一種用于伺服注塑機(jī)的節(jié)能動力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種動力系統(tǒng)，屬于伺服注塑機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于伺服注塑機(jī)的節(jié)能動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]注塑機(jī)是一種塑料注射成型的機(jī)器，在整過運(yùn)行過程中，一般包括注射、保壓、儲料、座退、開模、頂出、合模、座進(jìn)等動作，各個動作都需要不同的壓力和流量。如注射時需要較大的流量，模腔快注射滿時一般壓力會增加，而流量會降低；關(guān)模時前期壓力較低，只要推動模板移動，為了加快速度而需要較大的流量，后期高壓鎖模時確實(shí)需要很高的壓力和較低的流量，在座臺動作時，則通常只需要較低的流量和壓力即可。按常規(guī)的設(shè)計方法，為滿足較大的流量，則需要較大排量的油泵；為實(shí)現(xiàn)大排量下能生產(chǎn)高壓，則需要電機(jī)能輸出較大的扭矩。當(dāng)大壓力、小流量時，伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器都會發(fā)熱，產(chǎn)生較多的能量損耗，且大排量油泵和大扭矩電機(jī)都會使機(jī)器有較大的硬件成本。
[0003]動力系統(tǒng)大致有三種模式:
[0004]1、定量泵動力系統(tǒng)組成:三相異步電機(jī)、定量泵、比例壓力閥和比例流量閥等。三相異步電機(jī)提供一個固定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)動力；在三相異步電機(jī)帶動下，定量泵按固定排量輸出液壓油；而系統(tǒng)各動作需要的不同的壓力和流量，分別由比例壓力閥和比例流量閥控制。當(dāng)在保壓，注塑機(jī)動作壓力大于設(shè)定值時，油泵排出的油無法進(jìn)入系統(tǒng)，則油泵排出的油通過比例壓力閥和比例流量閥流回油箱；當(dāng)注塑機(jī)動作壓力小于設(shè)定值時，比例壓力閥保持封閉，不會有油通過比例壓力閥流回油箱；當(dāng)注塑機(jī)動作不需要全部流量時，多余的流量通過比例流量閥流回油箱。通過比例壓力閥或比例流量閥流回油箱液壓油，對于注塑機(jī)各動作無益，在系統(tǒng)當(dāng)中做了無用功，產(chǎn)生了較大的能量損耗。無論機(jī)器是否動作，三相異步電機(jī)都在工作，也會消耗能量，造成能量的損失。
[0005]2、變量泵動力系統(tǒng)組成:三相異步電機(jī)、變量泵、排量控制比例閥、比例壓力閥等。三相異步電機(jī)提供一個固定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)動力；在三相異步電機(jī)帶動下，變量泵按可按上位機(jī)設(shè)定的流量值，通過排量比例閥調(diào)整油泵的實(shí)際排量；注塑機(jī)需要的壓力通過比例壓力閥調(diào)節(jié)，當(dāng)在保壓等，注塑機(jī)動作壓力大于設(shè)定值時，油泵排除的油，無法輸入到系統(tǒng)中的還是通過比例壓力閥流回油箱。變量泵系統(tǒng)比定量泵系統(tǒng)在節(jié)能方面已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，在速度控制模式時，變量泵系統(tǒng)只提供系統(tǒng)需要的流量，不會提供多余的流量，但在壓力控制模式下，關(guān)注壓力的穩(wěn)定，肯定有部分液壓油會通過比例壓力閥溢流回油箱，無法避免這部分能量的損失。
[0006]3、伺服動力系統(tǒng)組成:伺服驅(qū)動器、伺服同步電機(jī)、定量泵、溢流閥(安全閥)等。伺服驅(qū)動器可控制伺服同步電機(jī)輸出不同的轉(zhuǎn)速，從而帶動定量泵輸出不同的流量。并且通過檢測安裝在伺服電機(jī)上的轉(zhuǎn)速編碼器，可對電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行閉環(huán)控制，從而可以穩(wěn)定每個周期中同一動作時定量泵輸出的流量。通過檢測安裝在系統(tǒng)上的壓力傳感器，可對電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的扭矩進(jìn)行閉環(huán)控制，在保壓等需要壓力控制的動作時，可以穩(wěn)定每個周器中同該動作的壓力，在非壓力控制的動作時，可作為壓力保護(hù)使用。溢流閥在系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用。只有當(dāng)伺服驅(qū)動器出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)壓力不受控制，超出設(shè)備允許最高壓力時起作用。伺服動力系統(tǒng)比定量泵系統(tǒng)和變量泵系統(tǒng)都更加節(jié)能，因?yàn)樗砂凑崭鲃幼餍枰峁?zhǔn)確的壓力和流量，不產(chǎn)生多余的流量損耗，并且在冷卻等不需要電機(jī)工作的時候，伺服電機(jī)系統(tǒng)可停止電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，可避免無謂運(yùn)行產(chǎn)生的能量損耗。但伺服電機(jī)可降低電機(jī)的轉(zhuǎn)速的特點(diǎn)，使它只能使用齒輪泵或柱塞泵等，不能使用葉片泵。而無論是齒輪泵還是柱塞泵在工作時，系統(tǒng)壓力都會按照轉(zhuǎn)速及油泵的齒數(shù)或柱塞數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的脈動。在高壓力、低流量的情況下，如保壓動作，或慢速高壓注射時，脈動更加明顯。
[0007]在以液壓油作為動力的注塑機(jī)上，伺服動力系統(tǒng)是目前最節(jié)能的動力方案。按常規(guī)伺服動力的設(shè)計方法，系統(tǒng)的流量是電機(jī)轉(zhuǎn)速和油泵排量的乘積，一般采用定量泵，系統(tǒng)流量也就和電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。電機(jī)轉(zhuǎn)速和伺服驅(qū)動器輸出的頻率相關(guān)，即與伺服電機(jī)輸出的有效電壓相關(guān)，系統(tǒng)的壓力與電機(jī)的扭矩和油泵的排量相關(guān)，電機(jī)的扭矩是系統(tǒng)的壓力和油泵排量乘積。在額定功率內(nèi)，電機(jī)扭矩與電機(jī)電流成正比。一般設(shè)計伺服動力系統(tǒng)，為滿足較大的流量，則需要較大排量的油泵；為了再各工況下能生產(chǎn)高壓，則需要電機(jī)能輸出較大的扭矩。當(dāng)注塑機(jī)動作需要較大壓力時，伺服電機(jī)需要較大的扭矩，為產(chǎn)生較大的扭矩，伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器需要較大的電流，電流越大，伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器發(fā)熱量越大，產(chǎn)生較多的能量損耗。并且大排量油泵和大扭矩電機(jī)都會使機(jī)器有較大的硬件成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可降低伺服電機(jī)和伺服電機(jī)驅(qū)動器的功率，最終降低機(jī)器的成本，同時具有節(jié)能效果的用于伺服注塑機(jī)的節(jié)能動力系統(tǒng)。
[0009]為了達(dá)到本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案如下:
[0010]一種用于伺服注塑機(jī)的節(jié)能動力系統(tǒng)，其特征在于:包括油箱、測速傳感器、伺服電機(jī)驅(qū)動器、伺服電機(jī)、控制器、壓力傳感器、輸油管路、比例流量閥、斜排角控制油缸、變量排油泵、油泵閥板，
[0011]所述變量排油泵設(shè)置在所述輸油管路上，伺服電機(jī)設(shè)置在變排量油泵上，
[0012]所述伺服電機(jī)驅(qū)動器同時與所述伺服電機(jī)、所述測速傳感器、及控制器相連，
[0013]變量排油泵的輸出端與油泵閥板相連通，所述壓力傳感器設(shè)置在所述油泵閥板上，
[0014]所述壓力傳感器與控制器以及伺服電機(jī)驅(qū)動器相連，所述比例流量閥設(shè)置在所述變量排油泵上，所述比例流量閥與控制器的輸出端相連。
[0015]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述變排量油泵上設(shè)置有斜盤位置傳感器，所述斜盤位置傳感器與所述伺服電機(jī)驅(qū)動器連接。
[0016]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:變量排油泵在系統(tǒng)最高壓力和最大流量時所需的功率大于伺服電機(jī)或伺服驅(qū)動器的額定功率。
[0017]控制器為PLC(Programmable Logic Controller，PLC)，即可編程邏輯控制器?？刂破髋c伺服驅(qū)動器通過總線進(jìn)行連接通訊。
[0018]斜盤位置傳感器用于測定變量排油泵的排量，伺服驅(qū)動器可根據(jù)變量排油泵上的斜盤位置傳感器的信號，調(diào)整輸出轉(zhuǎn)速，進(jìn)而通過伺服電機(jī)調(diào)整變量排油泵的排量。
[0019]伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)在做高壓低速注射，或者低速保壓時，控制器按規(guī)則調(diào)整變量排油泵排量，使伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)保持較小的電流，伺服電機(jī)保持較高的轉(zhuǎn)速，從而保證長時間的工作，以及穩(wěn)定的壓力。
[0020]節(jié)能動力系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動器、變量排油泵、壓力傳感器、總線通訊線及控制器?？刂破骱退欧?qū)動器之間通過總線進(jìn)行連接，總線上的信號包括壓力、流量指令信號、變量排油泵排量信號等、以及其他信號。伺服驅(qū)動器接受上位機(jī)信號，以及接受系統(tǒng)中壓力傳感器、斜盤位置傳感器、電機(jī)轉(zhuǎn)速編碼等信號后，經(jīng)計算輸出電壓和電流，驅(qū)動伺服電機(jī)按一定轉(zhuǎn)速和扭矩運(yùn)行；另外，伺服驅(qū)動器接受上位機(jī)信號后，輸出流量信號控制變量排油泵的流量。變量排油泵為帶斜盤位置反饋的變量柱塞泵，變量排油泵在注塑機(jī)最高系統(tǒng)壓力下需要的扭矩是伺服電機(jī)額定扭矩的1.5?2倍，伺服電機(jī)在最高壓力最大油泵排量時所需的電流是伺服驅(qū)動器的額定電流的1.8?2.3倍。
[0021]本實(shí)用新型的控制方法為:在注塑機(jī)運(yùn)行各個動作時，上位機(jī)都會發(fā)出壓力、流量、變量泵斜排角指令信號等，變量泵斜排角會按照不同的動作進(jìn)行比例輸出，如注射、儲料等大流量動作時，按設(shè)定流量值輸出，除注射、儲料動作外，其余動作時按設(shè)定流量值得X% (X數(shù)值可在上位機(jī)上設(shè)定，按照油泵排量的在系統(tǒng)壓力下需要的扭矩為電機(jī)的額定扭矩的1.2倍進(jìn)行計算)輸出；在注射動作時，前期模腔未填充，負(fù)載較低，變量排油泵排量最大伺服電機(jī)也能承受，隨著模腔填充，負(fù)載不斷增大，當(dāng)伺服電機(jī)電流超過伺服驅(qū)動器額定電流值的1.5倍時，伺