Как нагревателните плочи с интегрирани сензори за вибрации позволяват оптимизиране на цикъла на пресоване в реално{0}}време?

За да се осигури пълно нагряване или охлаждане, времето за цикъл на пресоване често се настройва консервативно. Но какво ще стане, ако валякът може да "усеща" точно кога смолата се е разтопила напълно или кога матрицата се е затворила? Нагревателните плочи изпитват усещане за допир благодарение на интегрирани сензори за вибрации, които правят всеки цикъл по-ефективен. Тези интелигентни нагревателни плочи променят управлението на пресата от фиксирани таймери към оптимизация в-реално време,-отзивчива към материала, като превеждат механичните вибрации в полезни данни за процеса.

Коригирани-недостатъци на управлението на натискането на таймера
Конвенционалните цикли на пресоване зависят от предварително зададените времена за нагряване и охлаждане. Най-дългото очаквано време за затваряне на матрицата, най-бавният пренос на топлина през детайла и предпазен буфер за осигуряване на втвърдяване или топене са оценките в най-лошия-случай, използвани за установяване на таймер. Тази стратегия е фундаментално неефективна. Тъй като системата за управление няма обратна връзка относно това, което всъщност се случва вътре в затворената форма, много цикли работят по-дълго от необходимото.

Тази сляпа операция засяга пресите за ламиниране, пресите за леене под налягане и пресите за формоване под налягане. Захранването се доставя от нагревателната плоча за предварително определен период от време. След предварително определен период на престой, охлаждането започва. Когато последното остатъчно напрежение е намаляло или материалът е напълно излят в кухината, операторът не може да го види. Следователно към времената на цикъла се добавят допълнителни секунди, което добавя часове загубена производителност в продължение на хиляди цикли.

Работата на интегрирани сензори за вибрации
Малък пиезоелектричен акселерометър е или директно интегриран в конструкцията на плочата, или е свързан към гърба на нагревателната плоча. Тъй като функционират надеждно при високи температури, обикновено до 200 градуса (392 градуса F), пиезоелектричните сензори са идеални за това приложение. В широк честотен диапазон сензорът непрекъснато отчита механични вибрации. Материалът вътре във формата, движението на половинките на матрицата и самата преса причиняват тези вибрации.

Ясен импулс-силен,-висок амплитуден пик-се създава, когато двете половини на формата се затварят. Този вибриращ подпис може да бъде ясно разграничен от фоновия шум и е повторим. Подобно на това, вибрационните свойства на системата се променят, тъй като твърдите материали (като термореактивна смола, термопластичен полимер или композитен препрег) омекват и текат под налягане и топлина. Някои честоти се заглушават, а други се възбуждат от топене и поток. Тези малки промени се записват от сензора.

Програмируем логически контролер (PLC) или специализирано периферно изчислително устройство получава изхода на сензора. -Идентифицирането на критични събития в реално време става възможно чрез усъвършенствани методи за обработка на сигнали. След това тези събития се използват от контролната система за промяна на фазите на нагряване и охлаждане на цикъла на пресата.

Натиснете Оптимизация на цикъла в реално време
Пресата вече не следва зададен график благодарение на вградения вибрационен сензор за оптимизиране на пресата за нагревателна плоча. По-скоро цикълът протича според действителните етапи на процеса. Ето как работи последователността:

Откриване на затваряне на матрицата: Сензорът за вибрации улавя отличителния скок, който се получава, когато половинките на матрицата се сближат. Контролната система проверява дали пресата може да премине към етапа на нагряване без предварително определено забавяне и че формата е напълно затворена.

Оптимизиране на нагряващата рампа: Сензорът проследява реакцията на материала, докато температурата се повишава от нагревателната плоча. Контролната система може да промени мощността на нагряване, за да запази идеалния вискозитет или да спре разграждането, когато вибрационната сигнатура покаже, че материалът е започнал да тече. Нагряването продължава, докато сигнатурата покаже, че материалът е достигнал стадий на равномерно стопяване или втвърдяване и е запълнил дупката напълно.

Начало на охлаждане: Когато материалът е изцяло произведен, но все още не е охладен, настъпва критичен момент. Докато материалът се втвърдява, моделът на вибрациите се променя още веднъж. Сензорът разпознава началото на втвърдяването или края на движението на материала. В този момент системата за управление започва да охлажда. Охлаждането започва точно когато материалът е готов; няма нужда да чакате произволен таймер да изтече.

В зависимост от материала и геометрията, времената на цикъла могат да бъдат съкратени с 10–30% чрез премахване на границите на безопасност, които са включени в таймерите. Тъй като охлаждащите помпи работят само когато е необходимо и нагревателните плочи не се захранват за по-дълго от необходимото, консумацията на енергия намалява пропорционално.

Предимства, различни от намаляване на времето за цикъл
Ефективност на използването на енергия
Нагревателните плочи се нуждаят от много електричество. Енергията се губи всяка секунда от ненужно отопление. Консумацията на енергия се намалява чрез регулиране на времето за нагряване към реалното поведение на материала. Когато охлаждането започне в идеалното време, охладителните системи-като вентилатори, водни кръгове или чилъри-също използват по-малко енергия.

По-високо{0}}качествени продукти
Циклите с фиксирани таймери могат да бъдат непостоянни. Скоростта, с която материалът се нагрява и тече, се влияе от промените в температурата на входящия материал, околната среда или температурата на формата. Таймерът не може да се настрои към тези промени. От друга страна, система-за наблюдение на вибрации се настройва автоматично. Етапът на нагряване продължава, докато се открие поток, ако веществото е по-студено от нормалното. Етапът на нагряване е по-кратък, ако материалът е по-топъл. Крайният резултат е по-постоянен продукт с по-малко недостатъчни или прекомерни отхвърляния.

Намалено механично износване
Има по-малко ненужни цикли за пресата. Намалените времена на цикъла позволяват производството на повече части в рамките на същия работен прозорец или същия брой части с по-малко затваряния на пресата всеки час. Отстраняването на прекомерно втвърдени, заседнали части, които трябва да бъдат извадени ръчно-известна причина за повреда на плочата и мухъл-е обаче основното предимство при износване.

Примери за приложение
Нагревателните-чувствителни на вибрации нагревателни плочи са особено полезни при операции с големи периоди на цикъл или различно поведение на материала:

Термореактивно компресионно формоване: Докато материалът се втвърдява, процесът на кръстосано -свързване на смоли като епоксидна или фенолна причинява отличителни колебания на вибрациите. Вместо да чака консервативен период на задържане, пресата може да се отвори веднага чрез откриване на точния край на реакцията на втвърдяване.

Термопластично шприцоване: Валицата позволява откриването на вибрационната сигнатура на предната част на стопилката, когато се приближава до края на кухината. Това минимизира прекомерното опаковане и флаш, като позволява динамично превключване от пълнене към опаковане.

Преси за ламиниране: Сензорът измерва потока на смола през армировката при ламиниране на печатни платки или многослойни композити. Веднага след като се постигне пълно импрегниране, може да започне охлаждане.

Вулканизация на каучук: Забележима вибрационна реакция се получава от спада на вискозитета, който възниква по време на втвърдяването. Пресата може да се отвори на точното място на идеалната плътност на кръстосаните -връзки, като открие това.

Технически аспекти, които трябва да се вземат предвид
Сензори за позициониране и защита
Необходимо е да закрепите здраво пиезоелектричния сензор към нагревателната плоча. Използва се механично затягане с термична изолация или високо{1}}температурен епоксид. Често се използва гъвкав метален тръбопровод за насочване на сигналния проводник на сензора далеч от най-горещите зони. Сензорът може да бъде монтиран върху термично проводимо, но по-хладно удължение на плочата за изключително високи-температурни преси (над 200 градуса) или може да бъде посочен високо-температурен пиезоелектричен материал (като галиев ортофосфат).

Кондициониране и обработка на сигнали
Шум от близки машини, охлаждащи вентилатори и хидравлични помпи присъства в суровите вибрационни сигнали. За отделяне на съответните събития се използват откриване на прагове и лентово-филтриране. Признаците за затваряне на формата и потока на материала могат да бъдат идентифицирани чрез обучение на машинно обучение или базирани на основни правила-алгоритми на няколко добри цикъла. Обикновено обработката се извършва в специализирано крайно устройство, което предоставя на PLC цифров сигнал (като "формата е затворена" или "потокът е завършен"). Този метод избягва извършването на директни промени в контролната-логика на управление на пресата с оценка за безопасност.

Регулиране за различни материали
Различен вибрационен пръстов отпечатък се създава от всеки материал и геометрия на формата. Трябва да се изпълнят няколко тестови цикъла по време на първоначалната настройка. За всеки инцидент системата "научава" спектрите на вибрациите. Идентичната формула може да бъде извикана за този материал, след като е предварително зададена. Адаптивните алгоритми се използват от някои сложни системи за непрекъснато актуализиране на сигнатурите на събитията, когато пресата остарява или средата се променя.

Платонът придобива умения за слушане
Платонът придобива способността да чува процедурата. Сензорът за вибрации служи като акустичен нерв на пресата, осигурявайки- обратна връзка в реално време за условията в затворената форма. Вместо да използва часовник за обработка, той използва акустика-промяна от управление, базирано на време-към управление, базирано на събитие-.

Идеалите на Индустрия 4.0 са пряко свързани с тази стратегия. За да предадат вътрешното си състояние на по-високо-системи за изпълнение на производството, машините развиват възприятие и само-оптимизация. Времената на циклите вече са динамични резултати от непрекъснато отчитане на процеса, а не статични стойности, въведени веднъж.

Предстоящи подобрения
Очаква се интегрираното откриване на вибрации да се превърне в стандартна функция за нагревателните плочи от висок{0}}клас, тъй като разходите за сензори намаляват и периферните изчисления стават по-мощни. За да се проследят моделите на вибрации по повърхността на плочата и да се идентифицира неравномерен поток на материала или разместване на формата, бъдещите системи могат да използват редица сензори. Освен това събирането на термоелектрическа енергия-, което използва отпадъчната топлина от плочата-се използва за захранване на безжични сензорни възли, които напълно премахват сигналните линии.

Прогнозната поддръжка също може да използва същите данни за вибрациите. Износени връзки на пресата, повредени лагери или разхлабени болтове на плочата могат да бъдат идентифицирани чрез промени във фоновата сигнатура на вибрациите, като например нова резонансна честота или по-висока амплитуда. По този начин нагревателната плоча изпълнява две функции: наблюдение на състоянието на машината и оптимизиране на процеса.

В заключение The Perceptive Press
Пресата се превръща в адаптивен, само-оптимизиращ се инструмент благодарение на вибрационно{1}}чувствителните нагревателни плочи, които въвеждат концепциите на Индустрия 4.0. Системата за контрол елиминира ненужните граници на безопасност чрез динамично регулиране на отоплението и охлаждането въз основа на-откриване в реално време на затваряне на матрицата и потока на материала. Качеството на продукта се повишава, времената на цикъла намаляват и потреблението на енергия намалява. Производственото оборудване има светло бъдеще. Като се научават да слушат ритмите на материалите, които обработват, нагревателните плочи оглавяват преминаването от фиксираните таймери към разума.