液压注塑机伺服泵控制节能技术研究(1)

液压注塑机伺服泵控制节能技术研究

作者：俞桥周江峰

来源：《科技探索》2013年第07期

摘要：介绍一种注塑机新型的液压泵伺服驱动及控制新技术，采用交流永磁同步伺服电机驱动液压油泵作为注塑机的驱动级控制系统，实现注塑机节能、动态响应快、压力控制稳定、低速性能优良等性能提升。通过实际试验和应用，新的驱动控制技术对于实现注塑机的节能技术进步和控制精度提高具有重要作用。

关键词：注塑机伺服泵节能技术

一、注塑机的液压泵伺服的驱动和控制系统的构成

注塑机液压泵伺服驱动系统原理图如图1 所示，注塑机液压泵伺服控制系统主要由交流永磁同步伺服电机、伺服驱动器、液压油泵、压力传感器、编码器或旋转变压器构成。这种系统提供了注塑机驱动及控制系统的新概念，能够接近全电动注塑机的节能水平。系统工作时，注塑机整机控制器将机器动作的速度和压力的设定值转换为模拟信号或数字信号输出至伺服驱动器，伺服驱动器按指令信号要求驱动伺服电机带动液压油泵工作，机器动作的速度和压力控制要求，与伺服电机的转速控制和转矩控制对应。

图1 注塑机液压伺服驱动系统原理图

二、伺服泵注塑机功率消耗分析

伺服泵注塑机液压系统是注塑机的重要组成部分。注塑机液压系统工作质量，比如系统工作的稳定性、可靠性、重复精度、灵敏性、节能效果以及低噪音性能都将直接影响注塑制品的质量，尺寸精度、塑料成型周期、生产成本，将影响工作环境、安全操作和维修工作。伺服泵注塑机液压系统具有高精度、高灵敏度、低噪音、省能化、比例、伺服控制和微处理器等特点。伺服泵注塑机液压控制系统在每一个注塑周期中系统的压力和流量是按照工艺要求而变化的，即在液压系统系统压力执行每一个具体程序时，如执行元件的驱动力和速度都有具体要求，因此，液压系统压力和流量必须与之相适应。

伺服泵注塑机液压系统的能耗输出总功率是一定的，但由于执行每一个程序时所需要消耗的功率不同，注塑机在一个周期中的功率消耗情况如图 2所示。由图 2所示合模和开模系统所需油压较低，且时间较短，一般为一个工作周期的 40%～60%，时间的长短与加工工件有关，间歇期更短，这也与加工工件的情况有关，有时可以间歇期而连续加工。

图2 注塑周期中功率的消耗情况

三、液压泵伺服系统的性能测试实验

（一）节能效果及其影响因素

由于伺服电机本身的能量转换效率较高、系统流量压力输出与负载需求趋于一致、机器处于制品冷却工艺环节时伺服电机可停止转动等因素，采用液压泵伺服驱动和控制技术使注塑机节电性能明显提高。与变量泵机器相比，可节电20%～50%，与定量泵机器相比，可节电30%一60%。具体节电效果与不同产品成型工艺、塑料材料性能、系统配置方案相关。节电性能在不同厂家生产的伺服电机和驱动控制系统之间存在差异。如：伺服电机转动惯量和效率存在一定差异；驱动器制动回路的设计导致节能效果存在差异；配置的液压泵的种类对液压泵伺服驱动和控制系统节电性能有直接影响，定量齿轮泵、定量柱塞泵、定量螺杆泵、双排量柱塞泵在不同的系统中都有应用，其中以双排量柱塞泵系统的节电效果最好。

（二）响应速度及其影响因素

响应速度快是液压泵伺服驱动和控制系统的技术优势之一，使机器成型精密制品的能力和运行效率得到提升。实验数据表明，系统达到最快速度和最高工作压力的响应时间在40ms-50ms范围内，而相同规格变量泵系统的响应时间在70ms一120ms。高频响应伺服阀的响应时间在25ms-40ms。

提高响应速度的主要影响因素是系统配置的液压泵的排量和伺服电Figure机的最高转速。相同规格的机器配置的液压泵排量越大，电机最大工作转速越低，系统的响应速度越快。

（三）压力控制精度及其影晌因素

在注塑机保压及高压锁模的工艺环节。机器需要进行压力控制，系统进行压力控制时，伺服电机转速低至20。150r/rain，低转速工作条件下，压力波动较大。实际测试发现，不同系统的压力控制精度相差较大。

四、结束语

通过对液压泵伺服系统的性能测试实验，可以说明，伺服泵系统对于降低注塑机能耗，提高系统响应速度和压力控制精度，具有明显的技术优势。可以预见，新的系统将取代注塑机现在配置的定量泵系统和变量泵系统，成为主流配置方案。在电能供应日趋严峻的现在，节能无疑是一比较重要的话题，注塑机的能耗比较大，节能也就势在必行了。

参考文献：

[1]王兴天.注塑工艺与设备[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]王昌焱.全液压式注塑机液压系统的功率损耗[J].2007（2）

[3]杜青林.液压注塑机伺服泵控制方法研究.硕士学位论文.2010