基于宇部注塑机液压伺服及同步能效提升研究

项　钢　严晓华

延锋彼欧汽车外饰系统有限公司

基于宇部注塑机液压伺服及同步能效提升研究

项钢严晓华

延锋彼欧汽车外饰系统有限公司

阐述宇部注塑机驱动工作原理及注塑机驱动改进过程，介绍液压伺服泵新技术的特点及优势，介绍同步功能实现的工作原理和性能比较。通过实际改造及应用，液压泵伺服新技术及同步功能实现对提升注塑机效率和节约能耗具有重要作用。

注塑机；节能技术；液压泵伺服驱动；同步功能

液压驱动和控制系统是液压驱动型注塑机的重要组成部分，液压驱动型注塑机节能技术的主要研究领域集中围绕液压驱动和控制技术的主题展开。从20世纪90年代末期开始， 随着能源问题与环境问题日益受到重视，及行业竞争日趋激烈，如何将一台“电老虎”般的高能耗注塑机变为一台“绿色的”环保节能型注塑机，从而降低能耗、降低生产成本，成为注塑企业迫切需要关注和解决的问题。

众所周知，在注塑产品的成本的构成中，电费占了相当的比例，依据注塑机设备的工艺特点，传统的注塑机油泵电机耗电占整个设备耗电量的比例高达80%～90%，因此降低注塑机能耗的主要矛盾为：降低油泵电机的能耗。而并行控制技术的引入，能够实现注塑机自动加工中的同步动作，将注塑机原有的单独的动力供给系统改造成多系统的分流/合流伺服电液控制，对全过程动力实现按需分配，优化驱动系统，最大限度降低无效功耗。

1　原理及控制系统介绍

1.1注塑工作原理及工艺过程

注塑机的工作原理为利用塑料的热塑性，经加热融化后，加以高的压力使其快速流入模腔，经一段时间的保压和冷却，成为各种形状的塑料制品。注塑机的工艺过程一般分为合模（锁模）、射胶、保压、熔胶（冷却）、松模、开模、取出等几个阶段（见图1），各个阶段需要不同的压力和流量。

图1　工艺流程图

1.2液压控制系统

宇部注塑机的动力驱动主要通过油泵和电机以恒定转速提供恒定的流量，多余的液压油通过溢流阀回流，达到成型工艺条件设定的流量和压力完成注塑，由此造成的能量损失高达36%～68%。而改造方向液压伺服则通过注塑机电脑系统控制液压阀的动作，实现对各个油缸的流量和压力的顺序控制（见图2），从而完成整个注塑流程。因油泵的输出流量正比于电机的转速，油路内的压力正比于电机的输出扭矩，精确控制电机的输出扭矩和转速，就可以精确地控制注塑机在工作时的流量和压力。

图2　液压伺服控制

2　性能比较

2.1液压伺服性能比较

电液伺服改造是集液压和伺服驱动于一体的技术，它融合了全液压式注塑机的低成本和全电动式的高性能的优点见表1。虽然其投入相对于传统的变频改造要高，但是其极高的节电能力、对机器精度的提高、生产效率的提高、合格率的提高等优异性能完全可以弥补这一不足，投入产出比相当可观，伺服改造必将成为国内注塑机节能改造的主导方向。

表1　驱动系统性能比较

2.2同步动作性能比较

如图3，同步功能的实现能够将开合模、冷却、顶出等环节进行优化，减少工艺过程内的等待时间浪费，缩短循环周期。

3　 改造内容及效果

3.1改造内容

（1）提高设备稳定性、制造精度及动态响应，降低注塑能耗。最终采用电液伺服控制系统，以永磁伺服电机、齿轮泵、伺服控制器替换异步交流电机、定量叶片泵。

（2）具备二独立回路，满足溶胶时同步开合模及同步顶出和中子功能。通过上位机指令，系统能够自动分流或合流为注塑工艺动作供油。

3.2改造预期

（1）超强节电特性。伺服电机输出功率，根据负载变化而变化，不存在多余能量浪费。保压和冷却阶段，能耗极低，几乎为零。为此，产品成型过程中，保压和冷却所占整个周期的比例越大，节能效果越明显。

（2）快响应、高精度。提高液压系统的响应速度，减少动作转换时间，加快整机的运行节拍。采用闭环控制，射台运动位置重复精度高，生产出的产品精度高，减少次品率。

（3）增加同步动作，缩短节拍。可在冷却，开合模，顶进顶退时同时完成，大幅缩短生产周期。3.3 改造效果

表2和表3为改造前后节能效果

图3　同服同步与传统注塑示意图

表2　改造前

表3　改造后

（1）在相同使用状态下，节电效果明显，可达48%以上。

（2）相比传统注塑机具备成型稳定性高、动态响应快、低噪声、低温升等优势。

（3）可大幅缩短成型周期，平均降低10s以上，在不增加设备及场地的情况下，提高生产产能。

4　 结语

将普通注塑机改造为伺服注塑机，虽然需要一定程度的投入，但是注塑机伺服改造在节约资源、改善环境、降低成本、性能提升方面都有较大回报。注塑机伺服改造无论对于企业还是社会，都应该大力提倡和发展！

节能信息与动态

松江区开展重点用能企业节能降耗业务培训

7月28日，松江区市场监管局联合区发改委等有关部门，召开重点用能企业节能降耗业务培训会。会上，各行政主管单位从能源审计、节能政策、能耗统计政策等方面进行了宣贯。国家能源中心和中启计量体系认证中心有关专家，紧密联系当前能源计量审查工作，就用能单位能源计量器具配备管理通则、测量管理体系认证等相关业务开展培训。通过培训，进一步提升了企业的能源计量法制意识，明确了用能单位的量化目标和任务要求，强化了重点用能单位的目标责任和压力动力。全区121家2千t以上标煤能耗单位的负责人和能源管理专员参加培训。 （松江区）

Study on Hydraulic Servo and Synchronization Energy Efficiency Based on Ube Plastic Injection Moulding Machine

Xiang Gang， Yan Xiaohua
Yanfeng Plastic Omnium Automotive Exterior System Co.，Ltd

The article introduces Ube plastic injection moulding machine driving principle and plastic injection moulding machine improvement process. It shows that hydraulic servo new technology characteristics and advantages and introduces synchronization function realization working principle and performance comparison. Through practical renovation and application， hydraulic servo new technology and synchronization function realization have important function on plastic injection moulding machine efficiency and energy consumption saving.

Plastic Injection Moulding Machine， Energy Saving Technology， Hydraulic Servo Driving， Synchronization Function

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.08.010