一種用于伺服注塑機的節能動力系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種動力系統，屬于伺服注塑機的技術領域，尤其是一種用于伺服注塑機的節能動力系統。
【背景技術】
[0002]注塑機是一種塑料注射成型的機器，在整過運行過程中，一般包括注射、保壓、儲料、座退、開模、頂出、合模、座進等動作，各個動作都需要不同的壓力和流量。如注射時需要較大的流量，模腔快注射滿時一般壓力會增加，而流量會降低；關模時前期壓力較低，只要推動模板移動，為了加快速度而需要較大的流量，后期高壓鎖模時確實需要很高的壓力和較低的流量，在座臺動作時，則通常只需要較低的流量和壓力即可。按常規的設計方法，為滿足較大的流量，則需要較大排量的油泵；為實現大排量下能生產高壓，則需要電機能輸出較大的扭矩。當大壓力、小流量時，伺服電機、伺服驅動器都會發熱，產生較多的能量損耗，且大排量油泵和大扭矩電機都會使機器有較大的硬件成本。
[0003]動力系統大致有三種模式:
[0004]1、定量泵動力系統組成:三相異步電機、定量泵、比例壓力閥和比例流量閥等。三相異步電機提供一個固定轉速的旋轉動力；在三相異步電機帶動下，定量泵按固定排量輸出液壓油；而系統各動作需要的不同的壓力和流量，分別由比例壓力閥和比例流量閥控制。當在保壓，注塑機動作壓力大于設定值時，油泵排出的油無法進入系統，則油泵排出的油通過比例壓力閥和比例流量閥流回油箱；當注塑機動作壓力小于設定值時，比例壓力閥保持封閉，不會有油通過比例壓力閥流回油箱；當注塑機動作不需要全部流量時，多余的流量通過比例流量閥流回油箱。通過比例壓力閥或比例流量閥流回油箱液壓油，對于注塑機各動作無益，在系統當中做了無用功，產生了較大的能量損耗。無論機器是否動作，三相異步電機都在工作，也會消耗能量，造成能量的損失。
[0005]2、變量泵動力系統組成:三相異步電機、變量泵、排量控制比例閥、比例壓力閥等。三相異步電機提供一個固定轉速的旋轉動力；在三相異步電機帶動下，變量泵按可按上位機設定的流量值，通過排量比例閥調整油泵的實際排量；注塑機需要的壓力通過比例壓力閥調節，當在保壓等，注塑機動作壓力大于設定值時，油泵排除的油，無法輸入到系統中的還是通過比例壓力閥流回油箱。變量泵系統比定量泵系統在節能方面已經有了很大的進步，在速度控制模式時，變量泵系統只提供系統需要的流量，不會提供多余的流量，但在壓力控制模式下，關注壓力的穩定，肯定有部分液壓油會通過比例壓力閥溢流回油箱，無法避免這部分能量的損失。
[0006]3、伺服動力系統組成:伺服驅動器、伺服同步電機、定量泵、溢流閥(安全閥)等。伺服驅動器可控制伺服同步電機輸出不同的轉速，從而帶動定量泵輸出不同的流量。并且通過檢測安裝在伺服電機上的轉速編碼器，可對電機旋轉運動進行閉環控制，從而可以穩定每個周期中同一動作時定量泵輸出的流量。通過檢測安裝在系統上的壓力傳感器，可對電機旋轉運動的扭矩進行閉環控制，在保壓等需要壓力控制的動作時，可以穩定每個周器中同該動作的壓力，在非壓力控制的動作時，可作為壓力保護使用。溢流閥在系統中起安全保護作用。只有當伺服驅動器出現故障時，系統壓力不受控制，超出設備允許最高壓力時起作用。伺服動力系統比定量泵系統和變量泵系統都更加節能，因為它可按照各動作需要提供準確的壓力和流量，不產生多余的流量損耗，并且在冷卻等不需要電機工作的時候，伺服電機系統可停止電機的運轉，可避免無謂運行產生的能量損耗。但伺服電機可降低電機的轉速的特點，使它只能使用齒輪泵或柱塞泵等，不能使用葉片泵。而無論是齒輪泵還是柱塞泵在工作時，系統壓力都會按照轉速及油泵的齒數或柱塞數，產生相應的脈動。在高壓力、低流量的情況下，如保壓動作，或慢速高壓注射時，脈動更加明顯。
[0007]在以液壓油作為動力的注塑機上，伺服動力系統是目前最節能的動力方案。按常規伺服動力的設計方法，系統的流量是電機轉速和油泵排量的乘積，一般采用定量泵，系統流量也就和電機轉速成正比。電機轉速和伺服驅動器輸出的頻率相關，即與伺服電機輸出的有效電壓相關，系統的壓力與電機的扭矩和油泵的排量相關，電機的扭矩是系統的壓力和油泵排量乘積。在額定功率內，電機扭矩與電機電流成正比。一般設計伺服動力系統，為滿足較大的流量，則需要較大排量的油泵；為了再各工況下能生產高壓，則需要電機能輸出較大的扭矩。當注塑機動作需要較大壓力時，伺服電機需要較大的扭矩，為產生較大的扭矩，伺服電機和伺服驅動器需要較大的電流，電流越大，伺服電機、伺服驅動器發熱量越大，產生較多的能量損耗。并且大排量油泵和大扭矩電機都會使機器有較大的硬件成本。
【實用新型內容】
[0008]本實用新型的目的是為了彌補現有技術的不足，提供一種可降低伺服電機和伺服電機驅動器的功率，最終降低機器的成本，同時具有節能效果的用于伺服注塑機的節能動力系統。
[0009]為了達到本實用新型的目的，技術方案如下:
[0010]一種用于伺服注塑機的節能動力系統，其特征在于:包括油箱、測速傳感器、伺服電機驅動器、伺服電機、控制器、壓力傳感器、輸油管路、比例流量閥、斜排角控制油缸、變量排油泵、油泵閥板，
[0011]所述變量排油泵設置在所述輸油管路上，伺服電機設置在變排量油泵上，
[0012]所述伺服電機驅動器同時與所述伺服電機、所述測速傳感器、及控制器相連，
[0013]變量排油泵的輸出端與油泵閥板相連通，所述壓力傳感器設置在所述油泵閥板上，
[0014]所述壓力傳感器與控制器以及伺服電機驅動器相連，所述比例流量閥設置在所述變量排油泵上，所述比例流量閥與控制器的輸出端相連。
[0015]作為優選的技術方案:所述變排量油泵上設置有斜盤位置傳感器，所述斜盤位置傳感器與所述伺服電機驅動器連接。
[0016]作為優選的技術方案:變量排油泵在系統最高壓力和最大流量時所需的功率大于伺服電機或伺服驅動器的額定功率。
[0017]控制器為PLC(Programmable Logic Controller，PLC)，即可編程邏輯控制器。控制器與伺服驅動器通過總線進行連接通訊。
[0018]斜盤位置傳感器用于測定變量排油泵的排量，伺服驅動器可根據變量排油泵上的斜盤位置傳感器的信號，調整輸出轉速，進而通過伺服電機調整變量排油泵的排量。
[0019]伺服驅動器和伺服電機在做高壓低速注射，或者低速保壓時，控制器按規則調整變量排油泵排量，使伺服驅動器和伺服電機保持較小的電流，伺服電機保持較高的轉速，從而保證長時間的工作，以及穩定的壓力。
[0020]節能動力系統包括伺服電機、伺服驅動器、變量排油泵、壓力傳感器、總線通訊線及控制器。控制器和伺服驅動器之間通過總線進行連接，總線上的信號包括壓力、流量指令信號、變量排油泵排量信號等、以及其他信號。伺服驅動器接受上位機信號，以及接受系統中壓力傳感器、斜盤位置傳感器、電機轉速編碼等信號后，經計算輸出電壓和電流，驅動伺服電機按一定轉速和扭矩運行；另外，伺服驅動器接受上位機信號后，輸出流量信號控制變量排油泵的流量。變量排油泵為帶斜盤位置反饋的變量柱塞泵，變量排油泵在注塑機最高系統壓力下需要的扭矩是伺服電機額定扭矩的1.5?2倍，伺服電機在最高壓力最大油泵排量時所需的電流是伺服驅動器的額定電流的1.8?2.3倍。
[0021]本實用新型的控制方法為:在注塑機運行各個動作時，上位機都會發出壓力、流量、變量泵斜排角指令信號等，變量泵斜排角會按照不同的動作進行比例輸出，如注射、儲料等大流量動作時，按設定流量值輸出，除注射、儲料動作外，其余動作時按設定流量值得X% (X數值可在上位機上設定，按照油泵排量的在系統壓力下需要的扭矩為電機的額定扭矩的1.2倍進行計算)輸出；在注射動作時，前期模腔未填充，負載較低，變量排油泵排量最大伺服電機也能承受，隨著模腔填充，負載不斷增大，當伺服電機電流超過伺服驅動器額定電流值的1.5倍時，伺