注塑机伺服泵应用技术培训-中国工控网-中国自动化企业信息.ppt

注塑机伺服泵应用技术讲座 2009 华南区 张志大纲 一 注塑机常识二 马达与驱动器常识三 液压泵与阀 以及液压原理图四 马达扭矩与油泵的匹配 马达驱动器匹配计算五 马达与油泵的连接方式六 周边附件七 调试指南 一 注塑机常识 一 注塑机常识 工作原理注塑机是借助螺杆 或柱塞 推力 将已塑化好的熔融状态 即粘流态 的塑料以高压快速方式 注射入到闭合好的模腔内 经冷却固化定型后取得制品的设备 一 注塑机常识 注射装置 合模装置均水平排列 有的体积较大 可以注塑大体积的塑制品 机身低 加料方便 操作维修方便 成品顶出后可自由落下 易实现自动化 缺点 占地面积大 模具拆卸比较麻烦 一 注塑机常识 注射装置和锁模装置处于同一垂直中心线上 占地面积小因为模具表面朝上 嵌件放入 定位容易 容易实现嵌件成型 模具的重量由水平模板支承作上下开闭动作 不会发生类似臥式机的由于模具重力引起的前倒 使得模板无法开闭的现象 有利于持久性保持机械和模具的精度 缺点 料斗高 加料不方便 仅适用于注射量小于60cm3的制品生产 一 注塑机常识 1 锁合模 动模扳快速接近定模扳 包括慢 快 慢速 且确认无异物存在下 系统转为高压 将模板锁合 保持油缸内压力 2 射台前移后退 射台前进到指定位置 喷嘴与模具紧贴 3 射出 预塑 可设定螺杆以多段速度 压力和行程 将料筒前端的溶料注入模腔 4 冷却和保压 按设定多种压力和时间段 保持料筒的压力 同时模腔冷却成型 5 顶针 模腔内制品继续冷却 同时液力马达驱动螺杆旋转将塑料粒子前推 螺杆在设定的背压控制下后退 当螺杆后退到预定位置 螺杆停止旋转 注射油缸按设定松退 预料结束 6 射台后退 预塑结束后 射台后退到指定位置 7 开模 模扳后退到原位 包括慢 快 慢速 8 顶出 顶针顶出制品 一 注塑机常识 一 注塑机常识 问题1 注塑机吨位是什么意思 注塑机吨位是指锁模力的大小 单位KN 1TON 10KN问题2 注塑机系统压力是什么意思 注塑机工作时 通常在保压的时候 系统压力最高 因此系统压力通常和保压压力一样 国际标准单位MPa 工程单位kgf 1MPa 9 8kgf问题2 注塑机流量和吨位有何关系 通常情况下 机器吨位越大 类似活塞杆 缸的直径越大 才有可能产生更大的压强 帕斯卡定律 直径越大 所需要的流量越大 一 注塑机常识 问题4 系统流量和泵的排量有何关系 油泵的排量是指油泵每旋转一圈 所排出的油的体积 系统流量是指当油泵处于一定转速时 单位时间内所排出的油的体积油泵排量的单位为cc rev 系统流量的单位为L min系统流量 油泵排量 油泵转速 1000 一 注塑机常识 问题5 注塑机系统有大致哪些吨位等级 吨位和流量的对应关系如何 吨位等级 90T 50l min320T 180l min120T 66l min400T 220l min140T 70l min500T 240l min160T 82l min700T 360l min190T 102l min850T 450l min260T 146l min 一 注塑机常识 问题6 决定注塑机伺服油泵的是注塑机的那几项指标 关系到注塑机伺服泵系统选型的是注塑机的吨位和压力 由于吨位和流量之间有大致的对应的关系 准确的说 是流量和压力 故 当我们要给注塑机做选型配置时 一定要知道注塑机的流量和系统压力 否则 我们的工作可能出现差错 二 马达与驱动器 1 伺服泵系统包含那些组件 注塑机系统的动力来自与电机驱动的液压泵系统 其中包含了电机 油泵 驱动器 压力传感器 滤波器 制动电阻 2 目前市面上主要有那些电机 目前 市面上主要有宁波菲仕电机 武汉登奇电机 顺德森洋电机技术上以宁波菲仕电机最为成熟 价格上以顺德森洋电机最为便宜3 怎样评估电机的特性 评估电机的特性应该从A 速度扭矩特性曲线 B 扭矩的波动特性C 效率 二 马达与驱动器 4 汇川的伺服泵驱动器是怎么命名的 IS300T015CRR 代表旋变C CAN通讯功能支持电流等级T 三相380V产品系列号注意 电流等级为 015 020 030 040 050 070 100 150 二 马达与驱动器 5 汇川的驱动器可以驱动那些电机 凡是交流永磁同步电机 带有旋转变压器编码器接口的电机 均可被汇川IS300系列驱动 目前 无论是国内伺服电机 还是国外的电机 用在注塑机上的绝大部分是旋变编码器接口的6 汇川的驱动器从哪个电流等级开始 需要另配制动单元由于IGBT模块的原因 目前汇川驱动器从070电流等级的驱动器需要配置制动单元7 如何选配合适的制动单元 汇川的制动单元型号为MDBU xx Xx表示电流 有35A 70A两种 二 马达与驱动器 汇川的制动单元有四个电压等级 其中 B级为输入380V级别 二 马达与驱动器 8 旋转变压器编码器的原理 旋转变压器编码器 顾名思义 是一个旋转的变压器 通过给原边励磁 可理解为马达的定子 转子则有两副绕组 一副正弦绕组 一副余弦绕组 所不同的是 定子与转子有匝数比的关系 二 马达与驱动器 9 旋转变压器编码器的接线是怎样的 信号引脚 SIN sin信号输出 标准线色 黄SIN sin信号输出参考 标准线色 蓝COS cos信号输出 标准线色 红COS cos信号参考 标准线色 黑R 电源正 标准线色 红白R 电源负 标准线色 黄白 二 马达与驱动器 10 旋转变压器编码器的安装工艺有什么要求 如果安装不好 将有什么可能的现象出现 这是多摩川公司的官方文件 详细阐述了安装的工艺要求 由于采用电磁原理 因此 安装不满足工艺要求时 将导致编码器识别不正确 可能频繁报编码器错误和过载误报警 二 马达与驱动器 11 马达的扭矩T NM 功率P KW 转速n RPM 三者之间存在何种关系 T 9550 P n12 马达的基本参数有哪些 A 扭矩T nm B 额定电流 A C 额定转速 rpm D 功率 KW E 额定电压 V F 转矩常数KT nm A 13 转矩KT值是怎样定义的 实际应用中有和意义 转矩常数表示马达每安培电流的出力大小 KT 额定扭矩 额定电流对于马达而言 每得到一安培的电流 由于KT不同 所产生的转矩大小不同 实践中 KT值越大 拖动同样的负载电流可能会小 从而减小驱动器容量 二 马达与驱动器 14 菲仕马达有哪些规格 U1004 U1005 U1007 U1010 U1013是机座号 同一机座号有1500RPM 1700RPM2000RPM 二 马达与驱动器 15 如何读菲仕马达的型号 U1004F 15 3U1004 机座号15 转速表示 有15 17 20 表示1500 1700 2000 3 三相电机 二 马达与驱动器 16 森洋电机有哪些规格 SY0850 8kw 50NM 1500RPMSY1150 11KW 50NM 1500RPMSY1370 13KW 70NM 1500RPMSY18120 18KW 120NM 1500RPMSY22150 22KW 150NM 1500RPMSY37220 37KW 220NM 1500RPM 二 马达与驱动器 17 在电机无铭牌 无参数情况下 如何估算电机的磁极对数 断开马达电源 任意短接UVW其中两相 然后用手转动马达转轴 这个时候 转轴每转动一对磁极位置 将有明显的波动感 转动一圈有多少次波动 就有多少对磁极 原理 由于电机转子存在永磁体 定子为正弦波绕组 当旋转转子时 定子线圈切割了磁力线 因此在定子产生感应电势 当其中短接任意两相时 感应电势形成闭合回路 产生电流 此电流形成磁场 这个磁场和转子磁场相互作用 而产生磁阻转矩 每切割一对磁体 产生阻力明显不同 由此 可以判别磁极对数 通常情况下 注塑机用电机磁极为8对极 三 液压泵 阀 液压原理图符号 1 液压油泵有哪些类型 以及工作原理和特点根据结构 可以分为 螺杆泵 齿轮泵 柱塞泵 叶片泵1 1螺杆泵 由一对互相啮合的曲面螺杆和进油腔 出油腔组成 但是出油腔体的体积小于进油腔体的体积 油受到压缩而产生压力 特点 由于是曲面啮合 产生油压的过程在螺杆运行一周是连续的 所以 供油连续 油压稳定 噪声低 泄漏量小 但由于螺杆副是精密部件 所以对油品质量要求高 三 液压泵 阀 液压原理图符号 1 2 齿轮泵 分为内啮合齿轮泵和外啮合齿轮泵 齿轮泵利用齿轮间的空隙进行排油 同样具有进油腔和出油腔体 出油腔体容积小于进油腔体容积 故液压油受到压缩产生压力 C DocumentsandSettings 0322 MyDocuments 齿轮泵工作原理 avi齿轮泵工作原理 avi 特点 1 由于利用齿与齿间的空隙排油 故连续中存在断续 因而油压较螺杆泵波动大2 由于两个齿轮间啮合处有空间 因而存在困油区 产生困油噪声3 制造成本低 但制造工艺简单4 由于存在齿侧泄漏 故泄漏比较大 三 液压泵 阀 液压原理图符号 1 3 柱塞泵 在一个可以调整角度的斜盘上均匀分布9支柱塞 9支柱塞的一端与电机轴相连 电机旋转时 带动9支柱塞轮流往复运动完成排油过程 通过调整斜盘的斜度 可以调整柱塞的形成 而形成变量泵 示意图 C DocumentsandSettings 0322 桌面 斜盘柱塞 jpg 特点 1 由于柱塞容易做好密封 故泄漏很小2 由于斜盘斜度可调 故可以很容易做到变量排油3 由于9柱塞的往复运动供油 供油不如齿轮泵和螺杆泵连续 故油压容易波动4 由于柱塞制造精密 因此油品质量要求高5 由于柱塞泵机械结构复杂 运动体多 因而噪声是所有泵中最大的 三 液压泵 阀 液压原理图符号 1 4 叶片泵 叶片泵由转子和定子组成 但是定子和转子不是同心安装的 定子是一个光滑的圆柱腔体 转子表面开由很多叶片槽 用于安装叶片 当转子旋转时 叶片被甩出叶片槽 刮到定子内壁 转子偏心安装时 大容积一侧形成进油腔体 小容积一侧形成出油腔体 产生压缩而供油 特点 1 由于可以跳整偏心 故容易做到变量2 由于叶片是因离心力甩出 故不能低于一定速度供油3 由于单个叶片承受的压力较小 故不容易做成高压泵 4 由于叶片强行刮到定子内壁 故噪声较大 三 液压泵 阀 液压原理图符号 2 叶片泵可以用于伺服泵系统吗 为什么 不可以 因为叶片泵必须高于某个速度叶片才可以被离心力甩出 这个速度通常是800RPM 而伺服泵系统 在保压时 速度要求非常低 通常只有几十转 因此 不能使用叶片泵 三 液压泵 阀 液压原理图符号 3 通常情况下 各种泵适合的转速是多少 螺杆泵 2000 2400rpm柱塞泵 1500 1800rpm齿轮泵 1700 2100rpm叶片泵不适合伺服泵系统 不予讨论4 油研 yuken 柱塞泵有哪些规格 三 液压泵 阀 液压原理图符号 5 settima螺杆泵有哪些规格 GR28 33 38 47 55 72是指同一个机座号 一个机座号下面覆盖几个排量 同一机座号下 排量越大 壳体可以承受的压力越小 三 液压泵 阀 液压原理图符号 6 上海诚捷齿轮泵有哪些规格 注意 上海诚捷齿轮泵为内啮合齿轮泵 仅高压泵适合伺服系统 三 液压泵 阀 液压原理图符号 7 液压系统的原理图符号识别 原理图 半结构图 三 液压泵 阀 液压原理图符号 8 液压系统的元件符号C DocumentsandSettings 0322 桌面 fuhao doc桌面 fuhao doc 三 液压泵 阀 液压原理图符号 9 表征油泵的参数有哪些 表征一台油泵 应当有以下数据 A 连续供油压力 额定压力 单位 MPaB 峰值压力 壳体能承受的的最高压力 单位 MPaC 排量 每旋转一圈 所能排出的油的体积 单位 CC revD 油泵的额定转速 单位RPM 三 液压泵 阀 液压原理图符号 10 一台具有额定排量q cc rev 额定压力p kgf 的油泵 需要的扭矩T nm 怎么计算 T 0 0159 p q例如 有一台油泵 其排量为36CC REV 额定压力为175kgf 需要的驱动扭矩为 T 0 0159 36 175 100NM 这条公式所包含的扭矩 并不计算油泵的容积效率 三 液压泵 阀 液压原理图符号 11 叶片泵可以用于伺服泵系统吗 为什么 不可以 因为叶片泵必须高于某个速度叶片才可以被离心力甩出 这个速度通常是800RPM 而伺服泵系统 在保压时 速度要求非常低 通常只有几十转 因此 不能使用叶片泵 四 油泵所需扭矩 电机 驱动器的匹配计算 1 油泵匹配电机的基本步骤和方法 A 一台额定排量q的油泵 产生一定的压力p 所需要的扭矩T油泵 0 0159 p q NM B 由于电机具备一定的过载能力 而同时由于注塑机并非时时刻刻处于最大扭矩状态 因此 油泵需要的扭矩并不需要完全有电机的额定扭矩提供 根据目前伺服电机的现状 通常这个过载系数约1 6倍 C 由于注塑机所成型的材料 工艺条件有所不同 对于高速高压的工艺过程 例如PET瓶胚机 瓶盖机 射胶阻力很大且时间长 过载系数应当不超过1 3倍 D 匹配此油泵的电机扭矩为 T电机 T油泵 1 3 1 6 四 油泵所需扭矩与电机的匹配计算 E 查相关的电机参数表 先选定电机扭矩 F 根据不同电机制造商提供数据 通常一个电机扭矩下有1500RPM 1700rpm 2000rpm三个转速段 G 根据系统所配置的油泵的不同 选定转速 由此 可以确定电机H 电机选定之后 扭矩和转速是确定的 因此 电机的KT值可以查表得到 四 油泵所需扭矩与电机的匹配计算 2 驱动器匹配的计算A 根据前面油泵所需扭矩T油泵 0 0159 p q nm B 根据前面计算所选取的电机的KT值 可以计算电机的最大电流为I T油泵 KT A C 根据驱动器过载能力 150 60S 150 以下长期工作 可以选定驱动器 注意 由于各种油泵的容积效率不一样 阻力矩不一样 电机特性不一样 电流应当留有适当余量 五 马达与油泵的连接方式 5 1 目前市面有两种连接 A 伸轴的法兰连接B 凹轴的内插连接5 2在订电机的时候 由于涉及用户安装油泵的问题 因此 我们必须关注这个问题 基本上 A 如果采用花键型螺杆泵 必须声明是订螺杆泵花键凹轴内插连接的电机 同时 需提供所配置的螺杆泵的型号 B 如果采用除花键以外的其他油泵 例如平键的螺杆泵 诚捷的齿轮泵等 可以订平键内插 也可以订伸轴电机C 如果是订伸轴电机 必须考虑法兰 联轴器的供货 这些 电机厂是不能提供的 我们事先必须和用户沟通好 法兰和联轴器如何提供 五 马达与油泵的连接方式 5 3 思考 如何大概计算法兰毛坯 用CAD图形表达 探讨这个问题的必要性在于 由于现在很多的伺服电机并不提供法兰 而用户没有批量决定电机之前 是不会专门加工法兰的 而之前采用异步电机和变量泵时 是有法兰的 这样 当我们了解毛坯计算的时候 可以充分利用现有的异步机法兰毛坯 加快试机的进度 而当我们面临改造市场的时候 我们首要解决的就是这个问题 因此 根据电机和油泵的轴长 轴径 止口 安装螺孔 来计算法兰毛坯的大概尺寸 是必须的 六 周边附件 6 1 周边附件之压力传感器目前市面常用的压力传感器有 DANFOSS HONEWELL PSI JUMO VIKA这些压力传感器均经过了汇川公司的认可 无论是压力稳定性 还是EMC抗干扰特性 可以放心使用 其中 DANFOSS HONEWELL JUMO带有压力阻尼 PSI VIKA无压力阻尼 六 周边附件 6 1 周边附件之电动门汇川公司有专门的电动门一体化驱动器 和专门用于门驱动的小功率直接驱动电机 大型设备研究 注塑机研究 电动门专夹 现场 STP68471 AVI 大型设备研究 注塑机研究 电动门专夹 现场 STP68472 AVI 六 周边附件 6 2 汇川门机有何优点 汇川门机是基于伺服驱动原理的 采用交流永磁同步电机作为执行机构 具备完善的扭矩控制 速度控制 有如下特点 A 省减速机的直接驱动技术 采用了低速大扭矩设计 通过降低额定转速达180RPM 可以在同功率情况下较异步机提高10倍扭矩 B 具有速度控制和距离控制两种主流模式 内部具备完善的加减速速度 扭矩曲线 无需减速开关C 关门受阻反弹开门保护功能 符合电梯 注塑机安全标准 由于使用了矢量控制 通过设置 监测关门过程中受阻力矩 超过标准时自动反弹开门 保护人生安全 省去了原来注塑机门的安全胶条开关D 具备关门0速锁定 防止大吨位注塑机异步机门机工作中震开 E 具有门宽自学习功能 准确 平稳的停靠 F 体积小 安装方便 大约是异步机一半的尺寸和重量 六 周边附件 6 3 汇川门机有哪些规格 A 驱动器 200W 400 750W三个规格 注意 电动门上 1000T以下 关门之处无特殊阻力 用200W级1000T以上 或关门之处有特殊阻力者 用400W级 六 周边附件 B 马达 2 7NM 5NM两个规格参数 额定功率 50W100W额定扭矩 2 7NM5NM额定电压 100V100V额定电流 0 59A1 2A额定频率 24HZ24HZ额定转速 180RPM180RPM可超速到30HZ 225RPM 六 周边附件 B 马达 2 7NM 5NM两个规格参数 额定功率 50W100W额定扭矩 2 7NM5NM额定电压 100V100V额定电流 0 59A1 2A额定频率 24HZ24HZ额定转速 180RPM180RPM可超速到30HZ 225RPM 六 周边附件 6 4 压力传感器通过汇川测试的压力传感器 DANFOSS HONEWELL JUMO PSIPSI为国产品牌 六 周边附件 6 5 压力传感器支持的输出类型有哪些 汇川支持哪些类型的输出 压力传感器通常有0 10V电压型输出 和4 20MA电流型输出 汇川对于这两种类型均支持 只是外部改变接线方式 6 6 采用电流型输出好还是采用电压输出型好 电流型输出抗干扰性好于电压输出型 但是电压输出型容易得到 6 7 目前 市面上主流的电脑有哪些 东华 自产自用 佳明 泓讯 震德 富士 伊之密 盟立力劲 谛洲 凯迪威 盟立 主流电脑 泓讯 谛洲 盟立 国产 伊仕通 七 调试指南 请参考新版本手册C DocumentsandSettings zhang 桌面 伺服注塑机功能码 doc 七 调试指南 1 保证电机空载的自学习目的 A 学习电机转子磁极与编码器的磁极偏角B 学习不同电机的交 直轴电感 反电势等自适应速度环和电流环所需的数据 电机铭牌数据 额定电压 额定电流 额定频率 额定转速 方法 在没有带油泵负载的情况下 直接用F1 16 2的调谐方式 在有带油泵负载的情况下 需要打开溢流阀 和溶胶阀 尽可能降低轴负载 再用F1 16 2的方式调谐得到的数据 A 磁极偏角Fr 08旧版 A1 02新版B 反电势F1 15C 交轴 直轴的电感值以及两轴电流环参数注意 请运行调谐3次 确保A1 02磁极角误差在5度以内 七 调试指南 自学习过程中可能出现的异常现象1 ERR20报警停机 ERR43报警 ERR10报警原因 编码器环节存在问题 或反相 或断线 或焊接线错误处理 尝试用参数A1 03将编码器极性取反或者改变UVW相序 如果不能解决 则应当检查编码器的接线 或者检查编码器的安装工艺现象2 面板出现 TUNE 但一直不会消失 仿佛死机一般 原因 编码器环节存在问题 通常是断线 或整个插头接触不良 或PG卡不良处理 检查编码器接线 或尝试更换PG卡注意 自学习不能通过 绝对不允许运行伺服系统 七 调试指南 2 自学习完成之后的验证 低速普通速度模式试运行 目的 确认编码器环节无问题 确认马达驱动正常方法 A 将液压系统溢流阀打开 将溶胶阀打开 B 限制驱动器的输出转矩在50 以下 F2 10 C 限制驱动器的运行频率在30HZ以下 F0 08设置 D 按下面板 RUN 按钮 马达以指定频率运转 结果 观察电流是否在1A以下 如果电流过大 或突变 不正常听马达运转声音 如果存在异响 不正常电流正常 无异响 可以尝试高速运行 处理 电流波动或者异常响声 通常是电流环和反电势不正确 最有可能导致的原因 是自学习过程中 溶胶阀没有打开 溢流阀不能充分卸压 马达受到阻力 并不能以全速运转 不能全速运转的情况下 将导致反电势过低 这一点 也可以通过查看反电势予以确定 七 调试指南 3 弱磁超速验证 高速普通速度模式试运行 目的 确认电流环无问题 弱磁升速控制无问题方法 设置电机在