半個(gè)世紀(jì)以來,塑料已成為工農(nóng)業(yè)和民用主要的材料之一。注塑機(jī)就是一種專用的塑料成型機(jī)械。它利用塑料的熱塑性,經(jīng)適當(dāng)加熱熔化后,加高壓快速流入模腔經(jīng)一定時(shí)間保壓、冷卻。成為各種型材和塑料制品。在注塑機(jī)上推廣應(yīng)用變頻器可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能、提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,降低油污染和噪聲污染,延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命等優(yōu)點(diǎn),因此將逐步推廣使用。
注塑機(jī)的工藝步驟如下:
1、鎖合模:模板快速,接近定模板,且確認(rèn)無異物存在時(shí),系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓,將模板鎖合。
2、注射臺(tái)前移:噴嘴與模具緊貼。
3、注射:注射螺桿以一定的壓力和速度將料筒前端的熔料注入模腔。
4、保壓、冷卻:通過此動(dòng)作,使模腔內(nèi)的塑料制品冷卻成形。
5、預(yù)塑:傳統(tǒng)上應(yīng)用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)螺桿并后退,料斗中加入的塑料粒子被前推進(jìn)行預(yù)塑。螺桿后退到預(yù)定位置,停止轉(zhuǎn)動(dòng),準(zhǔn)備下一次注射。
6、注射臺(tái)后退,開模。
7、頂出制品。
以上這些動(dòng)作在傳統(tǒng)的注塑機(jī)上都是以液壓系統(tǒng)來完成的。由油泵和不同閥門的配合產(chǎn)生的壓力和流量,提供油缸和液壓馬達(dá)所要求的推動(dòng)力和移動(dòng)速度。
眾所周知,油泵的輸出功率
Pt=p*qt=p*V*n (1)
而油泵的理論轉(zhuǎn)矩:
Tt=1/2pi*p*V (2)
式中p為壓力,qt為流量,V為油泵排量,n為油泵轉(zhuǎn)速,pi=3.14
將(2)式代入(1)式得:
Pt=2pi* Tt *n (3)
如果忽略機(jī)械能到液壓能轉(zhuǎn)換過程中的能量損失,則可近似認(rèn)為油泵的輸出功率與電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。因此可以看出,當(dāng)系統(tǒng)要求低流量時(shí),系統(tǒng)要求的功率其實(shí)是非常低的。但是實(shí)際情況卻是,由于電動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在工頻50Hz狀態(tài)上,并不能根據(jù)實(shí)際的需求來降低其轉(zhuǎn)速,從而減小流量。因此多余的液壓油通過溢流閥流回油箱,造成能源的白白浪費(fèi)。
韋德韋諾VDF650系列注塑機(jī)變頻器,采用系統(tǒng)壓力、流量單閉環(huán)或雙閉環(huán)的方式,液壓系統(tǒng)按照實(shí)際需要的流量和壓力來供油,克服了普通定量泵系統(tǒng)高壓溢流產(chǎn)生的高能耗,在預(yù)塑、合模、射膠等高流量工作階段電機(jī)按照設(shè)定的轉(zhuǎn)速工作,在保壓、冷卻等低流量工作階段降低了電機(jī)轉(zhuǎn)速或電機(jī)不轉(zhuǎn),油泵電機(jī)實(shí)際能耗大大降低了。
且VDF650系列注塑機(jī)變頻器響應(yīng)速度快,壓力上升時(shí)間和流量上升時(shí)間快至50mS,提高了液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度,減少了動(dòng)作轉(zhuǎn)換時(shí)間,加快了整機(jī)的運(yùn)行節(jié)拍;注塑機(jī)液壓系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí),當(dāng)有閥門打開時(shí),系統(tǒng)壓力會(huì)瞬間下降,伺服系統(tǒng)可以在50MS以內(nèi)迅速補(bǔ)充油量,恢復(fù)壓力至設(shè)定值。系統(tǒng)穩(wěn)壓精度高,重復(fù)精度高、省料,油溫溫升低,安裝調(diào)試簡(jiǎn)單方便。
普通的VF調(diào)速方式,即變壓變頻,當(dāng)頻率與電壓的比率保持恒定,則電機(jī)的磁通不變。由于此種方式?jīng)]有速度反饋裝置,即不能準(zhǔn)確反映電機(jī)的真實(shí)轉(zhuǎn)速,而電機(jī)亦采用的是三相異步電機(jī),轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速同定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間存在轉(zhuǎn)差,當(dāng)外部負(fù)載發(fā)生變化時(shí),轉(zhuǎn)差率也隨之變化,但變頻器并不能對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償,致使油泵轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,造成了流量的誤差,直接導(dǎo)致制品質(zhì)量的下降。
而且,變壓變頻的另一缺陷在于,當(dāng)輸出頻率為0Hz時(shí),理論輸出電壓為0V,電機(jī)定子的磁通Фm近似為0,從而影響了電機(jī)的起動(dòng)特性,加速響應(yīng)相對(duì)比較緩慢。而對(duì)于注塑機(jī)而言,往往在完成某些例如注射等動(dòng)作時(shí),需要瞬時(shí)提供高壓力、大流量,如果采用開環(huán)通用變頻器,其起壓響應(yīng)難以達(dá)到要求,影響注塑壓力。
韋德韋諾VDF650系列注塑機(jī)變頻器矢量控制采用了轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的控制理論,即對(duì)異步電機(jī)的電流進(jìn)行坐標(biāo)變換,等效成直流電機(jī)的控制方式。在三相坐標(biāo)系下的定子交流電流ia、ib、ic通過三相/兩相變換,可以等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流iα,iβ,在通過按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的旋轉(zhuǎn)變換,可以等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流it、im。im相當(dāng)于直流電機(jī)的勵(lì)磁電流,it相當(dāng)于直流電機(jī)中同轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流。由于無論電機(jī)處在什么狀態(tài),運(yùn)行或靜止,其勵(lì)磁電流im始終存在,而轉(zhuǎn)矩的大小只要獨(dú)立調(diào)節(jié)電樞電流it,故可以使異步電機(jī)始終處于高動(dòng)態(tài)的狀態(tài),其從0rpm加速至1000rpm的時(shí)間只需50ms,改變了變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性差的不足,對(duì)于注塑機(jī)整個(gè)運(yùn)行循環(huán)的跟隨性非常高。
通過系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的自學(xué)習(xí),精確測(cè)量了定子的電阻和電感,從而使勵(lì)磁電流im恒定,從而恒定磁通Фm。再由于電機(jī)轉(zhuǎn)差頻率
ωs=K*it/Фm (4)
即當(dāng)磁通Фm恒定時(shí),矢量控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)差頻率在動(dòng)態(tài)中與轉(zhuǎn)矩成正比,則定子磁場(chǎng)頻率
ω1=ω+ωs (5)
(ω為轉(zhuǎn)子頻率)可以受控。這就意味著,當(dāng)負(fù)載產(chǎn)生波動(dòng),變頻器控制部分可迅速計(jì)算出實(shí)際轉(zhuǎn)差頻率ωs,從而給出定子精確的旋轉(zhuǎn)頻率,使電機(jī)轉(zhuǎn)速保持不變,提高了電機(jī)面對(duì)負(fù)載變化的運(yùn)行穩(wěn)定性。
綜上所述,韋德韋諾VDF650系列注塑機(jī)變頻器因其高動(dòng)態(tài)性、穩(wěn)定性好、安裝調(diào)試簡(jiǎn)易等特性,很適于注塑機(jī)的節(jié)能應(yīng)用。