聚焦辅助生产效率

作者:威猛(WITTMANN)集团 文章来源:PT《现代塑料》 发布时间:2009-05-29
在注塑生产中,纯净的原料供应致关重要,极佳的树脂干燥处理可避免制品起泡或产生流痕。此外,简单而高效的模温控制对于优化生产工艺、提高生产效率同样发挥着重要的作用。而为了实现快速、高效且无故障的生产运行,还必须选用高可靠性的机械手。

Metchem的中央材料处理系统

在某些情况下,中央材料处理系统是注塑加工生产的核心。为了提高生产效率并降低成本,位于波兰Wadowice的Metchem Spolak z.o.o(以下简称“Metchem”)于2007年安装了一套威猛(WITTMANN)的中央干燥和输送系统。在过去的24年里,Metchem一直是一家成效显著的汽车零部件供应商,其客户主要包括:菲亚特、沃尔沃、大众、宝马和丰田等。

安装在波兰Metchem工厂中的威猛(WITTMANN)的中央干燥及输送系统的一部分:带有输送单元的干燥机和干燥料筒

多年来,Metchem与威猛(WITTMANN)一直保持着卓有成效的合作关系。Metchem 目前使用的这套威猛(WITTMANN)的中央材料处理系统不仅帮助其节省了大约20%的能源和大约2%的材料,而且基于更少的维修保养和集中处理原料的优势,还极大地减少了用工量。

1. 干燥系统的特殊性能

Metchem将一套威猛(WITTMANN)的中央干燥系统用于干燥诸如PA6.6、GF30、POM、ABS和PE等各种不同的树脂。这套干燥系统由2台威猛(WITTMANN)的DRYMAX 900双塔式除湿干燥机组成,每台干燥机配有13个干燥料筒(总干燥量是3500L),每小时可提供900m3的干燥空气。

需要特别说明的是,这套干燥系统集中了节能和安全的双重优势。其基本功能之一是:由露点控制干燥剂的再生。根据露点的实测值,可以推迟对干燥筒切换使用,由此可缩短干燥剂的再生循环周期,最终达到节能的目的。此外,威猛(WITTMANN)开发的一种被称作“SmartFlow”的智能化的空气流控制技术可节省高达30%的耗能量。实际上,这是一种完全自动化的调节空气流的方法。根据不同的材料及材料处理量,通过空气控制阀门的自动调节,便可产生必要的空气流来满足各种特殊的应用需求。

该干燥系统的另一特点是具有材料保护功能,也就是说,每个干燥料筒中的料流量都会受到监控。在此情况下,如果在预设干燥参数条件下,料筒中的料流量骤减,干燥温度就会自动下降,以防止树脂因过度干燥而出现热降解。

为了使设备的占地空间最小化,整个干燥系统被安装到了同一平台上。同时,随着干燥系统与物料输送系统的无缝控制连接,使得整个中央材料处理系统的操作友好性被进一步提高,显然,单一控制为整个中央材料处理系统提供了更便利的操作。

2. 3条真空管道

这条物料输送系统包括3条独立的真空管道,其中,第一条用于将物料送入到干燥料筒中,第二条则将干燥后的树脂分别送达4台注塑机,其最大输送距离是75m。这两条管道都装有一个独立的风叶式鼓风机,它可提供多重优势,包括降低投资成本,以及坚实的(原料)无接触处理。这样,就避免了因油和粉尘等混入到输送空气中而导致对树脂的污染。然而,对于更远距离的输送,风叶式鼓风机的能力将达到极限。为此,威猛(WITTMANN)提供了另一种能力更强的爪式鼓风机(在重叠应用范围中,优先选用爪式鼓风机)。这种鼓风机也是一个干式运行装置,被用于第三条真空管道中,该管道的输送距离超过80m。

A200和A300系列给料机被用于向干燥料筒中喂送材料。基于模块化的设计结构,使得这两种给料机能够满足不同的料筒容量需求。作为一个选项,还可以为给料机装配一个电容传感器,以获得一些特殊的性能优势。一方面,当达到满载量时,料流会自动停止,从而可避免过载,并使泵的运行时间最小化。

此外,威猛(WITTMANN)的一项专利技术,即“残余材料时间视觉系统”则为该中央材料处理系统带来了另一大优势。它可记录下材料在料筒中的干燥时间,并且这些数据可通过高分辨率的触摸控制屏,以表格或图示的形式显示出来。当喂入注塑机中的料流量超出预设值时,操作员还可以选择“是否停止喂料”。

3. 高可靠性实现了安全生产

带有RFID编码(射频识别技术)的CODEMAX 连接站使得生产的安全性也大为提高。很简单,通过遥控,即可将特定的储存料分配给任何一台注塑机。在此过程中,控制系统会对各个管道进行识别,并确认其接口是否正确。在确认无误的情况下,才会执行料流的输送指令。如果连接出现了错误,输送程序就被自动取消,此时显示屏上会显示出错误信号和故障查找指令。操作友好的M7.2控制器使得操作员能够方便地完成设置和控制任务。

M7.2控制系统显示屏举例:材料在干燥料筒中的停留时间(上)及某时刻的连接站视屏图(下)

不同的菜单窗口,为干燥和输送系统的所有控制程序提供了最佳的管理模式。最重要的是,通过控制视屏,还可获得料流的详细情况。在此,完全文档化的信息直观地反映了料流从起点直到达到注塑机终点的整个过程中各阶段的状况。每种模塑成型部件都有其特殊的材料预处理过程,如干燥、着色和加入回收粉料等,所有这些预制过程都可由图表显示出来(可嵌入任何设置)。

基于整套系统中对每个环节的全面监控,可以做到随时停机,进而利用准确记录的料流数据,对出现的问题进行全面分析。使用一台普通电脑,即可使该系统实现计算机联网操作,由此可带来更灵活的操作模式。这使得制造部门在办公室就能够实现对整个生产流程的全面监控管理。如果必要,还可以调整生产工艺。利用企业的内联网或国际互联网,就可在任何一台计算机上看到M7.2控制屏上的所有信息。

Metchem在其一台计算机中安装了OPC服务软件,通过采用标准化的OPC协议,来选取并保存所有相关的工艺数据。至于选用哪一个数据以及对该数据做怎样的本地化处理,其权限完全是自由的。从单纯的收集露点数据,到显示所有周边设备的错误信息,一切都可以实现。这使得Metchem能够为其客户提供一个非常清晰的生产报告,以显示其所使用的所有工艺参数。

总之,在所有这些软、硬件的相互作用下,使得Metchem的生产灵活性和安全性达到了极佳状态,并且不受生产条件的限制。

双体冷却:全新而简单的“冷却”

到目前为止,塑料加工商们仍然需要购买各种不同的加热和冷却装置,以适应高低温不同的各种模温控制需求。然而,几乎所有的客户都明白,同时使用多种设备意味着过高的投资成本和维修保养费用,以及更多的占地面积和操作培训需求。

为了使这一问题得到彻底改善,威猛(WITTMANN)已经向全球市场推出了一种新的双体冷却系统,该新产品首次与威猛(WITTMANN)的TEMPRO plus C系列模温机一起使用。使用该系统后,仅需要一套加热和冷却装置,就完全可以满足操作温度范围在20~160℃的温控需求。

在Fakuma 2008展会中,威猛(WITTMANN)展示了这样的一套新的温度控制系统,它既可采用间接冷却的操作方式,也可采用直接冷却的操作方式。这一全新的双体冷却的优点是:基于预设的转换温度,系统能够在间接冷却(设置量)和直接冷却(最大量)之间自动转换。

1. 间接冷却

在上限温度范围条件下,使用间接冷却能够取得最佳效果。这是因为,此时即使是少量的能量也不再需要,并且能够确保校准精度达到±0.1℃。如果超出了90℃的预设温度值,冷却阀门就会在软件的触发下打开,让冷却水流到冷却盘管中,以使热交换器中的水循环介质被冷却到设定温度值。总之,间接冷却能够防止温度的波动,从而实现90~160℃的最佳温度传导。

2. 直接冷却

与间接冷却相比,直接冷却能够达到100%的冷却效果,且适合对20~90℃的可选低温范围进行控制。当产品与冷却水(其温度可精确到±0.5℃)之间存在5℃的温差时,它使得对此类应用条件下的温度控制成为可能。

如果要求冷却温度低于90℃,温度控制单元就会在达到设定的转换温度值后,自动切换以实现直接冷却。如果超过了设定温度值,两个阀门就会同时启动。此时,模具冷却回路中的温水就会经由出口阀而被输送到冷却水道排出。冷却水则通过冷却阀直接流到热交换器中,这使得在20~90℃的低温范围内实现高效冷却成为可能。

此外,直接冷却的另一个优点是,可以快速冷却到预设的安全温度值,从而实现模具的快速更换以节省时间。

3. 双段冷却

威猛(WITTMANN)的TEMPRO plus C加热冷却单元提供了极为优化的使用便利性能。各种不同的工艺数据,如实际/设定温度、水供给、系统和泵的压力,以及流量和其他特性数据均可被提出,并在彩色TFT-LCD显示器上显示出来。

通过专为每一个回路而单独设置的菜单,就可以触发直接冷却功能。对于带有间接冷却单元的TEMPRO plus C系列而言,则可以操控一个双冷却回路,其中的第二冷却回路是标准的间接冷却回路。在预置双冷却回路情况下,如果温度低于90℃,单元开关就自动地从间接冷却转向直接冷却。

TEMPRO plus C温度控制器既可作为单组控制单元,也可作为双组控制单元

从上图起:TEMPRO plus C DUO冷却系统设计图、直接冷却功能图及间接冷却功能图

4. 应用案例

TRODAT是一家领先的创新型布印设备制造商,位于奥地利的Wels。其Wels工厂拥有500名员工,每天需要生产出大约10万枚票贴。需要特别说明的是,TRODAT还是目前“流行印花”的发明者,其PRINTY产品上的所有零件,如罩盖、盒体等,均在该工厂中生产。在这些产品的生产过程中,要求将模具温度控制在30~95℃的范围内。

基于威猛(WITTMANN)与TRODAT之间的长期业务合作,以及他们对创新的共同追求,为了在保持低成本的情况下优化生产工艺,使得TRODAT将威猛(WITTMANN)的双体冷却系统成功地用于其生产中,并获得了极好的效果。

一台恩格尔的ENGEL ES 650/200 W注塑机被用于生产PRINTY 4912系列的布印机罩盖。该产品由2个组件构成,它们是在一多型腔模具中被成型的。基于该生产中的浇口重量、注射量以及产量等工艺数据情况,TRODAT希望通过优化工艺来进一步降低循环周期。分析表明,在该循环周期中,冷却时间占了其中的50%,因而,缩短冷却时间便成为进一步改进加工工艺、提高效率的重点。

到目前为止,TRODAT在其生产中一直使用的是6个单独的直接冷却装置。基于优化生产工艺的要求,现在2台威猛(WITTMANN)的TEMPRO plus C (间-直接冷却)系列模温机被用于该生产中。由于仅使用一台设备就能够同时实现直接/间接冷却功能,以对整个模具温度变化范围进行控制,因而直接带来了生产效率的提高。

除此之外,TEMPRO plus C系列还具有如下优点:无需保养的超声波流量监测、基于传感控制的压力监控、不受限的空吸容量、串行接口和用户友好的彩色TFT-LCD显示屏,以及全面的加热和冷却功能。

“我们在低温范围内增加了直接冷却控制,从而将循环周期降低了18%,并且生产效率也得到了极大的提高。” 在TRODAT 的Wels工厂中负责热塑性塑料加工生产的Dobritzhofer先生介绍说,“通过使用双段冷却系统,我们还实现了加热和冷却的标准化操作。随着冷却工艺的改进,使得员工培训、备件购买和仓储等问题都更加简单易行,由此所带来的潜在节约正是我们所期望并为之努力的,这其中还包括了设备的购置成本。过去,我们需要运行6台模温控制器,而现在,仅需2台威猛(WITTMANN)的双段间接冷却系统,就能够满足控制每副模具温度的需求,并且控制温度可达到95℃。”

W721机械手:快速且可靠

作为一款可适用于大多数注塑成型生产的新型自动化装备,威猛(WITTMANN)的新型W721机械手能够实现更短的生产周期,从而带来产量的提高和成本的降低。在过去的1年多时间里,4台W721机械手已在Carlco Technical Plastics(简称“CTP”)的精密技术部件的生产中发挥着主导作用。

Carclo Technical Plastics的生产现场一角:其生产设备中配备了威猛(WITTMANN)的自动化系统

CTP是一家专为医疗器械和健康保健市场生产一系列订制产品的加工商,在其位于英国Mitcham的生产工厂中,该公司主要采用注塑成型、嵌入成型、二次注射以及组装技术生产其产品。

CTP在Mitcham工厂中每周需要生产出大约2000万套用于医疗诊断的成型部件,9台机器被用于这些产品的生产。为了提高其精密技术部件的产量和市场份额,CTP为这些加工设备安装了4套威猛(WITTMANN)的W721三轴全伺服机械手。随着W721机械手的使用,该公司提高了生产的自动化水平,不仅确保了产量的稳定增长,而且减少了废品率和机器故障。

CTI的模塑工厂经理Andy Fay介绍说,在与威猛(WITTMANN)接触的最初阶段,机械手的质量是其考虑的首要因素。因为该公司使用的是深型腔模具,因此,在每周7天、每天24h的洁净室生产条件下,快速、高效且无故障的生产运行就显得非常重要。“然而,威猛(WITTMANN)对其机械手的操作性能却充满了信心。他们首先为我们提供了1台机械手以供试用,我们将其用于白色涂料的喷涂生产中。结果表明,与我们以前使用的机械手相比,威猛(WITTMANN)机械手使产量提高了10%。”

Andy Fay接着解释说,将成型好的滴管从注塑单元中取出,要求机械手的自动取出操作要非常稳定。“与以前的机械手相比,威猛(WITTMANN)提供的W721线性机械手采用了更加稳固结实的Y轴,这使我们能够大幅度缩短取件时间,从而提高产量。此外,这款新型威猛(WITTMANN)机械手还具有极高的可靠性,因而不用担心因定位不准而损坏模具的现象发生。”

显然,肘节机构采用了齿动啮合设计方式的W721机械手为客户带来了更强的竞争优势。与只有6kg负载量的竞争产品相比,W721机械手的负重量达到了10kg。这表明,这种采用非气动机械设计的产品正在赢得客户的青睐。

Andy Fay表示,签单后的快速响应是该公司愿意与威猛(WITTMANN)合作的另一个原因。“极短的产品交付时间,以及包括安装和售后服务在内的出色的服务,威猛(WITTMANN)总能够快速响应我们的需求,这让我们非常感激。”

基于双方在机械手项目上的成功合作,目前,CTP还使用了威猛(WITTMANN)的广受市场欢迎的TEMPROPRIMUS-C模温机(9kW水式)。Andy Fay解释说:“这些温度控制器的价格极具竞争力,这意味着购买新的替换产品比维修旧设备更具成本效益。”

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…