Типы ТПА: развитие возможностей

Современное
ТПА-строение
предлагает
переработчикам
пластмасс литьевые
машины трех основных
типов: гидравлические,
электрические
и гибридные.
Как конструктивные
особенности
этих ТПА отражаются
на технологическом
процессе в плане
скорости впрыска,
точности
и повторяемости
движений,
энергосбережения
и какие возможности
находят производители
для совершенствования
конструкции машин?
Обобщив полученную
от специалистов
информацию,
приглашаем
читателей
«Пластикса»
к обсуждению этих
вопросов
Типы ТПА: развитие
возможностей
Конструктивные различия
Фото Ferromatik Milacron
Как утверждают специалисты, с точки
зрения технологии литья принципиальных
различий между гидравлическими, гибридными и электрическими ТПА нет — есть
только конструктивные.
От классических гидравлических машин
гибридные термопластавтоматы отличаются
тем, что имеют отдельный сервопривод на
одной или нескольких осях (загрузки,
дозирования,
смыкания).
Это позво-
22
ПЛАСТИКС №3 (109) 2012
Фото KraussMaffei
ТЕМА НОМЕРА/ТПА: ОТ ГИДРАВЛИКИ ДО ЭЛЕКТРИКИ
ляет, прежде всего, распараллелить движения
ТПА и тем самым обеспечить сокращение
цикла литья.
Гибридные ТПА дают возможность достаточно просто — то есть используя классическую гидравлическую конструкцию и дополнительные аккумуляторы — осуществить
очень мощный и быстрый впрыск, скорость
которого может превзойти скорость впрыска
полностью электрической машины.
Как правило, точность и повторяемость
движений гибридные термопластавтоматы
демонстрируют на уровне обычной гидравлической машины,
поскольку на этот
параметр в основном влияет процесс впрыска, который в гибридных
ТПА чаще всего
осуществляется
по классической
гидравлической
схеме.
Машины, в которых сервомотор
www.plastics.ru
ПЛАСТИКС №3 (109) 2012
по каждой из осей быстрее своих гидравлических аналогов. Ремонтопригодность таких
машин также более высока, потому что их
приводные системы сконструированы по
модульному принципу и информативны —
то есть имеют развитую систему самодиагностики. Поиск неисправностей в таких
машинах и их ремонт могут существенно
упроститься, но при этом, как правило,
требуют участия в их проведении достаточно
квалифицированного персонала.
Использование электрических термопластавтоматов позволяет существенно
уменьшить эксплуатационные расходы, и
сниженное потребление электроэнергии
(до 60 процентов по сравнению с гидравлическим ТПА) — только одна составляющая
этого. Поскольку не используется гидравлическое масло, экономятся средства на его
приобретение и утилизацию после замены.
К тому же отсутствие гидравлического масла — и, следовательно, его возможных утечек — обуславливает растущее применение
этих машин в тех сферах производства, где
особое значение имеют чистота и экологичность выпускаемой продукции (пищевая
промышленность, медицина). Дополни-
На правах рекламы
приводит в действие гидравлический привод, также можно классифицировать как
одну из разновидностей гибридных ТПА.
Основные преимущества такого оборудования заключаются в существенной экономии электроэнергии (что не является отличительной особенностью классической
гибридной машины), упрощенной гидросхеме и несколько большей точности работы
по сравнению с типичным гидравлическим
ТПА. Подобные термопластавтоматы в последнее время находят очень широкое применение.
У полностью электрических машин каждое движение осуществляется независимым
серводвигателем. Это позволяет добиться
высокой точности, а значит, повторяемости
циклов, высокой экономии электроэнергии,
полной распараллеленности операций (где
это принципиально возможно), что является
предпосылкой для снижения времени цикла.
Кинематика колено-рычажного механизма
должна подразумевать работу в составе полностью электрического ТПА.
В силу ряда конструктивных особенностей электрические термопластавтоматы могут при одной и той же мощности работать
ТЕМА НОМЕРА/ТПА: ОТ ГИДРАВЛИКИ ДО ЭЛЕКТРИКИ
www.plastics.ru
23
ТЕМА НОМЕРА/ТПА: ОТ ГИДРАВЛИКИ ДО ЭЛЕКТРИКИ
ПЛАСТИКС №3 (109) 2012
Фото Haitian International Holding
фективности. Применяя разные гидросхемы,
производители добиваются очень быстрой и
точной работы машины, однако это ведет к
удорожанию и усложнению системы. Например, использование пропорционального сервоклапана в блоке впрыска позволяет
увеличить скорость и точность впрыска, но
цена этого клапана, который является прецизионным изделием, высока, и требования
к качеству масла при его использовании возрастают.
Разработчики гибридных машин, применяя различные комбинации электрических
и гидравлических приводов, добиваются сочетания быстроты движений ТПА с высокой
точностью и воспроизводимостью выпускаемых изделий. Быстрота впрыска в гибридных ТПА обеспечивается использованием
гидроаккумулятора.
Дополнительное оснащение ТПА аккумуляторами позволяет увеличить скорость
впрыска. Особенно важны такие усовершенствования для массового выпуска тонкостенных изделий и ПЭТ-преформ, где важную
роль играет минимально короткий цикл.
Производители ТПА разрабатывают новые схемы колено-рычажных механизмов,
добиваясь улучшения кинематики, что позволяет существенно снизить потребление
энергии, сократить время сухого цикла и
повысить точность и безопасность работы.
Уже существует колено-рычажный механизм
узла смыкания полностью электрического
ТПА, работающий вообще без смазки — эта
инновация существенно сокращает издержки на обслуживание и позволяет использовать машину в условиях «чистой комнаты»
практически без какой-либо дополнительной подготовки.
Повышает КПД оборудования также использование прямых электрических приводов без редукторов.
Все больше внимания уделяют разработчики литьевых машин защите дорогостоящих пресс-форм. На более скоростные, по
тельный резерв по экономии электрической энергии в масштабах производства
заключается в том, что нет необходимости
в охлаждающих установках для гидравлических систем.
Электрические ТПА начинают использоваться повсеместно, а благодаря высокой
точности литья широко применяются при
изготовлении мелких деталей для электроники, медтехники, часовых механизмов и
оптических изделий.
Развитие возможностей
Все производители ТПА ищут пути повышения коэффициента использования оборудования, увеличения производительности
машин и их энергоэффективности. Жесткая
конкуренция и различные технологические
применения обуславливают существенные
отличия в конструкции термопластавтоматов каждого типа.
Гидравлические машины могут быть
выполнены по разным кинематическим
схемам: используется колено-рычажный
механизм, либо запирание формы осуществляется непосредственно гидравлическими
цилиндрами.
Также гидравлические ТПА могут варьироваться по уровню своей сложности и эф-
Как это ни странно сейчас слышать, электрические ТПА повсеместно использовались до появления гидравлических термопластавтоматов. Основной проблемой этих машин была крайне плохая точность ввиду отсталости
технологии производства высокоточных двигателей. Ведущие производители гидравлических блоков предложили систему клапанов, позволяющих
достаточно точно контролировать давление и скорость, и электромеханические ТПА ушли в историю. Однако в 1984 году японские производители
предложили рынку первые высокоточные полностью электрические ТПА
и стали активно развивать данное направление. Сейчас доля полностью
электрических термопластавтоматов составляет 20 процентов, и тенденция
развития показывает, что к 2015 году она вырастет до 35 процентов.
24
Фото ENGEL Austria
НЕМНОГО ИСТОРИИ
www.plastics.ru
ПЛАСТИКС №3 (109) 2012
узла впрыска: пластикация материала и его
впрыск осуществляются двумя различными
узлами, что обеспечивает высокое качество
расплава и, соответственно, выпускаемых
изделий.
Современной тенденцией в ТПАстроении стало применение принципа рекуперации энергии, основанного на том,
что при использовании нескольких синхронных двигателей с преобразователем
частоты энергия торможения одного привода в промежуточном контуре преобразователей может быть передана к другому приводу. Таким образом, энергия торможения
не преобразуется в тепло и не бесполезно
отдается в окружающую среду, а непосредственно используется в производственном
процессе.
Литьевые машины всех типов могут различаться уровнем системы управления. Для
обеспечения пользователям достойных возможностей производители устанавливают
на термопластавтоматы мощные контроллеры с развитым программным обеспечением.
Injection molding
machines types:
higher performance
Today injection molding
machines manufacturers
offer to plastics processors equipment of three
basic types: hydraulic,
electrical and hybrid ones.
How do design features
of those machines affect
to production process in
terms of injection speed,
cycle times, movements
precision and repeatability
as well as energy-savings?
What approaches do manufacturers apply in order
to improve machines’ performance? Summarizing
the information acquired
from industry experts, we
invite Plastiks Magazine’s
readers to start discussion
on the topic.
Подготовила Оксана Ярун
На правах рекламы
сравнению с гидравлическими термопластавтоматами, гибридные и электрические
ТПА устанавливается активная система защиты пресс-формы, значительно сокращающая время реакции машины. Использование
в ТПА пьезоэлектрических сенсоров и ультразвуковой системы измерений перемещений позволяет более точно контролировать
движения пресс-формы.
Применение линейных направляющих,
прежде всего в зоне узла запирания, приводит к более динамичным движениям прессформы, а также, благодаря уменьшению
трения, к сокращению потребления электроэнергии.
Стремятся производители и к обеспечению большего удобства обслуживания ТПА.
В узле смыкания одной серии электрических
машин вместо привычных колонн разработчики использовали две плоские направляющие, образующие несущий корпус. Такое
решение обеспечивает высокую параллельность плит, существенно увеличивает
площадь для крепления литьевой оснастки, а также полностью открывает доступ в
рабочую зону сверху и снизу. Другой конструктивной инновацией стало разделение
ТЕМА НОМЕРА/ТПА: ОТ ГИДРАВЛИКИ ДО ЭЛЕКТРИКИ
www.plastics.ru
25