变频式液压塑胶中空成型机控制技术研究与应用

邱学明

珠海格力精密模具有限公司 广东 珠海 519000

1 塑料中空成型技术概论

塑料成形是生产塑料中空产品的基本上方法，挤出塑料法是最为常见的生产方法。世界之上第一台塑料挤出塑料设备在今年发行。于这十年完结时，对于型坯控制器展开了简单的可编译器变更，这提高了中空模塑的可加工性并且大大提高了产品的性能。在20世纪70年代，塑料塑料中空成型设备在技术上已转型到相当比较高的水平，自挤出成形到注塑成形。自单层到多层，自单模到多模，自对称性到不对称性，产生了完备的处理系统。转入这个时代之后，随着计算机技术的飞速发展，塑料成形起进入计算机掌控的时代。目前，塑料塑料中空成型设备愈来愈机械，自中间体到闭环，每小时制造自几百增加到数万。产品自一般日用品到电子，汽车等行业。自20世纪60年代与70年代起，中国塑料塑料中空成型机的发展起跑比较迟。历经多年的发展，典型的塑料成型以及相关成型设备，如挤出塑料，拉伸塑料，多层塑料与其他中空成型机，所有这些均已于高速与自动化方面展开了系列化与开发。空白厚度的数字自动掌控，机器的微调与手动泄露侦测，及产品的多样化，高功能性与高阻隔性已经获得巨大发展。并将要努力缩短和世界先进的塑料吹塑机设备的距离。

2 变频式液压塑胶中空成型机工作原理

图1示出了一般大型中空模塑机的示意图，重要源自挤出机5，框架7与储存头1。夹紧机构3，机器人2，液压系统9，下吹风装置4，电控箱6与气动系统8组成。大多数型号也搭载了液压伺服系统，以此构建塑料型坯挤出的壁厚控制系统。依据材料与挤出工艺，挤塑塑料中空模塑可分成多层中空模塑与单层中空模塑(包含共计挤塑料)。目前，普遍采用的挤出塑料中空成型机重要有两种单层挤出塑料中空成型机与多层挤出塑料中空成型机。每种型号分成时隔挤出与间歇挤出。此外，根据站的数量，大型中空成型机亦分成单站与双站。

随着全新技术与全新产品的采用，液压系统当作中空成型机的主要动力系统正在向着能源环保的方向转型。国内众多中空成型机设备制造商已经研发出越来越多节能设备。不过，因为国内液压元件的稳定性少，国内中空成型设备制造商多半采用进口元件来装配液压系统。液压液压的挤出吹塑机是多致动器系统，其中致动器/部件周期性地与间歇地操作。每个动作的液压能量需求十分有所不同，并于长时间之内只需大流量。如果坯料遭挤压时，液压系统的能量消耗占整个机器耗电量的30-50%。挤出吹塑机的液压系统改由两部分构成:动力驱动系统与型坯壁厚控制系统。挤出吹塑机的动力驱动节能技术是动力源的功耗和致动器所需的液压能量间的合适匹配。液压系统符合最为大负载功率，最低能量利用率与最高液压耗电量的要求。目前，重要有下列先进的类型与系统:(1)变量泵+双比例液压驱动系统；(2)双联泵+蓄能器辅佐动力驱动系统；(3)交流伺服电机动力驱动系统；(4)变频器液压动力驱动系统。此外，蓄能器一般加装于中型与大型挤出吹塑机的液压系统之中，进而更进一步保证高流量，低能耗与低负载功率的节能与环保生产。

图1 中空成型机设备简图

众所周知，在有效的工作循环之中，每个过程动作于展开精确工作时均是因为有所不同的压力速度。把电动机轴传送到油泵的总功率的无功工作部分当作外部溢流消耗。即便在比例压力流量型液压系统的情况之下，这部分无效功率亦不能保存在计量泵系统之中。这造成这种类型的液压系统的许多固有缺陷，比如油温问题，油阀是改由高温液压油的稀释引发的磨损与外部泄露引发的，并装置绝不能稳定工作。这种缺陷更为显着，尤其是如果系统需高压时。

3 变频式中空成型机应用效益

依据后面的讨论，本文作者设计的变频塑料中空成型机在2000年出版。与传统的“工频机”相比，整机控制系统和驱动系统的动态响应与工频机相似。根据产品容量，节电率可低至30～80。当吹入1000 ml过量的空心容器时，在“吹塑”阶段，油泵电机也可以以正确的暂停模式暂停驱动。如果要发送“通缩”处理部分，则在此硬启动模式下再次启动油泵电机。以PE为原料制作700 ml塑料瓶为例，使用工频机，功耗为2度/小时。在“逆变器”(采用方法2速度)制造中，功耗为0.6度/小时。试验前夜确定的工艺参数是在相同的生产周期、压力、速度等24小时后制造的，省电率高达70。目前，该变频液压单/双工位塑料吹塑成型机已批量生产。生产并广泛应用于香港一家大型包装容器公司，并逐渐取代了旧的“工频机”型号。三年多的生产实践表明，该机性能优良，性价比高。液压系统是一个平稳可靠的实习。它将各种液压元件和液压油的使用寿命延长了十倍，液压系统几乎不受影响。在生产过程中，实现了高质量、高效率、低消耗。

总之，在当今能源匮乏的世界，节能始终处于突出地位。中国是一个能源紧张的国家，而不是世界上一些能源丰富的国家。然而，我们对电的使用，尤其是对最重要的能源形式的使用，是非常低的，而且存在令人震惊的浪费。在开发新产品、开发新设备和改造现有设备时，必须把能耗作为一个关键指标。塑料工业是21世纪的朝阳产业。然而，由于其产品是通过物理方法如冷却和加热生产的，他们同意其生产模式的高能耗特点。对于高能量塑料产品，如何节约电能已成为提高产品竞争力的关键手段。将变频调速技术引入塑料中空成型机液压传动控制系统后，大容量中空容器的节电率高达70%。实际应用证明，该模型消除了传统液压塑料吹塑成型机的高能耗，是新一代高效节能塑料中空成型机。