TPU、TPR鞋底机原理

1.全自动圆盘式塑料注射成型机的工作原理
众所周知，国内卧式注塑机变频节能改造的成功案例众多。制鞋企业中的全自动圆盘式塑料注射成型机是制鞋企业主要的常用电器设备，被称为“电老虎”。我国是制鞋大国，制鞋设备数量众多，但参与节能改造的单位相对较少，主要原因是人们对全自动圆盘式塑料注射成型机的工作原理不太熟悉。
1.1全自动圆盘式塑料注射成型机（以下简称：圆盘机）的机械特点
1）本机专门用于生产各类中高档单色、双色、三色运动鞋、休闲鞋鞋底、男童、女童鞋底等产品。
2）原料适用于生产发泡及其他热塑性原料，如PVC、TPR等。
3）该机采用计算机程序控制（单片机、PLC），主辅机控制精确，操作简便，维护方便。
1.2 圆盘机与传统卧式注塑机的比较
1）液压马达
卧式注塑机、圆盘机的油泵均为定量泵，在注塑过程中，油泵压力频繁变化，传统的低压维持处理方法是通过比例阀泄压，电机一直处于工频全速运转状态，电能浪费十分严重。
2）按圆盘机型号分为单色机、双色机、三色机等机型。
其中单色机只有一台主机，与卧式注塑机类似。
双色机由主机和辅机组成，辅机负责注射、熔胶、上模、下模等动作。主机包含了辅机的动作，另外还有一个圆盘旋转动作，实现模具的移动和定位。
三色机由一台主机和两台辅机组成。
3)模具数量
4）卧式注塑机一般只有一套模具工作，当生产工艺改变时，需要更换模具。
圆盘机的模具数量根据机型不同，一般有18、20、24、30组模具。根据生产工艺，通过控制面板，设置模位是否有效。例如：TY-322机型，24站模位（可安装24个模具），生产时可根据需要灵活选择全部或部分模具作为有效模位）。圆盘机工作时，大转盘做高速正转旋转，PLC或单片机执行程序的运算。当只检测到有效模位时，PLC或单片机扫描到减速信号，转盘开始减速，当到达定位信号时，转盘做精确定位。反之，若未检测到有效模位，大转盘将旋转至下一个有效模位。
卧式注塑机只要有锁模或开模信号，就会进行相关动作。
4）压力调节方法
卧式注塑机和圆盘机的压力调节方式均为压力比例控制方式，但圆盘机（模具较多）每副模具的注射压力可通过控制面板独立设定，适合制造不同注射量的产品。
卧式注塑机生产每一个产品，相关参数都是一致的。
5）模具工作方法
卧式注塑机工作时，定模不动，只有动模在有指令时执行左右锁模或开模，从左到右作直线运动。
圆盘机工作时，通过大转盘带动定模、动模移动定位，当有锁模、开模指令时，油缸做上升或下降动作，取产品时，操作人员手动打开动模取出产品。
6）唱片（唱机）
全自动圆盘式塑料射出成型机，因转盘呈圆形而得名，简称圆盘机（鞋底机）。圆盘上被分成若干等份。如TY-322就分成24个模块。
若主机和辅机均未检测到有效模位，且主机和辅机均处于开模状态时，PLC或单片机发出指令，由主机给圆盘加压，圆盘高速旋转，系统自动检测有效模位，减速后圆盘精确定位。
7）冷却方式
传统的卧式注塑机有“冷却时间”的概念，在模具上安装冷却水循环，以保护模具和产品的冷却。
圆盘机则不同，它没有冷却水循环系统，因为在产品成型后，圆盘机本身的转盘会在一段时间内处于旋转状态或者待机状态，另外，机器上还安装有若干个冷却风扇，用于对模具和产品进行冷却。
1.3 圆盘机的工作原理
圆盘机注塑过程中，锁模、注射、熔胶、开模、圆盘转速等各个动作对速度和压力的要求不同，由控制面板上的比例值设定。例如：P1设定合模压力，P2设定注射一次压力，P3设定注射二次压力，P4设定进料压力。当圆盘机的流量压力需求发生变化时，通过油泵出口处的比例阀（溢流阀）调节负载压力和流量，多余的油在高压下溢流回油箱。
单色圆盘机只有一台主机，主要给系统提供压力，完成注射、熔胶的动作，以及锁模、开模的动作，另外还控制一个转盘系统，完成模具的移动和定位。
双色机可分为主机和辅机，主要由加热、注胶、熔胶系统、锁模系统等组成。三色机与双色机类似，由一台主机和两台辅机组成。主机负责圆盘的旋转和定位。
圆盘机分为手动操作和自动操作两部分。
手动操作时，操作人员必须给出相应的指令，圆盘机才会完成相应的动作。如注胶、熔胶、上模、下模、圆盘旋转等动作。
自动运行时，在完成各个模位选择，设定好送料量、压力、时间，料筒温度已加热完毕后，启动主机油泵，将手动、自动解锁切换至自动位置，按一次自动启动按钮，即可进行一个自动步骤。
1）若当前模位正在使用中，按下自动启动按钮后，进料量为该模位的设定量。若进料未达到设定量，则会发生锁模动作。仅允许快速锁模动作，进料达到设定量后，才允许慢速锁模动作。锁模停止后，进行注射、开模动作。
2）若当前模位未使用，按自动启动按钮，转盘移动到下一个使用模位，送料量达到下一个使用模位设定量时，转盘进行送料动作，转盘定位后，快速锁模（时间设定），计时停止，当送料时间到达后，进行慢速锁模，锁模停止后进行注射、开模动作。
3）主机与辅机同时使用时，需等主机与辅机自动动作完成，模具打开后，圆盘方可运行旋转至下一模具位置。
4）当转盘在圆盘“慢点”之前停止移动时，圆盘会在检测到“慢点”时减速至定位停止。若使用模位，定位后，开模动作会进行锁模等动作，直到开模完成。转盘不动，但送料动作会执行下一个使用的模具的送料。当转盘暂停（顺时针旋转）时，转盘会移动到下一个模位。若此模位未被使用，圆盘会定位在最近的模具处，直到转盘暂停解除后才会移动到下一个模具。
5）自动运行中，将自动状态切换回手动状态，除圆盘会进行慢速定位（运行中切换圆盘）外，其他动作会及时停止。可手动复位。
1.4 碟机的耗电量主要表现在以下几个部分
1）液压系统油泵电能消耗
2）加热器功耗
3）冷却风扇。
对于制鞋企业来说，电耗是其生产成本的主要部分，而在上述电耗中，液压油泵的电耗约占整个圆盘机电耗的80%，因此降低其电耗是降低圆盘机电耗的关键，也是机器节能的关键。
2.碟机的省电原理
了解了圆盘机的工作原理后，我们不难知道圆盘机内部有一个非常剧烈的突变过程，对机器的冲击很大，影响整个注塑系统的寿命。目前国内制鞋企业存在大量老旧设备，自动化程度低，能耗高。机器一般都是按照最大生产能力设计的，实际上生产时往往不会用到这么大的功率，油泵电机的转速保持不变，所以输出功率几乎不变，生产时就出现大马拉小车的情况，因此浪费了大量的能源。
由于圆盘机主、辅机及旋转模具的独特特性，导致生产中使用的有效模位并不是那么多，如：TY-322机型，24套模具，有时只用到十几套，试机、打样时用到的模具就更少了，这就决定了主、辅机往往处于长期待命状态，辅机只有在检测到有效模位时才执行动作，而圆盘旋转时，辅机并不做任何动作，但通常情况下，电机仍然以额定转速工作，此时高压溢流部分不但不做任何有用功，而且还会发热，使液压油升温，这是对人体有害的，而且是有害的。
我们采用圆盘机无速度传感器矢量变频运行技术（参考电气原理图），变频器实时检测来自圆盘机电脑板的压力、流量信号，圆盘机的压力或流量信号为0-1A，经过内部处理后输出不同的频率，调节电机转速，即输出功率随压力、流量自动跟踪同步控制，相当于把定量泵改成了节能型变量泵，与原有的液压系统及整机运行所需功率匹配，消除了原系统高压溢流能量的损失，可大大减少合模、开模的振动，稳定生产过程，提高产品质量，减少机械故障，延长机器使用寿命，节省大量电能。