ISMG1通用伺服电机

合成高分子塑胶材料从问世以来得到了广泛的应用，在取代部分钢铁，陶瓷，粉末冶金等各个领域和行业均显示了强大的生命力，因此，相关的塑胶材料的成型技术也一直在人们的研究范围之内，塑料注射成型技术是一种应用非常广泛的技术。
注塑机先后经历了手动控制，定量泵PQ控制，变量泵控制，变频开环流量控制，这些技术一直主导着注塑机液压控制系统，但是，无一例外，这些系统有着很大的 缺陷，其中，高耗能是一直以来难以克服的问题，也是人们改善注塑机系统时，考虑最多的问题。因此，人们总是在试图寻找注塑机快速，精确，节能，成本合理的 的优良型控制系统。
注塑机行业经过3-4年的酝酿，在09年得到了革命性的发展。先后大规模的出现了全新的解决方案，这得益于国内电力电子技术，电机设计制造技术，伺服驱动软件技术的发展。
电液伺服闭环控制的核心在于完全根据系统需要的流量和压力，准确，快速的提供系统需要的压力和流量，实现了按需供油。完全满足了塑料成型快速，精确，节能的要求。
深圳汇川技术股份有限公司是国内领先的工业自动化产品解决方案供应商，专注于与客户客户建立长期的合作伙伴关系，拥有强大的研发，销售，制造平台以及快速响应客户需求的能力，为客户提供整体解决方案和产品，提升产业价值。
汇川技术自主研发了变频器，伺服驱动器，电机，高扭矩直驱电机，PLC，一体化控制器，广泛的应用于电梯，塑料，机床，金属制品，线缆，印包，电源，冶金，石油，化工，造纸，起重，纺织等领域。
汇川技术在深圳，苏州，沈阳成立了汇川控制，苏州默纳克，沈阳汇川，分别专注于工业控制产品，电梯驱动与控制，起重机驱动与控制产品的研发与推广。汇川技术在全国成立了29个办事处，拥有58家代理商和合作伙伴，营销与服务网络遍及全国。

从2007年开始，汇川技术开始研究注塑机产业的行业特征，基于对注塑机产业与性能技术的深刻理解，先后开发了以下的产品：
1：注塑机电液伺服泵系统
这个系统包含了IS300系列伺服驱动器和ISMG1系列电机，用于电液混合伺服系统。
系统包含的电机组件从35NM到195NM，适合25CC-125CC的油泵扭矩配置。
系统包含的驱动器组件从15A到150A，相当功率75KW，单泵配置可达160CC。
2：大吨位注塑机自动门控制器
采用直驱永磁同步电机内置编码器，可以实现低速大力矩，省去异步电机配置下的
减速机，由于内置高精度编码器，故可以实现注塑机门的直接停靠和自动加减速曲线，因为采用的伺服控制技术具有优良的力矩控制特性，故可以实现注塑机门的防夹反弹功能。使之具有很高的安全特性。
3：电溶胶马达及驱动器
用于注塑机螺杆直接驱动，实现溶胶与其他动作的同时动作，这种技术由于采用同步
控制，对于大吨位机器的成型周期可以大幅度缩短，从而提高整机效率。
4：卧式双色机/立式圆盘机的高速定位换模伺服系统。
这种技术借助于汇川技术非常成熟地标准伺服定位控制技术，伺服驱动器内置位
置脉冲查补，脉冲发生器，故可以脱离PLC的脉冲控制，独立完成高速精确定位换模，即可以显著降低成本，又简化了系统调试工作，同时减少了一个可能的故障器件，因此，在卧式双色机，立式圆盘机换模中亦得到广泛的应用。
5：全电动控制技术
全电机注塑机系统一直以来是许多大型工厂，及高精密，高射速用户的需求，汇川技术依赖研发平台成熟的CAN网络技术，高速工业Ethernet网络，光通讯技术，电机设计技术，伺服驱动技术开发的全新的注塑机系统。
这套系统完全摈弃了原来的液压系统，代之以高精密丝杆，曲柄机构和高精密伺服电机。实现注塑机系统的各个动作。

伺服泵系统的原理

速度N控制流量，当流量建立了压力之后，由PID控制速度，稳定油压
（即流量，压力均由速度予以控制）
在油压还没有建立的时候，管路尚有空间，此时，用流量正比与转速的方式运转油泵，管路很快充油。油会受到管路的限制，很快建立油压。当油压建立起来之后，利用PID调整出来的转速N控制，由于PID 的平衡作用原理，油压可以稳定在给定值。
总结为：压力未到，伺服马达速度由流量指令控制
压力到达，伺服马达速度由压力指令和压力反馈差值运算出来的速度控制。

注塑机伺服泵的组件与选型配置计算方法
1：组件：
当我们面临一套注塑机伺服系统的时候，我们必须考虑与此相关的电气接口和机械接口，以及相关的配件。
1.1：新配套的油泵；（大小规格视原系统流量而定）
1.2：新配套的伺服马达；（大小规格视新油泵排量和系统压力而定）
1.3：新配套的伺服驱动器；（大小规格视新泵排量，压力，和马达额定转速而定）
1.4：连接油泵与马达的法兰盘；（大小规格视油泵，马达的机械安装尺寸而定）
1.5：连接油泵与进出油口的法兰块（压装式或螺栓连接式）；
1.6：压力传感器及安装口；（统一为1/4PT螺纹。0-10VDC对应0-250BAR）
1.7：驱动器用制动电阻（大小规格视驱动器而定）
1.8：驱动器与电机编码器的连接电缆（标准，长度自定）
1.9：驱动器到马达的功率电缆
1.10：抗干扰磁环（功率线绕一个大的，信号线各绕一个小的）
1.11：制动单元（从IS300T070开始需要配置）
1.12：0-1A -------0-10V的信号转换板

改造普及常识：
A：在定量泵的年代，一般采用叶片泵，因为噪声比较低，同时由于离心叶片的原理，可以自动补偿流量
B：定量泵一般有日本油研的PV2R系列，威格士V系列，TOKIMEC 的SQP系列
C：为了达到节能的目的，有些地方采用双联泵，判断一个油泵是单联泵还是双联泵，除了可以从型号上分辨之外，最简单的判别方法就是看油口，双联泵一般有2个油口，而单联泵一般只有两个油口。

改造普及常识
A：由于各种油泵的不容易获得性，故改造绝大部分采用上海诚捷的齿轮泵。
改造系统中，一般会涉及到油泵的机械安装尺寸，特别要注意的是，目前采用英制油泵比较多，因此，推荐采用英制尺寸的油泵。

B：改造的情况下，油泵最高转速一般不超过2000RPM。
C：改造的情况下，必须关注油泵的机械数据：油泵轴径，油泵定位圆（俗称止口）
油泵的安装螺栓过孔，油泵轴长，油泵进出油口连接到油管的法兰
D：必须考虑压力传感器的安装方式，一般安装在出油口

油泵的参数，选择的总则和计算：
2.3.1：油泵的参数,表征一台油泵，应当有以下数据：
A: 连续供油压力（额定压力），单位:MPa
B: 峰值压力（壳体能承受的的最高压力）,单位：MPa
C: 排量（每旋转一圈，所能排出的油的体积），单位:CC/rev
D: 油泵的额定转速，单位RPM
2.3.2:油泵选择:
A: 假定已知老油泵的排量67CC/R, 和老电机的转速为1460RPM
B: 计算老机器的总流量为 67CC/R*1460R/MIN/1000=98L/MIN
C: 假定选择上海诚捷油泵，则按照2000RPM的速度运行，为了满足98L/MIN的流量，则新油泵的排量为98L/min /2000RPM=49CC/R
D: 所以选择NT4-50G 的诚捷油泵

伺服马达

3.1.1：马达设计时以扭矩为原则，而不是功率原则。同一个扭矩下，有4个转速可供选择，即：1350RPM，1500RPM，1700RPM，2000RPM。
3.1.2：马达设计时，完全依照油泵的排量和压力决定扭矩，基本上做到一个排量的油泵有一个对应的扭矩
3.1.3：马达在小功率一般采用自然冷却，大功率段一般采用风扇强制冷却。
3.1.4：马达内置PTC或者KTY温度传感器，可以对马达进行有效保护。
3.1.5：从35NM到195NM，均采用相同的安装尺寸。这样可以方便用户进行机械加工。
3.1.6：目前设计的马达，可以支持卧式机和立式机。195NM电机可以支持125CC 140KG的压力的系统。

说明：一般情况下，我们采用380V，带旋转变压器编码器，带油封的伸轴电机

A：总共
：每种电机下，有四个额定转速，1500RPM，1700RPM，2000RPM。
C：改造的情况下，一般选择额定1500RPM的电机，这样可以尽可能降
电流，降低成本 速性能：
额定1500R
超速到2200RPM,可保持87%的输出扭矩；
的电机超速到2200RPM,可以保持95%的输
超速到2400RPM,可以保持85%的输出扭矩；
额定2000RPM的电机，超速到2500RPM,可以保持95%的
超速到2700RPM,可以保持85%的输出扭矩；
E：对于螺杆泵，允许超速到2500RPM运行，故可以选择额定
定转速2000RPM的电机； 于齿轮泵，允许超速到2200
定转速1700RPM的电机； 于柱塞泵，允许超速到1800

选用电机的总则：
3.5.1电机选择的总则是油泵的排量和系统压力，因为一个一定排量的油泵要加压到一定的压力决定了电机应当提供的扭矩。
根据液压学原理： 电机应当提供的最大扭矩
Tmax=0.0159*P*q(NM)
其中，P为系统压力-----kgf/cm2，q为油泵排量,cc/rev
3.5.2:工作制与过载
由于注塑机在一个工作周期中,完全的满负载的情况是极少的.大多数时间工作在高速低压或者高压低速的状况,同时由于电机本身的过载能力比较强,因此,取1.5倍的过载能力是适当的。
故电机的额定扭矩应当为：
Tm=Tmax/1.5
3.5.3:计算举例
假定油泵为50CC/REV,系统压力为140kgf/cm2.
则电机的额定扭矩为
Tm=0.0159×50×140/1.5=74NM.
故选择70NM扭矩的电机
由于采用齿轮泵，则最大速度2000RPM,可以使用额定1500RPM的电机超速
故电机全部数据为70NM,1500RPM电机。

4: 伺服驱动器
4.1：汇川的伺服泵驱动器命名
IS300 T 015 C R
R：代表旋变
C:CAN通讯功能支持
电流等级
T:三相380V
产品系列号
注意：电流等级为：015，020，030，040，050，070，100，150

汇川伺服驱动器的特点：
4.3.1：油泵的广泛适应性。在早期的测试过程中，为了提高油泵的适应性，所测试的油泵采用了国产最差控制特性的油泵。因此可以在现有的油泵体系中，体现最佳的控制特性
4.3.2：内置直流电抗器，不仅可以减小直流母线的纹波，加长整流桥的寿命。同时，由于电抗器还可以消除一部分来自UVW的干扰。可以在一些场合不再使用滤波器。
4.3.3：内置的伺服驱动程序，可以广泛的驱动第三方电机。
4.3.4：内置CAN通讯，这可以方便的提供合流/分流必须使用的硬件。
4.3.4：标准机器内置合流/分流的软件。上位机只需要简单的逻辑控制，就可以完成合流/分流功能，显著提高大吨位机器的效率。
4.3.5：可靠的硬件设计，在国内同行业中故障率最低，环境适应性最高。
4.4：伺服驱动器针对油泵的选型总则：（与前面的油泵，马达连续举例说明）
驱动器应当以电流原则选型，而不是功率匹配原则
当伺服驱动器驱动油泵时，很显然的有以下特点：
4.4.1：负载电流正比于油泵的排量，这可以从前面的公式中得到；
4.4.2：负载电流正比于油泵的压力，这可以从前面的公式中得到；
4.4.3：负载电流反比与马达的额定转速，这可以从电机学中关于扭矩，扭矩系数的描述中得到
4.4.4：实践的参考值：
一台63CC的油泵，采用额定2000RPM的电机，保压到140kgf/cm2时，需要耗用的电流为68A
4.4.5: 新配置的油泵的保压时的电流应当为：
I=现有油泵排量/63×现有压力/140×现有电机额定转速/2000×68
4.4.6：例如：一台50CC的油泵，需要保压到175kg/cm2,采用额定1500RPM的电机
则保压到175kg/cm2时候的电流
I=50/63×175/140×1500/2000×68=50.5A
4.4.7: 由于汇川的伺服驱动器，过载1.5倍的时间为1分钟。为了保压1分钟，因此，可以用最大电流除以1.5，从而得到驱动器额定电流；
Ie=50.5/1.5=33A
4.4.8: 经查： 可以使用IS300T030CR.
5：连接油泵和马达的法兰盘（机械件）
连接油泵的法兰从安装方式来说有两种
5.1：法兰落地，支撑油泵和马达
5.2：马达落地，支撑法兰和油泵

制作法兰的标准
法兰是一个非常重要的组件，制作精度不够时，将会导致同心度不好，体现在：
5.3.1：机械噪音明显增大，尤其在高速段表现突出（1200RPM以上）；
5.3.2：马达的轴承，以及油泵的轴承，油封加剧，降低寿命。
5.3.3：机械的震动加剧。
一般对于同心度的要求在50um以内，可以保障系统有较好的效果。
5.4：制造一个法兰，必须具备油泵的机械尺寸数据和马达的机械尺寸数据：
5.4.1：油泵的轴径
5.4.2：油泵的轴长
5.4.3：油泵的定位圆（俗称止口或凸台）
5.4.4：油泵的安装螺栓的过孔的直径
5.4.5：油泵安装螺栓的过孔的中心圆直径
5.4.6：马达的轴径
5.4.7：马达的轴长
5.4.8：马达的定位圆（俗称止口或凸台）
5.4.9：马达的安装螺栓的过孔的直径
5.4.10：马达安装螺栓的过孔的中心圆直径

压力传感器的信号与安装：
压力传感器也是一个非常重要的部件，当压力传感器线形不好，或者品质稳定性欠佳的
时候，将直接导致伺服系统不能正常工作，甚至可能导致压力直接升高。从而导致爆油
管，引发恶性事故。
市面主流的压力传感器品牌：
丹麦丹佛斯MB3***系列
瑞士HUBA
美国HONEYWELL
国产百赛 PIM系列 （东莞松山湖留学创业园）
我们推荐那些经过了汇川公司验证过的传感器。大部分情况下，这些公称的性能指标都差
不多。其中百赛的压力传感器以供货迅速，服务快捷，价格合理而赢得了许多客户。
一些指标：
7.1：0-250kgf/cm2----------0—10vdc,或1--5VDC，或4-20MA
7.2：1/4 PT管螺纹，提高密封性
7.3：插头型接线方式，方便用户接线。
提醒：在改造工程的情况下，一定要注意在出油口的法兰块预留压力传感器的安装口。
8：0----1A DC转0—10VDC的信号转换板。（流量和压力）
在定量泵的年代，由于PQ阀组件控制流量和压力，这个PQ阀需要一定的功率才可以被
驱动，而这个PQ阀被设计成0-1ADC的信号执行器，因此，在早期PQ阀年代，注塑机电脑被设计成带有两路0---1ADC的模拟输出电路。
在注塑机伺服泵系统中，已经取消了PQ阀，自然不在需要0—1ADC的信号。二是需要0—10VDC的信号。更换电脑板是不太可能的，因此，这个转换板就有存在的必要性。

这个转换板在改造工程中是一个必不可少的部件。
注意：这个转换板在新机中并不需要。同时，这个板件有专门的人在生产制作。公司为了广大合作伙伴的需要，已经与生产这些板件的供应商达成一些共识。在需要的时候可以向我们优先供货。
9：制动电阻和制动单元
从IS300T070开始，汇川的伺服驱动器采用了外置的制动单元。在070以下，标准内置了制动单元。制动单元和制动电阻是两个不同的部件。制动单元本质上是提供一条泻放回路。
而制动电阻是这个泻放回路的耗能元件
制动电阻与制动单元的选型表如下：
10：磁环：简单部件，略：但公司为了广大客户与合作伙伴，提供应急通道购买磁环
11：编码器电缆：略：公司为了广大客户与合作伙伴方便，自制了一批电缆，作为标准件提供，但在应急状况下，可以根据前面所描述的自行制作。

多泵合流与分流技术
合流技术产生的背景，在于大吨位机器的控制，由于受到油泵或者马达的限制，单泵已
远远不能满足流量的要求，这要求必须有一种技术，可以将多个油泵进行并联，以获得大
流量，一般说来，单泵能够提供最大250L/MIN的流量，大于此流量的机器必须合流。
分流技术产生的背景，在于大吨位机器中，为了缩短用户的制品工艺周期，提高生产率，在一套液压系统中，同时完成两个或以上的动作。由于单回路的液压系统在一个时刻只能着合流技术。因此，有分必有合。
多泵合流的原理图
多泵合流控制技术
1：适合于大吨位机器，多泵组合形成大流量
2：合流完全由伺服驱动器本身完成，无需电脑板参与控制
3：可以大小泵组合，或者相等排量泵组合。
4：主泵，从泵之间采用高速CAN 总线通讯，数据传送精确。比模拟量传输不易受干扰.
5：保压时，完全可以切除从泵，小泵保压更加节能，稳定

多泵分流控制技术
1： 除适合大吨位机器的大流量之外，为了减少制品周期，完成诸如同步顶针，同步溶胶动作最大限度节约周期时间，提高效率。
2： 各阀之间采用单向阀和切换阀组合隔离油路
3： 可以大小泵组合
4： 周期中有几个同步动作，就需要几个压力传感器。
5： 可以合并，可以分离，最大限度降低系统成本