塑料行业发展越来越迅速,其中注塑行业也正迎来一个飞速发展的机遇。在塑料加工行业中,注塑机应用最为广泛,但是耗能较大,同时行业内的竞争日渐激烈,各厂家除了重视产品质量和品牌外,也越来越重视生产成本的控制。随着变频技术的推广,变频调速在传动控制和节能领域已日渐得到了广泛应用,在注塑机上推广变频器可以减少能耗,提高工作效率,实现节约电能(大约30%~50%具体要根据加工的产品的工艺工况),变频器的加入对提高产品质量、降低噪声污染、提高可靠性、延长电机使用寿命等优点发挥了巨大作用。
注塑机主要是用于生产塑料制件,普通注塑机通常采用液压传动,广泛应用于国防、电力,电子、电气、日常生活用品等,其结构如下图所示:主要包括注射装置、开合模装置、液压传动装置和电气控制系统等四个部分。
注射装置:注射系统包括料斗、料筒、加热器、计量装置、螺杆(柱塞式注塑机为柱塞和分流梭)。注射系统在其中起到加热熔融塑料,使其达到粘流状态,施加高压,使其射入模具型腔的作用。
开合模装置:主要由前后固定模板、移动模板、拉杆、合模油缸、连杆机构、调模机构及制品推出机构等组成。合模系统在其中起到实现模具的闭合、锁紧、开启和顶出制品的作用。
液压传动装置和电气控制系统:保证注射成型按照预定的工艺要求(压力、速度、时间、温度)和程序准确运行。
注塑机的工艺是一个按照预定周期动作的过程,即以【合模-锁模-射嘴前进-射胶-保压-冷却-预塑-射台后退-开模-取出制品等】加工工序达到某件产品成型。
锁模:模板快速接近定模板(包括慢速-快速-慢速),且确认无异物存在下,系统转为高压,将模板锁合(保持油缸内压力)
射台前移到位:射台前进到指定位置(喷嘴与模具紧贴)
注塑:可设定螺杆以多段速度,压力和行程,对料筒前端的熔料注入模腔
冷却和保压:按设定多种压力和时间段,保持料筒的压力,同时模腔冷却成型
冷却和预塑:膜腔内制品继续冷却,同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推,螺杆在设定的背压控制下后退,当螺杆后退到预定位置,螺杆停止旋转,注射油缸按设定松退,预料结束
射台后退:预塑结束后,射台后退到指定位置
开模:模板后退到原位(包括慢速-快速-慢速)
顶针:顶针顶出制品
溢流损耗:随产品及加工工序不同,各工序所需液压、流量、压力不同。所以对于油泵马达而言,注塑机注塑过程中的负载是处于变化状态的。而泵的流量是按照所需的最大流量来设计的,油泵工作时以恒定的转速提供的液压流量,当注塑机所需的流量小于最大流量时,多余的液压将通过溢流阀回流,这一部分能量就损耗掉了。
节流损耗:当液压油流经阀的节流口时会有一定的压降,这就是节流损耗。由于方向阀的节流面积比较大,所以大部分的节流损耗发生在比例阀上。同时由于液压长期全速循环流动与液压件机械剧烈磨擦,造成油温过高,噪音过大,机械寿命缩短等不良现象。
设计余量损耗: 通常在设计中,一般会考虑到共用性,设计时以最大容量为基础,因此用户油泵电机设计的容量比实际需要高出很多,存在“大马拉小车”的现象,造成电能的大量浪费。
针对注塑机的成型工序及工艺特点,我司设计了FR500系列变频器搭载专用扩展卡的方案控制油泵电机,既可提高设备的可靠性和使用寿命,又可节省大量电耗,极大地提高了企业的经济效益和市场竞争力。
1.具有注塑机专用的运行频率通道,控制精度±0.2%,0.5Hz 180%的起动转矩,加减速时间短,系统响应迅速。
2.可闭环控制油泵转速和启停,实现电机软启动,减小对设备的冲击和振动。
3. 注塑机液压油温升明显降低,可大大提高设备的使用寿命,空载和油泵低压时多余的电耗节约下来。
4.系统电流抑制能力强,有效避免过流等故障的出现,系统运行稳定。
5.系统节能效果显著,普遍可达30%~50%。
本文介绍了基于孚瑞肯FR500系列变频器的注塑机驱动方案,该方案具有加减速时间短、系统响应迅速、系统运行稳定的优势,系统技能效果显著的特点,注塑机液压油温升明显降低,有效延长了液压油的使用寿命,目前已成功地应用于多个注塑机节能改造现场。