El controlador de movimiento sincroniza los ejes en las prensas de paneles automotrices

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En las prensas de formación que forman paneles de cuerpo grande hechos de materiales compuestos, si la placa ejerce una presión desigual sobre el panel a medida que se forma, el resultado puede ser un producto incompleto (en el molde), un espesor desigual y rebabas en los paneles de los bordes formados. , y otros defectos que afectan la calidad y consistencia de las unidades de producción. Además, si la placa está torcida o la carga se aplica de manera desigual, puede dañar el molde y afectar seriamente la vida útil del equipo.

1. La prensa de 3000 toneladas producida por Jiangsu Wuxi Lanli Machine Tool Co., Ltd.

Máquina herramienta Co., Ltd. de Wuxi Lanli , Jiangsu, China, se desafió a un fabricante de prensas hidráulicas a mejorar la operación de diseño de una prensa antigua para producir paneles de carrocería para una fábrica de automóviles china (Figuras 1 y 2). Con tres cilindros de compresión principales, la prensa hidráulica puede manejar fácilmente el tonelaje requerido para nuevas aplicaciones, pero existen problemas para mantener la placa perfectamente nivelada cuando se aplican fuerzas de hasta 3000 toneladas.

2. Aquí se muestra una pieza típica de automóvil producida por una prensa Lanli: un panel de batería hecho de materiales compuestos.

Para abordar el posible sesgo del plato, el fabricante de la prensa consulta al distribuidor hidráulico Tecnología de automatización de Wuxi Forever , gente de Jiangsu. Los ingenieros de Wuxi Forever recomiendan agregar cilindros amortiguadores en las cuatro esquinas de la placa para garantizar que permanezca nivelada durante la carrera de compresión (Figura 3). Para controlar los cuatro cilindros amortiguadores, los ingenieros de Forever en Wuxi sugirieron que Langley usara el controlador de movimiento electrohidráulico RMC151 de Delta Computer Systems (Figura 4).

3. El propósito de los cuatro cilindros niveladores es asegurar que los platos de la prensa apliquen la misma fuerza a todas las superficies.

4. El RMC151 de Delta Computer es un controlador de movimiento electrohidráulico de ocho ejes que se utiliza para controlar y sincronizar la posición y la aplicación de fuerza de la prensa hidráulica Lanli.

El ciclo de moldeo está controlado por un PLC que opera los tres émbolos de compresión principales y proporciona la posición objetivo y la fuerza máxima al controlador de movimiento Delta, que controla los cuatro cilindros intermedios de 100 toneladas. Los cilindros de amortiguación «agarran» la placa a medida que desciende y aplican resistencia en cada esquina para mantener la placa nivelada durante la operación de formación.

“La prensa utiliza dos sistemas independientes: tres cilindros maestros en la parte superior, controlados por servobombas impulsadas por PLC de Omron, y cuatro cilindros intermedios, controlados por servoválvulas Parker D30FP impulsadas por RMC”, explica Henry Xie, gerente de ventas de Forever en Wuxi.“Con el sistema de control de movimiento Delta, Lanli enfrentó dos desafíos principales al diseñar esta prensa.1. Cómo hacer que la placa de presión superior y el sistema hidráulico del amortiguador inferior funcionen juntos;En segundo lugar, se requiere que la precisión de la posición de nivelación sea muy alta (menos de 0,05 mm). «

Bucles de control en cascada

El RMC151 utiliza una arquitectura de «bucle en cascada» para realizar sus funciones de control. En esta configuración, el lazo de control interno se usa para nivelar la platina, mientras que el lazo externo ajusta simultáneamente la posición objetivo del cilindro amortiguador para seguir el movimiento de la platina. El lazo de control externo también monitorea la fuerza aplicada por el cilindro amortiguador para garantizar que permanezca dentro de los límites proporcionados por el PLC.

La información de la posición actual proviene de los datos proporcionados por sensores de desplazamiento lineal magnetoestrictivos instalados en cada cilindro, mientras que la información de fuerza proviene de dos sensores de presión instalados en cada cilindro, uno a cada lado del pistón (Figura 5).

5. Cada cilindro de nivelación está equipado con un sensor de desplazamiento lineal magnetoestrictivo lineal para proporcionar retroalimentación de posición y un sensor de presión en cada lado del pistón con diferentes valores para proporcionar retroalimentación de fuerza.

La arquitectura de control en cascada se muestra en la Figura 6. Para nivelar la platina, el controlador de movimiento calcula la posición promedio de los cilindros de tope, la trata como una posición de husillo «virtual» y mueve cada posición de cilindro para que coincida con ese promedio. Para calcular la fuerza ejercida por cada cilindro de amortiguación, el controlador de movimiento calcula la diferencia entre las presiones del fluido hidráulico en cada lado del pistón. Si la fuerza acumulada es demasiado alta, el RMC cambiará la posición de la placa para mantener la fuerza dentro de los límites establecidos.

6. Este diagrama de bucle de control en cascada muestra cómo funciona el controlador de movimiento para mantener el nivel de la platina mientras sigue el movimiento de la platina y monitorea la fuerza aplicada.

retroalimentación personalizada

Estos cálculos matemáticos realizados por el controlador de movimiento sobre la retroalimentación sin procesar de los sensores de posición y presión se realizan utilizando lo que Delta Computer Systems llama retroalimentación personalizada.»Al hacer cálculos con los datos del sensor sin procesar antes de enviar la retroalimentación al algoritmo del circuito de control, el algoritmo de control en sí mismo puede ser más directo y más fácil de implementar y ajustar», dijo Dennis Ritola, ingeniero de aplicaciones de la compañía.

La arquitectura de bucle en cascada, la retroalimentación personalizada y las funciones de sincronización multieje utilizadas en esta aplicación son funciones estándar admitidas por los controladores de movimiento Delta. Estas funciones se pueden configurar fácilmente con RMCTools, el paquete de software de desarrollo que Delta proporciona a sus clientes de control de movimiento de forma gratuita.»Las aplicaciones de control hidráulico complejas como esta se pueden realizar con muy pocas líneas de código», continúa Ritola.»Programar un controlador de movimiento tradicional para realizar funciones de control anidadas sería muy difícil».

Ajustar para obtener los mejores resultados

Después de programar los pasos de movimiento, el sistema debe ajustarse para un funcionamiento óptimo. Para este paso en el proceso de desarrollo, el paquete RMCTools proporciona herramientas para analizar el movimiento y ajustar los parámetros del lazo de control. El análisis de movimiento se simplifica con el Plot Manager de Delta, que genera una representación gráfica de la curva de movimiento real versus objetivo, y el objetivo del diseñador es ajustar los valores de ganancia del bucle de control para hacer coincidir el movimiento real con la curva objetivo.

La ganancia se puede ajustar más fácilmente utilizando el Tuning Wizard proporcionado por Delta como parte del paquete de software. Para ayudar a resolver cualquier problema que los ingenieros de Wuxi Forever tuvieron durante el proceso de diseño, Ritola y los autores pudieron realizar llamadas telefónicas nocturnas entre China y el estado de Washington, así como intercambiar pantallas de computadora en línea que mostraban el estado de ajuste.

«La prensa completa cumplió o superó todos los objetivos de diseño del proyecto», dijo Xie.»Usando el controlador de movimiento y las herramientas de desarrollo de Delta Computer Systems, el desarrollo de la prensa LANLI fue fácil y el soporte técnico de Delta fue excelente».

“Los clientes que ordenaron la prensa quedaron muy satisfechos con los resultados”, agrega Ruhong Liu, director técnico e ingeniero de LANLI.»La prensa ha estado en producción desde julio, funcionando las 24 horas del día durante cuatro meses, produciendo paneles de carrocería para la planta de un fabricante de automóviles alemán en China. Debido al buen desempeño de la imprenta, hemos recibido más pedidos de otros fabricantes de automóviles de empresas conjuntas sino-extranjeras. Por lo tanto, construiremos tres prensas más para satisfacer la creciente demanda. «

«El futuro del diseño de prensas LANLI es muy prometedor», respondió Xie.»La tendencia de la industria automotriz hacia vehículos ligeros y eléctricos ‘verdes’ ha aumentado la demanda de piezas automotrices compuestas. Es probable que esta tendencia continúe en el futuro previsible. «

Gan Li, Director de Desarrollo Comercial de Asia Pacífico, Sistemas informáticos delta , campo de batalla, lavado.

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