本實(shí)用新型涉及注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力領(lǐng)域，尤其涉及一種伺服節(jié)能型注塑機(jī)的液壓伺服動(dòng)力裝置。

背景技術(shù)：

注塑機(jī)行業(yè)伺服節(jié)能型注塑機(jī)，其液壓動(dòng)力系統(tǒng)一般如圖1所示。油泵2在驅(qū)動(dòng)器的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的流量和壓力的控制。油泵2的輸出流量(Q)等于油泵2的排量(q)乘以電機(jī)1的轉(zhuǎn)速(n)乘以油泵2的容積效率(η)，即：Q＝η×q×n。伺服控制器6一般有兩種工作模式：速度模式和力矩模式。在速度模式中，伺服控制器6對(duì)電腦(上位機(jī))給出的轉(zhuǎn)速指令，與電機(jī)編碼器5反饋的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，在伺服控制器6速度回路中經(jīng)PID運(yùn)算后產(chǎn)生電機(jī)4轉(zhuǎn)速的指令值。在力矩模式中，伺服控制器6對(duì)電腦(上位機(jī))給出的壓力指令，與液壓系統(tǒng)中的壓力傳感器7反饋值，在驅(qū)動(dòng)器中的力矩回路經(jīng)PID運(yùn)算后產(chǎn)生電機(jī)4的電壓和電流值。

在液壓系統(tǒng)負(fù)載小于電腦的設(shè)定值時(shí)，伺服控制器6控制電機(jī)4按電腦設(shè)定的轉(zhuǎn)速輸出。油泵2將才按相應(yīng)的轉(zhuǎn)速給液壓系統(tǒng)提供流量。

在液壓系統(tǒng)的壓力負(fù)載達(dá)到上位機(jī)的指令時(shí)，此時(shí)為了防止液壓系統(tǒng)壓力超高，伺服控制器6將對(duì)電機(jī)4進(jìn)行減速，并經(jīng)伺服控制器6內(nèi)部設(shè)定的條件判斷，條件滿足后自行進(jìn)入力矩控制模式，控制液壓系統(tǒng)的壓力。此時(shí)電機(jī)4的轉(zhuǎn)速僅用于補(bǔ)充液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的泄漏。

液壓伺服動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按負(fù)載需要提供流量和壓力，容積效率高，不產(chǎn)生額外的溢流和損失，達(dá)到節(jié)能的目的。

但現(xiàn)有伺服節(jié)能型注塑機(jī)的液壓伺服動(dòng)力系統(tǒng)存在如下缺陷：

由于油泵2內(nèi)部一般都帶有摩擦副，以高壓內(nèi)嚙合齒輪泵為例，在液壓伺服動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)入力矩模式后，一開始由于液壓系統(tǒng)的容積效率較高，液壓系統(tǒng)的泄漏較少，導(dǎo)致僅需要很小流量的油就可以滿足。這種情況直接導(dǎo)致在力矩模式的時(shí)候，高壓內(nèi)嚙合齒輪泵的轉(zhuǎn)速非常低。經(jīng)過(guò)測(cè)試，其力矩模式時(shí)轉(zhuǎn)速不超50rpm。詳見表1：

表1、油泵力矩模式下的油泵轉(zhuǎn)速

以浮動(dòng)側(cè)板為例，其與齒輪端面屬于磨損副，其潤(rùn)滑是依靠摩擦副在端面間形成動(dòng)壓油膜來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑。依據(jù)摩擦學(xué)和流體潤(rùn)滑理論，要在摩擦面間形成油膜，其中重要的必要條件就是摩擦副間要有足夠的相對(duì)速度。液壓伺服動(dòng)力系統(tǒng)，在驅(qū)動(dòng)器力矩模式控制下，其轉(zhuǎn)速非常低。已經(jīng)超出油泵允許的最低轉(zhuǎn)速。這個(gè)時(shí)候摩擦面可能形成邊界摩擦，甚至是干摩擦。更嚴(yán)重的情況，在液壓系統(tǒng)處于高負(fù)載狀態(tài)時(shí)，浮動(dòng)側(cè)板在背壓室的背壓作用下，摩擦面將產(chǎn)生嚴(yán)重的磨損，甚至出現(xiàn)燒結(jié)。

上述現(xiàn)象，輕則造成油泵2內(nèi)泄增加，系統(tǒng)效率下降，油溫升高，重則造成油泵損壞，動(dòng)作失常，給人員和設(shè)備造成安全威脅。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種伺服節(jié)能型注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力裝置，其能解決油泵在力矩模式下的磨損情況的問(wèn)題。

本實(shí)用新型的目的采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種伺服節(jié)能型注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力裝置，包括油箱、油泵、同步電機(jī)、電機(jī)編碼器、伺服控制器和壓力傳感器，所述油泵的進(jìn)油端通過(guò)進(jìn)油管路與油箱連通，所述油泵的出油端通過(guò)出油管路與負(fù)載連接，所述油泵的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，所述電機(jī)編碼器設(shè)置在同步電機(jī)上，且該電機(jī)編碼器與同步電機(jī)的轉(zhuǎn)軸嚙合，所述壓力傳感器安裝于出油管路上，且電機(jī)編碼器的輸出端以及壓力傳感器的輸出端分別電連接至伺服控制器的兩個(gè)信號(hào)輸入端，所述伺服控制器的輸出端與同步電機(jī)的控制端電連接，所述伺服節(jié)能型注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力裝置進(jìn)一步包括一分流管路，所述分流管路的兩端分別與出油管路和油箱相連通，所述分流管路上安裝有電磁閥和液壓阻尼器。

優(yōu)選的，所述伺服節(jié)能型注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力裝置進(jìn)一步包括一壓力表，所述壓力表與壓力傳感器的輸出端電連接。

優(yōu)選的，所述分流管路與出油管路的連接處和油泵分別位于壓力傳感器的兩側(cè)。

優(yōu)選的，所述油泵的內(nèi)部帶有摩擦副，且靠油膜潤(rùn)滑，例如高壓內(nèi)嚙合齒輪泵。

優(yōu)選的，所述同步電機(jī)采用永磁交流同步電機(jī)。

優(yōu)選的，所述電磁閥為普通低功耗電磁閥、手動(dòng)復(fù)位電磁閥以及二位二通、二位三通、二位四通、二位五通電磁閥等中的任一種，只要能保證在負(fù)載壓力達(dá)到上位機(jī)設(shè)定值開啟液壓阻尼器所在的分流回路即可。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于：

1、在液壓動(dòng)力油路的排油口處增加一個(gè)電磁閥，在轉(zhuǎn)入力矩控制模式后，電磁閥通電，此時(shí)油泵排油口與液壓阻尼器連通，在液壓阻尼器兩端存在壓力差，形成一個(gè)從油泵向油箱的回路，通過(guò)上述回路，在力矩模式的時(shí)候，主動(dòng)給液壓系統(tǒng)增加泄漏，伺服動(dòng)力系統(tǒng)為了維持系統(tǒng)壓力，必將提高油泵的油泵轉(zhuǎn)速。根據(jù)油泵的最低轉(zhuǎn)速范圍，選擇合適的液壓阻尼器，使油泵在高壓力保壓時(shí)，工作在合理的轉(zhuǎn)速，使得油泵內(nèi)各摩擦副能順利形成動(dòng)壓油膜，各摩擦副得到良好潤(rùn)滑，延長(zhǎng)油泵的使用壽命，從而解決油泵在力矩模式下的磨損情況的問(wèn)題，且保留液壓伺服動(dòng)力節(jié)能特性。

2、簡(jiǎn)單可靠的、極具操作性的油路方案，既保留液壓伺服動(dòng)力節(jié)能特性，又能改善油泵在力矩模式下的磨損情況，極大延長(zhǎng)了油泵的使用壽命，大幅減少了液壓的維護(hù)成本，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

3、本實(shí)用新型不僅可適用于內(nèi)嚙合齒輪泵，對(duì)其它結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有摩擦副，并且靠油膜潤(rùn)滑的油泵也同樣適用，適用性非常廣。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的液壓伺服動(dòng)力原理圖；

圖2為本實(shí)用新型所述的伺服節(jié)能型注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力裝置的原理圖。

圖中：1-油箱；2-油泵；3-壓力表；4-同步電機(jī)；5-電機(jī)編碼器；6-伺服控制器；7-壓力傳感器；8-液壓阻尼器；9-電磁閥。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述：

如圖2所示，一種伺服節(jié)能型注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力裝置，包括油箱1、油泵2、壓力表3、同步電機(jī)4、電機(jī)編碼器5、伺服控制器6和壓力傳感器7，油泵2的進(jìn)油端通過(guò)進(jìn)油管路與油箱1連通，油泵2的出油端通過(guò)出油管路與負(fù)載(用油設(shè)備)連通。同步電機(jī)4通過(guò)聯(lián)軸器與油泵2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，伺服控制器6用來(lái)控制同步電機(jī)4的轉(zhuǎn)速，例如伺服控制器6通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)同步電機(jī)4的轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，同時(shí)，同步電機(jī)4上安裝有電機(jī)編碼器5，電機(jī)編碼器5與同步電機(jī)4的轉(zhuǎn)軸嚙合，電機(jī)編碼器5將采集到的同步電機(jī)4的轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給伺服控制器6，進(jìn)而由伺服控制器6將該轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成同步電機(jī)4的轉(zhuǎn)速。伺服控制器6和壓力表3分別與壓力傳感器7電連接，壓力傳感器7安裝于油泵2的出油管路上，用于采集油泵2輸出至負(fù)載的油量壓力并將該壓力信號(hào)發(fā)送給伺服控制器6以及壓力表3，當(dāng)然壓力表3也可直接對(duì)油泵2的出油管路的壓力進(jìn)行采集后顯示。為了防止力矩控制模式下對(duì)油泵造成的損壞，在本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例中，油泵2的出油管路上還連通有分流管路，分流管路的另一端插入油箱1中。該分流管路上安裝有電磁閥9和液壓阻尼器8，電磁閥9和液壓阻尼器8的位置并不限定，優(yōu)選電磁閥9靠近出油管路。在油泵2的出油管路壓力達(dá)到上位機(jī)設(shè)定的壓力時(shí)，開啟電磁閥9使得分流管路聯(lián)通油泵2的出油管路和油箱1進(jìn)行分流，顯然，壓力傳感器7位于油泵2和分流管路與出油管路連接處之間的出油管路上。

其中，油泵2內(nèi)部顯然帶有摩擦副，例如可采用高壓內(nèi)嚙合齒輪泵。同步電機(jī)4采用永磁交流同步電機(jī)。電磁閥9為保證分流管路的通斷，可采用二位四通換向閥。

伺服節(jié)能型注塑機(jī)液壓伺服動(dòng)力裝置的工作原理是：在轉(zhuǎn)入力矩控制模式后，電磁閥9通電，此時(shí)油泵排油口與液壓阻尼器8連通，在液壓阻尼器8兩端存在壓力差，形成一個(gè)從油泵向油箱的回路。此回路的流量Q大小可按下述的流體力學(xué)中薄壁孔口的流量公式(1)進(jìn)行估算：

其中：Cd:液壓阻尼器8的阻尼流量系數(shù)；A:液壓阻尼器8的孔口面積；ΔP:液壓阻尼器8的孔口前后壓差；ρ：流體(這里為油)的密度。

通過(guò)上述油路，在伺服控制器6執(zhí)行力矩模式的時(shí)候，主動(dòng)給液壓系統(tǒng)增加泄漏，伺服動(dòng)力系統(tǒng)為了維持系統(tǒng)壓力，必將提高油泵的油泵轉(zhuǎn)速.設(shè)計(jì)人員將根據(jù)油泵的最低轉(zhuǎn)速范圍，通過(guò)公式(1)的計(jì)算，選擇合適的液壓阻尼器8，使油泵2在高壓力保壓時(shí)，工作在合理的轉(zhuǎn)速，使得油泵2內(nèi)各摩擦副能順利形成動(dòng)壓油膜，各摩擦副得到良好潤(rùn)滑，延長(zhǎng)油泵的使用壽命。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。