前言

随着射出成型技术已经朝向省能源、洁静、轻薄短小之应用趋势，射出成机制造业者已从传统油压射射出技术发展至全电动式射出成型机。虽然全电动式射出机具有高精度、快速、稳定等性能而著称，但电动伺服系统对于超高速、高射出压力控制应用仍有其先天缺陷，同时监于高应答性、高扭力、低贯量的伺服马达发展不易，日本射出成机制造业者如住友、日本制钢所、Sodick Plustech等公司先后发展新一代之电动复合机如SE-HY、J-ELIII UPS、HSP系列。本公司所开发的新型电动复合射出成型机Vα-150HS则着眼于活用电动与油压伺服技术之极限，其主应用市场着眼于精密、薄肉、高粘度材料应用如超薄喇叭锥体、塑料滤网、电池盒、记忆卡、IC卡、导光版等射出产品。

电动复合射出成型机与油电复合射出成型机差异性

一般同业厂商所标榜的「油电复合射出成型机」，实则仅以标准油压射出成型机之油压加料马达修改成电动感应或服马达，其主要之目的在于节省加料计量时所产生的能源消耗和开模中执行计量功能。由图一所示不难察觉其对于省电效果仅止于加料段运作而已，对于射出成型机执行开关模、射胶、保压、顶出、机械手取出等动作时均造成油压系统产生之电力消耗，近一步产生能源浪费，尤其使用在快速成型周期的产品时更难发挥省电功能。而常见于欧、美等先进之射出成型机制造厂如KRAUSS MAFFEI、DEMAG等开发的油电复合射出机，则异于国内厂商改采用电动伺服马达驱动油压帮浦或辅以蓄压器储存油压能源。　

全电动式射出机所以能够省电主要在各个伺服马达不作动时其能源消耗趋近于0，新型电动复合射出成型机的发展优势为继承全电动式射出成型机的省能源、快速、稳定特性，因此保有伺服马达驱动之开关模、计量、顶出等优越机能，同时辅以蓄压器储存油压能源提供超高速射出及较高射出压力所需之较高射出马力，对于能源的浪费降至最低。由于射出控制单元是采用MOOG超精密、超快响应之伺服阀，搭配0.0625ms控制周期之DSP伺服控制回路，在下表的分析不难发现电动复合射出成型机之性能远远超出油电复合机，而且更是保证射出成形制品精密性、质量稳定性的不二法则。

电动复合机与一般油电复合机的比较表

机种类别 比较项目	油压式	油电复合机	电动复合机
开关模、顶出	油压	油压	伺服马达
计量(加料)	油压马达	变频或伺服马达	伺服马达
射出	油压	油压	伺服阀+蓄压器
省电效果	差	可	优
控制精度	普通	普通	极优
定位精度	0.1~0.2mm	0.1~0.2mm	0.01mm
保压切换时间	> 1~5ms	> 1ms	0.0625ms
复合同时动作	无	开模中加料	低压射出、射出压缩、开关模中加料、开模中顶出、模仁压缩、模内剪等

超高速射出成型机必要之特性

超高速射出成形基本要求除了提供充填速度在1000mm/sec以上及较高射出压力外，尚需保有极优越的控制能力以保证有成形高精密制品能力，而制品要求精密、质量稳定及快速成型周期更是现代先进的射出成形趋势。射出成型机本身更应具有以下特性：

一、高刚性快速锁模单元：高刚性锁模单元除了维持超高速射出时所需负担的模板刚性外，还需要良好的模板平行度以防止高压力产生成品偏斜及毛边等问题。搭配电动伺服锁模、顶出机构以执行复合动作，而开模中机械手动作起动及精准的开模定位更是快速成型周期中不可或缺的机能。

二、高应答性的充填、保压技术：一般超高速射出机应用于薄肉成型的超高速射出技术需在极短时间内完成加减速动作，射出速度要求在1200mm/sec时其应答性必须在0.025sec以下，而且对于充填时速度及位置转换控制需有精确掌控能力，快速成型周期中保压控制时间极为短暂最小设定时间为0.01sec才能符合需求。

三、超高应答油压驱动系统：系统动态反应是由油缸制动系统、电控系统及油压元件等合成的整体表现，超高应答油压驱动系统需有极快速伺服更新率(Servo updating)能力，常用高速的DSP芯片来完成此伺服系统控制，其更新速度在位置、速度、压力控制均可达到0.0625ms以内。精密油压元件除了高响应速度的伺服阀外，还必需包含轻量化的射出活塞油缸、缩短油压管路及弹性系数等设计，在高速的加减速动作时更要配合射出单元的Meter-in与Meter-out控制。

四、优越的V-P切换特性：一般V-P切换包含位置、时间、位置或时间、射出压力、模穴压力等方式，避免造射出成形品过饱充填、产生毛边、重量不稳定、顶出不易等不良成形问题，超高速射出成形必须这些基本功能要求外，控制精度亦是决定成型优劣的关键，在V-P切换过程中必须以0.0625ms取样周期达成此任务，以位置切换模式为例保压切换误差在1200mm/sec时可达±0.037mm以内。

五、高质量高稳定性的塑化单元：塑化单元的塑化能力除了掌握螺杆的高塑化率、高混炼塑化质量外，对于加料背压控制稳定性常为一般射出成机制造业者所忽略，普通的油压式或者油电复合式射出成机常利用简单的开回路比例阀作为背压控制以降低制造成本，如此便无法提供优越稳定的塑化能力，所以在精密且超高速射出的成形控制系统中常倚赖完全闭回路的背压控制，以高速的DSP搭配压力检测PID控制技术更是优越的高质量高稳定性的塑化单元保证利器。

新一代之Vα-150HS超高射速电动复合机特点

针对超高射出速度及高速成型周期的趋势下，台中精机活用电动与油压伺服技术开发出新一代之Vα-150HS超高射速电动复合机结构如图二所示，除富有全电动式射出机之各项优点外，更具有以下各项特点：

·MOOG超高速伺服阀搭配蓄压器油路作为射控系统，超高射速、高应答性0~1200mm/sec只需25ms，加速度为4.9G。

·运用高速DSP作高精度控制，控制单位为1μm，最小移动距离为0.01mm，最小速度单位为0.1mm/sec，速度控制能力达12000：1。保压切换误差1200mm/sec时为±0.037mm，达一般高速油电复合机16倍以上之精度。

·高射出精度，射出成形品重量标准差(CV值)高达0.03%以内。

·电动伺服+蓄压油路可节省能源提高效率，耗电量约为一般油压式成型机的40%。

·加料、开关模、顶针是由各自独立的伺服马达来驱动，可同时执行复合动作缩短成型周期提高产能。

·提供射出压缩、模仁压缩、模内剪（In-mold degating）高技术的特殊成型法，达成更快成型周期的实现。

·快速、精确的主动式低压保护机能，能在0.01秒内检测出低压异常完全保护模具。

·料管射嘴段同步温升机能，能防止加热时原料因受热时间不一而产生劣化。

·入料口恒温控制确保计量的精确性，油温温度控制确保液压系统的控制稳定性。

·多样化成型信息提供PIS网络监视管理系统，达到计算机化质量管制及分析。

结论

超高射出速度及高速成型周期是日益活络的3C产品的应用趋势，Vα-150HS高射速电动复合机之开发，有效弥补全电动伺服射出成形机在超高速及高压射出能力不足的缺陷，同时也提升国内的制造及生产技术，堪称与欧、美、日等先进设备制造厂达到并驾齐驱的水平，更近一步供应优越的生产设备予以塑料射出加工业者以提升国际竞争力。