Do Projektu iAutomatyka dołączyli:

https://iautomatyka.pl/wp-content/uploads/2019/02/IAUTOMAT.jpg

Zaginarka do blach z napędem elektrycznym


Zauważyłem, że koszty produkcji różnorodnych urządzeń opartych np. na obudowach z blachy są bardzo wysokie. Tak samo było z zaginarkami, których używałem. Mówimy o zaginarkach które odpowiednio doginają krawędzie blachy tworząc różne kształty. Zaginarki te działają w oparciu o napęd hydrauliczny. Przekłada się to na duże koszty zużycia energii (pompa oleju chodzi cały czas), koszty eksploatacji, oraz na szkodliwość dla środowiska (niepotrzebne zużywanie prądu na pracę pompy oraz szkodliwość oleju na środowisko). Postanowiłem więc zrobić coś swojego. Moja maszyna pozwala na dużą oszczędność prądu elektrycznego w stosunku do zaginarek z napędem hydraulicznym, daje maksymalne bezpieczeństwo użytkowania (liczne systemy bezpieczeństwa) oraz dbanie o środowisko poprzez redukcję zużycia energii.  Teraz maszyna została udoskonalona i jest w 90% skończona i już wykonuje swoją pracę.

Fakt, może i moja maszyna to nie jest jakieś mega odkrycie, aczkolwiek pozwoliła mi w wieku 17 lat zająć 3 miejsce w Polsce w Olimpiadzie Innowacji Technicznej i Wynalazczości oraz 1 miejsce w Polsce w konkursie Młodych Inżynierów.

W tym artykule pozwolę sobie opisać budowę mojej maszynę oraz zobrazować jej działanie.


Zasada działania

Po włączeniu zasilania w maszynie uruchamia się system operacyjny. Przywracane są z pamięci nieulotnej sterownika ostatnie parametry opisujące prace, np.:

  • Prędkości dojazdowe.
  • Ostatnia poprawka materiału.
  • Odległości do odjazdów poszczególnych osi.
  • Maksymalne limity dla poszczególnych wartości w panelu HMI.

Następnie maszyna czeka na potwierdzenie możliwości bazowania wszystkich osi. Najpierw bazowana jest  oś zgniatania (oś główna), następnie osie zderzaków – X, Y, Z. Dopiero jak wszystkie się zbazują możliwa jest praca maszyny.

Teraz już można przejść do trybu pracy. Trzeba wybrać odpowiednie narzędzie (stempel) oraz matrycę. Każda pozycja ma swoją nazwę i właściwości które sterownik zapamiętuje w swojej nieulotnej pamięci. W ostatnim już kroku trzeba podać parametry materiału, który się obrabia, oraz parametry zaginania, czyli głębokość zagięcia, odległość głowicy w pozycji powrotu itp.

Dopiero wtedy maszyna przechodzi do ekranu pracy. Jednak dopiero po wciśnięciu przycisku startu pracy maszyna dojeżdża do pozycji do szybkiego zjazdu. Zderzaki natomiast ustawiają się na zadaną pozycję do danego gięcia. Teraz operator podkłada arkusz blachy, który chce wygiąć, naciska pedał następnego etapu. Po naciśnięciu maszyna dojeżdża z zadaną prędkością do blachy. Teraz operator ponownie wyzwala następny etap poprzez naciśnięcie pedału. Maszyna z zadaną prędkością posuwa głowicę ze stemplem do zadanej głębokości zaginania. Po czasie zaginania który się ustawia w ustawieniach maszyna sama powraca do zadanej pozycji do powrotu i czeka na wyciągnięcie zagiętego detalu i podłożenie następnego arkusza blachy. Taki cykl się powtarza do zakończenia pracy. Po wróceniu do menu maszyna wraca na swoje domowe pozycje (zeruje wszystkie osie).

Sterownik głównej osi

Sterownik tej osi składa się z dwóch części: wzmacniacza oraz karty sterowniczej, którą się wkłada do środka.

Wzmacniacz

Wzmacniacz przetwarza najpierw napięcie przemienne 3-fazowe na prąd stały, a następnie odpowiednio moduluje (według instrukcji od karty sterowniczej) i dostarcza je na wyjście silnika. Pełni on również funkcję wbudowanego rezystora hamującego oraz stabilizatora szyny DC. Szyna DC jest przydatna do tego, gdy potrzebujemy zasilić więcej napędów. Wtedy kupujemy jeden mocny wzmacniacz, a resztę podłączamy pod szynę tego najmocniejszego.

Karta sterownicza

Karta sterownicza odpowiada za:

  • Komunikację ze sterownikiem PLC.
  • Pozycjonowaniem napędu.
  • Kontrolę prędkości, przyśpieszenia napędu.
  • Parametryzacje napędu.

W maszynie postanowiłem wykorzystać komunikacje po standardzie ProfiNet. Jest to dość wydajny protokół i ma wiele możliwości konfiguracji np. możemy wybrać które parametry z napędu mamy kontrolować ze sterownika, ustawiać liczbę słów i bajtów w ramce danych itp.

Do karty podłączamy: enkoder z silnika, stycznik do załączania zasilania karty sterowniczej, czujniki bezpieczeństwa (bez nich napęd nie ruszy się z miejsca), kabel komunikacyjny ze sterownikiem, oraz napięcie 24V. Główne parametry komunikacji można ustawić z panelu na karcie, natomiast wszystkie dostępne parametry z oprogramowania IndraWorks dostarczonego od producenta.

Jednostka napędowa

Elementem wykonawczym w prasie krawędziowej jest silnik marki Bosch Rexroth – model MSK070D-0300-NN-M1-UG0-NNNN. Jest to jednostka napędowa o mocy 3,7 kW oraz momencie siły 17,5Nm (max 52,5Nm). Ma ona w sobie optyczny inkrementalny enkoder z komunikacją HiperFace o rozdzielczości 128 kroków. Umożliwia to precyzyjne sterowania pozycją wału silnika.

Sterownik PLC

Jednym z głównych części w maszynie jest również sterownik PLC. To on odpowiada za komunikację ze wszystkimi osiami oraz za ich wysterowanie. Jest to sterownik marki Siemens Simatic S7-1200 1214C DC/DC/DC. Jego charakterystyczne cechy:

  • zasilanie – 24V DC.
  • wejścia cyfrowe – 14 24V DC (3 mogą pracować jako szybkie liczniki).
  • wyjścia cyfrowe – 10 24 V DC (2 szybkie, 100 kHz).
  • wejścia analogowe – 2 – ( 0..10V DC rozdzielczość 10 bitów).

Sterownik kontroluje wszystkie parametry maszyny oraz dba o bezpieczeństwo pracownika. Jakakolwiek anomalia podczas pracy skutkuje zatrzymaniem się maszyny i wyświetleniem odpowiedniego błędu.

Silniki krokowe z enkoderami do zderzaków

Do poruszania wszystkimi osiami zderzaków postanowiłem wykorzystać silniki krokowe z wbudowanymi enkoderami. Taki zestaw dla jednej osi składa się z:

  • Silnika krokowego z enkoderem.
  • Karty sterowniczej.
  • Okablowania.

Sterownik steruje tymi silnikami poprzez wydawanie poleceń karcie sterowniczej. Sygnał ma stałe wypełnienie 50%, jednak prędkością steruje się poprzez częstotliwość impulsów. Natomiast kierunkiem steruje się poprzez wstawienie stanu wysokiego lub niskiego na konkretny pin karty sterowniczej.

Enkoder w tym przypadku pracuje w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego ze swoją kartą sterowniczą. To właśnie ona odpowiada za dojazd do zadanej pozycji. Gdy wystąpi błąd pozycjonowania karta podaje informacje do sterownika o błędzie, sterownik tylko zadaje pozycje, a to karta wysterowuje silnik.

Montaż inteligentnych samojezdnych zderzaków w maszynie

Zderzaki postanowiłem zamontować na prowadnicach linowych. Całą „karetką” steruję poprzez śrubę z gwintem, która wprawia w ruch cały napęd. Silniki tutaj zastosowane to wyżej wspomniane silniki krokowe, które połączone są z tymi śrubami paskiem. Całość mechanizmu, który tutaj widzimy, zostanie zasłonięta obudową ochronną, aby operator nieuważnie nie włożył tam żadnej części ciała i nie naraził się na niebezpieczeństwo. Oczywiście po starcie systemu wszystkie osie muszą być zbazowane, więc każda oś po kolei dojeżdża do swojego minimum i tą pozycję oznacza jako zero. Tak samo podczas pracy każda oś ustawia się po kolei z dużą prędkością – wynika to z zastosowanego zasilacza – tańszego, aczkolwiek zderzaki ustawiają się tylko raz więc nie potrzeba kupować droższego i mocniejszego zasilacza po to, aby wszystkie zderzaki ustawiały się jednocześnie. W oprogramowaniu jest oczywiście możliwość zmiany tego trybu na jazdę wszystkich osi równocześnie. Poniżej galeria zdjęć z montażu zderzaków.

Pierwsze automatyczne gięcie

Całość maszyny prezentuje się jak na razie tak:

Maszyna jest skończona w 90%, trzeba tylko podłączyć i uruchomić zderzaki, dorobić obudowy ochronne wraz z kurtyną podczerwieni, oraz uporządkować szafę. Jeszcze dużo pracy przede mną, ale pierwszymi zwycięstwami warto się pochwalić – a nuż komuś się spodoba mój pomysł na maszynę i dostanie weny.

Artykuł został nagrodzony w Konkursie iAutomatyka –  edycja Luty 2019

Nagrodę SuperKubek + kurs wideo dostarcza iAutomatyka. 



Utworzono: / Kategoria: , , ,

Reklama

Newsletter

Zapisz się i jako pierwszy otrzymuj nowości!



PRZECZYTAJ RÓWNIEŻ



NAJNOWSZE PUBLIKACJE OD UŻYTKOWNIKÓW I FIRM

Reklama



POLECANE FIRMY I PRODUKTY
  • Zapraszamy do składania zapytań ofertowych o wszystkie produkty EATON w tym sterowniki easyE4 przez portal allektro.pl (Kliknij tutaj) lub przez kontakt e-mail oferty@staport.p...
  • Pomiar odległości to jedna z podstawowych dziedzin w technologii czujników. Do określania położenia w różnorodnych zastosowaniach wykorzystywana jest szeroka gama procesów. Firma Pepperl+Fuchs już teraz – w odróżnieniu od konkurencji ...
  • Nowoczesne dotykowe panele operatorskie HMI firmy WEINTEK Labs. – Bezpłatne oprogramowanie narzędziowe w pełnej wersji – Precyzyjne, dotykowe ekrany wyświetlające szczegółową grafikę – Obszerne biblioteki komponentów grafi...
  • Sterowniki  z serii SIMATIC S7-1200 oferują szeroki zakres funkcjonalności i zintegrowane wejścia/wyjścia zamknięte w kompaktowej obudowie. Są doskonałym narzędziem do realizacji standardowych projektów i zadań automatyki, a jednostki S7-12...
  • Ten kurs zawiera podstawy z dziedziny serwomechanizmów. Składa się z pierwszego modułu wprowadzającego, pełnego kursu o serwomechanizmach. Mini kurs przeprowadzi Cię przez podstawowe zagadnienia związane z serwomechanizmami. Zaczniemy od sa...
  • Urządzenia XV300 wyposażone są w przemysłowe wyświetlacze wysokiej rozdzielczości z technologią wielodotyku. To, w połączeniu z precyzyjnym i intuicyjnym interfejsem użytkownika, umożliwia operatorom pracę od zaraz. Dodatkowo te wysoko wyda...