相比傳統(tǒng)的注塑機，伺服節(jié)能注塑機配備了高性能的伺服變速動力控制系統(tǒng)，成功實現(xiàn)了對注塑機能量需求的更佳匹配和自動調(diào)整，實現(xiàn)了30%~80%的節(jié)電效果。同時，該設備還顯著縮短了系統(tǒng)的運行周期，并提高了設備的生產(chǎn)率和可靠性，延長了設備的使用壽命。
節(jié)能環(huán)保和高科技是塑料機械行業(yè)未來的發(fā)展特征，產(chǎn)品差異化的附加價值創(chuàng)新理念也無不滲透在現(xiàn)今的塑料行業(yè)當中。
作為專業(yè)生產(chǎn)高品質注塑機的企業(yè)，以次明確為科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略定位：競相專注于專業(yè)化的伺服節(jié)能型注塑系統(tǒng)的設計制造，以滿足全球客戶多樣化的產(chǎn)品需求。
作為設備選用必須以高科技設備的采用和針對生產(chǎn)工藝的薄弱環(huán)節(jié)進行配套改造，有利于提升和發(fā)展注塑機的制造和加工核心技術，并以此為依托，研發(fā)技術含量高且附加值高的伺服節(jié)能注塑機。
據(jù)介紹伺服節(jié)能注塑機在保留傳統(tǒng)注塑機原有的優(yōu)異功能之外，又配備了高性能的伺服變速動力控制系統(tǒng)，通過使用交流伺服驅動替代傳統(tǒng)的液壓、直流、步進和BD變頻調(diào)速驅動，使動態(tài)響應和轉矩密度得到了進一步提高，并顯著縮短了系統(tǒng)的運行周期，提高了設備的生產(chǎn)率和可靠性，延長了設備的使用壽命。
在整個注塑機的成型過程中，通過對不同的壓力流量進行相應的頻率輸出，并對壓力流量進行精確的閉環(huán)控制，成功實現(xiàn)了伺服電機對注塑機能量需求的更佳匹配和自動調(diào)整。由于整合了傳統(tǒng)液壓注塑機與全電動注塑機的優(yōu)點，伺服節(jié)能注塑機在市場上得到廣大客戶的青睞。針對其之所以深受客戶歡迎，本文將重點對這種新型的伺服節(jié)能型注塑機進行詳細介紹。
傳統(tǒng)注塑機與伺服節(jié)能注塑機動力控制系統(tǒng)的比較
眾所周知，傳統(tǒng)的注塑機是以普通電動機帶動定量泵進行工作的，其工作原理（如圖1所示）是：電動機帶動油泵從油箱中吸油并加壓輸出，并通過各種控制閥控制油的壓力、流量和方向，以保證設備能夠以一定的力(或扭矩)和速度按所要求的方向進行運動，從而實現(xiàn)注塑成型的各個過程。但是，在這一過程中，由于注塑機油泵的速度不可調(diào)，多余的油只能通過溢流排入油箱，從而產(chǎn)生熱量和能量的浪費。
傳統(tǒng)注塑機的工作原理
相比之下，伺服節(jié)能系統(tǒng)將注塑機的動力系統(tǒng)劃分為6大要素，即伺服電機、編碼器、齒輪泵、伺服驅動器、壓力傳感器和驅動控制模塊。其中，驅動控制模塊是區(qū)別于傳統(tǒng)注塑機的關鍵和核心所在。其具體的工作過程與關鍵技術（如圖2所示）可以概括為：
1.伺服驅動器接受由注塑機控制器發(fā)出的壓力(P)和流量(Q)指令，并將其轉換為轉速指令傳遞給伺服電機。伺服電機帶動齒輪泵旋轉，而齒輪泵則按指令輸出壓力流量，同時壓力傳感器采集系統(tǒng)壓力信息，并反饋至伺服驅動器，伺服電機則將轉速信息反饋給伺服驅動器。隨后，伺服驅動器通過轉換將實際的壓力和流量信息反饋給注塑機控制器。通過對比實際流量、壓力與指令流量、壓力的情況，注塑機控制器適時調(diào)整指令流量和壓力，從而實現(xiàn)閉環(huán)控制。
2.伺服系統(tǒng)的響應速度可達到0.03ms，遠大于變量泵0.3ms的響應速度，從而顯著提升控制精度。
3.該系統(tǒng)的另一個設計關鍵點是，為注塑機選擇了合適的伺服系統(tǒng)。在這里，此款注塑機改變了注塑機動力配置的設計方法：直接從制品要求出發(fā)來選擇注塑機的動力配置，并將注塑成型的每一個步驟需要列出壓力、流量和時間要求，以此計算出各個步驟實際所需的功率，再計算出整個周期的功率，從而確定所選的伺服動力配置。這樣做的好處是，從各個步驟的細節(jié)上強化和明確了動力要求，使其不但滿足制品的生產(chǎn)要求，而且剛好能夠完全滿足生產(chǎn)要求，從而從源頭開始控制能源浪費，達到節(jié)能效果。
節(jié)能的基本原理
由上分析可知，注塑機的電能消耗主要來自于電機油泵。對于傳統(tǒng)的注塑機，其油泵電機處于全速運轉，即使在不需要油壓的情況下，電動機仍處于額定轉速的空轉狀態(tài)，消耗電能。相比之下，新型注塑機節(jié)能控制系統(tǒng)則實現(xiàn)了油泵電機的變速控制，通過同步跟蹤壓力和流量情況成功實現(xiàn)對不同階段的不同轉速控制，從而達到節(jié)電目的。也就是說，通過伺服控制器調(diào)整油泵電機的轉速，改變油泵的輸出功率，使其能夠根據(jù)合模、射膠、保壓、冷卻和開模等不同工藝階段輸出相應的信號，通過控制驅動器以及控制油泵的輸出，將注塑過程中多余的能量節(jié)省下來。
作為一個高響應的閉環(huán)系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的節(jié)電效果非常顯著。根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的不同，該系統(tǒng)可實現(xiàn)30%~80%的節(jié)電效果，而且產(chǎn)品壁厚越厚、冷卻時間越長，越省電。
伺服節(jié)能注塑機的主要特點
與傳統(tǒng)的注塑機相比，該伺服節(jié)能注塑機的主要特點是：
1.響應更快、精度更高。該設備的伺服電機從靜止到達到額定轉速只需要30ms，低壓低流量的重復再現(xiàn)性為±0.5%，同時避免了變頻電機的遲滯性。相比傳統(tǒng)的注塑機，其壓力流量的速度響應僅為0.03s左右，不僅可顯著提高重復精度，且位置精度可達0.1mm以內(nèi)。
2.成型周期更短，效率更高。由于采用了伺服電機，注塑機每個動作的啟動與停止所需的時間更少，而且取消了比例閥后，減少了液壓的泄漏情況，速度更快。
3.電機的能耗更低。相比傳統(tǒng)的異步電機80%左右的效率，相同功率的該設備，其伺服電機的效率可達90%以上，更加節(jié)約能耗。
4.傳統(tǒng)的電機啟動時，其電流是正常運行時的5倍，而該設備采用軟啟動模式，不會對電網(wǎng)造成沖擊。
5.節(jié)水節(jié)油。該系統(tǒng)具有高效率，能有效避免油溫上升，且水冷卻時的容量減小，升溫幅度降低，從而降低了液壓油的更換率。通過對部分管件廠家跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該設備一年內(nèi)僅在炎夏10~20天的時間需要使用冷卻水，而且所使用的冷卻水量僅為傳統(tǒng)注塑機的1/3。
6.噪聲更低。注塑機噪音來源主要就是動力系統(tǒng)，伺服電機和齒輪泵組成的動力系統(tǒng)因其工作特性決定本身噪音就很小，以至于配備該系統(tǒng)的注塑機噪音也特別小。
伺服節(jié)能系統(tǒng)的關鍵技術和工作過程示意圖
節(jié)能經(jīng)濟效益的比較
1.傳統(tǒng)的注塑機
以鎖模力為1000t的注塑機為例，其耗電量與馬達性能、模具和原料等各種工況密切相關。根據(jù)以往的改造經(jīng)驗，其負載率約為60%，即市電運行實耗功率按油泵馬達功率的55%計算。由此可得，該設備油泵馬達每小時的耗電量為：
45（kW）×2×55%＝49.5（°/h）
若電費按1.00元/°計價，使用時間按每月30天，每天20h計算，則注塑機的油泵馬達部分每月消耗的電費約為：
49.5（°/h）×30（天）×20（h）×1.00（元/°）＝29700（元/月）
2.伺服節(jié)能注塑機
將伺服節(jié)能注塑機的節(jié)電率按平均50%進行核算，則同等規(guī)格的TRX-M1000伺服節(jié)能注塑機每月可回收的效益為：
29700（元/月）×50%=14850（元/月）
那么，1臺機器每年創(chuàng)造的節(jié)能效益為:
14850（元/月）×12（月）=178200（元）
需要注意的是，以上數(shù)據(jù)僅為舉例說明，具體數(shù)據(jù)還要以實測數(shù)據(jù)為準。