统响应更快，精度 果受到影响。
慢。
高，系统稳定性高。 4 保压时低速转矩可能不 4 对液压系统清洁度
4 低油温，低噪音， 足，电机抖动，并且保 要求高，噪音大，
高节电率。
压时的大发热量与冷却 维护成本高。
时节能成为矛盾，电机
容易烧毁。
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四 伺服液压驱动系统的组成
注
压力信号
塑
机 流量信号 电
采用伺服液压驱动控制系统,供油时供等于需 超强 求。冷却时,电机处于停止状态。电机的输出功 节电 率大大降低,减少不必要的能耗,电机节电率在
30%以上。 采用压力和流量双闭环的伺服液压驱动系统,系 更加 统的稳定性明显提高。一般情况下,制品质量重 稳定 复精度可以控制在 0.3%,从而产品合格率提高。
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二 传统定量泵注塑机原理和伺服液压驱动系统原理及性能优 点 1) 传统的定量泵系统的工作原理是：电机以额定转速带动油
泵工作，给系统提供源源不断的液压动力，而注塑机各个 工作阶段需要的压力和流量是不同的，而电机带动油泵运 转所提供的液压油的能量是注塑机的最高转速液压流量。 传统定量泵注塑机通常在需要改变负载流量和压力时,用阀 门调节,这时输入功率变化不大,大量能量以压力差的形式 损耗在阀门，产生溢流，此过程称高压节流。一个周期工 作过程中,负载的变化导致系统压力变化比较大,但油泵仍 在工频运行,其供油量是恒定不变的,多余的液压油经溢流 阀流回油箱,做无用功,白白地浪费了电能,多余的能量在回 油箱的过程中,又加大了冷却系统的负载。据统计，根据注 塑机工况的不同，这部分浪费的能量大概在液压系统所需 能量的 30%到 70%之间。 2) 伺服液压驱动系统是通过根据注塑机电脑板的压力和流量 信号通过专用的注塑卡进行信号转换，变成伺服驱动器可 以接受的给定信号，从而利用注塑机的给定流量信号控制 电机的转速来建立起注塑机油压系统的压力，利用编码器 进行速度的闭环控制，然后再利用压力传感器的反馈信号 和压力给定信号进行比较，反馈给控制器，通过控制器的
以上。
难。
2 由于是开环系统，
2 采用内啮合高压 2 开环系统，系统控制精 生产稳定性难以保
齿轮泵或高压螺杆 度低，生产不稳定。 证。
泵，内泄小，性能 3 采用叶片泵，泵体需要 3 采用鼠笼式感应异
高。
维持在一定的转速方能 步电动机，转动惯
3 闭环控制系统，系 保证正常工作，节能效 量量大，系统响应
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七 伺服液压驱动系统改造实例
以下我公司的改造实例
1.福州某塑胶科技有限公司机台为震德 CJ150M2 注塑机，生产
绕线架，用料 PC/ABS，原电机功率为 15KW，最大工作压力
14MP，产品周期为 26 秒一模，良品率 98%，现测电机功率比
为 82%，每小时用电量为 12.3 度；经我司伺服改造后实测每
脑
板
压力给定
注
信号
流量给定
塑
信号
伺服 驱动器
卡
压力反馈信号
ＰＧ卡
速 度 反 馈
编 码
器 永磁同步电机
压力传感器
联 轴
油
器
泵
伺服驱动器
三相交流永磁同步电机
高压油泵（内啮合齿轮高压油泵/外啮合齿轮高压油泵/螺杆高压油
泵）
压力传感器
联轴器
注塑卡
配件等
编码器
制动单元
油管
油管接头
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五 注塑机伺服改造项目的实施过程和改造条件
注 塑 机 伺 服 改 造 方 案
目录
1 传统注塑机伺服节能改造的必要性和可行性 2 传统定量泵注塑机原理和伺服液压驱动系统原理及性能优 点 3.伺服液压驱动系统与异步伺服和变量泵系统的性能对比 4 伺服液压驱动系统的组成 5 注塑机伺服改造项目的实施过程和改造条件 6 注塑机伺服改造后的机器性能 7 伺服液压驱动系统改造实例
注塑机伺服改造是一个近两来比较流行的注塑机节能改造方 法，已经有一套比较成熟和标准的项目实施步骤，其主要有以 下几个步骤： 1）技术人员对伺服改造前的现场考察：主要考察内容有注塑 机的制造时间和厂家，最大压力，最大流量，油泵和电机的相 关参数，电脑板信号的类型，空间位置，产品的生产周期，模 具型号等内容。 2）技术人员根据现场考察的内容制订改造方案和配置，业务 人员进行报价，双方如果无异议签订改造合同。 3）技术人员装电能表，采集一个工作日的用电量作为改造前 用电量依据。 4）项目的具体实施，将原来电机油泵拆除，更换成伺服液压 驱动系统，更换后进行伺服驱动器的调试，压力测试，试运行， 最后负载运行。伺服改造后相关的压力流量阀可以堵死。 5 项目的验收和完工。 改造条件： 只要有节能和改善机器性能需求，注塑机是定量泵或变量泵系 统，注塑机的工作时间在 10 年以下的都可以进行伺服节能改 造。
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六 注塑机伺服节能改造后的机器工作性能 1）注塑机节能改造后原来操作程序不变，操作参数略作调整， 既可正常工作。 2）注塑机进行伺服改造后采用闭环控制方式，故产品射出精 度高，稳定性高，良品率提升，生产效率有一定程度的提高。 3）方便实现弱磁控制增加转速范围，可以满足最大流量的需 求。 4）省电节能，电机的平均节电率在 20%到 70%左右。 5）油温不易上升，注塑机冷却用水节约 60%左右，液压油使 用期限长，环境温度与噪音大幅减低，有利于改善生产人员的 工作环境。 6）成本降低，更加环保。
降低 自身发热明显减少，使油温保持在较低温度，明 油温 显延长液压系统元器件及液压油的使用寿命，减
少液压系统故障率。系统油温大幅降低，冷却用 水可节省 60%左右。
压力跟随快响应快
定量泵注塑机 变量泵注塑机 HX-300
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注射重复精度高； HX-300
HX-300 保HX-300
快速 采用伺服液压驱动控制系统的转动惯量极小，系 响应 统响应速度极快,在 50ms 以内,对需要精密调节 精度高 的注塑工艺更加容易满足要求。同时减轻开、锁
模冲击,延长机械和模具使用寿命。
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低噪音 采用伺服液压驱动控制系统,噪音明显降低,改善 工作环境更加环保。 采用伺服液压驱动控制系统的注塑机油路系统
回成本。
伺服驱动器上位机监视软件运行画面 12 / 14
伺服驱动器控制板 13 / 14
伺服节能改造完成图 1
伺服节能改造完成图 2 14 / 14
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三 伺服液压驱动系统与异步伺服和变量泵系统的性能对比
伺服节能系统
变频器节能系统
变量泵系统
1 采用三相永磁同 1 采用鼠笼式感应异步电 1 冷却时，电机仍在
步电机，效率和功率 机，转动惯量大，响应 转动，无功功率未
因素较鼠笼式感应 速度慢，生产效率低， 消除，节能效果不
异步电机提高 10% 部 分 产 品 参 数 调 节 困 理想。
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一 传统注塑机伺服节能改造的必要性和可行性
现代注塑生产企业属于劳动密集型与技术密集型的结合，半手 工，半自动化生产模式。由于国情的特殊性，我国逐渐变成世 界少有的产品加工大国，世界工厂的概念愈加显著。注塑业已 进入了一个完全的微利时代。降低成本，保证品质，开发新品 是微利时代赢得市场的唯一出路，也是企业从市场降价风暴中 脱颖而出的最佳时机。注塑是一种工业产品生产造型的方法。 产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。注塑机是将热性塑料或热 固材料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成 型设备。注塑通常由注射系统，合模系统，液压传动系统，电 气控制系统，润滑系统，加热及冷却系统，安全监测系统等组 成。注塑行业正面临着一个飞速发展的机遇，然而在注塑产品 的成本构成中，电费占了相当的比例，依据注塑机设备工艺的 需求，普通注塑机油泵电机存在较大的损耗，因而极具节能潜 力。根据统计，整个注塑机的能耗过程中电机的耗电量占整个 注塑机耗电量的 60%左右。所以想办法降低电机的能耗的就是 降低注塑企业成本非常重要的关键点之一。注塑机的伺服节能 改造对现代注塑企业是非常必要和有益的。现代永磁同步电动 机是一种新型电机，效率更高，性能不断提高，价格不断下降， 已经更多的应用在了工业系统上。永磁同步电机及其伺服控制 理论和技术的发展为我们提供理想的注塑机节能改造方案。
小时用电 6.8 度，良品率 99.8%。
每小时用电 每月用电 电费单价 电费
改造前 12.3 度
7675 度 1.00 元/度 7675 元/月
改造后 6.8 度
4243 度
节电率 （12.3－6.8）/12.3×100%=44.7%
1.00 元/度 4243 元/月 节省电费 3432 元/月
此机台的改造价格为 38000 元/台，以此计算 11 个月左右可收
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PID 快速调节响应，使得压力稳定在给定值，保证了系统压 力的稳定性，从而进行注塑机输出压力的闭环控制。伺服 液压驱动系统可根据注塑机当前的工作状态，如锁模、射 胶、熔胶、开模、顶针等阶段以及压力和流量的设定要求, 自动调节油泵的转速,调节油泵的供油量,使油泵实际供油 里与注塑机实际负载流量在任何工作阶段均能保持一致,使 电机在整个变化的负载范围内的能量消耗达到所需的最小 程度,彻底消除了溢流现象,并确保电机平稳,精确的工作。 3) 伺服液压系统的性能优点