Prasa krawędziowa - czyli przykładowa modernizacja obrabiarki

Prasa krawędziowa - czyli przykładowa modernizacja obrabiarki

Prasa kraw dziowa - czyli przykładowa modernizacja
obrabiarki.
Celem prowadzonej modernizacji jest:
- eliminacja problemów z przebiciami elektrycznymi
- zwi kszenie ergonomii obsługi
- zwi kszenie wydajno ci maszyny
- minimalizacja wpływu luzów mechanicznych na jako produkcji
- stworzenie takiej dokumentacji systemu sterowania, aby przeci tny elektronik był w stanie
go naprawi
Tak jest teraz....
Jest sobie taka oto prasa
kraw dziowa. Słu y do produkcji
profili o maksymalnej długo ci 5
metrów, jest to spora prasa. Nacisk
ma w granicach 200 Ton. Jest on
wywierany przez dwa siłowniki o
rednicy wiaderek znajduj ce si po
bokach prasy. Pracuje ona sobie od
wielu lat, cz sto na dwie zmiany.
Jest jednym z kluczowych
elementów ta my produkcyjnej w
firmie. Wszystko było fajnie do
dnia kiedy sterowanie padło... Po
kolei pi róznych firm próbowało
je uruchomi , niestety
bezskutecznie. Przestój trwał ju
cztery miesi ce, zanim zdecydowali
si na skorzystanie z moich usług.
Zgodnie z moj dewiz , e
"niemo liwe czyni od r ki, a na
cuda to trzeba chwil zaczeka "
uruchomiłem maszyn w ci gu
jednego dnia. Nie w pełni, ale na
tyle, e jaka tam produkcja mogła
si odbywa . Nast pnie w ci gu
dwóch tygodni zbudowałem do niej
porz dny, (na owe czasy)
wieloprocesorowy system
sterowania. Od tego czasu min ło
prawie pi lat. Maszyna wykonała
ponad dwa miliony ró nych detali.
Pojawił si problem. Pod wpływem
milionów wstrz sów poł czonych z
wyciekami oleju z uszkodzonego
manometru, który kapał do szafy
sterowniczej co zacz ło
szwankowa . W szafie w miejscach
gdzie nie powinno ich by zacz ły
pojawia si dziwne napi cia
zmienne. Prawdopodobnie doszło
do uszkodzenia izolacji kabli w
ró nych ukrytych i niedost pnych
miejscach.
Zacz ły po kolei pada zasilacze,
transoptory i kondensatory.
Tu na fotografi jest pokazany mój
stary sterownik, jaki wykonałem
pi lat temu. Ma na pokładzie
cztery mikrokontrolery AT2313,
oprogramowane w assemblerze - to
była jazda ! Cała sztuka polegała na
zrobieniu i oprogramowaniu tego
systemu w dwa tygodnie. Na
dodatek miał współpracowa ze
star szaf steruj c w której hulały
ró ne zakłócenia.
Pulpit operatorski jest podwieszony
na wysi gniku do korpusu
maszyny. Cało pracuje pod
kontrol windows NT i
oprogramowania napisanego w VB.
Przemieszczenie jest mierzone za
pomoc liniałów pomiarowych
sprz gni tych mechanicznie z
siłownikami. Podstawowy problem
to zapewnienie synchronicznej
pracy obu siłowników przy
dynamicznie zmieniaj cych si
siłach. Wymagana dokładno jest
rz du 1/100 mm. Dodatkowwym
utrudnieniem jest fakt, e podczas
wykonywania nacisku cała
maszyna si deformuje - w ko cu to
200 Ton.
Manometr na zakres do 400
atmosfer nie wytrzymał - wypełnił
si olejem, który zacz ł z niego
wycieka .
Nap d stolika pozycjonuj cego
blachy przy gi ciu profili jest
zrealizowany za pomoc du ego
silnika pr du stałego sprz gni tego
z enkoderem. Silnik jest na napi cie
nominalne 110V.
Widok cz ciowo wysuni tego
prawego siłownika hydraulicznego.
Siłownik swoje ju przepracował,
nie jest do ko ca szczelny i lubi
czasem sobie opa ...
Pole robocze o długo ci ponad 5 m.
Uchwyty st pli. Wida tutaj rónie
jeden z palców ustalaj cych
pozycj blachy podczas gi cia.
Stolik wymiarowy widziany od tyłu
prasy. Widzimy tutaj dwa posuwy
liniowe rozstawione o 5 m. Na
ko cu posuwu widzianego po
prawej stronie znajduje si
dodatkowo hamulec
elektromagnetyczny, którego
zadaniem jest blokowanie ruchu
stolika na czas "gniecenia" blachy.
Elektrozawory.
Przeniesienie nap du z silnika na
stolik wymiarowy. Silnik nap dza
wał nap dowy, który z kolei
nap dza dwie róby poci gowe
rozstawione co 5 metrów - jest to
bardzo dobre rozwi zanie, niestety
do czasu pojawienia si luzów na
z batkach. Aktualnie luzy s tak
du e, e pojawia "przekoszenie",
które na pi ciu metrach dochodzi
nawet do 1 mm !
Fragment dost pnej dokumentacji
maszyny. Jak wida maszyna
składa si z zaworów,
podł czonych do "czego ".
Oczywi cie to co , jest tajemnic
technologiczn producenta
maszyny :-) Modernizuj c jaki
sprz t nie mo na raczej liczy na
dokumentacj , nawet je eli ona jest
to jest w formie szcz tkowej.
Dodatkowo stare maszyny
podlegały podczas swojego
istnienia tylu modernizacjom,
poprawkom i przeróbkom, e nawet
gdyby była do nich pełna
dokumentacja, to jest mało
prawdopodobne, e dokumentacja
odpowiadałaby stanowi
faktycznemu. W takiej sytuacji
trzeba wszystko "rozgryza " id c
tropem kabli.
Co trzeba zrobi ?
W pierwszej kolejno ci nale y sprawdzi jako c izolacji obwodów zasilaj cych silnik pompy
hydraulicznej jak i samego silnika. By mo e te obowody s ródłem upływu napi cia, które
pojawia si od czasu do czasu w obowodach sterowania. W razie nieprawidłowej izolacji
nale y wymieni wszystkie kable energetyczne na nowe. Aktualnie, po wł czeniu zasilania
głównego i przekr ceniu kluczyka na pulpicie operatorskim zostaje uruchomiony silnik
pompy. Jest on uruchamiany przez styczniki, przeł czane układem czasowym z gwiazdy w
trójk t. Jest to dobre rozwi zanie i je eli dobrze działa to nale y je po prostu pozostawi jak
jest. Poza obwodem zał czania silnika pompy, wszystkie inne obwody, kable, zasilacze i
transformatory nale y wymontowa z szafy sterowniczej - nale y j opró ni do zera. Nale y
te sprawdzi izolacj kabli od elektrozaworów oraz liniałów pomiarowych. Aktualnie
komputer PC znajduje si w szafie steruj cej, co okazało si w praktyce niezbyt dobrym
rozwi zaniem. Wskutek drga dochodziło od czasu do czasu do odkr cania si i wypadania
zł cz . Komputer steruj cy zostanie umieszczony na zewn trz, na cianie znajduj cej si
nieopodal maszyny. W podwieszanym pulpicie operatora znajduje si ekran, klawiatura i
mysz - zostan one umieszczone wraz z komputerem na cianie. Pulpit operatora po
modyfikacji b dzie zawierał nast puj ce elementy:
Elementy manipulacyjne to:
Przycisk stopu
awaryjnego.Kluczyk
wł czaj cy zasilanie
sterownika. Przyciski: stop
pompy, start pompy.
Dodatkowo dla poprawy
ergonomii obsługi zostanie
wykonany panel
pozwalaj cy na korekt
ci nienia pracy oraz
poziomu gi cia dla
siłownika prawego i lewego
w setnych milimetra, bez
koniecznio ci modyfikacji
programu dla danego
wyrobu. Konsola posiada
dwa tryby pracy: korekty (
pokazane obok) oraz info.
Tryby s przeł czane
przyciskami na konsoli.
W trybie informacyjnym,
konsola wy wietla
informacj o ilo ci
wykonanych sztuk oraz
pozwala na jej korekt w
przypadku nieudanej sztuki
- dowolnym przyciskiem (minus).
Pokazana powy ej modyfikacja pulpitu operatorskiego pozwoli na znaczne przy pieszenie
pracy, gdy w dotychczasowym rozwi zaniu modyfikacja parametrów pracy siłowników
wymaga wprowadzenia korekty na komputerze PC, co jest znacznie bardziej długotrwałe.
Poniewa wła ciwo ci fizyczne pasków blachy poddawanych wyginaniu bardzo cz sto si
zmieniaj , to szybka mo liwo korekty sposobu ich gi cia ma kluczowe znaczenie dla
zwi kszenia wydajno ci pracy operatora.
Pozycjonowanie stolika.
Aktualne rozwi zanie z wielu przyczyn nie zapewnia prawidłowej pracy maszyny, dlatego te
zostanie ono całkowicie zmienione.
Silnik pr du stałego zostanie usuni ty. Hamulec elektromagnetyczny zostanie usuni ty.
Zostan zamontowane dwa silniki krokowe, po jednym dla ka dej ruby nap dowej.
Dodatkowo obie strony układu nap dowego zostan wyposa one w precyzyjne kra cówki
wykorzystywane w procesie zerowania stolika.
Elementy prasy z punktu widzenia sterowania.
ELEKTROZAWORY
Układ sterowania
zawiera osiem
elektrozaworów,
zasilanych pr dem
stałym o napi ciu
24V. Zawory
posiadaj wbudowane
diody
przeciwzakłóceniowe,
które nie zostały
umieszczone na
rysunku. Nale y
jednak zwraca
uwag na
biegunowo
podł czania
elektrozaworów.
Zawory s sterowane
przez tranzystory
CMOS znajduj ce si
w sterowniku w
układzie otwartego
kolektora. Dodatnie
bieguny
elektrozaworów
zgrupowano w trzy
grupy ze wzgl dów
bezpiecze stwa.
Sygnały Z_G_+24V
oraz Z_D_+24V s
fizycznie wł czane
przez styki w pedale
steruj cym maszyny.
Je eli pedał nie jest
wci ni ty, to
elektrozawory nie
maj zasilania i
sterownik nie
mo liwo ci ich
uruchomienia.
Zobacz podł czenia.
PEDAŁ OPERATORSKI
Podwójny
pedał posiada
dwa komplety
styków, jeden
dla ruchu w dół
a drugi dla
ruchu w gór .
Pedał spełnia
dwie role:
sygnalizuje
sterownikowi,
e operator
chce uruchomi
ruch prasy oraz
dodatkowo
wł cza zasilanie
na
elektrozawory
uruchamiaj ce
ruch. Bez
wci ni tego
pedału
elektrozawory
nie maj
zasilania.
Zobacz
podł czenia.
PULPIT STEROWNICZY
Stop awaryjny jest wł czony
w obwód głównego stycznika
zasilania, gdy stop awaryjny
jest rozwarty, to nast puje
wył czenie stycznika i
nast puje odci cie zasilania
głównego od maszyny.
Kluczyk wł cza zasilanie
sterownika oraz komputera PC
za po rednictwem
Start pompy uruchamia pomp
odbywa si to za
po rednictwem czasowo
sterowanego układu
przeł czaj cego zasilanie
gwiazda-trójk t.
Stop pompy - wył cza pomp
prasy.
Konsola jest podł czona do
sterownika cztero yłowym
kablem ekranowanym, którym
przesyłana jest transmisja
danych oraz zasilanie konsoli.
Zobacz podł czenia.
Kra cówka - dla ruchu
w gór .
Prasa posiada
wbudowan kra cówk ,
która sygnalizuje
osi gni cie przez stempel
maksymalnego górnego
poło enia. Kra cówka
pełni jedynie funkcj
sygnalizacyjn podczas
procedury
uruchomieniowej. Tak
naprawd , to prasa
posiada jedynie fizyczne
ograniczenia ruchu. W
gór zatrzymuje si po
pełnym wci gni ciu
siłownika a w dół
zatrzymuje si po
napotkaniu oporu
wi kszego od jej siły.
Podczas zerowania
maszyny ci nienie na
siłowniki jest podawane
dodatkowo przez pi
sekund od momentu
zadziałania kra cówki.
Ma to na celu
zagwarantowanie
wci gni cia obu
siłowników. Takie
rozwi zanie wynika z
faktu, e kra cówka jest
umieszczona tylko w
okolicy lewego siłownika
i je eli stempel jest
ustawiony uko nie, to
samo podci gni cie do
kra cówki nie wystarczy
aby wypoziomowa
stempel.
Zobacz podł czenia.
LISTWY POMIAROWE
W maszynie znajduj si dwie listwy pomiarowe o podziałce 1/100 mm, po jednej przy
ka dym z siłowników.
Listwy pomiarowe s
podł czone do modułów
zamieniaj cych sygnały TTL na
symetryczne, znajduj cych si
bezpo renio przy nich. Ma to na
celu zmniejszenie mo liwo ci
pojawienia si zakłóce zliczania
impulsów wynikaj cych mi dzy
innymi z pojemno ci własnej
kabla. Moduły zamieniaj
sygnały o poziomach TTL na
sygnały symetryczne,
jednocze nie zapewniaj filtracj
i stabilizacj napi cia
zasilaj cego listwy.
Zobacz podł czenia.
Listwy s zailane napi ciem +5V i daj sygnał kwadraturowy AB. Dodatkowo daj sygnały
zerowe co 50 mm. Sygnały zerowe pozwalaj na sprawdzenie funkcjonowania układu
pomiarowego listwy. S równie wykorzystywane podczas operacji zerowania maszyny po
wł czeniu.
SILNIKI KROKOWE
Stolik jest nap dzany dwoma silnikami krokowymi. Ka dy silnik nap dza jedn
poci gow .
rób
Zastosowano
silniki krokowe
o powy szonym
momencie
obrotowym, co
zostało
spowodowane
faktem, e
silniki pełni
jednocze nie
rol hamulca
utrzymuj cego
stolik
nieruchomo
podczas
procesu
zgniatania
blachy. Silniki
s sterowane
standardowymi
modułami
steruj cymi,
produkowanymi
przez firm
Wobit.
Sprz gni cie
silników
krokowych ze
róbami
nap dowymi
wymaga
przeróbek
mechanicznych
i wykonania
dodatkowych
elementów
mechanicznych.
Sterowniki
silników
krokowych
zostały
umieszcone
bezpo ednio
przy silnikach,
ma to na celu
zmniejszenie
poziomu
zakłóce
emitowanych
podczas pracy
silników. Do
sterowników
silników
krokowych jest
doprowadzone
napi cie
zasilaj ce oraz
odr bnym
kablem sygnały
steruj ce i
sygnał z
czujnika
kra cowego.
Zobacz
podł czenia.
Kra cówki umieszczone na obu nap dach liniowych pozwalaj na zsynchronizownie obu
stron nap du po wł czeniu maszyny. Dodatkowo nap dy s spr egni te wałem nap dowym,
który chocia posiada znaczne luzy to jest w stanie na tyle dobrze synchronizowa ruch obu
stron nap du astolika aby nie doszło do jego zablokowania wskutek zerwania kroku przez
który z silników. Nap d stolika pracuje w otwartej p tli, to znaczy nie ma tutaj adnych
układów do pomiaru przemieszczenia. Silniki krokowe posiadaj taki zapas momentu
obrotowego, e nie jest mo liwe zerwanie kroku podczas normalnej pracy maszyny.
Podł czenia.
Wszystkie elementy wykonawcze s podł czane bezpo rednio do sterownika, dzi ki czemu
cało jest przejrzysta - brak pl taniny kabli i przewodów. Dodatkowo taki sposób
podł czenia zabezpiecza przed przenikaniem zakłóce wskutek przypadkowego układu
przewodów wzgl dem siebie. Poni szy rysunek ilustruje fizyczny rozkład zł czy na płycie
sterownika.
Mechaniczna przeróbka systemu nap dowego stolika.
Jak wida obie ko cówki nap dów maj rózne zako czenia, co nie powala na wykonanie
dwóch jednakowych mocowa dla silników krokowych a wymaga zrobienia mocowania dla
ka dego z silników indywidualnie. W obu przypadkach wida , e o nap dowa jest
zako czona centralnie umieszcon rób . W takiej sytuacji, aby sprz gn
róby z silnikami
nale y zako czenia rób zaopatrzy w z batki nap dowe. Aby unikn po łizgu, nale y
pomi dzy czoła rób nap dowych a płaszyzny dokr canych do nich z batek wło y specjalne
podkładki antypo lizgowe. Przeniesienie nap du z silnika powinno odbywa si za pomoc
paska z batego, co niweluje skutki ewentualnych niecentryczno ci.