Los robots hidráulicos proporcionan un posicionamiento preciso

Cuando se deben mover cargas pesadas, ninguna fuente de energía puede igualar a los sistemas hidráulicos en costo y confiabilidad. Con el control adecuado, los robots hidráulicos pueden posicionar cargas pesadas con mucha precisión. Por ejemplo, un nuevo robot hidráulico ha sido corporación de tecnología de primer nivel. , Blackfoot, Idaho, bajo contrato Westinghouse electric co. . El robot se utilizó para ubicar con precisión unidades generadoras de vapor de 800 toneladas durante la construcción de dos nuevos reactores nucleares AP1000 en China.

Figura 1. Un robot hidráulico utiliza un control de circuito cerrado proporcionado por un controlador de movimiento programable para colocar generadores de vapor de 800 toneladas para dos nuevos reactores nucleares en China.

El marco del robot (Figura 1) se monta en su lugar y el generador de vapor se baja hasta el centro del marco mediante una grúa de servicio pesado. Se requieren dieciséis arietes hidráulicos en el marco del robot para colocar el generador de vapor para una conexión precisa a la tubería del reactor: cuatro ejes lo levantan, otros cuatro lo inclinan y ocho mueven el generador de vapor horizontalmente y lo giran según sea necesario.

El cálculo y control del movimiento vertical es relativamente simple, por lo que los ocho cilindros de elevación e inclinación están directamente alan bradley ControlLogixPLC . Los movimientos más complejos ocurren en el plano horizontal, y Premier Technology especificó un controlador de movimiento electrohidráulico de precisión para controlar los ocho cilindros de posicionamiento horizontal.

Figura 2. Vista superior del robot de posicionamiento hidráulico. El generador de vapor está ubicado en el centro. Ocho cilindros hidráulicos (azul brillante) en las esquinas mueven el marco en la dirección xy y lo giran.

La figura 2 muestra una vista vertical de la parte superior de la estructura del robot. Un generador de vapor cilíndrico está instalado en una abertura circular en el centro de la estructura. Cada uno de los ocho ejes horizontales debe moverse de forma independiente en función de los resultados de un conjunto complejo de funciones matemáticas. El cilindro hidráulico horizontal (primer plano en la Figura 3) puede lograr una carrera máxima de 8 pulgadas, lo que permite que el generador de vapor se mueva hasta 4 pulgadas en cada dirección. Las especificaciones exigen la capacidad de mover el generador hasta 2 pulgadas en cualquier dirección dentro de las 132 pulgadas, por lo que el robot puede diseñarse con más flexibilidad.

Para controlar el movimiento de los ocho ejes horizontales, Premier eligió RMC 75 Un controlador de movimiento de dos ejes fabricado por Delta Computer Systems Inc. “Podríamos haber usado los ocho ejes de Delta RMC150 controlador”, dice Robert Cockrell, ingeniero de Premier Technology, “pero ahorramos cableado instalando un controlador de doble eje en cada esquina del marco. «El controlador de movimiento RMC está conectado al PLC principal a través de EtherNet IP.

Programa el movimiento

primer ministro con Empresa de Diseño de Soluciones Integradas , Nampa, Idaho, por su ayuda con la programación del controlador de movimiento.»Nunca antes había usado un controlador Delta RMC», dijo Kevin Skinner, ingeniero de Integrated Solutions Designs.»Tomé los cursos de capacitación en línea de Delta y rápidamente me di cuenta de lo fácil que es usar el controlador. Otros controladores que he usado requieren una sintaxis compleja y muchas instrucciones para hacer las cosas. Con RMC, el código es simple e intuitivo, lo que reduce el tiempo de desarrollo.

Figura 3. Vista de primer plano de la unidad hidráulica montada en una esquina del marco. La instalación de uno de los potenciómetros de cadena está rodeada por un círculo a la izquierda. La válvula está instalada en el centro a la derecha.

«Pasamos por varias iteraciones del programa para que el sistema funcionara», continuó Skinner.»Al principio, el sistema no podía extender y retraer correctamente el cilindro adyacente para torcer el marco del robot, pero Delta proporcionó una herramienta curva que resolvió este problema».

Este Herramienta de curva incremental Parte del paquete de software RMCTools, permite un movimiento de flexión suave de los ejes de movimiento ajustando una curva a un conjunto de puntos objetivo. En esta aplicación de robot, el programa de control para cada eje crea un perfil de movimiento basado en un conjunto de puntos objetivo que le proporciona el PLC.

«Pasamos de usar comandos de movimiento simples a usar la herramienta de curvas, sin dejar de usar el simulador de movimiento integrado en el RMC de Delta», dijo Skinner.»Usando el emulador, pude escribir todo el programa y probarlo en mi escritorio antes de conectar el hardware. Esto ahorra el tiempo y la molestia de probar nuestro diseño. «

El PLC ahora envía los puntos de curva correctos a cada RMC75 a través de Ethernet y sincroniza la inicialización del movimiento. Utilizando datos del PLC, la herramienta Curva de RMC permite un movimiento suave independientemente de la duración del movimiento.

Seleccionar componentes del sistema

Cada cilindro hidráulico (eje) está equipado con un indicador de posición analógico para proporcionar retroalimentación de posición al controlador de movimiento y una servoválvula proporcional de masa para un control preciso del sistema hidráulico.

Figura 4. Diagrama de movimiento que muestra las curvas generadas por la herramienta Curve de Delta Computer Systems.

Los indicadores de posición se eligen para brindar una solución más rentable, pero introducen ruido en los sistemas que requieren la instalación de filtros de señal, lo que a menudo anula la ventaja de costos.»Encontramos el problema usando las herramientas Plot Manager y Tuning Wizard de Delta Computer Systems», dijo Skinner.»El software de Delta identificó problemas de ruido en la línea analógica: el perfil de movimiento real no coincidía con el objetivo».

Además, los sensores de posición analógicos seleccionados demostraron ser vulnerables a los daños.

«Terminamos rompiendo cinco de ellos durante el proceso de revisión del diseño», dijo Cockrell.»Eventualmente funcionaron, pero sería mejor si tuviéramos algún tipo de cubierta protectora para el sensor».

«Una mejor solución es usar sensores que estén integrados directamente en el cilindro», continúa Cockrell.»Debido a que estarán integrados en el cilindro, proporcionarán una solución más robusta. Además, dado que son digitales, no son propensos a los problemas de ruido de las soluciones analógicas. «

Ambos sistemas hidráulicos se construyeron y probaron simultáneamente en unos pocos días sin estar conectados al bastidor. Una vez que la estructura del robot está completa y el marco está ensamblado, se realizan pruebas adicionales. Después de múltiples movimientos de prueba bajo carga, ambos sistemas estaban dentro de las especificaciones. Esta aplicación demuestra que incluso los sistemas que no requieren mucho movimiento pueden beneficiarse de un control hidráulico preciso.

¿Por qué se necesita este dispositivo robótico?¿No se podría mover con precisión el generador de vapor a su lugar con una grúa?La respuesta es «poco confiable». Es fundamental que las conexiones de las tuberías se realicen muy lentamente y con cuidado para evitar forzar la conexión. Esta aplicación demuestra que quizás la solución más fácil para un problema de movimiento complejo es usar un controlador de movimiento electrohidráulico, incluso si solo necesita mover un objeto pesado unas pocas pulgadas.

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

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