Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Полностью электрические термопластавтоматы (ТПА) сегодня являются стандартом для прецизионного литья под давлением в медицинской технике, оптике, электронике и автомобильной промышленности. Ключевые преимущества электрического привода перед гидравлическим -- энергоэффективность (экономия 50-70% по данным FANUC), чистота производства (отсутствие масляного тумана), прецизионность позиционирования и высокая повторяемость.
FANUC Corporation (Осино, Япония) и Sumitomo (SHI) Demag (совместное предприятие Sumitomo Heavy Industries и Demag Plastics Group) -- два ведущих производителя электрических ТПА. В данной статье рассмотрены конструктивные особенности шариковинтовых передач (ШВП), подшипников серводвигателей и опорных подшипников, применяемых в машинах FANUC Roboshot и Sumitomo Demag IntElect/El-Exis SP.
Линейка Roboshot a-SiB (текущее поколение) охватывает полностью электрические ТПА с усилием смыкания от 150 до 5000 кН. По данным FANUC, все перемещения Roboshot управляются серводвигателями FANUC с ЧПУ (CNC). Каждая машина стандартно оснащена четырьмя серводвигателями для независимого управления осями: смыкание/размыкание, впрыск, дозирование (вращение шнека) и выталкивание.
IntElect -- полностью электрическая серия ТПА с прямым приводом (direct drive) без ременных передач. Доступна в вариантах Smart и Performance с усилием смыкания от 500 до 4500 кН. По данным производителя, четыре серводвигателя Sumitomo AC управляют осями пластикации, впрыска, смыкания и выталкивания, при этом все оси кроме пластикации используют ШВП.
El-Exis SP -- гибридная высокоскоростная серия для упаковочного литья с усилием смыкания от 1500 до 10 000 кН (169-1124 US tons). Привод оси смыкания -- серводвигатель переменного тока с гидростатической трансмиссией; впрыск -- гидроаккумуляторный (скорость до 1000 мм/с); дозирование -- электрический сервопривод.
В полностью электрическом ТПА каждая функциональная ось приводится независимым серводвигателем через механическую передачу. Количество сервоосей в стандартной комплектации -- четыре.
В FANUC Roboshot передача от серводвигателя к ШВП осуществляется через зубчатые ремни (belt drive). FANUC предлагает функцию AI Belt Tension Monitor, которая автоматически измеряет натяжение ремней на осях смыкания, впрыска, дозирования и выталкивания, обнаруживает снижение натяжения и сигнализирует о необходимости обслуживания.
В Sumitomo Demag IntElect применяется прямой привод (direct drive) без ременных передач -- серводвигатель напрямую соединен с ШВП. По данным производителя, безременная конструкция обеспечивает более высокий механический КПД, повторяемость и долговечность, а также исключает проблемы, связанные с натяжением и износом ремней.
Шариковинтовые передачи (ШВП) являются критически важными компонентами электрических ТПА. Они преобразуют вращательное движение серводвигателя в линейное перемещение шнека (ось впрыска), траверсы КРМ (ось смыкания) и выталкивающей плиты.
ШВП литьевых машин работают в значительно более тяжелых условиях, чем ШВП металлорежущих станков. По данным NSK, ось смыкания испытывает максимальные осевые нагрузки среди всех осей электрического ТПА. Для оси впрыска характерны высокие динамические нагрузки при скоростях перемещения до 350-600 мм/с (Roboshot) и высокое давление впрыска (до 250-340 МПа, что эквивалентно 2500-3400 бар -- выходное давление узла впрыска, а не давление расплава). Циклический характер нагружения с частотой 10-60 циклов в минуту (для высокоскоростных упаковочных машин) создает экстремальные условия усталости.
NSK выпускает специализированную серию ШВП HTF (High Tough Series) для электрических литьевых машин с увеличенным диаметром шариков, оптимизированной циркуляцией и повышенной статической и динамической грузоподъемностью. Ключевые характеристики ШВП для осей ТПА:
Серводвигатели FANUC серии ai, применяемые в Roboshot, оснащены прецизионными подшипниками для электродвигателей. Согласно руководству FANUC AC Servo Motor ai series (B-65262EN), вал двигателя соединяется с ШВП через муфту (гибкую или жесткую), зубчатую или ременную передачу. Важное требование: вал двигателя и ШВП не должны смещаться друг относительно друга в радиальном направлении.
Подшипники серводвигателей FANUC рассчитаны на длительную безобслуживаемую работу. По данным FANUC, двигатели проходят полную проверку перед отгрузкой, и приемочный контроль при получении, как правило, не требуется. Условия хранения: температура от -20 до +60 градусов Цельсия, отсутствие влаги и вибраций.
Для восприятия осевых нагрузок от ШВП электрических ТПА используются специализированные радиально-упорные шариковые подшипники. В каталоге NSK это серия TAC (упорные радиально-упорные подшипники для ШВП литьевых машин) с увеличенными шариками и повышенной осевой грузоподъемностью. Компания NTN в 2023 г. выпустила серию IMT (Injection Molding Thrust) -- высокоскоростные подшипники с осевой динамической грузоподъемностью на 20% выше и допустимой частотой вращения на 80% выше по сравнению с предыдущим поколением.
Опоры ШВП серии BK (фиксированная сторона) и опоры ШВП серии BF (свободная сторона) обеспечивают установку и фиксацию опорных подшипников в корпусе станка.
Шнек ТПА совершает два типа движений: вращение (для пластикации) и осевое перемещение (для впрыска). Подшипниковая группа узла пластикации включает:
Упорные подшипники -- воспринимают осевое давление расплава на шнек. При давлении впрыска до 250-340 МПа и диаметре шнека 22-90 мм осевая сила может достигать десятков килоньютонов. Применяются упорные шариковые и упорные роликовые подшипники.
Радиальные подшипники приводного вала -- обеспечивают соосность вала шнека с цилиндром. Биение приводного вала не должно превышать 0,05 мм (типичный допуск для литьевых машин).
Согласно руководствам по обслуживанию ТПА, основные признаки износа подшипников шнека: посторонний шум при пластикации, повышенная вибрация приводного вала, нестабильность противодавления, появление металлической стружки в зоне привода. При обнаружении шума рекомендуется отсоединить шнек от приводного вала и проверить -- если шум сохраняется при вращении вала без шнека, необходима замена подшипника.
ШВП электрических ТПА работают в режиме высокоциклических нагрузок: от десятков тысяч до миллионов циклов нагружения в год. Основные регламентные операции:
-- контроль осевого люфта ШВП (увеличение свидетельствует об износе дорожек качения или потере преднатяга);
-- проверка плавности хода (наличие рывков, заеданий указывает на повреждение поверхности качения);
-- контроль состояния смазки ШВП и своевременная дозаправка;
-- мониторинг температуры подшипниковых узлов ШВП.
FANUC Roboshot a-SiB оснащен системой централизованной смазки. По данным FANUC, новая система смазки в серии a-SiB сокращает расход смазочного материала на 60-65% по сравнению с предыдущим поколением. Смазка подается автоматически к ШВП и направляющим через заданные интервалы.
Уникальная функция FANUC AI Belt Tension Monitor автоматически контролирует натяжение зубчатых ремней на осях смыкания, впрыска, дозирования и выталкивания. При обнаружении снижения натяжения система уведомляет оператора о необходимости обслуживания, предотвращая внеплановые остановки.
В стандартной комплектации Roboshot установлены ШВП на трех осях линейного перемещения: смыкание/размыкание, впрыск и выталкивание. Четвертый серводвигатель обеспечивает вращение шнека (дозирование) через ременную передачу без ШВП. Таким образом, в типичном Roboshot три ШВП. В некоторых конфигурациях возможно использование дополнительных ШВП (например, для подвода сопла или дополнительных сервоосей).
В IntElect серводвигатель напрямую соединен с ШВП (direct drive, без ременных передач). В Roboshot серводвигатель передает вращение на ШВП через зубчатый ремень. Прямой привод обеспечивает более высокий КПД, отсутствие проблем с натяжением и износом ремней, меньший уровень шума и более высокую точность. Ременная передача Roboshot компенсируется системой FANUC AI Belt Tension Monitor и проверенной надежностью сервосистем FANUC.
Для опоры ШВП применяются специализированные радиально-упорные шариковые подшипники с повышенной осевой грузоподъемностью. NSK выпускает серию TAC, NTN -- серию IMT (Injection Molding Thrust) с осевой грузоподъемностью на 20% выше предыдущего поколения. Эти подшипники рассчитаны на высокие циклические осевые нагрузки, характерные для литьевых машин.
В электрических ТПА Fanuc Roboshot и Sumitomo Demag IntElect для основных осей (смыкание, впрыск) применяются ШВП класса точности C5 по JIS B1192 (флуктуация хода v300 не более 18 мкм на 300 мм). Для осей с менее жесткими требованиями (выталкиватель) допускается класс C7. Специализированные ШВП серии NSK HTF дополнительно оптимизированы по грузоподъемности для литьевых машин.
По данным NSK, основные причины преждевременного отказа ШВП в ТПА: недостаточная грузоподъемность (неправильный выбор размера), загрязнение смазки, недостаточная или несвоевременная смазка, перегрев опорных подшипников, а также усталостное разрушение (питтинг) при превышении расчетного ресурса. В одном из задокументированных случаев NSK, ШВП оси смыкания выходила из строя в первые часы работы из-за недостаточной грузоподъемности конкурирующего продукта.
El-Exis SP -- это гибридная высокоскоростная серия Sumitomo (SHI) Demag для упаковочного литья. В отличие от полностью электрического IntElect, El-Exis SP сочетает три типа привода: электрический сервопривод для дозирования, гидроаккумуляторный впрыск со скоростью до 1000 мм/с, и серводвигатель переменного тока с гидростатической трансмиссией для смыкания. Усилие смыкания -- до 10 000 кН. El-Exis SP оптимизирован для тонкостенного литья с минимальным временем цикла.
В Roboshot применяются серводвигатели FANUC собственной разработки и производства серии ai. Это синхронные двигатели переменного тока с высокоразрешающими энкодерами (Pulsecoder). Согласно руководству FANUC (B-65262EN), двигатели соединяются с ШВП через гибкую муфту, жесткую муфту, зубчатую или ременную передачу. FANUC является одним из крупнейших мировых производителей серводвигателей, что обеспечивает высокую надежность и доступность запчастей.
Замена ШВП требует точного соответствия геометрических размеров (диаметр, шаг, рабочая длина), класса точности (не ниже C5), типа циркуляции шариков и величины преднатяга. NSK выпускает серию HTF, специально разработанную для электрических ТПА с увеличенной грузоподъемностью. При замене необходимо сохранить оригинальные опорные подшипники и выполнить юстировку. Рекомендуется использовать запчасти от производителя машины или сертифицированные аналоги.
Периодичность смазки ШВП определяется руководством по эксплуатации конкретной модели. В Roboshot a-SiB смазка подается автоматически через систему централизованной смазки. FANUC указывает, что новая система сокращает расход смазки на 60-65%. В IntElect аналогичная автоматическая система обеспечивает подачу смазки к ШВП и направляющим. Ручное дозирование смазки, как правило, не требуется при исправной системе ЦСС.
Серия FANUC Roboshot a-SiB охватывает усилие смыкания от 150 до 5000 кН (от 15 до 500 тонн). Модельный ряд включает: a-S15iB (150 кН), a-S30iB (300 кН), a-S50iB (500 кН), a-S100iB (1000 кН), a-S130iB (1300 кН), a-S150iB (1500 кН), a-S220iB (2200 кН), a-S250iB (2500 кН), a-S300iB (3000 кН) и a-S450iB (4500 кН). Число в обозначении модели приблизительно соответствует усилию смыкания в тоннах-силы.
Шариковинтовые передачи и подшипники являются критически важными компонентами электрических термопластавтоматов FANUC Roboshot и Sumitomo Demag IntElect/El-Exis SP. ШВП осей смыкания и впрыска работают в условиях экстремальных циклических нагрузок, где ресурс передачи напрямую определяет межремонтный интервал машины. Специализированные ШВП серии NSK HTF и опорные подшипники серий NSK TAC / NTN IMT разработаны с учетом повышенных требований литьевых машин по грузоподъемности, скорости и надежности.
Различие конструкций -- ременный привод Roboshot vs прямой привод IntElect -- определяет подход к обслуживанию: в первом случае критичен контроль натяжения ремней (автоматизированный через AI Belt Tension Monitor), во втором -- акцент на состоянии ШВП и подшипников. Своевременная диагностика и замена изношенных компонентов -- необходимое условие для поддержания прецизионности литья и минимизации простоев.
Отказ от ответственности. Данная статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Автор и издатель не несут ответственности за любые последствия, возникшие в результате использования представленной информации. Технические характеристики, конструктивные решения и рекомендации по обслуживанию оборудования могут изменяться производителями без предварительного уведомления. Перед выполнением любых работ по обслуживанию, ремонту или модернизации оборудования необходимо руководствоваться актуальной технической документацией производителя и привлекать квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.