专利名称：塑料热加工成型的节电控制工艺的制作方法
塑料热加工成型的节电控制工艺技术领域
本发明属于节能技术领域，具体涉及一种塑料热加工成型的节电控制工艺。
背景技术：
注塑机在合模、锁模、射胶、保压、熔胶、冷却、松模、开模、取出等各个阶段需要不同的压力和流量。对于油泵马达而言，注塑过程的负载总是处于变化状态，在定量泵的液压系统中，油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，此过程称为高压节流。据统计，现有注塑机在液压系统中，由高压节流造成的能量损失高达 36%-68%。发明内容
本发明的目的在于针对现有注塑机在液压系统中能量损失高这一缺点，提供一种塑料热加工成型的节电控制工艺。
本发明目的的实现，是在传统注塑机的液压系统中，由油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流的高压节流控制工艺，改用伺服驱动控制工艺。
本发明，所述伺服驱动控制工艺，系由注塑机系统直接给定的压力P和流量V信号，提供给伺服驱动器，伺服驱动器输出的信号控制永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机根据注塑机不同动作时所需的压力和流量大小，输出在不同动作下的扭矩和转速，带动定量油泵从油箱中抽出液压油，液压油通过控制阀驱动注塑机的执行元件完成不同的动作。
本发明，可在定量油泵的输出端与伺服驱动器的输入端之间，设置液压传感器。
本发明，可在永磁同步伺服电机与伺服驱动器的输入端之间，设置转速编码器。
本发明，能根据注塑机不同动作时所需的压力和流量大小，通过伺服驱动器来控制伺服电机在不同动作下的扭矩和转速大小，即为控制伺服电机在不同动作时的输出功率大小，克服了普通定量泵系统高压溢流产生的高能耗，在预塑、合模、射胶等高流量工作阶段电机按照设定的转速工作，在保压、冷却等低流量工作阶段降低了电机转速，油泵电机实际能耗降低了 50%—80%。
除此之外，采用伺服驱动控制工艺，对油泵进行控制时，由于伺服能快速响应所给定的控制信号，并且能够在速度控制和力矩控制之间灵活地切换以实现运动控制或油压控制，所以工作周期也能有所缩短，注塑成品质量也有所提高。合理的供油量控制更减轻了冷却系统的负荷和功率损耗。
图I为本发明塑料热加工成型的节电控制工艺原理图。
图中，I、油箱；2、定量油泵；3、永磁同步伺服电机；4、转速编码器；5、伺服驱动器; 6、压力传感器；7、控制阀；8、执行元件；P、注塑机系统给定的压力信号；V、注塑机系统给定的流量信号。
具体实施方式
一种塑料热加工成型的节电控制工艺，系在传统注塑机的液压系统中，由油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流的高压节流控制工艺，改用伺服驱动控制工艺，所述伺服驱动控制工艺，系由注塑机系统直接给定的压力P和流量V 信号，提供给伺服驱动器5，伺服驱动器5输出的信号控制永磁同步伺服电机3，永磁同步伺服电机3根据注塑机不同动作时所需的压力和流量大小，输出在不同动作下的扭矩和转速，带动定量油泵2从油箱I中抽出液压油，液压油通过控制阀7驱动注塑机的执行元件8 完成不同的动作。在定量油泵2的输出端与伺服驱动器5的输入端之间，设置压力传感器6。在永磁同步伺服电机3与伺服驱动器5的输入端之间，设置转速编码器4。
下面，将本发明与传统液压系统在各个工艺阶段的能耗比较分析如下(I)合模、锁模阶段动作要求合模动作尽可能快速，在模具到位时立即停止，防止模具到位时撞模，并且在模具移动时如出现异物卡模时及时停止移动；传统液压系统采用调节阀门，部分流量进入开合模油缸推动锁模动作，其余流量经节流阀回流。异步电机带动油泵以亚同步速转动，合模动作消耗部分流量，回流部分能量为浪费的能量；本发明控制工艺伺服驱动器5通过永磁同步电机3调节油泵2速度，供油速度等于推动合模油缸所需要的油量，完全没有溢流，并且可以精确控制合模动作的行程距离，在到位后自动实现锁模。在合模的过程中，伺服系统工作于带力矩限制的速度闭环控制模式，如果出现异物卡住模具导致阻力非正常增加时，电机会自动停止运行。合模移动中电机效率可达85%以上,锁模阶段电机速度接近零速而最大出力不减,功率消耗最小。
(2)射胶阶段动作要求匀速射出，速度精度高，射出量精确控制，射满模腔后立即转为压力控制进入保压过程；传统液压系统采用调节阀门，部分流量进入射胶油缸推动射胶动作，其余流量经节流阀回流。异步电机带动油泵以亚同步速转动，射胶动作消耗部分流量，回流部分能量为浪费的能量。由于射胶动作对压力和速度都有要求，因而电机负载较重，从电网取用功率很大，能量损失也比较大；本发明控制工艺伺服驱动器5通过永磁同步电机3调节油泵2速度，速度调节可以脱离“多段速度”的思路，实现速度平滑给定控制。供油速度等于推动射胶动作所需要的油量，完全没有溢流，并且可以方便、精确控制射胶动作的行程距离。射胶阶段中电机效率可达90%以上，由于效率高并且没有溢流，所以此阶段能量消耗较大，但没有多余的消耗。
(3)保压阶段动作要求恒定压力控制，确保产品成型密度一致；传统液压系统控制高压节流阀调节压力，实现恒压控制。异步电机带动油泵以亚同步速转动，所有流量均经节流阀回流。此时所需油压很大，电机从电网的取用功率很大，并且所有能量都被浪费；本发明控制工艺伺服驱动器5通过永磁同步电机3调节油泵2速度，油泵速度至接近零速，并且转入力矩控制，精确保持压力。此时电机输出力矩较大，但转速接近零速，所以几乎不输出功率，从电网取用的功率仅几百瓦。
(4)熔胶、冷却阶段动作要求熔胶时进行速度控制，要求尽可能较快地将射台推出至适当的位置，同时螺杆将足够量的熔胶推出至射口处，并且要求射台推出时有一定的背压。为节省时间，熔胶与冷却一般同时进行，但如果冷却时间较长，会出现熔胶结束后仍需等待冷却的空等时间； 传统液压系统采用调节阀门，部分流量进入液压马达驱动螺杆，部分进入射胶油缸推动射台回程动作，其余流量经节流阀回流。异步电机带动油泵以亚同步速转动，在熔胶阶段溢流较少，此时功率消耗较大，能量损失较少。但在“空等”时段，所有流量均经节流阀回流， 功率消耗较大，所有能量都被浪费；本发明控制工艺伺服驱动器5通过永磁同步电机3调节油泵2速度，油泵速度至最佳速度，精确控制射台和螺杆速度。熔胶阶段需要流量和压力都较大，此时功率消耗较大， 但实际效率接近90%，功率损耗很小。在到达“空等”时段时，运动系统需要的净流量为零， 伺服器调节油泵速度至接近零速，并且转入力矩控制，稳定保持压力。此时电机输出力矩较大，但转速接近零速，所以几乎不输出功率，从电网取用的功率仅几百瓦。
(5)松模、开模阶段动作要求快速打开模具，动作快捷到位；传统液压系统采用调节阀门，部分流量进入开合模油缸推动松模、开模动作，其余流量经节流阀回流。异步电机带动油泵以亚同步速转动，此阶段功率消耗较大，能量浪费较本发明控制工艺伺服驱动器5通过永磁同步电机3调节油泵2速度，油泵速度至最佳速度，快速控制松模、开模动作。此阶段需要流量和压力都较大，此时功率消耗较大，实际效率接近90%，功率损耗很小。
权利要求
1.一种塑料热加工成型的节电控制工艺，其特征在于在传统注塑机的液压系统中，由油泵马达以恒定的转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流的高压节流控制工艺，改用伺服驱动控制工艺，所述伺服驱动控制工艺，系由注塑机系统直接给定的压力(P)和流量(V)信号，提供给伺服驱动器(5)，伺服驱动器(5)输出的信号控制永磁同步伺服电机(3)，永磁同步伺服电机(3)根据注塑机不同动作时所需的压力和流量大小，输出在不同动作下的扭矩和转速，带动定量油泵(2)从油箱(I)中抽出液压油，液压油通过控制阀(7)驱动注塑机的执行元件(8)完成不同的动作。
2.根据权利要求I所述的控制工艺，其特征在于在定量油泵(2)的输出端与伺服驱动器(5)的输入端之间，设置压力传感器(6)。
3.根据权利要求I或2所述的控制工艺，其特征在于在永磁同步伺服电机(3)与伺服驱动器(5)的输入端之间，设置转速编码器(4)。
全文摘要
本发明涉及一种塑料热加工成型的节电控制工艺。系由注塑机系统直接给定的压力P和流量V信号，提供给伺服驱动器，伺服驱动器输出的信号控制永磁同步伺服电机，永磁同步伺服电机根据注塑机不同动作时所需的压力和流量大小，输出在不同动作下的扭矩和转速，带动定量油泵从油箱中抽出液压油，液压油通过控制阀驱动注塑机的执行元件完成不同的动作。本发明，能根据注塑机不同动作时所需的压力和流量大小，通过伺服驱动器来控制电机在不同动作下的扭矩和转速大小，即为控制电机在不同动作时的输出功率大小，克服了普通定量泵系统高压溢流产生的高能耗，油泵电机实际能耗降低了50%--80%。
文档编号B29C45/76GK102975345SQ20121050895
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月1日 优先权日2012年12月1日
发明者郑志勇, 郑志敏, 郑益宜 申请人:揭阳市顺嘉利塑胶实业有限公司