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Tecnología de accionamiento y control para una máquina que fabrica esteras de acero de refuerzo

16. abril 2019

Mover cargas pesadas de forma muy dinámica

Mashtronics aborda esta tarea utilizando servoaccionamientos, variadores de frecuencia y un potente sistema de control de máquina de Yaskawa

El exterior de la sala de producción de Mashtronics D.O.O. no revela nada del tipo de especialistas que trabajan en el interior: la empresa serbia de ingeniería mecánica desarrolla y fabrica sistemas para el procesamiento automatizado de cables, principalmente para clientes de Europa del Este y el Norte de África. La compañía estaba en busca de componentes de control y accionamiento que cumpliesen con los mismos estándares en términos de precisión, calidad y rendimiento para una nueva máquina que fabricase esteras de acero de refuerzo. Encontró lo que estaba buscando en Yaskawa. A la hora de volver a calcular los parámetros, como el par y la relación de transformación, la asistencia prestada por Tipteh, socio serbio de Yaskawa, también fue un factor decisivo. El procesamiento automatizado de los cables, ya sea enderezar, cortar, tejer, doblar o enrollar, es complejo y exige de forma exclusiva las máquinas utilizadas. 

Fundada en 1999, la receta de éxito de la compañía radica en su capacidad para proporcionar tecnología sofisticada que cumple con los estándares europeos a precios comparativamente bajos. Un elemento crucial de esta estrategia es el uso de una poderosa tecnología de control y accionamiento. Desde 2014, Mashtronics ha estado trabajando junto con un socio experimentado de Yaskawa en esta área: el especialista en automatización Tipteh d.o.o. tiene su sede en Ljubljana, Eslovenia y tiene filiales en varios países del sudeste de Europa, incluida Serbia.

Las máquinas de procesamiento de alambres se optimizan continuamente para aumentar aún más su productividad y, en última instancia, para lograr precios más altos. En este caso, la productividad significa que la máquina debe garantizar velocidades de ciclo más altas a la vez que garantiza el mismo nivel de precisión, o incluso más. Como producto, el cable tiene dos requisitos característicos: el material que se va a mover es muy pesado y tiene que ser desenrollado y terminado en producción.

Con una nueva máquina de corte de alambre de acero, los ingenieros de Mashtronics han respondido a estos requisitos utilizando componentes de control y accionamiento de Yaskawa. La idea es utilizar también estos componentes en otras aplicaciones, como en las máquinas dobladoras de alambres. Como parte de la cooperación con el socio serbio Tipteh, también se recalcularon parámetros como el par y la relación de transformación. Esto dio como resultado un claro aumento de la productividad en comparación con su modelo predecesor.

Sistema de servoaccionamiento Sigma-5

El movimiento preciso y rápido del cable está asegurado por servoaccionamientos de la serie Sigma-5, que están integrados en la solución completa utilizando, por ejemplo, PROFINET o CANopen. La gama de servomotores Sigma-5 de Yaskawa contiene servomotores, servoamplificadores y una potente herramienta de ingeniería SigmaWin +. La gama incluye motores rotativos, mecanismos de transmisión directa y motores lineales. Los modelos estándar garantizan 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 completas, hay, además de PROFINET, interfaces modulares para EtherCAT, CANopen, POWERLINK, y MECHATROLINK II y III. 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, el desgaste de la máquina se reduce. Esto tiene un efecto positivo en los costos posteriores.

Los componentes Sigma-5 pueden iniciarse y diagnosticarse rápida y fácilmente con el software SigmaWin + fácil de usar. No se requieren ajustes manuales ni conocimientos técnicos especializados. Por ejemplo, utilizando el algoritmo de autoajuste, dos ejes se pueden configurar con precisión en máquinas de alto rendimiento en menos de dos horas, en lugar de los ocho normales.

Convertidores de frecuencia V1000

Independientemente de si un cable se va a enrollar o desenrollar, se requiere la tecnología de control y accionamiento para realizar tareas complejas. Por ejemplo, el diámetro del rollo cambia permanentemente, lo que significa que la velocidad y el par del motor deben ajustarse para garantizar una tensión constante de la banda de material. En la máquina diseñada por Mashtronics, un variador de frecuencia V1000 es responsable de esta tarea.

La serie de variadores de frecuencia V1000 de Yaskawa proporciona una solución fiable y eficiente para el control seguro y preciso de motores de imanes permanentes. Con su control vectorial de circuito abierto altamente dinámico, los variadores de frecuencia ofrecen la opción óptima para accionar motores síncronos de imanes permanentes y asíncronos en el rango de salida de 100 W a 15 kW.

Lanzado como el variador de frecuencia compacto más pequeño del mundo, el V1000 se caracteriza por un tamaño extremadamente pequeño. Además de sus dimensiones compactas, también es adecuado para la instalación de lado a lado, es decir, para montar varios dispositivos directamente uno al lado del otro. Esto significa que los variadores de frecuencia ocupan incluso menos espacio en el armario de distribución. Un elemento de enfriamiento híbrido patentado hecho por una aleación especial compensa el efecto de ventilación reducida, evitando así que el variador se sobrecaliente.

Una función de clasificación doble integrada significa que las unidades del variador pueden funcionar con una sobrecarga del 120% en el modo de trabajo normal en aplicaciones que requieren una baja sobrecarga. Esto significa que un variador de frecuencia relativamente más pequeño es capaz de realizar el trabajo para el que, de otro modo, se requeriría un accionamiento más grande. Además, la unidad de resistencia de frenado reduce el tiempo de desaceleración en aproximadamente 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.

Sistema de control de máquina MP2600iec

Los procesos en la máquina están controlados por un sistema de control MP2600iec. Este módulo diseñado para aplicaciones de 1,5 ejes se puede conectar directamente a los servopacks Sigma-5. Basado en PLCopen Motion, su interfaz de desarrollo IEC asegura una programación simple, rápida y fácil de acuerdo con el estándar IEC 61131-3.

El sistema de control de la máquina es particularmente adecuado para submáquinas independientes en arquitecturas de máquinas mecatrónicas y modulares. La integración de las funciones de control de movimiento, PLC y control de accionamiento en un solo ensamblaje permiten automatizar submáquinas completas.

El controlador de 1,5 ejes MP2600iec es parte de la gama de controladores MP2000iec, que se utiliza principalmente en aplicaciones multieje. El MP2600iec se usa con efectos beneficiosos en aplicaciones de 1,5 ejes, como bobinadoras, líneas de corte, sierras volantes o control de marca de impresión/registro, etiquetado y discos de levas. La submáquina que se automatiza utilizando el módulo de movimiento MP2600iec recibe el valor guía de un encoder maestro y sincroniza su eje esclavo con este valor guía. El diseño modular significa que las submáquinas se pueden probar y poner en funcionamiento individualmente.

El controlador de movimiento MP2600iec es adecuado para la comunicación con Ethernet I/P, Modbus TCP, servidor OPC y a través del navegador web. Además de la entrada del encoder maestro, tiene ocho entradas digitales y ocho salidas digitales y una entrada analógica y una salida analógica. Todas las entradas y salidas integradas se pueden programar libremente.

En conclusión

El procesamiento de cables de la máquina implica principalmente mover grandes cargas de forma precisa y con alto rendimiento. En un nuevo desarrollo reciente para la producción de esteras de acero de refuerzo, la empresa de ingeniería mecánica serbia Mashtronics aborda esta tarea utilizando servoaccionamientos, variadores de frecuencia y un potente sistema de control de máquina de Yaskawa. El resultado es un claro aumento en la productividad.