1. 자동 디스크형 플라스틱 사출성형기의 작동 원리
아시다시피, 중국에는 수평 사출 성형기의 주파수 변환 및 에너지 절약 변환에 성공한 사례가 많습니다. 제화 기업에서 사용하는 전자동 디스크형 플라스틱 사출 성형기는 제화 기업에서 주로 사용하는 전기 장비로, 일명 '전기호랑이'라고 불립니다. 우리나라는 제화 강국으로 제화 장비는 많지만, 에너지 절약 변환에 참여하는 기업은 상대적으로 적습니다. 주된 이유는 사람들이 자동 디스크형 플라스틱 사출 성형기의 작동 원리를 잘 알지 못하기 때문입니다.
1.1 전자동 디스크형 플라스틱 사출성형기(이하 디스크형 기계라 함)의 기계적 특성
1) 본 기계는 각종 고급 단색, 이색, 삼색 운동화, 레저화 밑창, 남학생 및 여학생 밑창 등의 제품을 생산하는 데 특화되어 있습니다.
2) 원료는 PVC, TPR 등과 같은 발포 및 기타 열가소성 원료 생산에 적합합니다.
3) 기계는 컴퓨터 프로그램(단일칩 마이크로컴퓨터, PLC)으로 제어되며, 주요 기계와 보조 기계는 정밀하게 제어되고, 조작이 간편하며 유지관리가 용이합니다.
1.2 디스크형 사출기와 기존 수평형 사출성형기 비교
1) 유압 모터
수평 사출 성형기와 디스크 사출기의 오일 펌프는 정량 펌프입니다. 사출 성형 공정 중 오일 펌프의 압력은 자주 변합니다. 저압 유지 공정의 기존 처리 방법은 비례 밸브를 통해 압력을 방출하는 것이었으며, 모터는 전원 주파수에서 최대 속도로 작동했습니다. 이로 인해 전력 에너지 낭비가 매우 심각했습니다.
2) 디스크 머신의 모델에 따라 단색 머신, 이색 머신, 삼색 머신 및 기타 모델로 나뉩니다.
그 중 단색기는 호스트가 하나뿐이어서 수평 사출성형기와 유사합니다.
투컬러 사출기는 주 기계와 보조 기계로 구성됩니다. 보조 기계는 사출, 용융, 상형, 하형 및 기타 동작을 담당합니다. 주 기계는 보조 기계의 동작을 포함하며, 금형의 이동 및 위치 결정을 위한 디스크 회전 동작이 추가로 수행됩니다.
3색 기계는 주 기계와 보조 기계 두 개로 구성됩니다.
3) 금형 수
4) 수평 사출성형기는 일반적으로 한 세트의 금형만 작동하며, 생산 공정이 변경되면 금형을 교체해야 합니다.
디스크 머신의 금형 수는 모델에 따라 다릅니다. 일반적으로 18, 20, 24, 30세트의 금형이 있습니다. 생산 공정에 따라 제어판을 통해 금형 위치의 유효 여부를 설정합니다. 예: TY-322 모델의 경우 스테이션 금형 위치가 24개(금형 24개 설치 가능), 생산 중 필요에 따라 모든 금형 또는 일부 금형을 유효 금형 위치로 유연하게 선택할 수 있습니다. 디스크 머신이 작동 중일 때 대형 턴테이블은 시계 방향으로 고속 회전하고 PLC 또는 단일 칩 마이크로컴퓨터는 프로그램 계산을 실행합니다. 유효한 금형 위치만 감지되면 PLC 또는 단일 칩 마이크로컴퓨터가 감속 신호를 스캔하면 턴테이블이 감속을 시작합니다. 위치 지정 신호에 도달하면 턴테이블은 정밀한 위치 지정을 수행합니다. 그렇지 않고 유효한 금형 위치가 감지되지 않으면 대형 턴테이블은 다음 유효한 금형 위치로 회전합니다.
수평 사출 성형기에 금형 클램핑 또는 금형 개방 신호가 있는 한, 관련 작업을 수행합니다.
4) 압력 조절 방법
수평사출성형기와 디스크형 사출기의 압력 조절방식은 모두 압력 비례 제어방식이지만, 디스크형 사출기의 각 금형(다수 금형)의 사출압력은 제어판을 통해 독립적으로 설정할 수 있어 사출량이 다른 제품 제조에 적합합니다.
수평 사출성형기는 모든 제품을 생산하며, 관련 매개변수는 일관적입니다.
5) 금형가공방법
수평사출성형기가 작동할 때 고정금형은 움직이지 않고, 가동금형만 지시가 있을 때 좌우금형 잠금 또는 금형 개방을 실행하고, 좌우로 직선운동을 합니다.
디스크 머신이 작동 중일 때는 고정 금형과 이동 금형이 대형 턴테이블에 의해 이동 및 위치 조정됩니다. 금형 클램핑 및 금형 개방 지시가 있을 때는 오일 실린더가 상승 또는 하강 동작을 수행합니다. 제품을 꺼낼 때는 작업자가 이동 금형을 수동으로 열어 제품을 꺼냅니다.
6) 디스크(턴테이블)
전자동 디스크형 플라스틱 사출 성형기는 턴테이블이 둥글기 때문에 디스크 머신(단일 머신)이라고 불리며, 여러 개의 동일한 분량이 디스크에 분할됩니다. 예를 들어 TY-322는 24개의 모듈로 분할됩니다.
메인 머신과 보조 머신 모두 유효 금형 위치를 감지하지 못하고, 메인 머신과 보조 머신 모두 금형 개방 상태에 있는 경우, PLC 또는 단일 칩 마이크로컴퓨터가 명령을 전송하고, 메인 머신은 디스크에 압력을 가하여 고속 회전시킵니다. 시스템은 유효 금형 위치를 자동으로 감지하고, 감속 후 디스크를 정밀하게 위치시킵니다.
7) 냉각 방법
기존의 수평 사출 성형기는 "냉각 시간"이라는 개념을 가지고 있습니다. 금형과 제품의 냉각을 보호하기 위해 금형에 냉각수 사이클이 설치되어 있습니다.
디스크 머신은 다릅니다. 냉각수 순환 시스템이 없습니다. 제품 성형 후 디스크 머신 자체의 턴테이블이 회전하거나 일정 시간 동안 대기 상태에 있기 때문입니다. 또한, 금형과 제품을 냉각하기 위해 머신에 여러 개의 냉각 팬이 설치되어 있습니다.
1.3 디스크 머신의 작동 원리
디스크 머신의 사출 성형 공정에서는 클램핑, 사출, 용융, 형개, 디스크 속도 등 다양한 동작에 따라 속도와 압력에 대한 요구 조건이 다릅니다. 이러한 요구 조건은 제어판의 비례 값으로 설정됩니다. 예를 들어, P1은 폐쇄 금형 압력을 설정하고, P2는 사출 1차 압력을 설정하며, P3은 사출 2차 압력을 설정하고, P4는 공급 압력을 설정합니다. 디스크 머신의 유량 압력 요구량이 변하면 오일 펌프 출구의 비례 밸브(오버플로 밸브)에 의해 부하 압력과 유량이 조절되고, 잉여 오일은 고압으로 오일 탱크로 다시 배출됩니다.
단색 디스크 기계는 하나의 메인 엔진만 가지고 있으며, 이 엔진은 주로 시스템에 압력을 공급하여 사출 및 용융, 그리고 금형의 클램핑 및 개방 동작을 완료합니다. 또한, 턴테이블 시스템을 제어하여 금형의 이동 및 위치 조정을 완료합니다.
2색 기계는 주 기계와 보조 기계로 나눌 수 있습니다. 주로 가열, 접착제 주입, 용융 접착제 시스템, 그리고 금형 잠금 시스템으로 구성됩니다. 3색 기계는 2색 기계와 유사하며, 주 기계와 두 개의 보조 기계로 구성됩니다. 호스트 기계는 디스크의 회전과 위치 조정을 담당합니다.
디스크 머신은 수동 조작과 자동 조작의 두 부분으로 나뉩니다.
수동 조작 시, 작업자는 해당 명령을 입력해야 하며, 디스크 기계는 접착제 주입, 접착제 용융, 상형, 하형, 디스크 회전 등의 동작을 수행합니다.
자동 운전 중, 각 금형 위치 선택이 완료되고, 공급량, 압력, 시간이 설정되고, 재료 튜브의 온도가 가열되면, 본체의 오일 펌프를 시동하고, 수동 및 자동 잠금 해제를 자동 위치로 전환한 후, 자동 시작 버튼을 한 번 누르면 자동 단계가 실행됩니다.
1) 현재 금형 위치가 사용 중이면 자동 시작 버튼을 누른 후, 해당 금형의 설정량만큼 공급량이 공급됩니다. 공급량이 설정량에 도달하지 못하면 금형 클램핑 동작이 실행됩니다. 빠른 금형 클램핑 동작만 가능하며, 느린 금형 클램핑 동작은 공급량이 설정량에 도달한 후에만 가능합니다. 금형 잠금이 해제되면 사출 및 금형 개방 동작이 실행됩니다.
2) 현재 금형 위치를 사용하지 않을 경우, 자동 시작 버튼을 누르면 디스크가 다음 금형 위치로 이동하고, 공급량은 다음 금형 위치의 설정량에 도달합니다. 소재 작동 후, 턴테이블이 위치하면 빠른 금형 클램핑(시간 설정)이 실행되고, 타이밍이 정지합니다. 공급 시간이 되면 느린 금형 클램핑이 실행되고, 금형 클램핑이 정지된 후 사출 및 형 개방 동작이 실행됩니다.
3) 주기계와 보조기계를 동시에 사용할 경우, 디스크가 작동하여 다음 금형 위치로 회전하기 전에 주기계와 보조기계의 자동 동작이 완료되고 금형이 열릴 때까지 기다려야 합니다.
4) 턴테이블이 디스크의 "느린 지점"에 도달하기 전에 움직임을 멈추면, 디스크는 "느린 지점"이 감지되는 순간 위치 결정 정지 지점까지 속도를 줄입니다. 금형 위치가 사용된 경우, 위치 결정 후 금형 동작은 금형 잠금 및 기타 동작을 금형이 열릴 때까지 수행합니다. 턴테이블은 움직이지 않지만, 이송 동작은 다음에 사용될 금형의 이송을 실행합니다. 턴테이블이 정지 상태(시계 방향으로 회전)일 때 턴테이블은 다음 금형 위치로 이동합니다. 이 금형 위치가 사용되지 않으면 디스크는 가장 가까운 금형에 위치하게 되며, 턴테이블 일시 정지가 해제될 때까지 다음 금형으로 이동하지 않습니다.
5) 자동 작동 시, 자동 상태를 수동 상태로 되돌립니다. 단, 디스크는 느리게 위치 조정(작동 중 디스크가 전환됨)되고 다른 동작은 시간 내에 중단됩니다. 수동으로 재설정할 수 있습니다.
1.4 디스크 머신의 전력 소비는 주로 다음 부분에서 나타납니다.
1) 유압시스템 오일펌프의 전기에너지 소비량
2) 히터 전력 소비량
3) 냉각팬.
제화 기업의 경우, 전력 소비는 생산 비용의 주요 부분을 차지합니다. 위에서 언급한 전력 소비량 중 유압 오일 펌프의 전력 소비량은 디스크 머신 전체 전력 소비량의 약 80%를 차지합니다. 따라서 유압 오일 펌프의 전력 소비량을 줄이는 것이 디스크 머신의 전력 소비량을 줄이는 핵심입니다. 기계 에너지 절감의 핵심은 바로 이것입니다.
2. 디스크 머신의 절전 원리
디스크 머신의 작동 원리를 이해하면 디스크 머신 내부에 매우 격렬한 변이 과정이 발생하여 기계에 큰 영향을 미치고 전체 사출 성형 시스템의 수명에 영향을 미친다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 현재 국내 제화 기업에는 자동화 수준이 낮고 에너지 소비량이 높은 노후 장비가 많이 있습니다. 기계는 일반적으로 최대 생산 용량에 따라 설계되지만, 실제로 생산 과정에서는 그렇게 큰 전력을 사용하지 않는 경우가 많습니다. 오일 펌프 모터의 속도가 변하지 않기 때문에 출력 전력도 거의 변하지 않고, 생산에는 큰 말과 작은 카트가 사용됩니다. 따라서 많은 양의 에너지가 낭비됩니다.
디스크 머신의 주, 보조 기계 및 회전 금형의 고유한 특성으로 인해 생산에 사용되는 효과적인 금형 위치가 많지 않습니다.예: TY-322 모델, 24세트의 금형, 때로는 12세트만 사용, 테스트 기계 및 교정에는 더 적은 금형이 사용되어 주 및 보조 기계가 종종 장기 대기 상태에 있음을 결정합니다.보조 기계는 유효한 금형 위치를 감지했을 때만 동작을 실행합니다.디스크가 회전할 때 보조 기계는 아무런 동작을 하지 않지만 일반적으로 모터는 정격 속도로 계속 작동합니다.이때 고압 오버플로 부분은 유용한 작업을 하지 않을 뿐만 아니라 열을 발생시켜 유압 오일이 가열됩니다.그렇지만 해롭기도 합니다.
디스크 머신의 속도 센서리스 벡터 주파수 변환 작동 기술을 채택했습니다(전기 회로도 참조). 주파수 변환기는 디스크 머신의 컴퓨터 보드에서 실시간으로 압력 및 유량 신호를 감지합니다. 디스크 머신의 압력 또는 유량 신호는 0~1A이며, 내부 처리 후 다양한 주파수를 출력하고 모터 속도를 조정합니다. 즉, 출력 전력은 압력 및 유량과 동기화되어 자동으로 추적 및 제어되며, 이는 정량 펌프를 에너지 절약형 가변 펌프로 바꾸는 것과 같습니다. 원래 유압 시스템과 전체 기계의 작동에는 전력 매칭이 필요하며, 이는 원래 시스템의 고압 오버플로 에너지 손실을 제거합니다. 이는 금형 폐쇄 및 금형 개방 시 진동을 크게 줄이고 생산 공정을 안정화하며 제품 품질을 향상시키고 기계적 고장을 줄이며 기계의 수명을 연장하고 많은 전력을 절약할 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 3월 1일