微成型機(jī)在現(xiàn)有自動(dòng)化平臺(tái)上規(guī)模化生產(chǎn)，提高產(chǎn)量

中國(guó)注塑網(wǎng)

[size=1.25]EtherCAT 和基于 PC 的自動(dòng)化幫助 Mold Hotrunner Solutions 將 M3 閥式澆口注塑機(jī)從 8 個(gè)型腔擴(kuò)大到 32 個(gè)型腔，具有高重復(fù)性和零浪費(fèi)。

詹姆斯無(wú)花果 | 2021 年 10 月 21 日

無(wú)論零件的大小或塑料的類(lèi)型，影響注塑產(chǎn)品質(zhì)量的三個(gè)主要因素——壓力、溫度和時(shí)間。位于安大略省喬治城的Mold Hotrunner Solutions (MHS) 于 2016 年推出時(shí)為 M3 微型成型機(jī)優(yōu)化了這些參數(shù)。這種交鑰匙、零浪費(fèi)的注塑成型系統(tǒng)為醫(yī)療設(shè)備和電子產(chǎn)品制造商提供了新的功能。內(nèi)部開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)（包括 Rheo-Pro 熱流道噴嘴和 ISOKOR 成型技術(shù)）使 M3-D08 機(jī)器能夠高效、精確地生產(chǎn)輕至 1.3 毫克的直接澆口微型零件。

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借助 Rheo-Pro 熱流道噴嘴和 ISOKOR 技術(shù)，MHS 的 M3 微型成型機(jī)高效且高精度地生產(chǎn)輕至 10 毫克的直接澆口微型零件。

“我們創(chuàng)造了一種新的注塑成型工藝，以滿足其他機(jī)器制造商無(wú)法滿足的需求，”MHS 創(chuàng)始人 Harald Schmidt 說(shuō)?！癕3 是第一個(gè)在可測(cè)量和可重復(fù)的過(guò)程中生產(chǎn)高質(zhì)量微型零件的注塑成型系統(tǒng)。” 然而，該公司看到了進(jìn)一步提高能力的機(jī)會(huì)。2020年，MHS開(kāi)始將M3從8個(gè)微型零件腔的單個(gè)模塊擴(kuò)展到四個(gè)8個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)更高速度的32腔版本。新的 ALPHA M3-D32 結(jié)合了機(jī)器人技術(shù)和先進(jìn)的控制系統(tǒng)，可在不影響質(zhì)量的情況下實(shí)現(xiàn)更高的吞吐量。

靈活的自動(dòng)化技術(shù)使 MHS 能夠優(yōu)化其產(chǎn)品組合中的 M3 和其他產(chǎn)品。MHS 為包裝、汽車(chē)、建筑和消費(fèi)品行業(yè)的各種尺寸零件提供解決方案。MHS 成立于 2002 年，創(chuàng)造了創(chuàng)新的注塑機(jī)和熱流道系統(tǒng)，以提高生產(chǎn)力、零件質(zhì)量和環(huán)境影響。該公司總部位于加拿大，作為 Westfall Technik 家族的一員，在全球范圍內(nèi)開(kāi)展業(yè)務(wù)。

用可靠的流程解決質(zhì)量問(wèn)題

在設(shè)計(jì) M3 時(shí)，MHS 致力于消除注塑成型工藝中的許多長(zhǎng)期存在的缺陷。傳統(tǒng)上，該過(guò)程始于塑料顆粒從料斗落入管狀桶中。螺旋進(jìn)料器將顆粒向前移動(dòng)，桶外的加熱器將它們?nèi)刍?。塑料在到達(dá)噴嘴注入模具之前達(dá)到所需的溫度和粘度。與傳統(tǒng)的注塑成型不同，熱流道使用閥門(mén)澆口和內(nèi)部熱澆口來(lái)減少成型后回收或丟棄的無(wú)用塑料廢料的數(shù)量。然而，它們并沒(méi)有完全消除廢料，只有一些塑料可以被磨碎并重復(fù)使用。

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Beckhoff AL2815 和 AL2412 直線伺服電機(jī)提供垂直和水平運(yùn)動(dòng)以快速、高精度地洗模。

最初的八腔 M3 必須確保每次開(kāi)模時(shí)都能出現(xiàn)完美的零件。該機(jī)器需要協(xié)調(diào)的水平和垂直運(yùn)動(dòng)，以在幾分之一秒內(nèi)以 10 微米的精度洗牌一個(gè) 500 磅重的模具。這些挑戰(zhàn)使得設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單地保持準(zhǔn)確的壓力、溫度和時(shí)間參數(shù)并具有可重復(fù)性的機(jī)器變得非常困難。當(dāng)團(tuán)隊(duì)在 2020 年擴(kuò)大機(jī)器規(guī)模時(shí)，保持這些精密運(yùn)動(dòng)和熱流道能力變得更加關(guān)鍵。

縮小吞吐量和質(zhì)量之間的差距

MHS 于 2016 年向Beckhoff Automation尋求新的控制解決方案，并在 2016 年推出了最初的 M3，并且能夠使用相同的控制架構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì) 32 腔系統(tǒng)?！癇eckhoff 自 2012 年以來(lái)一直與 MHS 合作，當(dāng)時(shí)它需要更高的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程訪問(wèn)功能，”Beckhoff 加拿大區(qū)域銷(xiāo)售經(jīng)理 Paul Pierre 說(shuō)。M3 通過(guò)在 Beckhoff C6920 工業(yè) PC (IPC) 上運(yùn)行的多種解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)。這款控制柜 IPC 擁有一個(gè)四核 Intel Core i7 處理器?！癈6920 IPC 為我們提供了一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)所有需要的功能，這幾乎是傳統(tǒng) PLC 無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，”MHS 自動(dòng)化工程師高級(jí) Amir Abbas Shoraka 解釋道。

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配備 Intel Core i7 處理器的 Beckhoff C6920 控制柜 IPC 為擴(kuò)展 M3 機(jī)器提供了充足的動(dòng)力。

M3 具有用于 HMI 硬件的寬屏 CP3921 控制面板。這款 21.5 英寸多點(diǎn)觸控顯示屏使 MHS 能夠重新配置控制界面，以更好地適應(yīng)微成型工藝。據(jù) MHS 工程經(jīng)理 Kai Thielen 介紹，結(jié)合 C6920 IPC，MHS 可提供具有更多記錄器變量和更智能用戶界面的 HMI。“大屏幕為用戶界面和改進(jìn)的操作員培訓(xùn)提供了高透明度。我們?cè)?HMI 軟件布局中開(kāi)發(fā)了自己的功能。我們沒(méi)有效仿其他注塑機(jī)供應(yīng)商的做法——我們想要更容易理解和更透明的東西，”Thielen 說(shuō)。

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MHS 選擇了 Beckhoff 的 21.5 英寸 CP3921 多點(diǎn)觸控控制面板，為操作員提供更高的透明度和可用性。

TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件的系統(tǒng)開(kāi)放性為 M3 提供了最佳的工程平臺(tái)?；?PC 的開(kāi)放式控制平臺(tái)可通過(guò)所有 IT 標(biāo)準(zhǔn)和其他工業(yè)供應(yīng)商的硬件進(jìn)行有效通信。加上輕松的遠(yuǎn)程訪問(wèn)，TwinCAT 允許 MHS 通過(guò)電子郵件發(fā)送記錄器數(shù)據(jù)，還可以在云中存檔，因?yàn)樵S多最終用戶不希望授予網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)權(quán)限。大多數(shù)微成型最終用戶更喜歡將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，而不是將機(jī)器連接到云端。然而，數(shù)據(jù)采集解決方案是提供優(yōu)質(zhì)技術(shù)支持和流程改進(jìn)的關(guān)鍵。

實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)使流程保持移動(dòng)

EtherCAT 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)架構(gòu)提供實(shí)時(shí)通信。由于微型零件使用的塑料很少，因此很難在不損壞材料的情況下保持加工溫度。MHS 工藝直到塑料熔體到達(dá)閥澆口之前才將塑料熔體加熱到加工溫度，這延長(zhǎng)了塑料的工作時(shí)間并顯著減少了浪費(fèi)。

TwinCAT 中的 EL3314 四通道熱電偶輸入 EtherCAT 端子和 TF4110 溫度控制軟件使實(shí)施成為可能。MHS 使用了 14 個(gè)加熱器，公差要求為 ±0.1°C。EL3314 和溫度控制軟件給出了極好的結(jié)果。Beckhoff 伺服驅(qū)動(dòng)器還包括 AX5721 編碼器接口卡，以支持高分辨率 Heidenhain 線性編碼器。對(duì)于 I/O 和驅(qū)動(dòng)器安全，TwinSAFE 技術(shù)控制安全鎖、急停和安全斷開(kāi)扭矩選項(xiàng) (STO)。

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MHS 利用一系列 EtherCAT I/O 端子通過(guò) TwinSAFE 進(jìn)行溫度控制、編碼器接口和功能安全等功能。

為了管理模具的運(yùn)動(dòng)要求，Beckhoff 的 AX5000 伺服驅(qū)動(dòng)器為用于水平運(yùn)動(dòng)的 AL2815 直線伺服電機(jī)和用于垂直運(yùn)動(dòng)的 AL2412 直線伺服電機(jī)提供動(dòng)力?！叭绻麤](méi)有 EtherCAT 在 I/O 和驅(qū)動(dòng)器中的實(shí)時(shí)功能，就不可能快速達(dá)到 10 微米的精度，”Craig 解釋說(shuō)。32 腔版本還增加了一個(gè)側(cè)入式高速機(jī)器人，它以 0.4 毫秒的速度移動(dòng) 1,000 毫米，然后再移動(dòng) 0.4 毫秒。AX5000 驅(qū)動(dòng)器和兩個(gè) AM8042 伺服電機(jī)以及一個(gè)外部電阻器使這成為可能?！霸搼?yīng)用程序的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)控制架構(gòu)需要密切協(xié)作，尤其是在調(diào)整線性軸時(shí)，”P(pán)ierre 補(bǔ)充道?！霸谡麄€(gè)過(guò)程中一起工作讓我們與 MHS 的工程師建立了穩(wěn)固的關(guān)系。”

無(wú)浪費(fèi)地制造數(shù)千個(gè)微型零件

Beckhoff 技術(shù)支持 MHS 開(kāi)創(chuàng)的塑料行業(yè)解決方案，包括最初的 M3 和放大版本?！癇eckhoff 基于 PC 的自動(dòng)化幫助我們實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)線性運(yùn)動(dòng)曲線的精確度、通過(guò)電子郵件發(fā)送日志以防止故障、連接到云以及與第三方設(shè)備（如相機(jī)和樹(shù)脂干燥器）通信，”Shoraka 說(shuō)。最重要的是，MHS 實(shí)現(xiàn)了精確的加熱器控制曲線，以在零件注射過(guò)程中達(dá)到并保持塑料的工作溫度和循環(huán)質(zhì)量控制。特別是在 ALPHA M3-D32 中，62 個(gè)加熱器控制器工作在一個(gè)控制平臺(tái)中，以 5 毫秒的周期控制移動(dòng)軸和機(jī)器操作邏輯?！俺藱C(jī)器人，M3 在機(jī)器上提供一些智能處理以及用于零件檢查和模具安全的視覺(jué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò) EtherCAT 聯(lián)網(wǎng)。我們使用同樣強(qiáng)大的基于 PC 的機(jī)器控制器做到了這一點(diǎn)，而沒(méi)有任何性能損失?！?基于 MHS 通過(guò) EtherCAT 取得的成功，該公司加入了 EtherCAT 技術(shù)集團(tuán)，該集團(tuán)是最大的現(xiàn)場(chǎng)總線用戶集團(tuán)，擁有 6,000 多名成員。

最初的 M3 機(jī)器已經(jīng)超過(guò)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在一個(gè)工作日內(nèi)平均生產(chǎn) 170,000 個(gè)微型零件，零浪費(fèi)。例如，如果零件重 10 毫克，則需要正好 1 公斤的塑料顆粒來(lái)生產(chǎn)整個(gè)運(yùn)行。即使使用 PEEK 和其他高溫材料，M3 也能實(shí)現(xiàn)這一效率，同時(shí)保持質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)?！皬?2016 年的第一臺(tái) M3 機(jī)器開(kāi)始，該零件的原型參數(shù)與大批量生產(chǎn)的加工參數(shù)保持一致，”Schmidt 說(shuō)。

雖然 M3-D08 縮小了微成型的質(zhì)量差距，但 ALPHA M3-D32 將此能力提高到無(wú)與倫比的產(chǎn)量水平，而不會(huì)影響其在壓力、溫度和時(shí)間方面的可重復(fù)性。M3 的機(jī)器運(yùn)動(dòng)、注射、冷卻、頂出和機(jī)器人技術(shù)可以實(shí)現(xiàn) 4 秒或更短的循環(huán)時(shí)間。這使擴(kuò)大后的機(jī)器的日產(chǎn)量平均達(dá)到 690,000 個(gè)零件，是過(guò)去的四倍多。MHS 將繼續(xù)在這一領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新，為不同的客戶提供高精度的塑料產(chǎn)品，努力確保微成型市場(chǎng)上的最高速度和質(zhì)量。

ruhhuiik

我是來(lái)刷分的，嘿嘿

fatmjzil

我是個(gè)湊數(shù)的。。。

zkesedqm

沒(méi)看完~~~~~~ 先頂，好同志

注塑技術(shù)網(wǎng)

我搶、我搶、我搶沙發(fā)~