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全电动塑胶中空成型机未来发展驱势

全电动塑胶中空成型机

全电动塑胶中空成型机未来发展驱势

而塑胶中空成型机的功能进化,也如同工业革命世代变化,从早期的机械式半自动演化成液压全自动,如今发展到以全电动机构驱动,改变了过去自动化液压驱动的传统生产模式。

液压驱动虽然提供了中空成型机所需机械动作能量,使塑胶中空产品得以简易完美的成形,但是其缺点也是很多。例如:液压油的使用易污染工作环境。管线漏油不但使机台脏污,工作人员也容易因油污滑倒受伤,厂内环境更是难以维护,令经营及管理者头痛。

机械运转时不但油压马达以及作动元件噪音大,而且作动的油温甚高,不但使油箱周边环境温度升高,高温的液压油也会造成管线及液压元件老化漏油,长时间久了甚至可能爆管。也因为需要将液压油冷却降低其温度,因而需要导入冷水进入热交换器冷将油做循环冷却,这都是耗费能源,使用不当甚至造成冷却水渗入液压油产生乳化,整箱液压油因而报废,耗费极大生产成本。

此外使用液压油一段时间,因为脏污颗粒增加以及黏度变化,需要定期更换新油。而油压缸密封圈以及液压单元的各种电磁阀、压力流量阀也都需要检查有无故障或是老化,以免影响产品生产精度,昂贵的滤网更换更是周期性的成本支出。这种维护保养及整修更换的工作,往往耗费大量人力时间及金钱。

使用油压驱动的机械另有一很大的问题,就是不必要的耗能。因为油压单元靠马达驱动帮浦抽油注入油压缸中作动,生产过程中马达是不间断的运转,但在中空机的往复动作中,存在有等待成品冷却没有动作的时段,这时段的马达运转只是将油抽出又泄放回油箱白白虚耗电能。这对于拥有多台数的大型生产工厂其白消耗的能量尤为可观。对于讲求节能减碳的现代工业,应设法改变这现象。节能生产已是目前全世界工业界都绞尽脑汁想要达成的目标议题,也是机械设计发展的必然趋势。全电动塑胶中空成型机因而崛起快速发展,因其优点如下:

降低能源损耗:

模头料胚厚薄控制、模座左右移动、模板开关及风嘴上下移动等动作均采用伺服马达驱动,全机无油压系统。各动作只有在机构作动时才会用到电能,不像油压系统其马达需持续运转。伺服马达之高效率运转及瞬间扭力特性,有效达到节省能源之目的。

低噪音:

伺服马达作动声响分贝低又不刺耳,而且非连续性运转,如此整台机器在生产时其动作噪音程度可远远低于油压机台。工厂噪音降低后人员工作品质就能提升。

洁净、环保:

没有液压油之污染,没有繁杂的油压配管,无漏油而造成作业环境脏乱及污染之情形。更无废油需要处理之环保问题。

作动速度及精准度提升:

伺服马达之控制可达到在高速动作下仍有极高的准确性,如此对于生产效率之提升有明显之助益,产能也能提高。

减少维修保养成本:

伺服马达正常作动基本上不需做维修保养,不需换油、不用担心检查油管磨损或漏油,不需经常停机更换过滤器滤芯及检查清洗冷却器防止阻塞等工作,降低了许多维修保养工时,也节省许多更换零件的费用成本。

全电动塑胶中空机在工业4.0时代应有的发展驱势

在此以五大发展主轴来简要讨论其运用在塑胶中空成型机现阶段可有的作法。

全电动塑胶中空成型机

一、工业物联网的应用

全电中空成型机若导入工业物联网应用,机台安装各种不同需求的传感器,就可透过控制器的通讯将机台设备的运转参数、性能、生产数据,经由网络传输到云端服务器做大数据整合收集,这些大量的数据经过处理和分析后就能运用于机台管理、制程与性能改善,提升产品质量。而分析经验的累积可将机台发生的不良现象与感测的数据做比对分析,预估机台重要元件的耗损寿命,进而做备料以及拆装维修安排。不同客户的分析结果累积,也可用于机械制造者做为设计改良的依据。

全电动塑胶中空成型机

举例中空机成型机可做的远端监控项目;

塑料进料系统监控:掌握生产线的不同塑料消耗量,可预做备料及生产成本估算,并确保产品质量稳定,以及精确之原料调度及资金运用。

生产环境监控:因中空机模具通有冷冻水做冷却,因此环境温度及湿度会影响生产质量,监控同时可做除湿干燥及恒温智慧控制,不但有效降低耗能,也确保生产条件稳定,产品质量达标。

产能及检测数据监控:生产产能数据及时监控可确保生产流程顺畅稳定,亦可透过行动装置做为管理人员掌控机台之依据,并将重要数据送入服务器储存做必要之分析,做为日后机联网之智能发展,而在线检测系统不但可将不良品去除,并经过数据统计分析,了解问题产生之原因并实时做改善。

异常及故障警报:保全人员不需经常巡视机台,任何的异常及故障都及时传至中央监控系统以及行动装置,就算保全人员远离机台也能及时知晓,因而能立即做有效处理,缩短生产中断停机时间。

定期保养提示:不但做出保养提醒,并提供保养构造图示及相关处理之正确程序,延长机械使用寿命。

重要元件监控与使用寿命预估:利用震动、温度或压力嵌入式传感器监控,用以预测机器设备可能发生的故障或损耗,从而即早采取应对措施,可以把设备发生无预期故障的机率会降到最低,避免停机造成的损失,还可降低维修的人力和物力成本,缩短等待期,提升工厂产能。

二、网宇虚实整合系统的应用

中空成型机械可利用不同软硬件设备进行虚实信息的整合,使机台具备有智慧化的模拟管理模式,因而增进生产的效率,并改善机台在生产制程、产品设计以及人员教育训练等过去不易处理的问题。

机构设计模拟分析:中空成型机在机台设计时利用3D CAD/CAE分析软件模拟计算,做出最佳化设计,确保结构的强度以及构造轻量化,降低驱动力需求因而达到低耗能高质量的需求。

产品成型状态模拟:透过专业软件模拟出料及吹塑成型过程状态,将成品设计优化。而不用像以往需不断的透过试模做修改,耗时耗费金钱及人力。

机构动作模拟:设计图于加工前,可预先模拟机构动作及生产流程,确保设计尺寸无误,无动作干涉情形,降低错误修改成本及时间耗费。

保养维修教育:未来将机械设计融入AR/ VR,可用于客户实时教育训练,以及新机采购前之功能体验及展示,让客户更精确的选择所需以及有效率的人员技能训练。

外围设备整合规划管理:将中空成型整厂外围设备纳入虚拟整合规划,让客户正确的做出生产动线模拟设计及应用管理。

实机反馈:利用从机台实体所收集到的各项重要资料,再藉由软件协助对实机做出相对应的改善措施。并将实机反馈数据与虚拟做出比对,了解其差异性,做为人工智慧发展之依据。

三、人工智能的应用

人工智能的发展运用,将大幅提升机械的自主性控制,机台若具有自主性的智慧,就能减少人为的失误与参数反覆调整的损耗,并且能主动及时做产线生产之参数优化,维持稳定的生产及确保产品质量。

举中空成型机之可应用例如下:

夹模力变化之主动智慧调整(马达智慧扭力调整)、出料长短变化,押出机螺杆之转速补偿智慧调整、成品重量变化之出料厚薄智慧调整补偿、移模及开关模之速度闭回路智慧演算调整、加热系统之电量节能智慧调整、环境溼度与模具冷冻水温度流量之对应智慧调整、成品抓取及置放之自主智慧控制处理、更换模具生产之参数智慧设定及微调修正、

当机台人工智能发展的越完整,无人化工厂就越早能实现,不但机械自体能做智能控制,演化至未来机台相互学习生产经验,主动做出最佳生产参数设定及产品不良原因排除等等,大幅减轻管理人员工作压力及节省人工处理的时间与降低人为失误。机台若能完整做到自我学习、自我健康诊断、自我辨视认知及机台互动,就可完全进入到智慧产线的发展。

四、大数据及云端运算的应用

当中空机的机台装上了各种不同用途的传感器,即可将于生产过程监测的资料实时传送到联网服务器,让技术管理人员得以通过远端的计算机系统,从远端监控机械运行的状况,进而可用以做机械故障预测及诊断机台健康状况做为排产或维修保养依据,也可用以改善生产制程提高生产效率,或是用以检讨耗能状况不良率原因如何降低生产成本提升经济效益。但是巨量资料的收集储存除了要有大存储器的空间外更重要的是资料的时效性。随着机台不断的在传送大量的数据,过去的历史资料大量累积是否有保存的意义?是否成为垃圾数据无人想要进行处理?一

旦资料传送至服务器,管理人员须立即进行分析,将实时得到的结果立即做出反应修正,才能发挥资料传输的最大价值。但是数据的传输储存以及统计分析判断是一项特别的专业技术,需要有专属的软件以及专业人员才能有效处理,而云端储存及运算分析的发展结果也要有操控机台经验的人员做资料判读并采取正确措施,所以人才的培育是工业4.0发展最重要也最急需的一环。

五、智能型工业机器人的应用

工业机器人的使用在塑胶中空成型的产业自动化本来应用就很广泛,凡是在有危险区域内的工作、费力费时的工作、需要精度高的工作、动作复杂变化多但又要求速度的工作、往覆性枯燥但又需要高专注力的工作,都有必要以机器人取代一般人力。机器人不但工作效率高,全天候工作不喊累,完成的工作质量既稳定,也能全程掌控生产进度,早已是现代自动化工厂不可或缺的重要角色。

若机器人加入了视觉,触觉、听觉机能元件以及人工智能,并结合物联网通讯的运用,再进化到具备自我判断、自我学习能力,能处理复杂度较高的工作,将更是如虎添翼而达到多样弹性化的工作需求。

在大型中空成型机复杂性高的产品成型生产流程上尤为需要,这将是一项未来有迫切性的应用发展趋势。

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