傳統(tǒng)的注塑機(jī)油泵電機(jī)耗電占設(shè)備耗電量比例高達(dá)80%，降低注塑機(jī)能耗主要就要降低油泵電機(jī)的能耗，將油泵電機(jī)改造為電動—液壓式伺服電機(jī)可以非常理想地實(shí)現(xiàn)節(jié)電的目標(biāo)。CA500系列重載型伺服驅(qū)動器可搭配電液注塑伺服擴(kuò)展卡，驅(qū)動CM500系列永磁同步電機(jī)，應(yīng)用于電液注塑機(jī)伺服配套和改造中。

一、注塑機(jī)原理與工藝介紹

注塑機(jī)是一種專用的塑料成型機(jī)械。它利用塑料的熱塑性，經(jīng)適當(dāng)加熱熔化后，加高壓快速流入模,經(jīng)一定時(shí)間保壓、冷卻，成為各種型材和塑料制品。

注塑機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)包括如下運(yùn)作：

(1）鎖合模：模板快速接近定模板，且確認(rèn)無異物存在時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，將模板鎖合；

(2）注射臺前移：噴嘴與模具緊貼；

(3）注射：注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料注入模腔；

(4）保壓、冷卻：通過此動作，使模腔內(nèi)的塑料制品冷卻成形；

(5）預(yù)塑：傳統(tǒng)上應(yīng)用液壓馬達(dá)驅(qū)動螺桿并后退，料斗中加入的塑料粒子被前推進(jìn)行預(yù)塑。螺桿后退到預(yù)定位置，停止轉(zhuǎn)動，準(zhǔn)備下一次注射；

(6）注射臺后退，開模；

(7）頂出制品。

液壓系統(tǒng)通過油泵和不同閥門的配合產(chǎn)生壓力和流量，提供油缸和液壓馬達(dá)所要求的推動力和移動速度。

二、注塑機(jī)常見方案對比

1、傳統(tǒng)注塑機(jī)系統(tǒng)方案：  

傳統(tǒng)定量泵注塑機(jī)是采用定量泵供油的，注塑過程的各個(gè)動作對速度、壓力的要求不一樣，它是通過注塑機(jī)的比例閥采用溢流調(diào)節(jié)的方式將多余的油旁路流回油箱，在整個(gè)過程中，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是不變的，故供油量也是固定的，而由于執(zhí)行動作是間隙性的，也并不可能是滿負(fù)載的，因此定量供油浪費(fèi)了很大的能量。

2、變頻改造方案：

變頻改造方案比傳統(tǒng)的定量泵方案節(jié)能，通過將比例流量閥的電流/壓力信號同時(shí)輸入給變頻器的模擬量輸入端，通過控制油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵的實(shí)際流量正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵的功率因此也正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，起到了節(jié)能的目的，其節(jié)能效果從25%至50%的范圍內(nèi)不等。

3、同步伺服改造方案：

伺服改造方案原理與方案2在油泵上的驅(qū)動不一樣。方案2由普通異步電機(jī)與變頻器驅(qū)動，而伺服方案中油泵的驅(qū)動由永磁同步伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器組成（如圖1）

注塑機(jī)同步伺服方案

圖1 注塑機(jī)同步伺服方案

同步伺服方案與普通變頻異步電機(jī)驅(qū)動方案相比，具有節(jié)能率高、效率高、成品率高等優(yōu)點(diǎn):

● 伺服驅(qū)動器結(jié)合同步伺服電機(jī)，低頻轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速精度高，成品穩(wěn)定性更高；

● 伺服驅(qū)動系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間小，提高工藝效率；

● 實(shí)時(shí)檢測壓力反饋，對壓力、流量作出響應(yīng)的調(diào)整，電機(jī)的輸出功率與其負(fù)荷相匹配，與注塑機(jī)整個(gè)工藝完全吻合，在不影響生產(chǎn)效率的前提下實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能；

● 同步電機(jī)轉(zhuǎn)子無勵(lì)磁，每安培出力大，更節(jié)能；

伺服驅(qū)動電機(jī)液壓能耗要比傳統(tǒng)注塑機(jī)節(jié)能30~70%。

三種油泵方案節(jié)能對比圖

圖2 三種油泵方案節(jié)能對比圖

三、四方伺服注塑機(jī)方案介紹

四方注塑機(jī)同步伺服油泵系統(tǒng)方案，以CA500系列重載型伺服驅(qū)動器為控制平臺，搭配電液注塑伺服專用適配卡和旋變適配卡，與CM500同步電機(jī)組成伺服閉環(huán)控制系統(tǒng)。

圖3 伺服系統(tǒng)電氣配線圖

圖3 伺服系統(tǒng)電氣配線圖

四方伺服注塑機(jī)方案特點(diǎn)

1、CA500伺服驅(qū)動器特點(diǎn)：

● CA500伺服驅(qū)動器結(jié)合CM500同步伺服電機(jī)，低頻轉(zhuǎn)矩大，0.5HZ可以達(dá)到220%的額定轉(zhuǎn)矩；

● CA500伺服驅(qū)動器動態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間小于5ms；穩(wěn)速精度達(dá)到±0.02%；

● 針對注塑機(jī)在特定工藝環(huán)節(jié)短時(shí)間大電流沖擊的要求，CA500采用大余量重載設(shè)計(jì)，額定負(fù)載120%長期運(yùn)行，160%持續(xù)60秒，200%持續(xù)1秒；

● 全系列內(nèi)置制動單元，節(jié)省安裝空間和外置制動單元成本；

● 專為電液伺服注塑機(jī)開發(fā)的PID模塊，精準(zhǔn)控制油壓，壓力波動低于±0.5bar，維持系統(tǒng)的壓力快、準(zhǔn)、穩(wěn)達(dá)到設(shè)定的壓力和流量；

● 可擴(kuò)展的開放式平臺設(shè)計(jì)，標(biāo)配CAN通訊接口，多種通訊協(xié)議格式可選，適應(yīng)各類注塑機(jī)電腦系統(tǒng)；

● 系統(tǒng)具有多泵合流及多泵分流控制功能，可最大限度降低系統(tǒng)成本，縮短用戶的制品工藝周期，提高效率；

● 簡化的調(diào)試功能（四方電機(jī)免調(diào)試），最大程序減少客戶調(diào)試參數(shù)，安裝使用方便。

2、CM500交流永磁伺服電機(jī)特點(diǎn)：

● CM500伺服電機(jī)噪音低、振動及轉(zhuǎn)動慣量小、響應(yīng)速度快、運(yùn)行平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高；

● CM500電機(jī)采用高性能稀土永磁材料，抗去磁能力強(qiáng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子采用特殊結(jié)構(gòu)和工藝，外殼防護(hù)等級為IP54，絕緣等級為F級，保證電機(jī)運(yùn)行中的可靠性；

● 采用堅(jiān)固耐用的無刷旋轉(zhuǎn)變壓器作為反饋元件，能適應(yīng)高溫、震動、灰塵、油污等各種惡劣環(huán)境。

四、小結(jié)

本文介紹了一種基于四方CA500系列重載型伺服驅(qū)動器和CM500同步伺服電機(jī)在注塑機(jī)伺服系統(tǒng)上應(yīng)用，本方案具有高效的節(jié)電功能，其節(jié)電率能達(dá)40~90%，且系統(tǒng)響應(yīng)快，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，保護(hù)功能強(qiáng)大，操作簡單方便。既能夠滿足注塑成型工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，又減少了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。目前已成功應(yīng)用于多個(gè)注塑機(jī)伺服應(yīng)用系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

1、《CA500系列重載型伺服驅(qū)動器說明書V1.1》         深圳市四方電氣技術(shù)有限公司

2、《CM500系列交流永磁伺服電機(jī)使用手冊V1.0》     深圳市四方電氣技術(shù)有限公司

3、《電液伺服專用擴(kuò)展卡使用說明書V1.2》                深圳市四方電氣技術(shù)有限公司