Témata
Reklama

Vstřikovací lisy na plasty v plně elektrickém provedení

Se stoupající potřebou precizních plastových výlisků a vyráběného množství se ukazuje, že hydraulické systémy jsou na mezích svých schopností a je třeba hledat nové možnosti pohonů jednotlivých uzlů vstřikovacích lisů.

Více než 90 % všech vstřikovacích lisů na plasty jsou hydraulické stroje. Elektromotorem poháněná řízená čerpadla hydraulického oleje dodávají toto médium v potřebném tlaku a množství do jednotlivých spotřebičů - hydraulických válců nebo hydromotorů. Přenos energie kapalinou je dnes v rámci jednoho stroje velmi dobře zvládnutý a technicky bezproblémový. Rozvoj řízení elektrických pohonů v posledních letech umožnil koncepční změnu - využití přímých elektrických pohonů i v oboru zpracování plastů.
Reklama
Reklama
Reklama

Hybridní vstřikovací lisy

Přímé elektrické pohony se využívají ve vstřikovacích lisech již dlouho, vždy ale v kombinaci s hydraulickým pohonem. Takové stroje se nazývají hybridní. Nejčastěji využívají servomotor pro pohon šneku prostřednictvím převodovky či ozubeného řemene (také u nás dříve vyráběná řada strojů CS používala u některých typů tento pohon). Pomocí tohoto pohonu se dávkuje materiál paralelně k ostatním pohybům stroje, což umožňuje zplastifikovat dostatečné množství materiálu při krátkých časech cyklu. Hybridní vstřikovací lisy se tedy používají zejména pro výrobu obalovin anebo rozměrných výlisků při relativně velkých vstřikovaných množstvích hmoty. Elektrický pohon zároveň umožňuje úspořit energii.
Někteří výrobci používají elektrické pohony pro parciální pohyby strojů nebo forem (např. vytáčení jader). Všeobecně však platí, že hydraulické pohony vstřikovacích lisů na plasty zcela převažují.

Elektrické vstřikovací lisy

Mnozí výrobci již vyvinuli plně elektrické vstřikovací lisy. Všechny funkce stroje jsou u těchto strojů poháněny servomotory nebo asynchronními motory s frekvenčními měniči. Jsou to např. firmy Battenfeld, Cincinnati Milacron, Fanuc a rovněž firma Engel, na jejíž elektrické stroje je zaměřen tento článek.
Firma Engel vyvinula plně elektrický stroj před několika lety a rovněž jej uvedla na trh. Premiéru měl tento stroj na veletrhu K'98 a nyní je zákazníkům nabízená druhá modelová řada. V nabídce jsou stroje s uzavíracími sílami 550, 1000, 1500 a 1800 kN (uzávěry 55, 100, 150 a 180 tun) s průměry šneků 18 až 50 mm. Tyto stroje pokračují v řadě úspěšných bezsloupkových vstřikovacích lisů s dostatkem prostoru pro upínání vstřikovacích forem.

Uzavírací jednotka

Mechanismus uzávěru elektrických vstřikovacích lisů Engel je realizován pětibodovým kloubovým systémem ovládaným klikovým mechanismem, který je poháněn přes planetovou převodovku servomotorem. Kloubový mechanismus i vlastní klouby jsou co nejjednodušší, s relativně velkými průměry a jsou vybaveny centrálním mazáním. Celý klikový mechanismus je na první pohled velmi robustní. Zmíněná konstrukce je vedena snahou dosáhnout co nejmenšího mechanického opotřebení točných a kluzných částí uzavíracího mechanismu, a tedy co nejdelší životnosti této části stroje.
Základní nosnou částí uzavírací jednotky je masivní rám, který přenáší zátěž vyvozenou při zavírání formy. Lineární ložiska uložená na vloženém rámu uzavírací jednotky přesně vedou pohyby pohyblivé desky. Vložený rám vyrovnává případné deformace, které mohou nastat při vyvození uzavírací síly na silovém rámu. Tím je zaručena rovnoběžnost upínacích desek v každém momentu vstřikovacího cyklu.
Přesnost a reprodukovatelnost nastavených parametrů je dána jednak přesností řízení elektrických pohonů, jednak způsobem měření a vyhodnocení potřebných fyzikálních veličin. U uzavírací jednotky se k odměřování během cyklu používají přesné snímače zvlášť pro velikost uzavírací síly a pro ochranu formy.

Vstřikovací jednotka

Vstřikovací jednotka je zcela kompatibilní s provedením na plně hydraulickém stroji. Jednotlivé agregáty je tedy možno měnit bez ohledu na provedení stroje. Pohon šneku je realizován vysoce dynamickým servomotorem. Systémy odměřování dráhy jsou analogové jako u přesných obráběcích strojů pro výrobu forem. Měření vstřikovacího tlaku a dotlaku se provádí novým způsobem, který je patentován - měří se síly na hřídeli šneku pomocí elektrického členu. Jelikož je měření prováděno mimo vstřikovací komoru, není ovlivněno působením teplot. Díky tomuto způsobu měření je zajištěno přesné dávkování a vstřikování i ve spodních hodnotách možných dávek taveniny plastového materiálu.
Řízení CC100 plně elektrického stroje je shodné s řízením hydraulických vstřikovacích lisů. Obsluha tedy může s tímto strojem ihned začít pracovat, aniž by bylo nutné ji přeškolovat na jiný řídicí systém. Samozřejmostí jsou české texty na monitoru a český návod ke stroji i k řízení.

Srovnání plně elektrického a hydraulického vstřikovacího lisu

Pro porovnání těchto dvou strojů byl vybrán dvounásobný výlisek klávesového pole. Hmotnost polypropylenového výlisku je celkem 28 g, čas cyklu 20 s a celková spotřeba materiálu okolo 5 kg/hod. Zkouška probíhala na stejné formě a ke vstřikování byla použita stejná vstřikovací jednotka. Hodnoty, které byly na výliscích naměřeny, jsou uvedeny v tabulce 1, rozptyl hodnot je patrný z grafu. V tabulce č. 2 je uvedena příslušná spotřeba elektrické energie.
Z hlediska reprodukovatelnosti parametrů je velmi zajímavá tabulka č. 3, která srovnává rozdíly v reálných hodnotách funkcí stroje. Byly porovnávány hodnoty zdvihu dávkování, bodu přepnutí na dotlak, délka polštáře, čas vstřiku a čas cyklu. U parametru zdvihu dávkování je u plně elektrického stroje dokonce 100% reprodukovatelnost - odchylky jsou nulové.

Výhody plně elektrických lisů

Hlavní výhodou plně elektrických lisů je zejména preciznost stroje a téměř 100% reprodukovatelnost parametrů díky přesným servoosám. Elektrické pohony kromě toho umožňují paralelní pohyby všech částí stroje, což je umožněno vlastními pohony všech pohybových částí stroje. Plně elektrické stroje jsou díky nižším emisím hluku a rizika znečištění olejem výhodné pro uživatele v oblastech, kde jsou kladeny vysoké požadavky na čistotu životního prostředí. Další výhodou těchto strojů je menší spotřeba elektrické energie, nižší náklady na chlazení a zároveň na udržení přijatelného klimatu na pracovišti. Pro porovnání uveďme, že plně elektrický stroj vyžaduje pro zpracování 1 kg hmoty cca 0,5 kWh, hydraulický zhruba 1 kWh.

Oblast nasazení

Z uvedených faktů je patrné, že s plně elektrickým vstřikovacím lisem korespondují svou funkčností rychloběžné hydraulické lisy s akumulátorem. Tím je určena oblast použití plně elektrických strojů - jsou vhodné pro výrobu výlisků, kde je potřeba velmi vysokou vstřikovací rychlostí a tlakem dopravit taveninu do dutiny formy a zaručit tak přesnost výlisku. Určitě bude čtenáře zajímat i cenové srovnání těchto strojů. I zde platí, že cena rychloběžného hydraulického stroje je srovnatelná s plně elektrickým vstřikovacím lisem. Firma Engel již vyrobila a dodala svým zákazníkům několik desítek těchto strojů a se zvětšující se sériovostí těchto strojů se dá předpokládat do budoucna pokles cen plně elektrických strojů.
V blízké budoucnosti jistě není reálné předpokládat rychlou výměnu hydraulických vstřikovacích lisů za elektrické. Každé provedení stroje si jistě najde svoje uplatnění v oboru výroby vstřikovaných dílů z plastů. Další rozvoj plně elektrických lisů bude v budoucnu záviset rovněž na cenách energií, stupni automatizace, vývoje řídicích a pohonných systémů strojů a jiných faktorech, které mohou zvýhodňovat či znevýhodňovat použití toho kterého stroje ve vstřikovnách plastů.
Reklama
Vydání #1,2
Kód článku: 30135
Datum: 05. 02. 2003
Rubrika: Trendy / Plasty
Autor:
Firmy
Související články
Žíhání termoplastů

Moderní nauka o plastech v mnoha směrech vychází z nauky o kovech. Příkladem je žíhání, jeden ze způsobů tepelného zpracování. Společným účelem žíhání kovů i plastů je pomocí řízených teplotních změn dosáhnout rovnovážných stavů struktury a tím i cíleně ovlivňovat vlastnosti.

Makroplasty versus mikroplasty

Plasty se staly nenahraditelným materiálem sloužícím téměř všem oblastem lidské činnosti. V poslední době se pozornost odborníků i veřejnosti soustřeďuje na zcela nový ekologický fenomén, zvaný mikroplasty. Ve smyslu ekologické terminologie je pak možné výrobky z plastů označovat jako makroplasty.

Plasty a kompozity v inovaci strojírenských výrobků

Plasty a kompozity s polymerní matricí přinesly revoluci v materiálových přístupech ke konstrukci strojírenských výrobků a zařízení. Nepřetržitě probíhající materiálové inovace v oblasti plastů a kompozitů spoluvytvářejí inovativní řešení ve strojírenství. Reagují na potřeby strojírenského průmyslu a stávají se kontinuálním procesem s jasnou perspektivou do budoucna.

Související články
Horké trysky jako nový standard

Studené plnicí kanály doprovázejí odvětví vstřikování plastů od prvopočátku. I dnes často vypadá tento způsob plnění dutiny jako ten nejjednodušší a nejelegantnější. Proč má tedy smysl zabývat se aplikací horkých trysek i do malých sérií a malých forem? Srovnejme oba způsoby plnění a porovnejme ekonomické přínosy.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Optimalizace plastových výlisků s obsahem přírodních vláken

V průmyslové výrobě, především v automobilovém průmyslu, se začíná prosazovat trend nasměrovaný k využívání obnovitelných materiálů, ke kterým mj. patří přírodní vlákna. Vývojáři nových výrobků se setkávají s požadavky na aplikační využití plastových materiálů vyztužených přírodními vlákny, jako jsou sisal, konopí, len atd.

Inteligentní řešení pro vstřikování plastů

Automatizace, výrobní technologie, optimalizace procesů a služby jsou nedílnou součástí filozofie rakouské společnosti Engel. Ta svá systémová řešení v oblasti zpracování plastů představila v říjnu pod mottem „více než stroj“ na veletrhu Fakuma 2015 v německém Friedrichshafenu.

Plasty pomáhají modernizovat strojírenství

S pokračujícím vývojem nových materiálů se mění i materiálová skladba strojírenských výrobků a zařízení. V současné době si již nelze rozvoj téměř všech strojírenských odvětví bez použití plastových materiálů představit. Vývoj pak ukazuje, že plasty budou hrát ve strojírenství stále významnější úlohu.

Laserové řešení pro plastikářský průmysl

Konvenční technologie opracování plastů již v mnoha případech nevyhovuje požadavkům koncových uživatelů. Moderní lasery posouvají kvalitu výroby plastů na zcela novou úroveň. Lastic představuje implementaci nejmodernějších laserových technologií a ergonomického ovládání do jediného produktu, jenž je navržen tak, aby jeho aplikace do stávajících výrobních linek byla zcela bezproblémová.

Absorbér energie, izolace nebo kreativní materiál?

Vypadá jako polystyren, ale není to polystyren. Rozdíl poznáte nejpozději ve chvíli, kdy jej vezmete do ruky. Řeč je o expandovaném polypropylenu, materiálu, který pod obchodním názvem Arpro vyrábí globálně působící japonská společnost JSP. Vnitřní struktura dílů z něj vyrobených na první pohled připomíná díly z pěnového polystyrenu, ale jejich vlastnosti jsou zcela rozdílné.

Nové vstřikovací jednotky pro vstřikovací stroje

Společnost Engel Austria od základu přepracovala své hydraulické vstřikovací jednotky a na veletrhu K 2016 od 19. do 26. října v Düsseldorfu představila novou generaci úspěšných řad vstřikovacích strojů Engel victory a Engel duo, které díky inovativním funkcím dosahují vyšší přesnosti, ergonomie a účinnosti.

Uniplast Brno vstoupil do druhé padesátky

V roce 2015 vstoupil Uniplast Brno do druhé padesátky let své činnosti, proto mi dovolte ohlédnout se za jeho pracovní činností v uplynulém roce. V souladu s prací v předešlém období navázal na tradiční konference, konzultace, exkurze, semináře a publikační činnost.

Zavedení nového softwaru zefektivnilo konstrukci forem

Společnost Dramco Tool & Die Co. z Grand Islandu se specializuje na výrobu komplexních vstřikovacích forem pro automobilový a spotřební průmysl. S ohledem na potřebu upgradovat a změnit systém konstrukce a výroby forem za účelem zvýšení efektivity začala hledat systém, který by umožňoval rychlou konstrukci forem, automatizaci některých procesů a umožňoval práci jak s objemovými tělesy, tak s volnými plochami.

Automatizační řešení pro kratší doby cyklů

Díky nové funkci active vibration control rozpoznají lineární roboty Engel viper nejen své vlastní vibrace, ale mohou také reagovat na vibrace, které jsou způsobeny vnějšími vlivy. Aktivní kompenzace kmitání během běžícího procesu zvyšuje rychlost nastavení polohy a zkracuje dobu cyklu.

Jedině CO2 laser pro opracování plastů? Dnes už ne

Implementace a nahrazování mechanických střihadel funkčními celky s CO2 lasery je již dlouhou dobu etablovaný proces pro odstraňování vtokových soustav. Ale co když chceme výrobek z plastu kompletně opracovat? Zjednodušit tvar formy a snížit tak náklady ve výrobě? Musíme kupovat drahé 3D CO2 laserové celky? Není možné laserovou technologii integrovat do technologie stávající?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit