2.2    电动控制式

        由于伺服电动机在功率及响应方面均有较大的提高,且伺服控制器的功率及控制精度也有提高,即出现了驱动部分采用伺服电动机加滚珠丝杆传动方式的全电动控制式立式注塑机。它特别适用于小型的高速精密立式注塑机。据统计,目前北美立式注塑机市场中有25%为全电动立式注塑机。全电动立式注塑机将成为注射机市场的主流。

        电动控制式的优点有四方面。

        第一是节能。全电动控制式为目前最为节能的驱动方式。它的电力消耗仅为液压式的1/3左右,而且越是大型机,节能越明显。

        第二是无污染。由于不使用液压油,电动式立式注塑机不需要冷却液压油的设备,节省了资源,无漏油、漏水现象,可以保持工作场地的清洁。

        第三是易于控制。电动控制系统的可控性好,所以稳定性高,控制精度高,并且伺服电动机的响应速度快,可以实现高速精密注射。

        第四是成型周期短。与液压式系统不同,它有多个驱动电动机,从而使各动作相对独立,可以实现部分动作的复合动作,缩短成型周期。

        缺点也有4点。

        第一是价格昂贵。由于伺服电动机及其驱动器价格昂贵,目前全电动式的要比液压式的价格高约2~3成。

        第二是对环境要求高。全电动式立式注塑机要求环境清洁,以保证其控制电路、电动机等的正常运转。

        第三是构成大型立式注塑机较困难。由于缺乏经济的大型伺服电动机,全电动立式注塑机的大型化受到限制。

        第四是受机械传动部件的限制。由于传动部分为机械传动,磨损问题较为突出,整机后期维修费用相对较高。

2.3    电动/液压复合控制式

        它的优点在于融合了全电动与全液压式两者的优点,即可以利用液压系统功率大的优点,又可以利用电动系统节能、快速的特点。同时由于采用了多个驱动器,也可以实现部分动作的复合动作,缩短成型周期。

        缺点在于结构较复杂,控制困难,要协调电动与液压两个不同系统的工作。

3    立式注塑机电子控制器

        如果说驱动系统是立式注塑机控制系统的四肢的话,那么电子控制器就是它的大脑,控制驱动系统完成相应的任务,并使之达到精度的要求。

3.1    立式注塑机对电子控制器的要求

        立式注塑机对电子控制器的要求基本上有以下4点。

        (1)实现对立式注塑机整个工艺流程的控制。

        (2)达到流量、压力、位置等的控制要求。

        (3)能够自动控制料筒温度,并达到所需精度。

        (4)有良好的人机界面,能方便地修改参数,并实时显示立式注塑机的工作过程。

3.2    早期控制器

        它由继电器回路组成,通过一系列的温度、时间继电器以及行程开关完成控制。由于电路复杂、控制精度低、调整与维护不易,目前应用较少,仅在低档立式注塑机上应用。

3.3    微机控制器

        随着电子技术的发展,微处理器在立式注塑机控制器中得到了广泛的应用,成为立式注塑机微机控制器的核心。经过多年的发展,逐渐形成了以下三档微机控制器。

        中低档微机控制器主要应用于一般立式注塑机。以单片机为核心,用液晶显示屏作为人机对话界面,可以对立式注塑机的整个过程进行自动控制,并有良好的显示界面,能对运行参数进行实时调节,并能实时显示当前立式注塑机的工作状态。对各控制量,除温度控制外,对流量、压力、位置的控制一般为开环控制,控制精度不高。虽然近年来多以电子尺代替行程开关来实现位置控制,精度有所提高,但由于单片机的计算能力有限,不能对各参量实现全闭环控制及大幅度提高其控制精度。

        中高档微机控制器主要应用于一般立式注塑机及大中型、高速立式注塑机。以高速、高性能微处理器DSP为核心,配以高速的A/D、D/A芯片,利用DSP的高速运算能力来实现对立式注塑机工艺流程中各个参量全闭环控制,并应用自适应控制等先进的控制策略来实现动态和静态控制精度的提高。以大屏幕液晶显示器或CRT为人机对话界面,参数调整更为灵活,运行状态显示也更为全面和直观。

        高档微机控制器主要应用于大型、高速立式注塑机。以DSP或工控机为核心,以CRT为人机对话界面,可以实现对各运行参数的动态图形显示。纳入其闭环控制的参数除温度、注射压力、注射量外,还增加了对模具内部温度及型腔壁厚的控制,使注射更为精确,成品质量更为优良。结合对液压控制系统的改造,可大幅度提高立式注塑机注射、开合模的速度,使生产效率大大提高。同时,增加对产品质量的分析模块,可加快参数调节的进程,更适合小批量、多品种的现代生产模式。

4    发展趋势

        在立式注塑机的驱动系统方面,目前高速、大型立式注塑机不断涌现,立式注塑机的液压系统正往大型化方向发展,并以电液伺服阀来增加系统的快速性与控制精度,在液压系统中采用多泵分别控制系统,一个泵控制一个或数个动作,使立式注塑机能够实现复合动作,提高了工作效率。同时,随着小型、高速、精密立式注塑机的发展,全电动控制系统开始获得广泛应用。

        在另一方面,随着全社会对环境保护和能源利用的日益重视,对立式注塑机的节能性能要求也越来越高。在此基础上,不断推出了各种节能的驱动系统,如变频控制式、变量泵式及电动控制式驱动系统。

        电子控制器的发展一方面是向着高速、精确的方向发展;另一方面是朝着智能化、专家系统的方向发展,包括自动调节注射参数、自动整定各闭环控制参数等。同时,立式注塑机的电子控制器的网络功能也将加强,可以通过网络的手段实现立式注塑机的远程控制及多台立式注塑机参数复制及群控。

5    结束语

        作为塑料的重要加工设备,立式注塑机在中国获得了广泛的应用,而立式注塑机的年产量以台数计我国已连续数年稳居世界第一。但是,由于立式注塑机的控制系统落后,我国生产的立式注塑机多数是中低档机,附加值低,国际竞争能力弱。因此,对于我国的立式注塑机行业来说,一方面要紧跟国际先进水平,另一方面要大力发展适合中国国情的立式注塑机控制系统,如变频器节能型液压控制系统,以此逐步提升我国立式注塑机控制系统的水平。