注塑機伺服泵應用技術講座 2009 華南區 張志大綱 一 注塑機常識二 馬達與驅動器常識三 液壓泵與閥 以及液壓原理圖四 馬達扭矩與油泵的匹配 馬達驅動器匹配計算五 馬達與油泵的連接方式六 周邊附件七 調試指南 一 注塑機常識 一 注塑機常識 工作原理注塑機是借助螺桿 或柱塞 推力 將已塑化好的熔融狀態 即粘流態 的塑料以高壓快速方式 注射入到閉合好的模腔內 經冷卻固化定型后取得制品的設備 一 注塑機常識 注射裝置 合模裝置均水平排列 有的體積較大 可以注塑大體積的塑制品 機身低 加料方便 操作維修方便 成品頂出后可自由落下 易實現自動化 缺點 占地面積大 模具拆卸比較麻煩 一 注塑機常識 注射裝置和鎖模裝置處于同一垂直中心線上 占地面積小因為模具表面朝上 嵌件放入 定位容易 容易實現嵌件成型 模具的重量由水平模板支承作上下開閉動作 不會發生類似臥式機的由于模具重力引起的前倒 使得模板無法開閉的現象 有利于持久性保持機械和模具的精度 缺點 料斗高 加料不方便 僅適用于注射量小于60cm3的制品生產 一 注塑機常識 1 鎖合模 動模扳快速接近定模扳 包括慢 快 慢速 且確認無異物存在下 系統轉為高壓 將模板鎖合 保持油缸內壓力 2 射臺前移后退 射臺前進到指定位置 噴嘴與模具緊貼 3 射出 預塑 可設定螺桿以多段速度 壓力和行程 將料筒前端的溶料注入模腔 4 冷卻和保壓 按設定多種壓力和時間段 保持料筒的壓力 同時模腔冷卻成型 5 頂針 模腔內制品繼續冷卻 同時液力馬達驅動螺桿旋轉將塑料粒子前推 螺桿在設定的背壓控制下后退 當螺桿后退到預定位置 螺桿停止旋轉 注射油缸按設定松退 預料結束 6 射臺后退 預塑結束后 射臺后退到指定位置 7 開模 模扳后退到原位 包括慢 快 慢速 8 頂出 頂針頂出制品 一 注塑機常識 一 注塑機常識 問題1 注塑機噸位是什么意思 注塑機噸位是指鎖模力的大小 單位KN 1TON 10KN問題2 注塑機系統壓力是什么意思 注塑機工作時 通常在保壓的時候 系統壓力最高 因此系統壓力通常和保壓壓力一樣 國際標準單位MPa 工程單位kgf 1MPa 9 8kgf問題2 注塑機流量和噸位有何關系 通常情況下 機器噸位越大 類似活塞桿 缸的直徑越大 才有可能產生更大的壓強 帕斯卡定律 直徑越大 所需要的流量越大 一 注塑機常識 問題4 系統流量和泵的排量有何關系 油泵的排量是指油泵每旋轉一圈 所排出的油的體積 系統流量是指當油泵處于一定轉速時 單位時間內所排出的油的體積油泵排量的單位為cc rev 系統流量的單位為L min系統流量 油泵排量 油泵轉速 1000 一 注塑機常識 問題5 注塑機系統有大致哪些噸位等級 噸位和流量的對應關系如何 噸位等級 90T 50l min320T 180l min120T 66l min400T 220l min140T 70l min500T 240l min160T 82l min700T 360l min190T 102l min850T 450l min260T 146l min 一 注塑機常識 問題6 決定注塑機伺服油泵的是注塑機的那幾項指標 關系到注塑機伺服泵系統選型的是注塑機的噸位和壓力 由于噸位和流量之間有大致的對應的關系 準確的說 是流量和壓力 故 當我們要給注塑機做選型配置時 一定要知道注塑機的流量和系統壓力 否則 我們的工作可能出現差錯 二 馬達與驅動器 1 伺服泵系統包含那些組件 注塑機系統的動力來自與電機驅動的液壓泵系統 其中包含了電機 油泵 驅動器 壓力傳感器 濾波器 制動電阻 2 目前市面上主要有那些電機 目前 市面上主要有寧波菲仕電機 武漢登奇電機 順德森洋電機技術上以寧波菲仕電機最為成熟 價格上以順德森洋電機最為便宜3 怎樣評估電機的特性 評估電機的特性應該從A 速度扭矩特性曲線 B 扭矩的波動特性C 效率 二 馬達與驅動器 4 匯川的伺服泵驅動器是怎么命名的 IS300T015CRR 代表旋變C CAN通訊功能支持電流等級T 三相380V產品系列號注意 電流等級為 015 020 030 040 050 070 100 150 二 馬達與驅動器 5 匯川的驅動器可以驅動那些電機 凡是交流永磁同步電機 帶有旋轉變壓器編碼器接口的電機 均可被匯川IS300系列驅動 目前 無論是國內伺服電機 還是國外的電機 用在注塑機上的絕大部分是旋變編碼器接口的6 匯川的驅動器從哪個電流等級開始 需要另配制動單元由于IGBT模塊的原因 目前匯川驅動器從070電流等級的驅動器需要配置制動單元7 如何選配合適的制動單元 匯川的制動單元型號為MDBU xx Xx表示電流 有35A 70A兩種 二 馬達與驅動器 匯川的制動單元有四個電壓等級 其中 B級為輸入380V級別 二 馬達與驅動器 8 旋轉變壓器編碼器的原理 旋轉變壓器編碼器 顧名思義 是一個旋轉的變壓器 通過給原邊勵磁 可理解為馬達的定子 轉子則有兩副繞組 一副正弦繞組 一副余弦繞組 所不同的是 定子與轉子有匝數比的關系 二 馬達與驅動器 9 旋轉變壓器編碼器的接線是怎樣的 信號引腳 SIN sin信號輸出 標準線色 黃SIN sin信號輸出參考 標準線色 藍COS cos信號輸出 標準線色 紅COS cos信號參考 標準線色 黑R 電源正 標準線色 紅白R 電源負 標準線色 黃白 二 馬達與驅動器 10 旋轉變壓器編碼器的安裝工藝有什么要求 如果安裝不好 將有什么可能的現象出現 這是多摩川公司的官方文件 詳細闡述了安裝的工藝要求 由于采用電磁原理 因此 安裝不滿足工藝要求時 將導致編碼器識別不正確 可能頻繁報編碼器錯誤和過載誤報警 二 馬達與驅動器 11 馬達的扭矩T NM 功率P KW 轉速n RPM 三者之間存在何種關系 T 9550 P n12 馬達的基本參數有哪些 A 扭矩T nm B 額定電流 A C 額定轉速 rpm D 功率 KW E 額定電壓 V F 轉矩常數KT nm A 13 轉矩KT值是怎樣定義的 實際應用中有和意義 轉矩常數表示馬達每安培電流的出力大小 KT 額定扭矩 額定電流對于馬達而言 每得到一安培的電流 由于KT不同 所產生的轉矩大小不同 實踐中 KT值越大 拖動同樣的負載電流可能會小 從而減小驅動器容量 二 馬達與驅動器 14 菲仕馬達有哪些規格 U1004 U1005 U1007 U1010 U1013是機座號 同一機座號有1500RPM 1700RPM2000RPM 二 馬達與驅動器 15 如何讀菲仕馬達的型號 U1004F 15 3U1004 機座號15 轉速表示 有15 17 20 表示1500 1700 2000 3 三相電機 二 馬達與驅動器 16 森洋電機有哪些規格 SY0850 8kw 50NM 1500RPMSY1150 11KW 50NM 1500RPMSY1370 13KW 70NM 1500RPMSY18120 18KW 120NM 1500RPMSY22150 22KW 150NM 1500RPMSY37220 37KW 220NM 1500RPM 二 馬達與驅動器 17 在電機無銘牌 無參數情況下 如何估算電機的磁極對數 斷開馬達電源 任意短接UVW其中兩相 然后用手轉動馬達轉軸 這個時候 轉軸每轉動一對磁極位置 將有明顯的波動感 轉動一圈有多少次波動 就有多少對磁極 原理 由于電機轉子存在永磁體 定子為正弦波繞組 當旋轉轉子時 定子線圈切割了磁力線 因此在定子產生感應電勢 當其中短接任意兩相時 感應電勢形成閉合回路 產生電流 此電流形成磁場 這個磁場和轉子磁場相互作用 而產生磁阻轉矩 每切割一對磁體 產生阻力明顯不同 由此 可以判別磁極對數 通常情況下 注塑機用電機磁極為8對極 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 1 液壓油泵有哪些類型 以及工作原理和特點根據結構 可以分為 螺桿泵 齒輪泵 柱塞泵 葉片泵1 1螺桿泵 由一對互相嚙合的曲面螺桿和進油腔 出油腔組成 但是出油腔體的體積小于進油腔體的體積 油受到壓縮而產生壓力 特點 由于是曲面嚙合 產生油壓的過程在螺桿運行一周是連續的 所以 供油連續 油壓穩定 噪聲低 泄漏量小 但由于螺桿副是精密部件 所以對油品質量要求高 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 1 2 齒輪泵 分為內嚙合齒輪泵和外嚙合齒輪泵 齒輪泵利用齒輪間的空隙進行排油 同樣具有進油腔和出油腔體 出油腔體容積小于進油腔體容積 故液壓油受到壓縮產生壓力 C DocumentsandSettings 0322 MyDocuments 齒輪泵工作原理 avi 特點 1 由于利用齒與齒間的空隙排油 故連續中存在斷續 因而油壓較螺桿泵波動大2 由于兩個齒輪間嚙合處有空間 因而存在困油區 產生困油噪聲3 制造成本低 但制造工藝簡單4 由于存在齒側泄漏 故泄漏比較大 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 1 3 柱塞泵 在一個可以調整角度的斜盤上均勻分布9支柱塞 9支柱塞的一端與電機軸相連 電機旋轉時 帶動9支柱塞輪流往復運動完成排油過程 通過調整斜盤的斜度 可以調整柱塞的形成 而形成變量泵 示意圖 C DocumentsandSettings 0322 桌面 斜盤柱塞 jpg 特點 1 由于柱塞容易做好密封 故泄漏很小2 由于斜盤斜度可調 故可以很容易做到變量排油3 由于9柱塞的往復運動供油 供油不如齒輪泵和螺桿泵連續 故油壓容易波動4 由于柱塞制造精密 因此油品質量要求高5 由于柱塞泵機械結構復雜 運動體多 因而噪聲是所有泵中最大的 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 1 4 葉片泵 葉片泵由轉子和定子組成 但是定子和轉子不是同心安裝的 定子是一個光滑的圓柱腔體 轉子表面開由很多葉片槽 用于安裝葉片 當轉子旋轉時 葉片被甩出葉片槽 刮到定子內壁 轉子偏心安裝時 大容積一側形成進油腔體 小容積一側形成出油腔體 產生壓縮而供油 特點 1 由于可以跳整偏心 故容易做到變量2 由于葉片是因離心力甩出 故不能低于一定速度供油3 由于單個葉片承受的壓力較小 故不容易做成高壓泵 4 由于葉片強行刮到定子內壁 故噪聲較大 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 2 葉片泵可以用于伺服泵系統嗎 為什么 不可以 因為葉片泵必須高于某個速度葉片才可以被離心力甩出 這個速度通常是800RPM 而伺服泵系統 在保壓時 速度要求非常低 通常只有幾十轉 因此 不能使用葉片泵 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 3 通常情況下 各種泵適合的轉速是多少 螺桿泵 2000 2400rpm柱塞泵 1500 1800rpm齒輪泵 1700 2100rpm葉片泵不適合伺服泵系統 不予討論4 油研 yuken 柱塞泵有哪些規格 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 5 settima螺桿泵有哪些規格 GR28 33 38 47 55 72是指同一個機座號 一個機座號下面覆蓋幾個排量 同一機座號下 排量越大 殼體可以承受的壓力越小 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 6 上海誠捷齒輪泵有哪些規格 注意 上海誠捷齒輪泵為內嚙合齒輪泵 僅高壓泵適合伺服系統 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 7 液壓系統的原理圖符號識別 原理圖 半結構圖 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 8 液壓系統的元件符號C DocumentsandSettings 0322 桌面 fuhao doc 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 9 表征油泵的參數有哪些 表征一臺油泵 應當有以下數據 A 連續供油壓力 額定壓力 單位 MPaB 峰值壓力 殼體能承受的的最高壓力 單位 MPaC 排量 每旋轉一圈 所能排出的油的體積 單位 CC revD 油泵的額定轉速 單位RPM 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 10 一臺具有額定排量q cc rev 額定壓力p kgf 的油泵 需要的扭矩T nm 怎么計算 T 0 0159 p q例如 有一臺油泵 其排量為36CC REV 額定壓力為175kgf 需要的驅動扭矩為 T 0 0159 36 175 100NM 這條公式所包含的扭矩 并不計算油泵的容積效率 三 液壓泵 閥 液壓原理圖符號 11 葉片泵可以用于伺服泵系統嗎 為什么 不可以 因為葉片泵必須高于某個速度葉片才可以被離心力甩出 這個速度通常是800RPM 而伺服泵系統 在保壓時 速度要求非常低 通常只有幾十轉 因此 不能使用葉片泵 四 油泵所需扭矩 電機 驅動器的匹配計算 1 油泵匹配電機的基本步驟和方法 A 一臺額定排量q的油泵 產生一定的壓力p 所需要的扭矩T油泵 0 0159 p q NM B 由于電機具備一定的過載能力 而同時由于注塑機并非時時刻刻處于最大扭矩狀態 因此 油泵需要的扭矩并不需要完全有電機的額定扭矩提供 根據目前伺服電機的現狀 通常這個過載系數約1 6倍 C 由于注塑機所成型的材料 工藝條件有所不同 對于高速高壓的工藝過程 例如PET瓶胚機 瓶蓋機 射膠阻力很大且時間長 過載系數應當不超過1 3倍 D 匹配此油泵的電機扭矩為 T電機 T油泵 1 3 1 6 四 油泵所需扭矩與電機的匹配計算 E 查相關的電機參數表 先選定電機扭矩 F 根據不同電機制造商提供數據 通常一個電機扭矩下有1500RPM 1700rpm 2000rpm三個轉速段 G 根據系統所配置的油泵的不同 選定轉速 由此 可以確定電機H 電機選定之后 扭矩和轉速是確定的 因此 電機的KT值可以查表得到 四 油泵所需扭矩與電機的匹配計算 2 驅動器匹配的計算A 根據前面油泵所需扭矩T油泵 0 0159 p q nm B 根據前面計算所選取的電機的KT值 可以計算電機的最大電流為I T油泵 KT A C 根據驅動器過載能力 150 60S 150 以下長期工作 可以選定驅動器 注意 由于各種油泵的容積效率不一樣 阻力矩不一樣 電機特性不一樣 電流應當留有適當余量 五 馬達與油泵的連接方式 5 1 目前市面有兩種連接 A 伸軸的法蘭連接B 凹軸的內插連接5 2在訂電機的時候 由于涉及用戶安裝油泵的問題 因此 我們必須關注這個問題 基本上 A 如果采用花鍵型螺桿泵 必須聲明是訂螺桿泵花鍵凹軸內插連接的電機 同時 需提供所配置的螺桿泵的型號 B 如果采用除花鍵以外的其他油泵 例如平鍵的螺桿泵 誠捷的齒輪泵等 可以訂平鍵內插 也可以訂伸軸電機C 如果是訂伸軸電機 必須考慮法蘭 聯軸器的供貨 這些 電機廠是不能提供的 我們事先必須和用戶溝通好 法蘭和聯軸器如何提供 五 馬達與油泵的連接方式 5 3 思考 如何大概計算法蘭毛坯 用CAD圖形表達 探討這個問題的必要性在于 由于現在很多的伺服電機并不提供法蘭 而用戶沒有批量決定電機之前 是不會專門加工法蘭的 而之前采用異步電機和變量泵時 是有法蘭的 這樣 當我們了解毛坯計算的時候 可以充分利用現有的異步機法蘭毛坯 加快試機的進度 而當我們面臨改造市場的時候 我們首要解決的就是這個問題 因此 根據電機和油泵的軸長 軸徑 止口 安裝螺孔 來計算法蘭毛坯的大概尺寸 是必須的 六 周邊附件 6 1 周邊附件之壓力傳感器目前市面常用的壓力傳感器有 DANFOSS HONEWELL PSI JUMO VIKA這些壓力傳感器均經過了匯川公司的認可 無論是壓力穩定性 還是EMC抗干擾特性 可以放心使用 其中 DANFOSS HONEWELL JUMO帶有壓力阻尼 PSI VIKA無壓力阻尼 六 周邊附件 6 1 周邊附件之電動門匯川公司有專門的電動門一體化驅動器 和專門用于門驅動的小功率直接驅動電機 大型設備研究 注塑機研究 電動門專夾 現場 STP68471 AVI 大型設備研究 注塑機研究 電動門專夾 現場 STP68472 AVI 六 周邊附件 6 2 匯川門機有何優點 匯川門機是基于伺服驅動原理的 采用交流永磁同步電機作為執行機構 具備完善的扭矩控制 速度控制 有如下特點 A 省減速機的直接驅動技術 采用了低速大扭矩設計 通過降低額定轉速達180RPM 可以在同功率情況下較異步機提高10倍扭矩 B 具有速度控制和距離控制兩種主流模式 內部具備完善的加減速速度 扭矩曲線 無需減速開關C 關門受阻反彈開門保護功能 符合電梯 注塑機安全標準 由于使用了矢量控制 通過設置 監測關門過程中受阻力矩 超過標準時自動反彈開門 保護人生安全 省去了原來注塑機門的安全膠條開關D 具備關門0速鎖定 防止大噸位注塑機異步機門機工作中震開 E 具有門寬自學習功能 準確 平穩的停靠 F 體積小 安裝方便 大約是異步機一半的尺寸和重量 六 周邊附件 6 3 匯川門機有哪些規格 A 驅動器 200W 400 750W三個規格 注意 電動門上 1000T以下 關門之處無特殊阻力 用200W級1000T以上 或關門之處有特殊阻力者 用400W級 六 周邊附件 B 馬達 2 7NM 5NM兩個規格參數 額定功率 50W100W額定扭矩 2 7NM5NM額定電壓 100V100V額定電流 0 59A1 2A額定頻率 24HZ24HZ額定轉速 180RPM180RPM可超速到30HZ 225RPM 六 周邊附件 B 馬達 2 7NM 5NM兩個規格參數 額定功率 50W100W額定扭矩 2 7NM5NM額定電壓 100V100V額定電流 0 59A1 2A額定頻率 24HZ24HZ額定轉速 180RPM180RPM可超速到30HZ 225RPM 六 周邊附件 6 4 壓力傳感器通過匯川測試的壓力傳感器 DANFOSS HONEWELL JUMO PSIPSI為國產品牌 六 周邊附件 6 5 壓力傳感器支持的輸出類型有哪些 匯川支持哪些類型的輸出 壓力傳感器通常有0 10V電壓型輸出 和4 20MA電流型輸出 匯川對于這兩種類型均支持 只是外部改變接線方式 6 6 采用電流型輸出好還是采用電壓輸出型好 電流型輸出抗干擾性好于電壓輸出型 但是電壓輸出型容易得到 6 7 目前 市面上主流的電腦有哪些 東華 自產自用 佳明 泓訊 震德 富士 伊之密 盟立力勁 諦洲 凱迪威 盟立 主流電腦 泓訊 諦洲 盟立 國產 伊仕通 七 調試指南 請參考新版本手冊C DocumentsandSettings zhang 桌面 伺服注塑機功能碼 doc 七 調試指南 1 保證電機空載的自學習目的 A 學習電機轉子磁極與編碼器的磁極偏角B 學習不同電機的交 直軸電感 反電勢等自適應速度環和電流環所需的數據 電機銘牌數據 額定電壓 額定電流 額定頻率 額定轉速 方法 在沒有帶油泵負載的情況下 直接用F1 16 2的調諧方式 在有帶油泵負載的情況下 需要打開溢流閥 和溶膠閥 盡可能降低軸負載 再用F1 16 2的方式調諧得到的數據 A 磁極偏角Fr 08舊版 A1 02新版B 反電勢F1 15C 交軸 直軸的電感值以及兩軸電流環參數注意 請運行調諧3次 確保A1 02磁極角誤差在5度以內 七 調試指南 自學習過程中可能出現的異?，F象1 ERR20報警停機 ERR43報警 ERR10報警原因 編碼器環節存在問題 或反相 或斷線 或焊接線錯誤處理 嘗試用參數A1 03將編碼器極性取反或者改變UVW相序 如果不能解決 則應當檢查編碼器的接線 或者檢查編碼器的安裝工藝現象2 面板出現 TUNE 但一直不會消失 仿佛死機一般 原因 編碼器環節存在問題 通常是斷線 或整個插頭接觸不良 或PG卡不良處理 檢查編碼器接線 或嘗試更換PG卡注意 自學習不能通過 絕對不允許運行伺服系統 七 調試指南 2 自學習完成之后的驗證 低速普通速度模式試運行 目的 確認編碼器環節無問題 確認馬達驅動正常方法 A 將液壓系統溢流閥打開 將溶膠閥打開 B 限制驅動器的輸出轉矩在50 以下 F2 10 C 限制驅動器的運行頻率在30HZ以下 F0 08設置 D 按下