技術答詢-鎖模篇
直壓式鎖模是利用「虹吸原理」配合油壓缸內的液壓油作直線往復運動。鎖模壓力怎麼計算?油壓缸面積乘x系統單位壓力=鎖模壓力,由於油缸面積大會影響開關模的速度,所以需配有較小直徑的快送缸通常是對角兩支,少部分會使用連接於鎖模高壓缸的方式,也能很快達到快速開關模的目的。
我們的產品設計直接加壓力鎖固模具,具有直接、簡易、無結構干涉等諸多優點,至於如何鎖固?現在較進步的作法是關模升壓後直接以單向閥鎖固,開模時先打開單向閥再開模即可,不再需要額外的動力兼具節能效果。若設計的好再加上零組件選用適當絕不會退壓,還可以延長使用壽命降低保養成本,只需要久久換一次油封即可。
單缸直壓鎖模的活動模板設計較簡單,精密度比曲肘式高出許多,但因單缸直壓鎖模的油壓缸面積大,鑄件製作及柱塞的熱處理、油封件的選用均會較困難,尤其是運用在大台機器問題會比較多,這時候建議選擇複數油缸方式可以改善。另外單缸直壓因為是直接施壓在活動模板模具上,模具的平面精準度將十分重要,如果精密度不足會直接影響鎖模的精準度,需要特別注意。
四缸鎖直壓式模則是藉由輻射式模板設計施壓於模具上,容許模具在範圍內的公差內,複數油缸還有自動的平衡校正功能,不影響鎖模的精準度,適用範圍較大。
這是過去使用四缸直壓式鎖模最常見的問題,大多是過去不好經驗累積的印象,事實上依巴斯葛液壓原理說明:當連通管內的液體被柱塞加壓時,液體將向形狀各異的連通管四面八方平均擴散,所承受的壓力會平均分佈,因此理論上不管複數油缸是多少個都會平均施壓,那為什麼會有四缸直壓式鎖模施力不平均的現象?其實是源自於零組件加工的不夠精準,只需要改善加工品質問題就可以改善。
哥林柱是什麼?
哥林柱是安装在機械上的橫桿形狀機件主要作用是牽引作用,哥林柱的使用原理是用來平衡模板滑動、承受張力,哥林柱是射出成型機領域是中的重要機構之一,尤其在鎖模機構裡,哥林柱的性能直接影響到系统的鋼強性和稳定性,我們的產品有提高哥林柱結構的特性,更能有效提高系统的整體效能。
哥林柱在射出成型機機構裡是作為拉動活動模板的工具,我們的哥林柱將安全係數增加一些就不會有斷柱之虞,加壓釋壓時也不會有劇烈震動更不會對哥林柱造成影響,若加上智慧程式控制釋壓狀態,則更是絕不斷裂哥林柱的保證,具有先天及後天的設計優勢。
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首先要先強調日本射出成型機並非全部採用曲肘式鎖模設計,也是有較優的直壓鎖模設計,例如SODICK射出機,約二十年前曲肘式鎖模就被日本射出機逐漸淘汰,轉而使用直壓式、直壓複合式等鎖模方式,因為近年節能優點的全電式射出成型機推出,價錢成本很高,為降低成本才使曲肘式鎖模敗部復活。那為何全電式射出機要使用曲肘式鎖模設計?原因是驅動的伺服馬達價錢昂貴,只需要搭配一個曲肘式的伺服馬達即可,說到到底就是省錢罷了。
曲肘式的方式缺點多,但日本各品牌全電式射出成型機的曲肘型式全面轉向保守,只求磨耗量低盡量不影響鎖模的精準度為原則,而犧牲開模行程較長、型式較美觀和設計創意等重要設計要素,曲肘變得只是開關模的工具而已,早已不復當年各種曲肘式創意互相競爭的意氣風發。我們推薦堅持高品質的SODICK,採不妥協的路線,運用的是伺服馬達趨動但仍克服設計困難,堅持採用直壓複合式鎖模設計。
單缸直壓式鎖模有製作難度高、成本較高等缺點,因此才會衍生出直壓複合式四缸鎖模設計,例如:日本TOSHIBA中型機以上就全部都是用複合直壓式鎖模,歐洲大廠HUSKY更是將複合直壓鎖模作多型式運用,是業界的個中翹楚。複合直壓式鎖模的結構較為複雜,關模就包含關模到位、齒位校對、夾住哥林柱T型牙槽、加壓鎖模等動作,浪費時間常達數秒之譜,因此大多被用在300T以上的中大型機種(小機的淨循環時間不到2秒禁不起數秒的浪費),且因結構的複雜對零組件的耐用度形成極大的考驗,推出十多年市場上仍存在不少疑慮,只有少數廠商大量生產。
四缸直壓式鎖模設計有和複合式一樣的多缸設計優點,但卻少了複雜的動作,甚至連調模程式及動作都不用,故障率最低,時間甚至比曲肘式還快,大中小機型都能適用,是目前統整最為良好、最成熟洗鍊的鎖模設計,成功的關鍵在於整機模組化、精密加工的概念,維修成本低除定期更換油封之外,幾乎不需保養,設計耐用度達15年以上。
低壓關模3大優點:
- 沒有曲肘心和孔之間的間隙公差問題,在行時也沒有磨擦重負荷造成的阻力,加上不必受到曲肘加壓鎖入時約20倍放大率的限制,快送缸可以做得較小壓力就降低了。
- 使用精準的線性滑軌,公差只有0.01mm順暢度又高。
- 導入電子偵測系統,當壓力流量波動時可以1ms的高速傳輸訊號,切掉關模動作並開模,有效保護模具的安全,這對射出成型機是極重要的防護措施。
這一樣是受限曲肘高壓鎖入時幾何角度換算出約20倍放大率的問題,一方面是關模油壓缸就被限制住了,不能任意加大,因此關模缸在非高壓鎖模時只有射出成型機標定的鎖模利1/20而已,二方面因油缸的方向被固定,開模方向又少了柱塞的面積空間,而使開模力更少於1/20,因此會有開模力不足的困擾,這些是油壓式曲肘式射出成型機無法克服的問題;在大型機上使用還有一個困擾是關模油缸因受限制無法做小一些,使得關模低壓的壓力都太大了,對模具保護的效果相對較低。
直壓式射出機就沒有這方面的問題,因為關模和高壓鎖模式不同的油缸控制,快送缸可依實際需求設計不會受限,若設計方向正確,開模端的面積還會比關模端大,開模力自然比關模力大了,順帶的好處又有利於低壓關模的準確度。
不需要避免,因為根本不會;直壓機開模時只是釋放掉鎖模壓力然後拉開活動模板,絕不會有震動的問題,曲肘機則是須強力拉開曲肘的直線拉伸狀態,此時哥林柱材質被釋放的能量將壓迫曲肘作瞬間的反彈,這就是震動的由來,越高壓震動情形就會越嚴重,這也是曲肘式射出成型機哥林柱易斷裂的原因之一,若以電腦修正震波將會使週期時間拉長,而修正太多也會降低拉開的力道。
大有關係,當產品出現毛邊時常是模具、機器、射出、塑料各方互推責任,作為生產工具的射出成型機只需要將模板強度標準提高,就可輕易釐清毛邊問題的責任歸屬。宜得世的製機哲學制定了高於世界標準的標準,在最高系統壓力狀態下實測模板變形度須在萬分之二以下,這個標準的嚴苛程度是大多數射出成型機的兩倍以上,除非高於機器鎖模力的模具絕不會產生毛邊,模板更不可能會斷裂,可生產更精密的產品是我們的優勢。
油壓式曲肘式鎖模在高壓鎖入時實際速度急降、壓力急升,這是因為幾何角度構成的放大率形成的自然現象,工作階段必須一股作氣壓緊、將哥林柱拉伸完成,才不會被哥林柱的彈性係數將曲肘彈回,這造成在實施壓縮射出時第一起始位置的不精確,開始壓縮時因無衝力相助能加壓的幅度有限且不準,因此在壓縮射出的領域常是缺席的份;全電式曲肘式射出成型機第一起始位置因有滾珠螺桿的支撐可較油壓式準確,在開始壓縮的準確度上也比油壓式好,因為是以附載感應器(Load Cell)偵測施壓較不需衝力配合。
直壓式射出機由於沒有曲肘式壓入時的幾何角度變化造成的干涉,在使用壓縮射出動作時最為直接有效,不但第一起始位置完全精準,開始壓縮時更是因只需以油缸加壓即可達到目的,是目前最符合壓縮射出動作的理想設計,去年宜得世更成功開發高速壓縮射出技術,速度比全電式更快,承台灣中央研究院高分子研究所奈米研究室採購,作為高階奈米篩網的製作,目前在超薄射出產品方面也已有多項應用實例。
大多數直壓射出成型機設計是由上面往下汲滿高壓油缸的方式,理論上有自由落體原理加持感覺安全多,但缺點是需要一個獨立的副油箱來配合,機器外觀上會補教不美觀,保養上也卉多一個副油箱相對維護成本較高,在宜得世射出成型機四缸鎖模的設計規劃中,為維護外觀整體美觀,是沒有空間可以將油箱放在機器上面的,所以我們採用由下往上汲油的方式,除了一些空氣栓塞的小問題需要解決以外,因為理論上原理相同自信一定會達到相同的效果,和嘴巴以吸管吸果汁一樣簡單,談不上是「大膽」但我們創新替客戶想更多。
直壓鎖模均使用「虹吸液壓原理」,填滿高壓缸的動作並非由泵浦來完成,再以快送缸高速關模時一併帶動高壓缸前進,此時虹吸作用自然發揮作用將油箱的油同步帶入高壓缸內,這個速度可以比泵浦打油的方式快上數倍到幾十倍都沒問題,而且不需額外使用任何的動力,是最經濟的低壓高速油壓傳送方式。
由上往下也是應用一樣的原理運作,若只由自由落體來補充不但比泵浦慢數倍,比虹吸傳送更不知要慢上幾十倍之多,況且也更易混入氣泡造成空氣栓塞現象,看起來安全是因為在滿油閥開關時是在滿油狀態下進行,此部分絕不會混入空氣;至於由下往上汲油的方式,在滿油閥切換時是有可能在循環油未完全飽和的狀態下進行,比較可能混入空氣而造成空氣栓塞現象,尤其是大台機器吸油量大時更可能發生,若未能把握能克服就不敢使用此方式,這是為何市面上都採用由上往下汲油方式的主因,但只要能克服這個問題點你可放心使用,我們是專業的射出成型機專家,專業程度直得你相信,射出成型機的外觀也將更為美觀和功能經的起考驗。
架模時料管會上仰,除了極少數是模具的R12冒口形狀已破壞或不準確以外,大多是機械結構問題,尤其是使用多年的射出成型機更常出現此問題,不應以架模不準這麼簡單看待。料管座是受底座的射座油缸推進,當射出時或座進時藉以頂住模具冒口,因為射座料管的直線和底座的直線是平行且有距離,當幾噸Tonf以上的油壓力推進頂住模具冒口時,因射座和底座的間隙以及平行距離兩個綜合因素會產生力學上的「分力」,而將射座連同料管往上推這才是「架模時料管會上仰」的主因。
舉例 : 德國射出機大多採用同一水平分左右兩支射座油缸拉射座結構,就絕不會有分力,使用再久也不會發生這種情形,日本、台灣的射出成型機大多系出同源,就會產生此現象,尤其是機台老舊耗損加大,更會擴散「分力」效應。解決方法會建議,因為先天設計缺陷無法改變,只能整修射座和底座的間隙使之減少,即可改善;設計方面,不是採德國系列結構的話,就須盡量將平行距離減少,三角函數數值因之減少即可大幅減少分力,結構方面最好設計線性滑軌,才可達到幾近零間隙境界,更可進一步減少上仰可能性,若是其他種類的結構,就更需加強該處精密度的設計和管控。
歌林柱名稱由來
哥林柱Corinthian pillar是英文直接音譯,射出機鎖模的四支長柱常被稱為哥林柱,台灣則俗稱大柱。哥林柱並不是以哪個人發明而命名的,因為哥林柱沒有什麼可列為發明的特殊物理或力學原理,而是以希臘科林斯神廟建築規格Corinthian order的多支長柱建築模式而引用,英美歐的文化都來自古希臘,對於長柱習慣以哥林柱稱呼,以有別於一般柱子。
哥林柱是什麼?
哥林柱是安装在機械上的橫桿形狀機件主要作用是牽引作用,哥林柱的使用原理是用來平衡模板滑動、承受張力,哥林柱是射出成型機領域是中的重要機構之一,尤其在鎖模機構裡,哥林柱的性能直接影響到系统的鋼強性和稳定性,我們的產品有提高哥林柱結構的特性,更能有效提高系统的整體效能。
〈延伸閱讀:為什麼我們的哥林柱不會斷?〉
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