专利名称：射出机变频变量节能改进系统的制作方法
技术领域：
本实用新型关于一种射出机变频变量节能改进系统，主要指一种可提升变频变量节能的稳定性之系统。
背景技术：
习知射出机主要由液压系统提供锁模、射出机构之动力，就射出机之液压系统而言，主要具电机、液压油泵、各式控制阀、液压管路、油箱等组件，并习知射出机之电机、液压油泵具有许多不同组成方式，如第一种为利用一般电机与单段吐出之定量泵组合系统，并该电机为定速(高速)运转，并定量泵固定于最大开口，并具固定吐出量，因而该系统可维持在固定高流量动作，但射出机于低压力、低流量之工作阶段时必须将多余液压动能释放， 因而对能源浪费最明显。第二种为一般电机与多油泵组合之多极变量系统，并该电机为定速(高速)运转， 并油泵具有多个定量吐出口，因而可具多个不同吐出量，并可因应射出机不同工作阶段需求之流量、压力令适当吐出口动作，然而该系统虽然可较第一种方式节能，但因仅能吐出设定之阶段流量，因而仍有很大节能空间。第三种为普通电机与变量泵组合系统，并该变量泵可无段吐出不同油量，其节能效果较第二种方式佳，但该电机仍维持定(高速)运转，不能配合吐出量调整，因而造成系统流量低时电机能源损耗及稳定性仍不理想缺失。第四种为伺服电机与定量泵系统，并该伺服电机之转速可随便调整，然而定量泵永远在最大开口，其吐出量固定为最大吐出量，造成伺服电机低速运转时具不稳定及节能效果不佳情形。第五种为发明人设计之台湾发明259138号、美国发明第7281918号、大陆专利第 ZL 200410097712. 6号伺服变频器控制电机与油泵系统，其中伺服变频器可控制电机转速， 并可配合射出机不同之工作阶段调整电机转速及油泵吐出量以具节能功效，又该变频器可于电机之安全电流值范围内令电机转速提升以增加流量，并可具增速功效，又发明人更改进该油泵为变量泵，并电机由变频器控制组合系统，使得伺服变频器可控制电机转速，并变量泵可改变吐出量以具更佳控制节能功效，且可适于生产薄壁及精密射出成型产品。因而前述第五种系统为较一至四种更佳设计，且对射出机成型动作而言，因不同工作阶段需求之流量、压力皆不同，又其在高压时所需的流量极低，在冷却时甚至不须要流量，故电机、油泵可与射出机之不同工作阶段调整射出机液压系统之压力、流量以达到节能与精密成型最佳效果，且可依需求增速以增进成型效率。如第七图所示为习知射出机之控制器控制变频器、变量泵示意图，并射出机之控制器6’下达指令令变频器2’、变量泵4’动作，并可配合射出机之工作阶段于tl时间令变频器2’输出设定频率调整电机3’转速，并同时于tl时间令变量泵4’内可由电磁作动之比例阀41’输出改变发生的调整具设定吐出口径，并调整液压系统之流量、压力，又该变量泵4’未输出改变发生的时无论电机3’之转速多快，其本身吐出量非常低，一般仅供其本身润滑，并变量泵4’输出改变发生的时可由变量泵4’之比例阀41’作动以调整其设定吐出量。然而发明人于实际操作射出机变频节能动作发现该电机与变量泵之作动不能精确配合，因而仍会造成液压系统之压力、流量改变时该液压系统会产生脉动不稳定，特别是电机由停止转动至某一转速因静摩擦系数较大或转速在极短时间内由慢至快有较大改变时更为明显，例如当射出机于冷却条件下其压力、流量可以为0，而下一个动作是油压马达搅料，其流量可能需要提升60%，此时变频器2’由OHZ需上升至30HZ，而在变频器对电机作开回路控制时，相对于电机，变频器2’本身由OHZ到30HZ几乎没有任何时间的延迟即可达到所需的要求，但是电机3’由ORPM要达到600RPM时，因为电机3’机械惯量储能、电感储能之惯性问题会有一定的时间延迟，其延迟时间一般情况下约在0. 1-0. 2秒左右，此造成达到稳态动作的延迟，该非稳态过程易于产生瞬间的不稳定性而不利于系统。即使对于变频器与电机的闭回路控制，也将因电机惯性造成达到稳态动作的延迟。又当射出机在关模完时，其流量可以为0，而下一个动作是射出，其流量可能需要 50%，此时变频器2’由OHZ需上升25HZ，在变频器对电机作开回路控制时，相对于电机，变频器2’本身由OHZ到25HZ几乎没有任何时间的延迟即可达到所需的要求，但是电机3’由 ORPM要达到500RPM时，因为电机惯性之时间延迟，一般情况下约在0. 1-0. 15秒左右，此时会产生稳态动作的延迟，甚至造成射出动作时约瞬间不稳定性进而影响产品质量，且对薄形精密射出产品更具关键影响。即使对于变频器与电机的闭回路控制，也将因电机惯性造成达到稳态动作的延迟。又射出机之液压系统中为了配合射出机不同工作阶段之液压系统压力、流量控制，该液压系统具有可由射出机之控制器控制之电液伺服阀，常见者如电液换向阀、电液比例阀，并以电液换向阀为例，其配置如图圹10所示，其中该图9、图10之液压回路采用油压技艺通用之油压记号表示，并该电液换向阀1’具电磁阀11’、方向阀12’、引导阀13’，并该引导阀13’为因应电磁阀11’之电磁吸力不足以配合液压油泵之大流量、压力动作而设置， 并可由引导阀13’导入液压油引导以使电磁阀11’可稳定动作，又该液压系统系由变频器 2’控制电机3’转速，并令变量泵4’动作吐出压力P至电液换向阀1’，并输出至油缸5’令油缸5’作动，又该压力P连接引导阀13’，并使电液换向阀1’之电磁阀11’可藉由引导阀 13’引导辅助换向位移而稳定动作，又该电液换向阀1’之引导阀13’引导压力P(液压油) 可由内部或外部引入，并第九图所示为由内部引入之液压回路，并第十图所示为由外部引入之液压回路，并二种引入方式中该引导阀13’系直接由液压系统之压力P引导动作。然而发明人于实际控制射出机因应其工作阶段作变频节能控制时发现改变液压系统之压力、流量有造成液压系统具较大脉动不稳定情形，例如射出机于冷却阶段之液压系统压力、流量为0，而下一油压马达搅料工作阶段之压力约80kg/cm2、流量约60L/min，但因前述引导阀13’之最低引导压力约12kg/cm2、因而该冷却阶段之液压系统0压力、流量不能令引导阀13’动作，必须待液压系统之压力于一段时间逐步上升至大于引导阀13’之引导压力12kg/cm2时该电液换向阀1’才能正常动作，在该段时间中，电液伺服阀因液压系统之压力、流量低于电液伺服阀稳定控制所需的最低压力，将使电液伺服阀易于受到液压系统之压力、流量变动及脉动的影响，而不利于保证产品质量，特别是对精密射出薄壁产品。然而，目前射出机业者实未发现前述射出机变频节能动作不稳定之原因，更惶论如何解决改进，因而为提升精密射出产品之质量，如何能兼具节能及可改进液压系统之脉动不稳定实具有其必要性。
发明内容本实用新型之目的即在提供射出机变频变量节能动作时其液压系统作动可具较佳稳定性及成品质量。射出机变频变量节能改进系统，其特征在于其中射出机之液压系统具变频器、电机、变量泵，并射出机之控制器控制变频器、变量泵动作，令所述变频器输出改变的发生先于变量泵输出改变的发生。进一步，其中变量泵输出改变发生于变频器输出改变的发生和电机转速改变之电机惯性延长过程之后。进一步，其中变量泵具电磁作动之比例阀，又射出机之控制器控制比例阀输出改变发生的动作。进一步，其中电机是伺服电机。本实用新型之射出机液压系统具变频器、电机、变量泵，并射出机之控制器控制变频器、变量泵动作，又射出机之控制器令令所述变频器输出改变的发生先于变量泵输出改变的发生，并该变量泵输出改变可发生于变频器输出改变的发生和电机转速改变之电机惯性延长过程之后。优选是射出机之电机可运转至设定转速时该变量泵可几乎同步输出改变发生的动作，可减少电机动作时间差产生之液压系统脉动的影响，以进一步可提升射出成品质量。当往输出增加的方向操作控制时，因电机驱动较低的负载，故可相对更快达到目标转速；当往输出减少的方向操作控制时，因电机驱动较高的负载，故可相对更快达到目标转速。本实用新型之射出机系因应成型工作阶段改变液压系统之压力、流量，并该液压系统具电液伺服阀，并该电液伺服阀具由射出机之控制器控制之电磁阀及由液压油引导之引导阀；又本实用新型提供该电液伺服阀之引导阀额外引导压力，并最大降低电液伺服阀动作受液压系统之压力、流量变动及脉动影响，因而本实用新型之电液伺服阀可于射出机变频节能动作令液压系统之压力、流量改变时电液伺服阀仍可精确动作，并可降低液压系统脉动以提升作稳定性及射出产品质量。本实用新型之该额外引导压力大于电液伺服阀之最低控制压力，并由射出机液压系统之外部或内部引输出改变发生的液伺服阀之引导阀，又该额外引导压力由保压系统提供，且该保压系统包括电机、油泵、压力控制阀、液压管路，并油泵输出提供引导阀大于其最低引导压力之定压定速压力、流量。该保压系统是定压定速系统。本实用新型的有益效果射出机之电机可运转至设定转速时该变量泵可几乎同步输出改变发生的动作，可减少电机动作时间差产生之液压系统脉动，并可提升射出产品质量。并且当往输出增加的方向操作控制时，因电机驱动较低的负载，故可相对更快达到目标转速；当往输出减少的方向操作控制时，因电机驱动较高的负载，故可相对更快达到目标转速。
[0023]图1系本实用新型射出机之控制器控制变频器、变量泵示意图。图2系本实用新型射出机之控制器控制变频器、变量泵动作图表示意图。图3系本实用新型由外部提供电液换向阀额外引导压力架构示意图。图4系本实用新型由外部提供电液换向阀额外引导压力之液压回路示意图。图5系本实用新型由内部提供电液换向阀额外引导压力架构示意图。图6系本实用新型由内部提供电液换向阀额外引导压力之液压回路示意图。图7系习知射出机之控制器控制变频器、变量泵示意图。图8系习知射出机液压系统部分架构示意图。图9系习知射出机由液压系统之压力以内部引导方式提供电液换向阀之引导阀压力之液压回路示意图。图10系习知射出机由液压系统之压力以外部引导方式提供电液换向阀之引导阀压力之液压回路示意图。
具体实施方式
参见图1、图2，射出机变频变量节能改进方法，其中该液压系统之变频器2、变量泵4动作由射出机之控制器7控制，射出机之控制器7向变频器2和变量泵4发送指令，令所述变频器2输出改变的发生先于变量泵4输出改变的发生。其中变量泵4输出改变发生于变频器2输出改变的发生和电机3转速改变之电机惯性延长过程之后。其中变量泵4具电磁作动之比例阀41，又射出机之控制器7控制比例阀41输出改变发生的动作。其中射出机之液压系统之电机3是伺服电机。见图3-6其中该射出机系因应成型工作阶段改变射出机液压系统之压力、流量， 并该液压系统之电液伺服阀1之引导阀13由射出机之控制器控制之电磁阀及由液压油引导，提供该电液伺服阀1之引导阀13大于其最低控制压力之额外引导压力。其中该额外引导压力由保压系统6提供，该保压系统6包括电机61、油泵62、压力控制阀63、液压管路64，并油泵63输出提供引导阀13大于其最低引导压力之定压定速压力、流量。其中保压系统6是定压定速系统。其中该压力控制阀63可设于油泵62上，又电液伺服阀1可为电液换向阀，又同一定压定速系统可提供一个以上电液伺服阀1之引导阀13额外引导压力。其中该额外引导压力由射出机液压系统之外部直接输入到电液伺服阀1之引导阀13，见图3、图4。也可以其中该额外引导压力经由射出机液压系统之内部再引入到电液伺服阀1之引导阀13，见图5、图6。射出机之控制器7令变频器2之输出改变的发生时间为、，并射出机之控制器7控制变量泵4之比例阀41输出改变的发生时间为t2，并t2 >、+t3，其中t3为电机3之机械惯量、电感惯量储能之惯性运转延迟时间，并该延迟时间t3系与电机种类、特性、设定转速有关，例如一般电机之惯性反应较慢，其延迟时间t3较长，约0. 2秒以下(0. Γ0. 2秒)，又伺服电机之惯性反应时间较快，其延迟时间t3较短，约0. 1秒以下(0. 05、. 1秒)，但该延迟时间t3远大于变频器2、比例阀41之输出改变的反应时间，又该延迟时间t3与电机3之设定转速有关，例如电机由ORPM上升至1000RPM之时间较由ORPM上升至500RPM时间长， 因而射出机之控制器7系依据射出机工作阶段需求液压系统之压力、流量对应电机3种类、 特性、转速设定延迟时间t3，并使电机3运转达设定转速时再令变量泵4之比例阀41输出改变发生的动作。因变量泵的动作改变完成需要时间一般均小于电机的转速改变完成需要时间，故传统上若变频器输出改变与变量泵输出改变被约同时要求时，往往变量泵的输出改变已完成，而电机的转速改变尚未完成，对于往输出增加的方向操作控制时，电机的非稳态转速输出将易于由变量泵传递至系统油路中。但本实用新型因变频器2输出改变的发生先于变量泵4输出改变的发生，使变量泵提供系统某种程度的电机输出非稳态的隔离。而且，因电机驱动较低的负载，故可相对更快达到目标转速，相对减少非稳态的时间。因而本实用新型可防止因变量泵4之比例阀41已动作但电机3仍未达设置转速时造成脉动不稳定，并可提升射出成品质量。以射出机之工作阶段为例，当射出机于冷却工作阶段时其压力、流量为0，并下一马达搅料工作阶段其电机3须运转至720RPM，因而射出机之控制器7可于下一马达搅料工作阶段前令变频器2于、时间动作，并经一段延迟时间t3后之t2时间使电机3已运转至 720RPM时再令变量泵4之比例阀41动作，因而该变量泵4动作时电机3已达设定转速，并可避免电机3惯性延迟造成脉动不稳定，并可提升射出成品质量。上述例示说明亦可适用本实用新型在其它的运用状况，例如，电机转速由300RPM 上升至1000RPM的需求发生时，若变频器输出改变与变量泵输出改变被约同时要求时，电机的非稳态转速输出将易于由变量泵传递至系统油路中。但本实用新型因变频器2输出改变的发生先于变量泵4输出改变的发生，使变量泵提供系统某种程度的电机输出非稳态的隔离。其中，因电机驱动较低的负载，故可相对更快达到目标转速，相对减少非稳态的时间。 而且，在本实用新型中，当往电机转速减少的方向操作控制时，虽然变频器输出改变与变量泵输出改变可被同时要求，但对于变频器2输出改变的发生先于变量泵4输出改变的发生， 仍有相对降低其非稳态时间的优势。此外，虽然本实用新型之前的例示中，电机转速由ORPM上升至1000RPM，与电机转速由ORPM上升至500RPM，可设定不同的延迟时间。但有时为了使控制设定较为容易，电机转速由ORPM上升至1000RPM，与电机转速由ORPM上升至500RPM，在选择适当的中值延迟时间的情况下，即使设定相同的延迟时间，由于变频器2输出改变的发生先于变量泵4输出改变的发生，使得设定的延迟时间有时可能些微不足，或是少许超过需要。其中，当设定的延迟时间少许超过需要时，因延迟时间与生产产品的整个循环周期相比是微不足道的，故除了相对略微延长整个周期时间外，实际上几乎不会有其它任何不利影响。此外，当设定的延迟时间些微不足时，因变频器2输出改变的发生先于变量泵4输出改变的发生，使较慢开始动作的变量泵仍可提供系统一定程度的缓冲隔离。例如较短的设定的延迟时间，使变量泵4 输出改变的发生的时间提前，并且使变量泵4输出改变完成的时间与电机输出改变完成的时间约同时，变量泵仍然提供系统某种程度的电机输出非稳态的隔离。此等状况，仍然为本实用新型的各式各样的例示之一，且与传统相较，仍保有本实用新型提供的某种程度优点。本实用新型因电液伺服阀1之引导阀13由保压系统6提供压力Pl维持在可推动状态。因而例如射出机于冷却阶段其液压系统之压力、流量可能为0压力、0流量或极低压力、极低流量，而在传统的射出机的液压系统中，当液压系统之压力、流量低于液压系统中之电液伺服阀的稳定控制所需时，将使电液伺服阀易于受到液压系统之压力、流量变动及脉动的影响，而不利于保证产品质量，特别是对精密射出薄壁产品。而本实用新型中的保压系统6提供该电液伺服阀1之引导阀13额外引导压力，给电液伺服阀1动作提供额外的引导压力，可尽可能去除当液压系统之压力、流量低于电液伺服阀1的稳定控制所需时，液压系统之压力、流量变动及脉动对电液伺服阀1的稳定控制的不利影响。传统液压系统中电液伺服阀之引导阀稳定控制所需的压力是由液压系统的压力、 流量决定，而电液伺服阀动作切换时，液压系统之低压力、低流量时往往不能提供电液伺服阀之引导阀稳定控制所需的最低压力，使得电液伺服阀受到液压系统之压力、流量变动及脉动的影响，而不利于保证产品质量。而本实用新型的保压系统6提供该电液伺服阀1之引导阀13额外引导压力，所述额外引导压力是大于电液伺服阀1之引导阀13稳定控制所需的最低压力，因此电液伺服阀1之引导阀13稳定控制所需的压力能否快速达到不是由液压系统的压力、流量决定，由此液压系统的压力、流量变动及脉动对电液伺服阀动作产生尽可能小的影响。在一些情况下，从冷却阶段开始进入下一马达搅料工作阶段其液压系统之压力可能需要由0压力、0流量或极低压力、极低流量立刻提高到某一足够高的压力、流量值时，本实用新型由于提供有额外保压系统6，该电液伺服阀1可迅速由射出机之控制器控制动作， 不须等待液压系统之压力提升至电液伺服阀1之最低引导压力以上才能动作，可避免传统上因液压系统之压力、流量低于电液伺服阀之引导阀稳定控制所需的最低压力，造成传统上的电液伺服阀动作的延迟和在该段延迟时间上电液伺服阀控制不稳定，因而提升射出产品质量。又例如射出机在射出过程中，一般的控制器中有射出四段及保压三段共七段可供调整，我们假设其各阶段的成型条件为射出第一段射速30%压力60公斤，第二段射速80% 压力60公斤，第三段射速40%压力50公斤，第四段射速不使用，保压第一段速度30%压力 50公斤保压第二段速度15%压力30公斤，保压第三段不使用，此时当第一段射速转成第二段射速时控制器对电机变频器先下达指令使电机转速先提升到趋近所需的转速时然后再对变量泵下达指令，在第二段射速转成第三段射速时控制器则同时对电机变频器及变量泵下达指令，在第三段射速转成保压第一段后再转成保压第二段时控制器仍同时对电机变频器及变量泵下达指令。当电液伺服阀之引导阀所需的压力是由射出机液压系统之外部直接输入引导阀时，此过程中虽然液压系统可以提供给电液伺服阀之引导阀其所需的压力，但保压系统仍然提供电液伺服阀之引导阀所需的引导压力。当电液伺服阀1之引导阀13的额外引导压力是经液压系统内部引入时，在射出机射出过程中，由于在各阶段射出过程中系统工作压力都大于电液伺服阀1之引导阀13所需的引导压力，因此保压系统6不起作用。又例如射出机于关模完工作阶段之液压系统压力、流量为0，而下一射出工作阶段之压力、流量须大幅提升，而本实用新型前述控制可防止由极低压至升压造成之液压系统脉动不稳定，又本实用新型系以电液换向阀为例，而上述示例说明亦可适用本实用新型在其它电液伺服阀的运用状况。故由前述，本实用新型可提升射出机于变频节能动作时提升作动稳定性，并使得射出机可控制生产高质量产品，又本实用新型虽然增加定压定速系统，但该定压定速系统只须提供足可令引导阀推动之低压力，其耗能极小，对比本实用新型可改进液压系统脉动不稳定并可生产精密射出高质量产品应属于显著增进功效设计，又本实用新型若仅提供额外引导压力对电液伺服阀控制但未针对变频器、变量泵依本实用新型方法控制时亦可具有较习知射出机更佳作动稳定性，而本实用新型所述之实施形态系作为例示阐明本实用新型，并本实用新型不受改变实施形态之限制，在本次公开中仅描述本实用新型部分动作例示，凡本领域者依据本实用新型精神所为之修改亦应属于本实用新型申请专利范围所含盖之范畴。
权利要求1.一种射出机变频变量节能改进系统，其特征在于其中射出机之液压系统具变频器、电机、变量泵，并射出机之控制器控制变频器、变量泵动作，令所述变频器输出改变的发生先于变量泵输出改变的发生。
2.如权利要求1所述之一种射出机变频变量节能改进系统，其特征在于其中变量泵输出改变发生于变频器输出改变的发生和电机转速改变之电机惯性延长过程之后。
3.如权利要求1或2所述之一种射出机变频变量节能改进系统，其特征在于其中变量泵具电磁作动之比例阀，又射出机之控制器控制比例阀输出改变发生的动作。
4.如权利要求3所述的一种射出机变频变量节能改进系统，其特征在于其中电机是伺服电机。
专利摘要一种射出机变频变量节能改进系统，其中射出机之液压系统具变频器、电机、变量泵，并射出机之控制器控制变频器、变量泵动作，令所述变频器输出改变的发生先于变量泵输出改变的发生。并其中变量泵输出改变发生于变频器输出改变的发生和电机转速改变之电机惯性延长阶段之后。藉此射出机之电机可运转至设定转速时该变量泵可几乎同步入电动作，因而可减少电机动作时间差产生之液压系统脉动，并可提升射出成品质量。
文档编号B29C45/82GK202097924SQ20112011074
公开日2012年1月4日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者陆孝庭, 陆纬庭 申请人:联塑(杭州)机械有限公司, 陆孝庭