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總部位於加拿大安大略省喬治敦的 MHS 公司推出了第一款帶 8 個注塑腔的 M3 係列微注塑機。這個成功的注塑解決方案配備了倍福基於 PC 的控製技術和 EtherCAT 現場總線等產品。2020 年,MHS 公司決定將係統規模擴大到 32 腔,他們發現倍福平台易於擴展,無需升級組件,並能夠繼續保持能夠延長塑料熔體使用壽命的創新工藝。
基於 PC 的控製助力優化微注塑機
無論注塑製品尺寸大小或采用的塑料材料類型如何,決定其品質的因素主要有三點:壓力、溫度和時間。Mold Hotrunner Solutions(MHS)2016 年推出的 M3 微注塑機對這些參數進行了優化。這種零廢棄交鑰匙注塑解決方案為醫療設備和電子製造商以及其他終端用戶提供了新的能力。M3-D08 係統配備公司自主研發的熱流道噴嘴和注射成型等技術,能夠高效、高精度地生產出重量輕至 1.3 mg 的直接澆口微型零件。
可靠的工藝是產品質量的保證
MHS 公司設計的 M3 係xi列lie旨zhi在zai消xiao除chu注zhu射she成cheng型xing工gong藝yi中zhong長chang期qi存cun在zai的de缺que陷xian。傳chuan統tong上shang,注zhu塑su成cheng型xing過guo程cheng的de第di一yi步bu是shi將jiang粒li狀zhuang塑su料liao從cong注zhu塑su機ji的de料liao鬥dou送song入ru料liao筒tong中zhong。螺luo杆gan推tui動dong粒li狀zhuang塑su料liao螺luo旋xuan式shi向xiang前qian輸shu送song,料liao筒tong外wai的de加jia熱re器qi對dui其qi進jin行xing加jia熱re熔rong化hua。通tong過guo合he適shi的de溫wen度du控kong製zhi程cheng序xu,確que保bao塑su料liao在zai通tong過guo噴pen嘴zui注zhu入ru模mo具ju之zhi前qian達da到dao所suo需xu的de溫wen度du和he粘zhan度du。此ci外wai,M3 reliudaoxitongshiyongfashijiaokouheneibureqiejiaokoujiangcailiaozhijiezhurumojuzhong。zheyangjiunenggoushengchanchubiaomianpingzhengguanghuadejingmilingjian,bingjianshaojiaokoucanliuliang,zhexiecanliuwutongchanghuijujizaijiaokouchu,bixuzailingjianhoudaochengxinggongxuzhongqingchu,yijinxinghuishouhuodiuqi。
若要打開和關閉模具,注塑機需要協調水平運動和垂直運動,在幾分之一秒內以 10 μm 精度調整重量為 500 磅(約 900 克)的模具位置。
這一過程對注塑機設計提出了挑戰,需要根據精確的壓力、溫度和時間規範提高注塑過程重複精度,以確保零件的高品質。
“倍福 2012 年就與 MHS 有過合作,當時他們需要性能更強大的自動化、通信和遠程訪問係統。”倍福加拿大區域銷售經理 Paul Pierre 說道。2016 年,MHS 要為完成 M3 係列的初始建造尋找新的控製解決方案,再次找到了倍福。一台搭載四核 Intel® CoreTM i7 處理器的高性能 C6920 控製櫃式工業 PC 被選為 M3 的控製平台。一台寬屏的 CP3921 控製麵板用作 HMI 硬件。MHS 可以使用這台 21.5 英寸的多點觸控顯示屏重新配置控製界麵,以更好地適應微成型工藝,並可概覽所有工藝變量。

M3 微注塑機是生產醫療設備和電子產品等微型零件的理想選擇。
通過 EtherCAT 實時通信是關鍵
EtherCAT 可為複雜的運動結構提供實時通信。由於微型零件使用的塑料非常少,很難實現在不影響熔體質量的情況下保持加工溫度。MHS 采取的工藝是在塑料熔體到達閥口前才將其加熱到加工溫度,這樣可以延長材料塑化時間,大大減少浪費。
4 通道 EtherCAT 熱電偶輸入端子模塊 EL3314 和 TwinCAT Temperature Controller(TF4110)使得該實施成為可能。MHS 使用了 14 個公差要求為 ± 0.1 °C 的加熱器。EL3314 和溫度控製軟件的表現非常出色。倍福 AX5000 伺服驅動器中還配備了 AX5721 編碼器選項卡,支持高分辨率的線性編碼器。TwinSAFE I/O 和驅動器功能用於控製安全鎖、急停按鈕和安全轉矩關斷(STO)功能選項。
倍福的 AX5000 伺服驅動器驅動用於實現水平運動的 AL2815 直線伺服電機和用於實現垂直運動的 AL2412 直線伺服電機,以控製開模和合模運動。“如果沒有 EtherCAT 在 I/O 和驅動器中的實時功能,就不可能快速達到 10 μm 的精度。”MHS 的設計部經理 Ryan Craig 說道。

MHS 選擇了倍福的 21.5 英寸 CP3921 多點觸控控製麵板,為操作人員提供了更大的透明度和可用性。
兼顧高產能與高品質
“倍福基於 PC 的自動化技術幫助我們實現了高動態線性運動軌跡精度,通過電子郵件發送日誌以防止出現故障,連接雲端並與第三方設備(如相機和烘料機)通信。”MHS 公司高級自動化工程師 Amir Abbas Shoraka 解釋道。

倍福的 AX5000 係列伺服驅動器用於高動態地控製螺杆、線性模具運動和側裝式機器人的運動。
緊接著,MHS 想要進一步提升產能,於是在 2020 年開始將 M3 從 8 x 1 個微型零件型腔模塊擴展到 8 x 4 個模塊,對於由此誕生的速度更快的 32 腔版本,它們能夠使用相同的控製架構。32 腔版本在側麵還加裝了一個高速機器人,它以 0.4 毫秒移動 1000 毫米的速度進入單元,再以 0.4 毫秒的速度出來。AX5000 驅動器與兩台 AM8042 伺服電機以及一個外部製動電阻用於實現上述過程。
在新的 Alpha M3-D32 中,62 個加熱器控製器在同一個控製平台上工作,以 5 毫秒的周期時間控製軸和設備的動作時序。“除了機器人技術之外,M3 設備上還添加了一些控製智能,以及用於零件檢測和模具安全的視覺係統,它們都通過 EtherCAT 通信。我們使用性能同樣強大的基於 PC 的設備控製器實現了這一切,未造成任何性能損失。”Amir Abbas Shoraka 說道。MHS 在 EtherCAT 方麵取得了巨大成功,因此公司也決定加入 EtherCAT 技術協會。
最早的 M3 設備就已經超越了行業標準,可在一個實際工作日內零浪費地平均生產 170,000 個微型零件。例如,如果零件的重量為 10 毫克,那麼整個生產過程正好需要 1 公斤塑料顆粒。即使是聚醚醚酮(PEEK)及其它高熱材料,M3 也能達到相同的效率和品質。“從 2016 年的第一台 M3 微注塑機起,零件的原型參數與大批量生產的加工參數就一直保持一致。”MHS 公司創始人 Harald Schmidt 說道。
M3-D08 縮小了微成型的質量差距,而 Alpha M3-D32 在不影響其在壓力、溫度和時間方麵的可重複性的情況下具有更高的產能。M3 係列在設備運動、注射、冷卻、頂出和機器人方麵可以達到 4 秒或更短的周期時間。擴大規模後的係統的平均日產量達到 69 萬個零件,是以前係統產量的四倍多。
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