Prasa krawdziowa - czyli przykładowa modernizacja obrabiarki.

Transkrypt

1 Prasa krawdziowa - czyli przykładowa modernizacja obrabiarki. Celem prowadzonej modernizacji jest: - eliminacja problemów z przebiciami elektrycznymi - zwikszenie ergonomii obsługi - zwikszenie wydajnoci maszyny - minimalizacja wpływu luzów mechanicznych na jako produkcji - stworzenie takiej dokumentacji systemu sterowania, aby przecitny elektronik był w stanie go naprawi Tak jest teraz... Jest sobie taka oto prasa krawdziowa. Słuy do produkcji profili o maksymalnej długoci 5 metrów, jest to spora prasa. Nacisk ma w granicach 200 Ton. Jest on wywierany przez dwa siłowniki o rednicy wiaderek znajdujce si po bokach prasy. Pracuje ona sobie od wielu lat, czsto na dwie zmiany. Jest jednym z kluczowych elementów tamy 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 miesice, zanim zdecydowali si na skorzystanie z moich usług. Zgodnie z moj dewiz,e "niemoliwe czyni od rki, a na cuda to trzeba chwil zaczeka" uruchomiłem maszyn w cigu jednego dnia. Nie w pełni, ale na tyle, e jaka tam produkcja mogła si odbywa. Nastpnie w cigu dwóch tygodni zbudowałem do niej porzdny, (na owe czasy) wieloprocesorowy system sterowania. Od tego czasu minło prawie pi lat. Maszyna wykonała ponad dwa miliony rónych detali.

2 Pojawił si problem. Pod wpływem milionów wstrzsów połczonych z wyciekami oleju z uszkodzonego manometru, który kapał do szafy sterowniczej co zaczło szwankowa. W szafie w miejscach gdzie nie powinno ich by zaczły pojawia si dziwne napicia zmienne. Prawdopodobnie doszło do uszkodzenia izolacji kabli w rónych ukrytych i niedostpnych miejscach. Zaczły 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 sterujc w której hulały róne zakłócenia. Pulpit operatorski jest podwieszony na wysigniku do korpusu maszyny. Cało pracuje pod kontrol windows NT i oprogramowania napisanego w VB.

3 Przemieszczenie jest mierzone za pomoc liniałów pomiarowych sprzgnitych mechanicznie z siłownikami. Podstawowy problem to zapewnienie synchronicznej pracy obu siłowników przy dynamicznie zmieniajcych si siłach. Wymagana dokładno jest rzdu 1/100 mm. Dodatkowwym utrudnieniem jest fakt, e podczas wykonywania nacisku cała maszyna si deformuje - w kocu to 200 Ton. Manometr na zakres do 400 atmosfer nie wytrzymał - wypełnił si olejem, który zaczł z niego wycieka. Napd stolika pozycjonujcego blachy przy giciu profili jest zrealizowany za pomoc duego silnika prdu stałego sprzgnitego z enkoderem. Silnik jest na napicie nominalne 110V. Widok czciowo wysunitego prawego siłownika hydraulicznego. Siłownik swoje ju przepracował, nie jest do koca szczelny i lubi czasem sobie opa...

4 Pole robocze o długoci ponad 5 m. Uchwyty stpli. Wida tutaj rónie jeden z palców ustalajcych pozycj blachy podczas gicia. Stolik wymiarowy widziany od tyłu prasy. Widzimy tutaj dwa posuwy liniowe rozstawione o 5 m. Na kocu posuwu widzianego po prawej stronie znajduje si dodatkowo hamulec elektromagnetyczny, którego zadaniem jest blokowanie ruchu stolika na czas "gniecenia" blachy. Elektrozawory. Przeniesienie napdu z silnika na stolik wymiarowy. Silnik napdza wał napdowy, który z kolei napdza dwie róby pocigowe rozstawione co 5 metrów - jest to bardzo dobre rozwizanie, niestety do czasu pojawienia si luzów na zbatkach. Aktualnie luzy s tak due, e pojawia "przekoszenie", które na piciu metrach dochodzi

5 nawet do 1 mm! Fragment dostpnej dokumentacji maszyny. Jak wida maszyna składa si z zaworów, podłczonych do "czego". Oczywicie to co, jest tajemnic technologiczn producenta maszyny :-) Modernizujc jaki sprzt nie mona raczej liczy na dokumentacj, nawet jeeli ona jest to jest w formie szcztkowej. 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" idc tropem kabli. Co trzeba zrobi? W pierwszej kolejnoci naley sprawdzi jakoc izolacji obwodów zasilajcych silnik pompy hydraulicznej jak i samego silnika. By moe te obowody s ródłem upływu napicia, które pojawia si od czasu do czasu w obowodach sterowania. W razie nieprawidłowej izolacji naley wymieni wszystkie kable energetyczne na nowe. Aktualnie, po włczeniu zasilania głównego i przekrceniu kluczyka na pulpicie operatorskim zostaje uruchomiony silnik pompy. Jest on uruchamiany przez styczniki, przełczane układem czasowym z gwiazdy w trójkt. Jest to dobre rozwizanie i jeeli dobrze działa to naley je po prostu pozostawi jak jest. Poza obwodem załczania silnika pompy, wszystkie inne obwody, kable, zasilacze i transformatory naley wymontowa z szafy sterowniczej - naley j opróni do zera. Naley te sprawdzi izolacj kabli od elektrozaworów oraz liniałów pomiarowych. Aktualnie komputer PC znajduje si w szafie sterujcej, co okazało si w praktyce niezbyt dobrym rozwizaniem. Wskutek drga dochodziło od czasu do czasu do odkrcania si i wypadania złcz. Komputer sterujcy zostanie umieszczony na zewntrz, na cianie znajdujcej 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 bdzie zawierał nastpujce elementy:

6 Elementy manipulacyjne to: Przycisk stopu awaryjnego.kluczyk włczajcy zasilanie sterownika. Przyciski: stop pompy, start pompy. Dodatkowo dla poprawy ergonomii obsługi zostanie wykonany panel pozwalajcy na korekt cinienia pracy oraz poziomu gicia dla siłownika prawego i lewego w setnych milimetra, bez koniecznioci modyfikacji programu dla danego wyrobu. Konsola posiada dwa tryby pracy: korekty ( pokazane obok) oraz info. Tryby s przełczane przyciskami na konsoli. W trybie informacyjnym, konsola wywietla informacj o iloci wykonanych sztuk oraz pozwala na jej korekt w przypadku nieudanej sztuki - dowolnym przyciskiem - (minus). Pokazana powyej modyfikacja pulpitu operatorskiego pozwoli na znaczne przypieszenie pracy, gdy w dotychczasowym rozwizaniu modyfikacja parametrów pracy siłowników wymaga wprowadzenia korekty na komputerze PC, co jest znacznie bardziej długotrwałe. Poniewa właciwoci fizyczne pasków blachy poddawanych wyginaniu bardzo czsto si zmieniaj, to szybka moliwo korekty sposobu ich gicia ma kluczowe znaczenie dla zwikszenia wydajnoci pracy operatora. Pozycjonowanie stolika. Aktualne rozwizanie z wielu przyczyn nie zapewnia prawidłowej pracy maszyny, dlatego te zostanie ono całkowicie zmienione. Silnik prdu stałego zostanie usunity. Hamulec elektromagnetyczny zostanie usunity. Zostan zamontowane dwa silniki krokowe, po jednym dla kadej ruby napdowej. Dodatkowo obie strony układu napdowego zostan wyposaone w precyzyjne kracówki wykorzystywane w procesie zerowania stolika. Elementy prasy z punktu widzenia sterowania.

7 ELEKTROZAWORY Układ sterowania zawiera osiem elektrozaworów, zasilanych prdem stałym o napiciu 24V. Zawory posiadaj wbudowane diody przeciwzakłóceniowe, które nie zostały umieszczone na rysunku. Naley jednak zwraca uwag na biegunowo podłczania elektrozaworów. Zawory s sterowane przez tranzystory CMOS znajdujce si w sterowniku w układzie otwartego kolektora. Dodatnie bieguny elektrozaworów zgrupowano w trzy grupy ze wzgldów bezpieczestwa. Sygnały Z_G_+24V oraz Z_D_+24V s fizycznie włczane przez styki w pedale sterujcym maszyny. Jeeli pedał nie jest wcinity, to elektrozawory nie maj zasilania i sterownik nie moliwoci ich uruchomienia. Zobacz podłczenia. PEDAŁ OPERATORSKI

8 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 włcza zasilanie na elektrozawory uruchamiajce ruch. Bez wcinitego pedału elektrozawory nie maj zasilania. Zobacz podłczenia. PULPIT STEROWNICZY

9 Stop awaryjny jest włczony w obwód głównego stycznika zasilania, gdy stop awaryjny jest rozwarty, to nastpuje wyłczenie stycznika i nastpuje odcicie zasilania głównego od maszyny. Kluczyk włcza zasilanie sterownika oraz komputera PC za porednictwem Start pompy uruchamia pomp odbywa si to za porednictwem czasowo sterowanego układu przełczajcego zasilanie gwiazda-trójkt. Stop pompy - wyłcza pomp prasy. Konsola jest podłczona do sterownika czteroyłowym kablem ekranowanym, którym przesyłana jest transmisja danych oraz zasilanie konsoli. Zobacz podłczenia. Kracówka - dla ruchu w gór. Prasa posiada wbudowan kracówk, która sygnalizuje osignicie przez stempel maksymalnego górnego połoenia. Kracówka pełni jedynie funkcj sygnalizacyjn podczas procedury uruchomieniowej. Tak naprawd, to prasa posiada jedynie fizyczne ograniczenia ruchu. W gór zatrzymuje si po

10 pełnym wcigniciu siłownika a w dół zatrzymuje si po napotkaniu oporu wikszego od jej siły. Podczas zerowania maszyny cinienie na siłowniki jest podawane dodatkowo przez pi sekund od momentu zadziałania kracówki. Ma to na celu zagwarantowanie wcignicia obu siłowników. Takie rozwizanie wynika z faktu, e kracówka jest umieszczona tylko w okolicy lewego siłownika i jeeli stempel jest ustawiony ukonie, to samo podcignicie do kracówki nie wystarczy aby wypoziomowa stempel. Zobacz podłczenia. LISTWY POMIAROWE W maszynie znajduj si dwie listwy pomiarowe o podziałce 1/100 mm, po jednej przy kadym z siłowników. Listwy pomiarowe s podłczone do modułów zamieniajcych sygnały TTL na symetryczne, znajdujcych si bezporenio przy nich. Ma to na celu zmniejszenie moliwoci pojawienia si zakłóce zliczania impulsów wynikajcych midzy innymi z pojemnoci własnej kabla. Moduły zamieniaj sygnały o poziomach TTL na sygnały symetryczne, jednoczenie zapewniaj filtracj i stabilizacj napicia

11 zasilajcego listwy. Zobacz podłczenia. Listwy s zailane napiciem +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 włczeniu. SILNIKI KROKOWE Stolik jest napdzany dwoma silnikami krokowymi. Kady silnik napdza jedn rób pocigow. Zastosowano silniki krokowe o powyszonym momencie obrotowym, co zostało spowodowane faktem, e silniki pełni jednoczenie rol hamulca utrzymujcego stolik nieruchomo podczas procesu zgniatania blachy. Silniki s sterowane standardowymi modułami sterujcymi, produkowanymi przez firm Wobit. Sprzgnicie silników krokowych ze róbami napdowymi wymaga przeróbek mechanicznych i wykonania dodatkowych

12 elementów mechanicznych. Sterowniki silników krokowych zostały umieszcone bezpoednio przy silnikach, ma to na celu zmniejszenie poziomu zakłóce emitowanych podczas pracy silników. Do sterowników silników krokowych jest doprowadzone napicie zasilajce oraz odrbnym kablem sygnały sterujce i sygnał z czujnika kracowego. Zobacz podłczenia. Kracówki umieszczone na obu napdach liniowych pozwalaj na zsynchronizownie obu stron napdu po włczeniu maszyny. Dodatkowo napdy s spregnite wałem napdowym, który chocia posiada znaczne luzy to jest w stanie na tyle dobrze synchronizowa ruch obu stron napdu astolika aby nie doszło do jego zablokowania wskutek zerwania kroku przez który z silników. Napd stolika pracuje w otwartej ptli, to znaczy nie ma tutaj adnych układów do pomiaru przemieszczenia. Silniki krokowe posiadaj taki zapas momentu obrotowego, e nie jest moliwe zerwanie kroku podczas normalnej pracy maszyny. Podłczenia. Wszystkie elementy wykonawcze s podłczane bezporednio do sterownika, dziki czemu cało jest przejrzysta - brak pltaniny kabli i przewodów. Dodatkowo taki sposób podłczenia zabezpiecza przed przenikaniem zakłóce wskutek przypadkowego układu przewodów wzgldem siebie. Poniszy rysunek ilustruje fizyczny rozkład złczy na płycie sterownika.

13 Mechaniczna przeróbka systemu napdowego stolika.

14 Jak wida obie kocówki napdów maj rózne zakoczenia, co nie powala na wykonanie dwóch jednakowych mocowa dla silników krokowych a wymaga zrobienia mocowania dla kadego z silników indywidualnie. W obu przypadkach wida, e o napdowa jest zakoczona centralnie umieszcon rób. W takiej sytuacji, aby sprzgn róby z silnikami naley zakoczenia rób zaopatrzy w zbatki napdowe. Aby unikn połizgu, naley pomidzy czoła rób napdowych a płaszyzny dokrcanych do nich zbatek włoy specjalne podkładki antypolizgowe. Przeniesienie napdu z silnika powinno odbywa si za pomoc paska zbatego, co niweluje skutki ewentualnych niecentrycznoci.