keb變頻器在注塑機(jī)中的應(yīng)用

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1、.KEB科比變頻器在注塑機(jī)中的應(yīng)用摘要：本文介紹了德國科比（KEB）變頻器在注塑機(jī)上的應(yīng)用情況，進(jìn)行了方案比較，獲得了一些實用經(jīng)驗，供讀者參考。關(guān)鍵詞：變頻器、矢量控制、無速度傳感器矢量控制、水冷變頻器。一．前言半個世紀(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，延長機(jī)器使用壽命等優(yōu)點。因此將逐步推廣使用。二．注塑機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的方案注塑機(jī)的工作

2、循環(huán)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，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高壓，將模板鎖合。2）注射臺前移：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：通過此動作，使模腔內(nèi)的塑料制品冷卻成形。5）頁.預(yù)塑：傳統(tǒng)上應(yīng)用液壓馬達(dá)驅(qū)動螺桿并后退，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，準(zhǔn)備下一次注射。1）注射臺后退，開模2）頂出制品以上這些動作在傳統(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)所要求的推動力和移動速度。眾所周知，油泵的輸出功率Pt=p

3、*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，系統(tǒng)要求的功率其實是非常低的。但是實際情況卻是，由于電動機(jī)始終運行在工頻50Hz狀態(tài)上，并不能根據(jù)實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比例流量閥流回油箱，造成能源的白白浪費。根據(jù)以上事實，德國科比（KEB）公司以此為基礎(chǔ)，在幾年的實

4、踐應(yīng)用中積累了許多寶貴經(jīng)驗，提出了多種變頻器在注塑機(jī)械上的節(jié)能方案，并且取得了成功。方案一油泵變頻調(diào)速此種方案采用了KEBF4-F系列閉環(huán)矢量控制水冷變頻器。將控制比例流量閥的電流信號同時輸入給變頻器的模擬量輸入端，通過控制油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵的實際流量正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，油泵的功率因此也正比于電機(jī)的轉(zhuǎn)速（見公式3），起到了節(jié)能的目的。根據(jù)塑料制品和工藝要求的不同，其節(jié)能效果從35%至70%的范圍內(nèi)不等。（節(jié)能數(shù)據(jù)對比表）同時與始終運行在工頻轉(zhuǎn)速上的電機(jī)和油泵相比較，伴隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，平均音量降低3-5分貝。減少3分貝的噪音可使實際噪音降低50%，因此工廠的環(huán)境

5、和員工的注意力得到提高。由于變頻器采用水冷穿墻形式，變頻器主體與散熱片通過電控箱完全隔離，變頻器實際密閉于電控箱中，其防護(hù)等級可提高到IP54，杜絕了由于粉塵、油污侵入電子設(shè)備中導(dǎo)致?lián)p壞的可能性，確保了變頻器的使用安全。同時，采用水冷方式，變頻器的功率單元IGBT始終工作在某一設(shè)定溫度范圍內(nèi)，而IGBT的工作時間直接反映到變頻器的使用壽命，采用水冷方式可使變頻器的壽命延長1倍，可達(dá)到15年以上。方案二電動預(yù)塑機(jī)構(gòu)（電液混合式注塑機(jī)）圖二作為電液混合式注塑機(jī)，是采用電動機(jī)構(gòu)來替代一部分液壓系統(tǒng)，這樣既保留了液壓系統(tǒng)的動力強(qiáng)、響應(yīng)迅速等優(yōu)點，同時又添加了電動系統(tǒng)的高效

6、率，節(jié)省能源的優(yōu)勢，使機(jī)器本身的性能有了很大的提高。電動預(yù)塑機(jī)構(gòu)是電液混合式注塑機(jī)中最常見的一種方式。它使用了包括水冷矢量控制F4-F變頻器和水冷減速箱電機(jī)（或大轉(zhuǎn)矩電機(jī)），頁.以取代傳統(tǒng)的液壓馬達(dá)。其帶來的優(yōu)點：除了節(jié)約（25%以上）和降低噪音以外（3分貝），還大大縮減了液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)的功率可因此平均降低了30%。相關(guān)的液壓設(shè)備的安裝固定及維護(hù)費用大幅降低。由于使用F4-F矢量控制變頻器，對于預(yù)塑螺桿的速度控制較之液壓馬達(dá)，更為精確，故能保證每模的注塑量的一致性，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到提高。并且電動預(yù)塑機(jī)構(gòu)是一個獨立系統(tǒng)，所以預(yù)塑過程可在開合模時同時完成。對于一些

7、冷卻時間較短的制品，所以可縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高制品產(chǎn)量。方案三全電動注塑機(jī)全電動注塑機(jī)方案是在方案二的基礎(chǔ)上，將鎖模機(jī)構(gòu)、落料機(jī)構(gòu)、注塑機(jī)構(gòu)等都用伺服系統(tǒng)，從而徹底拋開了液壓系統(tǒng)。由于KEB在此方案上采用了直流母線方式連接，當(dāng)任意一個電機(jī)處于減速過程的能量反饋狀態(tài)，其反饋的電能可直接其它的電機(jī)上，而不是消耗在制動電阻上。此方案又可以節(jié)省15%以上的電能。由于沒有了液壓系統(tǒng)，油污染的問題迎刃而解，整機(jī)的效率也得到了顯著的提高，產(chǎn)品的精度在幾個環(huán)節(jié)上都得到了保證，比較適用于對產(chǎn)品精度要求十分高的場合。一．油泵變頻調(diào)速方案的探討由于現(xiàn)今在中國對注塑機(jī)節(jié)能改造的方案主要

8、集中于油泵