液壓-電動混合型注射成型機(jī)
時間:2005-07-01
隨著塑料制品從民用向工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通等行業(yè)發(fā)展，市場對注塑設(shè)備及技術(shù)提出了更高的要求：高速、高效、節(jié)能和生產(chǎn)自動化。這種市場需求推動著傳統(tǒng)的注射成型設(shè)備和成型工藝不斷創(chuàng)新，液壓-電動混合型注射成型機(jī)正是在這一發(fā)展方向下開發(fā)出來的一種全新的產(chǎn)品。要探索液壓-電動混合型注射成型機(jī)，首先必須了解傳統(tǒng)液壓機(jī)械式注射成型機(jī)和新興的全電動注射成型機(jī)。
液壓注射成型機(jī)
一般來講，注射成型過程是由預(yù)塑化、合模、注射裝置前移、注射、保壓、注射裝置復(fù)位、制品冷卻開模、制品頂出等動作所組成的周期性過程。傳統(tǒng)的塑料注射成型機(jī)主要是由塑化注射系統(tǒng)、合模系統(tǒng)、液壓傳動系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等部分所組成，而其中液壓傳動系統(tǒng)是保證注射成型機(jī)能按預(yù)定的工藝過程要求（如壓力、速度、溫度、時間等）和成型周期中的動作程序準(zhǔn)確有效地進(jìn)行工作而設(shè)置的動力系統(tǒng)。
注射成型機(jī)的液壓系統(tǒng)主要由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓控制閥、液壓輔助元件等組成。
全電動注射成型機(jī)
全電動注射成型機(jī)以交流伺服電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)注射成型機(jī)中的液壓驅(qū)動油缸，配以滾珠（柱）絲桿、齒形帶及齒輪等來完成對機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動。電動注射成型機(jī)與液壓驅(qū)動的注射成型機(jī)的最大區(qū)別是前者沒有任何液壓系統(tǒng)，因此絕無漏油問題，生產(chǎn)環(huán)境潔凈；另外，節(jié)約能源及加工工藝準(zhǔn)確性較高也是電動注射成型機(jī)的優(yōu)點。電動注射成型機(jī)以伺服電機(jī)代替普通注射成型機(jī)中的液壓油缸，實現(xiàn)原來由液壓系統(tǒng)完成的動作，因而不需要任何液壓動力裝置。
電動注射成型機(jī)與普通液壓式注射成型機(jī)相比，具有以下特點：
1. 注射精度和重復(fù)精度高。電動注射成型機(jī)由于采用伺服電機(jī)驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并由微機(jī)控制系統(tǒng)對各個工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行精確控制，使注射成型的精密度和重復(fù)精度大大提高。
2. 生產(chǎn)周期短。由于電動注射成型機(jī)分別由多個獨立的伺服電機(jī)來完成合模、注射、保壓、塑化和頂出等工序，與傳統(tǒng)注射成型機(jī)只用一個液壓系統(tǒng)來逐一完成上述動作相比，其注射成型周期大大縮短。高速液壓注射成型機(jī)的最快循環(huán)時間為5.8s，標(biāo)準(zhǔn)電動注射成型機(jī)的循環(huán)時間為4.8s。
3. 節(jié)省能源。普通液壓注射成型機(jī)在成型操作中無鎖模壓力和注射壓力需求時液壓油泵仍連續(xù)運轉(zhuǎn)，而電動注射成型機(jī)的驅(qū)動電機(jī)只在執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作時才運轉(zhuǎn)，且可省掉液壓裝置的冷卻系統(tǒng)，因此可節(jié)省電能。
4. 占地面積小，操作噪音低。
為了達(dá)到較高的控制精度，電動注射成型機(jī)的驅(qū)動電機(jī)多采用伺服電機(jī)。有時為了降低機(jī)器成本，將一些對成型制品質(zhì)量影響不大且控制精度要求不高的驅(qū)動部分用其他類型的電機(jī)代替，如將調(diào)模和注射座移動的驅(qū)動電機(jī)選為普通電機(jī)或變頻電機(jī)。
液壓-電動混合型注射成型機(jī)
雖然全電動注射成型機(jī)與傳統(tǒng)的液壓注射成型機(jī)相比有諸多優(yōu)點，但也有其局限之處，例如造價昂貴，尤其是在大噸位合模力要求下的機(jī)器造價幾乎讓客戶無法承受、在高速高壓高精度條件下的能量傳遞不如液壓系統(tǒng)優(yōu)越等。因此，許多精明的生產(chǎn)商采用優(yōu)勢互補的策略開發(fā)出液壓-電動混合型注射成型機(jī)以便在充分利用傳統(tǒng)液壓注射成型機(jī)和全電動注射成型機(jī)各自優(yōu)點的基礎(chǔ)上為用戶提供高性價比的新型注射成型機(jī)。
液壓-電動混合型注射成型機(jī)既具有全電動注射成型機(jī)的優(yōu)點，又保留了液壓機(jī)械式注射成型機(jī)的性能。為了降低制造成本和保持較大噸位的合模力，混合型注射成型機(jī)通常采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行模具的開閉和提供鎖模力，而塑化和注射動作則由伺服電機(jī)來完成。這樣可在提供較大合模力的情況下實現(xiàn)較低的機(jī)器制造成本和較高的注射精度；而液壓系統(tǒng)由于只承擔(dān)合模和鎖模動作，因此在注射周期的其它階段可以卸荷以節(jié)省能源。
以下是不同廠家開發(fā)的幾種典型的液壓-電動混合型注射成型機(jī)。
Husky（赫斯基）公司推出的Hylectric系列混合注射成型機(jī)采用變量油泵和水冷式電動機(jī)組成節(jié)能系統(tǒng)，配備的標(biāo)準(zhǔn)輔助蓄能器系統(tǒng)可在物料塑化的同時進(jìn)行合模，從而縮短循環(huán)周期。
Netstal公司開發(fā)了采用直接電力驅(qū)動注射螺桿的Synergy混合型注射成型機(jī)，其精確度可與全電動式注射成型機(jī)相比，同時可保持較高的控制精度，從而達(dá)到節(jié)省能源的目的。
Demag Ergotech公司的ELEXIS系列混合型注射成型機(jī)，注射過程和螺桿的往復(fù)運動過程由液壓系統(tǒng)完成，計量塑化和模具的開合過程由直流伺服電機(jī)控制。
Engel公司正在積極開發(fā)VictoryElectric系列注射成型機(jī)。該系列將把全電動注射成型機(jī)能實現(xiàn)的精確度與更低成本的液壓鎖模機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起，使精度增加、能量更節(jié)省。其典型應(yīng)用領(lǐng)域是在管材接頭的成型方面。
意大利BMB公司設(shè)計出新型液-電混合驅(qū)動的Elepack系列注射成型機(jī)。其注射階段采用配備動態(tài)液壓油蓄能器的液壓系統(tǒng)以控制注射速度和注射質(zhì)量，而制品頂出和物料的塑化步驟采用電機(jī)驅(qū)動以節(jié)約能源并縮短成型周期。
混合式注塑系統(tǒng)解決方案
面對液壓-電動混合式注塑機(jī)良好的市場前景，穆格開發(fā)了專門的PowerShotTM注射系統(tǒng)全閉回路驅(qū)動器專用于混合式注塑機(jī)，并成為多個廠家開發(fā)混合式注塑機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。
PowerShotTM結(jié)合電動和液壓技術(shù)于一體，無需外加動力驅(qū)動，能有效節(jié)省能源。不僅具有一般液壓技術(shù)所講求的高功率、高速與精度，而且還具備電氣技術(shù)的低耗能、環(huán)保、低維護(hù)成本與模塊化等特性，非常適合大、中型噸位塑料注塑機(jī)所需要的高速或高壓加工過程的注塑控制應(yīng)用。
目前，穆格采用PowerShotTM注射系統(tǒng)技術(shù)，與日本UBE機(jī)械集團(tuán)共同開發(fā)一種新型的混合式注塑成型機(jī)。該注塑機(jī)將用于加工一種與傳統(tǒng)塑料不同的新型塑料，要求機(jī)器性能比傳統(tǒng)液壓注塑機(jī)更快速、更緊湊，功率更大，如注塑速率為800 mm/秒，扭矩3000N-m。經(jīng)過多項測試后，UBE認(rèn)為 PowerShotTM注射系統(tǒng)技術(shù)獨特，不僅降低了注塑機(jī)的能耗、噪音水平、油量及維護(hù)要求，而且在減小設(shè)備體積的同時，可以應(yīng)對要求極高的操作條件。
