全电式注塑机之发展

一、发展缘起

近年来绿色环保意识抬头，相对的促使产业结构迅速变化，省能源化之塑料射出成型机已由传统油压式急速向全电式射出成型机种推移。顾名思义，全电式射出成型机动力系统全以电动马达驱动，也就是用伺服马达或感应马达来取代原有之油压缸或气压缸。全电式射出成型机于1982年由德国Battenfeld公司首先发表，1983年则由日精树脂(Nissei)公司率先商品化，其后则由美国Cincinati Milacron与Fanuc共同开发，此后日本方面以东洋金属机械、新泻铁工、日本制钢、住友机械、东芝机械等为主代表厂商；德国代表厂商以Klockner 、 Engel、 Battenfeld等公司亦相继推出。目前全电式射出成型机则仍是以日本Fanuc为最大、最成功之制造商年产量约为2000台，并已在全世界销售超过10000台以上之15~300吨各项机种实绩。目前全电式射出成型机各家厂商规格大都仍在350吨以下，但也都致力于开发更大型的机种，而以日本之新泻铁工及UOBE于2000年共同推出1400吨之全电式射出成型机为代表。

二、产业变化推移

综观整个塑料射出成型机发展历程中，其动力单元系统于1952~1992年由传统油压控制走向省能源油压控制系统，包括有多连式帮浦、可变容量帮浦、畜压器系统等之推出。而全电式射出成型机推出之后，1992年以后更是全电式射出成型机发展之全盛时期，且趋势亦朝向省能源、高速化、精密射出为主要诉求，整个产业亦随之变化如图一所示。

三、全电式射出机主要应用领域

全电式射出成型机具有快速、精准、稳定、安静、省电、洁净等特性，堪称塑料射出成型机之新革命；因此应用市场相当广泛，举凡从一般民生工业用品如矽胶类产品、PET容器、汽机车零件、化妆品容器、家庭用容器、精密齿轮等不胜枚举，进而以全电式射出机之快速、稳定、安静之优势应用于精密射出市场如半导体另件、信息计算机产品、光学镜片、液晶导光板、IC卡、电子材料另件更是无所不括，而先进之微量射出成型技术中更是将由全电式射出机大放异彩，如生化、医疗、微机电、信息、光电、精密测量元件等。

四、油压式射出机与全电式射出机能量转换差异

以能量转换的角度来比较传统油压射出机与全电式射出机之差异很容易由图三表示出来，油压射出机的能量转换原理基本上是由电气能经由油压马达变成旋转之机械能，再由旋转之机械能带动油压帮浦转成油压能，此后经过P、Q阀及方向阀的控制后送至油压缸，由油压缸负责转成直线运动之推力促使机械本体致动。因能量每经过一次转换即会产生一次损失，这些损失一但产生即会转变成热且经由热量消耗掉，而且额外产生的热量又必须经由冷却系统来处理，因此以能量转换的观点而言油压式射出机是比较没有效率的机械能量转换装置。反观全电式射出机其能量转换是由电气能经由电动伺服马达变成旋转之机械能，再经滚珠导螺杆带动产生直线运动之推力促使机械本体致动，如此一来能量转换次数减少；且热量的产生亦相对降低且冷却系统同时也省略掉，因此效率自然提升了。

五、全电式射出成形机特点

1、省能源

传统油压传动机械具有油压控制损失(△P)、管损、阀阻等流动损失，以及泵浦之容积效率、摩擦损失等等，且尤其在高流量时特别明显，同时油压系统在待机状态下亦仍有上列损失。而伺服马达在待机时不转动且运转时无法流动损失，控制损失问题且磁滞损失极低。因此能源损耗低而且与速度无关。全电式系列大都使用Ball Screw将伺服马达的旋转运动转成直线运动，而Ball Screw之摩擦阻力远低于油压缸且无任何冷却系统，因此整体效率而言远远超过油压机械。

2、低噪音及洁净性

全电式射出机之主要致动元件是交流同步伺服马达，而伺服马达的控制特性为低噪音、惯性低、启动阻力小、加减速特性控制容易，无液压泵浦脉冲问题、气泡问题、泄压声等，因此更容易设定启动及停止斜率，因此启动振动低。既无油压缸，因此无漏油问题，亦无油气问题，对于高洁净要求产品很有帮助(通常亦需黄油Grease润滑曲手轴心、Ball Screw、轴承等，但其挥发性低甚至有不具挥发性之Grease)，相对提高系统的洁净性。

3、高重现性定位精度及高性能射胶精度

由于动力源全以电气伺服马达驱动，伺服马达惯性小加上内建式ABS Encoder分辨率高，搭配C5 ~ C7级Ball Screw精度及高速PC Based控制器，重现性高达0.01mm，精密度为传统油压式射出成型机10倍以上。并且使用瑞士制负荷元(Load Cell)，可精确感应射胶、加料压力结果，讯号回馈系统作调整输出，透过全闭回路控制，以达到完全稳定的境界。Vα系列的射胶系统，料管组包括料管、过胶头及螺杆均由德国钢料制成，且经氮化处理具足够之强度及高韧性；采用新开发之泛用螺杆，适用塑料范围广、止逆效果佳、提高熔融塑料混链效果、射胶稳定性强。