Ostatní výroba a technologie | 24. 4. 2017

Elektrické „versus” hydraulické vstřikolisy

Vážení odborníci, odborná veřejnosti a čtenáři. Dovolil bych si poskytnout Vám krátký podklad pro porovnání a zamyšlení nad hlavními rozdíly mezi plně hydraulickými a plně elektrickými vstřikovacími lisy.

Hlavní a rozhodujíci rozdíl mezi elektrickými a hydraulickými vstřikovacími stroji je ve způsobu transformace, počtu transformací a regulací energie.

Elektrický stroj potřebuje pouze jednu transformaci energie, a to z elektrické na mechanický pohyb, což zabezpečují servomotory spojené s kuličkovými šrouby, zároveň při této transformaci probíhá regulace všech požadovaných veličin (rychlost, moment, tlak). Účinnost této transformace je velice vysoká.

Hydraulický stroj potřebuje transformací více. První probíhá z elektrické energie na energii v hydraulickém systému prostřednictvím elektromotoru a hydraulického čerpadla, nebo čerpadel, zde také probíhá první regulace. Další regulace probíhá v hydraulických ventilech. Následně probíhá transfromace z energie uložené v hydraulickém systému na mechanický pohyb prostřednictvím hydromotoru a pístnic. Účinnost transformace energie na a z hydraulické je v porovnání s účinností převodu energie v elektrických strojích nízká.

Dále si můžeme určit kritéria porovnání strojů, pro lepší přehlednost si je rozdělíme na hlavní a doplňkové, i když z následujícího textu vyplyne, že pro každého může být členění rozdílné.

Hlavní body:

  • účinnost rovná se spotřeba a provozní náklady,
  • přesnost a opakovatelnost procesu,
  • čistota prostředí,
  • hlučnost,
  • pořizovací náklady.

Účinnost především znamená spotřebu a tím pádem přímé provozní náklady. Jak z předešlého popisu vyplývá, v účinnosti přenosu energie jsou elektrické stroje ve zjevné výhodě vůči hydraulickým, a z toho je zřetelná jejich menší náročnost na spotřebu energie. Standardně se uvádí 50–70 % oproti hydraulickým strojům. Do tohoto porovnání se započítávají pohyby stroje plus spotřeba na plastifikaci granulátu. Do porovnání se nezahrnují periferie jako jsou například horké vtoky a temperační přístroje.

Přesnost a opakovatelnost procesu především znamená menší zmetkovitost při výrobě a kratší doby cyklů. V této kategorii opět vítězí elektrické stroje, protože z fyzikálního principu přenosu energie a rychlosti regulační odezvy je elektrický pincip přesnější a rychlejší.

Čistota prostředí – výhoda čistoty prostředí vychází výhodněji pro elektrické stroje, a to z důvodu nepotřeby hydraulického oleje. U hydraulických strojů dochází po čase k únikům oleje, a to jak prostřednictvím samotných hydraulických prvků, tak v jejich připojovacích bodech.

Hlučnost strojů – v tomto bodě opět vítězí elektrické stroje, a to jak již prostřednictvím měření, tak osobním porovnáním (ten, kdo stál v lisovně s hydraulickými a potom s elektrickými stroji, jistě ví, o jakém rozdílu je řeč).

Pořizovací náklady – vždy jde přece jenom o peníze. V tomto bodě na první pohled vychází jako vítěz hydraulický stroj, kde se ještě k bodu nižší pořizovací ceny přidává tradice a obecná znalost konstrukce hydraulických strojů. Pokud ovšem porovnáme porovnatelné stroje (aby byl hydraulický stroj schopen dosáhnout na všechny funkce elektrického lisu, musí být jeho výbava složitější, a tím pádem i nákladnější), v případě obecné znalosti konstrukce je zde otázka, kolik výrobních závodů má mezi svými zaměstnanci opravdové odborníky na hydraulické systémy.

Doplňkové body:

  • chlazení,
  • potřeba kapacity elektrické sítě, transformátoru,
  • olejové hospodářství.

V bodě chlazení je zjevné, že vítězí opět elektrické stroje, a to z důvodu nepotřeby hydraulického oleje, který se v hydraulických strojích zahřívá při transformaci energie, a tento olej je nutno udržovat na konstantní teplotě. Pokud jsou použity elektrické stroje, klesá potřeba chladicího výkonu o 80 %, a toto má vliv jak na spotřebu energie, tak na prostor potřebný pro chladicí zařízení, a tento ušetřený prostor se dá využít pro další stroje, které budou generovat potřebný zisk.

Potřeba kapacity elektrické sítě a výkonu transformátoru je leckým opomíjený faktor. V tomto bodě je jednoduché srovnání – pokud mám nižší nároky na spotřebu strojů, nižší nároky na spotřebu pro chlazení, automaticky se nabízí nižší potřeba nasmlouvané kapacity elektrické energie, potažmo potřeba menšího výkonu transformátoru, nehledě na potřebu, nebo spíše nepotřebu hlídání maximálního odběru elektrické energie, například při rozběhu lisovny po odstávce. Ten, kdo někdy obdržel fakturu za překročené čtvrthodinové maximum, jistě ví, o čem píši. Všechny tyto body generují úsporu nákladů. Znovu tedy musím konstatovat výhodu elektrických strojů.

Potřeba, nebo spíše nepotřeba olejového hospodářství. V případě použití elektrických strojů odpadá potřeba olejového hospodářství. Z důvodu ochrany životního prostředí jsou jak stavební tak provozní nároky na olejové hospodářství vysoké. Je zde také možnost havárie, a to zejména při manipulaci s oleji. Tato starost a náklady u elektrických strojů plně odpadá. Opět musím konstatovat výhodu elektrických strojů.

Závěrem bych chtěl udělat krátké shrnutí. Z mého předešlého porovnání by se mohla na první pohled zdát výhodnost elektrických strojů jako nepřekonatelná, ale i na dálku teď vidím, že se někteří čtenáři ohrazují proti tomuto tvrzení. Vždy je tedy třeba zvažovat ekonomickou výhodnost užití elektrických strojů vůči hydraulickým, jelikož každý konkrétní projekt je jiný a svébytný. Je tedy nutno zkalkulovat celkovou ekonomiku projektu, do které se promítá zejména zpracovávaný materiál a cyklový čas. Dovolím si ovšem tvrdit, že do tonáže 5 000 kN zamykací síly, při porovnání celkových nákladů, tedy nákladů za životnost projektu, vychází elektrický stroj vždy výhodněji.

Můj závěr je tedy takový: Dobrý a úspěšný hospodář si vždy shromáždí potřebné relevantní informace, provede ekonomickou analýzu projektu, do kterého podstatným způsobem promlouvají místní podmínky projektu a na základě této anylýzy se rozhodne. Doufám, že toto krátké srovnání poskytne potřebné vodítko a nápovědy pro toto rozhodování.

Děkuji za pozornost všem, které tento článek zaujal a pročetli se až na jeho konec.

Václav Vávra, FANUC Czech s. r. o.


FANUC Czech s. r. o.
U Pekařky 1A/484, 180 00 Praha 8
kancelář: +420 23 40 72 927
Fax: +420 234 072 910
www.fanuc.cz