摘要：本文介紹了擠出吹塑中空成型機(jī)型坯控制系統(tǒng)的使用與維護(hù)保養(yǎng)。
前言
擠出吹塑中空成型機(jī)的塑料型坯控制目前普遍采用電液伺服控制系統(tǒng)，其中MOOG型坯控制系統(tǒng)的采用比較常用，本文主要介紹塑料型坯控制系統(tǒng)的使用與維護(hù)保養(yǎng)。
1.電液伺服電控系統(tǒng)
塑料型坯壁厚控制系統(tǒng)在中空成型機(jī)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，熟悉和掌握壁厚控制系統(tǒng)對(duì)于機(jī)器調(diào)試和維修人員具有非常重要的意義。實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)多數(shù)一線調(diào)試和維修人員對(duì)于該系統(tǒng)只知道最基本使用方法，而對(duì)于系統(tǒng)如何進(jìn)行初始設(shè)定及如何維護(hù)維修一知半解，經(jīng)常容易調(diào)亂數(shù)據(jù)或出現(xiàn)問題不知如何處理。這里對(duì)壁厚控制系統(tǒng)作一些基本介紹。
塑料型坯壁厚控制系統(tǒng)基本由以下部分組成：壁厚控制器，油源（伺服液壓站）及過濾器系統(tǒng)，伺服閥及閥座，壁厚液壓缸，位置傳感器（電子尺）。其中關(guān)鍵部分為壁厚控制器和伺服閥，是整個(gè)壁厚控制系統(tǒng)的核心部件，目前中空成型機(jī)行業(yè)應(yīng)用比較多的壁厚控制器是：MOOG，B&R，BECKHOFF，Barber-Colman，上海中船重工704所，等等。目前市場(chǎng)常見的主要是MOOG型坯控制器，這里以MOOG控制器為代表做主要介紹。
圖1 MOOG100點(diǎn)壁厚控制器外形圖
涂2 兩種MOOG伺服閥外形圖
1.1 MOOG壁厚控制系統(tǒng)的調(diào)試
（1）基本參數(shù)的設(shè)置
MOOG壁厚控制系統(tǒng)調(diào)試的關(guān)鍵是一些基本參數(shù)和傳感器位置的設(shè)置，設(shè)置錯(cuò)誤將導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常，嚴(yán)重的可能造成機(jī)械或電氣方面的損壞。
主要的基礎(chǔ)參數(shù)和傳感器位置設(shè)置包括：
①控制方式(儲(chǔ)料式或連續(xù)式)；
②增益倍數(shù)；
③型芯類型；
④型芯位置傳感器；
⑤儲(chǔ)料缸位置傳感器；
⑥伺服液壓系統(tǒng)壓力的設(shè)置與調(diào)整。
以下分別介紹設(shè)置與調(diào)試方法：
①控制方式的設(shè)置，控制方式是指中空成型機(jī)的類型，分為連續(xù)擠出式和儲(chǔ)料缸式兩種方式，機(jī)型不同，壁厚控制系統(tǒng)的控制方式也不一樣。在基礎(chǔ)設(shè)置時(shí)，必須根據(jù)中空成型機(jī)的類型選擇對(duì)應(yīng)的控制方式，具體由MOOG控制器內(nèi)部的6#微動(dòng)開關(guān)來選擇，ON為連續(xù)擠出式，OFF為儲(chǔ)料缸式。撥動(dòng)微動(dòng)開關(guān)時(shí)，壁厚控制器必須斷電。選擇完成后，MOOG壁厚控制器面板上對(duì)應(yīng)的狀態(tài)指示燈將會(huì)點(diǎn)亮，“Continuous”代表連續(xù)擠出式，“Accumulator”代表儲(chǔ)料缸式。
圖3 MOOG30點(diǎn)、100點(diǎn)壁厚控制器的微動(dòng)開關(guān)示意圖
②增益倍數(shù)的設(shè)置，增益倍數(shù)（GAINTIMES）控制壁厚油缸動(dòng)作的穩(wěn)定性和響應(yīng)敏感度。增益倍數(shù)設(shè)置太小，壁厚油缸動(dòng)作遲緩，響應(yīng)速度慢，滯后嚴(yán)重，口模間隙與壁厚圖形曲線的偏差大，達(dá)不到控制精度。增益倍數(shù)設(shè)置太大，響應(yīng)敏感度太高，容易受到外部信號(hào)干擾，引起壁厚油路系統(tǒng)振動(dòng)。增益倍數(shù)（GAINTIMES）的參考設(shè)置為5~8。
③型芯類型的設(shè)置，型芯類型（CORETYPE）指的是口模的結(jié)構(gòu)形式，分為收縮型（Convergent）和擴(kuò)張型（Divergent）。根據(jù)中空成型機(jī)實(shí)際裝配的口模形式進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，設(shè)置完成后，MOOG壁厚控制器面板上對(duì)應(yīng)的狀態(tài)指示燈將會(huì)點(diǎn)亮。
④型芯間隙位置的設(shè)置，型芯間隙位置傳感器（Die Gap Position Transducer）(DCDT)用來檢測(cè)型芯位置（即壁厚油缸活塞位置）。型芯間隙位置傳感器的有效檢測(cè)行程應(yīng)略大于壁厚油缸的行程，并且安裝時(shí)，二者的行程在實(shí)際空間位置上能夠?qū)?yīng)，即壁厚油缸活塞運(yùn)動(dòng)到油缸行程端點(diǎn)時(shí)型芯間隙位置傳感器也應(yīng)該運(yùn)動(dòng)到靠近對(duì)應(yīng)行程的端點(diǎn)，也就是油缸行程必須在型芯間隙位置傳感器檢測(cè)行程有效范圍內(nèi)，如果安裝錯(cuò)誤，有可能導(dǎo)致型芯間隙位置傳感器不能正確檢測(cè)壁厚油缸活塞位置或者造成型芯間隙位置傳感器等零件的損壞。
型芯間隙位置傳感器的基本設(shè)置包括零點(diǎn)（ZERO）和范圍（SPAN）。零點(diǎn)（ZERO）指的是壁厚油缸行程起點(diǎn)位置（型芯處于初始最小間隙位置）時(shí)的傳感器電壓值。范圍（SPAN）通常指的是壁厚油缸行程終點(diǎn)位置（型芯處于最大間隙位置）時(shí)的傳感器電壓值。
型芯間隙位置傳感器的基本設(shè)置對(duì)于壁厚控制系統(tǒng)的正常工作非常重要，是壁厚控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在設(shè)置時(shí)需要適當(dāng)調(diào)低油源（液壓站）的壓力，在設(shè)置過程中可能需要反復(fù)校正傳感器、油缸活塞及口模間隙三者之間的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系，確保對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確，防止意外故障導(dǎo)致機(jī)械或電氣零件的損壞。一般來說，油缸活塞處于端點(diǎn)（零點(diǎn)ZERO）時(shí)，口模間隙不能為零，保證有一定的安全間隙，同時(shí)傳感器檢測(cè)桿離行程端點(diǎn)保留一定的距離，這樣才能保證整個(gè)系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。如果口模完全封死（間隙為0），則電氣零件的意外失靈有可能導(dǎo)致模頭、擠出機(jī)螺桿機(jī)筒、齒輪箱等機(jī)械零件的嚴(yán)重?fù)p壞。零位（ZERO）時(shí)的口模間隙可以通過手動(dòng)壁厚調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到生產(chǎn)所需要的間隙。
型芯間隙位置傳感器的基本設(shè)置完成后，一般來說，更換口模時(shí)無需重新設(shè)置，除非傳感器檢測(cè)和安裝的基準(zhǔn)面發(fā)生變化。此項(xiàng)設(shè)置結(jié)束后，連續(xù)式中空成型機(jī)的壁厚控制器的基本設(shè)置就已經(jīng)結(jié)束，將伺服液壓油源（伺服液壓站）的壓力調(diào)至正常工作壓力，壁厚控制系統(tǒng)可以進(jìn)入工作狀態(tài)。
圖4 一種型芯間隙位置傳感器的外觀圖
⑤儲(chǔ)料缸位置傳感器（Accumulator Position Transducer）設(shè)置，如果控制方式為儲(chǔ)料缸式中空成型機(jī)的話，除了前面提到的基本設(shè)置外，還需要對(duì)儲(chǔ)料缸位置傳感器進(jìn)行設(shè)置。儲(chǔ)料缸位置傳感器用來檢測(cè)儲(chǔ)料缸活塞的位置，傳感器的有效檢測(cè)行程應(yīng)該略大于儲(chǔ)料缸的行程，并且安裝時(shí)，二者的行程在實(shí)際空間位置上能夠?qū)?yīng)，即儲(chǔ)料活塞運(yùn)動(dòng)到儲(chǔ)料缸行程端點(diǎn)時(shí)儲(chǔ)料缸位置傳感器也應(yīng)該運(yùn)動(dòng)到靠近對(duì)應(yīng)行程的端點(diǎn)，也就是儲(chǔ)料缸行程必須在儲(chǔ)料缸位置傳感器檢測(cè)行程有效范圍內(nèi)，如果安裝錯(cuò)誤，有可能導(dǎo)致儲(chǔ)料缸位置傳感器不能正確檢測(cè)儲(chǔ)料缸活塞位置或者造成傳感器等零件的損壞。
儲(chǔ)料缸位置傳感器的基本設(shè)置包括：空缸（EMPTY）位置，滿缸（FULL）位置，以及保持方式。保持方式包括：擠出保持（EXTRUSION FIXED）或填充保持（FILLING FIXED）。
空缸（EMPTY）位置指的是儲(chǔ)料缸射空時(shí)的儲(chǔ)料缸位置傳感器電壓值；滿缸（FULL）位置指的是儲(chǔ)料缸儲(chǔ)滿時(shí)的儲(chǔ)料缸位置傳感器電壓值。設(shè)置空缸和滿缸時(shí)，通常的經(jīng)驗(yàn)是空缸（EMPTY）位置和滿缸（FULL）位置分別離儲(chǔ)料缸行程端點(diǎn)少許距離，留有適當(dāng)?shù)木彌_余地；不要以儲(chǔ)料缸行程端點(diǎn)作為空缸和滿缸的設(shè)置點(diǎn)，這樣容易導(dǎo)致控制上的誤動(dòng)作，且安全系數(shù)降低。
根據(jù)前面提到的一些經(jīng)驗(yàn)與技巧，調(diào)整好儲(chǔ)料缸行程與傳感器行程的對(duì)應(yīng)關(guān)系。將儲(chǔ)料缸里的熔融料射出，確認(rèn)儲(chǔ)料缸活塞處于空缸（EMPTY）位置時(shí)，按設(shè)定（SET）鍵，存入當(dāng)前傳感器的電壓值為空缸（EMPTY）設(shè)定值，面板上的射料結(jié)束（End of Extrusion）指示燈會(huì)點(diǎn)亮；然后向儲(chǔ)料缸內(nèi)儲(chǔ)料，確認(rèn)儲(chǔ)料缸活塞處于滿缸（FULL）位置時(shí)，按設(shè)定（SET）鍵，存入當(dāng)前傳感器的電壓值，面板上的填充結(jié)束（End of Filling）指示燈會(huì)點(diǎn)亮。
保持方式指的是從儲(chǔ)料缸射料量計(jì)量的起始點(diǎn)。擠出保持（EXTRUSION FIXED）的射料量（SHOTSIZE）計(jì)量的起始點(diǎn)為空缸位置（EMPTY）；填充保持（FILLING FIXED）的射料量（SHOT SIZE）計(jì)量的起始點(diǎn)為滿缸位置（FULL）。
圖5 擠出保持（EXTRUSION FIXED）工作原理
圖5 填充保持（FILLING FIXED）工作原理
儲(chǔ)料缸位置傳感器的基本設(shè)定完成后，壁厚控制器的最重要的基本設(shè)定已經(jīng)完成，可以根據(jù)設(shè)定的圖形曲線進(jìn)行壁厚控制了。至于圖形與制品的對(duì)應(yīng)關(guān)系，則需要在實(shí)際生產(chǎn)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)?；驹O(shè)置的具體操作步驟這里不作詳細(xì)介紹，可以參照設(shè)備的操作說明書。
圖7 一種儲(chǔ)料缸位置傳感器的外觀圖
⑥伺服液壓系統(tǒng)壓力的設(shè)置與調(diào)整，伺服液壓系統(tǒng)壓力的設(shè)置根據(jù)中空成型機(jī)壁厚液壓缸的大小以及口模尺寸大小來決定，通常機(jī)器交付使用后，壁厚液壓缸大小已經(jīng)固定，口模大小將根據(jù)制品而變化，口模越大，油源的壓力也要相應(yīng)的提高，以保證壁厚控制的準(zhǔn)確性，壓力不夠?qū)?dǎo)致實(shí)際壁厚運(yùn)行曲線與設(shè)定的曲線不符，偏差大。油源的最大壓力根據(jù)中空成型機(jī)規(guī)格的不同也不一樣，具體請(qǐng)參閱機(jī)器使用說明書或咨詢生產(chǎn)廠商。
通常在設(shè)置型芯間隙位置傳感器（Die Gap Position Transducer）(DCDT)時(shí)，將壓力適當(dāng)調(diào)低至2~3MPa，以防止設(shè)置操作不當(dāng)損壞模頭部件；設(shè)置完成后，再將壓力調(diào)至生產(chǎn)所需要的正常值。（注：文中術(shù)語按照相關(guān)技術(shù)資料的統(tǒng)一規(guī)范。）
⒉.MOOG壁厚控制系統(tǒng)安裝和維護(hù)注意事項(xiàng)
壁厚控制系統(tǒng)安裝和維護(hù)過程中主要注意以下事項(xiàng)：
（1）傳感器安裝，位置傳感器是壁厚控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，安裝時(shí)的定位及檢測(cè)基準(zhǔn)面（點(diǎn)）要求選擇在機(jī)器拆裝調(diào)試過程中相對(duì)位置不會(huì)隨意變動(dòng)的基準(zhǔn)面（點(diǎn)），例如油缸缸蓋端面、活塞桿端面等；另外傳感器的軸線應(yīng)該與油缸的中軸線保持平行，否則傳感器可能檢測(cè)不準(zhǔn)或者影響使用壽命。
位置傳感器定位校正好后，固定螺釘一定要鎖緊，防止位置隨意變動(dòng)，影響檢測(cè)基準(zhǔn)和精度，同時(shí)在維修拆裝時(shí)，做好位置標(biāo)記，以便再次安裝時(shí)，與原有位置保持一致。
（2）電纜接線，壁厚控制系統(tǒng)的傳感器與伺服閥的配線通常選用屏蔽電纜線，電纜線的屏蔽層一端接在MOOG壁厚控制器的制定接線端子上，以保證信號(hào)免受外界干擾。傳感器與伺服閥的接線都分為正負(fù)極，不可接錯(cuò)，且不可短路，錯(cuò)誤連接或短路有可能造成傳感器或壁厚控制器燒壞。
（3）系統(tǒng)維護(hù)，壁厚控制系統(tǒng)采用伺服油路系統(tǒng)，對(duì)油質(zhì)及潔凈度要求很高，變質(zhì)或受污染的液壓油可能造成伺服閥的損壞或工作不正常。因此在安裝伺服閥前，需要用潔凈液壓油對(duì)系統(tǒng)反復(fù)沖洗，以清除管路和油缸里的雜質(zhì)。新系統(tǒng)投入使用500小時(shí)后，就要更換新液壓油，以后每3000小時(shí)進(jìn)行更換，每次換油的同時(shí)需要清洗油箱和所有過濾器。有些機(jī)器的用戶容易忽視伺服液壓系統(tǒng)的維護(hù)，不按時(shí)換油，液壓油嚴(yán)重變質(zhì)污染，造成伺服閥堵塞卡死或損壞，損失超過換油的代價(jià)。
（4）及時(shí)記錄基本設(shè)置數(shù)據(jù)，壁厚控制系統(tǒng)基本設(shè)置結(jié)束后，要對(duì)基本設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和記錄，MOOG30點(diǎn)壁厚控制器具備數(shù)據(jù)存取功能，可參照說明書在F3（FILE）功能畫面進(jìn)行存取操作；在F5（DATA）數(shù)據(jù)畫面里可以顯示當(dāng)前的F1（PROFILE）圖形畫面的所有參數(shù)以及基本設(shè)置（SETUP）的所有數(shù)據(jù)，包括增益倍數(shù)、型芯間隙位置傳感器的設(shè)置、儲(chǔ)料缸位置傳感器的設(shè)置，這些關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)建議做好書面記錄，以備維修或再次設(shè)置作參考。
在日常生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)操作人員無意中調(diào)亂MOOG壁厚控制系統(tǒng)的基本設(shè)置數(shù)據(jù)，造成壁厚控制系統(tǒng)或中空成型機(jī)不能正常工作，所以及時(shí)保存記錄基本設(shè)置數(shù)據(jù)非常有必要，以備維修檢查時(shí)作對(duì)照參考。
3、MOOG壁厚控制系統(tǒng)常見故障的處理
結(jié)語與特別提醒：
（1）MOOG型坯壁厚控制器安裝、使用與維護(hù)手冊(cè)一般在吹塑機(jī)新機(jī)購進(jìn)時(shí)，設(shè)備廠家會(huì)提供，吹塑制品廠家應(yīng)該進(jìn)行妥善保存，以備工作之需。
（2）型坯壁厚控制器的品牌、型號(hào)不一樣時(shí)，其接線與操作方法，順序也會(huì)不一樣，此外，即使是同一廠家的產(chǎn)品，出廠時(shí)期不一樣時(shí)，其產(chǎn)品也會(huì)改進(jìn)較多，操作時(shí)需要特別注意，嚴(yán)格按照設(shè)備廠家提供的最新說明書進(jìn)行操作。
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