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微成型机在现有自动化平台上规模化生产,提高产量

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发表于 2022-7-5 16:01:45 | 显示全部楼层 |阅读模式
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[size=1.25]EtherCAT 和基于 PC 的自动化帮助 Mold Hotrunner Solutions 将 M3 阀式浇口注塑机从 8 个型腔扩大到 32 个型腔,具有高重复性和零浪费。


詹姆斯无花果 | 2021 年 10 月 21 日






无论零件的大小或塑料的类型,影响注塑产品质量的三个主要因素——压力、温度和时间。位于安大略省乔治城的Mold Hotrunner Solutions (MHS) 于 2016 年推出时为 M3 微型成型机优化了这些参数。这种交钥匙、零浪费的注塑成型系统为医疗设备和电子产品制造商提供了新的功能。内部开发的系统(包括 Rheo-Pro 热流道喷嘴和 ISOKOR 成型技术)使 M3-D08 机器能够高效、精确地生产轻至 1.3 毫克的直接浇口微型零件。

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借助 Rheo-Pro 热流道喷嘴和 ISOKOR 技术,MHS 的 M3 微型成型机高效且高精度地生产轻至 10 毫克的直接浇口微型零件。

“我们创造了一种新的注塑成型工艺,以满足其他机器制造商无法满足的需求,”MHS 创始人 Harald Schmidt 说。“M3 是第一个在可测量和可重复的过程中生产高质量微型零件的注塑成型系统。” 然而,该公司看到了进一步提高能力的机会。2020年,MHS开始将M3从8个微型零件腔的单个模块扩展到四个8个模块,实现更高速度的32腔版本。新的 ALPHA M3-D32 结合了机器人技术和先进的控制系统,可在不影响质量的情况下实现更高的吞吐量。


灵活的自动化技术使 MHS 能够优化其产品组合中的 M3 和其他产品。MHS 为包装、汽车、建筑和消费品行业的各种尺寸零件提供解决方案。MHS 成立于 2002 年,创造了创新的注塑机和热流道系统,以提高生产力、零件质量和环境影响。该公司总部位于加拿大,作为 Westfall Technik 家族的一员,在全球范围内开展业务。

用可靠的流程解决质量问题



在设计 M3 时,MHS 致力于消除注塑成型工艺中的许多长期存在的缺陷。传统上,该过程始于塑料颗粒从料斗落入管状桶中。螺旋进料器将颗粒向前移动,桶外的加热器将它们熔化。塑料在到达喷嘴注入模具之前达到所需的温度和粘度。与传统的注塑成型不同,热流道使用阀门浇口和内部热浇口来减少成型后回收或丢弃的无用塑料废料的数量。然而,它们并没有完全消除废料,只有一些塑料可以被磨碎并重复使用。

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Beckhoff AL2815 和 AL2412 直线伺服电机提供垂直和水平运动以快速、高精度地洗模。

最初的八腔 M3 必须确保每次开模时都能出现完美的零件。该机器需要协调的水平和垂直运动,以在几分之一秒内以 10 微米的精度洗牌一个 500 磅重的模具。这些挑战使得设计一台简单地保持准确的压力、温度和时间参数并具有可重复性的机器变得非常困难。当团队在 2020 年扩大机器规模时,保持这些精密运动和热流道能力变得更加关键。

缩小吞吐量和质量之间的差距

MHS 于 2016 年向Beckhoff Automation寻求新的控制解决方案,并在 2016 年推出了最初的 M3,并且能够使用相同的控制架构来设计 32 腔系统。“Beckhoff 自 2012 年以来一直与 MHS 合作,当时它需要更高的自动化、网络和远程访问功能,”Beckhoff 加拿大区域销售经理 Paul Pierre 说。M3 通过在 Beckhoff C6920 工业 PC (IPC) 上运行的多种解决方案来实现这些目标。这款控制柜 IPC 拥有一个四核 Intel Core i7 处理器。“C6920 IPC 为我们提供了一个强大的平台来实现所有需要的功能,这几乎是传统 PLC 无法实现的,”MHS 自动化工程师高级 Amir Abbas Shoraka 解释道。

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配备 Intel Core i7 处理器的 Beckhoff C6920 控制柜 IPC 为扩展 M3 机器提供了充足的动力。


M3 具有用于 HMI 硬件的宽屏 CP3921 控制面板。这款 21.5 英寸多点触控显示屏使 MHS 能够重新配置控制界面,以更好地适应微成型工艺。据 MHS 工程经理 Kai Thielen 介绍,结合 C6920 IPC,MHS 可提供具有更多记录器变量和更智能用户界面的 HMI。“大屏幕为用户界面和改进的操作员培训提供了高透明度。我们在 HMI 软件布局中开发了自己的功能。我们没有效仿其他注塑机供应商的做法——我们想要更容易理解和更透明的东西,”Thielen 说。

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MHS 选择了 Beckhoff 的 21.5 英寸 CP3921 多点触控控制面板,为操作员提供更高的透明度和可用性。

TwinCAT 3 自动化软件的系统开放性为 M3 提供了最佳的工程平台。基于 PC 的开放式控制平台可通过所有 IT 标准和其他工业供应商的硬件进行有效通信。加上轻松的远程访问,TwinCAT 允许 MHS 通过电子邮件发送记录器数据,还可以在云中存档,因为许多最终用户不希望授予网络访问权限。大多数微成型最终用户更喜欢将数据存储在本地,而不是将机器连接到云端。然而,数据采集解决方案是提供优质技术支持和流程改进的关键。

实时网络使流程保持移动

EtherCAT 工业以太网系统为复杂的运动架构提供实时通信。由于微型零件使用的塑料很少,因此很难在不损坏材料的情况下保持加工温度。MHS 工艺直到塑料熔体到达阀浇口之前才将塑料熔体加热到加工温度,这延长了塑料的工作时间并显着减少了浪费。

TwinCAT 中的 EL3314 四通道热电偶输入 EtherCAT 端子和 TF4110 温度控制软件使实施成为可能。MHS 使用了 14 个加热器,公差要求为 ±0.1°C。EL3314 和温度控制软件给出了极好的结果。Beckhoff 伺服驱动器还包括 AX5721 编码器接口卡,以支持高分辨率 Heidenhain 线性编码器。对于 I/O 和驱动器安全,TwinSAFE 技术控制安全锁、急停和安全断开扭矩选项 (STO)。

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MHS 利用一系列 EtherCAT I/O 端子通过 TwinSAFE 进行温度控制、编码器接口和功能安全等功能。


为了管理模具的运动要求,Beckhoff 的 AX5000 伺服驱动器为用于水平运动的 AL2815 直线伺服电机和用于垂直运动的 AL2412 直线伺服电机提供动力。“如果没有 EtherCAT 在 I/O 和驱动器中的实时功能,就不可能快速达到 10 微米的精度,”Craig 解释说。32 腔版本还增加了一个侧入式高速机器人,它以 0.4 毫秒的速度移动 1,000 毫米,然后再移动 0.4 毫秒。AX5000 驱动器和两个 AM8042 伺服电机以及一个外部电阻器使这成为可能。“该应用程序的复杂运动控制架构需要密切协作,尤其是在调整线性轴时,”Pierre 补充道。“在整个过程中一起工作让我们与 MHS 的工程师建立了稳固的关系。”

无浪费地制造数千个微型零件

Beckhoff 技术支持 MHS 开创的塑料行业解决方案,包括最初的 M3 和放大版本。“Beckhoff 基于 PC 的自动化帮助我们实现了动态线性运动曲线的精确度、通过电子邮件发送日志以防止故障、连接到云以及与第三方设备(如相机和树脂干燥器)通信,”Shoraka 说。最重要的是,MHS 实现了精确的加热器控制曲线,以在零件注射过程中达到并保持塑料的工作温度和循环质量控制。特别是在 ALPHA M3-D32 中,62 个加热器控制器工作在一个控制平台中,以 5 毫秒的周期控制移动轴和机器操作逻辑。“除了机器人,M3 在机器上提供一些智能处理以及用于零件检查和模具安全的视觉系统,该系统通过 EtherCAT 联网。我们使用同样强大的基于 PC 的机器控制器做到了这一点,而没有任何性能损失。” 基于 MHS 通过 EtherCAT 取得的成功,该公司加入了 EtherCAT 技术集团,该集团是最大的现场总线用户集团,拥有 6,000 多名成员。

最初的 M3 机器已经超过了行业标准,在一个工作日内平均生产 170,000 个微型零件,零浪费。例如,如果零件重 10 毫克,则需要正好 1 公斤的塑料颗粒来生产整个运行。即使使用 PEEK 和其他高温材料,M3 也能实现这一效率,同时保持质量标准。“从 2016 年的第一台 M3 机器开始,该零件的原型参数与大批量生产的加工参数保持一致,”Schmidt 说。

虽然 M3-D08 缩小了微成型的质量差距,但 ALPHA M3-D32 将此能力提高到无与伦比的产量水平,而不会影响其在压力、温度和时间方面的可重复性。M3 的机器运动、注射、冷却、顶出和机器人技术可以实现 4 秒或更短的循环时间。这使扩大后的机器的日产量平均达到 690,000 个零件,是过去的四倍多。MHS 将继续在这一领域进行创新,为不同的客户提供高精度的塑料产品,努力确保微成型市场上的最高速度和质量。




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发表于 2022-7-5 16:15:11 | 显示全部楼层
我是来刷分的,嘿嘿
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发表于 2022-7-5 16:38:20 | 显示全部楼层
我是个凑数的。。。
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发表于 2022-7-5 16:54:51 | 显示全部楼层
没看完~~~~~~ 先顶,好同志
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发表于 2022-7-5 17:04:00 | 显示全部楼层
我抢、我抢、我抢沙发~
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发表于 2022-7-5 17:55:30 | 显示全部楼层
帮你顶下哈!!
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发表于 2022-7-5 18:41:08 | 显示全部楼层
真是 收益 匪浅

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