一、伺服液压驱动系统原理和传统定量泵注塑机原理及性能对比
伺服液压驱动系统可根据注塑机当前的工作状态,如锁模、射胶、熔胶、开模、顶针等阶段以及压力和速度的设定要求,自动调节油泵的转速,调节油泵供油量,使油泵实际供油量与注塑机实际负载流量在任何工作阶段均能保持一致,使电机在整个变化的负荷范围内的能量消耗达到所需的最小程度,彻底消除了溢流现象,并确保电机平稳、精确地运行。
传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压力时,用阀门调节,这时输入功率变化不大,大量能量以压力差的形式损耗在阀门上,产生溢流;一个周期工作流程中,负载的变化导致系统压力变化比较大,但油泵仍在50Hz运行,其供油量是恒定不变的,多余的液压油经溢流阀流回油箱,做无用功,白白地浪费了电能。
能耗对比图:
定量泵注塑机与SES伺服液压驱动系统注塑机对比
对比项目 |
传统定量泵注塑机 |
SES伺服液压驱动系统注塑机 |
耗 电 量 |
采用开环控制系统,供油大于需求。冷却时,电机仍在运转。无功时功率未能消除。采用鼠笼式感应异步电机,转动惯性量大。 |
采用伺服驱动闭环高压泵动力控制系统,供油时供等于需求。冷却时,电机处在停止状态。无功时功率可消除。减少不必要的能耗。 |
稳 定 性 |
采用开环控制系统,系统控制精度低,生产不稳定。 |
采用压力及流量双闭环的伺服驱动高压泵动力控制系统,系统稳定性明显提高。一般情况下,制品质量重复精度可以控制在0.3%,从而产品合格率提高。 |
精 密 度 |
采用开环控制系统,采用老鼠笼式感应异步电机,转动惯性大,系统响应慢,对需用精密调节的注塑工艺产品不容易满足要求。 |
采用伺服驱动闭环高压泵动力控制系统的转动惯量极小,系统响应速度极快,对需要精密调节的注塑工艺更加容易满足要求。同时减轻开、锁模冲击,延长机械和模具使用寿命。 |
噪 音 |
采用开环控制系统,采用老鼠笼式感应异步电机,转动惯性大,噪音也大。 |
采用伺服驱动闭环高压泵动力控制系统,噪音明显降低,改变工作环境更加环保。 |
油 温 |
采用开环定量泵控制系统,无论何时,只要是机器在运转,油都一直是在供大于求,大量液压油溢流回油箱,形成能源浪费。油温也会提高。 |
采用伺服驱动闭环高压泵动力控制系统自身发热明显减少,使油温保持在较低温度,明显延长液压系统元气件及液压油使用寿命,减少液压系统故障率。系统油温大幅降低,冷却用水量可节省60%左右。 |
三、伺服液压驱动系统组成及配件说明
菲仕伺服电机、伺服驱动器、日本住友齿轮泵、美国MEAS压力传感器、动力线、屏蔽信号线、电箱、进出油法兰等配件。
伺服系统标准配置四大件说明:
1. 菲仕伺服电机
菲仕伺服电机具有转动惯量小,响应速度快等优点,并采用无刷旋转变压器作为反馈元件,具有寿命长,可靠性高,编码精度高,响应速度快,抗干扰能力强等优点,能适应各种恶劣坏境条件。
2. 伺服驱动器
注塑机伺服驱动器是专门为注塑机开发的一款伺服节能动力系统。它精度高、环境适应能力强,调试及维护极为便利,并以高稳定性和高耐用性得到市场普遍认同。
3. 日本住友齿轮泵
拥有400多年历史的世界500强之一的住友集团制造的住友齿轮泵,结构简单持久耐用,噪音水平极低。
4. 压力传感器
压力传感器采用美国MESA品牌,分度值精确,稳定耐用,耐气泡冲击性能强。
四、伺服液压驱动系统性能
1.采用压力传感器作为回路反馈,故产品射出精度高,稳定性高,良品率提升,减少材料浪费。
2.省电节能,平均电机节约电费约40%--70%左右,大型机台更可高达80%以上,降低生产成本,提高竞争力。
3.降低电功率,扩充设备机台,不必申请增加电力。
4.油温不易上升,节水约60%左右,液压油使用期限长,降低车间温度与噪音,改善工作环境,降低维护成本。
5.降低成本,提升竞争力,亦可为地球绿色环保尽一份力量,实现共赢。
注塑机各液压技术对比
比较项目 |
定量泵系统 |
变量泵系统 |
变频节电器系统 |
SES伺服系统 |
液压油泵 |
叶片泵 |
变量泵 |
叶片泵 |
齿轮泵 |
油泵低速性能 |
低(内漏) |
低(斜盘) |
低(内漏) |
高(无内漏) |
低速低压可控性 |
差 |
一般 |
较差 |
好 |
液压油要求 |
中 |
高 |
中 |
中 |
电机 |
异步感应电机 |
异步感应电机 |
异步感应电机 |
永磁同步伺服电机 |
控制 |
星三角 |
星三角 |
变频器
|
伺服控制器 |
油路开闭环 |
开环 |
开环 |
闭环 |
双闭环 |
节电原理 |
/ |
转速不变,通过改变液压泵排量,来调节电机负载 |
通过闭环控制,变频调速调节电机负载 |
通过闭环控制,改变转速调节电机负载,响应速度快,电机效率高,油泵效率高,低速无内漏 |
节能改造 |
可变频节能改造、伺服改造 |
可伺服节能改造 |
可伺服节能改造 |
/ |
生产中油温 |
上升快,氧化快 |
上升较快,氧化
较快 |
上升较快,氧化较
快 |
上升慢,氧化慢 |
噪音 |
大 |
大 |
大 |
低 |
流量压力响应 |
标准 |
较高 |
滞后 |
较高 |
改造时间 |
/ |
2-3天 |
5 小时 |
1~2 天 |
缺点 |
能耗大 |
改造复杂 |
多采用国产变频器,性能不稳定;周期延长;不良率增大;谐波量增多,污染电网 |
投资回收期相对较长 |
使用环境要求 |
适用于精密注塑 |
不适用精密注塑 |
不适用精密注塑 |
适用于精密注塑 |
节电率 |
0% |
20%~30%(定量泵) |
20%~50%(定量泵) |
40%~70% (定量泵) |
投资回收期 |
/ |
10~16 个月左右 |
6~12 个月 |
9~18 个月左右 |
五、伺服液压驱动系统改造报价及改造成本回收分析
1.节电
由于伺服型注塑机中的伺服电机其是根据需要而改变的,不像三相交流异步电机转速和力矩是不变的,而电机的输出功率=扭矩X转速,因此实现了节电的效果,这是很明显的。另外,伺服电机内的磁场由强磁材料自行产生的;而交流异步电机的磁场是交变电流通过电机的定子产生的,要耗去电能(估计10%左右),所以节电是伺服型注塑机的特点。
2.精密
由于伺服型注塑机采用了压力传感器,通过压力传感器不断反馈信号,控制系统作出实时控制,使各阶段所需压力、流量快速、准确地实现,实现了闭环控制,系统稳定性明显提高。一般情况下,制品质量重复精度可以控制在0.3%,从而产品合格率提高,并且产量不低于改造前的水平。
3.高效
由于伺服电机的响应速度快,从0到额定转速只需35毫秒,因此加工产品的效率提高了,电机最高转速能达到2500转,而普通定量泵运行只能达到1460转,且反应速度为300MS。