全电动四面立体模具技术的节能逻辑

作者：Thorsten Thümen    来源：kunststoffe International杂志

欢迎访问e展厅 展厅 1 塑料模具展厅 注塑模具, 吹塑模具, 挤出模具, 吸塑模具, 瓶胚模具, ... 旋转叠层系统在过去十五年来一直在证明其高生产率。到目前为止，这些系统主要用于液压型机器，因为它们具有高度灵活性。现在，为了实现向模块化机械设计的转移，这项技术—注塑机和模具—可实现全电动操作。 机器灵活性的概念在四面立体模具的操作中起着很大作用。这种应用通常涉及模具的次级运动，由于紧凑的空间要求，它们主要由液压驱动。同时出于液压合模装置更灵活的考虑，带四面立体模具的注塑机直到现在还体现着液压或混合动力驱动概念。 紧跟一个有关医药和食品包装瓶盖的项目查询，总部设在德国哈斯拉赫的AdvalTech Foboha有限公司和总部设在德国马尔特尔丁根的Ferromatik Milacron有限公司推出了全电动四面立体模具解决方案。该产品是一个由两个元件 - 组件的旋转式瓶盖（图1），它在闭合时可以吸收如紫外线感光粉。瓶盖开启时，粉末将注入瓶中并溶解于其中的液体。这个想法最值得关注的是其简单性和实用性。该产品目前已申请专利并在市场上推出。 这种智能瓶盖解决方案还应体现在全新的制造理念上。Foboha一直致力于模具运动和集成装配步骤的自动化。针对生产和原型规格，双方合作伙伴制定了以下框架： ● 所需的周期时间<10秒（生产规格） ● 每条分型线8 + 8个模腔（原型阶段规格） ● 每个周期大约生产16个组装旋转瓶盖。 四面立体模具技术的优势 四面立体模具技术的显著特征是每条分型线成型八个底座和八个顶盖（图2）。在注塑机的90°纵向轴线上，完全集成的装卸系统将上部从模具上卸下并将其拧在下部分，将其拧在底座上，底座在这一步骤中将顶盖从模具上仍保留在模腔中。随后，该元件被喷出并通过气动输送机传送（型号：AirMove，制造商：trio-technikMaschinenbau GmbH，总部设在德国迈内尔茨哈根）到一个大包里（Bigpack）（图3）。 四面立体模具轻易就得到了大部分人的支持，因为这个概念确保了厚壁元件所需的周期时间。因为该元件可以在中心块上进行长时间冷却，该产品的冷却时间可减少约20%。因为模腔内的元件仍保留在中心块上，机器可以在较早阶段进行开模并利用运动时间甚至是一些加工时间进行注射和保压，同时在各个组件组装和脱模之前对元件进行进一步冷却而不影响周期时间。 由于瓶盖元件在模具中直接处理并组装分配到模腔，简单的过程和质量控制得以实现，这对医疗产品来说尤为重要。除了通过两条分型线实现的双倍产量，该解决方案还具有另一种经济优势：所需的生产量只需一个系统。与传统的生产线相比，其优势包括： ● 减少36%的占地面积； ● 操作设备所需的人员减少一半； ● 降低30%的制造成本（包括人工成本、占地空间成本、能耗和维护成本）； ● 减少4%的投资。 这些数值适用于规划中配备48+48个型腔模具的生产线，它们将在成功上市后取代或对原型生产线进行补充。 带独立驱动顶杆系统的模具概念 为了与加工工序保持一致，该概念需要由独立驱动顶杆系统对元件的顶盖分和底座分进行加工，即中心块必须配备四个电气顶杆。这一过程只能通过高效、直接驱动的模具滚珠丝杠系统来完成。它们被牢固地安装在中心块的上滑架，然后必须在卸下之后才能旋转中心块。因此，空间可以得到有效利用地使用，所需驱动的数量也得以缩减。 中心块的轴向位移问题也通过空心轴电机直接驱动的滚珠丝杠装置得到了解决，使空间和连接液压或机械系统（液压缸或齿条和小齿轮系统）的机械得到了有效利用。用于旋转四面立体模具的伺服电动机驱动并未提出额外的需求，因为这已经是常规技术。与液压驱动技术不同，新驱动系统运动的精确定位和高分辨率意味着不再需要索引系统。 针对轴向运动，开发商充分利用了软件技巧。两个位移驱动器的机械耦合应小心避免。带式驱动应是这种耦合最适合的解决方案，尽管它会产生额外磨损，并可能导致医疗应用产生问题。因此，两个驱动器由软件连接在一起。在四个转向拉杆都装有导轨的系统里，这种做法能够提高模具安装的灵活性。因此，顶盖和底座滑台可通过选择性地断开驱动器之间的耦合分别进行移动，从而提高模具安装或维修性能。 所有轴随后通过机器的控制系统进行控制。使旋转四面立体模具所需的时间减少了15%。 为了实现建立全电动系统的目标，利用肘杆式合模装置实施四面立体模具技术极为必要。在此类模具（图4）专用的F 270四面立体模具注塑机的开发过程中，Ferromatik最为重视肘杆式合模装置可能的最大开模行程。此外，制造商还要求元件具有模具高度调节的功能，使标准模具能与此合模装置一起使用。这一重要功能使用户能够在项目完成之后对系统进行配置以用于其他项目，包括那些不含四面立体模具的项目。 在其他方案中，移动注射装置（图5）将被重置在双组分技术的标准位置，而在上述情况下则以一定的角度安置在闭合装置之上。移动配置减少了机器的占地面积，因为它不需要在长度方向上增加任何额外空间。此外，斜角配置还能对动态模具运动产生稳定作用。 带肘杆式合模装置的注塑机 注射运动则应用了一个全新的齿轮概念，即使在最大注射压力下也可实现较高的注射速度。在空运行的测量中，与液压生产线相比，全电动解决方案把能耗从25降到了10kWh，相当于节能60%。其中的部分节能来自于制动能量回收，毕竟有13个驱动器通过中间环路运行来操作系统。 与模具完全集成的Foboha自动化系统也由伺服电机驱动。其机架直接安装在模具上并随中心块移动。鉴于这种结构，运动次数可在必要时用于其它工序，循环次数也进一步得以减少。直接在模具内组装的模腔导向组件提高了设备的可用性和质量的一致性。高可用性是上述瓶盖组件清晰、准确重复定位的结果，同时带来了极高的组装精度。 总结 利用电力驱动技术衍生出的可能性，我们甚至还能解决更复杂的问题—与电动解决方案相比，更大空间的问题也并非无法克服。独立运动的特殊功能扩大了进一步改善能源消耗和提高生产效率的范围，特别是对那些往往非常复杂的四面立体模具应用而言。直接驱动和传动的持续应用使驱动系统非常强大、干净和安静，这种设计不仅受到运营商的欢迎，而且能满足医疗和食品等行业对洁净生产环境的高要求。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (4/14/2014)