射出成形機の仕組み
射出成形機はプラスチック成形機であり、その作業工程は主に加熱、型閉め、射出、保圧の四つの重要な段階を含む。射出成形機は、加熱して可塑化した後、閉じた金型キャビティに粒状のプラスチック材料を射出する。材料は一定時間、一定の圧力下に保たれる。冷却後、金型が開かれ、成形されたプラスチック製品が取り出される。基本的な構造は、ホッパーフィーダー、スクリュー、加熱システム、射出機構、金型などである。射出成形は周期性の強い生産工程である。
射出成形機の伝動システムは主に精密制御と省エネを重視し、駆動方式の違いにより、主に全油圧駆動システム、電気油圧ハイブリッド駆動システム、全電気サーボ駆動システムに分けられる。
完全油圧駆動システム
完全油圧駆動の作動原理
フル油圧駆動システムは、主に通常の定量ポンプまたは可変ポンプ、リリーフバルブ、スロットルバルブ、電磁方向制御弁およびその他の従来の油圧部品で構成されています。リリーフバルブとスロットルバルブの設定値を調整して、射出プロセスの圧力と射出速度の要件を満たす。タイムリレーとプログラマブルロジックコントローラを使用して、各電磁切換バルブのオンとオフを制御する。これにより、各プロセスサイクルが整然と実行されます。
完全油圧駆動の利点と欠点
油圧システム構造は信頼性が高く、安価でメンテナンスが容易である。しかし、スイッチング制御しか実現できず、せいぜい数段階の速度・圧力制御しかできない。この限界は、もはや段階的噴射のプロセス要件を満たすことができないことを意味する。さらに、リリーフバルブは作動中、オーバーフロー状態のままである。この状態では、大量のオーバーフローと絞り損失が発生し、大きなエネルギー損失につながります。その結果、システムは複雑な射出成形プロセスの現在の要求を満たすことが難しくなる。
電気油圧式ハイブリッド・ドライブ・システム
電気油圧ハイブリッド方式は、ポンプ制御方式に伝統的なバルブ制御方式から、油圧高出力密度、多軸制御と電気高精度制御、省エネの優れた特性の利点を組み合わせることで、迅速に市場に支持され、広く推進されている。
もちろん、電気油圧式ハイブリッド駆動システムは、さらに以下の3つのタイプに細分化できる：
比例制御システム
比例制御システムは、高精度、高速応答、簡素化されたシステム構造と容易な制御の利点を持っています。サーボ弁と比較すると、作動油の清浄度要求が低く、圧力損失が小さい。一定のオーバーフロー損失と絞り損失が存在するにもかかわらず、定量ポンプ＋弁のシステムよりもエネルギー効率が高く、クローズドループ制御が可能で、再現性が向上する。
周波数制御システム
可変周波数制御システムは、電源周波数を変更することでモーター速度を調整します。この調整により薬注ポンプの変位が変化し、負荷が必要とする流量または圧力がシステムに適合するようになります。その結果、このシステムは、基本的にすべてのオーバーフローと絞り損失を排除し、さまざまな油圧バルブの使用を大幅に削減します。
サーボ制御システム
サーボ制御システムには、サーボモータ駆動の全電動システム、サーボバルブシステム、サーボモータ駆動の電気油圧複合システムがある。サーボ電動システムは、油圧サーボシステムに比べて実行要素が1つ少ない。これは省エネだけでなく、高精度、幅広い射出速度調整、良好な低速安定性を提供します。全電動式射出成形機は多くのサーボモーターを使用する。その結果、開発コストが高くなり、価格も通常の射出成形機の数倍になる。
全電気サーボ駆動システム
全電動サーボドライブシステムは、主にサーボモータ、ドライバ、エンコーダ、コントローラで構成されています。サーボモーターは、コントローラーの指示に従って正確な回転速度とトルクを出力し、スクリューを駆動してプラスチックの溶解や射出などの作業を行う。エンコーダーはモーターの位置と速度の情報をリアルタイムで検出し、コントローラーにフィードバックする。これにより、クローズドループ制御が形成され、動作の精度と安定性が確保される。
電動サーボドライブシステムの特徴は以下の通り：
高精度：高精度の位置、速度、圧力制御を実現し、射出成形製品の寸法精度と品質の安定性を大幅に向上させる。
高応答性：サーボモーターは高速応答という特徴があり、作業状態を迅速に調整し、生産効率を向上させることができる。
省エネおよび環境保護: 油圧オイルの漏出およびエネルギー損失無し、より多くの省エネおよび環境保護。
低い維持費: 簡単な構造は、油圧オイルの取り替えおよび維持費を減らし、全面的な操業費用を削減します。
操作が簡単：デジタル制御システム、フレンドリーで直感的な操作インターフェース、把握と使用が簡単。
概要と応用
全体として、従来の油圧システムは構造的に信頼性が高く、価格も安く、メンテナンスも容易である。しかし、複雑な射出成形工程における高精度、高再現性の要求に応えるには苦戦を強いられている。高精度制御、省エネ、高速応答性を備えた電動油圧ハイブリッドシステムや電動システムが徐々に市場に普及してきている。一方、全電動サーボ駆動システムは、省エネ効果と精度が高いが、コストが高い。
電子、自動車、医療などの業界では、射出成形機が広く使用されている。現在、中国では比例可変ポンプシステムと可変周波数速度制御システムが主に使用されている。一方、海外では、伝統的な全油圧駆動のほかに、全電動サーボで駆動する新しいトランスミッション技術が登場している。例えば、全電動式射出成形機はクランプ力が高く、射出速度が高速で、コストパフォーマンスが非常に高く、70%まで省エネである。多くの企業が高精度サーボドライブシステムを導入し、製品サイズの一貫性を向上させ、スクラップ率を減少させた。同時に、エネルギー消費量と生産コストの大幅な削減を実現しています。
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