Секреты машины для сжатия крышек, обеспечивающие более высокую производительность

Индустрия производства крышек спокойно переживает период значимых изменений. Скорость производства растет, толщина стенок крышек становится тоньше, а механические требования, предъявляемые к оборудованию, становится все труднее удовлетворить с помощью машин более старых конструкций. В центре этого сдвига находится машина для сжатия крышек — платформа, которая значительно изменилась за последние несколько лет, при этом достижения в области приводных технологий, обработки материалов и проектирования поворотных столов сыграли свою роль.

Машины для сжатия крышек с полным сервоприводом становятся новым направлением модернизации производства укупорочных средств

Было время, когда комбинация механического кулачка и гидравлики была просто тем, как работали машины для сжатия крышек. Он был надежным, понятным, и на его основе основывались знания об инструментах и ​​процессах. Эта картина меняется. Машины сжатия с полностью сервоприводом, в которых серводвигатели заменяют гидравлические приводы и механические кулачковые приводы по основным осям движения, превратились из опции премиум-класса в то, что многие производители теперь рассматривают как базовое требование при спецификации нового оборудования.

Причины скорее практические, чем теоретические. Гидравлические системы требуют управления жидкостью, замены уплотнений и регулирования температуры. Механические кулачковые системы трудно перенастроить после настройки. Профили движения сервоприводов, напротив, можно регулировать через интерфейс управления станком, что имеет значение, когда на производственной линии необходимо использовать крышки различной высоты, стилей резьбы или требований к футеровке на одном и том же оборудовании.

Почему архитектура с полным сервоприводом привлекает внимание производителей, стремящихся к модернизации:

• Параметры движения — кривые силы сжатия, время выталкивания, скорость хода дозирования — можно сохранять в виде цифровых рецептов и вызывать из памяти во время смены продукта, что сокращает время настройки и вариации между операторами.
• Неисправности отдельных осей легче диагностировать и изолировать, чем проблемы гидравлической системы, которые обычно затрагивают несколько функций одновременно.
• Сервосистемы не требуют запасов гидравлической жидкости, что снижает затраты на расходные материалы и риск проблем с качеством, связанных с загрязнением.
• Потребление энергии в периоды простоя значительно снижается, поскольку серводвигатели потребляют ток пропорционально нагрузке, а не работают непрерывно, как двигатели гидравлических насосов.

Переход не обходится без компромиссов. Машины с полным сервоприводом требуют более высоких первоначальных затрат, а обслуживающий персонал должен быть знаком с диагностикой сервопривода, а не с поиском неисправностей гидравлической системы. Но для предприятий, использующих несколько форматов крышек или планирующих перейти на более легкие крышки, долгосрочная гибкость, как правило, оправдывает первоначальные инвестиции.

Для производителей, которые в настоящее время эксплуатируют старые гидравлические машины и оценивают сроки замены, архитектура с полным сервоприводом предлагает явное повышение производительности — особенно для операций, где разнообразие продукции увеличивается или где затраты на рабочую силу делают длительные переналадки все более трудными.

Почему машины для сжатия крышек хорошо подходят для производства легких крышек

В течение многих лет облегчение было постоянной темой упаковки, что обусловлено снижением затрат на материалы, целями устойчивого развития и требованиями к весу при транспортировке. В сегменте укупорочных средств это означает крышки с более тонкими стенками, уменьшенной толщиной основания и меньшим весом в граммах — иногда на 15–25 % легче, чем эквивалентные крышки десятилетней давности.

Достижение такого снижения без ущерба для производительности — это не просто проектная задача. Для этого требуется производственный процесс, который может надежно заполнять тонкие секции, поддерживать постоянство размеров при уменьшенной толщине стенок и избегать структурных дефектов — впадин, пустот, неполного заполнения — которые становятся более вероятными по мере уменьшения объема материала.

Это область, в которой процесс сжатия крышки имеет естественное преимущество перед литьем под давлением для крышек определенной геометрии. При компрессионном формовании предварительно отмеренная доза полимера помещается в открытую полость и сжимается до формы. Материал течет под относительно низким давлением на небольшое расстояние. Здесь нет литника, желоба и литника для впрыска — все это точки, где в тонкостенных деталях, отлитых под давлением, могут возникнуть концентрации напряжений или неполное заполнение.

Характеристики процесса сжатия, обеспечивающие производство легких крышек:

• Низкое и постоянное давление в полости во время формовки снижает риск возникновения остаточных напряжений в тонкостенных секциях, которые могут вызвать коробление после формования или размерный сдвиг.
• Прямое дозирование исключает утончение зоны ворот, что является частой причиной отказа легких отлитых под давлением крышек.
• Материал распределяется от центра наружу при сжатии, что приводит к обеспечению одинаковой толщины стенок по всей оболочке колпачка, не полагаясь на высокую скорость впрыска.
• Более короткий термический цикл в полости по сравнению с литьем под давлением большой дозы снижает вероятность изменения кристалличности в основании колпачка.

В таблице ниже показано, как компрессионное формование сравнивается с литьевым формованием по факторам, связанным с производством легких крышек:

Ничто из этого не означает, что компрессионное формование универсально подходит для любого применения легких крышек. Крышки очень сложной формы с подрезами или необходимостью использования нескольких материалов могут по-прежнему отдавать предпочтение литью под давлением. Но для стандартных резьбовых крышек, спортивных крышек и крышек с плоским верхом, где однородность стенок и качество уплотняемой поверхности имеют решающее значение, процесс сжатия обеспечивает характеристики, которые хорошо соответствуют требованиям программ по снижению веса.

Выбор смолы также влияет на эту картину. По мере того, как производители переходят на колпачки, изготовленные из переработанного полиэтилена или полипропилена — материалов, вязкость которых может отличаться больше, чем у первичной смолы, — устойчивость процесса сжатия к изменениям исходного материала становится дополнительным фактором в его пользу. Более низкие давления в полости означают, что умеренные колебания вязкости в дозе с меньшей вероятностью приведут к проблемам с наполнением, чем в сценарии литья под давлением с более узкими окнами давления наполнения.

Новая конструкция высокоскоростного поворотного стола повышает стабильность машины для сжатия крышек

Стол ротационной прессовой машины не является пассивным конструктивным элементом — это прецизионная вращающаяся система, которая должна поддерживать выравнивание полостей и геометрию сжатия при скоростях производства, которые могут превышать 2000 крышек в минуту в конфигурациях с большим количеством полостей. Поскольку скорость производства возросла, а допуски ужесточились, поворотный стол стал одним из наиболее технически сложных компонентов машины.

В старых конструкциях столов для управления радиальным и осевым биением использовалась комбинация роликовых подшипников и механическая предварительная нагрузка. Они работали адекватно на скоростях, для которых они были разработаны, но по мере того, как скорость станка увеличивалась, а количество полостей увеличивалось, динамические нагрузки на стол увеличивались так, что старые подшипниковые узлы с трудом справлялись без ухудшения производительности с течением времени.

В новых конструкциях поворотных столов эта проблема решается с помощью нескольких инженерных подходов, которые в совокупности улучшают как стабильность во время работы, так и срок службы между основными интервалами технического обслуживания.

Технические особенности высокоскоростных поворотных столов текущего поколения:

• Скрещенные роликоподшипники большого диаметра или прецизионные опорно-поворотные кольца, которые распределяют радиальные и осевые нагрузки более равномерно, чем обычные комплекты роликоподшипников, уменьшая прогиб при динамической нагрузке.
• Моментные двигатели с прямым приводом вместо зубчатых или ременных передач, устраняющие люфт и снижающие передачу вибрации на конструкцию стола.
• Геометрия стола, оптимизированная для анализа методом конечных элементов (FEA), позволяет уменьшить материал в зонах с низким напряжением, сохраняя при этом жесткость в монтажных положениях полости, снижая вращающуюся массу без ущерба для жесткости.
• Интегрированные системы смазки с контролем состояния, которые отслеживают температуру и поток смазочного материала, предупреждая потенциальные проблемы с подшипниками до того, как они перерастут в незапланированные остановки.
• Функции термокомпенсации, которые учитывают разницу расширений между корпусом стола и рамой машины во время продолжительных производственных циклов при повышенных температурах.

Уменьшенное биение на уровне полости напрямую влияет на постоянство размеров крышки. Когда полость следует по стабильному пути на протяжении каждого цикла сжатия, взаимосвязь между пуансоном и полостью формы остается предсказуемой — и именно эта предсказуемость позволяет надежно поддерживать более жесткие допуски по высоте и диаметру крышки в течение длительных производственных циклов.

Увеличенные интервалы обслуживания подшипников также имеют эксплуатационную ценность, которую легко недооценить. Замена подшипника стола ротационной компрессионной машины обычно представляет собой серьезное мероприятие по техническому обслуживанию, требующее разборки машины, специальных процедур центровки и аттестационного запуска процесса перед возобновлением нормального производства. Удвоение или утроение интервала между этими событиями существенно снижает общее запланированное время простоя, которое предприятие должно заложить в бюджет на многолетний производственный период.

Заключение

Машина для сжатия крышек За последние несколько лет технологии продвинулись в некоторых четких направлениях. Архитектура полного сервопривода меняет подход производителей к гибкости продукции и эффективности переналадки. Сам процесс сжатия продолжает показывать практические преимущества при производстве легких укупорочных средств, особенно в связи с тем, что изменение качества материала становится все более распространенной проблемой при использовании переработанного сырья. А достижения в области разработки поворотных столов позволяют работать быстрее, соблюдать более жесткие допуски и увеличивать интервалы технического обслуживания, чего не могли обеспечить надежные конструкции старых машин.