四方同步伺服系統(tǒng)在電液伺服注塑機上的應用

一、注塑機原理與工藝介紹

注塑機是一種專用的塑料成型機械。它利用塑料的熱塑性，經(jīng)適當加熱熔化后，加高壓快速流入模,經(jīng)一定時間保壓、冷卻，成為各種型材和塑料制品。

注塑機的一個工作循環(huán)包括如下運作：

(1)鎖合模：模板快速接近定模板，且確認無異物存在時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，將模板鎖合;

(2)注射臺前移：噴嘴與模具緊貼;

(3)注射：注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料注入模腔;

(4)保壓、冷卻：通過此動作，使模腔內(nèi)的塑料制品冷卻成形;

(5)預塑：傳統(tǒng)上應用液壓馬達驅(qū)動螺桿并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推進行預塑。螺桿后退到預定位置，停止轉(zhuǎn)動，準備下一次注射;

(6)注射臺后退，開模;

(7)頂出制品。

液壓系統(tǒng)通過油泵和不同閥門的配合產(chǎn)生壓力和流量，提供油缸和液壓馬達所要求的推動力和移動速度。

二、注塑機常見方案對比

1、傳統(tǒng)注塑機系統(tǒng)方案：

傳統(tǒng)定量泵注塑機是采用定量泵供油的，注塑過程的各個動作對速度、壓力的要求不一樣，它是通過注塑機的比例閥采用溢流調(diào)節(jié)的方式將多余的油旁路流回油箱，在整個過程中，馬達的轉(zhuǎn)速是不變的，故供油量也是固定的，而由于執(zhí)行動作是間隙性的，也并不可能是滿負載的，因此定量供油浪費了很大的能量。

2、變頻改造方案：

變頻改造方案比傳統(tǒng)的定量泵方案節(jié)能，通過將比例流量閥的電流/壓力信號同時輸入給變頻器的模擬量輸入端，通過控制油泵電機的轉(zhuǎn)速，油泵的實際流量正比于電機的轉(zhuǎn)速，油泵的功率因此也正比于電機的轉(zhuǎn)速，起到了節(jié)能的目的，其節(jié)能效果從25%至50%的范圍內(nèi)不等。

3、同步伺服改造方案：

伺服改造方案原理與方案2在油泵上的驅(qū)動不一樣。方案2由普通異步電機與變頻器驅(qū)動，而伺服方案中油泵的驅(qū)動由永磁同步伺服電機和伺服驅(qū)動器組成(如圖1)

圖1 注塑機同步伺服方案

同步伺服方案與普通變頻異步電機驅(qū)動方案相比，具有節(jié)能率高、效率高、成品率高等優(yōu)點:

?伺服驅(qū)動器結(jié)合同步伺服電機，低頻轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速精度高，成品穩(wěn)定性更高;

?伺服驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)響應快，轉(zhuǎn)矩響應時間小，提高工藝效率;

?實時檢測壓力反饋，對壓力、流量作出響應的調(diào)整，電機的輸出功率與其負荷相匹配，與注塑機整個工藝完全吻合，在不影響生產(chǎn)效率的前提下實現(xiàn)高效節(jié)能;

?同步電機轉(zhuǎn)子無勵磁，每安培出力大，更節(jié)能;

?伺服驅(qū)動電機液壓能耗要比傳統(tǒng)注塑機節(jié)能30~70%。

圖2三種油泵方案節(jié)能對比圖

三、四方伺服注塑機方案介紹

四方注塑機同步伺服油泵系統(tǒng)方案，以CA500系列重載型伺服驅(qū)動器為控制平臺，搭配電液注塑伺服專用適配卡和旋變適配卡，與CM500同步電機組成伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)。

圖3 伺服系統(tǒng)電氣配線圖

四方伺服注塑機方案特點

1、CA500伺服驅(qū)動器特點：

? CA500伺服驅(qū)動器結(jié)合CM500同步伺服電機，低頻轉(zhuǎn)矩大，0.5HZ可以達到220%的額定轉(zhuǎn)矩;

? CA500伺服驅(qū)動器動態(tài)響應快，轉(zhuǎn)矩響應時間小于5ms;穩(wěn)速精度達到±0.02%;

? 針對注塑機在特定工藝環(huán)節(jié)短時間大電流沖擊的要求，CA500采用大余量重載設(shè)計，額定負載120%長期運行，160%持續(xù)60秒，200%持續(xù)1秒;

? 全系列內(nèi)置制動單元，節(jié)省安裝空間和外置制動單元成本;

? 專為電液伺服注塑機開發(fā)的PID模塊，精準控制油壓，壓力波動低于±0.5bar，維持系統(tǒng)的壓力快、準、穩(wěn)達到設(shè)定的壓力和流量;

? 可擴展的開放式平臺設(shè)計，標配CAN通訊接口，多種通訊協(xié)議格式可選，適應各類注塑機電腦系統(tǒng);

? 系統(tǒng)具有多泵合流及多泵分流控制功能，可最大限度降低系統(tǒng)成本，縮短用戶的制品工藝周期，提高效率;

? 簡化的調(diào)試功能(四方電機免調(diào)試)，最大程序減少客戶調(diào)試參數(shù)，安裝使用方便。

2、CM500交流永磁伺服電機特點：

? CM500伺服電機噪音低、振動及轉(zhuǎn)動慣量小、響應速度快、運行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高;

? CM500電機采用高性能稀土永磁材料，抗去磁能力強。電機轉(zhuǎn)子采用特殊結(jié)構(gòu)和工藝，外殼防護等級為IP54，絕緣等級為F級，保證電機運行中的可靠性;

? 采用堅固耐用的無刷旋轉(zhuǎn)變壓器作為反饋元件，能適應高溫、震動、灰塵、油污等各種惡劣環(huán)境。

四、小結(jié)

本文介紹了一種基于四方CA500系列重載型伺服驅(qū)動器和CM500同步伺服電機在注塑機伺服系統(tǒng)上應用，本方案具有高效的節(jié)電功能，其節(jié)電率能達40~90%，且系統(tǒng)響應快，運行穩(wěn)定可靠，保護功能強大，操作簡單方便。既能夠滿足注塑成型工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，又減少了設(shè)備維護費用，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。目前已成功應用于多個注塑機伺服應用系統(tǒng)。