随着市场对于注塑机产品性能要求不断提高，注塑机将不断朝着自动化、节能化、智能化、无人化等方向发展。任何大小格局的变化都伴随着整个产业的调整和自适应，目前国内的注塑机在抗干扰性、可靠性、温度控制、精度等方面仍有不足之处。

图1 面对注塑机市场发展趋势和复杂的生产要求，解决注塑机性能短板，需要通过超高速、高精度的机械控制系统

面对注塑机市场发展趋势和复杂的生产要求，解决注塑机性能短板，需要通过超高速、高精度的机械控制才能满足。而实现高速、高精度机械控制的基础，是诸如传感器、开关电源、PLC控制器、伺服电机、机器人、安全等制造所需要的欧姆龙所有商品群ILORS+P。通过这些商品，配合欧姆龙控制软件，在客户现场，我们与客户共创革新应用。这就是欧姆龙的 “integrated”（控制升级），致力于为制造业革新提供核心技术力，创造更简单、更灵活的制造现场，实现高速、高精度生产，赋予生产更多智能。

欧姆龙始终致力于推进制造革新，“控制升级”来源于欧姆龙提出的制造革新理念i-Automation!。由革新制造现场自动化的3个i组成，即“integrated(控制进化)”、“intelligent(智能化)”、“interactive(新型人机协作)” ，通过与客户共创，利用革新解决制造现场课题，掀起制造业的革新浪潮。

图2 欧姆龙始终致力于推进制造革新，“控制升级”来源于欧姆龙提出的制造革新理念i-Automation!

实现价值

● 注塑机作为高端制造业的重要组成部分，面对智能制造战略转型和升级，引入欧姆龙多项核心技术，为实现智能化提供技术支撑，全面提升注塑机行业竞争力。

● 采用多段速度控制，实现了加温、注射的高响应性，解决行业共性课题，提高注塑效率，产能大幅提升。

● 提高切换过程的平缓性，较少设备冲击，提升良品率，避免材料浪费。

● 提供系统的解决方案和自动化生产方案，全系统由欧姆龙提供技术支援，通过控制器提供的功能块导入，无需繁琐的程序编译，缩短开发时间。

图3 立式注塑机结构模型

工艺简介

立式注塑机由注射系统、合模系统、液压传动系统、电气控制系统、润滑系统、加热及冷却系统、安全监测系统等组成。立式注塑机的工艺，主要分为以下三个部分：

第一部分：储料机构，包括注射伺服、储料伺服，料斗，加热器等。

第二部分：模具部分，由产品规格决定模具大小和形状。

第三部分：开合模机构，由开合模伺服或者液压机构组成，用于模具的打开和关闭。

应用课题

● 多段加热响应性不同，加热管相互干扰，迟滞时间长，加热响应慢、干扰大。

● 开合模过程速度不稳定，易发生冲击、损坏模具。

● 射出轴跟随精度不足，背压控制精度不足。

● 保压过程响应慢。

图4 欧姆龙针对注射、储料工艺开发多段速度控制技术，快速适应多种设备的开发工作，提高工作效率

解决方案

1、过程控制技术

通过过程控制技术输出操作量，抑制因接触干扰导致的温度降低，实现加热器温度的早期稳定。采用PIDAT功能自整定温度PID加快调试效率，温度控制精度从±10℃提高到±1℃。

2、开合模控制技术

● 多段速度控制，使开合模过程更为平滑（一般为3-6段）；

● 模具保护功能，防止损坏模具（一般为1-2段）；

● 合模高压，确保模具可以顺利合上；

● 加减速优化，减少冲击。

3、储料控制技术

● 储料轴为主轴，进行同步速度控制，提高加减速性能；

● 射出轴为从轴，采用电子齿轮方式跟随储料轴；

● 根据背压反馈情况，实时修改电子齿轮比进行背压补偿；

● 基准齿轮比自整定，提高背压控制精度。

4、注射控制技术

● 射出轴同步速度控制，提高加减速性能；

● 根据位置参数，及时切换设定速度；

● 高速射出提升背压，保证产品品质；

● 背压高压保护，及时调整射出速度；

● 注射速度控制从0～1500转加速时间25 ms；

● 保压停机控制，1500转停机无冲击，减速时间25 ms，减速距离3 mm。

5、保压控制技术

● 高速切换保压，采用先降速，到达转矩限制速度后，再进行转矩控制；

● 速度无冲击，减速时间25ms，减速距离3mm；

● 保压前馈控制，通过保压压力设定，计算采用的扭矩控制值，再进行压力PID补偿；

● 泄压控制，当注射伺服到达切换点时，判断背压是否大于保压值；

● 背压>=保压值：进行泄压动作；

● 背压<保压值：进行保压动作；

● 泄压控制：注射伺服低速反向运行，同时限制反向运行最大高度，当压力低于保压值后，注射伺服转矩控制介入。

● 多段保压控制：当保压值设定值有多种情况时，通过压力设定值和当前值的比较，判定是否需要泄压动作或保压动作，进行快速切换实现多种保压压力稳定运行。此时需要进行伺服的反向泄压和正向保压的动作。

图5 欧姆龙过程控制

系统配置

针对注射、储料工艺开发多段速度控制技术，快速适应多种设备的开发工作，提高工作效率。

针对速度转扭矩造成冲击过大的情况，对切换速度、扭矩进行斜率处理，提高切换过程的平缓性，较少设备冲击。

实现性能指标

注射速度：200 mm/s；称重精度：±0.025 g；保压精度：±2 Bar；定位精度：±0.02 mm；温度精度：±1℃；背压精度：±1 Bar。

制造业的智能化发展已经成为不可逆转的趋势。欧姆龙在工业自动化技术领域不断深耕，通过在不断进化的i-Automation!理念驱使下产出众多技术方案，实现高速高精度生产，将加速推动制造现场智能化升级，全面助力产业升级。