Los operarios de máquinas de moldeo por inyección de pequeño tonelaje que utilizan máquinas con una fuerza de cierre de entre 50 y 200 toneladas se enfrentan a un problema de desperdicio de energía estructural que las máquinas hidráulicas de velocidad fija no pueden solucionar. El motor funciona a velocidad constante independientemente de si el husillo está llenando, sujetando, plastificando o en reposo, y el exceso de flujo hidráulico se descarga a través de la válvula de alivio de presión. Servomotor de accionamiento directo modernizaciones de Servomotor Vicks — específicamente la serie ALBERT ABT — elimina este desperdicio al ajustar la velocidad del motor a la demanda de rotación del tornillo. Las mediciones de campo en máquinas modernizadas en 2024-2025 midieron una reducción de energía del 20 al 30 por ciento en comparación con las líneas base hidráulicas de velocidad fija, y del 55 al 60 por ciento cuando se combina con un VG Bomba de engranajes interna.

¿Adónde va la energía IMM en las máquinas hidráulicas de velocidad fija?

Una máquina de moldeo por inyección hidráulica de pequeño tonelaje que funciona a velocidad constante distribuye su energía en cuatro fases operativas con requisitos de potencia muy diferentes. Durante la fase de inyección y mantenimiento de presión, el husillo avanza bajo presión y el motor consume típicamente 4,0 kW. Durante la fase de plastificación y enfriamiento, el husillo gira para fundir y homogeneizar la siguiente inyección, consumiendo 2,1 kW en una máquina de velocidad fija, incluso cuando la demanda de rotación del husillo es muy inferior al 100 %. Durante la fase de apertura, expulsión y cierre del molde, el motor sigue consumiendo 0,5 kW para mantener la presión hidráulica para el movimiento de cierre. Durante la fase de inactividad entre ciclos, el motor continúa consumiendo entre 0,2 y 0,4 kW simplemente para mantener la presión del sistema hidráulico.

El perfil energético acumulado en un ciclo típico de IMM de pequeño tonelaje es aproximadamente un 65 % de inyección y mantenimiento, un 25 % de plastificación, un 6 % de apertura del molde y un 4 % de inactividad. La fase de plastificación, que es la segunda que más energía consume, es también la que genera la mayor cantidad de residuos recuperables. La demanda de rotación del husillo durante la plastificación varía según la posición del frente de fusión, el ajuste de la contrapresión y la relación de compresión del husillo, pero una máquina de velocidad fija proporciona un flujo constante en todos los casos. El exceso de flujo se disipa a través de la válvula de alivio de presión en forma de calor, razón por la cual las IMM de pequeño tonelaje se calientan incluso cuando el tiempo de ciclo es corto.

Familia de servomotores de accionamiento directo ALBERT ABT

El paquete de modernización ALBERT ABT se integra con las arquitecturas de control IMM estándar a través de la Código de ensayo ISO 23218 para máquinas de moldeo por inyección de plástico y caucho. y el Pruebas de aceptación y verificación ISO 72414 para máquinas de moldeo por inyección de plástico. El ServoaccionamientoLa especificación de la interfaz r sigue la Normas de automatización industrial IEC 61131 para controladores programables y el Grupo Tecnológico EtherCAT Se hace referencia al estándar de comunicación para los IMM que adoptan el bus de campo EtherCAT para Servoaccionamiento integración.

La serie ALBERT ABT de Vicks Servo es un servo de alto par y resistente a los impactos. Servomotor de accionamiento directo Familia de motores diseñada para aplicaciones de máquinas de mecanizado en frío (IMM) de pequeño tonelaje. La línea de productos abarca dos tamaños de bastidor mecánico, cada uno con múltiples configuraciones de bobinado adaptadas al rango específico de par y velocidad de las IMM pequeñas. El bastidor ABTM1_0235 ofrece un par nominal de 400 a 600 N·m a velocidades nominales de 300 a 400 RPM, con una potencia nominal de 12,6 a 25,1 kW, una tensión nominal de 380 V, una corriente nominal de 27,5 a 55 A y una potencia de accionamiento recomendada de 15 a 30 kW. El bastidor ABTM1_0420 ofrece un par nominal de 1940 a 3900 N·m a 150 a 200 RPM, con una potencia nominal de 40,6 a 68,1 kW, una tensión nominal de 380 V, una corriente nominal de 93 a 156 A y una potencia de accionamiento recomendada de 45 a 75 kW.

Los dos tamaños de bastidor cubren todo el rango de fuerzas de sujeción de las máquinas de fusión por inyección (IMM) de pequeño tonelaje, desde 50 hasta 250 toneladas. El bastidor ABTM1_0235 suele alimentar IMM de entre 50 y 150 toneladas, y el bastidor ABTM1_0420, IMM de entre 150 y 250 toneladas. El diseño del motor utiliza un rotor síncrono de imanes permanentes con retroalimentación de codificador absoluto, lo que proporciona la precisión de control de posición necesaria para la operación de fusión síncrona. La estructura mecánica está diseñada para soportar las cargas de alto impacto propias de la operación de las IMM, con conjuntos de cojinetes reforzados y un aislamiento del bobinado del estator clasificado para las altas frecuencias de conmutación de la operación de servoaccionamiento.

Cómo la fusión síncrona reduce el consumo de energía en un 20 % en reactores de fusión intermedia de pequeño tonelaje.

La fusión síncrona es el modo de funcionamiento en el que la velocidad del servomotor sigue la demanda de rotación del husillo durante la plastificación, en lugar de funcionar a una velocidad fija que produce un flujo excesivo. En una máquina hidráulica de velocidad fija, el motor de inducción funciona a máxima velocidad durante la plastificación, la bomba de desplazamiento fijo suministra un flujo constante y el flujo sobrante se descarga a través de la válvula de alivio. En una configuración de fusión síncrona, el controlador del servomotor lee la demanda de rotación del husillo del controlador de posición de lazo cerrado y ajusta la velocidad del motor en consecuencia.

El perfil energético durante la fusión síncrona cambia sustancialmente. Durante la inyección y el mantenimiento de la presión, el motor sigue consumiendo aproximadamente 4,0 kW debido a que el husillo está bajo presión, independientemente de la configuración de la bomba. Durante la plastificación y el enfriamiento, la velocidad del motor disminuye a entre 200 y 400 RPM, suministrando únicamente el caudal necesario para las pérdidas hidráulicas de la fase de enfriamiento, y el consumo de energía se reduce de 2,1 kW a 0,8 kW. Durante la apertura, expulsión y cierre del molde, el motor consume 0,3 kW en lugar de 0,5 kW, ya que el servomotor se ajusta a la demanda real del movimiento de cierre. El ahorro acumulado a lo largo del ciclo es del 20,6 % con respecto al modelo base IMM de pequeño tonelaje, con una incertidumbre de medición de más o menos 1,2 %.

Combinación de ALBERT ABT con bomba de engranajes interna VG

La reducción de energía se duplica cuando el servomotor ALBERT ABT se combina con una bomba de engranajes internos VG, que reemplaza la bomba de pistón de desplazamiento fijo del circuito hidráulico original. La bomba de engranajes internos proporciona un caudal proporcional a la velocidad del motor con una alta eficiencia volumétrica, lo que hace que el control de velocidad del servomotor sea efectivo en la salida hidráulica. Una bomba de desplazamiento fijo en un motor de velocidad variable sigue desperdiciando energía debido a fugas internas proporcionales a la presión, mientras que las fugas de la bomba VG son mínimas incluso a alta presión.

Las modernizaciones realizadas en 2024 en las máquinas de moldeo de piezas de plástico de nivel 2 para la industria automotriz india combinaron el motor ALBERT ABT con la bomba de engranajes internos VG y midieron un consumo de energía promedio que disminuyó de aproximadamente 20 kW en la línea base hidráulica de velocidad fija a aproximadamente 9 kW en la máquina modernizada durante la producción, con un consumo casi nulo durante las fases de inactividad y apertura del molde. El ahorro de energía del 55 al 60 por ciento con una tarifa industrial combinada de 10 INR por kWh y 416 horas de operación al mes genera un ahorro mensual de aproximadamente 54 000 INR por máquina, lo que proporciona un período de recuperación de la inversión de 8 a 11 meses para una inversión típica de modernización de nivel 2 en India de 4 a 6 lakh INR por máquina.

Mejoras en el control de la velocidad y la presión de inyección.

La mejora en la precisión del servomotor de accionamiento directo con respecto al control mediante válvula proporcional hidráulica es sustancial, y estas mejoras son cruciales para la producción de piezas de alta tolerancia. El servomotor de accionamiento directo proporciona un control de la velocidad de inyección con una precisión de 0,1 mm/s, frente a los 1 a 2 mm/s de las válvulas proporcionales hidráulicas. El servomotor responde a una actualización de la orden de posición en 1 a 2 milisegundos, lo que elimina la latencia de 20 a 50 milisegundos de la válvula hidráulica, que introduce variaciones en la velocidad de llenado. Para aplicaciones de embalaje de paredes delgadas con un tiempo de llenado de 0,3 segundos, una latencia de 30 milisegundos representa una variación del 10 % en el control de la velocidad de llenado, suficiente para producir defectos visibles en las piezas.

El control de la presión de mantenimiento mejora a 0,1 MPa en comparación con 0,5 a 1,0 MPa para las válvulas proporcionales hidráulicas. El servomotor ajusta la presión de mantenimiento en tiempo real según la retroalimentación de la presión de la cavidad proveniente del sensor de presión del molde, lo que permite una estabilidad dimensional y un peso de pieza uniformes. La repetibilidad de la posición del husillo mejora a 0,01 mm en comparación con 0,05 a 0,10 mm para los sistemas hidráulicos. El efecto acumulativo en la calidad de la pieza es que la variación del peso de la pieza generalmente se reduce de 0,3 a 0,5 por ciento del peso de inyección a 0,1 a 0,2 por ciento, lo que representa una mejora de 2 a 3 veces en la repetibilidad del moldeo.

Aplicaciones de dispositivos médicos y electrónica de precisión

Las mejoras en la calidad que ofrece el servoaccionamiento directo hacen que esta tecnología sea especialmente valiosa para los fabricantes de dispositivos médicos y electrónica de precisión, donde la variación del peso de las piezas y la repetibilidad dimensional afectan directamente al rendimiento del ensamblaje posterior. Para los fabricantes de dispositivos médicos que producen jeringas desechables, componentes intravenosos y consumibles de diagnóstico, la mejora de 2 a 3 veces en la repetibilidad del peso de las piezas reduce el desperdicio entre 2 y 5 puntos porcentuales, lo que por sí solo compensa la inversión en la modernización en un plazo de 12 a 18 meses, incluso sin tener en cuenta el ahorro energético.

Para los fabricantes de componentes electrónicos de precisión que producen carcasas de conectores, componentes micromecánicos y monturas de lentes ópticas, la repetibilidad de la posición del tornillo de 0,01 mm elimina el mecanizado posterior al moldeo que requieren las máquinas hidráulicas para ajustar las piezas a la tolerancia dimensional. La eliminación del mecanizado secundario reduce el coste de mano de obra por pieza y acorta el ciclo de producción general. Para los fabricantes que realizan producciones de bajo volumen y alta variedad, la reducción del tiempo de ciclo gracias a la fusión síncrona —normalmente entre un 8 y un 15 %, según la geometría y el material de la pieza— permite una mayor utilización de la máquina en el mismo espacio.

Paquete de modernización e instalación

El paquete de modernización ALBERT ABT está diseñado para su instalación en máquinas de mecanizado hidráulico existentes sin modificar la estructura original. Incluye un servomotor, un controlador de servomotor compatible con retroalimentación de encoder, una bomba de engranajes internos síncrona y un transductor de presión para el control de presión en bucle cerrado. El motor se monta en el soporte de la bomba existente, el controlador de servomotor se instala en el armario eléctrico existente y el transductor de presión se coloca en el colector hidráulico existente. El tiempo de instalación típico es de dos días por máquina, lo que significa que la mayoría de las modernizaciones se completan durante una parada de fin de semana sin afectar los programas de producción.

El costo de modernización por máquina suele oscilar entre 2850 y 6000 USD, dependiendo del tamaño del bastidor del motor, las especificaciones de la bomba y el alcance del trabajo de integración eléctrica. El extremo inferior del rango corresponde a las instalaciones con bastidor ABTM1_0235 en máquinas de mecanizado en frío (IMM) de 50 a 150 toneladas con una mínima modificación del armario eléctrico. El extremo superior del rango corresponde a las instalaciones con bastidor ABTM1_0420 en IMM de 150 a 250 toneladas con una reconstrucción completa del armario eléctrico y la integración con el PLC existente de la IMM. Para plantas de producción que utilizan varias IMM del mismo tamaño de bastidor, el costo por máquina disminuye a medida que el equipo de instalación se familiariza con el modelo específico de la máquina.

Compatibilidad con las marcas IMM existentes

El kit de actualización ALBERT ABT es compatible con cualquier marca. El soporte del motor, el acoplamiento de la bomba y la interfaz eléctrica están diseñados para adaptarse a los patrones de montaje estándar de las principales marcas de máquinas de inyección de bajo tonelaje, como Haitian, Yizumi, Borche y Bole. La actualización no requiere ninguna modificación en la estructura original de la máquina de inyección, lo que preserva la garantía del fabricante original (OEM) para el bastidor, la abrazadera y la unidad de inyección. Para plantas de producción que utilizan una combinación de marcas de máquinas de inyección, el kit ALBERT ABT ofrece resultados de energía y calidad consistentes en todas ellas, ya que el control servo es independiente de la arquitectura de control de la máquina del fabricante original.

La integración de la actualización con el PLC existente de la IMM varía según el modelo de máquina. Para las IMM que utilizan plataformas de controlador modernas con interfaces de bus de campo, el controlador ALBERT ABT se integra mediante Ethernet industrial estándar o Modbus RS-485. Para las IMM más antiguas que utilizan controladores de lógica de relés, el controlador del servo se conecta con los interruptores de límite y presostatos existentes, y el control de presión de lazo cerrado se ejecuta en el controlador Vicks en lugar del controlador original de la IMM. Los ingenieros de servicio de campo de Vicks se encargan de la integración durante la instalación de dos días, incluyendo la configuración de la interfaz del PLC, el ajuste de los parámetros del servocontrolador y la sintonización del controlador de presión de lazo cerrado.

Coste total de propiedad a tres años

El costo total de propiedad de la modernización ALBERT ABT en una máquina de mecanizado industrial de pequeño tonelaje incluye la inversión en la modernización, el ahorro de energía, el costo de mantenimiento y el aumento de productividad. La inversión en la modernización es un gasto de capital único que se recupera en un plazo de 8 a 18 meses, dependiendo del tamaño de la máquina, la tarifa de energía y las horas de funcionamiento. El ahorro de energía es un ahorro anual recurrente que se acumula a lo largo de la vida útil de la máquina. El costo de mantenimiento es menor que el de la máquina hidráulica original de velocidad fija, ya que el servomotor y la bomba de engranajes internos VG tienen menos piezas de desgaste que el motor de inducción y la bomba de desplazamiento fijo originales.

En un horizonte de tres años, la modernización típica de ALBERT ABT en una máquina de mecanizado vertical (IMM) de pequeño tonelaje que opera en dos turnos diarios genera un ahorro energético acumulado de entre 9000 y 12 000 USD, lo que representa de 2 a 4 veces la inversión inicial en la modernización. Para las plantas de producción que utilizan varias IMM, el ahorro acumulado en toda la flota proporciona una mejora significativa en la eficiencia del capital. El aumento de productividad derivado de la reducción del tiempo de ciclo, que suele ser del 8 al 15 % según la geometría de la pieza, permite un mayor rendimiento de producción en el mismo espacio, lo que constituye un beneficio estratégico que se multiplica a lo largo de los tres años.

Comparación: Servoaccionamientos ALBERT ABT frente a servoaccionamientos IMM estándar

La familia ALBERT ABT se distingue de los servomotores industriales genéricos por su ingeniería específica para máquinas de mecanizado industrial (IMM). Los servomotores estándar están diseñados para aplicaciones de control de movimiento de uso general, como máquinas herramienta, maquinaria de embalaje y robótica, donde la inercia de la carga es aproximadamente igual o inferior a la del motor y el ciclo de funcionamiento es relativamente continuo. Las aplicaciones IMM imponen requisitos diferentes: cargas de alto impacto derivadas del proceso de plastificación, funcionamiento a baja velocidad y alto par, y un ciclo de trabajo que combina fases de alta presión con fases de baja presión en reposo. Un servomotor estándar no está diseñado para estas cargas específicas.

El conjunto de cojinetes reforzados y el aislamiento del bobinado del estator del motor ALBERT ABT están diseñados para soportar las altas frecuencias de conmutación y las cargas de alto impacto propias del funcionamiento de la máquina de moldeo por inyección (IMM). La gestión térmica del motor está dimensionada para el funcionamiento intermitente de alta corriente de las fases de inyección y mantenimiento, mientras que las fases de plastificación y reposo, de menor corriente, proporcionan refrigeración natural entre los eventos de alta carga. La retroalimentación del codificador está diseñada para el entorno de vibración propio del funcionamiento de la IMM, con aislamiento mecánico que evita la degradación de la señal del codificador bajo las cargas de alto impacto del proceso de plastificación.

Selección del tamaño del bastidor ALBERT ABT para tonelajes IMM específicos

Para seleccionar el tamaño de bastidor ALBERT ABT adecuado para una máquina de moldeo por inyección (IMM) específica, es necesario que el par nominal del motor coincida con el par de rotación del husillo requerido a la presión de funcionamiento. Para una IMM de 50 a 100 toneladas que procesa poliolefinas de uso general, el par de rotación del husillo a una presión de funcionamiento típica de 5 a 10 MPa se encuentra en el rango de 200 a 500 N·m, lo que está dentro del rango de par nominal de 400 a 600 N·m del bastidor ABTM1_0235. Para una IMM de 100 a 150 toneladas que procesa plásticos de ingeniería con una presión de funcionamiento mayor, el par de rotación del husillo puede alcanzar de 600 a 1000 N·m, lo que inclina la selección hacia el modelo ABTM1_0235 de 600 N·m o el modelo ABTM1_0420 de 1940 N·m.

Para una máquina de mecanizado por inyección (IMM) de 150 a 250 toneladas, el par de rotación del husillo a una alta contrapresión de 10 a 15 MPa se encuentra en el rango de 1500 a 3500 N·m, lo que se encuentra dentro del rango de 1940 a 3900 N·m del marco ABTM1_0420. La selección dentro del marco ABTM1_0420 depende del diámetro específico del husillo, la relación de compresión y el material que se procesa. El equipo de ingeniería de aplicaciones de Vicks Servo brinda asistencia en la selección revisando las especificaciones de la IMM, el perfil actual del par de rotación del husillo y el tiempo de ciclo objetivo, lo que genera una recomendación de tamaño de marco personalizada.

Integración del controlador de servo con el controlador IMM

El servocontrolador ALBERT ABT se integra con el controlador existente de la máquina de inyección de polvo (IMM) mediante una interfaz analógica o de bus de campo estándar, según la plataforma del controlador de la IMM. Para las IMM modernas que utilizan las interfaces Euromap 67 o Euromap 77, el servocontrolador ALBERT ABT se comunica a través del bus de campo estándar, y el controlador de la IMM envía los comandos de velocidad de inyección, presión de mantenimiento y velocidad de rotación del husillo. El servocontrolador cierra localmente los bucles de posición y presión e informa del estado al controlador de la IMM a través del mismo bus de campo.

Para máquinas de moldeo por inyección (IMM) antiguas sin interfaces de bus de campo, el controlador ALBERT ABT acepta señales de comando analógicas de 0 a 10 V de los controladores de presión y flujo existentes de la IMM, con los parámetros del servomotor ajustados para coincidir con el rango de la señal analógica. La actualización conserva la interfaz de operador original de la IMM, lo que significa que la capacitación del operador y la documentación del proceso existentes del fabricante siguen siendo válidas. El control de presión de lazo cerrado se ejecuta en el controlador Vicks, y la retroalimentación del transductor de presión proporciona los datos de presión real de la cavidad para el lazo de presión del controlador.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el servomotor de accionamiento directo ALBERT ABT para máquinas de moldeo por inyección?

La familia de servomotores ALBERT ABT, de alto par y resistentes a los impactos, ofrece un accionamiento directo y está diseñada para máquinas de moldeo por inyección de pequeño tonelaje. La serie ABTM1_0235 cubre potencias de 12,6 a 25,1 kW a 300-400 RPM, y la serie ABTM1_0420 cubre potencias de 40,6 a 68,1 kW a 150-200 RPM, con diseño síncrono de imanes permanentes y retroalimentación mediante codificador absoluto.

¿Cuánta energía ahorra un servomotor de accionamiento directo en una máquina de moldeo por inyección?

Las mediciones de campo realizadas en máquinas de moldeo por inyección de pequeño tonelaje modernizadas muestran una reducción de energía del 20 al 30 por ciento en comparación con las máquinas hidráulicas de desplazamiento fijo, y una reducción del 55 al 60 por ciento cuando se combinan con una bomba de engranajes internos VG. El ahorro se debe a la fusión síncrona, que ajusta la velocidad del motor a la demanda de rotación del husillo.

¿Qué es la fusión síncrona en aplicaciones de máquinas de moldeo por inyección de accionamiento directo?

La fusión síncrona es el modo de funcionamiento en el que la velocidad del servomotor sigue la demanda de rotación del husillo durante la plastificación, en lugar de funcionar a una velocidad fija que produce un flujo excesivo. El motor consume 0,8 kW durante la fase de plastificación, frente a los 2,1 kW de una máquina hidráulica de velocidad fija, con una velocidad del husillo de 200 a 400 RPM que proporciona únicamente el flujo necesario para la refrigeración.

¿Cómo mejora el servomotor de accionamiento directo la velocidad de inyección y el control de la presión?

El servocontrol de accionamiento directo proporciona un control de la velocidad de inyección con una precisión de 0,1 mm/s, frente a los 1-2 mm/s de las válvulas proporcionales hidráulicas, y un control de la presión de mantenimiento con una precisión de 0,1 MPa, frente a los 0,5-1,0 MPa de los sistemas hidráulicos. La repetibilidad de la posición del tornillo mejora hasta los 0,01 mm, frente a los 0,05-0,10 mm de los sistemas hidráulicos.

¿Cuál es el período de recuperación de la inversión para la modernización de un servomotor de accionamiento directo en una máquina de mecanizado industrial de pequeño tonelaje?

Las modernizaciones realizadas en campo en máquinas de mecanizado industrial de pequeño tonelaje entre 2024 y 2025 arrojaron un período de recuperación de la inversión de entre 8 y 11 meses con tarifas industriales combinadas de 0,09 a 0,10 USD por kWh, con un ahorro anual de electricidad de entre 3000 y 4000 USD por máquina para un funcionamiento típico de dos turnos.

¿Se puede instalar un servomotor de accionamiento directo en una máquina de medición hidráulica existente?

Sí, el paquete de modernización ALBERT ABT reemplaza el motor de inducción de velocidad fija y la bomba de desplazamiento fijo en las máquinas de mecanizado hidráulico existentes sin modificar la estructura original de la máquina. El paquete incluye el servomotor, un controlador de servomotor compatible con retroalimentación de codificador, una bomba de engranajes internos síncrona y un transductor de presión para control de lazo cerrado.