塑料机械技术

意大利全电动注塑机

2025China.cn   2005年06月02日

  80年代初,日本率先研制了电动注塑机,即不含任何液压油路的注塑机。与其它革新技术一样,这一新机型成本高昂,业界对其持怀疑态度,因此,初期并未获得大幅度推广,致使业界难于认识其优势。但到了今天,这一情况已彻底改变。

  20年后的今天,注塑机市场的形势已经发生了根本的变化。电动注塑机主宰着日本市场,当地厂商均提供成套设备。由于日本国内市场能大量提供相关部件,因此对电动压机在日本的发展起到了推动作用。欧洲厂商当时则不具备这一优势。在各个应用领域,包括高精度注塑到批量生产,电动注塑机已证明了其效能,在北美也获得了推广,尽管程度上不如日本。

  欧洲市场采取了另一路线,原因有二:一是日本厂商极少打入当地市场(所以对全电动压机缺乏了解),二是当地缺乏专业化机械制造商。90年代,欧洲只有两家厂商提供电动压机,并且,品类十分有限(合模力为500-1,000kN)。而且,只能提供一种高性能机械,几乎只适合于生产薄壁模塑制品。上世纪末到本世纪初,形势发生厂变化:厂商增多,产品也随之增加。全电动注塑机具有诸多优势,当然也有一些不足之处,例如,成本高于液压机。

  全电机的优点
  首先,由于不采用液压油,电动注塑机必然更加清洁。既然是无油机刑,也意味着不需要冷却,这样,就不存在冷却管路购置、运行和维护产生的费用。安装新建的生产设施时,采用这一方案较为明智,可将冷却系统的尺寸根据电动压机的要求降至最低。用全电动机型代替传统机型时,优势却不太明显,虽然已安装的冷却能力可服务于更多的机械。

  能耗分析总是得出正面的结沦。已收集的数据无可辩驳,表明电动压机可降低能耗达30-50%(具体根据注塑周期而定),即使与最新液压压机相比亦不例外。电动压机若与传统压机或采活塞合模装置的压机相比,节能比例更可高达70%。但是,能耗包括两大因素:实耗功率和功率因素与同类传统型压机相比,电动压机对注塑车间的有效功率备用量要求较低。也就是说,在不增加有效功率的前提下,可安装数量更多的电动压机以取代液压机。电机上的功率因素总是高于0.9,因此,不需要进行相位调整,从而避免无功电流造成的成本。不采用液压油,也就代表不需要维护。因此,无需采用过滤装置及换油,即可保持机械运转良好。最新研制的电动压机还采用了循环式主润滑系统,能将润滑油输送到滚珠轴承螺杆和肘杆。电动压机降低噪音的能力(比传统压机低(10-15dB)一般不太明显。将一台电动压机安装于多台液压压机正在运行的注塑车间时,难于体现其降低噪音的优势。但是,如果50%的机型均属电机(有一客户采用了这一方式),电机安装区降低噪音的效果就较为明显。

  全电动压机还具有各种功能同步运行的优点。由于各项动作由于一台专用电动机推动,采用使各个循环步骤同步的软件,可实现各项功能一致。只有采用合理的模具以实际缩短周期时间,才能实现这一优势。因此,这涉及模具相关的条件。当前采用的模具一般都专为液压机而设计。但是,专用于电动压机的新一代模具上市之后,可进一步实现生产优势。

  毫无疑问,上述因素引起了业界浓厚的兴趣。客户普遍公认,电动压机的主要优势是注塑准确性。与传统压机相比,采用电动压机可大幅度提高注塑一致性。所谓一致性,指的是各次注塑之间的精密度更高,或是保持注塑条件长时间不变。生产开始时,电动压机可快速进入工作状态.不需要过渡性间隔时间。传统压机则不同,虽然配备了液压油预热系统,但仍需要待机时间,让所有部件都达到最佳的工作温度。

  这就是说,采用全电动压机时,可自始至终在相同条件下生产模塑件。即使液压压机也可实现较高的注塑性能,也无法与电动压机媲美。应牢记的是,液压油状态不良会影响注塑运作,从而形成废料或造成生产不匀。有一客户采用液压压机时,生产中产生的废料高达18%,改用电动压机后,废料率降低至零。这一切都涉及成本问题,虽然难于预测,但是,从战略角度看却十分明显。

  就塑料橡胶机械出口额而言,意大利塑料橡胶机械制造业在全球名列第三,现可提供各类全电动或油电复合注塑机。在这一领域,意大利有三大机械供应商:BodiniPresse、Mir和Negri Bossi。

  意大利全电机供应商
  BodiniPresse公司设计的Eledrive系列电动机刑合模力为25-165吨。该类机型与气台伺服电动机连锁,其中,由于采用了西门子微处理器,机械运动控制和伺服电动机管理之间实现了完美整合。后者设计合理,旨在对控制进行简化、改进,使之达到极高的精确度。Eledrive机型采用市场上有售的标准部件,以求最佳满足压机需求。选用批量生产型部件和定制部件进行机械生产,可为客户提供最佳的安全保障,因为客户可随时随地采购任何部件。而且,机械部件标准化为可靠性提供了保障,同型部件的批量生产和广泛应用,代表着最佳的功能检验。

  电动机采用对流冷却。该系统采用无水运行,因此,符合全电动压机的设计理念,即不采用任何液压油及任何流体。这样,虽然初期投资较高,但是,由于不采用水管,不存在水管堵塞和破裂现象,冈此,可大幅度降低维护成本。带有滚珠轴承螺杆的所有主轴均通过锯齿皮带与电动机连接,可确保适应性和可靠性,也不需要维护。制造商认为,采用锯齿皮带符合最佳电动化理念,其原因在于:如果采用齿轮箱,则需要采用油料和液体冷却系统以散发高温齿轮摩擦产生的热量。注射装置配备两台电动机,一台用于塑化,另一台用于注射。该机采用了一套荷载传感器,旨在对注射压力进行准确监控。据估计,这一方式对于反压值监控、使之在塑化过程中保持定十分理想。注嘴的进入力一直由伺服电动机控制,可始终保持一致。同时,该机不采用任何弹簧,因为弹簧属易损件,会影响工艺重复性。

  Mir公司2002年以来一直生产“E—power'系列全电动注塑机,其合模力适合于所有需要高科技用途或增值用途的市场。

  该系统配备一套超大型PET注射装置和一套由Cantoni Stampi设计、已获专利的新型模具。采用这一模具后,系统中不再需要用于瓶坯传送的机械手系统,但仍能确保极高的产出和质量。除了全电动压机外,这一新型PET瓶坯注塑系统的核心就是Cantoni Stampi专业开发的这一新型模具。开发这一模具的目的在于通过系统简化(不采用机械手),提高质量,优化生产活动,从而实现提高赢利的目标。模具内配有特别装置,可缩短机械周期中用于瓶坯冷却的短暂闲置时间。模腔(各模腔采取独立温度控制)内热交换过程在顶出之前发生,不会影响产出率。实际上,该公司在米兰展出的生广线能在14秒周期内注塑12个容量为1.5升的矿泉水瓶P E T瓶坯。  而且,  由于CantoniStampi缩短了熔体流径的长度,加上Mir设计了专用型注射装置,可确保瓶坯内乙醛含量不超过饮料业规定的最低限度。

  与该系列其它机型一样,安装于这一生产线的E—power机型也采无油式肘杆合模装置,由无刷电动机驱动。与同类液压压机相比,注射速度提高了20%,达到120毫米/秒(螺杆最大速度为350转/分)。Epower机山4台无刷电动机驱动:一台用于合模,一台用于抽出,另两台用于注射装置。

  采用专门螺杆旋转、注射和收回(反压)运动等设计的独特方案,可减少电力装置的数量,从而降低成本。两台无刷电动机水平连接,与注射机筒在线配合。可按螺杆运动相同或不同的速度进行顺时针、反时针方向旋转或反向旋转。

  两台电动机采用独特的连接方式,通过与电动机一体成型的滚珠轴承螺杆(不采用锯齿皮带,也不采用齿轮)直接使螺杆进行旋转运动及线性动,与同等吨位的大多数电动压机相比,可降低装置功率。

  通过在全电动机械下采用Atomic现场总线系统,MIR进一步提高了机械的可靠性。E-power压机能最大限度避免模塑件污染,人幅度降低能耗,同时,还大量简化了信息结构,具有便于安装、操作和维护等特点。

  NegriBossi成功开发了Elma系列电动注射压机,开发过程中,综合了在CANbus技术和塑化电力传动装置两方面的经验,结合了该类机型设计相关的革新技术。根据设计,该系列机型不宜取代液压压机,只能作为一种能满足各种注塑要求的高性能标准系列机型。

  与液压压机系列的唯一相同之处是肘杆基本结构和基于CANbus技术的系统结构,其它所有部件均为新制。Elma机械的所有运动均为电动,但是,在机械和机电方面也采用了革新技术。而且,主轴采用不同的传动装置,因此,能以完全独立的方式实现机械运动同步。就机械性能而言,该系列均具有一些特色功能。该机设计合理,通过采用中等螺杆,材料上可获得大约2000巴的压力,同时,还能达到200毫米/秒的注射速度。也就
是说,与液压机型相比,压力可增加25%,注射速度可提高80%(有时能达到100%)。在性能方面,使该类机型优于液压机型的其它因素包括:塑化力更强,各种机型平均提高40%;螺杆旋转速度提高30%。就功率而言,电动机型耗电明显低于其它机型,某些情况下可降低能耗达50%以上。

  Ehna压机的典型用途是硅酮盒注塑。硅酮盒是一种标准产品,生产时需要进行附加装配、灌装和存放等多个操作过程,但是,作为一次性产品,必须保持低价位,因此,生产速度和质量至关重要。通过全电动压机和样模的合理开发(若设计不当,会造成尺寸过大或过小等问题),获得了远优于液压压机的解决方案。


  首先应考虑的是,液压压机一般配备氮气储压器,其目的在于加快注射速度和提高压力,实现薄壁快速完全填充。同时,螺杆上还必须配备电动机,以便加快填充速度,根据周期时间的需求提供大量物料备用。最后,液压压机还必须配备经改进的液压油路,以便通过加快流程、实现运动重迭等方式缩短周期时间。这样,就增加了技术特色、生产时间、交付时间和价格的难度。但是,在上述应用领域,电动压机可加快注射速度,实现机械运动同步,从而克服液压压机的不足之处。

(转载)

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