一种注塑机用液压控制系统
阅读说明：本技术 一种注塑机用液压控制系统 (Hydraulic control system for injection molding machine ) 是由 肖建国 左可奇 胡宝全 徐存科 冯子亮 田杰峰 陈明铭 沈明聪 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种注塑机用液压控制系统,包括油箱、能源单元和执行单元,特点是能源单元包括伺服驱动器、伺服电机和双向闭式泵,油箱给双向闭式泵供油,伺服电机由伺服驱动器驱动,双向闭式泵由伺服电机驱动,双向闭式泵的进油端与执行单元的回油端通过第一工作油路相连,双向闭式泵的出油端与执行单元的进油端通过第二工作油路相连。优点是结构简单、精密、高效且节能。(The invention discloses a hydraulic control system for an injection molding machine, which comprises an oil tank, an energy unit and an execution unit, and is characterized in that the energy unit comprises a servo driver, a servo motor and a bidirectional closed pump, the oil tank supplies oil to the bidirectional closed pump, the servo motor is driven by the servo driver, the bidirectional closed pump is driven by the servo motor, the oil inlet end of the bidirectional closed pump is connected with the oil return end of the execution unit through a first working oil path, and the oil outlet end of the bidirectional closed pump is connected with the oil inlet end of the execution unit through a second working oil path. The device has the advantages of simple structure, precision, high efficiency and energy conservation.)
技术领域
本发明涉及一种液压系统，尤其是涉及一种注塑机用液压控制系统。
背景技术
注塑机液压控制系统是注塑机的一个重要组成部分，比如在注塑机的注射、溶胶、开合模和顶出等控制上的应用，常规采用如图1所示的形式，主要由能源单元A1、控制调节单元A2、执行单元A3、辅助单元和工作介质组成。能源单元A1通常由伺服驱动器A10、伺服电机A9和定量泵A8组成，作用是将伺服电机A9提供的机械能转换为液体的压力能；控制调节单元A2主要由各种阀组成，作用是控制和调节液体的压力、流量和方向；执行单元A3一般指液压缸或者液压马达，作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载做直线往复运动或者回转运动；辅助单元一般包括油箱A7、滤油器A4、冷却器A5、压力传感器A11、压力表A6、液位计A12、油管及接头等；工作介质一般指液压油，在液压系统中负责能量的传递。
上述液压控制系统的工作原理如下：定量泵A8由伺服电机A9带动旋转后，从油箱A7中吸油。油液经过滤油器A4进入定量泵A8，然后油液从定量泵A8中输出进入管道到达换向阀A13，换向阀A13左端或者右端得电后切换，油液通过B口或者C口进入执行装置A3，驱动执行装置A3做直线往复运动或者回转运动。
上述液压控制系统由于控制调节单元2的存在，油路设计通常都较为复杂，越是复杂的油路，压力损失就越大，压力损失大，就是导致整个系统的效率较为低下，能耗也偏高。另外当执行单元3起步运行时，由于定量泵8和换向阀13很难做到同步开启，时间差的存在会导致起步冲击。当定量泵8和各个阀关闭，执行单元3停止时，由于惯性的存在会导致停止冲击，且执行单元3停止定位不准，同样当控制调节单元2中的换向阀13换向，驱动执行单元3反向运动时，由于执行单元3惯性的存在，换向时冲击较大，不好消除。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种精密、高效且节能的注塑机用液压控制系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种注塑机用液压控制系统，包括油箱、能源单元和执行单元，所述的能源单元包括伺服驱动器、伺服电机和双向闭式泵，所述油箱给所述的双向闭式泵补油，所述的伺服电机由所述的伺服驱动器驱动，所述的双向闭式泵由所述的伺服电机驱动，所述的双向闭式泵的进油端与所述的执行单元的回油端通过第一工作油路相连，所述的双向闭式泵的出油端与所述的执行单元的进油端通过第二工作油路相连。
所述的第一工作油路和所述的第二工作油路上分别设置有一压力传感器，所述的压力传感器与所述的伺服驱动器电信号连接。通过两个压力传感器用于分别采集第一工作油路和第二工作油路的油压，将采集到的油压反馈给伺服驱动器，伺服电机通过编码器向伺服驱动器反馈当前的转速信息，伺服驱动器将接收的信息反馈给注塑机上的控制器，与控制器内设定的值进行比较，相应地调整伺服驱动器给伺服电机的输出值，实现伺服电机转速的动态控制，实现压力、流量精准的闭环控制。
还包括补油单元，所述的补油单元包括补油阀组和补油动力组，所述的补油动力组包括补油泵和用于驱动所述的补油泵的三相异步电动机，所述的补油阀组包括第一溢流阀、第二溢流阀、第三溢流阀、冲洗阀、第一单向阀和第二单向阀；
所述的冲洗阀的两个进油端分别与所述的第一工作油路和所述的第二工作油路相连，所述的冲洗阀的出油端与所述的第一溢流阀的进油端相连，所述的第一溢流阀的回油端与所述的油箱相连；
所述的第二溢流阀的进油端与所述的第一工作油路相连，所述的第三溢流阀的进油端与所述的第二工作油路相连，所述的第二溢流阀的回油端与所述的第二工作油路相连，所述的第三溢流阀的回油端与所述的第一工作油路相连，所述的第一单向阀的出油端与所述的第一工作油路相连，所述的第二单项阀的出油端与所述的第二工作油路相连，所述的第一单向阀和所述的第二单向阀的进油端相连形成的共同油路与所述的补油泵的出油端相连接，所述的补油泵的进油端与所述的油箱相连；
所述的第一单向阀和所述的第二单向阀的进油端相连形成的共同油路经过所述的第四溢流阀与所述的油箱相连，所述的第一单向阀和所述的第二单向阀的进油端相连形成的共同油路与所述的第四溢流阀的进油端相连，所述的第四溢流阀的回油端与所述的油箱相连。通过上述结构可有效解决整个液压系统在工作过程中发生的油液泄漏和油液发热问题，确保整个液压系统稳定的运行。
所述的补油泵的进油端与所述的油箱之间设置有吸油过滤器，所述的吸油过滤器的第一端口与所述的油箱相连，所述的吸油过滤器的第二端口与所述的补油泵的进油端相连。在此处设置吸油过滤器，通过该吸油过滤器可滤除油箱内残留的污染物质，对补油泵形成保护。
所述的补油泵的出油端设置有高压过滤器，所述的高压过滤器的第一端口与所述的补油泵的出油端相连，所述的第四溢流阀的进油端、所述的第一单向阀和所述的第二单向阀的进油端相连形成的共同油路分别与所述的高压过滤器的第二端口相连。在此处设置高压过滤器，通过该高压过滤器可防止污染物进入到整个液压系统中，有效控制液压系统的污染浓度，使双向闭式泵等重要元件得到保护。
所述的第一溢流阀和所述的第四溢流阀的回油端通过一冷却器与所述的油箱相连，所述的第一溢流阀和所述的第四溢流阀的回油端分别与所述的冷却器的第一端口相连，所述的冷却器的第二端口与所述的油箱相连。通过冷却器用于冷却从第一工作油路或第二工作油路被冲洗回来的热油，这些热油经过该冷却器冷却变成冷油进入到油箱中，得以循环使用，从而有效地控制了整个系统在工作中的发热情况，确保整个系统稳定且高效地运行。
所述的双向闭式泵的泄油口与所述的油箱相连。可使泄漏的热油在油箱中得以冷却，再得到循环利用。
所述的冲洗阀为三位三通阀。结构简单，控制方便。
所述的执行单元为等面积双出杆油缸。执行单元选用等面积双出杆油缸，实现进油和出油流量相同，实现闭式系统的循环工作。
所述的执行单元为双向旋转液压马达。执行单元选用液压马达，实现进油和出油流量相同，实现闭式系统的循环工作。
所述的双向旋转液压马达的泄油口与所述的油箱相连。可使泄漏的热油在油箱中得以冷却，再得到循环利用。
与现有技术相比，本发明的优点在于：结构简单，双向闭式泵的进油端通过第一工作油路与执行单元的回油端直接相连，双向闭式泵的出油端通过第二工作油路与执行单元的进油端直接相连，通过伺服驱动器和伺服电机控制双向闭式泵的正反转从而驱动执行单元做往复或双向旋转运动，省去了常规液压系统中的控制调节装置，那么首先泵阀开启不同步导致执行单元起步冲击的问题也就不存在；其次简化了管路的布局，使得整体结构紧凑、且节省空间；伺服电机驱动双向闭式泵输出液压油驱动执行单元运动，基本等效于伺服电机直驱执行单元，执行单元的起步、刹车和换向全部通过伺服驱动器和伺服电机控制调节，动作响应更快（相比于传统技术提高了80%左右），位置控制更精准（相比于传统技术最高提高了80%左右），避免了传统液压系统通过控制调节装置实现换向和调速所带来的液压冲击和能量损失，更加精准、高效且节能；也可在注射机中多动作同步工作的场合使用，从而有效提高生产效率。
附图说明
图1为传统注射机开合模控制用液压系统的原理图；
图2为本发明实施例一的原理图；
图3为本发明实施例二的原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一：如图1所示，一种注塑机用液压控制系统，包括油箱1、能源单元和执行单元5，能源单元包括伺服驱动器2、伺服电机3和双向闭式泵4，油箱1给双向闭式泵4补油，伺服电机3由伺服驱动器2驱动，双向闭式泵4由伺服电机3驱动，双向闭式泵4的进油端与执行单元5的回油端通过第一工作油路D相连，双向闭式泵4的出油端与执行单元5的进油端通过第二工作油路E相连。
在此具体实施例中，第一工作油路D和第二工作油路E上分别设置有一压力传感器6，压力传感器6与伺服驱动器2电信号连接。通过两个压力传感器6用于分别采集第一工作油路D和第二工作油路E的油压，将采集到的油压反馈给伺服驱动器2，伺服电机3通过编码器向伺服驱动器2反馈当前的转速信息，伺服驱动器2将接收的信息反馈给注塑机上的控制器，与控制器内设定的值进行比较，相应地调整伺服驱动器2给伺服电机3的输出值，实现伺服电机3转速的动态控制，实现压力、流量精准的闭环控制。
在此具体实施例中，还包括补油单元，补油单元包括补油阀组和补油动力组，补油动力组包括补油泵7和用于驱动补油泵7的三相异步电动机8，补油阀组包括第一溢流阀9、第二溢流阀10、第三溢流阀11、冲洗阀12、第一单向阀13和第二单向阀14；
冲洗阀12的两个进油端分别与第一工作油路D和所述的第二工作油路E相连，冲洗阀12的出油端与第一溢流阀9的进油端相连，第一溢流阀9的回油端与油箱1相连；
第二溢流阀10的进油端与第一工作油路D相连，第三溢流阀11的进油端与第二工作油路E相连，第二溢流阀10的回油端与第二工作油路D相连，第三溢流阀11的回油端与第一工作油路E相连，第一单向阀13的出油端与第一工作油路D相连，第二单项阀的出油端与第二工作油路E相连，第一单向阀13和第二单向阀14的进油端相连形成的共同油路与补油泵7的出油端相连接，补油泵7的进油端与油箱1相连；
第一单向阀13和第二单向阀14的进油端相连形成的共同油路经过第四溢流阀15与油箱1相连，第一单向阀13和第二单向阀14的进油端相连形成的共同油路与第四溢流阀15的进油端相连，第四溢流阀15的回油端与油箱1相连。通过上述结构可有效解决整个液压系统在工作过程中发生的油液泄漏和油液发热问题，确保整个液压系统稳定的运行。
在此具体实施例中，补油泵7的进油端与油箱1之间设置有吸油过滤器16，吸油过滤器16的第一端口与油箱1相连，吸油过滤器16的第二端口与补油泵7的进油端相连。在此处设置吸油过滤器16，通过该吸油过滤器16可滤除油箱1内残留的污染物质，对补油泵7形成保护。
在此具体实施例中，补油泵7的出油端设置有高压过滤器17，高压过滤器17的第一端口与补油泵7的出油端相连，第四溢流阀15的进油端、第一单向阀13和第二单向阀14的进油端相连形成的共同油路分别与高压过滤器17的第二端口相连。在此处设置高压过滤器17，通过该高压过滤器17可防止污染物进入到整个液压系统中，有效控制液压系统的污染浓度，使双向闭式泵4等重要元件得到保护。
在此具体实施例中，第一溢流阀9和第四溢流阀15的回油端通过一冷却器18与油箱1相连，第一溢流阀9和第四溢流阀15的回油端分别与冷却器18的第一端口相连，冷却器18的第二端口与油箱1相连。通过冷却器18用于冷却从第一工作油路D或第二工作油路E被冲洗回来的热油，这些热油经过该冷却器18冷却变成冷油进入到油箱1中，得以循环使用，从而有效地控制了整个系统在工作中的发热情况，确保整个系统稳定且高效地运行。
在此具体实施例中，双向闭式泵4的泄油口与油箱1相连。可使泄漏的热油在油箱1中得以冷却，再得到循环利用。
在此具体实施例中，冲洗阀12为三位三通阀。结构简单，控制方便。
在此具体实施例中，执行单元5为等面积双出杆油缸。执行单元5选用等面积双出杆油缸，实现进油和出油流量相同，实现闭式系统的循环工作。
其中，伺服电机3驱动双向闭式泵4分别正向和反相工作，控制油压和流量；双向闭式泵4可正向和反向旋转，且都能正常工作；两个压力传感器6负责采集两个工作油路的油压反馈给伺服驱动器2；第一单向阀13和第二单向阀14是单向通油的作用，防止补油时，油液倒冲回补油泵7；第二溢流阀10、第三溢流阀11是防止第一工作油路D和第二工作油路E压力超载，限定工作时的最高压力，第一溢流阀9主要起到保持补油压力的作用，第四溢流阀15起限定补油泵7压力的作用；冲洗阀12是当第一工作油路D和第二工作油路E存在压差时，冲洗阀12被高压打开，补油泵7的油液补入油压较低的工作油路中，然后通过冲洗阀12和第一溢流阀9回油箱1，由于补油泵7补入的是过滤后的冷油，而冲洗回的是热油，所以这个循环过程可以使工作油路里的油液过滤且冷却；补油泵7是定量泵，由三相异步电动机8驱动；冷却器18是冷却第一工作油路D和第二工作油路E被冲洗回来的热油；油箱1是用来给补油泵7和双向闭式泵4提供冷油及收集工作油路回来的热油。
工作原理为：假设当伺服电机3驱动双向闭式泵4正转时，第一工作油路D为高压油路，第二工作油路E为低压油路，则两个压力传感器6向伺服驱动器2反馈当前的压力信息，伺服电机3通过编码器向地府驱动器2反馈当前的转速信息，伺服驱动器2将接受到信息反馈至与注塑机上的控制器，与控制器中给出的值进行比较，相应地调整伺服驱动器2给伺服电机3的输出值，动态地控制伺服电机3，实现压力流量精准闭环控制；当执行元件需要换向时，伺服电机3驱动双向闭式泵4反转，第一工作油路D为低压油路，第二工作油路E为高压油路，两个压力传感器6向伺服驱动器2反馈当前的压力信息，伺服电机3通过编码器向伺服驱动器2反馈当前的转速信息，伺服驱动器2将接受到的信息反馈至与注塑机上的控制器，与控制器中给出的值进行比较，相应地调整伺服驱动器2给伺服电机3的输出值，动态地控制伺服电机3，实现压力流量精准闭环控制。
能源单元和补油单元启动后，双向闭式泵4直接驱动等面积双出杆油缸往前或者往后工作，第一工作油路D和第二工作油路E产生压差，冲洗阀12被工作油路高压侧的油压打开，补油泵7的油液先经过高压过滤器17过滤，然后通过与低压工作油路相连的单向阀补入到低压工作油路中，多余的油液通过冲洗阀12、第一溢流阀9、冷却器18流回油箱1。通过补油单元提供的多余油液会通过第四溢流阀15和冷却器18流回油箱1。第一工作油路D或者第二工作油路E超压时，超压侧油压会打开第二溢流阀10或者第三溢流阀11，溢流的油液流入低压侧，防止系统超载。
实施例二：如图2所示，其他部分与实施例一相同，其不同之处在于执行单元5为双向旋转液压马达。执行单元5选用液压马达，实现进油和出油流量相同，实现闭式系统的循环工作。
在此具体实施例中，双向旋转液压马达的泄油口与油箱1相连。可使泄漏的热油在油箱1中得以冷却，再得到循环利用。
能源单元和补油单元启动后，双向闭式泵4直接驱动双向旋转液压马达正转或者反转工作，第一工作油路D和第二工作油路E产生压差，冲洗阀12被工作油路高压侧的油压打开，补油泵7的油液先经过高压过滤器17过滤，然后通过与低压工作油路相连的单向阀补入到低压工作油路中，多余的油液通过冲洗阀12、第一溢流阀9、冷却器18流回油箱1。通过补油单元提供的多余油液会通过第四溢流阀15和冷却器18流回油箱1。第一工作油路D或者第二工作油路E超压时，超压侧油压会打开第二溢流阀10或者第三溢流阀11，溢流的油液流入低压侧，防止系统超载。
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