PC-based塑膠射出成型控制解決方案
葡萄牙 Yudo EU 公司於 2003 年成立，專為歐洲和美國市場開發製造熱澆道射出成型系統。Yudo EU 表示，新的 Yudrive2 熱澆道解決方案是與創新自動化技術合作夥伴倍福採用性能強大的PC-based控制技術合作開發而成，在靈活性、精度和效率方面都樹立全新的標準。
Yudo EU,S.A. 隸屬跨國公司YUDO集團，該集團於 1980 年創立，總部位於韓國，專業從事塑膠機械業解決方案和射出模具熱澆道系統的開發和生產，在全球五大洲擁有 9 個生產基地、19 個子公司和 19 個代表處。YUDO的熱澆道產品可用於各個射出成型應用領域，如汽車、醫療用品、家用電器、包裝和個人護理用品。在這方面，Yudo EU 始終以不斷尋求更智慧、更優化的解決方案為企業 DNA，Yudo EU 公司總經理 Francisco Milhinhos 解釋道：「我們看到了市場對創新型熱澆道解決方案的需求，希望能夠克服之前解決方案中的缺陷。這就需要找到一家具有創新精神的自動化合作夥伴。機緣巧合之下，我們藉由葡萄牙經銷商 Bresimar 偶然發現倍福及其高性能的 PC-based 控制技術。我們合作開發了極其靈活、精確和高效的 Yudrive2 熱澆道系統。」
熱澆道系統是射出模具系統的一個常用部件，用於防止熔融塑膠在注入型腔前冷卻變硬。熱澆道系統由熱澆道和控制模腔內注射過程的針閥以及一個控制單元構成。Yudrive2 是由伺服馬達控制的熱澆道系統。在傳統的熱澆道系統中，針閥由液壓或氣動系統控制閥針移動的方式打開和關閉。但這種成熟且易於使用的技術在程序控制和品質以及能效、體積和清潔度方面存在缺陷。而在這些方面，以伺服馬達為基礎的解決方案具有明顯優勢。YUDO公司的專家很快就發現倍福PC-based控制技術可以滿足甚至超越用戶既定需求。
集 I/O、工業 PC 和運動控制於一體的緊湊型解決方案
緊湊性是YUDO公司在尋找解決方案時的主要標準之一，因此他們決定採用 EJ 系列 EtherCAT 插拔式模組搭建 I/O 層。EJ 模組以成熟的 EtherCAT 端子模組為基礎，但其正面沒有夾緊觸點，而是在背面配備了一個插頭連接器，可以直接安裝在專用的線路板上。除了插拔式模組之外，該訊號分配板（本案例中由倍福為客戶開發）還包含了用於感測器和執行機構的連接層。因而整個 I/O 解決方案的外形尺寸變得更小，並為 Yudrive 2 的生產過程帶來更多優勢。透過簡單地將 EJ 模組和預製電纜連線到訊號分配板上，不再需要用單獨接線的方式進行耗時和容易出錯的連接。這樣可以節省時間，降低成本，並減少對熟練工人的需求。它在維修和保養方面同樣優勢明顯。
C6015 超緊湊型工業 PC 也安裝在訊號分配板上，進一步減少整個系統的體積。Francisco Milhinhos 認為，與傳統的解決方案相比，控制裝置的體積總體可以減少 70%。整個控制裝置被封裝在一個鋁質外殼中，既可以直接放在射出模具上面，也可以放在旁邊，取決於客戶的安裝需求。
一個訊號分配板最多可以容納 4 個採用單電纜技術並配備 STO 功能的 EJ7211-9414 伺服馬達控制端子模組，每個模組控制一台 AM8122 伺服馬達。每塊訊號分配板都配備一個倍福的單相電源：一個輸出電流為 10 A、輸出功率為 240 W 的 PS1011-2410-0000 24 V DC 電源；兩個輸出電流為 20 A、輸出功率 960 W 的 PS3011-4820-0000 48 V DC 電源。由 Yudrive 2 控制的典型熱澆道系統最多可配備 16 個針閥，需要連接 16 台伺服馬達。在這些情況下，更多訊號分配板可以與數量可任意調節的針閥及相應數量的 EJ7211-9414 EtherCAT 插拔式模組和 AM8122 伺服馬達連接，從而實現以一台 C6015 超緊湊型工業 PC 作為中央控制單元的模組化系統結構。
在注射過程中，伺服馬達和蝸輪減速機透過適當的扭矩帶動閥針線性運動。必須對馬達的特性曲線和齒輪比調整和優化，以符合空間和扭矩要求。由於倍福自主開發和生產所有伺服馬達，因而能夠滿足這種注射過程的特殊需求。經過改進的繞組以及對軸和法蘭的調整確保了 AM8122 伺服馬達在不擴大外形尺寸的情況下提供所需的功率，並實現了與蝸輪減速機的機械連接。這也確保了解決方案的設計足夠緊湊，並有助於在配置中保留已知、成熟的減速機類型。最終，伺服技術取代常用的液壓和氣動技術，消除因為漏油造成產品污染的風險，從而避免生產過程中出現廢品。此外，與傳統方案相比，伺服馬達解決方案的效率更高，且減少能源需求。
一致、開放的控制軟體
在軟體方面，Yudrive 2 也受益於倍福PC-based控制理念，Francisco Milhinhos 證實道：「考慮到注射原料的凝固速度、壓力和溫度等其它過程變數，YUDO開發一款塑膠注射流動模擬軟體，可以無縫地整合到新的控制架構中。」根據軟體模擬結果可以生成配方，然後將配方載入到 C6015 上，在 TwinCAT 3 中執行。
射出過程開始後，模具針閥會被逐漸開啟和關閉。TwinCAT 3 NC PTP Motion Control 與高動態、緊湊型伺服解決方案結合使用，可以實現對針閥的高精度控制。這樣就可以提高加工品質、節省成本，並減少材料消耗，這包含大幅減少材料損失、表面瑕疵和零件缺陷的發生。TwinCAT 3 NC PTP 還能夠在運行時從位置控制轉變為扭矩控制。這樣就可以控制針閥的開啟和關閉過程中伺服軸的扭矩，從而防止閥針超載，進而延長使用壽命。智能控制方法一方面提升產品品質，同時帶給終端用戶前所未有的靈活性。由於 Yudrive 2 的核心 TwinCAT 3 可以自動檢測連接到控制器的模具類型，因此 Yudrive 2 可以與各種模具結合，生產不同的零件。並且能夠在模擬、配方部署和執行等工作流程中調整注射過程。Yudrive 2 的通用性還能夠實現各種標準化選項，保障使用者投資安全，甚至是未來產品，因為相同的控制系統仍可與新模具結合使用。
通用控制平台進一步簡化操作和維護工作，因為只需要維護一種類型的系統。操作人員可以獲取全面的診斷資訊。診斷數據透過YUDO公司開發的以 HTLM5 為基礎的響應式 HMI 顯示，藉由ADS 與 TwinCAT 3 進行通訊。通過安裝在殼體外的 CU8210-D001 無線USB設置一個遠端存取點，並由倍福提供的防護等級為 IP66 的 CU8210-M001 機櫃防護罩進行保護。這樣就可以方便地連接平板電腦等設備，使用瀏覽器查看 HMI 畫面。這為操作人員提供廣泛的功能，包含手動載入配方、測試針閥的開啟和關閉以及監測溫度、扭矩和馬達位置，顯著提升加工過程的透明度，進一步提高產品品質和設備的利用率。
總結
Francisco Milhinhos 在總結系統的眾多優勢時說道：「Yudrive 2 讓我們能夠永遠比競爭對手快一步。這個解決方案為市場帶來全新的結構緊湊、堅固耐用和高效的電力驅動模式，讓客戶能夠解決一些無法用傳統方法解決的問題，並滿足所有既定的要求。」YUDO是一家跨國公司，擁有多個模具和熱澆道系統製造中心，因此其他市場也可以從這個創新的解決方案中獲益。例如，YUDO目前正在向其位於中國的工廠推廣應用 Yudrive 2 系統。