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注塑機伺服節能技術近幾年來備受重視

發布時間:2012-12-03 來源: 環球塑化網 專題: 材料研發 打印

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  在當前對環保訴求日益高漲的環境需求及政策鼓勵下,各種節能設施、設備或技術等在近幾十年一直備受重視,如注塑機領域的伺服節能技術。

  臺灣地區前三大塑料注塑機器設備企業富強鑫集團注塑事業部早在2008年前就開始醞釀節能系統在注塑機的運用,于2008年2月開始第一批伺服節能環保型注塑機量產,這批機器實現了高節能、高精度、高應答、低噪音、低油溫等優異特性,在理想狀態下,與變量泵機種相比,節能達40%,與傳統定量泵機種相比,節能達 70-80%,隨后陸續將伺服節能系統拓展至其它不同機種,包括快速機、電木機以及大型兩板機等,對于客戶端每年電費節省至少50-60%以上。

  伺服節能技術概述早期注塑機以全液壓式為主,對于節能及環保的貢獻明顯較弱,全電注塑機是節能與環保貢獻上最具代表性的設備技術,兩者主要差異上在于伺服馬達的使用,而油電混合注塑機兼具液壓與伺服之優點。

  此外,油壓機在長時間維持高壓、高出力時仍有全電機無法完全取代的優勢,因此具節能環保的全液壓系統也是現階段最具潛能的設備技術。

  傳統定量泵與伺服系統之差異注塑機從標準動作上可分解成鎖模、射膠/保壓、加料、冷卻、開模、頂出等幾個階段,各個階段皆需要提供不同且適當的壓力和流量,對油泵馬達而言,注塑機成型過程是屬于變化的負載狀態。

  在定量泵的液壓系統中,馬達以恒定轉速持續提供恒定流量,盡管通過比例式壓力流量比例閥(EFBG)可達到各階段所需壓力及流量比例配置的結果,但控制所需之外的液壓油仍須排回油箱。對注塑機而言,輸出功耗造成的電力消耗是持續性的,也就是說若注塑機處待機狀態,定量泵仍不斷提供恒定的流量并直接排回油箱,形成相當大且不必要的電力耗費。伺服系統的控制技術可改善上述定量泵液壓系統的缺點。伺服馬達通過編碼器傳輸信號回饋至驅動器進行精準的回轉控制,使受控液壓油之流量需求經油泵直接輸出,也就是說輸出流量的大小是通過精準轉速的增減控制來獲得。

  液壓油壓力控制方面則通過油泵上串聯的壓力傳感器,將壓力信號結果傳遞回饋至驅動器端進行連續的閉回路控制,以達到壓力精準控制的目的,如此一來,伺服控制系統就可精準的提供注塑成型各階段所需要的壓力與流量,比較定量泵系統,可大幅降低輸出的電力消耗。

  注塑成型節能原理從注塑成型各階段電力消耗狀態來看,加料及冷卻兩階段屬于長時間動作,其電力最值得節省,尤其是冷卻,伺服系統對注塑機而言完全不需做功,換言之,產品成型周期中冷卻時間越長,節能效益就越顯著。

  注塑機伺服節能系統之構成一般應用于全液壓注塑機伺服節能系統的標準構成為三大組件:伺服馬達、驅動器及油泵組。

  伺服馬達分為AC感應伺服與永磁式伺服(同步伺服);驅動器的控制技術依據馬達特性分為變頻控制及伺服控制;油泵類型常見有齒輪泵、柱塞泵、葉片泵,齒輪泵包括外齒輪、內齒輪及螺旋式。除上述標準三大構成組件以外,伺服控制系統尚需要下列附屬配件:

  1、控制卡(ControlCard)有些稱PG卡,用于通訊接口之溝通與轉換,使編碼器信號回饋至該卡進行轉速的向量控制。

  2、編碼器傳輸線(Encoder)傳遞編碼器上各端子信號至驅動器端,其驅動器端常用9pinD-sub作為通訊溝通接口。

  3、制動電阻(BreakResistance)又稱剎車電阻或回升電阻,避免馬達急轉急停時因馬達逆轉所產生的電流直接回充至驅動器端,造成驅動器燒毀,制動電阻將消耗此回充電流轉成熱放走。

  目前已開發對回充電流進行電力儲存并可重復利用的技術,是節省能源的一大進步。

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