專利名稱：一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及注塑機的技術領域，具體的說是一種改進的具有節能效果的交流伺服注塑機。
背景技術：
注塑機是一種專用的塑料成型機械。它利用塑料的熱塑性，經適當加熱熔化后加高壓快速流入模腔，經一定時間保壓、冷卻，成為各種塑料制品。其加工工序流程如下 1)、合模過程合模液壓缸中的壓力油推動合模機構動作，移動動摸板使模具閉合。首先以低壓、高速閉合，當動模即將接近定模時，切換成低速、低壓(即模具保護)在確認模內無異物存在時，再切換成高壓(鎖模力)將模具鎖定。
2)、射臺前進和注射過程當模具鎖緊后，射臺前進，使噴嘴和模具貼合，注射電磁閥通電，注射液壓缸充入壓力油，推動與液壓缸活塞桿相接的螺桿，按分級的壓力和速度將頭部的熔料注入模腔。
3)、保壓過程熔料充滿模腔后，螺桿仍對熔料保持一定的壓力，防止模具中熔料回流，并以一定的壓力(保壓壓力)向模腔內補充因制品冷縮所需的物料，以免制品產生縮孔等缺陷。
4)、冷卻和預塑過程一旦澆口封死后就取消保壓過程，使制品在模具內冷卻定型，同時，驅動液壓馬達使螺桿轉動，將來自料斗的塑料向前輸送，即塑化過程。在原料塑化達到預定計量后，為了防止熔化的塑料溢出噴嘴，需要將螺桿向后移動一定距離，即防涎。
5)、射臺后退、開模及制品頂出過程預塑計量及防涎結束后，為了使噴嘴不致于長時間和冷模接觸而形成冷料等，通常需要將噴嘴撤離模具，即射臺退。(該動作是否進行以及先后的程序，可進行選擇。)一旦制品冷卻定型后就開模，并自動頂出制品。
目前，我國所生產的注塑機，95％以上是采用液壓系統來驅動的，其液壓系統一般都采用壓力、流量比例閥控制，其控制原理如圖1所示。其控制原理為微電腦(PLC)——三相交流異步電機——油泵——壓力、流量比例閥——注塑機各執行機構(油缸或油馬達)——注塑機各規定動作或功能。
其控制特點對于不同的塑料制品(材料、形狀、大小不同)，采用電腦設定，給出控制信號，通過壓力流量比例閥提供注射成形過程所需的不同的壓力和流量，滿足了不同的塑料制品的成形工藝要求。
但是，由于在其工作過程中，電機、油泵的轉速不變，油泵的供油量不變，而實際上在塑料注射成形過程中的壓力、流量在成型各階段(如開合模、注射、保壓、加料等)是不相同的，在壓力、流量低的工況中(如低壓合模)，泵提供的多余的油只能通過溢流閥流回油箱，造成能源浪費。就像汽車怠速時，雖然汽車沒有行使，但發動機仍在工作，汽油仍在燃燒，消費能源一樣。
注塑機的能耗主要包括液壓系統和加熱兩部分，一般液壓系統的能耗80％左右，在許多塑料制品廠家中通常是24小時連續工作，其耗電量相當大。而目前注塑機的液壓系統一般為電液比例控制系統，由普通馬達以固定轉速(1000或1500轉/每分鐘)驅動定量油泵，使油泵工作在恒定的流量輸出狀態，注塑機的工藝過程一般分為鎖模、射臺進、注射、保壓、熔膠、防涎、射臺退、冷卻、開模、頂出制品等幾個階段，各個階段需要不同的壓力和流量。而注塑機執行每個動作時實際所需要的流量是由流量比例閥來控制，泵所輸出的多余部分的油就通過溢流閥到回油管回到油箱。由此可見，在注塑機的每個工作循環過程中，實際所需要的液壓油的流量是隨著工藝參數的設定在不斷變化的，而油泵一直輸出最大的流量，多余部分的液壓油就沒有得到利用通過溢流閥回到油箱，從而造成了能源的浪費。在注塑機的一個工作循環中，流量變化非常大，存在很大的溢流損失，因而極具節能潛力，改進液壓系統是取得節能效果的關鍵。
近年來來，由于國民經濟的持續高速發展，供電不足的矛盾日益突出，設計與制造新一代“節能型”注塑機，就成為迫切需要關注和解決的問題。隨著世界各國在環保，如能耗、噪音、泄漏等控制方面日益嚴格的要求，節能也成為世界各國注塑機電液系統的研究重點。
目前國內外用于一般注塑機的液壓控制系統的節能方式主要有兩種，一是采用變頻技術的節能系統，另一種是采用變量泵的節能系統。
注塑機的液壓控制系統采用變頻技術的節能原理采用微電腦(PLC)—變頻器—三相交流異步電機——定量油泵——壓力比例閥、——注塑機各執行機構(油缸或油馬達)所需的壓力、流量——注塑機各規定動作或功能。
該系統目前存在的主要問題①、交流變頻調速系統應用于注塑機，響應速度慢。一般比例變量泵系統全流量/全壓力的調節時間為80-100ms，而開環交流變頻器系統需0.8-1s，系統響應速度過慢，難以適應各種不同塑料成形要求。②、由于常規定量葉片泵最低工作轉速＞600r/min，若轉速過低，會影響流量輸出穩定性及油泵壽命，故交流變頻調速系統在小流量狀態節能效果不好。③、由于采用普通三相交流電機，過載能力差，系統發熱較嚴重。④、變頻裝置在工作過程中產生的諧波，會對注塑機控制回路產生一定干擾，有時發出噪音，反饋到電網會造成電源的污染或功率因素的下降。
注塑機的液壓控制系統采用變量泵技術的節能原理采用微電腦(PLC)——三相交流異步電機——變量油泵——注塑機各執行機構(油缸或油馬達)所需的壓力、流量——注塑機各規定動作或功能。它是通過改變量油泵油盤的角度，來改變油泵的供油量，并通過壓力比例控制提供給注塑機在不同工況下所需的壓力、流量。
該系統目前存在的主要問題①、開環變量泵的穩定性較差，而閉環變量泵的價格要高出—倍。②、變量泵對于液壓油路系統的清潔度要求高，在比例變量泵系統中，污染度指標直接影響到油泵的使用壽命。為此，系統的污染度指標必須控制在按NAS1638油液污染度等級標準規定的NAS8級以內，要達到這一要求，必須按系統工程原理去規劃實施，控制系統設計、制造、安裝、調試及使用的全過程，才能保證系統長期穩定工作。如果維護不當，很容易造成變量泵的故障及損壞。③、變量泵由于經常變換流量，將導致其壽命比定量泵短。④、比例變量柱塞泵的結構與工作原理決定了其壓力、流量輸出的脈動較大，因而噪聲比較大。
發明內容
本實用新型的目的在于提供一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機，它可克服現有技術中能源損耗大、噪聲大的缺點。
為了實現上述目的，本實用新型的技術方案是一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機，它主要包括電腦控制箱、油箱，與油箱相連通的油泵、壓力安全閥、壓力比例閥，驅動油泵的電機，與油泵相連通的溢流閥及相配合的執行機構，其特征在于交流伺服控制器有與三相電源相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機的輸入端連接，三相交流伺服電機的轉速反饋信號的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。
本實用新型與現有技術相比的優點在于(1)、取消了流量比例閥。(2)、采用當今世界上先進的三相交流伺服電機代替了三相交流異步電機。當成形不同的塑料制品(材料、形狀、大小不同)，通過微電腦設定給出控制信號——三相交流伺服控制器—三相交流伺服電機產生不同的轉速——油泵產生不同的轉速(即比例變流量)—壓力比例閥—提供注塑機各執行機構(油缸或油馬達)所需的不同的壓力、流量——完成注塑機各規定動作或功能。
本注塑機節能效果好、工作效率高、噪音低、生產成本低。
圖1為現有注塑機結構示意圖圖2為本實用新型結構示意圖圖3為本實用新型交流伺服控制流程圖具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步的描述。
本實用新型主要包括電腦控制箱1、油箱，與油箱相連通的油泵2、壓力安全閥、壓力比例閥3，驅動油泵的電機，與油泵相連通的溢流閥及相配合的執行機構，其區別于現有技術在于交流伺服控制器4有與三相電源5相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機的輸入端連接，三相交流伺服電機的轉速反饋信號的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。交流伺服控制器的其余輸出端還分別與編碼器6、報警器7的輸入端連接。三相輸入電源的R端、S端、T端通過開關K1分別與交流伺服控制器的接口R、接口S、接口T連接，電腦控制箱的伺服使能端通過開關K2與交流伺服控制器的接口10連接，電腦控制箱的電機啟動端通過開關K3與交流伺服控制器的接口11連接，電腦控制箱的電機停止端通過開關K4與交流伺服控制器的接口12連接，電腦控制箱的故障復位端通過開關K5與交流伺服控制器的接口17連接，電腦控制箱的參數輸入端與交流伺服控制器的接口AD1連接；交流伺服控制器的接口DA0與三相交流伺服電機的DA0端連接，交流伺服控制器的接口DA1與三相交流伺服電機的DA1端連接，交流伺服控制器的接口CN與三相交流伺服電機的CN端連接，交流伺服控制器的接口U與三相交流伺服電機8的U端連接，交流伺服控制器的接口V與三相交流伺服電機的V端連接，交流伺服控制器的接口W與三相交流伺服電機的W端連接，交流伺服控制器的接口PE與三相交流伺服電機的PE端連接。交流伺服控制器的接口MA、MB、MC分別連接報警器的三個輸入端連接。
交流伺服節能系統的主要特點1)、與目前用于一般注塑機的電液比例液壓控制系統的節能方式的比較目前用于一般注塑機的電液比例液壓控制系統的節能方式主要有兩種，一是采用變頻技術的節能系統，另一種是采用變量泵的節能系統。在前面論述中，已對這兩種節能方式的節能原理及存在的問題均做了詳細介紹，下面我們對三種節能方式有關項目進行了比較，現列表如下
2)、一般采用變頻技術的節能系統和采用變量泵的節能系統無法解決的油泵在低速下的液壓系統達到的高壓問題，而我們采用了交流伺服控制系統+內嚙合低噪音齒輪泵系統后，經對我公司新開發的GS800型交流伺服節能型注塑機樣機測試，當交流伺服馬達設定流量為20％左右，在低轉速即馬達轉速214轉/分，液壓系統的實際壓力可達140kg/cm2，解決了采用變量泵控制和變頻器節能方式所無法解決的油泵在低速下的液壓系統無法達到的高壓問題。整機性能明顯高于這兩種節能方式。
3)、交流異步伺服節能型注塑機采用了交流異步伺服控制裝置+異步伺服電機結構它具有調速范圍寬，電磁振動和噪音小，抗浪涌電流能力強，使用壽命長，體積比同容量的變頻電機小I～2個機座號，重量輕30％-50％。
5)、交流異步伺服節能速度響應快(一般為0.03S)等特點，可滿足各類塑料制品的成型要求。
6)、過載能力強，通過對我公司于2003-2004年開發的GS800交流異步伺服節能型注塑機樣機測試，其過載能力為200％/半分鐘，不跳閘、不悶車，可確保塑料制品的質量。
7)、通過對交流異步伺服節能型注塑機與普通GS800型注塑機實際節能節能對比實驗及數據分析，其節能達32％以上，效果顯著。
本實用新型的適用范圍注塑機(或其它機械)的液壓系統。
權利要求1.一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機，它主要包括電腦控制箱、油箱，與油箱相連通的油泵、壓力安全閥、壓力比例閥，驅動油泵的電機，與油泵相連通的溢流閥及相配合的執行機構，其特征在于交流伺服控制器有與三相電源相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機的輸入端連接，三相交流伺服電機的轉速反饋信號的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。
2.如權利要求1所述的一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機，其特征在于交流伺服控制器的其余輸出端還分別與編碼器、報警器的輸入端連接。
3.如權利要求1或2所述的一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機，其特征在于三相輸入電源的R端、S端、T端通過開關K1分別與交流伺服控制器的接口R、接口S、接口T連接，電腦控制箱的伺服使能端通過開關K2與交流伺服控制器的接口10連接，電腦控制箱的電機啟動端通過開關K3與交流伺服控制器的接口11連接，電腦控制箱的電機停止端通過開關K4與交流伺服控制器的接口12連接，電腦控制箱的故障復位端通過開關K5與交流伺服控制器的接口17連接，電腦控制箱的參數輸入端與交流伺服控制器的接口AD1連接；交流伺服控制器的接口DA0與三相交流伺服電機的DA0端連接，交流伺服控制器的接口DA1與三相交流伺服電機的DA1端連接，交流伺服控制器的接口CN與三相交流伺服電機的CN端連接，交流伺服控制器的接口U與三相交流伺服電機的U端連接，交流伺服控制器的接口V與三相交流伺服電機的V端連接，交流伺服控制器的接口W與三相交流伺服電機的W端連接，交流伺服控制器的接口PE與三相交流伺服電機的PE端連接。
4.如權利要求2所述的一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機，其特征在于交流伺服控制器的接口MA、MB、MC分別連接報警器的三個輸入端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種采用交流伺服控制液壓變量型注塑機，其特征為交流伺服控制器有與三相電源相連接的輸入端，電腦控制箱的輸出端與交流伺服控制器的又一輸入端連接，交流伺服控制器的輸出端與三相交流伺服電機的輸入端連接，三相交流伺服電機的轉速反饋信號的輸出端與交流伺服控制器另外的輸入端連接。本實用新型采用當今世界上先進的三相交流伺服電機代替了三相交流異步電機，實現了油泵可根據負載的變化，而提供按電腦設定所需的流量，沒有多余油耗，節能效果好、工作效率高、噪音低、生產成本低。
文檔編號B29C45/76GK2764595SQ200420110348
公開日2006年3月15日 申請日期2004年11月25日 優先權日2004年11月25日
發明者熊國中, 周雄偉, 張海波, 鄧昌琦, 嚴日升, 周福豐, 郭艷苗, 應光華 申請人:上海光塑機械制造有限公司