伺服节能型注塑机液压伺服动力装置的制作方法

本实用新型涉及注塑机液压伺服动力领域，尤其涉及一种伺服节能型注塑机的液压伺服动力装置。

背景技术：

注塑机行业伺服节能型注塑机，其液压动力系统一般如图1所示。油泵2在驱动器的控制下，实现对液压系统的流量和压力的控制。油泵2的输出流量(Q)等于油泵2的排量(q)乘以电机1的转速(n)乘以油泵2的容积效率(η)，即：Q＝η×q×n。伺服控制器6一般有两种工作模式：速度模式和力矩模式。在速度模式中，伺服控制器6对电脑(上位机)给出的转速指令，与电机编码器5反馈的实际转速进行对比，在伺服控制器6速度回路中经PID运算后产生电机4转速的指令值。在力矩模式中，伺服控制器6对电脑(上位机)给出的压力指令，与液压系统中的压力传感器7反馈值，在驱动器中的力矩回路经PID运算后产生电机4的电压和电流值。

在液压系统负载小于电脑的设定值时，伺服控制器6控制电机4按电脑设定的转速输出。油泵2将才按相应的转速给液压系统提供流量。

在液压系统的压力负载达到上位机的指令时，此时为了防止液压系统压力超高，伺服控制器6将对电机4进行减速，并经伺服控制器6内部设定的条件判断，条件满足后自行进入力矩控制模式，控制液压系统的压力。此时电机4的转速仅用于补充液压系统产生的泄漏。

液压伺服动力系统实现按负载需要提供流量和压力，容积效率高，不产生额外的溢流和损失，达到节能的目的。

但现有伺服节能型注塑机的液压伺服动力系统存在如下缺陷：

由于油泵2内部一般都带有摩擦副，以高压内啮合齿轮泵为例，在液压伺服动力系统进入力矩模式后，一开始由于液压系统的容积效率较高，液压系统的泄漏较少，导致仅需要很小流量的油就可以满足。这种情况直接导致在力矩模式的时候，高压内啮合齿轮泵的转速非常低。经过测试，其力矩模式时转速不超50rpm。详见表1：

表1、油泵力矩模式下的油泵转速

以浮动侧板为例，其与齿轮端面属于磨损副，其润滑是依靠摩擦副在端面间形成动压油膜来进行润滑。依据摩擦学和流体润滑理论，要在摩擦面间形成油膜，其中重要的必要条件就是摩擦副间要有足够的相对速度。液压伺服动力系统，在驱动器力矩模式控制下，其转速非常低。已经超出油泵允许的最低转速。这个时候摩擦面可能形成边界摩擦，甚至是干摩擦。更严重的情况，在液压系统处于高负载状态时，浮动侧板在背压室的背压作用下，摩擦面将产生严重的磨损，甚至出现烧结。

上述现象，轻则造成油泵2内泄增加，系统效率下降，油温升高，重则造成油泵损坏，动作失常，给人员和设备造成安全威胁。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种伺服节能型注塑机液压伺服动力装置，其能解决油泵在力矩模式下的磨损情况的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种伺服节能型注塑机液压伺服动力装置，包括油箱、油泵、同步电机、电机编码器、伺服控制器和压力传感器，所述油泵的进油端通过进油管路与油箱连通，所述油泵的出油端通过出油管路与负载连接，所述油泵的转动轴与同步电机的转动轴连接，所述电机编码器设置在同步电机上，且该电机编码器与同步电机的转轴啮合，所述压力传感器安装于出油管路上，且电机编码器的输出端以及压力传感器的输出端分别电连接至伺服控制器的两个信号输入端，所述伺服控制器的输出端与同步电机的控制端电连接，所述伺服节能型注塑机液压伺服动力装置进一步包括一分流管路，所述分流管路的两端分别与出油管路和油箱相连通，所述分流管路上安装有电磁阀和液压阻尼器。

优选的，所述伺服节能型注塑机液压伺服动力装置进一步包括一压力表，所述压力表与压力传感器的输出端电连接。

优选的，所述分流管路与出油管路的连接处和油泵分别位于压力传感器的两侧。

优选的，所述油泵的内部带有摩擦副，且靠油膜润滑，例如高压内啮合齿轮泵。

优选的，所述同步电机采用永磁交流同步电机。

优选的，所述电磁阀为普通低功耗电磁阀、手动复位电磁阀以及二位二通、二位三通、二位四通、二位五通电磁阀等中的任一种，只要能保证在负载压力达到上位机设定值开启液压阻尼器所在的分流回路即可。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、在液压动力油路的排油口处增加一个电磁阀，在转入力矩控制模式后，电磁阀通电，此时油泵排油口与液压阻尼器连通，在液压阻尼器两端存在压力差，形成一个从油泵向油箱的回路，通过上述回路，在力矩模式的时候，主动给液压系统增加泄漏，伺服动力系统为了维持系统压力，必将提高油泵的油泵转速。根据油泵的最低转速范围，选择合适的液压阻尼器，使油泵在高压力保压时，工作在合理的转速，使得油泵内各摩擦副能顺利形成动压油膜，各摩擦副得到良好润滑，延长油泵的使用寿命，从而解决油泵在力矩模式下的磨损情况的问题，且保留液压伺服动力节能特性。

2、简单可靠的、极具操作性的油路方案，既保留液压伺服动力节能特性，又能改善油泵在力矩模式下的磨损情况，极大延长了油泵的使用寿命，大幅减少了液压的维护成本，带来巨大的经济效益。

3、本实用新型不仅可适用于内啮合齿轮泵，对其它结构的内部有摩擦副，并且靠油膜润滑的油泵也同样适用，适用性非常广。

附图说明

图1为现有的液压伺服动力原理图；

图2为本实用新型所述的伺服节能型注塑机液压伺服动力装置的原理图。

图中：1-油箱；2-油泵；3-压力表；4-同步电机；5-电机编码器；6-伺服控制器；7-压力传感器；8-液压阻尼器；9-电磁阀。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图2所示，一种伺服节能型注塑机液压伺服动力装置，包括油箱1、油泵2、压力表3、同步电机4、电机编码器5、伺服控制器6和压力传感器7，油泵2的进油端通过进油管路与油箱1连通，油泵2的出油端通过出油管路与负载(用油设备)连通。同步电机4通过联轴器与油泵2的转动轴连接，伺服控制器6用来控制同步电机4的转速，例如伺服控制器6通过变频器来实现对同步电机4的转速的调节，同时，同步电机4上安装有电机编码器5，电机编码器5与同步电机4的转轴啮合，电机编码器5将采集到的同步电机4的转动圈数数据发送给伺服控制器6，进而由伺服控制器6将该转动圈数数据转换成同步电机4的转速。伺服控制器6和压力表3分别与压力传感器7电连接，压力传感器7安装于油泵2的出油管路上，用于采集油泵2输出至负载的油量压力并将该压力信号发送给伺服控制器6以及压力表3，当然压力表3也可直接对油泵2的出油管路的压力进行采集后显示。为了防止力矩控制模式下对油泵造成的损坏，在本实用新型较佳的实施例中，油泵2的出油管路上还连通有分流管路，分流管路的另一端插入油箱1中。该分流管路上安装有电磁阀9和液压阻尼器8，电磁阀9和液压阻尼器8的位置并不限定，优选电磁阀9靠近出油管路。在油泵2的出油管路压力达到上位机设定的压力时，开启电磁阀9使得分流管路联通油泵2的出油管路和油箱1进行分流，显然，压力传感器7位于油泵2和分流管路与出油管路连接处之间的出油管路上。

其中，油泵2内部显然带有摩擦副，例如可采用高压内啮合齿轮泵。同步电机4采用永磁交流同步电机。电磁阀9为保证分流管路的通断，可采用二位四通换向阀。

伺服节能型注塑机液压伺服动力装置的工作原理是：在转入力矩控制模式后，电磁阀9通电，此时油泵排油口与液压阻尼器8连通，在液压阻尼器8两端存在压力差，形成一个从油泵向油箱的回路。此回路的流量Q大小可按下述的流体力学中薄壁孔口的流量公式(1)进行估算：

其中：Cd:液压阻尼器8的阻尼流量系数；A:液压阻尼器8的孔口面积；ΔP:液压阻尼器8的孔口前后压差；ρ：流体(这里为油)的密度。

通过上述油路，在伺服控制器6执行力矩模式的时候，主动给液压系统增加泄漏，伺服动力系统为了维持系统压力，必将提高油泵的油泵转速.设计人员将根据油泵的最低转速范围，通过公式(1)的计算，选择合适的液压阻尼器8，使油泵2在高压力保压时，工作在合理的转速，使得油泵2内各摩擦副能顺利形成动压油膜，各摩擦副得到良好润滑，延长油泵的使用寿命。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。