注射成形各阶段频繁的速度变化，使液压泵驱动电动机频繁处于加减速工况下，由于磁滞效应及转动惯量的影响，变频调节技术通过调节液压泵的转速，响应速度慢（比例泵响应时间在100ms之内，变频调速响应时间需800～1000ms），导致了注射循环周期时期的增加，降低了生产效率，对高要求的制品难以成形。电动机转子质量比变量泵变量的斜板的质量大许多，所以前者流量改变的响应时间大于后者的响应时间，不能适应多级速度变化的快速注射。通过实现变频器的输出频率和输出转矩解耦调节，达到变频器与注射过程各动作的最佳配合，以达到提高应答反映性能。立式注塑机是否采用变频调速，主要看加工制品的要求。变频调速节能的本质就是在电动机转速低于设置的最高转速情况下起到节能效果，低速的运转时间越长，节能的效果越明显。厚壁制品的保压时间及冷却时间长，是应用变频调速设备的首选。

1.4    高响应的交流伺服电动机驱动定量泵节能系统

        高响应的交流伺服电动机驱动定量泵系统是近年发展的一种先进的高性能节能系统，解决了变频调节技术通过调节液压泵的转速，响应速度慢的性能,同时由于其本身的运转的特性提高了电力的利用效率。伺服电动机驱动系统，由于伺服电动机不使用永久磁铁结构，且由于转矩及惯量的密切配合下，又在低惯量的转子的配合下，免除了脉动转矩,在速度范围内有着良好的加减速度动态反应特性。因转矩是由感应式电流产生,具有完满磁性分布之高密度磁通所生,在2000r/min速度范围内,输出高比例(可达到2.8倍)的额定转矩情况下,能保持非常低的转矩波动,在非常低的速度下也可有大的定转矩区,达到衡定的流量输出。转速随系统流量需求而改变，反应速度比伺服阀快千分之4s，液压系统基本上不需冷却水，对于保压及冷却时间长的制品，节能可达80%。设定电动机的转速控制流量,没有节流损失。可极大地减少保压工况及空转工况（等待周期）的流量损失。保压时电动机处于停转状态，比负载敏感泵节能驱动系统更节能。高响应的交流伺服电动机驱动定量泵系统与伺服阀组成闭环控制系统,更能发挥出节能特性,提高系统的精密控制性能。日进精密股份有限公司的一台隆亨SN-220D伺服电动机驱动的立式注塑机，据该公司介绍，成形电脑底座，材料为ABS，重量118g，成形周期48s，以普通电动机驱动定量泵的隆亨NC-220Ⅱ立式注塑机能耗耗电20kW/h为基准，负载敏感泵驱动系统耗电10kW/h节能50%，全电动驱动系统耗电3.2kW/h节能84%，伺服电动机驱动系统耗电4kW/h节能80%。日精公司2006年在美国芝加哥展出了融合了伺服电动机驱动和变量泵的“X泵”6台立式注塑机，X泵是新型FNXEcoject的核心部件，X泵能使其与全电式机器相媲美，X泵有节能作用，因为伺服马达只在需要时才会运转液压泵，在不需要时，马达处于停止状态。日精的“X泵”的FNX立式注塑机所使用的能源只是该公司标准立式注塑机的30%左右，FNX立式注塑机少用41%的液压油。X泵的速度和准确度都很高，甚至能够立刻变换方向。注塑升温速度45ms，与全电式机器相同。注塑速度可高达300mm/s，是该公司其他立式注塑机的一倍。这款机器还能以仅1mm/s的超低速度运转，适用于生产镜头等产品。宁波海天以HTFW为设计平台研发的HTFW1/J5伺服节能立式注塑机系列，通过配备高性能的伺服变速动力控制系统，在立式注塑机成型过程中针对不同的压力流量，调整相应的频率输出，形成对压力流量的精确闭环控制，实现伺服电动机对立式注塑机能量需求的自动匹配和调整，可节省电量40%～80%。

        交流伺服电动机的最高转速可达4000r/min,从理论上讲,与之相配的液压泵的排量可根据最高转速选择,选用比一般系统中应用的更小排量的液压泵,降低系统中应用液压泵的成本。但目前一般液压泵的最高转速为1800r/min,同时,考虑到液压泵的高速工作噪声及使用寿命,选用液压泵的工作转速低于1800r/min、较大排量的液压泵与伺服电动机组成动力驱动系统,所以还不能充分发挥交流伺服电动机能高速运转的优良特性,提高了驱动系统的成本。高响应的交流伺服电动机驱动定量泵系统在立式注塑机上的推广应用,有待于高速低噪声液压泵的研发,以降低制造成本。如单纯从节能角度来推广应用高响应的交流伺服电动机驱动定量泵系统,由于成本太高,达不到效果。如把高响应的交流伺服电动机驱动定量泵系统,应用于普通立式注塑机上,仅体现出节能效果,那肯定是败笔之作,只能当展品,不能成为商品。应把伺服电动机高速灵敏反应的特性与精密注射成形结合起来,创新出一种新的高性能的注射成形,能对高端的塑料制品进行特定加工,才能使之应用越来越广。

2    电液混合驱动节能系统

        液压-电动混合型动力驱动,既具有全电动注射成型机的优点，又保留了液压机械式注射成型机的性能。通常采用液压系统进行模具的开闭和提供锁模力，而塑化和注射动作则由伺服电动机来完成。这样可在提供较大合模力的情况下实现较低的机器制造成本和较高的注射精度；而液压系统由于只承担合模和锁模动作，大大降低了泵源的装载功率。立式注塑机成形能耗约70%消耗在塑化上，液压-电动混合型动力驱动将其由高效率的伺服电动机来完成，极大提高了能量的利用率。液压动力驱动在注射周期的其他阶段可以卸荷以节省能源。电液混合驱动系统，节能效果明显，性能优良，具有良好的性价比。

        电液混合驱动节能系统由于具有优良的性能在立式注塑机上的应用推广速度较快。Husky（赫斯基）公司推出的Hylectric系列混合注射成型机采用变量油泵和水冷式电动机组成节能系统，配备的标准辅助蓄能器系统可在物料塑化的同时进行合模，从而缩短循环周期。Engel公司积极开发把全电动注射成型机能实现的精确度与更低成本的液压锁模机构结合在一起，使精度增加、能量更节省的VictoryElectric系列注射成型机。Netstal公司开发的Synergy混合型注射机特别适合加工薄壁和高技术塑料件的Synergy混合型注射机，采用直接电力驱动注射螺杆的Synergy混合型注射成型机，其精确度可与全电动式注射成型机相比，同时可保持较高的控制精度，从而达到节省能源。DemagErgotech公司的ELEXIS系列混合型注射成型机，注射过程和螺杆的往复运动过程由液压系统完成，计量塑化和模具的开合过程由直流伺服电机控制。意大利BMB公司设计出新型液-电混合驱动的Elepack系列注射成型机。其注射阶段采用配备动态液压油蓄能器的液压系统以控制注射速度和注射质量，而制品顶出和物料的塑化步骤采用电机驱动以节约能源并缩短成型周期。穆格开发了专门的PowerShotTM注射系统全闭回路驱动器专用于混合式立式注塑机，并成为多个厂家开发混合式立式注塑机的标准配置。穆格采用PowerShotTM注射系统技术，与日本UBE机械集团共同开发一种新型的混合式注塑成型机，机器性能比传统液压立式注塑机更快速、更紧凑，功率更大，如注塑速率为800mm/s，扭矩3000Nm，用于加工一种与传统塑料不同的新型塑料，经过多项测试后，不仅降低了立式注塑机的能耗、噪声水平、油量及维护要求，而且在减小设备体积的同时，可以应对要求极高的操作条件。震雄机械股份有限公司、富强鑫精密工业股份有限公司、亚塑机械股份有限公司、仁兴机器厂有限公司等单位推出了油电复合系统。据仁兴机器厂有限公司介绍，油电复合系统配置于SmartKid-SK系列立式注塑机上，节能可达30%～60%。广东泓利机械有限公司，自主研发的国内首台“超节能立式注塑机”———Y系列电液混合立式注塑机的各项性能进行科学测试。测试报告表明，广东泓利制造的该项机械和同类产品相比，具有精密、模具适应度高等众多优点，其中在节能方面，更是优势突显，和常规产品相比，可节能70%。经测试，该机每小时耗电量为2.78kW·h，而常规机械的耗电量为9.04kW·h。以每天工作8h计，广东泓利的“超节能立式注塑机”节能51.1kW·h/d,节能能力不仅处于国内领先地位，在世界同行中，也处于先进水平。

3    节能液压元件的应用

        节能元件在立式注塑机上的应用越来越多，是立式注塑机节能技术发展的一个明显标志。低摩擦力的聚四氟乙烯耐磨环、格来圈、斯特封，低压力损失的插装阀，螺旋隔板式冷却器，在立式注塑机上应用日益广泛。

        高速薄壁注射装置用蓄能器。高速薄壁注射一般用蓄能器来实现，以减小装载功率及节能。蓄能器的能否达到快速释放，是实现高速注射的关键。一般蓄能器注射油路中，没有把注射的开关阀更换成比例阀或者是MOOG阀进行注射控制，存在机器中的蓄能器的油路冲击过大、放能无法控制及软管震动厉害的弱点，蓄能器快速注射装置使用不理想，导致注射速度调节不明显或难控制或者根本无法使用的现象。

4    结论

        根据注射成形要求开发高端的节能液压动力驱动系统，匹配于高端的立式注塑机，达到高端的注射成形性能，是我们开发创新节能液压动力驱动系统的努力方向。