汇川电液混合伺服注塑机控制系统

一、注塑机行业分析：
注塑机是塑料加工业中使用量最为广泛的加工机械，约占整个塑机行业的40％。不仅有大量的产品可用注塑机直接生产，而且它还是组成注拉吹工艺的关键设备。早期的注塑机都是全液压式，能耗高、噪音大、可维护性较差。近年来，随着伺服电机的成熟应用和价格的大幅度下降，以及用户对于注塑机的效率、稳定性、低能耗、可维护性、噪音等方面都提出了越来越高的要求。注塑机的驱动部分也从定量泵、变量泵、变频应用技术逐渐演变成伺服技术。在这一进程中，伺服泵节能注塑机驱动系统在兼顾成本与性能稳定性的前提下，完美的解决了用户关系的效率问题，以及工艺重复性、噪音等方面的需求，代表了国内注塑机的发展方向。随着塑胶制品多样化市场需求越来越大,注塑机设备的升级换代也越来越快。原有的全液压式注塑机也愈来愈不能满足节能、效率和环保的需要，伺服泵注塑机的改造，业已成为该行业关注的焦点。

二、注塑机改造设计方案
2.1    注塑机的工作原理

注塑机是借助螺杆（或柱塞）推力，将已塑化好的熔融状态（即粘流态）的塑料以高压快速方式，注射入到闭合好的模腔内，经冷却固化定型后取得制品的设备。 

图一：注塑机的工作原理示意图

2.2  注塑机的工艺过程

注塑机的工作模式为顺序循环过程:

  1、锁合模：动模板快速接近定模板（包括慢-快-慢速），且确认无异物存在下，系统转为高压，将模板锁合（保持油缸内压力）。
    2、射台前移到位：射台前进到指定位置（喷嘴与模具紧贴）。
    3、注射：可设定螺杆以多段速度、压力和行程，将料筒前端的溶料注入模腔。
    4、冷却和保压：按设定多种压力和时间段，保持料筒的压力，同时模腔冷却成型。
    5、冷却和预塑(储料）：模腔内制品继续冷却，同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推，螺杆在设定的背压控制下后退，当螺杆后退到预定位置，螺杆停止旋转，注射油缸按设定松退，预料结束。
    6、射台后退：预塑结束后，射台后退到指定位置。
    7、开模：模扳后退到原位（包括慢-快-慢速）
    8、顶出：顶针顶出制品。

2.3   注塑机改造原理图

由其原理框图可知：对原定量泵系统的改造，需拆除原有电机及油泵，并作以下配置：

配置伺服电机、伺服电机驱动器、旋转编码器、齿轮油泵、滤波器、制动电阻、高精度压力传感器及一些其他附件。通过此配置，时刻对系统的压力和流量进行检测反馈，及时通过改变伺服同步电机的转速和转矩，对压力、流量做出相应的调整，最终维持系统的压力快、准、稳达到设定的压力和流量。 

三、改造前后收益对比

3.1 改造前的现状

定量泵通过异步电机工频运行，高出系统的压力油通过溢流阀回油，油温高、噪音大、液压油泄漏大、用户电费成本很高、维护麻烦；可以提供很高的压力，变量泵相对定量泵可以省部分电，但仍避免不了定量泵所有的缺点，并且泵的寿命降低了。

3.2 改造后的收益

节能:
与传统的定量泵与变量系统相比，伺服油泵控制系统结合了伺服电机啊快速的无极调速特性和液压油泵的自主调节油压特性。带来巨大的节能潜力。以不同油压下电机电流的大小作为衡量的标准，我们的驱动器基本保持输出电流和油压线性变化。
高效:
(1) 高转速带来高效率, ：可以通过提高电机转速增加油泵的输出量，提高整机运行速度。
(2) 响应速度快：响应时间最短可至20ms，提高液压系统的响应速度。
精密：
(1)位置重复精度：快速响应速度保障了开、合模精度，射胶终点位置精度可以达到0.1mm；配合精密模具，可以达到0.3%的注塑精度。
(2)压力控制精度：高精度，高响应的PID算法模块使系统压力非常稳定，压力波动度与正负0.5bar，提高了塑料制品的成型质量。
静音：
配置有低噪音螺旋泵的伺服节能注塑机，在优异PID算法模块控制下，噪音大大低于普通注塑机，实现静音运行，改善工作环境
油压:
我们达到100ms稳定不超调，高于业内水平，但是需要合适的调节器增益
成本：
应用该系统后消耗用油少，节省注塑机维护成本，运行成本非常客观