由OPC-UA接口連接的注射機、計量設(shè)備和機械手優(yōu)化了LSR生產(chǎn)

文/本刊編譯（原文來自Sumitomo (SHI) Demag）

為滿足汽車應(yīng)用對公差的嚴(yán)格要求，住友德馬格與致力于實現(xiàn)最高LSR加工穩(wěn)定性的合作伙伴們一起，推出了完全優(yōu)化的自動化的LSR生產(chǎn)單元。

配有全新SAM-C機械手的先進的彈性體注射成型系統(tǒng)

在Fakuma 2021展會中，位于德國Schwaig的住友德馬格塑料機械有限公司（以下簡稱住友德馬格）推出了先進的彈性體注射成型系統(tǒng)。作為首次亮相于國際性展會的LSR加工技術(shù)組合，該系統(tǒng)的主要特點是，將完全自動化的Nexus計量系統(tǒng)集成到了一臺全電動的 IntElect 130/520-450注射機上，所有這些，都與該公司新推出的自主品牌的SAM-C直角坐標(biāo)機械手無縫集成，滿足了針對LSR計量系統(tǒng)提出的新的2021 OPC-UA 40082-3 標(biāo)準(zhǔn)要求，通過最佳控制，確保了汽車應(yīng)用的加工穩(wěn)定性。

在此LSR展品上，住友德馬格演示生產(chǎn)了一種復(fù)雜的自由形狀的汽車軸向密封，該密封的設(shè)計，允許采用直接澆口注射成型。為了描述加工這種高精密部件所具有的挑戰(zhàn)性，住友德馬格汽車及電子業(yè)務(wù)部門總監(jiān)Henrik Langwald解釋說：“密封唇必須完全打開，才能提供全面的功能。為確保模具的成型具有可重復(fù)性，我們設(shè)定了新的基準(zhǔn)，要求所有的16個型腔必須滿足嚴(yán)格的公差要求?！?/p>

生產(chǎn)中，采用了一副Nexus的兩板模具，保持器使得密封部件在頂出端能保持穩(wěn)定。由住友德馬格內(nèi)部開發(fā)并全新推出的SAM-C“操作與放置”直角坐標(biāo)機械手負(fù)責(zé)部件的取出和存放，這包括與冷流道針閥系統(tǒng)和直接注射系統(tǒng)的配合。該模具概念涵蓋了采用可互換鑲件來確保最高的生產(chǎn)靈活性。由于加工精度高，因此生產(chǎn)穩(wěn)定，滿足了對汽車安全至關(guān)重要的最佳密封要求。

效率與加工穩(wěn)定性

在此創(chuàng)新的生產(chǎn)解決方案中，一個重要的組成部分是由Nexus公司提供的ServoMix Z200計量系統(tǒng)。“該系統(tǒng)沒有支撐，料筒可以在不到5min的時間內(nèi)，快速而又安全地從104°的高角度發(fā)生變化。”Langwald介紹說，這樣，就可以方便而又快捷地進行清潔和維護, 同時有助于消除人為錯誤。

此外，該新一代的計量系統(tǒng)還擁有眾多界面，包括可確保精確計量色素添加劑的TrueFlow Nano顏色控制，以及一個校準(zhǔn)功能。針對主要組分的料流，是以微升為單位進行計量的；對于添加劑，則以納米升為單位進行計量。

住友德馬格演示生產(chǎn)的復(fù)雜的自由形狀汽車軸向密封

OPC-UA貯備就緒的流量計量的設(shè)計特點是可快速更換泵體，其計量單元直接位于泵體上。這種設(shè)計的另一大優(yōu)點是，可以快速清潔注射螺桿。此外，所有新的計量設(shè)備都采用了新推出的OPC-UA接口，從而可以直接將計量數(shù)據(jù)與IntElect 130/520-450注射機的加工數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，確保了完全可追溯的和穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。

與液壓系統(tǒng)相比，最新的ServoMix 機型能耗低，運行更具可持續(xù)性，且浪費和材料消耗都大大減少。用戶可以根據(jù)實際需要來調(diào)節(jié)流量，這樣，最多可節(jié)省70%的能源，因材料殘留在料筒中而導(dǎo)致的材料損耗不到0.3%。

IntElect確保實現(xiàn)最可持續(xù)的組合

Nexus裝 備 為IntElect 130/520-450注射機實現(xiàn)高效經(jīng)濟的運行提供了完美的補充，它專為加工LSR而配置。為獲得最高動力，住友德馬格內(nèi)部開發(fā)的IntElect驅(qū)動系統(tǒng)與變頻器和全伺服電機控制相結(jié)合，使IntElect成為目前市場上最高效的注射機之一。

“與傳統(tǒng)的全電動系統(tǒng)相比，IntElect減 少了20%的 能耗?！盠angwald介紹說，大約高出2%的使用率，再加上高動力性、高精密性和平行的運動，使得產(chǎn)出提高了10%。此外，高精度和加工的可重復(fù)性還減少了缺陷和廢品率，從而進一步提高了產(chǎn)出，同時降低了成本。

當(dāng)采用適合厚壁密封生產(chǎn)所需的最大鎖模力時，生產(chǎn)這種軸向密封所需的循環(huán)時間大約在30～35 s之間。IntElect的剛性模板設(shè)計為模具提供了最佳支撐，通過鎖模力，確保了壓力的分布更加均勻。該機器的其他特點是，所有的軸都實現(xiàn)了高度動態(tài)的運動，注射精度高，閉合軸為排氣提供了支持。而適用廣泛的序列編程，確保了靈活適應(yīng)機器的加工要求。不僅如此，IntElect LSR加工單元所配備的過程控制技術(shù)也得到了擴展，包括進料壓力監(jiān)測和真空建立時間。

為了添加工業(yè)4.0控制、監(jiān)測等一體化能力，IntElect的OPC-UA接口還包括Euromap針對LSR計量系統(tǒng)于2021年6月1日推出的新的40082-3標(biāo)準(zhǔn)?！爱?dāng)然，也可集成Nexus ServoMix 系統(tǒng)，這樣，通過一個平臺，就能實現(xiàn)成型機與計量混合系統(tǒng)的無縫連接?！盠angwald解釋道。他還提到了住友德馬格團隊內(nèi)部開發(fā)的基于網(wǎng)絡(luò)的myConnect軟件解決方案，該中央平臺允許客戶直接訪問廣泛的完全聯(lián)網(wǎng)的支持服務(wù)，幫助他們更好地管理生產(chǎn)，改善生產(chǎn)效率低下問題，降低成本，減少故障和停機時間。

為了演示這項密封應(yīng)用，選用了瓦克化學(xué)公司提供的Elastosil LR3003/50硅橡膠，該材料具有-55～210℃的耐受溫度及50邵氏A的硬度，這使其非常適合制造這種自由形狀的密封。至于為什么選擇這種材料，Langwald解釋說：“除汽車行業(yè)外，自由形狀的密封還被用于消費品及電子產(chǎn)品中的電子元件。硅橡膠具有耐熱性，遇冷時能保持柔韌性，當(dāng)暴露在紫外線和空氣中時不易老化。此外，該材料易于加工，具有良好的機械性能，且能在較寬泛的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

新的SAM-C 機械手完美勝任高精密的LSR成型

整合到該演示中的另一亮點是住友德馬格首個自有品牌的、內(nèi)部開發(fā)的SAM-C機械手系列。該系列機械手專為鎖模力50～500 t的注射機而設(shè)計，適合循環(huán)時間≥10 s的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。該LSR展品證明了使用機械手來避免部件污染從而避免導(dǎo)致部件受損的重要性。

“利用SAM-C，我們成功地開發(fā)出含機械手和材料處理技術(shù)在內(nèi)的最小的自動化注射成型生產(chǎn)單元?！弊∮训埋R格自動化部門總監(jiān)Jürgen Schulze介紹了這種“操作與放置”解決方案的突出優(yōu)勢，他說: “憑借住友德馬格自有的伺服電機技術(shù)和低維護的驅(qū)動導(dǎo)向技術(shù)，我們最大程度地減少了對系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)，確保了系統(tǒng)的高使用率。采用相應(yīng)的真空技術(shù)，該系統(tǒng)的能耗也顯著降低。”

這種來自單獨一家供應(yīng)商的工藝系統(tǒng)技術(shù)令客戶受益匪淺：機械手的硬件和控制軟件可以集成到注射成型單元中，且得到優(yōu)化的機械手的機械部分完全為住友德馬格的機器而訂制?！爸饕獌?yōu)勢是，含注射成型和自動化在內(nèi)的整個系統(tǒng)提供了更具吸引力的性價比，且符合CE標(biāo)準(zhǔn)要求?！盨chulze表示。