Controladores de movimiento Actualización de máquinas antiguas

Figura 1. El estirador de LMI Aerospace tiene dos brazos accionados hidráulicamente que envuelven la pieza de aluminio que se formará alrededor del molde. La estación del operador se encuentra en primer plano.

Cuando LMI Aerospace Inc., con sede en St. Charles, Missouri, quiso aumentar la productividad de sus máquinas, recurrió a los controladores de movimiento electrohidráulicos para hacer el trabajo.

Los proveedores de componentes y ensamblajes estructurales para las industrias aeroespacial, de defensa y tecnología buscan aumentar la productividad mediante la actualización de la tecnología de las máquinas de formación de estirado hidráulicas más antiguas (Figura 1), que fabrican piezas de aeronaves como armazones de fuselaje, revestimientos de alas, alerones y cabinas. . Construida en la década de 1960, la máquina no es muy diferente de las estiradoras desarrolladas por primera vez en la década de 1940 durante la Segunda Guerra Mundial. La máquina envuelve una pieza, como un componente del armazón de un avión, alrededor de un molde y la estira para adaptar su forma a la del molde. Cuando era una máquina nueva, la máquina tenía un sistema de control hidráulico de circuito abierto muy básico con control de válvula manual «pop». El operador debe presionar un interruptor en el panel de control, que activa el solenoide de la válvula para mover el brazo de extensión.asi que,

Hace algunos años, la empresa cambió los interruptores de panel por válvulas hidráulicas proporcionales controladas mediante joysticks, lo que mejoró enormemente el control, pero la precisión y la repetibilidad del proceso seguían estando por debajo de sus requisitos.

Las piezas de aluminio formadas a máquina suelen tener aproximadamente 1/2 pulgada de ancho y deben formarse con un movimiento suave, lento y continuo alrededor del molde. Esto requiere un control preciso sobre qué tan rápido se mueve el brazo y dónde comienza y se detiene. La automatización del proceso de formación por estirado eliminará la necesidad de que el operador de la máquina encuentre manualmente la posición correcta para cada eje cada vez que se mueve el brazo.

LMI decidió iniciar un proyecto para actualizar el sistema para usar controladores de movimiento electrónicos, ya que requería repetibilidad y movimiento preciso. Un controlador de movimiento automatizado permitirá que la máquina controle con precisión las velocidades de construcción y el posicionamiento de los ejes, lo que permitirá a los clientes aeroespaciales de LMI lograr un mecanizado más consistente.

Requisitos del controlador de movimiento

Figura 2. Cada brazo de la máquina formadora por estirado tiene un cilindro de tracción y un cilindro tensor.
Figura 3. El controlador de movimiento RMC150 de Delta Computer Systems puede controlar hasta ocho ejes de movimiento simultáneamente.


El controlador de movimiento necesita controlar cuatro ejes hidráulicos simultáneamente: dos cilindros hidráulicos que accionan el eje de giro (solo bajo control de posición) y dos cilindros que accionan el eje de tensión (que controla tanto la posición como la presión). El eje oscilante se extiende alrededor de la matriz en un gran arco, y la pieza a formar es sujetada en cada extremo por mordazas conectadas a cilindros de tensión que la sujetan a uno de los brazos, Figura 2. A medida que los brazos oscilantes envuelven la pieza alrededor del molde, necesitan mantener una tensión precisa en el molde. Según la forma del molde y la geometría de los brazos, el cilindro de tensión debe extenderse a medida que se forma la pieza para evitar una tensión excesiva de la pieza.

Pete Traphagen de Traphagen Engineering en Ramona, California, fue invitado a diseñar un nuevo sistema de control de movimiento. Traphagen, a su vez, eligió el RMC151E, una versión controlada por posición y presión del controlador de movimiento RMC150 de Delta Computer Systems, Figura 3. Traphagen ha utilizado controladores de movimiento Delta en proyectos anteriores y está familiarizada con el uso de controles electrohidráulicos para lograr un movimiento preciso. Ha realizado ajustes manuales en el pasado y eligió Delta porque admite un proceso de ajuste automático.»Las herramientas de Delta son tan buenas como cualquier cosa que haya visto para ajustar el movimiento», dijo Traphagen.»Hice el control de PLC en el pasado y usé su herramienta de ajuste PID y Delta es mejor. Están millas por delante de la sintonización manual. «

«He probado servocontroladores eléctricos con sistema hidráulico en el pasado, y es mucho más fácil con el sistema Delta», dijo Traphagen.»Mientras que la mayoría de los otros controladores de movimiento están diseñados para controlar servos eléctricos, el controlador Delta está diseñado para admitir específicamente el control de maquinaria de energía hidráulica. Por ejemplo, un controlador delta puede controlar la posición y la presión, y puede cambiar suavemente de un lado a otro entre la fuerza de control y la posición. Esto es difícil de hacer para otros dispositivos. Esto le da a Delta una gran ventaja en nuestro tipo de aplicación. «

Conectar y programar el controlador
El nuevo controlador de movimiento Delta RMC150 interactúa con las máquinas existentes de LMI y agrega algunos equipos de sensores nuevos. Se usa un codificador rotatorio absoluto en el eje de giro para medir el ángulo de giro, mientras que el eje de tensión está equipado con un sensor lineal (codificador operado por cuerda) para retroalimentación de posición y un sensor de presión montado en el cilindro para detección de presión. El sistema hidráulico es accionado por las mismas servoválvulas proporcionales que antes en la máquina. La integración de los controladores RMC se simplifica ya que proporcionan una conexión directa a los sensores sin necesidad de un módulo de interfaz separado.

Traphagen programó el movimiento utilizando el paquete de software RMCTools de Delta Computer Systems, que se ejecutaba en una PC estándar ubicada junto al controlador de movimiento en la consola del operador y conectada a través de Ethernet (Figura 4). RMCTools permite programar el movimiento de un eje a través de un conjunto de instrucciones de movimiento que se especifican como parte de un proyecto de desarrollo. A las diferentes partes se les pueden asignar cuatro procesos de moldeo diferentes, que Traphagen programó en cuatro elementos de control de movimiento diferentes. La interfaz gráfica de RMCTools es tan útil que Traphagen no necesita desarrollar ningún software adicional de interfaz hombre-máquina (HMI).

El primer resultado casi perfecto
“El mapa de movimiento generado por la utilidad del administrador de dibujos RMCTools es muy útil para realizar ajustes al ajustar el funcionamiento de los ejes”, dijo Traphagen.»Puede acercarse lo más posible a una curva de movimiento perfecta». Traphagen usó la herramienta de ajuste automático de Delta para acercarse, luego hizo algunos ajustes manuales para completar el proceso de ajuste.

Figura 4. El software RMCTools de Delta se ejecuta en la consola del operador para desarrollar y ajustar programas de movimiento para controlar las operaciones de formado por estirado.


Es importante ajustar la herramienta porque las ganancias utilizadas en las ecuaciones del lazo de control pueden variar de un eje a otro. Por ejemplo, el lazo de control de posición utilizado en el eje de giro tiene una ganancia seis veces mayor que el eje de tensión, mientras que la diferencia en la ganancia de fuerza es unas 12 veces. Debido a estas diferencias, la sintonización manual puede ser un desafío. El uso de un conjunto de ganancias para todos los ejes puede hacer que el sistema sea inestable. Para evitar que esto suceda, es útil utilizar una herramienta de ajuste automático.»Usando el Tuning Wizard de Delta, podemos hacer en minutos lo que de otro modo tomaría horas», dijo Traphagen.»Al confiar en las herramientas de Delta, es posible que hayamos ahorrado días de tiempo de desarrollo».

La integración del nuevo controlador de movimiento tomó menos de una semana, incluida la programación y el ajuste. El proceso de ajuste tomó menos de un día. Traphagen estima que la productividad ha aumentado significativamente en comparación con la nueva máquina, pero lo que es más importante, la operación de la máquina ahora es más repetible, manteniendo tolerancias más estrictas para producir productos de alta calidad consistentemente.

Para mayor información por favor visite www.deltamotion.com o contactar al autor BSavela@deltamotion.com .

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