Công nghệ servo nâng cấp thiết bị tạo hình đầu ống

Th2 18,2023
Tác giả: admin

Các thành phần nhỏ, được sắp xếp hợp lý dẫn đến những cách mới để giải quyết các ứng dụng hình thành cuối đầy thách thức

quy trình tạo hình đầu ống trong cửa hàng gia công kim loại
Công nghệ Servo không phải là cứu cánh mà là một phương tiện để đạt được độ chính xác và kiểm soát tốt hơn các quy trình gia công kim loại như tạo hình đầu ống

Công nghệ là bất cứ thứ gì ngoại trừ tĩnh, và không nơi nào điều này rõ ràng hơn trong lĩnh vực điện tử. Năm 1965 Gordon Moore, một kỹ sư làm việc cho Fairchild Semiconductor , nhận thấy rằng số lượng bóng bán dẫn trên một chip mạch tích hợp (IC) điển hình tăng gấp đôi mỗi năm, và xu hướng này vẫn tiếp tục. Các tính năng và dung lượng của máy tính, máy ảnh kỹ thuật số, điện thoại di động và ô tô cách đây chỉ một thập kỷ không thể so sánh với ngày nay, và kết nối hiện làm cho hầu hết mọi thứ trở nên hữu ích và tiện lợi hơn bao giờ hết.

Cuộc cách mạng điện tử đã xâm nhập vào ngành công nghiệp chế tạo kim loại cách đây nhiều thập kỷ khi CNC xuất hiện. Trước khi máy tính điều khiển, bộ truyền động hoặc bộ phận truyền động của máy chỉ cần chạy theo một hướng cho đến khi nó gặp một công tắc hành trình, và sau đó nó rút lại cho đến khi chạm vào một công tắc hành trình khác. Máy có khả năng, nhưng không linh hoạt.

CNC đã thay đổi tất cả những điều đó, dựa vào các lệnh được lập trình để ra lệnh cho khoảng cách mà bộ truyền động hoặc bộ phận vận chuyển sẽ di chuyển. Phải suy nghĩ lại về cách thức hoạt động của máy móc và việc thuê các lập trình viên để làm cho chúng hoạt động, nhưng đột nhiên kết quả là một sự thay đổi sâu rộng. Các nhà lập trình kiểm soát tốc độ di chuyển của xe ngựa và khoảng cách mà nó di chuyển, điều này linh hoạt, đáng tin cậy và chính xác hơn so với việc sử dụng các công tắc hành trình. Nó mở ra một kỷ nguyên mới về kiểm soát và độ chính xác trong sản xuất.

Công nghệ tương tự đã cập nhật động cơ điện. Động cơ đơn giản nhất, chẳng hạn như động cơ trong máy khoan động lực hoặc bộ khởi động trong ô tô, được thiết kế để chạy ở một tốc độ nhất định hoặc cung cấp một lượng mô-men xoắn xác định mà không cần nhiều hệ thống điều khiển. Động cơ servo trong một hệ thống phức tạp cho phép lập trình để động cơ chạy ở nhiều tốc độ được điều chỉnh chặt chẽ hoặc quay một số vòng quay xác định và dừng lại, cung cấp khả năng kiểm soát nhiều hơn so với động cơ điện thông thường. Điển hình là hệ thống phản hồi vòng kín. Bộ điều khiển cung cấp một lệnh hoặc các lệnh cho động cơ; cảm biến đo tốc độ của động cơ hoặc theo dõi vòng quay của nó và cung cấp thông tin này trở lại bộ điều khiển; và bộ điều khiển so sánh đầu ra dự định với đầu ra thực tế. Bộ điều khiển sau đó thực hiện bất kỳ điều chỉnh cần thiết nào,

Những công nghệ này và các công nghệ liên quan đã cho phép các nhà chế tạo thiết bị phát triển các loại máy chính xác hơn trong việc họ làm, linh hoạt hơn trong cách họ thực hiện và tiêu thụ điện năng hiệu quả hơn so với các máy thông thường.

Nguồn chất lỏng và công suất Servo

Trên nhiều loại máy, việc triển khai động cơ servo có nghĩa là phân phối với một thứ khác — thường là một hệ thống thủy lực. Điều này không có nghĩa là năng lượng thủy lực đang được sử dụng; nó chỉ đơn giản có nghĩa là các nhà chế tạo thiết bị có quyền lựa chọn.

Joe Eramo, chủ tịch và chủ sở hữu của Công ty Giải pháp Kỹ thuật Sáng tạo (iES, trước đây là R&B Machining), Wilmington, Ohio cho biết: “Bốn năm trước, tất cả các máy tạo hình đầu ống và máy ép của chúng tôi đều là thủy lực . “Hôm nay chúng tôi có sáu kiểu máy sử dụng công nghệ servo.” Việc thay thế một hệ thống thủy lực không nhất thiết phải là một vấn đề đơn giản, vốn nổi tiếng là cung cấp “nguồn điện giá rẻ” đáng tin cậy, nhưng iES đã sử dụng chuyên môn của mình để phát triển máy ép, máy ép và cưa đầu cuối chạy bằng servo.

Chỉ thay thế một nguồn điện này bằng một nguồn điện khác sẽ là một cơ hội bị bỏ lỡ, vì vậy iES làm việc để hiểu chính xác những gì khách hàng cần làm và tìm ra cách hiệu quả nhất để làm điều đó.

Eramo cho biết: “Công nghệ Servo là một nguồn sáng tạo trong đó đây là cơ hội để có một cái nhìn mới mẻ về máy móc của chúng tôi và các chức năng của chúng,” Eramo nói.

Ưu điểm của hệ thống servo so với hệ thống thủy lực bao gồm độ sạch, hoạt động êm hơn và chi phí vận hành có khả năng giảm tùy thuộc vào chu kỳ làm việc của người dùng cuối. Nó cũng cung cấp nhiều khả năng hơn công nghệ thủy lực.

Không ai đặt câu hỏi liệu một hệ thống điện thủy lực có bị rò rỉ hay không; vấn đề là khi nào. Hệ thống rò rỉ không sạch sẽ và chúng tạo ra nguy cơ trượt. Về mức độ tiếng ồn, bộ kích sóng servo đã được đo ở 70 dBa so với bộ chỉnh thủy lực tương tự ở 80 dBa (được ghi lại với các phép đo trung bình có trọng số thời gian). Cuối cùng, trong khi các hệ thống thủy lực thường chạy liên tục, sẵn sàng cung cấp năng lượng bất cứ lúc nào, hệ thống servo sẽ tắt khi không sử dụng, chỉ cung cấp năng lượng theo yêu cầu. Eramo cho biết khoản tiết kiệm năng lượng giúp bù đắp vốn đầu tư.

“Trong một thử nghiệm do iES thực hiện, khi chu kỳ làm việc thực hiện ít hơn sáu phần mỗi phút, bộ chỉnh âm servo tiêu thụ ít điện năng hơn,” Eramo nói. “Đối với các chu kỳ nhiệm vụ cao hơn, lợi thế này giảm dần.”

Eramo thừa nhận rằng việc phát triển một hệ thống như vậy không hề dễ dàng. Công việc kỹ thuật phải kỹ lưỡng hơn khi phát triển một quy trình sử dụng công nghệ servo.

Ông nói: “Các lực được tạo ra trong các hoạt động tạo hình kim loại là rất đáng kể. “Một hệ thống được thiết kế tốt phải tính đến các lực cần thiết cho cả thiết lập đúng và sai, bởi vì thiết lập kém có thể khiến máy gặp sự cố và có khả năng làm hỏng bộ phận chính của máy”. Không ai muốn thời gian ngừng hoạt động, đặc biệt khi đó là trục vít bi, hộp giảm tốc hoặc một số thành phần khác có thời gian sử dụng lâu dài và chi phí cao.

Việc lập trình và điều khiển quá trình cũng phải đủ mạnh để nắm bắt được tất cả các khả năng của hệ thống servo. Các nhà lập trình tính đến nhiều loại cảm biến và kẹp khí nén thường thấy trong khuôn dập nhiều tầng đồng thời kiểm soát ba yếu tố hình thành chính: vận tốc ép, vị trí và trọng tải. Kết quả là một công thức bộ phận không bị lỗi, cung cấp một khái niệm poka-yoke tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành các bộ phận khó định hình.

Không phải là bắt đầu của kết thúc

Năng lượng chất lỏng là một công nghệ có khả năng và đã được kiểm nghiệm theo thời gian, và không ai khẳng định rằng máy chạy bằng servo là sự thay thế trực tiếp. Hai điều cần cân nhắc là chi phí và tốc độ. Một hệ thống servo, với bộ truyền động, bộ truyền động và hộp số, có giá cao hơn một hệ thống thủy lực có công suất tương tự về chi phí vốn trả trước. Về tốc độ, sự khác biệt là đáng chú ý, nghiêng về thủy lực. Tuy nhiên, những khác biệt này không ngăn cản một số nhà sản xuất chuyển đổi sang công nghệ servo, ngay cả đối với các quy trình truyền thống tốc độ cao như dập.

“Một nhà sản xuất thiết bị ngoài trời lớn đã bắt đầu chuyển đổi một số máy ép thủy lực dập thông thường của họ sang thiết bị servo,” Eramo cho biết. “Công ty đã từng chạy máy ép cơ học của họ khoảng năm giờ một ngày và mặc dù bây giờ họ cần chạy máy ép lâu hơn để hoàn thành cùng một lượng công việc, nhưng họ đã nhận ra ưu điểm của hệ thống servo là có lợi về lượng phát thải âm thanh thấp hơn. , cải tiến kiểm soát quy trình và quy trình sản xuất sạch hơn không có rò rỉ thủy lực. ”

Tự do thiết kế hệ thống. Cho dù lựa chọn năng lượng là thủy lực hay điện, các OEM đang tìm kiếm những cách sáng tạo để xử lý các ứng dụng tạo hình thông thường. Một trường hợp điển hình là bộ chỉnh hình ống được sử dụng để tạo ra ID và OD của vật liệu trong một bộ công cụ được thiết kế riêng. Máy định cỡ thông thường được chế tạo trong một khung thép, cố định hoặc trên các bánh, thường được đặt trong tủ. Bộ phận nguồn nằm ở nửa dưới, với đầu máy hoặc hệ thống tạo hình ở nửa trên. Hầu hết máy được bảo vệ để vận hành an toàn và hạn chế tiếp cận khu vực đặt ống. Thông thường, người vận hành đưa đầu ống vào đầu định hình và bắt đầu chu trình bằng một công tắc chân để tạo ra dạng đầu cuối mong muốn. Như vậy, người vận hành đưa ống vào máy.

Một khái niệm iES biến khái niệm đó từ trong ra ngoài. Một khách hàng cần một cách để mở rộng một loạt các ống trong một tổ hợp phức tạp bên trong một nhà ở. Bởi vì các ống được làm lõm, nằm bên trong cụm, chúng không thể được đưa vào phần cuối trước đây vì các vấn đề về giải phóng mặt bằng với vỏ. Nhóm kỹ sư iES đã phát triển một hệ thống mô-đun giúp cố định bộ phận lắp ráp và sử dụng một số đầu định cỡ di động trên các trang trình bày. Sau khi đảm bảo lắp ráp, người vận hành trượt từng đầu định cỡ vào mỗi cổng và kích hoạt tất cả chúng đồng thời. Thời gian chu kỳ chỉ là một vài giây.

Tự động hóa. Eramo đề cập, lưu ý rằng đây dường như là một chủ đề nhất quán được nghe thấy trong toàn ngành. “Tôi không thể cho bạn biết bao nhiêu lần tôi đã nghe nói rằng một nhà sản xuất đang giảm một số lượng lớn nhân sự.”

Một số đã nghỉ hưu, và nhiều người trong số đó đang trên đường. Chắc chắn, một số vắng mặt trong các công việc sản xuất vì đại dịch, nhưng vẫn còn quá sớm để nói bao nhiêu trong số đó là tạm thời và bao nhiêu là vĩnh viễn. Bất kể lý do hoặc số lượng nhân viên vắng mặt cụ thể là gì, đây là cơ hội để tăng cường tự động hóa. Một cơ hội để một nhân viên không bao giờ vắng mặt thực hiện một quy trình được kiểm soát chặt chẽ. Cơ hội cho rô bốt hoặc rô bốt.

Trong một dự án tích hợp gần đây, iES đã chuyển đổi một trong những nhiệm vụ thường xuyên hơn trong ngành sản xuất ống và ống, một nhiệm vụ liên quan đến xây dựng lò hơi, thành một quy trình robot. Nó liên quan đến việc gắn chặt một số lượng lớn các ống vào một tấm kim loại. Giống như ví dụ trước, nó dựa vào việc chèn một bộ khuôn vào đầu ống và mở rộng nó để gắn chặt nó vào đúng vị trí.

Không giống như thao tác thủ công trước đây mà khách hàng sử dụng, quy trình mới được tự động hóa. Để làm như vậy, iES đã dựa nhiều vào toán học, đặc biệt là các giá trị quaternion. Ứng dụng này, vì nó gắn liền với một hệ thống tầm nhìn, cho phép robot định vị mọi mục tiêu trong một loạt các lỗ khoan. Kết quả cuối cùng là một lò hơi được lắp ráp thành công không đánh thuế người vận hành thiết bị với một nhiệm vụ cực kỳ đơn giản.