注塑機節電裝置的製作方法

2023-10-04 12:29:04 4

專利名稱：注塑機節電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及注塑機。
背景技術：
現有技術注塑機包括液壓系統、加熱器以及循環冷卻油泵。注塑機 的能耗主要表現在電能消耗方面，按具體設備來劃分，大致可分為下列
三個部分
1 )液壓系統油泵的電能消耗；
2) 加熱器的電能消耗；
3) 循環冷卻油泵的電能消耗。
其中，液壓油泵的用電量佔整個注塑機用電量的80%以上，在目前 國家大力倡導節能社會的大背景下，降低注塑機液壓油泵的耗電量有著 重要意義。
注塑機液壓油泵大多採用葉片泵、柱塞泵或活塞泵，是典型的容積 式油泵，其供油量與油泵轉速成正比，在額定轉速運轉狀態下，油泵的 供油量是恆定不變的。由於受到技術條件的限制，現有技術注塑機液壓 系統幾乎全部是閥控系統，即油泵電機由額定轉速驅動運轉，油泵供油 量恆定。當注塑機的油量需求發生變化時，由設在油泵出口的溢流閥或 比例閥來調節負載壓力和負載流量，滿足注塑機工況變化的需要。
發明人經過長期實踐發現，現有技術注塑機液壓系統是一個壓力和 流量波動較大的負載，在合模、鎖模、射膠、保壓冷卻、開模頂出等不 同工作階段，其壓力和流量都發生有規律的變化，典型的壓力和流量曲 線如圖1曲線所示。
從圖l可以看出，在一個工作循環周期內，注塑機的實際壓力和實 際流量是變化的，時大時小，有時幾乎為零。在實際流量較小時，油泵
的供油量遠遠大於負載實際消耗量，供大於求，富餘的處於高壓狀態下 的液壓油全部經溢流閥溢流。高壓狀態下的液壓油經溢流後放出大量熱 能，這部分耗散的能量實際上是油泵電機從電網吸收電能中的 一部分。 由於小流量的維持時間較長，所耗散的電能也就較大。因此，注塑機液 壓系統存在嚴重的能源浪費問題。特別在冷卻階段，液壓系統零壓力、 零流量造成電機空轉，液壓油不斷經過油泵對溢流閥和管壁做功從而產 生熱量，粘性變稠，改變液壓油的特性，容易使管道洩漏和損壞，既耗 能又容易對設備造成損壞。
發明人從上述分析中得出，注塑機液壓系統電能浪費問題的最直接 原因就是油泵流量與負載流量需求不相適應，造成高壓液壓油溢流而浪 費能源。

發明內容
為解決現有技術注塑機液壓系統的油泵流量與負載流量需求不相 適而造成電能浪費的技術問題，本發明提供一種節能的注塑機節電裝置 和液壓系統。
為解決上述技術問題而提供的本發明技術方案是提供一種注塑機 節電裝置，包括狀態檢測單元，用於檢測注塑機控制系統的工作狀態 信號；流量壓力檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機內液壓油的流量 和壓力；變頻處理單元，用於接收變頻信號，並依據所述變頻信號控制 為所述注塑機提供液壓油的液壓水泵電機的運轉頻率；中央處理單元， 用於接收、處理以及發送信號，包括接收所述狀態檢測單元得到的所述 工作狀態信號以及流量壓力檢測單元得到的流量壓力檢測信號，根據注 塑機當前的工作狀態得到所述狀態下的工作壓力及工作流量要求，在所 述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流量要求時，輸出要求降 低所述液壓水泵電機運轉頻率的所述變頻信號到所述變頻處理單元。
為解決上述技術問題而釆用另一本發明技術方案 一種液壓系統， 包括為注塑機提供液壓油的液壓水泵和注塑機節電裝置，所述注塑機節 電裝置包括狀態檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機控制系統的工
作狀態信號；流量壓力檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機內液壓油 的流量和壓力；變頻處理單元，用於接收變頻信號，並依據所述變頻信 號控制所述液壓水泵電機的運轉頻率；中央處理單元，用於接收、處理 以及發送信號，包括接收所述狀態檢測單元得到的所述工作狀態信號以 及流量壓力檢測單元得到的流量壓力檢測信號，根據注塑機當前的工作 狀態得到所述狀態下的工作壓力及工作流量要求，在所述檢測到的流量 壓力大於所述工作壓力及工作流量要求時，輸出要求降低所述液壓水泵 電機運轉頻率的所述變頻信號到所述變頻處理單元。
以上技術方案可以看出，區別於現有技術液壓系統因液壓油泵固定 在額定頻率工作而導致電能浪費嚴重的技術缺陷，本發明通過自動檢測 注塑機控制系統的工作狀態信號得到注塑機當前的工作狀態和工作壓 力及工作流量要求。 一旦^r測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流 量要求時，則自動發送變頻信號降低液壓油泵電機的運轉頻率，調節液 壓油泵過高的供油水平，使液壓系統的實際供油量與注塑機的液壓油流 量需求相一致，在不影響注塑機工作的同時有條件地降低液壓系統油泵 電機的運轉頻率，實現有效節能的目的；由於在注塑機低負荷情況下降 低液壓油流量和壓力，也避免液壓油流量不適當過大而致使溢流閥和管 壁容易損壞的問題。


圖1是現有技術注塑機工作周期內液壓油的壓力與流量曲線示意
圖2是本發明液壓系統實施方式的原理框圖3是本發明注塑機節電裝置實施方式的原理框圖4是採用本發明注塑機節電裝置前後注塑機工作周期內液壓油的
壓力與流量曲線示意圖，其中虛線表示採用本發明之前的效果，實線表
示採用本發明之後的效果。
具體實施例方式
由流體力學理論可知，大部分流體傳輸設備(如離心式油泵、風機
等)的輸出流量Q與其轉速n成正比；輸出壓力P (揚程)與其轉速n 的平方成正比；輸出功率N與其轉速n的三次方成正比，用數學公式可 表示為
formula see original document page 7
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由上述原理可知，降低液壓系統中液壓油泵電機的轉速，油泵的輸 出功率就可以下降更多。如將電機的供電頻率由50Hz降為40Hz,則理 論上，低頻40Hz與高頻50Hz的輸出功率之比為(40/50) 3=0. 512。
又根據前述分析中可知，注塑機液壓系統電能浪費問題的最直接原 因是液壓油泵的液壓油輸出流量與負載注塑機內的液壓油流量需求不 相適應，造成高壓液壓油溢流。針對此問題，發明人經長期實踐證明， 在液壓系統中接入本發明注塑機節電裝置，在注塑機低負荷時利用變頻 技術降低液壓系統的液壓油泵轉速來降低注塑機內管道中的流量，以取 代現有技術安設溢流閥或比例閥的方式，能取得明顯的節能效果，節電 率比較高。以下結合附圖詳細描述本發明。
圖2是為實現上述技術效果而提供的本發明液壓系統實施方式之
所述液壓系統包括為注塑機提供液壓油的液壓油泵和注塑機節電 裝置。所述注塑機節電裝置包括
狀態檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機控制系統的工作狀態信
號；
流量壓力檢測單元，用於檢測並得到所述注塑^L內液壓油的流量和 壓力；
變頻處理單元，用於接收變頻信號，並依據所述變頻信號控制所述 液壓油泵電機的運轉頻率；
中央處理單元，用於接收、處理以及發送信號，包括接收所述狀態 檢測單元得到的所述工作狀態信號以及流量壓力檢測單元得到的流量
壓力檢測信號，根據注塑機當前的工作狀態得到所述狀態下的工作壓力 及工作流量要求，在所述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流 量要求時，輸出要求降低所述液壓油泵電機運轉頻率的所述變頻信號到 所述變頻處理單元。
上述的本發明液壓系統實施方式主要是在現有技術液壓系統的基 礎上增加注塑機節電裝置，通過自動檢測注塑機控制系統的工作狀態信 號得到注塑機當前的工作狀態(開模、合模、射膠、回料、頂出等)和 工作壓力及工作流量要求。 一旦檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及 工作流量要求時，則自動發送變頻信號降低液壓油泵電機的運轉頻率， 調節液壓油泵過高的供油水平，使液壓系統的實際供油量與注塑機的液 壓油流量需求相一致，實現節能的技術效果。
採用上述本發明，液壓系統的液壓油泵不再是在額定轉速運轉的， 而是改由變頻處理單元根據注塑機實際需求進行啟停控制和調速運行， 徹底消除溢流現象，節省電能消耗。
在其他本發明液壓系統實施方式中，所述中央處理單元中輸出變頻 信號的操作由降頻計算單元處理，所述降頻計算單元用於在所述檢測到 的流量壓力大於所述工作壓力及工作流量要求時，得出將所述液壓水泵 電機運轉頻率降低到足以使所述液壓油泵實際供油量與注塑機的流量 需求相一致的變頻信號，並輸出變頻信號到所述變頻處理單元。
這裡的將所述液壓水泵電機運轉頻率降低到足以使所述液壓油泵 實際供油量與注塑機的流量需求相一致，是指得到檢測的流量壓力與工 作壓力及工作流量要求的差值，預先測定所述差值與需要調整的油泵運 轉頻率的對應關係，只要檢測到注塑機內液壓油當前的流量壓力，就能 依據所述對應關係，計算出將油泵運轉頻率調整到足以使後續的注塑機 內液壓油流量壓力達到設定數值的變頻信號。
在另 一本發明注塑機節電裝置中，所述計算出將油泵運轉頻率調整 到足以使後續的注塑機內液壓油流量壓力達到設定數值的變頻信號，可
以由積分(PID)調節器處理完成。
具體實施方式
中，所述狀態檢測單元檢測的工作狀態信號是所述注
塑機控制系統的鎖模信號、注模信號、開模信號以及項針信號。所述狀 態檢測單元檢測的工作狀態信號類型和數量根據實際情況設定，要求是 能正確得出注塑機當前處於何種工作狀態，從而得到該工作狀態下注塑 才幾應該需要的液壓油流量和壓力大小。
所述流量壓力檢測單元檢測的所述流量和壓力來自於所述注塑機 內各個部分的液壓油。系統根據注塑機各部分的液壓油情況，綜合計算 分析得到正確的液壓油流量和壓力信息。
此外，可以增加人機界面以方便觀測和操作，比如增加連接所述中
央處理單元的LCD界面、PVC鍵盤以及LED指示燈。
請參閱圖3，是本發明提供的注塑機節電裝置實施方式之一，其包
括
狀態檢測單元，用於檢測注塑機控制系統的工作狀態信號； 流量壓力4全測單元，用於^:測並得到所述注塑^L內液壓油的流量和 壓力；
變頻處理單元，用於接收變頻信號，並依據所述變頻信號控制為所 述注塑機提供液壓油的液壓水泵電機的運轉頻率；
中央處理單元，用於接收、處理以及發送信號，包括接收所述狀態 檢測單元得到的所述工作狀態信號以及流量壓力檢測單元得到的流量 壓力檢測信號，根據注塑機當前的工作狀態得到所述狀態下的工作壓力 及工作流量要求，在所述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流 量要求時，輸出要求降低所述液壓水泵電機運轉頻率的所述變頻信號到 所述變頻處理單元。
在另一本發明注塑機節電裝置中，所述計算出將油泵運轉頻率調整 到足以使後續的注塑機內液壓油流量壓力達到設定數值的變頻信號，可 以由積分(PID)調節器處理完成。
所述變頻處理單元可以採用正弦波脈寬調(SP麗)的自關斷器件， 變頻調速範圍能適應各種調速設備的要求。控制精度高，變頻處理單元 的數字設定解析度為± 0. 01%，模擬設定解析度為± 0. 1%。
所述變頻處理單元變頻器為容性負載，可有效改善電機的功率因
數，減少無功損耗；還具有過流、過壓、過載、過熱等多種電子保護裝
置，並具有豐富的故障報警輸出功能，可有效保證整個系統的正常運作； 變頻拖動系統的啟動、停止及速度轉換過程平穩順暢，舒適感較好；有 "手動""自動"兩種工作模式，在變頻器出現故障的情況下，仍可按
手動工作方式繼續運行；並且還具有電壓、電流、功率因數、頻率等顯
示功能。
所述中央處理單元可以是可編程控制器(PLC),或者由PLC、 PID 調節器及一體化節電器組成的計算單元。
本發明的技術效果可參閱圖4,圖4是採用本發明注塑機節電裝置 前後注塑機工作周期內液壓油的壓力與流量曲線示意圖，其中虛線表示 採用本發明之前的效果，實線表示採用本發明之後的效果。很明顯，採 用本發明之後，在保證注塑機正常工作的同時，液壓油泵電機的工作頻 率可以適當降低，在某些工作時段甚至可以降為0,大大降低了油泵的 能耗，實現節能的技術效果。
以上可以看出，本發明注塑機節電裝置可跟蹤注塑機實時所需的流 量和壓力變化，自動調節油泵電機的轉速，調節油泵供油量，使油泵實 際供油量與注塑機實際負載流量在任何工作階段均能保持一致，在冷卻 階段，會自動地將油泵電機轉數降低新近為零，流量比例閥和壓力比例 閥的電流為接近OA,閥門是關閉的，從而使液壓系統接近零壓力，零流 量，徹底消除溢流現象和液壓油發熱現象，節省油泵電機的電能消耗， 延長管道的壽命。並使定量泵變為節能型變量泵，使注塑機運行於最佳 節能狀態，而且不影響注塑機正常生產，產量不會減少。
在現有注塑機型與生產工藝情況下，採用本發明一般節電率在'15 % -6 0%以上。同時注塑機節電裝置的軟啟動功能及平滑調速的特點可實 現對注塑機的平穩調節，並可延長機器的使用壽命。
以上對本發明所提供的 一種注塑機節電裝置進行了詳細介紹，本文
的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其思想；同時，對於本領域的 一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式
及應用範圍上均會 有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
權利要求
1.一種注塑機節電裝置，其特徵在於，包括狀態檢測單元，用於檢測注塑機控制系統的工作狀態信號；流量壓力檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機內液壓油的流量和壓力；變頻處理單元，用於接收變頻信號，並依據所述變頻信號控制為所述注塑機提供液壓油的液壓油泵電機的運轉頻率；中央處理單元，用於接收、處理以及發送信號，包括接收所述狀態檢測單元得到的所述工作狀態信號以及流量壓力檢測單元得到的流量壓力檢測信號，根據注塑機當前的工作狀態得到所述狀態下的工作壓力及工作流量要求，在所述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流量要求時，輸出要求降低所述液壓油泵電機運轉頻率的所述變頻信號到所述變頻處理單元。
2. 根據權利要求1所述的注塑機節電裝置，其特徵在於，所述中央 處理單元中輸出變頻信號的操作由降頻計算單元處理，所述降頻計算單 元用於在所述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流量要求時， 得出將所述液壓油泵電機運轉頻率降低到足以使所述液壓油泵實際供 油量與注塑機的流量需求相一致的變頻信號，並輸出變頻信號到所述變 頻處理單元。
3. 根據權利要求2所述的注塑機節電裝置，其特徵在於，所述降頻 計算單元處理是積分調節器。
4. 根據權利要求2所述的注塑機節電裝置，其特徵在於，所述變頻 處理單元是採用正弦波脈寬調的自關斷器件。
5. 根據權利要求2所述的注塑機節電裝置，其特徵在於，所述中央 處理單元是可編程控制器。
6. —種液壓系統，包括為注塑機提供液壓油'的液壓油泵，其特徵在 於，進一步包括注塑機節電裝置，其包括狀態檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機控制系統的工作狀態信 號；流量壓力檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機內液壓油的流量和壓力；變頻處理單元，用於接收變頻信號，並依據所述變頻信號控制所述 液壓油泵電4幾的運轉頻率；中央處理單元，用於接收、處理以及發送信號，包括接收所述狀態 檢測單元得到的所述工作狀態信號以及流量壓力檢測單元得到的流量 壓力檢測信號，根據注塑機當前的工作狀態得到所述狀態下的工作壓力 及工作流量要求，在所述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流 量要求時，輸出要求降低所述液壓油泵電機運轉頻率的所述變頻信號到 所述變頻處理單元。
7. 根據權利要求6所述的液壓系統，其特徵在於，所述中央處理單 元中輸出變頻信號的操作由降頻計算單元處理，所述降頻計算單元用於 在所述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流量要求時，得出將 所述液壓油泵電機運轉頻率降低到足以使所述液壓油泵實際供油量與 注塑機的流量需求相一致的變頻信號，並輸出變頻信號到所述變頻處理 單元。
8. 根據權利要求6所述的液壓系統，其特徵在於，所述狀態檢測單 元檢測的工作狀態信號是所述注塑機控制系統的鎖模信號、注模信號、開模信號以及項針信號。
9. 根據權利要求6所述的液壓系統，其特徵在於，所述流量壓力檢測單元檢測的所述流量和壓力來自於所述注塑機內各個部分的液壓油。
全文摘要
本發明提供一種注塑機節電裝置。所述注塑機節電裝置包括狀態檢測單元，用於檢測注塑機控制系統的工作狀態信號；流量壓力檢測單元，用於檢測並得到所述注塑機內液壓油的流量和壓力；變頻處理單元，用於接收變頻信號，並依據所述變頻信號控制為所述注塑機提供液壓油的液壓水泵電機的運轉頻率；中央處理單元，用於接收所述狀態檢測單元得到的工作狀態信號以及流量壓力檢測單元得到的流量壓力檢測信號，根據注塑機當前的工作狀態得到所述狀態下的工作壓力及工作流量要求，在所述檢測到的流量壓力大於所述工作壓力及工作流量要求時，輸出要求降低所述液壓水泵電機運轉頻率的所述變頻信號到所述變頻處理單元。本發明可有效降低液壓系統的能耗。
文檔編號B29C45/76GK101362376SQ20081014219
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月11日 優先權日2008年9月11日
發明者卿濟民, 勇 周, 商毛紅, 巖 崔 申請人:深圳市賽為智能股份有限公司