ToolDrives

Hacer que la carpintería sea más eficiente

Tecnología de accionamiento para perforar a alta velocidad

Las máquinas para trabajar la madera para la fabricación de cocinas, ventanas, muebles y paneles acústicos tienen dos cosas en común: requieren una gran cantidad de agujeros perforados con precisión, y la velocidad de perforación de estos agujeros es el determinante clave en sus tiempos de entrega. La mayoría de los procesos de carpintería tienen mucho margen de mejora a este respecto. Con las nuevas unidades de perforación a alta velocidad, los fabricantes finalmente pueden aprovechar este potencial. La potente tecnología de accionamiento para aplicaciones CNC de alta potencia ha sido importante en este desarrollo.

A principios del verano de 2019, el especialista en manipulación ToolDrives viajó a la feria comercial LIGNA en Hannover (Alemania) para demostrar lo que pueden hacer las unidades modernas de perforación de alta velocidad. La unidad de perforación de alta velocidad tarda solo 17 segundos en perforar cien agujeros de 6 mm de diámetro y profundidad en un panel de madera compuesto revestido, el tipo que se usa típicamente para muebles de cocina, con la mayor precisión. Durante la operación, el taladro alcanza velocidades de hasta 18,000 revoluciones por minuto. Necesita adaptar su potencia a las diferentes capas del panel para mantener los bordes cortados y las superficies internas de los agujeros lisos y limpios. Si bien es impresionante, la velocidad no lo es todo: lo que realmente cuenta es la calidad de los agujeros perforados.

"Es por eso que examinamos el proceso de perforación realmente de cerca, desarrollamos un tornillo de alimentación especial y utilizamos motores y controladores de movimiento con suficiente potencia para aplicar grandes fuerzas y al mismo tiempo permitir un alto grado de control fino", dice Volker Meier, Director Gerente de ToolDrives. Como tal, elegir los componentes correctos de la unidad fue esencial para lograr el resultado deseado. El variador de frecuencia para el accionamiento de perforación de alta potencia necesitaba poder suministrar una frecuencia de salida de 1.000 Hz, pero al mismo tiempo, es necesario un control preciso del motor PM utilizado para el variador de frecuencia de perforación. "Después de todo, necesitas poder mantener el pequeño paquete de energía bajo tu control", agrega Meier con una sonrisa.

Para encontrar el variador de frecuencia perfecto para su proyecto, los diseñadores de la unidad de perforación de alta velocidad recurrieron a la gama de productos de Yaskawa, y quedaron impresionados. El A1000, que se usó en la unidad de perforación exhibida en la feria comercial, suministra la frecuencia de salida requerida de 1,000 Hz, proporciona 1.5 kW de potencia con control vectorial de bucle abierto y puede entregar hasta el 150% de su salida nominal. En enero de 2020 también se lanzará el nuevo GA500/1.000 Hz, que será una opción para este tipo de aplicación. Pero la elección de la compañía no se limitó solo a las especificaciones técnicas, como explica Meier: “En Yaskawa, hemos adquirido los servicios de un especialista en automatización con una gran presencia internacional que puede garantizar el soporte mundial y tiene mucha experiencia en la carpintería industrial. Gracias a su extensa gama de productos, también pudimos utilizarlos como una ventanilla única para muchos de los componentes que necesitábamos para nuestra unidad de perforación. Los componentes de la unidad están perfectamente sintonizados entre sí, y Yaskawa nos dio todos los consejos de expertos que necesitábamos. Conseguir nuestro sistema de control correcto fue una tarea difícil, pero nos ayudaron a implementar nuestras necesidades con precisión ”.

Una ventanilla única para componentes de accionamiento potentes

Pero Yaskawa no solo proporcionó el variador para el modelo de escaparate, los ejes básicos también fueron obra del especialista en automatización. El controlador de máquina todo en uno de la serie MP es una plataforma única que combina todas las funciones requeridas para los procesos de la máquina, incluida la funcionalidad de movimiento y PLC, entradas y salidas, y algoritmos de procesos y lógica secuencial. La integración del controlador ahorra en costos del sistema, reduce la cantidad de espacio que ocupa la unidad en el gabinete de control y estandariza la programación.

El hardware escalable para aplicaciones de movimiento es adecuado para su uso en aplicaciones complejas con hasta 64 ejes. En la aplicación en cuestión, las especificaciones del pozo perforado se lograron utilizando el código G probado. El software MotionWorks IEC y la caja de herramientas Yaskawa facilitan la programación del controlador de la máquina, combinando el diagrama de escalera de cinco opciones de programación (LD), el diagrama de bloques de funciones (FBD), el texto estructurado, la lista de instrucciones (IL) y el gráfico de funciones secuenciales en un paquete de desarrollador y proporcionando una biblioteca en constante expansión de bloques de funciones para control de movimiento. Además de esto, los controladores también tienen un servidor web incorporado y son compatibles con protocolos de red internacionales como Profibus y Ethernet.

La unidad de perforación de alta velocidad como solución compacta

La asociación entre los expertos en perforación rápida y los especialistas en automatización todavía está prosperando, lo que brinda a los usuarios del sector de la carpintería mucho que esperar. ToolDrives ahora ofrece esta tecnología rápida en forma de una unidad compacta de perforación de alta velocidad que es tan adecuada para la adaptación en los sistemas existentes como para la instalación en nuevas máquinas herramienta. El accionamiento de esta unidad de perforación de alta velocidad puede moverse a lo largo de los ejes X, Y y Z. Dependiendo del diseño, esto se logra utilizando servomotores Sigma 7 o motores lineales con amplificadores adecuados. Los servoaccionamientos son adecuados para tareas de posicionamiento exigentes y pueden suprimir automáticamente las vibraciones durante el funcionamiento. También están diseñados para una larga vida útil y funcionan a temperaturas ambiente de entre 0 y 55 ° C sin enfriamiento adicional. La alimentación y las velocidades de rotación de la unidad de perforación también se regulan utilizando la misma serie de amplificadores. "Utilizamos el módulo Sigma 7 de doble eje para esta tarea", agrega Meier. El uso de un solo amplificador para controlar dos motores ahorra energía y espacio.

Meier imagina que la unidad de perforación de alta velocidad se utilizará en una amplia gama de aplicaciones que cubren casi todos los entornos de automatización imaginables: “Puede resultar tan útil para los trabajadores de la madera y los constructores de ventanas como lo es en la industria del mueble. Si es necesario, las unidades de alta potencia también se pueden utilizar para tareas como el fresado, que abre la puerta a una gama completamente nueva de aplicaciones. Después de todo, los ciclos de producción más cortos, el alto rendimiento y un alto nivel de precisión son atractivos para muchos sectores de la industria de la carpintería. Los variadores de frecuencia perfectamente sintonizados de las unidades de perforación son un factor clave para proporcionar esos beneficios.