專利名稱：塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝的制作方法
塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝。
背景技術(shù)：
注塑機(jī)在合模、鎖模、射膠、保壓、熔膠、冷卻、松模、開模、取出等各個(gè)階段需要不同的壓力和流量。對(duì)于油泵馬達(dá)而言，注塑過程的負(fù)載總是處于變化狀態(tài)，在定量泵的液壓系統(tǒng)中，油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流，此過程稱為高壓節(jié)流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有注塑機(jī)在液壓系統(tǒng)中，由高壓節(jié)流造成的能量損失高達(dá) 36%-68%。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有注塑機(jī)在液壓系統(tǒng)中能量損失高這一缺點(diǎn)，提供一種塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝。
本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)，是在傳統(tǒng)注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)中，由油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流的高壓節(jié)流控制工藝，改用伺服驅(qū)動(dòng)控制工藝。
本發(fā)明，所述伺服驅(qū)動(dòng)控制工藝，系由注塑機(jī)系統(tǒng)直接給定的壓力P和流量V信號(hào)，提供給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器輸出的信號(hào)控制永磁同步伺服電機(jī)，永磁同步伺服電機(jī)根據(jù)注塑機(jī)不同動(dòng)作時(shí)所需的壓力和流量大小，輸出在不同動(dòng)作下的扭矩和轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)定量油泵從油箱中抽出液壓油，液壓油通過控制閥驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的執(zhí)行元件完成不同的動(dòng)作。
本發(fā)明，可在定量油泵的輸出端與伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入端之間，設(shè)置液壓傳感器。
本發(fā)明，可在永磁同步伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器的輸入端之間，設(shè)置轉(zhuǎn)速編碼器。
本發(fā)明，能根據(jù)注塑機(jī)不同動(dòng)作時(shí)所需的壓力和流量大小，通過伺服驅(qū)動(dòng)器來控制伺服電機(jī)在不同動(dòng)作下的扭矩和轉(zhuǎn)速大小，即為控制伺服電機(jī)在不同動(dòng)作時(shí)的輸出功率大小，克服了普通定量泵系統(tǒng)高壓溢流產(chǎn)生的高能耗，在預(yù)塑、合模、射膠等高流量工作階段電機(jī)按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速工作，在保壓、冷卻等低流量工作階段降低了電機(jī)轉(zhuǎn)速，油泵電機(jī)實(shí)際能耗降低了 50%—80%。
除此之外，采用伺服驅(qū)動(dòng)控制工藝，對(duì)油泵進(jìn)行控制時(shí)，由于伺服能快速響應(yīng)所給定的控制信號(hào)，并且能夠在速度控制和力矩控制之間靈活地切換以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制或油壓控制，所以工作周期也能有所縮短，注塑成品質(zhì)量也有所提高。合理的供油量控制更減輕了冷卻系統(tǒng)的負(fù)荷和功率損耗。


圖I為本發(fā)明塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝原理圖。
圖中，I、油箱；2、定量油泵；3、永磁同步伺服電機(jī)；4、轉(zhuǎn)速編碼器；5、伺服驅(qū)動(dòng)器; 6、壓力傳感器；7、控制閥；8、執(zhí)行元件；P、注塑機(jī)系統(tǒng)給定的壓力信號(hào)；V、注塑機(jī)系統(tǒng)給定的流量信號(hào)。
具體實(shí)施方式
一種塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝，系在傳統(tǒng)注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)中，由油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流的高壓節(jié)流控制工藝，改用伺服驅(qū)動(dòng)控制工藝，所述伺服驅(qū)動(dòng)控制工藝，系由注塑機(jī)系統(tǒng)直接給定的壓力P和流量V 信號(hào)，提供給伺服驅(qū)動(dòng)器5，伺服驅(qū)動(dòng)器5輸出的信號(hào)控制永磁同步伺服電機(jī)3，永磁同步伺服電機(jī)3根據(jù)注塑機(jī)不同動(dòng)作時(shí)所需的壓力和流量大小，輸出在不同動(dòng)作下的扭矩和轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)定量油泵2從油箱I中抽出液壓油，液壓油通過控制閥7驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的執(zhí)行元件8 完成不同的動(dòng)作。在定量油泵2的輸出端與伺服驅(qū)動(dòng)器5的輸入端之間，設(shè)置壓力傳感器6。在永磁同步伺服電機(jī)3與伺服驅(qū)動(dòng)器5的輸入端之間，設(shè)置轉(zhuǎn)速編碼器4。
下面，將本發(fā)明與傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)在各個(gè)工藝階段的能耗比較分析如下(I)合模、鎖模階段動(dòng)作要求合模動(dòng)作盡可能快速，在模具到位時(shí)立即停止，防止模具到位時(shí)撞模，并且在模具移動(dòng)時(shí)如出現(xiàn)異物卡模時(shí)及時(shí)停止移動(dòng)；傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)閥門，部分流量進(jìn)入開合模油缸推動(dòng)鎖模動(dòng)作，其余流量經(jīng)節(jié)流閥回流。異步電機(jī)帶動(dòng)油泵以亞同步速轉(zhuǎn)動(dòng)，合模動(dòng)作消耗部分流量，回流部分能量為浪費(fèi)的能量；本發(fā)明控制工藝伺服驅(qū)動(dòng)器5通過永磁同步電機(jī)3調(diào)節(jié)油泵2速度，供油速度等于推動(dòng)合模油缸所需要的油量，完全沒有溢流，并且可以精確控制合模動(dòng)作的行程距離，在到位后自動(dòng)實(shí)現(xiàn)鎖模。在合模的過程中，伺服系統(tǒng)工作于帶力矩限制的速度閉環(huán)控制模式，如果出現(xiàn)異物卡住模具導(dǎo)致阻力非正常增加時(shí)，電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行。合模移動(dòng)中電機(jī)效率可達(dá)85%以上,鎖模階段電機(jī)速度接近零速而最大出力不減,功率消耗最小。
(2)射膠階段動(dòng)作要求勻速射出，速度精度高，射出量精確控制，射滿模腔后立即轉(zhuǎn)為壓力控制進(jìn)入保壓過程；傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)閥門，部分流量進(jìn)入射膠油缸推動(dòng)射膠動(dòng)作，其余流量經(jīng)節(jié)流閥回流。異步電機(jī)帶動(dòng)油泵以亞同步速轉(zhuǎn)動(dòng)，射膠動(dòng)作消耗部分流量，回流部分能量為浪費(fèi)的能量。由于射膠動(dòng)作對(duì)壓力和速度都有要求，因而電機(jī)負(fù)載較重，從電網(wǎng)取用功率很大，能量損失也比較大；本發(fā)明控制工藝伺服驅(qū)動(dòng)器5通過永磁同步電機(jī)3調(diào)節(jié)油泵2速度，速度調(diào)節(jié)可以脫離“多段速度”的思路，實(shí)現(xiàn)速度平滑給定控制。供油速度等于推動(dòng)射膠動(dòng)作所需要的油量，完全沒有溢流，并且可以方便、精確控制射膠動(dòng)作的行程距離。射膠階段中電機(jī)效率可達(dá)90%以上，由于效率高并且沒有溢流，所以此階段能量消耗較大，但沒有多余的消耗。
(3)保壓階段動(dòng)作要求恒定壓力控制，確保產(chǎn)品成型密度一致；傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)控制高壓節(jié)流閥調(diào)節(jié)壓力，實(shí)現(xiàn)恒壓控制。異步電機(jī)帶動(dòng)油泵以亞同步速轉(zhuǎn)動(dòng)，所有流量均經(jīng)節(jié)流閥回流。此時(shí)所需油壓很大，電機(jī)從電網(wǎng)的取用功率很大，并且所有能量都被浪費(fèi)；本發(fā)明控制工藝伺服驅(qū)動(dòng)器5通過永磁同步電機(jī)3調(diào)節(jié)油泵2速度，油泵速度至接近零速，并且轉(zhuǎn)入力矩控制，精確保持壓力。此時(shí)電機(jī)輸出力矩較大，但轉(zhuǎn)速接近零速，所以幾乎不輸出功率，從電網(wǎng)取用的功率僅幾百瓦。
(4)熔膠、冷卻階段動(dòng)作要求熔膠時(shí)進(jìn)行速度控制，要求盡可能較快地將射臺(tái)推出至適當(dāng)?shù)奈恢?，同時(shí)螺桿將足夠量的熔膠推出至射口處，并且要求射臺(tái)推出時(shí)有一定的背壓。為節(jié)省時(shí)間，熔膠與冷卻一般同時(shí)進(jìn)行，但如果冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)熔膠結(jié)束后仍需等待冷卻的空等時(shí)間； 傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)閥門，部分流量進(jìn)入液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿，部分進(jìn)入射膠油缸推動(dòng)射臺(tái)回程動(dòng)作，其余流量經(jīng)節(jié)流閥回流。異步電機(jī)帶動(dòng)油泵以亞同步速轉(zhuǎn)動(dòng)，在熔膠階段溢流較少，此時(shí)功率消耗較大，能量損失較少。但在“空等”時(shí)段，所有流量均經(jīng)節(jié)流閥回流， 功率消耗較大，所有能量都被浪費(fèi)；本發(fā)明控制工藝伺服驅(qū)動(dòng)器5通過永磁同步電機(jī)3調(diào)節(jié)油泵2速度，油泵速度至最佳速度，精確控制射臺(tái)和螺桿速度。熔膠階段需要流量和壓力都較大，此時(shí)功率消耗較大， 但實(shí)際效率接近90%，功率損耗很小。在到達(dá)“空等”時(shí)段時(shí)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)需要的凈流量為零， 伺服器調(diào)節(jié)油泵速度至接近零速，并且轉(zhuǎn)入力矩控制，穩(wěn)定保持壓力。此時(shí)電機(jī)輸出力矩較大，但轉(zhuǎn)速接近零速，所以幾乎不輸出功率，從電網(wǎng)取用的功率僅幾百瓦。
(5)松模、開模階段動(dòng)作要求快速打開模具，動(dòng)作快捷到位；傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)采用調(diào)節(jié)閥門，部分流量進(jìn)入開合模油缸推動(dòng)松模、開模動(dòng)作，其余流量經(jīng)節(jié)流閥回流。異步電機(jī)帶動(dòng)油泵以亞同步速轉(zhuǎn)動(dòng)，此階段功率消耗較大，能量浪費(fèi)較本發(fā)明控制工藝伺服驅(qū)動(dòng)器5通過永磁同步電機(jī)3調(diào)節(jié)油泵2速度，油泵速度至最佳速度，快速控制松模、開模動(dòng)作。此階段需要流量和壓力都較大，此時(shí)功率消耗較大，實(shí)際效率接近90%，功率損耗很小。
權(quán)利要求
1.一種塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝，其特征在于在傳統(tǒng)注塑機(jī)的液壓系統(tǒng)中，由油泵馬達(dá)以恒定的轉(zhuǎn)速提供恒定的流量，多余的液壓油通過溢流閥回流的高壓節(jié)流控制工藝，改用伺服驅(qū)動(dòng)控制工藝，所述伺服驅(qū)動(dòng)控制工藝，系由注塑機(jī)系統(tǒng)直接給定的壓力(P)和流量(V)信號(hào)，提供給伺服驅(qū)動(dòng)器(5)，伺服驅(qū)動(dòng)器(5)輸出的信號(hào)控制永磁同步伺服電機(jī)(3)，永磁同步伺服電機(jī)(3)根據(jù)注塑機(jī)不同動(dòng)作時(shí)所需的壓力和流量大小，輸出在不同動(dòng)作下的扭矩和轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)定量油泵(2)從油箱(I)中抽出液壓油，液壓油通過控制閥(7)驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的執(zhí)行元件(8)完成不同的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制工藝，其特征在于在定量油泵(2)的輸出端與伺服驅(qū)動(dòng)器(5)的輸入端之間，設(shè)置壓力傳感器(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的控制工藝，其特征在于在永磁同步伺服電機(jī)(3)與伺服驅(qū)動(dòng)器(5)的輸入端之間，設(shè)置轉(zhuǎn)速編碼器(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種塑料熱加工成型的節(jié)電控制工藝。系由注塑機(jī)系統(tǒng)直接給定的壓力P和流量V信號(hào)，提供給伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服驅(qū)動(dòng)器輸出的信號(hào)控制永磁同步伺服電機(jī)，永磁同步伺服電機(jī)根據(jù)注塑機(jī)不同動(dòng)作時(shí)所需的壓力和流量大小，輸出在不同動(dòng)作下的扭矩和轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)定量油泵從油箱中抽出液壓油，液壓油通過控制閥驅(qū)動(dòng)注塑機(jī)的執(zhí)行元件完成不同的動(dòng)作。本發(fā)明，能根據(jù)注塑機(jī)不同動(dòng)作時(shí)所需的壓力和流量大小，通過伺服驅(qū)動(dòng)器來控制電機(jī)在不同動(dòng)作下的扭矩和轉(zhuǎn)速大小，即為控制電機(jī)在不同動(dòng)作時(shí)的輸出功率大小，克服了普通定量泵系統(tǒng)高壓溢流產(chǎn)生的高能耗，油泵電機(jī)實(shí)際能耗降低了50%--80%。
文檔編號(hào)B29C45/76GK102975345SQ20121050895
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月1日
發(fā)明者鄭志勇, 鄭志敏, 鄭益宜 申請(qǐng)人:揭陽(yáng)市順嘉利塑膠實(shí)業(yè)有限公司