Secuencias de movimiento perfectamente sincronizadas
Ningún hogar o lugar de construcción está completo sin un metro plegable o una cinta métrica, y sin embargo, apenas se piensa en este práctico dispositivo de medición. Desde el punto de vista de la tecnología de automatización, su producción es un proceso complejo, como lo demuestra una solución actual del diseñador checo de máquinas para fines especiales VÚTS. La tecnología de control y accionamiento de Yaskawa garantiza secuencias de movimiento perfectamente sincronizadas, y por lo tanto, un aumento del 50% en la productividad.
El fabricante checo de productos de madera, Metrie spol. s r.o., se ha especializado en la producción de cintas métricas durante casi 100 años. Y estos están lejos de ser productos simples: una cinta métrica, también conocida como una vara de dos metros, está compuesta de no menos de 48 partes individuales. A pesar de esto, la desviación de longitud entre los muchos miles producidos es como máximo de 0,7mm.
El proceso de producción está en gran parte automatizado y requiere un total de 16 pasos de trabajo. Para aumentar la productividad y hacer que el proceso sea más estable, la compañía decidió que era hora de reemplazar una máquina antigua controlada por levas por un sistema contemporáneo con secuencias de movimientos sincronizados. La tarea fue asumida por el experimentado diseñador de maquinaria checo VÚTS, a.s., que se encuentra cerca de la frontera checa con Polonia y Alemania.
La solución de los ingenieros de diseño de VÚTS involucra un total de 16 estaciones dispuestas alrededor de una estación de giro de carrusel central que puede girar 360 °. Varios pasos de procesamiento, como taladrado y fresado, pueden tener lugar en las estaciones en paralelo. Se utilizan estaciones adicionales para cargar y descargar la máquina o para medir procesos como parte de la garantía de calidad. El principal beneficio de este concepto es que la máquina no tiene que ser reequipada mecánicamente en caso de un cambio de producto. Los parámetros requeridos se pueden configurar simplemente a través del panel de control HMI. La máquina es capaz de realizar 60 ciclos por minuto, lo que equivale a, al menos, un aumento del 50% en la productividad sobre su predecesor controlado mecánicamente.
Tecnología de control y accionamiento de Yaskawa
Los componentes de Yaskawa, específicamente el sistema de control de máquina MP3200, así como los servomotores de la serie Sigma-5 y los diez variadores de frecuencia V1000, se utilizan tanto para controlar las secuencias de movimientos complejos y sincronizados como para impulsar la estación de giro del carrusel, así como otros 20 ejes.
Fue una decisión fácil para el equipo de VÚTS, como Jan Kondr del socio checo de Yaskawa CNC Technology, spol. s r.o. explica: «VÚTS está muy familiarizado con los controladores MP en particular y tiene plena confianza en los componentes y soluciones de Yaskawa. Cuando surgió esta difícil tarea para Metrie, los ingenieros no tuvieron ninguna duda sobre el uso de la tecnología de control y accionamiento de Yaskawa en este caso particularmente porque es ideal para secuencias de movimiento perfectamente sincronizadas».
Controlador de máquina de alto rendimiento MP3200
El controlador de máquina de alto rendimiento MP3200 de Yaskawa ofrece los más altos estándares en rendimiento y precisión a alta velocidad. Junto con la versión estándar MP3200, la variante MP3200iec se ha diseñado específicamente teniendo en cuenta el mercado europeo. Con su interfaz de desarrollo IEC, garantiza una programación simple, rápida y fácil de usar de acuerdo con la norma IEC 61131-3.
Una CPU extremadamente potente permite controlar hasta 62 ejes. Como resultado, también se puede lograr una mayor precisión en aplicaciones complejas a alta velocidad. La facilidad de uso y el fácil mantenimiento también fueron puntos claves durante el desarrollo.
Con interfaces Ethernet MECHATROLINK-III en tiempo real, los controladores permiten una integración simple de los servo ejes en grupos síncronos. El tamaño de la CPU y la unidad base se pueden seleccionar libremente, lo que significa que, en el caso de una expansión futura, el rendimiento se puede aumentar agregando una CPU más grande. Varias unidades base están disponibles para los módulos de entrada y salida con tres, cinco o nueve ranuras según la aplicación, así como la opción para una expansión transversal.
Los componentes de la serie MP3000 ofrecen un alto nivel de rendimiento. La potencia se puede distribuir de manera uniforme entre el control del eje y la funcionalidad del PLC. Esto asegura que haya suficiente potencia de cómputo disponible para las funciones del PLC incluso durante movimientos de curvas muy complejas y altas velocidades de ciclo que requieren una gran cantidad de potencia de procesamiento para el componente de control de movimiento. Los controladores son, por lo tanto, al menos 1,5 veces más potentes que sus predecesores.
Sistema de accionamiento servo Sigma-5
La máquina diseñada por VÚTS incorpora dos servomotores de la serie Sigma-5. El carrusel se mueve con mucha precisión por un motor de un solo eje con 4,4 kW de potencia. Un servosistema de 400 W con 20 ejes individuales funciona en las estaciones de procesamiento.
La gama Sigma-5 de Yaskawa contiene servomotores, servoamplificadores y una potente herramienta de ingeniería SigmaWin +. La gama incluye motores rotativos, accionamientos directos y motores lineales. Los modelos estándar proporcionan tiempos de posicionamiento más rápidos y una alta precisión de posicionamiento de menos de 1 µm.
Para ayudar a integrar el sistema en soluciones de automatización integrales, existen, además de MECHATROLINK-III, interfaces modulares para EtherCAT, CANopen, POWERLINK y MECHATROLINK-II. Gracias a una función de autoajuste y una función de filtro automático para suprimir la vibración, el sistema continúa funcionando silenciosamente y con un mínimo de vibración incluso a bajas velocidades. Por lo tanto, se garantiza un funcionamiento óptimo incluso para aplicaciones de alta precisión. Al mismo tiempo, se reduce el desgaste de la máquina. Esto tiene un efecto positivo en los costos posteriores.
Los componentes de Sigma-5 se pueden iniciar y diagnosticar de forma rápida y sencilla con el software SigmaWin +, que es fácil de usar. No se requieren ajustes manuales ni conocimientos técnicos especializados. Por ejemplo, utilizando el algoritmo de autoajuste, dos ejes pueden configurarse con precisión en máquinas de alto rendimiento en menos de dos horas, en lugar de las ocho normales.
Variadores de frecuencia V1000
Un total de diez variadores de frecuencia V1000 están integrados en la solución de accionamiento, también a través de una interfaz MECHATROLINK-III. Estos mueven los husillos de taladrado y fresado en cinco estaciones de procesamiento. Dos unidades de procesamiento trabajan en cada una de estas cinco estaciones, una para la parte superior y otra para la parte inferior de la pieza de madera.
La serie de variadores de frecuencia V1000 de Yaskawa ofrece una solución fiable y eficiente para el control seguro y preciso de los motores de imanes permanentes. Con su control vectorial de lazo abierto altamente dinámico, los variadores ofrecen una opción óptima para impulsar motores de imanes permanentes tanto síncronos como asíncronos en el rango de salida de 100 W a 15 kW.
Lanzada como una de las unidades de variadores de frecuencia compactas más pequeñas del mundo, el V1000 se caracteriza por un tamaño extremadamente pequeño. Además de sus dimensiones compactas, también es adecuado para la instalación en paralelo, es decir, para montar varios dispositivos directamente uno al lado del otro. Esto significa que las unidades de variadores ocupan incluso menos espacio en el armario de control. Un elemento de refrigeración híbrido patentado hecho de una aleación especial compensa el efecto reducido de la ventilación, evitando así que los variadores de frecuencia se sobrecalienten.
Una función de clasificación dual integrada permite que los variadores de frecuencia puedan funcionar con una sobrecarga del 120% en el modo de servicio normal en aplicaciones que requieren una sobrecarga baja. Esto significa que un variador de frecuencia comparativamente más pequeño puede realizar el trabajo para el que de otro modo se requeriría un variador más grande. Además, la unidad de resistencia de frenado reduce el tiempo de desaceleración alrededor de un 50%. Finalmente, el V1000 permite una respuesta rápida a los cambios en la carga y la velocidad, optimizando así el rendimiento de la máquina.
En conclusión, en una máquina compleja de procesamiento de madera, el controlador de alto rendimiento MP3200, el sistema de servoaccionamiento Sigma-5 y los diez variadores V1000 garantizan secuencias de movimiento perfectamente sincronizadas y, por lo tanto, un aumento de productividad del 50% en comparación con una solución mecánica. Por lo tanto, los ingenieros de diseño del fabricante checo de máquinas constructoras VÚTS sabían que tomaron la decisión correcta al optar por utilizar la tecnología de control y accionamiento de Yaskawa. La planificación de una segunda máquina similar para Metrie ya está en marcha.
Sobre YASKAWA
YASKAWA es el fabricante líder mundial de variadores, servomotores (Serie Sigma-7), controladores de movimiento (como el GA700), PLCs y robots industriales MOTOMAN. Fundada en 1915 en Japón, YASKAWA ha sido pionera en el control de movimiento y en la tecnología de variadores, lanzando productos innovadores que optimizan la productividad y la eficiencia de máquinas y sistemas. En sus 100 años de historia, los productos y soluciones de YASKAWA han ayudado a ejecutar los procesos de automatización en muchas industrias como la minería, acero, máquinas-herramienta, automoción, embalaje, madera, textil y semiconductores.
Las actividades de YASKAWA se dividen en cuatro áreas: control de movimiento (variadores de frecuencia, servoaccionamientos, servomotores, controladores de máquinas), robótica (robots industriales, robots de servicio, sistemas de robots), ingeniería de sistemas (variadores, generadores y conversores de medio voltaje) y tecnología de la información (software, procesamiento de la información).
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