由OPC-UA接口連接的注射機、計量設備和機械手優(yōu)化了LSR生產(chǎn)

文/本刊編譯（原文來自Sumitomo (SHI) Demag）

為滿足汽車應用對公差的嚴格要求，住友德馬格與致力于實現(xiàn)最高LSR加工穩(wěn)定性的合作伙伴們一起，推出了完全優(yōu)化的自動化的LSR生產(chǎn)單元。

配有全新SAM-C機械手的先進的彈性體注射成型系統(tǒng)

在Fakuma 2021展會中，位于德國Schwaig的住友德馬格塑料機械有限公司（以下簡稱住友德馬格）推出了先進的彈性體注射成型系統(tǒng)。作為首次亮相于國際性展會的LSR加工技術組合，該系統(tǒng)的主要特點是，將完全自動化的Nexus計量系統(tǒng)集成到了一臺全電動的 IntElect 130/520-450注射機上，所有這些，都與該公司新推出的自主品牌的SAM-C直角坐標機械手無縫集成，滿足了針對LSR計量系統(tǒng)提出的新的2021 OPC-UA 40082-3 標準要求，通過最佳控制，確保了汽車應用的加工穩(wěn)定性。

在此LSR展品上，住友德馬格演示生產(chǎn)了一種復雜的自由形狀的汽車軸向密封，該密封的設計，允許采用直接澆口注射成型。為了描述加工這種高精密部件所具有的挑戰(zhàn)性，住友德馬格汽車及電子業(yè)務部門總監(jiān)Henrik Langwald解釋說：“密封唇必須完全打開，才能提供全面的功能。為確保模具的成型具有可重復性，我們設定了新的基準，要求所有的16個型腔必須滿足嚴格的公差要求。”

生產(chǎn)中，采用了一副Nexus的兩板模具，保持器使得密封部件在頂出端能保持穩(wěn)定。由住友德馬格內(nèi)部開發(fā)并全新推出的SAM-C“操作與放置”直角坐標機械手負責部件的取出和存放，這包括與冷流道針閥系統(tǒng)和直接注射系統(tǒng)的配合。該模具概念涵蓋了采用可互換鑲件來確保最高的生產(chǎn)靈活性。由于加工精度高，因此生產(chǎn)穩(wěn)定，滿足了對汽車安全至關重要的最佳密封要求。

效率與加工穩(wěn)定性

在此創(chuàng)新的生產(chǎn)解決方案中，一個重要的組成部分是由Nexus公司提供的ServoMix Z200計量系統(tǒng)。“該系統(tǒng)沒有支撐，料筒可以在不到5min的時間內(nèi)，快速而又安全地從104°的高角度發(fā)生變化。”Langwald介紹說，這樣，就可以方便而又快捷地進行清潔和維護, 同時有助于消除人為錯誤。

此外，該新一代的計量系統(tǒng)還擁有眾多界面，包括可確保精確計量色素添加劑的TrueFlow Nano顏色控制，以及一個校準功能。針對主要組分的料流，是以微升為單位進行計量的；對于添加劑，則以納米升為單位進行計量。

住友德馬格演示生產(chǎn)的復雜的自由形狀汽車軸向密封

OPC-UA貯備就緒的流量計量的設計特點是可快速更換泵體，其計量單元直接位于泵體上。這種設計的另一大優(yōu)點是，可以快速清潔注射螺桿。此外，所有新的計量設備都采用了新推出的OPC-UA接口，從而可以直接將計量數(shù)據(jù)與IntElect 130/520-450注射機的加工數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，確保了完全可追溯的和穩(wěn)定的生產(chǎn)過程。

與液壓系統(tǒng)相比，最新的ServoMix 機型能耗低，運行更具可持續(xù)性，且浪費和材料消耗都大大減少。用戶可以根據(jù)實際需要來調(diào)節(jié)流量，這樣，最多可節(jié)省70%的能源，因材料殘留在料筒中而導致的材料損耗不到0.3%。

IntElect確保實現(xiàn)最可持續(xù)的組合

Nexus裝 備 為IntElect 130/520-450注射機實現(xiàn)高效經(jīng)濟的運行提供了完美的補充，它專為加工LSR而配置。為獲得最高動力，住友德馬格內(nèi)部開發(fā)的IntElect驅(qū)動系統(tǒng)與變頻器和全伺服電機控制相結合，使IntElect成為目前市場上最高效的注射機之一。

“與傳統(tǒng)的全電動系統(tǒng)相比，IntElect減 少了20%的 能耗。”Langwald介紹說，大約高出2%的使用率，再加上高動力性、高精密性和平行的運動，使得產(chǎn)出提高了10%。此外，高精度和加工的可重復性還減少了缺陷和廢品率，從而進一步提高了產(chǎn)出，同時降低了成本。

當采用適合厚壁密封生產(chǎn)所需的最大鎖模力時，生產(chǎn)這種軸向密封所需的循環(huán)時間大約在30～35 s之間。IntElect的剛性模板設計為模具提供了最佳支撐，通過鎖模力，確保了壓力的分布更加均勻。該機器的其他特點是，所有的軸都實現(xiàn)了高度動態(tài)的運動，注射精度高，閉合軸為排氣提供了支持。而適用廣泛的序列編程，確保了靈活適應機器的加工要求。不僅如此，IntElect LSR加工單元所配備的過程控制技術也得到了擴展，包括進料壓力監(jiān)測和真空建立時間。

為了添加工業(yè)4.0控制、監(jiān)測等一體化能力，IntElect的OPC-UA接口還包括Euromap針對LSR計量系統(tǒng)于2021年6月1日推出的新的40082-3標準。“當然，也可集成Nexus ServoMix 系統(tǒng)，這樣，通過一個平臺，就能實現(xiàn)成型機與計量混合系統(tǒng)的無縫連接。”Langwald解釋道。他還提到了住友德馬格團隊內(nèi)部開發(fā)的基于網(wǎng)絡的myConnect軟件解決方案，該中央平臺允許客戶直接訪問廣泛的完全聯(lián)網(wǎng)的支持服務，幫助他們更好地管理生產(chǎn)，改善生產(chǎn)效率低下問題，降低成本，減少故障和停機時間。

為了演示這項密封應用，選用了瓦克化學公司提供的Elastosil LR3003/50硅橡膠，該材料具有-55～210℃的耐受溫度及50邵氏A的硬度，這使其非常適合制造這種自由形狀的密封。至于為什么選擇這種材料，Langwald解釋說：“除汽車行業(yè)外，自由形狀的密封還被用于消費品及電子產(chǎn)品中的電子元件。硅橡膠具有耐熱性，遇冷時能保持柔韌性，當暴露在紫外線和空氣中時不易老化。此外，該材料易于加工，具有良好的機械性能，且能在較寬泛的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。

新的SAM-C 機械手完美勝任高精密的LSR成型

整合到該演示中的另一亮點是住友德馬格首個自有品牌的、內(nèi)部開發(fā)的SAM-C機械手系列。該系列機械手專為鎖模力50～500 t的注射機而設計，適合循環(huán)時間≥10 s的標準應用。該LSR展品證明了使用機械手來避免部件污染從而避免導致部件受損的重要性。

“利用SAM-C，我們成功地開發(fā)出含機械手和材料處理技術在內(nèi)的最小的自動化注射成型生產(chǎn)單元。”住友德馬格自動化部門總監(jiān)Jürgen Schulze介紹了這種“操作與放置”解決方案的突出優(yōu)勢，他說: “憑借住友德馬格自有的伺服電機技術和低維護的驅(qū)動導向技術，我們最大程度地減少了對系統(tǒng)的維修和保養(yǎng)，確保了系統(tǒng)的高使用率。采用相應的真空技術，該系統(tǒng)的能耗也顯著降低。”

這種來自單獨一家供應商的工藝系統(tǒng)技術令客戶受益匪淺：機械手的硬件和控制軟件可以集成到注射成型單元中，且得到優(yōu)化的機械手的機械部分完全為住友德馬格的機器而訂制。“主要優(yōu)勢是，含注射成型和自動化在內(nèi)的整個系統(tǒng)提供了更具吸引力的性價比，且符合CE標準要求。”Schulze表示。