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          系統集成塑料熔體流動仿真功能助力提升效率和靈活性
          (時間:2022/12/8 14:22:06)

            葡萄牙 Yudo EU 公司于 2003 年成立,主要為歐洲和美國市場開發制造熱流道注射成型系統。據 Yudo EU 稱,新的 Yudrive2 熱流道解決方案是公司與其創新自動化技術合作伙伴倍福采用性能強大的基于 PC 的控制技術合作開發而成,在靈活性、精度和效率方面都樹立了新的標準。
            基于 PC 的注塑機控制解決方案
            Yudo EU,S.A. 隸屬于跨國公司柳道集團(Yudo),該集團創于 1980 年,總部位于韓國,專業從事塑料機械行業解決方案和注塑模具熱流道系統的開發和生產,在全球五大洲擁有 9 個生產基地、19 個子公司和 19 個代表處。柳道的熱流道產品可用于各個注塑成型應用領域,如汽車、醫療用品、家用電器、包裝和個人護理用品。在這方面,Yudo EU 始終以不斷尋求更智能、更優化的解決方案為企業 DNA,Yudo EU 公司總經理 Francisco Milhinhos 解釋道:”我們看到了市場對創新型熱流道解決方案的需求,希望能夠克服之前解決方案中的缺陷。這就需要找到一家具有創新精神的自動化合作伙伴。機緣巧合之下,我們通過葡萄牙經銷商 Bresimar 偶然發現了倍福及其高性能的 PC 控制技術。我們合作開發了極其靈活、精確和高效的 Yudrive2 熱流道系統! 

            倍福 PS 系列 DIN 導軌安裝式電源確保為安裝有 EtherCAT 插拔式模塊的信號分配板供電 

            熱流道系統是注塑模具系統的一個常用部件,用于防止熔融塑料在注入型腔前冷卻變硬。熱流道系統由熱流道和控制模腔內注射過程的針閥以及一個控制單元構成。Yudrive2 是一種基于伺服電機控制的熱流道系統。在傳統的熱流道系統中,針閥由液壓或氣動系統控制閥針移動的方式打開和關閉。但這種成熟且易于使用的技術在過程控制和質量以及能效、體積和清潔度方面存在缺陷。而在這些方面,基于伺服電機的解決方案具有明顯優勢。柳道公司的專家很快就發現了倍; PC 的控制技術可以滿足甚至超越用戶既定需求。
            集 I/O、工業 PC 和運動控制于一體的緊湊型解決方案
            緊湊性是柳道公司在尋找解決方案時的主要評判標準之一,因此他們決定采用 EJ 系列 EtherCAT 插拔式模塊搭建 I/O 層。EJ 模塊基于成熟的 EtherCAT 端子模塊,但其正面沒有夾緊觸點,而是在背面配備了一個插頭連接器,可以直接安裝在專用的線路板上。除了插拔式模塊之外,該信號分配板(本案例中由倍福為客戶開發)還包含了用于傳感器和執行機構的連接層。因而整個 I/O 解決方案的外形尺寸變得更小,并為 Yudrive 2 的生產過程帶來更多優勢。通過簡單地將 EJ 模塊和預制電纜連接到信號分配板上,不再需要用單獨接線的方式進行耗時和容易出錯的連接。這樣可以節省時間,降低成本,并減少對熟練工人的需求。它在維修和保養方面同樣優勢明顯。
            C6015 超緊湊型工業 PC 也安裝在信號分配板上,進一步減小了整個系統的體積。Francisco Milhinhos 認為,與傳統的解決方案相比,控制裝置的體積總體可以減少 70%。整個控制裝置被封裝在一個鋁質外殼中,既可以直接放在注塑模具上面,也可以放在旁邊,具體取決于客戶的安裝需求。
            一個信號分配板最多可以容納 4 個采用單電纜技術并配備 STO 功能的 EJ7211-9414 伺服電機控制端子模塊,每個模塊控制一臺 AM8122 伺服電機。每塊信號分配板都配備一個倍福的單相電源:一個輸出電流為 10 A、輸出功率為 240 W 的 PS1011-2410-0000 24 V DC 電源;兩個輸出電流為 20 A、輸出功率 960 W 的 PS3011-4820-0000 48 V DC 電源。由 Yudrive 2 控制的典型熱流道系統最多可配備 16 個針閥,需要連接 16 臺伺服電機。在這些情況下,更多信號分配板可以與數量可任意調節的針閥及相應數量的 EJ7211-9414 EtherCAT 插拔式模塊和 AM8122 伺服電機連接,從而實現以一臺 C6015 超緊湊型工業 PC 作為中央控制單元的模塊化系統結構。

            
            安裝在防護等級為 IP66 的 CU8210-M001 機柜防護罩上的無線 U 盤可以方便地遠程訪問現場系統 

            在注射過程中,伺服電機和蝸輪減速機通過合適的扭矩帶動閥針線性運動。必須對電機的特性曲線和齒輪比調整和優化,以符合空間和扭矩要求。由于倍福自主開發和生產所有伺服電機,因而能夠滿足這種注射過程的特殊需求。經過改進的繞組以及對軸和法蘭的調整確保了 AM8122 伺服電機在不擴大外形尺寸的情況下提供所需的功率,并實現了與蝸輪減速機的機械連接。這也確保了解決方案的設計足夠緊湊,并有助于在配置中保留已知、成熟的減速機類型。最終,伺服技術取代了常用的液壓和氣動技術,消除了由于漏油造成產品污染的風險,從而避免生產過程中出現廢品。此外,與傳統方案相比,伺服電機解決方案的效率更高,能耗更低。
            一致、開放的控制軟件
            在軟件方面,Yudrive 2 也受益于倍; PC 的控制理念,Francisco Milhinhos 證實道:“考慮到注射原料的凝固速度以及壓力和溫度等其它過程變量,柳道開發了一款塑料注射流動仿真軟件,可以無縫地集成到新的控制架構中!备鶕浖抡娼Y果可以生成配方,然后將配方加載到 C6015 上,在 TwinCAT 3 中執行。
            注塑過程開始后,模具針閥會被逐漸開啟和關閉。TwinCAT 3 NC PTP Motion Control 與高動態、緊湊型伺服解決方案結合使用,可以實現對針閥的高精度控制。這樣就可以提高工藝質量,節約成本,并通過最大限度地減少材料損失、表面瑕疵和零件缺陷的發生而降低材料消耗。TwinCAT 3 NC PTP 還能夠在運行時從位置控制轉變為扭矩控制。這樣就可以控制針閥的開啟和關閉過程中伺服軸的扭矩,從而防止閥針過載,進而延長使用壽命。智能控制方法一方面提升了產品質量,同時也給最終用戶帶來了前所未有的靈活性。由于 Yudrive 2 的核心 TwinCAT 3 可以自動檢測連接到控制器的模具類型,因此 Yudrive 2 可以與各種模具結合,生產不同的零件。并且能夠在仿真、配方部署和執行等工作流程中調整注塑過程。Yudrive 2 的通用性還能夠實現各種標準化選項,保障用戶投資安全,甚至是未來產品,因為相同的控制系統仍可與新模具結合使用。 

            可靈活安裝的 C6015 超緊湊型工業 PC 用作熱流道解決方案的中央控制單元 

            通用控制平臺進一步簡化了操作和維護工作,因為工人只需要維護一種類型的系統。操作人員可以獲取全面的診斷信息。診斷數據通過柳道公司開發的基于 HTLM5 的響應式 HMI 顯示,它通過 ADS 與 TwinCAT 3 進行通信。通過安裝在殼體外的 CU8210-D001 無線 U 盤設置一個遠程訪問點,并由倍福提供的防護等級為 IP66 的 CU8210-M001 機柜防護罩進行保護。這樣就可 以方便地連接平板電腦等移動設備,在上面用瀏覽器查看 HMI 畫面。這樣,操作人員就可以使用諸如手動加載配方、測試針閥的開啟和關閉以及監測溫度、扭矩和電機位置等各種功能,從而顯著提升工藝過程的透明度,進一步提高產品質量和設備的利用率。
            總結
            Francisco Milhinhos 在總結系統的眾多優勢時說道:“Yudrive 2 讓我們能夠永遠比競爭對手快一步。這個解決方案的出現為市場帶來了一種全新的結構緊湊、堅固耐用和高效的電力驅動模式,讓客戶能夠解決一些無法用傳統方法解決的問題,并滿足所有既定的要求!绷朗且患铱鐕,擁有多個模具和熱流道系統制造中心,因此其他市場也可以從這個創新的解決方案中獲益。例如,柳道目前正在向其位于中國的工廠推廣應用 Yudrive 2 系統。
            關于德國倍福(BECKHOFF)
            倍福(Beckhoff)是一家專注于自動化新技術的德資企業,創立于 1980 年,總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者,倍福定義了自動化領域的許多標準,是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、I/O 和現場總線組件、驅動技術、自動化軟件以及無控制柜自動化系統既可作為獨立的組件使用,也可將它們集成到一個完整的控制系統中,適用于各個行業領域。經過 40 年的發展和努力,倍福已在世界各地設立 40 家分支機構,加上全球的合作伙伴,業務遍及 75 個國家和地區。
            倍福于 1997 年進入中國市場,中國區總部落戶于上海市北高新產業園區,現有員工 320 人,辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
            公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準,并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司,倍福一直注重在技術上尋求突破創新,在業內享有“創新引擎”的美譽。倍; PC 的控制技術具有良好的開放性,它支持所有主流的工業通信協議,將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起,為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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