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)試和維修人員對于該系統(tǒng)只知道最基本使用方法，而對于系統(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，必須根據(jù)中空成型機(jī)的類型選擇對應(yīng)的控制方式，具體由MOOG控制器內(nèi)部的6#微動開關(guān)來選擇，ON為連續(xù)擠出式，OFF為儲料缸式。撥動微動開關(guān)時，壁厚控制器必須斷電。選擇完成后，MOOG壁厚控制器面板上對應(yīng)的狀態(tài)指示燈將會點(diǎn)亮，“Continuous”代表連續(xù)擠出式，“Accumulator”代表儲料缸式。
圖3 MOOG30點(diǎn)、100點(diǎn)壁厚控制器的微動開關(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，容易受到外部信號干擾，引起壁厚油路系統(tǒng)振動。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應(yīng)的狀態(tài)指示燈將會點(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行程應(yīng)略大于壁厚油缸的行程，并且安裝時，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)動到油缸行程端點(diǎn)時型芯間隙位置傳感器也應(yīng)該運(yùn)動到靠近對應(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行程有效范圍內(nèi)，如果安裝錯誤，有可能導(dǎo)致型芯間隙位置傳感器不能正確檢測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）時的傳感器電壓值。
型芯間隙位置傳感器的基本設(shè)置對于壁厚控制系統(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應(yīng)關(guān)系，確保對應(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，口模間隙不能為零，保證有一定的安全間隙，同時傳感器檢測桿離行程端點(diǎn)保留一定的距離，這樣才能保證整個系統(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）時的口模間隙可以通過手動壁厚調(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，更換口模時無需重新設(shè)置，除非傳感器檢測和安裝的基準(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儲料缸位置傳感器（Accumulator Position Transducer）設(shè)置，如果控制方式為儲料缸式中空成型機(jī)的話，除了前面提到的基本設(shè)置外，還需要對儲料缸位置傳感器進(jìn)行設(shè)置。儲料缸位置傳感器用來檢測儲料缸活塞的位置，傳感器的有效檢測行程應(yīng)該略大于儲料缸的行程，并且安裝時，二者的行程在實(shí)際空間位置上能夠?qū)?yīng)，即儲料活塞運(yùn)動到儲料缸行程端點(diǎn)時儲料缸位置傳感器也應(yīng)該運(yùn)動到靠近對應(yīng)行程的端點(diǎn)，也就是儲料缸行程必須在儲料缸位置傳感器檢測行程有效范圍內(nèi)，如果安裝錯誤，有可能導(dǎo)致儲料缸位置傳感器不能正確檢測儲料缸活塞位置或者造成傳感器等零件的損壞。
儲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）位置指的是儲料缸射空時的儲料缸位置傳感器電壓值；滿缸（FULL）位置指的是儲料缸儲滿時的儲料缸位置傳感器電壓值。設(shè)置空缸和滿缸時，通常的經(jīng)驗(yàn)是空缸（EMPTY）位置和滿缸（FULL）位置分別離儲料缸行程端點(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)整好儲料缸行程與傳感器行程的對應(yīng)關(guān)系。將儲料缸里的熔融料射出，確認(rèn)儲料缸活塞處于空缸（EMPTY）位置時，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）指示燈會點(diǎn)亮；然后向儲料缸內(nèi)儲料，確認(rèn)儲料缸活塞處于滿缸（FULL）位置時，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）指示燈會點(diǎn)亮。
保持方式指的是從儲料缸射料量計(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應(yīng)關(guān)系，則需要在實(shí)際生產(chǎn)中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。基本設(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，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)，安裝時的定位及檢測基準(zhǔn)面（點(diǎn)）要求選擇在機(jī)器拆裝調(diào)試過程中相對位置不會隨意變動的基準(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，影響檢測基準(zhǔn)和精度，同時在維修拆裝時，做好位置標(biāo)記，以便再次安裝時，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，且不可短路，錯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小時后，就要更換新液壓油，以后每3000小時進(jìn)行更換，每次換油的同時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。
（4）及時記錄基本設(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，以備維修檢查時作對照參考。
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)手冊一般在吹塑機(jī)新機(jī)購進(jìn)時，設(shè)備廠家會提供，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、型號不一樣時，其接線與操作方法，順序也會不一樣，此外，即使是同一廠家的產(chǎn)品，出廠時期不一樣時，其產(chǎn)品也會改進(jìn)較多，操作時需要特別注意，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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