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注塑型伺服驱动器应用
无锡普罗图斯机电科技有限公司 / 2010-07-14

一、 注塑型伺服驱动器在注塑机上的解决方案

液压系统的注塑机,有立式和卧式之分。

1.1 立式注塑机的解决方案

数十克的立式注塑机,油泵采用一个齿轮泵,电机的容量也较小,电器控制电路也较简单。安装时,将注塑机专用型伺服驱动器直接接入电机的供电回路,再将流量比例阀的信号(0~1A),经变换为4~20mA信号送到变频器的相应端口上,这样,随着加工过程的变化,液压油的流量也在变化。一般来说,取相对值变化较大的流量信号做控制信号较好,控制信号变化对伺服驱动器频率调节的范围大一些;而压力信号相对值变化较小,对伺服驱动器频率调节的范围小一些。如果伺服驱动器频率调节的范围不能满足工艺要求,可用伺服驱动器的功能“频率增益”来调整。注塑机专用伺服驱动器就是在伺服驱动器的基础增加了0~1A信号转换环节,使用起来更方便些。

1.2 卧式注塑机的解决方案

60克以上的都是卧式注塑机,60克~500克的注塑机,有的是一个油泵,也有的是二个油泵。一个油泵注塑机,安装注塑机专用型伺服驱动器的过程,和立式注塑机的改造是相同的:仍然是从流量比例阀取出0~1A的信号作为伺服驱动器的速度调节信号,虽然速度调节信号是由液压回路元件反馈到伺服器,但调节回路中没有给定信号,因此控制还是属于开环控制方式。也是因为节能的原因,大中型注塑机的油泵可能不止一个,如三菱850-MM,1300- MM,1800- MM,2000-MM注塑机均有三个油泵。对应注塑工艺流程,在合模阶段,所需的系统压力较低,这时只有1#油泵工作,到锁模阶段所需的系统压力较高时,2#油泵再投入工作,在注射阶段所需的压力最高,三台油泵同时投入工作,脱模开模所需的压力较低,再分别停止3#,2#油泵工作。只要开机,1#油泵就一直运行。用三台小油泵按不同的工艺阶段间断工作,比用一台大泵一直在运行要节能。

具有二个以上油泵的注塑机如何改造?这里以三菱1800-MM注塑机的改造为例加以说明。三菱1800-MM注塑机有三个45KW油泵电机,用一台伺服驱动器驱动1#油泵电机,伺服驱动器的调节信号取自注塑机流量比例阀,这样,此伺服驱动器的频率就随注塑机液压油的流量的改变而变化。另外二个油泵电机,可以分别用二台伺服驱动器驱动。不过这二台伺服驱动器对电机不进行调速,只作两位式的控制,即起动和停止。控制伺服驱动器的起动和停止信号,取自于原来该油泵电机的起动和停止信号。伺服驱动器的上限频率设定在50Hz以下,具体设定值与加工的工件尺寸,材料,料筒的温度等因素有关。如果变频器运行频率低于 50Hz,就可以节能。实际上,注塑机设计时都留有余量,加工工件尺寸,材料的变化所需的油压也要随之变化。如果注射的压力过大而锁模力不足,会使工件出现飞边;若注射力不足,模具腔内塑料会注不满,工件报废;保压力不足时,工件中塑料比较厚的地方会出现收缩。

二、安装注塑机专用型伺服驱动器的注意事项

2.1 注塑机伺服驱动器的选型

注塑机的负载性质是恒转矩类,机械特性较硬,动态特性要求较高注塑机用伺服驱动器是在通用变频器的基础上增加了0~1A信号转换环节,提高了使用性能。

考虑到注塑工艺各阶段的时间有一定要求,伺服驱动器的加速和减速时间要短,一般为1秒,伺服驱动器的容量选择要根据实际情况。因此,在选配伺服驱动器容量前,应实测一下注塑机在各个工序过程中,油泵电机工频状态运行的最大负荷电流,以此作为选择伺服驱动器容量的依据。伺服驱动器的额定电流最好为控制电机额定电流的 1.1~1.5 倍,电压等级应与控制电机相符,这样可能需要伺服驱动器容量加大一级选型。

2.2 要有备用系统

注塑机安装注塑机专用型伺服驱动器之后,应该有的工频起动回路作为备用,这样一旦注塑机专用型伺服驱动器有故障,还能用工频起动油泵电机继续运行,以减少因注塑机专用型伺服驱动器发生故障带来的经济损失。

2.3 注塑机用型变频器信号提取点

取双比例阀的流量信号(0~1A),经变换为4~20m的信号送到伺服驱动器的相应端口上。流量信号取相对值较大的作为控制信号,以扩大调节范围。压力信号相对值变化较小,对伺服驱动器频率的调节范围小一点。如果伺服驱动器的调节范围不能满足成形工艺的需要,可用伺服驱动器的“频率增益”功能来调整。

2.4 调试前注意事项

安装注塑机用型伺服驱动器比较简单,但在改造前应详细了解注塑机工况,熟悉注塑机工艺流程,调试时应注意以下事项:仔细观察注塑机工频运行是否正常,油泵马达是否经常处于过载状态;根据注塑机的模具及注塑工艺观察注塑机节电改造的潜能;控制信号线路注意正负极性不要接反;信号线与主回路线要分开布线等。

2.5 注塑机用型变频器对数字仪表的干扰

现在注塑机上广泛使用是伺服驱动器,其输出电流中含有谐波成分,可能会对注塑机产生干扰,最易受干扰的是温度控制仪表,因此,安装伺服驱动器应做好抗干扰措施。变频器需加装输入和输出电抗器或高频磁环等;引入伺服驱动器的控制线要作屏蔽处理;机壳要可靠接地;不要使伺服驱动器的输入输出电缆与伺服驱动器的控制信号线平行或捆绑在一起;伺服驱动器安装在注塑机内部时,特别要关注通风散热。

三、调试常见问题及处理方法

由于注塑机工艺的特殊性,在安装注塑机专用型伺服驱动器的过程中,会遇到各种故障,以下为在安装注塑机伺服的过程中常遇到的问题及处理方法。

3.1 注塑机用型伺服驱动器频率无变化

由于伺服驱动器采用注塑机阀控电流信号进行调速,伺服驱动器运行后出现频率显示为0.0(有的伺服驱动器显示为0)现象,其主要原因为信号极性接反;信号取错;信号接线端口与参数设定不符;注塑机辅助电源故障等,出现这种故障应先查明注塑机阀控制的类别是电流信号、电压信号还是脉冲控制信号(部分机型),及信号正负极性是否与伺服驱动器控制端子对应。

3.2 油泵噪音大

注塑机用型伺服驱动器运行后有些注塑机会发出异常的噪音,这时应判断噪声源在何处,是来自电机还是油泵,若为油泵的噪音则可能原因有:注塑机液压油过少,有空气吸入;注塑机滤油器或油路阻塞;注塑机油泵叶片磨损较严重;遇到以情况应先检查注塑机油泵,排除故障后方可运行,另外当注塑处于低速高压工作状态时,也会出现油泵噪音异常情况,这时适当提高速度信号。

四、BWS注塑型伺服驱动器在注塑机行业的技术优势

4.1 BWS注塑型伺服驱动器为电流矢量控制方式,起动转矩大,0.5 Hz 可以达到150%的额定转矩;动态响应快,阶跃转矩响应时间《 200 ms;稳速精度为0.5%。动态响应快,有效解决了目前困扰注塑行业用伺服驱动器后加工周期变长的痼疾。

4.2 BWS注塑型伺服驱动器独特的转矩控制性能,在不影响瞬间力矩的情况下对过电流进行有效控制,避免了伺服驱动器频繁保护或大电流烧坏伺服驱动器的现象,给配套厂家提供了信心。

4.3 Z系列伺服驱动器模拟量输入与频率的对应关系可以设为折线式,可设置两个拐点,便于满足锁模时所需要的强大的压力。同时伺服驱动器的控制特性,使得负载电流得以有效控制。

4.4 通过外围接线端子,可直接接受0~1A 的电流信号,可直接从比例流量阀获取转速控制信号。

4.5 可以接受0~1A电流的信号及0~10V的电压信号,对注塑机一些工艺段的采集信号进行补偿,达到完美的控制效果。

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