隨著市場(chǎng)對(duì)于注塑機(jī)產(chǎn)品性能要求不斷提高，注塑機(jī)將不斷朝著自動(dòng)化、節(jié)能化、智能化、無(wú)人化等方向發(fā)展。任何大小格局的變化都伴隨著整個(gè)產(chǎn)業(yè)的調(diào)整和自適應(yīng)，目前國(guó)內(nèi)的注塑機(jī)在抗干擾性、可靠性、溫度控制、精度等方面仍有不足之處。
圖1 面對(duì)注塑機(jī)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)和復(fù)雜的生產(chǎn)要求，解決注塑機(jī)性能短板，需要通過(guò)超高速、高精度的機(jī)械控制系統(tǒng)
面對(duì)注塑機(jī)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)和復(fù)雜的生產(chǎn)要求，解決注塑機(jī)性能短板，需要通過(guò)超高速、高精度的機(jī)械控制才能滿(mǎn)足。而實(shí)現(xiàn)高速、高精度機(jī)械控制的基礎(chǔ)，是諸如傳感器、開(kāi)關(guān)電源、PLC控制器、伺服電機(jī)、機(jī)器人、安全等制造所需要的歐姆龍所有商品群ILORS+P。通過(guò)這些商品，配合歐姆龍控制軟件，在客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)，我們與客戶(hù)共創(chuàng)革新應(yīng)用。這就是歐姆龍的 “integrated”（控制升級(jí)），致力于為制造業(yè)革新提供核心技術(shù)力，創(chuàng)造更簡(jiǎn)單、更靈活的制造現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)高速、高精度生產(chǎn)，賦予生產(chǎn)更多智能。
歐姆龍始終致力于推進(jìn)制造革新，“控制升級(jí)”來(lái)源于歐姆龍?zhí)岢龅闹圃旄镄吕砟頸-Automation!。由革新制造現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化的3個(gè)i組成，即“integrated(控制進(jìn)化)”、“intelligent(智能化)”、“interactive(新型人機(jī)協(xié)作)” ，通過(guò)與客戶(hù)共創(chuàng)，利用革新解決制造現(xiàn)場(chǎng)課題，掀起制造業(yè)的革新浪潮。
圖2 歐姆龍始終致力于推進(jìn)制造革新，“控制升級(jí)”來(lái)源于歐姆龍?zhí)岢龅闹圃旄镄吕砟頸-Automation!
實(shí)現(xiàn)價(jià)值
● 注塑機(jī)作為高端制造業(yè)的重要組成部分，面對(duì)智能制造戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和升級(jí)，引入歐姆龍多項(xiàng)核心技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)智能化提供技術(shù)支撐，全面提升注塑機(jī)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
● 采用多段速度控制，實(shí)現(xiàn)了加溫、注射的高響應(yīng)性，解決行業(yè)共性課題，提高注塑效率，產(chǎn)能大幅提升。
● 提高切換過(guò)程的平緩性，較少設(shè)備沖擊，提升良品率，避免材料浪費(fèi)。
● 提供系統(tǒng)的解決方案和自動(dòng)化生產(chǎn)方案，全系統(tǒng)由歐姆龍?zhí)峁┘夹g(shù)支援，通過(guò)控制器提供的功能塊導(dǎo)入，無(wú)需繁瑣的程序編譯，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。
圖3 立式注塑機(jī)結(jié)構(gòu)模型
工藝簡(jiǎn)介
立式注塑機(jī)由注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、加熱及冷卻系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。立式注塑機(jī)的工藝，主要分為以下三個(gè)部分：
第一部分：儲(chǔ)料機(jī)構(gòu)，包括注射伺服、儲(chǔ)料伺服，料斗，加熱器等。
第二部分：模具部分，由產(chǎn)品規(guī)格決定模具大小和形狀。
第三部分：開(kāi)合模機(jī)構(gòu)，由開(kāi)合模伺服或者液壓機(jī)構(gòu)組成，用于模具的打開(kāi)和關(guān)閉。
應(yīng)用課題
● 多段加熱響應(yīng)性不同，加熱管相互干擾，遲滯時(shí)間長(zhǎng)，加熱響應(yīng)慢、干擾大。
● 開(kāi)合模過(guò)程速度不穩(wěn)定，易發(fā)生沖擊、損壞模具。
● 射出軸跟隨精度不足，背壓控制精度不足。
● 保壓過(guò)程響應(yīng)慢。
圖4 歐姆龍針對(duì)注射、儲(chǔ)料工藝開(kāi)發(fā)多段速度控制技術(shù)，快速適應(yīng)多種設(shè)備的開(kāi)發(fā)工作，提高工作效率
解決方案
1、過(guò)程控制技術(shù)
通過(guò)過(guò)程控制技術(shù)輸出操作量，抑制因接觸干擾導(dǎo)致的溫度降低，實(shí)現(xiàn)加熱器溫度的早期穩(wěn)定。采用PIDAT功能自整定溫度PID加快調(diào)試效率，溫度控制精度從±10℃提高到±1℃。
2、開(kāi)合模控制技術(shù)
● 多段速度控制，使開(kāi)合模過(guò)程更為平滑（一般為3-6段）；
● 模具保護(hù)功能，防止損壞模具（一般為1-2段）；
● 合模高壓，確保模具可以順利合上；
● 加減速優(yōu)化，減少?zèng)_擊。
3、儲(chǔ)料控制技術(shù)
● 儲(chǔ)料軸為主軸，進(jìn)行同步速度控制，提高加減速性能；
● 射出軸為從軸，采用電子齒輪方式跟隨儲(chǔ)料軸；
● 根據(jù)背壓反饋情況，實(shí)時(shí)修改電子齒輪比進(jìn)行背壓補(bǔ)償；
● 基準(zhǔn)齒輪比自整定，提高背壓控制精度。
4、注射控制技術(shù)
● 射出軸同步速度控制，提高加減速性能；
● 根據(jù)位置參數(shù)，及時(shí)切換設(shè)定速度；
● 高速射出提升背壓，保證產(chǎn)品品質(zhì)；
● 背壓高壓保護(hù)，及時(shí)調(diào)整射出速度；
● 注射速度控制從0～1500轉(zhuǎn)加速時(shí)間25?ms；
● 保壓停機(jī)控制，1500轉(zhuǎn)停機(jī)無(wú)沖擊，減速時(shí)間25?ms，減速距離3?mm。
5、保壓控制技術(shù)
● 高速切換保壓，采用先降速，到達(dá)轉(zhuǎn)矩限制速度后，再進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制；
● 速度無(wú)沖擊，減速時(shí)間25ms，減速距離3mm；
● 保壓前饋控制，通過(guò)保壓壓力設(shè)定，計(jì)算采用的扭矩控制值，再進(jìn)行壓力PID補(bǔ)償；
● 泄壓控制，當(dāng)注射伺服到達(dá)切換點(diǎn)時(shí)，判斷背壓是否大于保壓值；
● 背壓>=保壓值：進(jìn)行泄壓動(dòng)作；
● 背壓<保壓值：進(jìn)行保壓動(dòng)作；
● 泄壓控制：注射伺服低速反向運(yùn)行，同時(shí)限制反向運(yùn)行最大高度，當(dāng)壓力低于保壓值后，注射伺服轉(zhuǎn)矩控制介入。
● 多段保壓控制：當(dāng)保壓值設(shè)定值有多種情況時(shí)，通過(guò)壓力設(shè)定值和當(dāng)前值的比較，判定是否需要泄壓動(dòng)作或保壓動(dòng)作，進(jìn)行快速切換實(shí)現(xiàn)多種保壓壓力穩(wěn)定運(yùn)行。此時(shí)需要進(jìn)行伺服的反向泄壓和正向保壓的動(dòng)作。
圖5 歐姆龍過(guò)程控制
系統(tǒng)配置
針對(duì)注射、儲(chǔ)料工藝開(kāi)發(fā)多段速度控制技術(shù)，快速適應(yīng)多種設(shè)備的開(kāi)發(fā)工作，提高工作效率。
針對(duì)速度轉(zhuǎn)扭矩造成沖擊過(guò)大的情況，對(duì)切換速度、扭矩進(jìn)行斜率處理，提高切換過(guò)程的平緩性，較少設(shè)備沖擊。
實(shí)現(xiàn)性能指標(biāo)
注射速度：200?mm/s；稱(chēng)重精度：±0.025?g；保壓精度：±2?Bar；定位精度：±0.02?mm；溫度精度：±1℃；背壓精度：±1?Bar。
制造業(yè)的智能化發(fā)展已經(jīng)成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。歐姆龍?jiān)诠I(yè)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域不斷深耕，通過(guò)在不斷進(jìn)化的i-Automation!理念驅(qū)使下產(chǎn)出眾多技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)高速高精度生產(chǎn)，將加速推動(dòng)制造現(xiàn)場(chǎng)智能化升級(jí)，全面助力產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
