專利名稱：一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及注塑機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種改進(jìn)的具有節(jié)能效果的交流伺服注塑機(jī)。
背景技術(shù)：
注塑機(jī)是一種專用的塑料成型機(jī)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腔，經(jīng)一定時(shí)間保壓、冷卻，成為各種塑料制品。其加工工序流程如下 1)、合模過(guò)程合模液壓缸中的壓力油推動(dòng)合模機(jī)構(gòu)動(dòng)作，移動(dòng)動(dòng)摸板使模具閉合。首先以低壓、高速閉合，當(dāng)動(dòng)模即將接近定模時(shí)，切換成低速、低壓(即模具保護(hù))在確認(rèn)模內(nèi)無(wú)異物存在時(shí)，再切換成高壓(鎖模力)將模具鎖定。
2)、射臺(tái)前進(jìn)和注射過(guò)程當(dāng)模具鎖緊后，射臺(tái)前進(jìn)，使噴嘴和模具貼合，注射電磁閥通電，注射液壓缸充入壓力油，推動(dòng)與液壓缸活塞桿相接的螺桿，按分級(jí)的壓力和速度將頭部的熔料注入模腔。
3)、保壓過(guò)程熔料充滿模腔后，螺桿仍對(duì)熔料保持一定的壓力，防止模具中熔料回流，并以一定的壓力(保壓壓力)向模腔內(nèi)補(bǔ)充因制品冷縮所需的物料，以免制品產(chǎn)生縮孔等缺陷。
4)、冷卻和預(yù)塑過(guò)程一旦澆口封死后就取消保壓過(guò)程，使制品在模具內(nèi)冷卻定型，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)使螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，將來(lái)自料斗的塑料向前輸送，即塑化過(guò)程。在原料塑化達(dá)到預(yù)定計(jì)量后，為了防止熔化的塑料溢出噴嘴，需要將螺桿向后移動(dòng)一定距離，即防涎。
5)、射臺(tái)后退、開(kāi)模及制品頂出過(guò)程預(yù)塑計(jì)量及防涎結(jié)束后，為了使噴嘴不致于長(zhǎng)時(shí)間和冷模接觸而形成冷料等，通常需要將噴嘴撤離模具，即射臺(tái)退。(該動(dòng)作是否進(jìn)行以及先后的程序，可進(jìn)行選擇。)一旦制品冷卻定型后就開(kāi)模，并自動(dòng)頂出制品。
目前，我國(guó)所生產(chǎn)的注塑機(jī)，95％以上是采用液壓系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，其液壓系統(tǒng)一般都采用壓力、流量比例閥控制，其控制原理如圖1所示。其控制原理為微電腦(PLC)——三相交流異步電機(jī)——油泵——壓力、流量比例閥——注塑機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸或油馬達(dá))——注塑機(jī)各規(guī)定動(dòng)作或功能。
其控制特點(diǎn)對(duì)于不同的塑料制品(材料、形狀、大小不同)，采用電腦設(shè)定，給出控制信號(hào)，通過(guò)壓力流量比例閥提供注射成形過(guò)程所需的不同的壓力和流量，滿足了不同的塑料制品的成形工藝要求。
但是，由于在其工作過(guò)程中，電機(jī)、油泵的轉(zhuǎn)速不變，油泵的供油量不變，而實(shí)際上在塑料注射成形過(guò)程中的壓力、流量在成型各階段(如開(kāi)合模、注射、保壓、加料等)是不相同的，在壓力、流量低的工況中(如低壓合模)，泵提供的多余的油只能通過(guò)溢流閥流回油箱，造成能源浪費(fèi)。就像汽車怠速時(shí)，雖然汽車沒(méi)有行使，但發(fā)動(dòng)機(jī)仍在工作，汽油仍在燃燒，消費(fèi)能源一樣。
注塑機(jī)的能耗主要包括液壓系統(tǒng)和加熱兩部分，一般液壓系統(tǒng)的能耗80％左右，在許多塑料制品廠家中通常是24小時(shí)連續(xù)工作，其耗電量相當(dāng)大。而目前注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)一般為電液比例控制系統(tǒng)，由普通馬達(dá)以固定轉(zhuǎn)速(1000或1500轉(zhuǎn)/每分鐘)驅(qū)動(dòng)定量油泵，使油泵工作在恒定的流量輸出狀態(tài)，注塑機(jī)的工藝過(guò)程一般分為鎖模、射臺(tái)進(jìn)、注射、保壓、熔膠、防涎、射臺(tái)退、冷卻、開(kāi)模、頂出制品等幾個(gè)階段，各個(gè)階段需要不同的壓力和流量。而注塑機(jī)執(zhí)行每個(gè)動(dòng)作時(shí)實(shí)際所需要的流量是由流量比例閥來(lái)控制，泵所輸出的多余部分的油就通過(guò)溢流閥到回油管回到油箱。由此可見(jiàn)，在注塑機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)過(guò)程中，實(shí)際所需要的液壓油的流量是隨著工藝參數(shù)的設(shè)定在不斷變化的，而油泵一直輸出最大的流量，多余部分的液壓油就沒(méi)有得到利用通過(guò)溢流閥回到油箱，從而造成了能源的浪費(fèi)。在注塑機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，流量變化非常大，存在很大的溢流損失，因而極具節(jié)能潛力，改進(jìn)液壓系統(tǒng)是取得節(jié)能效果的關(guān)鍵。
近年來(lái)來(lái)，由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，供電不足的矛盾日益突出，設(shè)計(jì)與制造新一代“節(jié)能型”注塑機(jī)，就成為迫切需要關(guān)注和解決的問(wèn)題。隨著世界各國(guó)在環(huán)保，如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益嚴(yán)格的要求，節(jié)能也成為世界各國(guó)注塑機(jī)電液系統(tǒng)的研究重點(diǎn)。
目前國(guó)內(nèi)外用于一般注塑機(jī)的液壓控制系統(tǒng)的節(jié)能方式主要有兩種，一是采用變頻技術(shù)的節(jié)能系統(tǒng)，另一種是采用變量泵的節(jié)能系統(tǒng)。
注塑機(jī)的液壓控制系統(tǒng)采用變頻技術(shù)的節(jié)能原理采用微電腦(PLC)—變頻器—三相交流異步電機(jī)——定量油泵——壓力比例閥、——注塑機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸或油馬達(dá))所需的壓力、流量——注塑機(jī)各規(guī)定動(dòng)作或功能。
該系統(tǒng)目前存在的主要問(wèn)題①、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用于注塑機(jī)，響應(yīng)速度慢。一般比例變量泵系統(tǒng)全流量/全壓力的調(diào)節(jié)時(shí)間為80-100ms，而開(kāi)環(huán)交流變頻器系統(tǒng)需0.8-1s，系統(tǒng)響應(yīng)速度過(guò)慢，難以適應(yīng)各種不同塑料成形要求。②、由于常規(guī)定量葉片泵最低工作轉(zhuǎn)速＞600r/min，若轉(zhuǎn)速過(guò)低，會(huì)影響流量輸出穩(wěn)定性及油泵壽命，故交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在小流量狀態(tài)節(jié)能效果不好。③、由于采用普通三相交流電機(jī)，過(guò)載能力差，系統(tǒng)發(fā)熱較嚴(yán)重。④、變頻裝置在工作過(guò)程中產(chǎn)生的諧波，會(huì)對(duì)注塑機(jī)控制回路產(chǎn)生一定干擾，有時(shí)發(fā)出噪音，反饋到電網(wǎng)會(huì)造成電源的污染或功率因素的下降。
注塑機(jī)的液壓控制系統(tǒng)采用變量泵技術(shù)的節(jié)能原理采用微電腦(PLC)——三相交流異步電機(jī)——變量油泵——注塑機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸或油馬達(dá))所需的壓力、流量——注塑機(jī)各規(guī)定動(dòng)作或功能。它是通過(guò)改變量油泵油盤(pán)的角度，來(lái)改變油泵的供油量，并通過(guò)壓力比例控制提供給注塑機(jī)在不同工況下所需的壓力、流量。
該系統(tǒng)目前存在的主要問(wèn)題①、開(kāi)環(huán)變量泵的穩(wěn)定性較差，而閉環(huán)變量泵的價(jià)格要高出—倍。②、變量泵對(duì)于液壓油路系統(tǒng)的清潔度要求高，在比例變量泵系統(tǒng)中，污染度指標(biāo)直接影響到油泵的使用壽命。為此，系統(tǒng)的污染度指標(biāo)必須控制在按NAS1638油液污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的NAS8級(jí)以內(nèi)，要達(dá)到這一要求，必須按系統(tǒng)工程原理去規(guī)劃實(shí)施，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試及使用的全過(guò)程，才能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。如果維護(hù)不當(dāng)，很容易造成變量泵的故障及損壞。③、變量泵由于經(jīng)常變換流量，將導(dǎo)致其壽命比定量泵短。④、比例變量柱塞泵的結(jié)構(gòu)與工作原理決定了其壓力、流量輸出的脈動(dòng)較大，因而噪聲比較大。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)，它可克服現(xiàn)有技術(shù)中能源損耗大、噪聲大的缺點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)，它主要包括電腦控制箱、油箱，與油箱相連通的油泵、壓力安全閥、壓力比例閥，驅(qū)動(dòng)油泵的電機(jī)，與油泵相連通的溢流閥及相配合的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于交流伺服控制器有與三相電源相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機(jī)的輸入端連接，三相交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于(1)、取消了流量比例閥。(2)、采用當(dāng)今世界上先進(jìn)的三相交流伺服電機(jī)代替了三相交流異步電機(jī)。當(dāng)成形不同的塑料制品(材料、形狀、大小不同)，通過(guò)微電腦設(shè)定給出控制信號(hào)——三相交流伺服控制器—三相交流伺服電機(jī)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速——油泵產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速(即比例變流量)—壓力比例閥—提供注塑機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油缸或油馬達(dá))所需的不同的壓力、流量——完成注塑機(jī)各規(guī)定動(dòng)作或功能。
本注塑機(jī)節(jié)能效果好、工作效率高、噪音低、生產(chǎn)成本低。


圖1為現(xiàn)有注塑機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型交流伺服控制流程圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步的描述。
本實(shí)用新型主要包括電腦控制箱1、油箱，與油箱相連通的油泵2、壓力安全閥、壓力比例閥3，驅(qū)動(dòng)油泵的電機(jī)，與油泵相連通的溢流閥及相配合的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)在于交流伺服控制器4有與三相電源5相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機(jī)的輸入端連接，三相交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。交流伺服控制器的其余輸出端還分別與編碼器6、報(bào)警器7的輸入端連接。三相輸入電源的R端、S端、T端通過(guò)開(kāi)關(guān)K1分別與交流伺服控制器的接口R、接口S、接口T連接，電腦控制箱的伺服使能端通過(guò)開(kāi)關(guān)K2與交流伺服控制器的接口10連接，電腦控制箱的電機(jī)啟動(dòng)端通過(guò)開(kāi)關(guān)K3與交流伺服控制器的接口11連接，電腦控制箱的電機(jī)停止端通過(guò)開(kāi)關(guān)K4與交流伺服控制器的接口12連接，電腦控制箱的故障復(fù)位端通過(guò)開(kāi)關(guān)K5與交流伺服控制器的接口17連接，電腦控制箱的參數(shù)輸入端與交流伺服控制器的接口AD1連接；交流伺服控制器的接口DA0與三相交流伺服電機(jī)的DA0端連接，交流伺服控制器的接口DA1與三相交流伺服電機(jī)的DA1端連接，交流伺服控制器的接口CN與三相交流伺服電機(jī)的CN端連接，交流伺服控制器的接口U與三相交流伺服電機(jī)8的U端連接，交流伺服控制器的接口V與三相交流伺服電機(jī)的V端連接，交流伺服控制器的接口W與三相交流伺服電機(jī)的W端連接，交流伺服控制器的接口PE與三相交流伺服電機(jī)的PE端連接。交流伺服控制器的接口MA、MB、MC分別連接報(bào)警器的三個(gè)輸入端連接。
交流伺服節(jié)能系統(tǒng)的主要特點(diǎn)1)、與目前用于一般注塑機(jī)的電液比例液壓控制系統(tǒng)的節(jié)能方式的比較目前用于一般注塑機(jī)的電液比例液壓控制系統(tǒng)的節(jié)能方式主要有兩種，一是采用變頻技術(shù)的節(jié)能系統(tǒng)，另一種是采用變量泵的節(jié)能系統(tǒng)。在前面論述中，已對(duì)這兩種節(jié)能方式的節(jié)能原理及存在的問(wèn)題均做了詳細(xì)介紹，下面我們對(duì)三種節(jié)能方式有關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行了比較，現(xiàn)列表如下

2)、一般采用變頻技術(shù)的節(jié)能系統(tǒng)和采用變量泵的節(jié)能系統(tǒng)無(wú)法解決的油泵在低速下的液壓系統(tǒng)達(dá)到的高壓?jiǎn)栴}，而我們采用了交流伺服控制系統(tǒng)+內(nèi)嚙合低噪音齒輪泵系統(tǒng)后，經(jīng)對(duì)我公司新開(kāi)發(fā)的GS800型交流伺服節(jié)能型注塑機(jī)樣機(jī)測(cè)試，當(dāng)交流伺服馬達(dá)設(shè)定流量為20％左右，在低轉(zhuǎn)速即馬達(dá)轉(zhuǎn)速214轉(zhuǎn)/分，液壓系統(tǒng)的實(shí)際壓力可達(dá)140kg/cm2，解決了采用變量泵控制和變頻器節(jié)能方式所無(wú)法解決的油泵在低速下的液壓系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的高壓?jiǎn)栴}。整機(jī)性能明顯高于這兩種節(jié)能方式。
3)、交流異步伺服節(jié)能型注塑機(jī)采用了交流異步伺服控制裝置+異步伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)它具有調(diào)速范圍寬，電磁振動(dòng)和噪音小，抗浪涌電流能力強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，體積比同容量的變頻電機(jī)小I～2個(gè)機(jī)座號(hào)，重量輕30％-50％。
5)、交流異步伺服節(jié)能速度響應(yīng)快(一般為0.03S)等特點(diǎn)，可滿足各類塑料制品的成型要求。
6)、過(guò)載能力強(qiáng)，通過(guò)對(duì)我公司于2003-2004年開(kāi)發(fā)的GS800交流異步伺服節(jié)能型注塑機(jī)樣機(jī)測(cè)試，其過(guò)載能力為200％/半分鐘，不跳閘、不悶車，可確保塑料制品的質(zhì)量。
7)、通過(guò)對(duì)交流異步伺服節(jié)能型注塑機(jī)與普通GS800型注塑機(jī)實(shí)際節(jié)能節(jié)能對(duì)比實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，其節(jié)能達(dá)32％以上，效果顯著。
本實(shí)用新型的適用范圍注塑機(jī)(或其它機(jī)械)的液壓系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)，它主要包括電腦控制箱、油箱，與油箱相連通的油泵、壓力安全閥、壓力比例閥，驅(qū)動(dòng)油泵的電機(jī)，與油泵相連通的溢流閥及相配合的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于交流伺服控制器有與三相電源相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機(jī)的輸入端連接，三相交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)，其特征在于交流伺服控制器的其余輸出端還分別與編碼器、報(bào)警器的輸入端連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)，其特征在于三相輸入電源的R端、S端、T端通過(guò)開(kāi)關(guān)K1分別與交流伺服控制器的接口R、接口S、接口T連接，電腦控制箱的伺服使能端通過(guò)開(kāi)關(guān)K2與交流伺服控制器的接口10連接，電腦控制箱的電機(jī)啟動(dòng)端通過(guò)開(kāi)關(guān)K3與交流伺服控制器的接口11連接，電腦控制箱的電機(jī)停止端通過(guò)開(kāi)關(guān)K4與交流伺服控制器的接口12連接，電腦控制箱的故障復(fù)位端通過(guò)開(kāi)關(guān)K5與交流伺服控制器的接口17連接，電腦控制箱的參數(shù)輸入端與交流伺服控制器的接口AD1連接；交流伺服控制器的接口DA0與三相交流伺服電機(jī)的DA0端連接，交流伺服控制器的接口DA1與三相交流伺服電機(jī)的DA1端連接，交流伺服控制器的接口CN與三相交流伺服電機(jī)的CN端連接，交流伺服控制器的接口U與三相交流伺服電機(jī)的U端連接，交流伺服控制器的接口V與三相交流伺服電機(jī)的V端連接，交流伺服控制器的接口W與三相交流伺服電機(jī)的W端連接，交流伺服控制器的接口PE與三相交流伺服電機(jī)的PE端連接。
4.如權(quán)利要求2所述的一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)，其特征在于交流伺服控制器的接口MA、MB、MC分別連接報(bào)警器的三個(gè)輸入端連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機(jī)，其特征為交流伺服控制器有與三相電源相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機(jī)的輸入端連接，三相交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。本實(shí)用新型采用當(dāng)今世界上先進(jìn)的三相交流伺服電機(jī)代替了三相交流異步電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了油泵可根據(jù)負(fù)載的變化，而提供按電腦設(shè)定所需的流量，沒(méi)有多余油耗，節(jié)能效果好、工作效率高、噪音低、生產(chǎn)成本低。
文檔編號(hào)B29C45/76GK2764595SQ200420110348
公開(kāi)日2006年3月15日 申請(qǐng)日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者熊國(guó)中, 周雄偉, 張海波, 鄧昌琦, 嚴(yán)日升, 周福豐, 郭艷苗, 應(yīng)光華 申請(qǐng)人:上海光塑機(jī)械制造有限公司