Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Vstřikovací lisy na plasty v plně elektrickém provedení
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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.

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.

Další články

Technologie zpracování pryže/ plastů

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: