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浅析注塑机伺服系统及未来市场趋势

2012-06-07 09:25
潇纵
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  在当前对环保诉求日益高涨的环境需求及政策鼓励下,各种节能设施、设备或技术等在近几十年一直备受重视,如注塑机领域的伺服技术。台湾地区前三大塑料注塑机器设备企业富强鑫集团注塑事业部早在2008年前就开始酝酿节能系统在注塑机的运用,于2008年2月开始第一批伺服节能环保型注塑机量产,这批机器实现了高节能、高精度、高应答、低噪音、低油温等优异特性,在理想状态下,与变量泵机种相比,节能达40%,与传统定量泵机种相比,节能达70-80%,随后陆续将伺服节能系统拓展至其它不同机种,包括快速机、电木机以及大型两板机等,对于客户端每年电费节省至少50-60%以上。

  伺服节能技术概述

  早期注塑机以全液压式为主,对于节能及环保的贡献明显较弱,全电注塑机是节能与环保贡献上最具代表性的设备技术,两者主要差异上在于伺服马达的使用,而油电混合注塑机兼具液压与伺服之优点。此外,油压机在长时间维持高压、高出力时仍有全电机无法完全取代的优势,因此具节能环保的全液压系统也是现阶段最具潜能的设备技术。

  

定量泵液压系统(图1)与伺服控制之液压系统(图2)对比

  传统定量泵与伺服系统之差异

  注塑机从标准动作上可分解成锁模、射胶/保压、加料、冷却、开模、顶出等几个阶段,各个阶段皆需要提供不同且适当的压力和流量,对油泵马达而言,注塑机成型过程是属于变化的负载状态。在定量泵的液压系统中,马达以恒定转速持续提供恒定流量,尽管通过比例式压力流量比例阀(EFBG)可达到各阶段所需压力及流量比例配置的结果,但控制所需之外的液压油仍须排回油箱。对注塑机而言,输出功耗造成的电力消耗是持续性的,也就是说若注塑机处待机状态,定量泵仍不断提供恒定的流量并直接排回油箱,形成相当大且不必要的电力耗费。

  伺服系统的控制技术可改善上述定量泵液压系统的缺点。伺服马达通过编码器传输信号回馈至驱动器进行精准的回转控制,使受控液压油之流量需求经油泵直接输出,也就是说输出流量的大小是通过精准转速的增减控制来获得。液压油压力控制方面则通过油泵上串联的压力传感器,将压力信号结果传递回馈至驱动器端进行连续的闭回路控制,以达到压力精准控制的目的,如此一来,伺服控制系统就可精准的提供注塑成型各阶段所需要的压力与流量,比较定量泵系统,可大幅降低输出的电力消耗。

  注塑成型节能原理

  从注塑成型各阶段电力消耗状态来看,加料及冷却两阶段属于长时间动作,其电力最值得节省,尤其是冷却,伺服系统对注塑机而言完全不需做功,换言之,产品成型周期中冷却时间越长,节能效益就越显著。

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