运动控制可降低功率需求并提高效率和塑料制造。

看看你周围。可能会看到几十种不同的塑料用途。在家式，电子，包装，运输等，塑料在我们的生活中无处不在。塑料行业每年估计每年生产2亿吨材料。在过去，塑料成型机严格是液压系统。今天，电子朝向在行业中发挥着越来越重要的作用，提供了提高性能，提高吞吐量和减少运营成本的途径。

有四种主要的塑料成型类：热成型，吹塑，挤出和注塑。特别是在热成型和吹塑的区域中，运动控制已经获得了坚实的立足点。在热成型过程中，将塑料片加热并压入模具中以形成形状，例如板或杯子。最近使用预印牙的趋势使制造商能够轻松生产图案化的商品。热成型预打印片需要识别和精确地定位配准标记，然后将模具循环同步到片材的位置。像打印一样，它是运动控制的完美应用。

使用伺服电机控制纸张供给系统不仅允许塑料片的位置相对于压力机精确同步，它为增加的吞吐量提供了一个简单的途径。“你了解一切的立场，”Bill Henderson（Bill Henderson）说，Bill Henderson说：西门子工业公司（诺克斯，格鲁吉亚）。“你知道网络的位置，你知道打印标记的位置，你知道模具的位置，所以你可以在打印标记甚至有的比赛前开始模具循环。你可以以更高的速度运行线路生产更多的产品，即最终用户想要的。“

复杂性水平是在飞行中填充的。模具在纸张达到最终位置之前开始向下运动，消除死区时间。以下步骤修剪，需要精确同步形成的部件，用修剪压力机进行精确同步。通过运动控制技术，任务很简单。机械皱折，不是那么多。“这种修剪过程与a非常具有挑战性机械线轴，“亨德森说。”我甚至不想想象该系统。“

移动压板
吹塑成型是电子轴系越来越多的应用。在典型的吹气/填充/封印机中，如Weiler Engineering Inc.（Elgin，Illinois）为制药行业生产的爆炸/填充机器（Elgin），一台机器形成塑料瓶，用产品填充，并密封它（见图1）。

塑料以桶形挤出头的颗粒开始。螺钉运输颗粒，同时枪管中的热区域使塑料接近其熔点。螺杆中产生的能量完成了该过程，将塑料转换成高度粘性材料，该材料被挤出为称为型坯的柔韧管（见图2）。在挤出头下方，用一个或多个匹配腔留下的两个压板一起留在一起以捕获型坯并将其包围以形成模具。通过顶部吹入的高压空气膨胀柔软的塑料，将其压在模具的侧面以形成形状，然后冷却。该过程通常需要10至14秒;为了增加产量，模具经常具有一系列空腔（见图3）。

熔化温度和膨胀率等材料特性从塑料塑料变化。为了解决粘度变化，机器通常会增加或降低螺钉的速度，伺服电机的完美任务。典型的WEILER机器中的挤出机仅运行大约140 rpm，因此它们使用AC电机与变速箱一起驱动。

可以提供节能的替代方案是使用同步直接驱动电机驱动挤出机螺钉。它可以增加动态范围，增加灵活性。“您必须为电机规模为您所需要的最大扭矩，”应用工程师雷塞维特（Ray Seifert）说Baumueller-Nuermont Corp.（Bloomfield，康涅狄格州）。“当它们以除额定电平以外的速度和扭矩运行时，同步电动机比异步电机更有效。”直接驱动螺钉另外消除了齿轮箱损耗。该方法可以将效率提高到15％。鉴于这些机器经常运行24/7，节省可能很重要。

由于密度和膨胀率的差异，变形型型型通常需要变化坯头的衬套和销，如果不是完全不同的模具。使用运动控制而不是液压系统将压板定位在挤出头下方可以大大简化和加速转换过程。“用液压系统，每次改变模具，调整液压缸时，你必须重置帽子成型和填充头的”向下“位置，”威尔梅尔电气工程经理Robert Mazur说。“通过电动伺服伺服电机，一旦从触摸屏调节并保存在配方中，您只需选择该模具和塑料的配方。你不必每次都要继续设置它。“

除了效率外，使用运动控制可以消除污染源。液压缸可以泄漏油。药品制造商根据产品纯度的严格规定运行，因此它们不喜欢将液压缸放在填充区域上。运动控制提供干净的替代方案（参见图4）。

电动定位压板也降低了震动和机器磨损。伺服电机迅速地将压板迅速带到其位置，并恰好停止，与液压公羊不同，它只是将压板猛击在一起，直到它们撞击硬盘，搅动机器。根据机器底盘的强度和刚性，这种重复性冲击可能会导致显着损坏。

然而，高冲击方法确实提供了改善稳定性的益处。“当你有两个移动的压板时，一边需要比另一方更强大，”Mazur说。“用液压机，我们在一侧放一个较大的圆柱，所以你永远不能恢复它。你不断推动另一个气缸。”也就不说，运动控制不能执行任务，它只是需要更加谨慎的，测量的设计方法。“通过伺服控制，您可以控制扭矩设置，”Mazur说。“然后，将左模模式以小于100％的扭矩模式操作左模伺服，将右模伺服保持在位置模式。”这是一种不同的技术，但结果是使用清洁剂，更高效，更灵活的技术的稳定性相同。

把它泵起来
如果运动控制在热成型和吹塑市场中具有实心的基础，它仍然在挤出和注射成型中使用液压系统的位置。问题主要是规模之一。运动控制可以有效地以小机器执行，但有限制。“在较大的机器的某些时候，您仍需要液压系统的优势，”Seifert说。

在推动吞吐量，机器建设者和最终用户的驱动器中，努力将尽可能多的产品放入单独的模具中。问题是产品数量越大，将塑料推入腔中所需的压力越多，这需要高夹紧力和高注射压力。“这两种东西都可以用伺服控制应用，但随着模具的变大，压力和夹紧力越来越高，所需的电机的尺寸变得不切实际，”亨德森说。“回报率下降即将减少。这就是OEM和最终用户正在努力的东西。这就是我们必须在盒子外工作一点点工作的地方。由于机器的尺寸，我们可能总是在注塑成型中进行液压系统，因此让液压系统更有效。如果我们必须与之忍受，让我们更好。“

在标准液压系统中，恒定速度可变排量泵保持油压。泵电机是否运行RAM是移动的，这意味着它不断使用电力。在操作24/7的机器的情况下，这代表了大量浪费的能量。伺服控制的变速，固定位移液压泵为该问题提供了解决方案，仅在需要流量时运行。其余的时间使用可忽略的力量。“在夹紧循环期间，当你需要大量压力但几乎没有流动时，电机根本没有转动，”Seifert说。“你可以通过所有时间运行液压泵的标准方法来实现非常高的效率。。“除了在运营成本上获得，该方法还减少了磨损并增加了一生。

“变速液压泵与经典的可变液压系统相比，巨大的节能，”西门子的行业顾问同意迈克脚步。“它使用较少的石油，节能我听到很大，高达50％。”

液压与电气
虽然运动控制的塑料市场持续增长，但该技术不太可能随时取代液压。一些最大的壁垒似乎与表现有关。“它真的很归结为成本，”戈德说。“在什么时候，OEM愿意接受建造一个全电子机器的成本？伺服器没有得到他们可以完全淘汰水力的地方。大小与成本论证只是不存在。”

“从长远来看，客户将用电机保存，但电器并不总是答案，”Mazur说。“你需要妥协是成本效益。”公司正在寻找生产的全电机。确实，到目前为止，他们已经建成了两个，虽然市场验收已经混合了。部分问题是许多公司缺乏伺服电机的经验。毕竟，如果由于它被关闭，最精确，高效，高吞吐量的机器是无用的a fault. "Smaller companies don’t have engineering people on staff," he observes. "They rely on maintenance people to maintain the machines and sometimes they just don't have the technical expertise to handle the more complicated servos, even with the diagnostic tools we supply.”

亨德森同意了。“挑战是在合适的时间内拥有合适的人，并具有能够保持机器运行的正确知识库。”最终，如果运动控制行业想要一个更大的塑料市场，所以需要质疑如何最好地缓解转型为最终用户。“最终用户不保留其工程资源，”他补充道。“问题是我们如何接受我们的知识和我们的专业知识并将其放入客户的手中，以便他们自己照顾机器？”