注塑机专业伺服液压系统(技术版)20100430

低（转动）惯量电机 高达三倍的瞬时过载能力 高达2500r/m的最高速（部分电机） 汽车级产品设计和测试 先进的控制算法减少冲击
相同条件下缩短 加工时间，达 15%
延长20%的使用 寿命
1.品质稳定、可靠性高
• 按汽车产品的管控流程控制产品质量
– 全面的高低温工况的试验 – 严格的震动环境试验 – ISO90001/TS16949的供应链管理流程，和生产过程控制 – 对电机和伺服驱动器进行严格的出厂老化测试，消除电子元器件 的早期失效 – 御能伺服产品通过满足欧洲电磁兼容标准CE认证 – 两年的质量保证期，让客户无忧收回投资成本（节能/高效）
力矩（油压）控制 速度（流量）控制 位置控制
压力流量及上位 机信号并行采集 电机和工艺集成 控制运算 注塑成型工艺解 耦PQ控制
集成应用控制
底层控制软件
御能注塑机专用伺服电机
永磁磁阻电 机 强磁稀土材 料 效率高达95% 优化能源使用
铝质外壳 强制风冷 强制水冷 确保注塑机系 统可靠运行
低噪音设计 低振动设计 可靠性高 寿命长 改善注塑机工 作环境
移枪
注射
保压
预塑
冷却 开模 顶出
Q 控制
P 控制
Q 控制
5.安装方便、降低噪音
• 与双排量柱塞泵相配合， 提高整个系统的性价比； • 内花键电机‐泵配合，减 少系统噪音，安装尺寸更 小，重量更轻，安装更方 便； • 可能的添加剂帮助降低高 速运行噪音；
下表的测试结果采用御能KT-TM-1102-D伺服电机和双排量柱塞泵，一般动 作时油泵的输出排量为35ML/rev, 保压时排量为7ML/REV. 保压压力（BAR） 20 50 100 140 大排量工作力矩（NM） 22 37 80 115 小排量工作力矩（NM） 5 7 13 19
电机定子
定子绕组电磁设计 使电机旋转时产生 标准的正弦反电 势，并确保电机转 子静止阻力矩最小。
传感器和旋转变压器
适合于恶劣工作环境应用的旋转变压器 与旋变相配的信号处理芯片
二、中功率伺服特性测试
御能中功率伺服驱动系统效率分布图
御能伺服驱动系统外特性曲线
御能中功率伺服驱动系统外特性测试（额定电压）
螺杆泵
柱塞泵
齿轮泵
多泵合流流量控制策略(1)
CAN总线进行控制器之间的通信 合理的主\从泵的工作分配 最高可支持16套泵协同工作 系统流量可达4000L/min
多泵合流流量控制策略(2)
每个泵根据其工作特性 都有其效率最高的工作转速 我们定义为“最大私有流量”(转速) 最大私有流量 = 泵最大流量 × 最大私有比率
系统配置范例
PUMP SPECIFICATION OIL (l/min) MODEL JN37DA/12LN00 JN45DA/12LN00 JN45DA/12LN00 JN52DA/12LN00 JN78DA/12LN00 JN100DA/12LN00 JN100DA/12LN00 JN62DA/12LN00 ml/r 37 45 45 52 78 100 100 62 rpm 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 2000 PARTIAL 74 90 90 104 156 200 200 124 248 TOTAL Servo Motor SPEC. U1005F.20.3 U1007F.20.3 U1007F.20.3 U1008F.20.3 U1010F.20.3 U1013F.20.3 U1013F.20.3 U1008F.20.3 KW 12 18.2 18.2 20 28.3 36.7 36.7 20 Drive Drive Model KW 15 18 18 25 30 37 37 25 KT-CT-1502-A-0 KT-CT-1802-A-0 KT-CT-1802-A-0 KT-CT-1802-A-0 KT-CT-2502-A-0 KT-CT-3502-A-0 KT-CT-3502-A-0 KT-CT-2502-A-0
做多泵控制中,应尽可能的提高系统效率 最大私有流量需要根据系统效率设定！
多泵合流流量控制策略(3)
主泵流量 #1从泵流量
主泵流量 #1从泵流量
当流量给定小于主泵的最大私有流量时 关闭其他泵,所有流量由主泵提供
多泵合流流量控制策略(4)
当流量给定大于主泵的最大私有流量时 打开从泵将多余流量的运转任务交给从泵完成 如流量过大在同理继续向下分配
四、御能电液伺服系统特点
御能伺服型注塑机的特点
1 节能 2 精密 3 高效 4 耐用
高效率永磁-磁阻电机 完善的自适应及电机控制算法 根据注塑工艺的需求控制力矩
降低注塑机能耗 达70%
高精度高速信号反馈系统 压力/流量双闭环控制软件架构 满足注塑成型工艺需求的软件控制
提高注塑机制品 重复精度及加工 精密制品能力达2‰
案例二
长约32mm
案例三
控制器选用 25kw 配置，冷却方式为风冷 伺服电机选用 22kw 配置，额定转速为2000rev/m，冷却方式为风冷 油泵选用80cc/rev
案例三
整套测试与某注塑机企业共同完成 数据具备客观性
年耗电量及年电费计算条件如下：
其他优点
• 降低噪音: 在绝大部分工况下伺服液压泵系 统的噪音与传统叶片泵相比减少1/10，在高 速运行状态下整个系统噪音小于80dB； • 减少冷却: 伺服液压系统几乎没有高压溢流 ，大大减少（甚至无需）整个注塑机循环 冷却；
伺服电液系统中各种泵配置比较
六、伺服选型方法
ຫໍສະໝຸດ Baidu
伺服电液选型
伺服电液动力系统特性曲线（PQ）
智能集成及保护 集成式散热 恶劣环境应用 EMI/EMC设计
各功率双电机 逆变器/DC/DC 恶劣环境应用 模块化大功率转 换
伺服电机
（永磁同步磁阻电机）
外壳
拉伸铝外壳，散 热能力出众，也 可集成风冷或水 冷。
位置传感器
高可靠性传感器 适应各种各种恶 劣环境工况。
电机转子
转子磁钢采用高温 强磁钕铁錋材料， 内嵌式安装；使电 机转动是具有电磁 力矩的同时，还有 附加的磁阻力矩， 为高速运行提供保 障。
并不是所有的伺服驱动系统具备3倍的过载能力！
御能中功率伺服驱动系统外特性测试（80%额定电压）
御能中功率伺服驱动系统动态特性
额定负载下，电机从静止加速到额定转速响应 时间仅36ms。
0.036秒
三、伺服电液系统应用方案
单机大容量
御能注塑机伺服电液系统构成
注塑机动作 切换油路 电源 电机驱动
2010-04-30
目录
一、御能伺服系统基本理论 二、中功率特性测试 三、御能伺服电液系统应用方案 1.单泵大吨位系统 2.多泵合流系统 四、御能伺服电液系统特点 五、伺服电液系统竞争优势 六、伺服选型方法 七、应用案例
一、御能伺服系统基本理论
伺服控制单元
建立在高性能数字信号处理器（DSP）和低成本单片 机（ARM）基础上的灵活多样的数字控制模块 针对各种类型电机的控制算法及软件
– 现代电机正弦矢量控制算法，实现对电机的完美力矩控制： • 电机运行更平稳；响应速度更快；噪音更低； • 整个系统的效率更高（系统效率大于90%）； – 自适应/非线性控制 ，满足不同注塑机型的流量和压力需求，减 少流量和压力的超调，同时消除射胶“跳动”； – 解耦PQ控制，增加注塑机的响应速度，平滑流量和压力控制的相 互转换（需要上位机配合）； – 根据注塑成型工艺的需求，实现匀速/变速射胶控制，并平滑从流 量控制过渡到保压控制。
压力 0~10V 流量 0~10V
其他控制 信号
转速反馈
压力反馈
油箱
伺服电液系统
御能伺服电液系统产品系列全面 • 可提供最大达55KW的伺服系统，
• 可适配400T以上的注塑机配套需求。
御能注塑机专用伺服控制器
DSP+IGBT整流/逆变 功率驱动单元 CAN通讯 精密高速反馈检测 单元
底层硬件环境
御能的动 态响应
一般的动 态响应
• 低速特性稳定
– 特殊的控制算法，能适合不同惯量的电机和泵，延长泵的寿命。 – 在动态运行中，自动地调整参数来保证低速时的稳定控制。
4.降低不良率
• PQ解耦算法
– 绝大部分注伺服注塑机控制都是采用“压力优先”的PQ复合控制算 法，这种算法可以满足绝大部分注塑机和注塑制品的成型要求； – 对特殊注塑成型要求，需要射胶过程在负载很灵敏时仍需要匀速 射胶，需要PQ能够根据上位机的控制命令实现PQ的解耦控制；
七、应用案例
应用实例 应用实例
案例一
控制器选用 37kw 配置，冷却方式为风冷 伺服电机选用 37kw 配置，额定转速为2000rev/m，冷却方式为风冷 油泵选用125cc/rev
案例一 锁模力为380吨的HDX388，液压系统原配置：37KW异步电机，Sunny叶片泵 产品：ø110管件接头三通，单件重量：621g，产品材料：PVC， 1出1
高性能矢量控制 无位置传感器力矩控制 精确位置和速度控制 非线性弱磁高速控制 位置校正空间矢量低速控制
将高性能的电机控制算法和特殊的应用控制算法在软 件上有机结合，实现高性价比的专用伺服控制系统
整流/逆变功率单元
低成本 电力电子转换器 高集成度模块 特殊应用
分立器件 杂散电感最小化 材料匹配 分散式散热 异常状态保护
多泵合流流量控制策略(5)
当流量给定大于主泵及所有从泵的最大私有流量之和时 将按同一比例,将流量分配至各泵 以达到效率的最佳分配
多泵合流保压控制策略
• 除了主伺服泵回路外，其余回路都装有单向阀； • 只有主伺服泵回路用来进行塑机的保压过程和压力释放,其 他辅助伺服泵回路不参与保压； • 有些特别的应用情况主伺服泵回路需要双机泵；非常特殊 的应用也可采用两个主伺服泵。
3.注塑精度高
• 带压力补偿的流量控制
– 流量、压力双闭环控制，保证了注塑过程对压力和流量的要求； – 可以补偿高压力时泵泄露产生的流量误差，流量控制更精确； – 配不同的泵实现不同的压力补偿，实现精确的流量控制。
动态响应快
– 不仅是上升时间短，过渡时间也短（减少噪声）； – 特殊的控制算法，减少压力和流量的超调； – 有利于减少机械冲击 （锁模，移台）。
低速力矩恒 工作模式 高速恒功率 工作模式 流量范围增大 1.5倍
3倍瞬间过载 能力耦合控制 运算 动态响应时间 缩短50%
适合注塑机应用的电机设计和制造
适合注塑机应用控制需求
伺服 油泵
作为执行部件，油泵与伺服系统的良好匹配对 注塑机的整机性能至关重要，御能伺服系统具 备先进的负载参数自动辨识功能，可以适配各 种油泵，包括齿轮泵、柱塞泵和螺杆泵。
2.节能效果显著
• 永磁磁阻同步电机的应用
– 在整个速度区有很高的效率：流量控制和保压控制时更节能 – 电磁转矩和磁阻转矩相结合产生更大的扭矩：速度相应更快，更 节能 – 方便实现弱磁控制增加转速范围：可以和多种泵配合，可以满足 大流量的需求 – 系统运行更平稳：整个系统噪音更低
• 先进的电机控制算法和注塑应用控制策略
• 上位机在射胶过程中控制伺服系统进行“流量优先控制”（Q控制）； • 在射胶接近结束进入保压前上，上位机给出控制命令让伺服系统切 换到“压力优先控制”（PQ复合控制）； • 在保压过程中，上位控制器给出控制命令让伺服系统工作在“纯压力 控制”（P控制）。
PQ解耦范例
合模 I/O_1 I/O_2 QC PC
上位机在进入保压是需要（通过PLC）给出一个排量切换信号 （24V，800mA），并通知伺服系统进入小排量保压控制。
五、伺服电液系统竞争优势
注塑机专用电液控制伺服电机系统优点
• 与传统液压系统相比
– 可节省电能15-70%； – 提高工效10-50% ； – 产品一致性和精度明显提高2‰。
• 与变频控制相比 – 节能可再提高8%以上； – 提高功效大于20%; – 产品精度明显提高，可达2‰。 • 与全电动控制系统相比 – 节省投资50%以上； – 节能、功效和产品精度等接近全电动系 统的90%。
案例二
控制器选用 15kw 配置，冷却方式为风冷 伺服电机选用 11kw 配置，额定转速为2500rev/m，冷却方式为风冷 油泵选用63cc/rev
案例二
整套测试与某注塑机企业共同完成 数据具备客观性 年耗电量及年电费计算条件如下：
工作24小时每天 工作320天每年 每千瓦时0.8元
以上测试基于此注塑品的制造