的产品发生过度挤压而造成变形、损坏，因此，需要精确控制伺服动力系统中泵1输出端的压力始终维持在预设压力允许的误差范围内。

与所述比较器62相连接的，用于根据所述比较结果计算所述泵1的转速调整值，并依据所述转速调整值和来自所述驱动器3的所述实际转速生成控制指令，且将所述控制指令发送给所述驱动器3，控制所述驱动器3对所述电机2的转速进行调整的处理器63。

控制器6对驱动器3的控制方式可以为，在泵1输出端的压力小于预设压力的情况下，控制器6依据压力的差值计算应该调整的转速值，并依据应该调整的转速值和电机2的实际转速控制驱动器3提高驱动能力，以提高泵1的转速到所需转速，在泵1输出端的压力大于预设压力的情况下，控制器6依据压力的差值计算应该调整的转速值，并依据应该调整的转速值和电机2的实际转速控制驱动器3降低驱动能力，以降低泵1的转速到所需转速，在泵1输出端的压力等于预设压力或在误差允许范围内的情况下，控制器6控制驱动器3维持驱动能力，维持泵1的转速稳定在预设范围内，这样就能够使得泵1输出端的压力能够在每一个工作阶段按需调整，精确控制，从而无需始终全负荷运转，达到节能目的。

通过应用上述技术方案，本申请将传统塑料机械的动力系统改进为伺服动力系统，塑料机械的控制器连接驱动器，驱动器驱动电机带动油泵，油泵连接塑料机械的液压装置，压力传感器分别连接油泵的输出端与驱动器。塑料机械工作时，控制器向驱动器发出控制指令，驱动电机工作带动油泵旋转，油泵输出相应的压力与流量。压力传感器采集实际输出的压力反馈给驱动器，设置在电机上的转速传感器将实际转速反馈给驱动器，驱动器把实际输出的压力再反馈给控制器，通过与预设压力比较，调整控制指令，实现闭环控制。本技术方案可以使塑料机械的伺服动力系统能精确的控制泵1为每一步动作提供相应的油量与油压，根据塑料机械不同工作阶段的每一步动作精确提供所需的动力，这样可以保证注塑机的正常运行，同时可以避免电机像传统注塑机一样一直处于全负荷运转，在满足生产需求的同时，节约电能。

同时，本技术方案可以使塑料机械伺服动力系统根据机器不同的动作精确提供所需的动力，从而避免了现有的塑料机械中由于电机和泵始终全负荷运转导致的塑料机械发热量过大，容易损坏异步电机，而且容易引起工作环境的温度升高。影响液压系统的使用寿命，提高运营成本的缺陷。

另外，在机器工作时，压力传感器会反馈当前的实际输出压力，通过与预设压力的对比来调整机器的运转，使得控制更加精准。可以提高注塑机的生产效率，响应速度以及稳定性。

在这里，伺服动力系统在每个工作阶段的预设压力可以由用户根据生产产品的需要自行设定，也可以由人工对伺服动力系统各个工作阶段进行更改与选择，使得生产不同工艺产品所需的压力进行任意切换，避免了系统生产不同工艺产品而需要重新设定内置参数的步骤，便于系统操作，节省人力资源。

由于该伺服动力系统能够实现闭环控制，塑料机械工作时可以根据不同动作来调整液压装置实际所需的压力，从而提供精确的动力，因此相比于传统的塑料机械具有以下优点：节能效率高，相比传统塑料机械节能明显，动力系统中油泵电机实际能耗可以降低45%~80%；重复精度高，合格率提高，系统由开环控制升级为闭环控制，稳定性提高，合格品提高；可以做精密产品，伺服控制节能系统响应速度快、闭环控制，原本不可以生产的一些精密产品现在完全可以胜任；噪音低，优选采用内啮合齿轮泵，可以降低噪音，改善工作环境；油温降低，机器使用寿命长，采用伺服控制节能系统后，动作按需提供油量，没有溢流损耗，系统发热减少，油温降低，漏油减少，机器维护成本降低，使用寿命提高；节水，降低成本，减少污染，油温降低，冷却需求减少，用水减少。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

需要说明的是，在本文中，诸如“大于”或“超过”或“高于”或“小于”或“低于”等之类的关系描述，均可以理解为“大于且不等于”或“小于且不等于”，也可以理解为“大于等于”或“小于等于”，而不一定要求或者暗示必须为限定的或固有的一种情况。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种伺服动力系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种伺服动力系统，应用于塑料机械中，其特征在于，包括： 

进油口通过第一出油管与所述塑料机械的油缸相连接、出油口通过第二出油管与所述塑料机械的液压装置相连接的泵； 

与所述泵传动连接的，带动所述泵运转的电机； 

与所述电机传动连接的，依据控制指令驱动所述电机运转的驱动器； 

设置在所述出油口或所述第二出油管中，且与所述驱动器相连接的，采集所述泵的实际输出压力并将所述实际输出压力发送给所述驱动器的压力传感器； 

设置在所述电机上，且与所述驱动器相连接的，采集所述电机的实际转速并将所述实际转速发送给所述驱动器的转速传感器； 

与所述驱动器相连接的，依据每个工作阶段的预设压力、来自所述驱动器的所述实际输出压力和所述实际转速生成控制指令并将所述控制指令发送给所述驱动器的控制器。 

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵为内啮合齿轮泵。 

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电机为永磁同步伺服电机。 

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转速传感器为旋转变压器。 

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器包括： 

用于存储各个工作阶段对应的预设压力的存储器； 

与所述存储器相连接的，用于在每个工作阶段对所述预设压力和来自所述驱动器的所述实际输出压力进行比较并生成比较结果的比较器； 

与所述比较器相连接的，用于根据所述比较结果计算所述泵的转速调整值，并依据所述转速调整值和来自所述驱动器的所述实际转速生成控制指令，且将所述控制指令发送给所述驱动器，控制所述驱动器对所述电机的转速进行调整的处理器。 

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器为PLC。 

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