CN2764595Y - 一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机 - Google Patents

一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机,其特征为:交流伺服控制器有与三相电源相连接的输入端,电脑控制箱的输出端与交流伺服控制器的又一输入端连接,交流伺服控制器的输出端与三相交流伺服电机的输入端连接,三相交流伺服电机的转速反馈信号的输出端与交流伺服控制器另外的输入端连接。本实用新型采用当今世界上先进的三相交流伺服电机代替了三相交流异步电机,实现了油泵可根据负载的变化,而提供按电脑设定所需的流量,没有多余油耗,节能效果好、工作效率高、噪音低、生产成本低。

Description

一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机
技术领域
:本实用新型涉及注塑机的技术领域,具体的说是一种改进的具有节能效果的交流伺服注塑机。
背景技术
:注塑机是一种专用的塑料成型机械。它利用塑料的热塑性,经适当加热熔化后加高压快速流入模腔,经一定时间保压、冷却,成为各种塑料制品。其加工工序流程如下:1)、合模过程:合模液压缸中的压力油推动合模机构动作,移动动摸板使模具闭合。首先以低压、高速闭合,当动模即将接近定模时,切换成低速、低压(即模具保护)在确认模内无异物存在时,再切换成高压(锁模力)将模具锁定。
2)、射台前进和注射过程:当模具锁紧后,射台前进,使喷嘴和模具贴合,注射电磁阀通电,注射液压缸充入压力油,推动与液压缸活塞杆相接的螺杆,按分级的压力和速度将头部的熔料注入模腔。
3)、保压过程:熔料充满模腔后,螺杆仍对熔料保持一定的压力,防止模具中熔料回流,并以一定的压力(保压压力)向模腔内补充因制品冷缩所需的物料,以免制品产生缩孔等缺陷。
4)、冷却和预塑过程:一旦浇口封死后就取消保压过程,使制品在模具内冷却定型,同时,驱动液压马达使螺杆转动,将来自料斗的塑料向前输送,即塑化过程。在原料塑化达到预定计量后,为了防止熔化的塑料溢出喷嘴,需要将螺杆向后移动一定距离,即防涎。
5)、射台后退、开模及制品顶出过程:预塑计量及防涎结束后,为了使喷嘴不致于长时间和冷模接触而形成冷料等,通常需要将喷嘴撤离模具,即射台退。(该动作是否进行以及先后的程序,可进行选择。)一旦制品冷却定型后就开模,并自动顶出制品。
目前,我国所生产的注塑机,95%以上是采用液压系统来驱动的,其液压系统一般都采用压力、流量比例阀控制,其控制原理如图1所示。其控制原理为:微电脑(PLC)——三相交流异步电机——油泵——压力、流量比例阀——注塑机各执行机构(油缸或油马达)——注塑机各规定动作或功能。
其控制特点:对于不同的塑料制品(材料、形状、大小不同),采用电脑设定,给出控制信号,通过压力流量比例阀提供注射成形过程所需的不同的压力和流量,满足了不同的塑料制品的成形工艺要求。
但是,由于在其工作过程中,电机、油泵的转速不变,油泵的供油量不变,而实际上在塑料注射成形过程中的压力、流量在成型各阶段(如开合模、注射、保压、加料等)是不相同的,在压力、流量低的工况中(如低压合模),泵提供的多余的油只能通过溢流阀流回油箱,造成能源浪费。就像汽车怠速时,虽然汽车没有行使,但发动机仍在工作,汽油仍在燃烧,消费能源一样。
注塑机的能耗主要包括液压系统和加热两部分,一般液压系统的能耗80%左右,在许多塑料制品厂家中通常是24小时连续工作,其耗电量相当大。而目前注塑机的液压系统一般为电液比例控制系统,由普通马达以固定转速(1000或1500转/每分钟)驱动定量油泵,使油泵工作在恒定的流量输出状态,注塑机的工艺过程一般分为锁模、射台进、注射、保压、熔胶、防涎、射台退、冷却、开模、顶出制品等几个阶段,各个阶段需要不同的压力和流量。而注塑机执行每个动作时实际所需要的流量是由流量比例阀来控制,泵所输出的多余部分的油就通过溢流阀到回油管回到油箱。由此可见,在注塑机的每个工作循环过程中,实际所需要的液压油的流量是随着工艺参数的设定在不断变化的,而油泵一直输出最大的流量,多余部分的液压油就没有得到利用通过溢流阀回到油箱,从而造成了能源的浪费。在注塑机的一个工作循环中,流量变化非常大,存在很大的溢流损失,因而极具节能潜力,改进液压系统是取得节能效果的关键。
近年来来,由于国民经济的持续高速发展,供电不足的矛盾日益突出,设计与制造新一代“节能型”注塑机,就成为迫切需要关注和解决的问题。随着世界各国在环保,如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益严格的要求,节能也成为世界各国注塑机电液系统的研究重点。
目前国内外用于一般注塑机的液压控制系统的节能方式主要有两种,一是采用变频技术的节能系统,另一种是采用变量泵的节能系统。
注塑机的液压控制系统采用变频技术的节能原理:采用微电脑(PLC)—变频器—三相交流异步电机——定量油泵——压力比例阀、——注塑机各执行机构(油缸或油马达)所需的压力、流量——注塑机各规定动作或功能。
该系统目前存在的主要问题:①、交流变频调速系统应用于注塑机,响应速度慢。一般比例变量泵系统全流量/全压力的调节时间为80-100ms,而开环交流变频器系统需0.8-1s,系统响应速度过慢,难以适应各种不同塑料成形要求。②、由于常规定量叶片泵最低工作转速>600r/min,若转速过低,会影响流量输出稳定性及油泵寿命,故交流变频调速系统在小流量状态节能效果不好。③、由于采用普通三相交流电机,过载能力差,系统发热较严重。④、变频装置在工作过程中产生的谐波,会对注塑机控制回路产生一定干扰,有时发出噪音,反馈到电网会造成电源的污染或功率因素的下降。
注塑机的液压控制系统采用变量泵技术的节能原理:采用微电脑(PLC)——三相交流异步电机——变量油泵——注塑机各执行机构(油缸或油马达)所需的压力、流量——注塑机各规定动作或功能。它是通过改变量油泵油盘的角度,来改变油泵的供油量,并通过压力比例控制提供给注塑机在不同工况下所需的压力、流量。
该系统目前存在的主要问题:①、开环变量泵的稳定性较差,而闭环变量泵的价格要高出—倍。②、变量泵对于液压油路系统的清洁度要求高,在比例变量泵系统中,污染度指标直接影响到油泵的使用寿命。为此,系统的污染度指标必须控制在按NAS1638油液污染度等级标准规定的NAS8级以内,要达到这一要求,必须按系统工程原理去规划实施,控制系统设计、制造、安装、调试及使用的全过程,才能保证系统长期稳定工作。如果维护不当,很容易造成变量泵的故障及损坏。③、变量泵由于经常变换流量,将导致其寿命比定量泵短。④、比例变量柱塞泵的结构与工作原理决定了其压力、流量输出的脉动较大,因而噪声比较大。
发明内容
:本实用新型的目的在于提供一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机,它可克服现有技术中能源损耗大、噪声大的缺点。
为了实现上述目的,本实用新型的技术方案是:一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机,它主要包括电脑控制箱、油箱,与油箱相连通的油泵、压力安全阀、压力比例阀,驱动油泵的电机,与油泵相连通的溢流阀及相配合的执行机构,其特征在于:交流伺服控制器有与三相电源相连接的输入端,电脑控制箱的输出端与交流伺服控制器的又一输入端连接,交流伺服控制器的输出端与三相交流伺服电机的输入端连接,三相交流伺服电机的转速反馈信号的输出端与交流伺服控制器另外的输入端连接。
本实用新型与现有技术相比的优点在于:(1)、取消了流量比例阀。(2)、采用当今世界上先进的三相交流伺服电机代替了三相交流异步电机。当成形不同的塑料制品(材料、形状、大小不同),通过微电脑设定给出控制信号——三相交流伺服控制器—三相交流伺服电机产生不同的转速——油泵产生不同的转速(即比例变流量)—压力比例阀—提供注塑机各执行机构(油缸或油马达)所需的不同的压力、流量——完成注塑机各规定动作或功能。
本注塑机节能效果好、工作效率高、噪音低、生产成本低。
附图说明
:图1为现有注塑机结构示意图图2为本实用新型结构示意图图3为本实用新型交流伺服控制流程图具体实施方式:下面结合附图和实施例对本实用新型进一步的描述。
本实用新型主要包括电脑控制箱1、油箱,与油箱相连通的油泵2、压力安全阀、压力比例阀3,驱动油泵的电机,与油泵相连通的溢流阀及相配合的执行机构,其区别于现有技术在于:交流伺服控制器4有与三相电源5相连接的输入端,电脑控制箱的输出端与交流伺服控制器的又一输入端连接,交流伺服控制器的输出端与三相交流伺服电机的输入端连接,三相交流伺服电机的转速反馈信号的输出端与交流伺服控制器另外的输入端连接。交流伺服控制器的其余输出端还分别与编码器6、报警器7的输入端连接。三相输入电源的R端、S端、T端通过开关K1分别与交流伺服控制器的接口R、接口S、接口T连接,电脑控制箱的伺服使能端通过开关K2与交流伺服控制器的接口10连接,电脑控制箱的电机启动端通过开关K3与交流伺服控制器的接口11连接,电脑控制箱的电机停止端通过开关K4与交流伺服控制器的接口12连接,电脑控制箱的故障复位端通过开关K5与交流伺服控制器的接口17连接,电脑控制箱的参数输入端与交流伺服控制器的接口AD1连接;交流伺服控制器的接口DA0与三相交流伺服电机的DA0端连接,交流伺服控制器的接口DA1与三相交流伺服电机的DA1端连接,交流伺服控制器的接口CN与三相交流伺服电机的CN端连接,交流伺服控制器的接口U与三相交流伺服电机8的U端连接,交流伺服控制器的接口V与三相交流伺服电机的V端连接,交流伺服控制器的接口W与三相交流伺服电机的W端连接,交流伺服控制器的接口PE与三相交流伺服电机的PE端连接。交流伺服控制器的接口MA、MB、MC分别连接报警器的三个输入端连接。
交流伺服节能系统的主要特点:1)、与目前用于一般注塑机的电液比例液压控制系统的节能方式的比较:目前用于一般注塑机的电液比例液压控制系统的节能方式主要有两种,一是采用变频技术的节能系统,另一种是采用变量泵的节能系统。在前面论述中,已对这两种节能方式的节能原理及存在的问题均做了详细介绍,下面我们对三种节能方式有关项目进行了比较,现列表如下
2)、一般采用变频技术的节能系统和采用变量泵的节能系统无法解决的油泵在低速下的液压系统达到的高压问题,而我们采用了交流伺服控制系统+内啮合低噪音齿轮泵系统后,经对我公司新开发的GS800型交流伺服节能型注塑机样机测试,当交流伺服马达设定流量为20%左右,在低转速即马达转速214转/分,液压系统的实际压力可达140kg/cm2,解决了采用变量泵控制和变频器节能方式所无法解决的油泵在低速下的液压系统无法达到的高压问题。整机性能明显高于这两种节能方式。
3)、交流异步伺服节能型注塑机采用了交流异步伺服控制装置+异步伺服电机结构它具有调速范围宽,电磁振动和噪音小,抗浪涌电流能力强,使用寿命长,体积比同容量的变频电机小I~2个机座号,重量轻30%-50%。
5)、交流异步伺服节能速度响应快(一般为0.03S)等特点,可满足各类塑料制品的成型要求。
6)、过载能力强,通过对我公司于2003-2004年开发的GS800交流异步伺服节能型注塑机样机测试,其过载能力为200%/半分钟,不跳闸、不闷车,可确保塑料制品的质量。
7)、通过对交流异步伺服节能型注塑机与普通GS800型注塑机实际节能节能对比实验及数据分析,其节能达32%以上,效果显著。
本实用新型的适用范围:注塑机(或其它机械)的液压系统。

Claims (4)

1.一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机,它主要包括电脑控制箱、油箱,与油箱相连通的油泵、压力安全阀、压力比例阀,驱动油泵的电机,与油泵相连通的溢流阀及相配合的执行机构,其特征在于:交流伺服控制器有与三相电源相连接的输入端,电脑控制箱的输出端与交流伺服控制器的又一输入端连接,交流伺服控制器的输出端与三相交流伺服电机的输入端连接,三相交流伺服电机的转速反馈信号的输出端与交流伺服控制器另外的输入端连接。
2.如权利要求1所述的一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机,其特征在于:交流伺服控制器的其余输出端还分别与编码器、报警器的输入端连接。
3.如权利要求1或2所述的一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机,其特征在于:三相输入电源的R端、S端、T端通过开关K1分别与交流伺服控制器的接口R、接口S、接口T连接,电脑控制箱的伺服使能端通过开关K2与交流伺服控制器的接口10连接,电脑控制箱的电机启动端通过开关K3与交流伺服控制器的接口11连接,电脑控制箱的电机停止端通过开关K4与交流伺服控制器的接口12连接,电脑控制箱的故障复位端通过开关K5与交流伺服控制器的接口17连接,电脑控制箱的参数输入端与交流伺服控制器的接口AD1连接;交流伺服控制器的接口DA0与三相交流伺服电机的DA0端连接,交流伺服控制器的接口DA1与三相交流伺服电机的DA1端连接,交流伺服控制器的接口CN与三相交流伺服电机的CN端连接,交流伺服控制器的接口U与三相交流伺服电机的U端连接,交流伺服控制器的接口V与三相交流伺服电机的V端连接,交流伺服控制器的接口W与三相交流伺服电机的W端连接,交流伺服控制器的接口PE与三相交流伺服电机的PE端连接。
4.如权利要求2所述的一种采用交流伺服控制液压变量型注塑机,其特征在于:交流伺服控制器的接口MA、MB、MC分别连接报警器的三个输入端连接。
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