注塑机待机产品有影响产品销售的因素因素

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注塑机伺服电机节能问题
来源:国际塑料商情
作者:佚名日 17:26
[导读] 节能的本质: 注塑机要产生如锁模及注塑等动作,亦要产生热量将料筒内的塑料加热/塑化。动能及热能的节约,只能从
节能的本质: 注塑机要产生如锁模及注塑等动作,亦要产生将料筒内的塑料加热/塑化。动能及热能的节约,只能从减少浪费着手,别无它法。让我们先温习热力学的两大定律。 热力学第一定律: 热力学的第一定律就是能量守衡。在能量的转换中,能量只从一种型态变做另一种型态,但转换之前及之后的能量是相等的,既没有增加也没有减少。 热力学第二定律: 热力学第二定律认为在转换过程中,热熵(entropy)只会增加,不会减少。热熵这个概念很难用几句话讲得清楚。对于这个讨论来说,第二定律可以简化为“无用”输出能量就是热能。 异步电机: 传统的注塑机是用异步(鼠笼式)电机来驱动油泵的。异步电机的定子在三相电的驱动下产生旋转磁场。以四极定子及50 Hz 的供电为例,磁场以1500 rpm 的速度转动。 转子上有多条斜放的铜枝,它们都是在末端短接的。鼠笼由此得名。在旋转的磁场下,铜枝上感应出电流。电流与磁场相互作用下产生扭力,转动转子。转子的转速比旋转磁场低20~60 rpm,故称为异步(非同步)电机。 矽铁片重叠起来支撑着转子的铜枝及定子的线圈。
图1 异步电机及风扇
图2 鼠笼(显示铜枝及三片矽钢片)
图3 转子及定子的矽钢片及转子异步电机将电能转换为动能。在转换过程中,由于线圈的电阻、涡流在矽铁片中的产生及轴承的摩擦,输出的“有用”动能只是输入电能的9成左右(在满载时),其他便转换为热能。故电机都会自带风扇,将热能带走,以免电机过度升温。 异步电机都能短暂过载达两倍。过载时,电流增加,故发热也增加。在没有过载保护之下,线圈会烧毁。 油泵: 油泵将旋转的动能转换为液能(压力及流量)。油泵内的摩擦力会降低输出压力。油泵的内漏会降低输出流量。故输出的(有用)液能是比输入的旋转动能低,而无用的热能便跑到压力油去,使其升温,是注塑机为何要安装压力油冷却器的原因之一。 油马达、油缸:油马达及油缸分别将液能转回旋转动能及线形动能,来驱动如螺杆的塑化及注射动作。如油泵一样,转换过程中产生了热量,提高了油温。 油管: 压力油在油管内流动,在管接头处转弯,都会与管壁及自相摩擦而降低了压力,产生了热能。廉价的注塑机都会用小的管径来降低成本,但必然便提高了油在管内的流速,摩擦的损失增加,油温便升得更高,便浪费更多的能量。 定量泵为何耗能? 用恒定转速的异步电机来带动定量泵,油泵是输出恒定的流量的,但注塑周期中的各个动作,如开合模、顶出、塑化、注射及保压,甚至待机状态对流量的要求都不同。动作用不着的流量便在当时的设定压力下流回油箱。所需动作越慢,流回油箱的量越多,浪费的能量便越多。同样,设定的压力越大,流回油箱的浪费便越大。浪费了的能量都变为热能,将油温提高。 在注塑周期中,保压所需的油量很低,因螺杆前行的速度只需要足够填补成品冷却时的收缩量,估计不会超过油泵流量的5%,那油泵95%以上的流量便在保压压力下流回油箱。成品壁厚越大,保压时间便越长,浪费的能量便越多。从另一角度看,可以节能的幅度便越大,或节能的额外投资的回本期越短。 一般来讲,当动作的速度离全速越远、动作的时间越长、压力越大,潜在节能的幅度便越大。 变量泵如何变量? 从以上得知,节能的钥匙在于能够改变流量。变量泵能提供从零到最大的流量,而且是在异步电机恒速转动下能提供的。 最常用的变量泵采用斜盘轴向柱塞设计。当斜盘的角度是零(最大),柱塞的排量便是零(最大)。按流量的需要将斜盘的角度改变,从而达到流量的调节。 变频器如何变量? 变频器改变交流电的频率,将市电的50 Hz变为5 ~ 50 Hz,使异步电机的转速在10% ~ 100%中改变。配上定量泵后,油流量便在10% ~ 100%中改变。 由于变频器是一台强电流电子设备,它本身亦消耗电能,故节能效果较变量泵逊色。 异步电机的设计是为了恒速使用的,便没有考虑转子惯性的优化。转子每次加速减速如需要0.1秒,一个周期内不下20次的变速便需要2秒。一般用家都会发觉变频器的使用拖慢了生产率,再降低它的吸引性。 定量泵多数是叶片泵。叶片泵利用离心力将叶片压紧泵壳做成密封,才能将油泵出来。当转速降下来时,离心力也降下来,故在低流量时,内漏增加,油泵的效率下降。 其实变频器只是在注塑机翻新改进时加进去,因只涉及接线的改动,比定量泵改为变量泵的工夫少及简单很多。新购买注塑机时是不会用定量泵配变频器的。 伺服电机是为加速减速优化的。伺服电机如何能在维持扭矩之下降低惯性?原来是利用了以下的物理关系。(∝是代表“正比于”的数学符号。) 扭矩 ∝ 转子直径 (线性比例) 惯性 ∝(转子直径)2 (平方比例) 扭矩 ∝ 转子长度 (线性比例) 平方比例较线性比例提升得快。如转子直径增加20%,(转子直径)2便增加44%(1.22 = 1.44)。 伺服电机的转子设计用小直径来降低惯性,再以长的转子来回复失去的扭矩。伺服电机的外观也明显看见是直径小但长度大的。 某日本供应商采用钕(neodymium)磁铁(是稀土磁铁的一种)来产生转子的磁场,比一般的铁氧体磁铁(ferrite magnet)强,故扭矩便能提高。此供应商更采用了磁阻扭矩(reluctance torque)来产生额外的扭矩。 采用永磁来产生磁场亦比用电磁或电感产生磁场的效率更高,因为就避免了线圈的损失及涡流的损失。 伺服电机从0 rpm速到2000 rpm,只需要0.05 秒。因此,用变速伺服电机来驱动油泵,拖慢生产力的情况只在短于5秒周期时才能察觉。 伺服电机在制动时变了发电机,驱动制动电阻,而动能则在制动电阻上变为热能,散发在大气中。有瑞士注塑机厂在其全电机中采用储能电池吸收了制动的动能,然后释放出来驱动电机。这充分体现了节能的本色:利用额外的设备来节省(在这里应称为回收再用)能源。 全电机 全电机的省电效果是众所周知的。全电机的驱动也是用伺服电机的,只不过它最少用四个伺服电机来直接驱动注射、塑化、开合模及顶出动作。其余的动作如抽芯/旋脱,射台及调模有用伺服电机,亦有用较便宜的电机来驱动。 直接驱动采用螺丝或曲臂将旋转的动能变为线性的动能,或采用皮带或齿轮将高速的旋转动能变为低速的旋转动能。 伺服电机驱动油泵,油流过管道到达油缸或油马达,再转换为动能与全电机比较,直接驱动节省了两个转换过程,估计可节约10%的能量。两者之间的比较,表列于后。 待机状态 启动了注塑机的电机后而注塑机没有动作的状态称为待机状态。 在以下的情况下,注塑机是处于待机状态的。 1. 当冷却时间比塑化时间长,多出来的冷却时间中,注塑机是处于待机状态的。产品越厚,待机状态时间便越长。 2. 机械手取出成品/水口时。 3. 半自动操作时操作员打开安全门取出成品/水口或插件时。 异步电机驱动变量泵在待机状态时是恒速转动但没有流量的,但在一台11 kW的注塑机上测出电机的电流是7 A,比11 kW电机的24 A额定电流是一个大的比例(29%)。 伺服电机驱动变量泵在待机状态时是不转动的。虚耗的只是伺服电机(电子)驱动器的能量。以11 kW伺服电机为例,电流不到1 A。 油温作指示 伺服电机驱动油泵的节能效果,从压力油油温可见一班。 采用一台50吨注塑机注塑单腔的航空杯,在华南的夏季及没有压力油冷却的条件下,油温只有37度摄氏。 如压力油的升温是节能的指示,这一点是连异步电机驱动变量泵都望尘莫及的。 电机效率 效率是输出功率除以输入功率的比例。 效率 = 输出功率/输入功率 电机的输入功率是用电的功率。 电机的输出功率是转动的功率。 在理想的没有损失的情况下,输出功率等于输入功率,效率便等于100%。损失了的功率变了热的功率。 异步电机在额定负荷时效率约90%,但在负荷低于50%时,效率大幅下降,也就是前述的待机状态消耗29%额定电流的原因。 有英国公司提供“节能宝”在异步电机低负荷时降低供应电压,从而减少铜线圈产生过量的磁通,降低损失,达节能之效。留意电机的转速不变,故不影响注塑周期。 能节能多少? 据某伺服电机供应商的资料,伺服电机驱动油泵比传统定量泵节能60%,比变量泵节能40%。 另一供应商则声称节能50%以上。 其实能节约多少与产品的壁厚,模具是否用冷流道、保压时间、待机时间都有关系,是不能一概而论的。 大致来讲,壁厚越大,伺服电机的节能便越多。壁厚大时,保压时间便长,待机时间亦长,便能更节约。瓶坯的注塑便属于这类。如冷流道的直径大于壁厚,冷却时间便由流道直径来支配。 相反,薄壁产品(热流道模具)的保压时间短,甚至是0,而冷却时间也是0,伺服电机的节能便有限。达明推荐周期5秒或以下的薄壁饭盒(壁厚0.5mm)采用异步电机驱动定量泵注塑机来生产,因周期大部分以全速全压进行,能节省的浪费有限。甚至伺服电机的加速减速会延长了注塑周期。 周期5-8秒的产品,可以用异步电机驱动变量泵注塑机来生产。 周期8秒以上的产品、冷却时间比塑化时间长、注射时间超过3秒、螺杆转速在70%以下、采用机械手取出、采用半自动操作都推荐使用“节能宝”或伺服电机注塑机来生产。 齿轮泵对柱塞泵 注塑机采用的定量泵以叶片泵为主。叶片泵依靠离心力将叶片压紧泵体的内壁,进行其从油箱吸油,向出口泵油的工作。在低转速时,由于离心力下降,内漏增加,泵的容积效率便减少,故不适合配合变速的伺服电机使用。 配合伺服电机使用的油泵有定量的齿轮泵及变量的柱塞泵两种。 齿轮泵的容积效率在90%以下。其构造较简单,成本不高,噪音不大,对油污的容隐度则较大。 柱塞泵的容积效率在95%左右。它的构造精密,对油污的容隐度不高,噪音亦较大。但其变量特性可用来降低对伺服电机的扭矩负载,故降低其电流及其发热,使在需要极低流量的保压,保压时间能够更长。这在油研公司的双排量设计发挥了出来。 从下图得知,保压及高压合模所需的流量低但压力高,可将变量泵转为小排量,降低在低速时伺服电机的大电流产生的发热。此功能连全电机也做不到。如不用双排量的话,保压及高压合模会超越原排量的压力流量范围,但仍在虚线的超载范围内,可以作短暂保压及高压合模。如锁模方法是采用机铰,高压合模自然是短暂的。直压锁模如不采用单向阀将锁模力锁住,便要靠电机油泵不停地工作来维持锁模力。双排量的小排量能提供长时间的保压及高压合模。
伺服电机的限制 伺服电机在“低转速”时的反电势(counter emf)较“高转速”时低,电流增加使线圈过分发热。这在长时间保压时会发生。油研公司用变量泵降低排量,维持电机的高转速来舒缓这个问题。选购注塑机时还要留意伺服电机功率是否过小。 大的注塑机需要大的电机/油泵来驱动,但大的伺服电机,其转子便有大的惯性,不能达到0.05 秒从0到2000 rpm的要求。如以日本的两家伺服电机带油泵的供应商为例,最大的电机也只有15 kW。 更大的注塑机只能将两个或以上伺服电机/油泵合流来驱动,便既能达到油流量的要求,亦能达到反应时间的要求。有一台3500吨的注塑机是采用10套伺服电机/油泵合流来驱动的。 伺服电机的成本高,是否值得采用就要看产品而定(参考前一节),亦要看目前的注塑机是采用定量泵还是变量泵的。若额外的投资回本期在两年内,便是值得的。 标准度及其他优点 伺服电机的转轴配有编码器,与驱动器一同提供转速的闭环控制。由于螺杆的注射速度才是闭环控制的目标而油泵转速只是正比于注射速度,伺服电机只达到速度半闭环的控制,但当然已比开环控制精准。 伺服电机驱动的油泵在出口处配有压力传感器,与驱动器一同提供压力的闭环控制。这样的话,伺服电机驱动油泵便能提供3/4闭环控制了(3/4=1/2*1/2+1/2*1)。 精准的速度及压力控制是稳定生产力的先决条件。由于油温度不高,油温的波动亦较低,再提高了稳定性。油温不高亦可以节省甚至去除压力油冷却的需要。其他优点有低燥音(尤其是在待机状态),体积小及重量轻等。 电热的节能 基于同样原理,料筒上的电热瓦能够节能,只能从减少浪费着手。 在料筒装上保温罩及保温罩是否含保温绵都可在不同程度上减少浪费。 料筒上的电热瓦用热传导方式经料筒壁向料筒内的塑料加热。同时,电热瓦亦以辐射及对流方式流失,浪费了热能。装了保温绵的保温罩能减少流失。 从操作方面节能 保温罩很多时候在修理电热瓦或电热后未有及时装上,便流失了热能。 在装有摇头风扇的车间要避免风扇吹到料筒/保温罩,否则强制对流不但增加流失,还影响了料筒的温度,产品便不稳定。 靠近冷水环的一段电热不要设置太高温。此段的热能还能用传导方式往冷水环方向流失能量。 革命 自从发明了注塑机后,注塑机经历过几个技术性的革命。 往复螺杆是早期的一个创新,将塑化及注射功能组合起来,降低了注塑机的成本。 第二个创新算是比例压力及流量阀,这与第三个创新:微处理器的广泛使用息息相关。动作的压力及流量再不用在阀上手调设置,注塑参数还能记忆起来,方便下次调出来再用。 第四个创新是变量泵的广泛采用,这与不断上涨的电费不无关系。 第五个创新应算是全电机的推出。由于没有油温的影响,它将稳定性大幅提高。精准、并行动作、省电、减少噪音、没有漏油污染等都得以大幅改进。 第六个创新便是伺服电机驱动油泵在注塑机上的应用。节能及3/4闭环、减少噪音等的优点近乎全电机的,但成本就低多了。在原油价不断上升的今天,相信会大行其道。 总结 节能的本质在于减少浪费。当注塑机动作不是全速时,降低流量便能减少浪费。新的技术如变量泵及伺服电机能够降低流量。
伺服电机与异步电机基本上有以下分别,使前者能在注塑机上发挥其节能作用。 在低负荷时(含待机状态),异步电机的效率很低,便做成浪费。异步电机是恒速转动的,但伺服电机能变速,包含待机状态的仃转,便能减少了摩擦及低效率的浪费。 不是任何产品都适宜用伺服电机带油泵的注塑机来生产,就如不是任何产品都要用全电机来生产一样。定量泵及变量泵机还有其存在的价值。是否采用此技术要计算投资回本期来作出决定。操作员的培训及电热的节能亦需留意.
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在塑料加工行业中,注塑机是一种必不可少的设备。我国现在已经成为世界上注塑机台件生产的第一大国,那么选购注塑机的时候应该选择什么品牌呢?小编了解了下注塑机的主要品牌,总结在此。&&---
标签:注塑机|注射成型机|注射剂|塑料|品牌
注塑机品牌有哪些?
&&&&&&&& 在塑料加工行业中,注塑机是一种必不可少的设备。我国现在已经成为世界上注塑机台件生产的第一大国,那么选购注塑机的时候应该选择什么品牌呢?小编了解了下注塑机的主要品牌,总结在此。
注塑机概述
&&&&&&& 注塑机又名注射成型机或注射机。它是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注塑机按照注射装置和锁模装置的排列方式,可分为立式、卧式和立卧复合式。注塑机通常由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。
&&&&&&&& 注塑机是塑料加工业中使用量最大的加工机械,不仅有大量的产品可用注塑机直接生产,而且还是组成注拉吹工艺的关键设备。中国已成为世界塑机台件生产的第一大国,促进中国注塑机设备制造业发展的原因在于:一是与国际著名企业进行合资及技术合作;二是中国企业逐渐适应了机械零部件的国际釆购方式,掌握了釆购渠道。同时,我国注塑机的生产还呈现出很强的区域特色,浙江的宁波和广东的东莞等地,已成为我国乃至全球重要的注塑机生产基地。
(1)按塑化方式分类
1. 柱塞式塑料注射成型机
它的混炼性很差的,塑化性也不好,要加装分流梭装置。现在已很少使用。
2. 往复式螺杆式塑料注射成型机;
依靠螺杆进行塑化与注射,混炼性和塑化性都很好,现在使用最多。
3. 螺杆&&柱塞式塑料注射成型机依靠螺杆进行塑化与依靠柱塞进行注射,两个过程分开来。
(2)按合模方式分类
3..液压&&机械式
注塑机知名品牌
&&&&&&& 注塑机品牌是影响用户选择的重要因素之一,选择一个称心的品牌尤为重要。下面时我收集的一些国内外比较知名的注塑机品牌,供大家参考。
1。欧洲注塑机品牌:恩格尔engel(奥地利)耐司特(瑞士)德国的有很多,巴顿菲尔battenfeld,克罗斯玛菲(KRAUSS-MAFFEI),德玛格demag,米拉克郎,雅宝(arburg),新德多(意大利)BOY。欣欣那提(美国)REMU,SIG。哈斯基husky。
2。日本注塑机品牌:日精nissei,日钢jsw,发那克fanuc,宇部,东洋toyo,东芝toshiba,川口KAWAGUCHI,川刚,三菱mitsubishi,住友sumitomo,新泻niigata,沙迪克(Sodick),菱屋。
日本东芝注塑机
3。韩国及台湾注塑机品牌:宇进,LG,台湾亚塑,台湾震雄,台中精,全力发,富强鑫,超群,华嵘,义展,舜展,TMC,群基,南嵘,今机,宗伟,华钦,精机,联塑,台塑。
4。香港注塑机品牌:仁兴,东华,恒生,5。国产注塑机品牌:胜岳,震德,海天,华大,格兰,博创,宏大,王牌,东方,涌太,海泰,精力,力马,宏天,宏太,力广,弘力,海星,海鹰,海达,涌江,三顺,金星,浙江塑机总厂,柳塑,申达,双马,三元等等。
&&&&&& 注塑机作为一种塑料加工行业中的必备工具,购买后也离不开精心的保护和维修保养,因此购买哪个品牌,其售后和客服方面显得尤为重要。建议大家在保证好质量的前提下,按就近购买的原则进行选购
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2、注塑机的原理
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全面解析注塑机伺服系统及未来市场
CPRJ 中国塑料橡胶 :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。
  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。
  注塑机伺服节能系统之构成
  一般应用于全液压注塑机伺服节能系统的标准构成为三大组件:伺服马达、驱动器及油泵组。伺服马达分为AC感应伺服与永磁式伺服(同步伺服);驱动器的控制技术依据马达特性分为变频控制及伺服控制;油泵类型常见有齿轮泵、柱塞泵、叶片泵,齿轮泵包括外齿轮、内齿轮及螺旋式。
  除上述标准三大构成组件以外,伺服控制系统尚需要下列附属配件:
  1)控制卡(ControlCard)
  有些称PG卡,用于通讯接口之沟通与转换,使编码器信号回馈至该卡进行转速的向量控制。
  2)编码器传输线(Encoder)
  传递编码器上各端子信号至驱动器端,其驱动器端常用9pinD-sub作为通讯沟通接口。
  3)制动电阻(BreakResistance)
  又称刹车电阻或回升电阻,避免马达急转急停时因马达逆转所产生的电流直接回充至驱动器端,造成驱动器烧毁,制动电阻将消耗此回充电流转成热放走。目前已开发对回充电流进行电力储存并可重复利用的技术,是节能又一进步。
  4)压力传感器(PressureSensor)
  伺服系统对注塑成型进行压力闭回路控制的重要回馈组件,常设置在液压油泵出口端,常用压力规格为输出0-10V,对应最大压力为250bar。
  5)电磁干扰滤波器(EMIFilter)
  连接于RST与驱动器之间,避免驱动器受干扰或亦可能本体产生电磁干扰扩及RST,导致其它机台也受到干扰而影响运作。
  6)交流电抗
  降低主电源谐波、峰值电流,保护驱动机构的电子组件,也防止主电源的电压尖脉冲引起跳闸,对于电力质量较差的地区建议安装。
  7)电抗圈:用于降低辐射干扰,减少讯号因干扰造成传输的不稳定。
  伺服控制系统性能及节能验证
  巿面上伺服节能系统包括有台湾、大陆、日本及欧美系列等多样化产品,各家系统的关键构成组件几乎具高度搭配性,惟拼凑成套的系统其性能稳定性、操控性及价格合理性仍待检视。整套伺服控制系统中,以驱动器技术门坎属较高层级,国内虽有不少业者具开发能力,其稳定性、耐用性、安全性等仍待长期检视,故目前常见系统中仍以日本及欧美系列产品居多,如大金、东芝、东京计器、安川、三菱、伦茨、西门子及TDE等,国内如台达电子、赛艺等,大陆则以汇川及御能使用量较多;伺服马达则由于开发技术较成熟,整合较容易,国内已有数家厂商具制造能力,大陆当地伺服马达也发展的如火如荼;而油泵制造技术门坎更高,常见油泵技术来自德国及日本品牌居多,德制产品包括有艾克乐、弗依特、帕克、布赫等,日制产品包括有大金、SETIIMA及油研等。
  面临巿面上如此多样化的伺服节能系统产品,如何寻获更好且性价比高的产品,富强鑫提供一系列测试方法替客户进行严格把关。
  性能检验方法
  伺服节能系统对于注塑作业的执行,首要条件要具有精准控制能力与反应的灵敏度。当操控器发出压力与速度控制命令时,伺服节能系统马达油泵组需迅速从油箱内将油泵吸出,以提供各单元执行的做功需要。油压动力系统控制性能的优劣可藉由该马达油泵组于压力、速度的稳态控制能力、响应灵敏性及动态响应操控性来判别。
  注塑成型过程中,射胶与保压阶段为影响成型品质最重要的两个阶段,注塑阶段着重以速度控制为主、压力限制为辅,目的在快速完成模穴充填,速度的超越量过大或反应时间过长皆有可能造成产品的缺陷,如应力集中、成品粘模等。保压阶段因为熔胶已充填,仅需对熔胶的收缩进行稳定的补偿,因此成型着重以压力控制为主、速度限制为辅,尽可能避免因补偿压力不稳定造成成型密度不均一而衍生出如应力不均等问题。
  当伺服系统收到控制器命令时,马达油泵立即提供所需压力与流量需求。检视伺服控制系统基础性能表现的重要参考指标如下:1)反应时间:表示系统从起始动作,瞬间反应达到设定值所需要的时间,越快表示系统响应能力佳。2)超越量:起升瞬间其最大峰值超越预期设定值的量,超越量越小,表示目标控制能力稳定性高。3)瞬时响应:信号从起升瞬间,系统之时间响应部分仍属震荡,其所需花费的时间,花费时间越短表示系统恢复安定性较迅速,对成型周期时间短或需极端地高/低压开关者较具控制优势。4)稳态响应:表示瞬时响应消失后,所剩余之时间响应部分,稳态时间越长,表示系统持续负载下的安定性佳。5)下降时间:控制结束时恢复至原始待机状态下所需要的时间,此结果也将影响当控制切换至较低的压力或速度时,等同切换所需要的反应时间。6)下冲量:当控制切换由高至较低的压力或速度时,因马达反转设计造成的下冲结果,此控制目的与超越量相同,下冲量越小,目标控制能力越佳。
  还有一个很重要的参考指标称之稳态误差,压力之稳态误差主要来自油泵输送时因不断受压力闭回路控制及齿轮泵输送所产生的液压波动等综合因素造成的压力涟波现象,此波动与设计值之误差表现称为稳态误差;速度控制稳态误差表现亦受到速度闭回路控制影响,上述稳态表现结果都可通过PID的调整使更稳定输出。
  节能验证方法
  伺服节能系统应用于注塑机确实具有省能之功效,除了上述系统性能评定以外,当然省能的多寡也是受关切的议题。故针对注塑机节能规范,如欧洲Euromap60及中国大陆GB都已制订注塑机节能标准测试规范,台湾地区于2011年筹备推动注塑机节能认证规范及标志。
  欧规Euromap60注塑机能源消耗测定标准明确定义了比较特定机器的能量消耗之测定,仅需考虑注塑机包括一具往复运动螺杆一注塑单元的热塑性单元,电加热料管及一无任何辅助的水平(卧式)锁模单元,不包括提供机台及模具的冷却系统、外部空压系统等。
  大陆GB节能规范规定了注塑机的能耗检测方法、能耗等级评定和节能评价。该规范仅适用于理论注射容积大于16cm3的单螺杆。两种规范都适用于注塑机耗能(节能)测试,并可用于评定不同伺服节能系统的能效。
  回顾CHINAPLAS2011国际橡塑展,伺服节能系统已是各注塑机展商必备的基本条件,展场中伺服节能系统整合供货商至少10家以上,说明伺服节能系统技术趋于成熟,且已有许多厂商投入生产及制造,甚至直接垂直整合。伺服系统中关键的控制适配卡也已有提出应用之概念,若整合此技术资源亦表示伺服油泵控制技术将可自行掌握。另外大型两板机也陆续被展示出,不难发现,伺服节能系统若用在高阶大型机种其节能效益必然显著,惟伺服马达、驱动器等大功率需求仍待考验,故下阶段的伺服节能系统导入超大型机种使用必定是趋势之一,其大功率伺服马达、控制器以及大流量油泵将会是下阶段的重要关键零组件。
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