La industria del estampado ha visto el surgimiento de una nueva generación de prensas que abordan las limitaciones de las prensas mecánicas tradicionales.
La solución es utilizar servomotores como fuente de energía directa para las prensas, lo que da como resultado un movimiento deslizante altamente preciso y fácilmente controlable.
La servoprensa ofrece varias ventajas, como velocidad controlada del control deslizante, versatilidad, eficiencia energética y respeto al medio ambiente. Se considera el punzón de tercera generación y la tendencia actual en el desarrollo de la industria del estampado.
Las capacidades de control programables del servomotor permiten un control de precisión avanzado, incluido el control de la posición del control deslizante de la prensa.
Los servopunzones se utilizan en líneas de producción como embutición, estampado, doblado, forjado en frío, estampado y prueba de troqueles.
La tecnología de accionamiento de servomotores de CA es un foco de investigación en equipos de forja avanzados y una nueva dirección de desarrollo para impresores internacionales.
La servoprensa AC ofrece múltiples beneficios, que incluyen alta productividad, flexibilidad, precisión, eficiencia energética y sostenibilidad ambiental, lo que refleja la tendencia de desarrollo futuro de las máquinas herramienta de forja.
A medida que industrias como la siderúrgica, la metalurgia no ferrosa, la aeroespacial, el ferrocarril de alta velocidad, el transporte marítimo, la energía nuclear, la energía eólica y la militar demandan piezas de mayor rendimiento, crece la necesidad de equipos de estampado avanzados.
Las prensas mecánicas tienen limitaciones como carrera fija, dificultad para controlar la presión y poca adaptabilidad a los procesos debido a las características de movimiento fijo del deslizador.
La servoprensa aborda estos desafíos proporcionando una prensa flexible que cumple con los exigentes requisitos de las industrias modernas.
¿Qué es una servoprensa ?
Servo se refiere a un sistema de control de retroalimentación para el desplazamiento mecánico y la aceleración, cuya función principal es rastrear con precisión el desplazamiento de entrada o el desplazamiento angular con el desplazamiento mecánico de salida. La tecnología de servo estampado se refiere a un sistema de control de retroalimentación/sistema de seguimiento que se utiliza para seguir con precisión el proceso de estampado.
Una servoprensa es un tipo de prensa accionada y controlada por un servomotor. El servomotor impulsa el engranaje excéntrico, permitiendo que el control deslizante se mueva.
Con el uso del control de electrificación avanzado, la servoprensa se puede programar para controlar con precisión la carrera, la velocidad y la presión del deslizador. Esto permite alcanzar el tonelaje nominal de la prensa a bajas velocidades.
Estructura de servoprensa AC
La estructura de una servoprensa AC consta de un sistema de accionamiento principal, un actuador y un mecanismo auxiliar. El sistema de accionamiento principal transfiere potencia desde el servomotor al actuador y se puede lograr a través de varios modos de transmisión, como transmisión por engranajes, transmisión por correa, transmisión por tornillo o transmisión hidráulica.
El actuador impulsa el movimiento alternativo del cursor para completar el proceso de forjado y puede tomar la forma de un mecanismo deslizante de manivela o un mecanismo de cuña de manivela.
El mecanismo auxiliar aumenta la confiabilidad de la servoprensa AC y amplía sus aplicaciones de proceso, con componentes comunes que incluyen cilindros de equilibrio, frenos, dispositivos de elevación y dispositivos de detección de posición.
El sistema de accionamiento principal de la servoprensa se puede dividir en dos tipos según el modo de accionamiento del servomotor: accionamiento directo y accionamiento reductor. El accionamiento directo utiliza un servomotor de alto par y baja velocidad conectado directamente al actuador, lo que da como resultado una estructura simple, alta eficiencia de transmisión y bajo nivel de ruido.
Sin embargo, su par limitado restringe su uso a servoprensas de pequeño tonelaje.
El sistema de accionamiento principal ampliamente utilizado en las servoprensas comerciales emplea un mecanismo de desaceleración y un mecanismo de aumento de fuerza, que puede asumir tres estructuras de transmisión diferentes: biela de manivela de desaceleración del motor, biela de manivela de desaceleración del motor y biela de manivela de desaceleración del motor. tornillo.
Este enfoque permite que un servomotor de alta velocidad y bajo par impulse prensas de gran tonelaje, lo que la convierte en la tendencia actual en el desarrollo de servoprensas.
Tabla 1 Comparación de parámetros del proyecto
| Proyecto | Línea de robots automáticos | Línea automática de manipuladores de un solo brazo | Línea de alta velocidad de transmisión de doble brazo con barra transversal | Línea de producción de estaciones múltiples de un solo control deslizante | |
|---|---|---|---|---|---|
| Costo de automatización de una sola línea | Alrededor de 12 millones de yuanes | Unos 20 millones de yuanes | Unos 30 millones de yuanes | Unos 15 millones de yuanes | |
| Velocidad de línea/SPM | 5~10 | 6~12 | 10~15 | 12~25 | |
| Aplicabilidad de producción | Multi variedad y lote pequeño | Multivariedad, lote mediano | Múltiples variedades y grandes cantidades. | Variedad, masa | |
| Flexibilidad de producción | alto | comúnmente | comúnmente | bajo | |
| Estabilidad de producción | bajo | comúnmente | alto | ||
| Tiempo de cambio de molde/min | 15 | 15 | 5 | ５ | |
| Requisitos de prensa | Modo de operación | Una vez | Una vez | Único, continuo | continuidad |
| Espaciado de prensa / M | 6.5~8 | 6~9 | 4.5~7 | ／ | |
| Carrera deslizante | Pequeño | más | grande | grande | |
| Altura del molde | Pequeño | más | grande | grande | |
Ventajas de la servoprensa
Mejora del ritmo
Como se muestra en la Tabla 1, la carrera de la línea de alta velocidad de transmisión de doble brazo con barra transversal es de entre 10 y 15 carreras por minuto (SPM). Usando una servoprensa, el ritmo de la línea de alta velocidad se puede aumentar hasta un máximo de 18 SPM.
Curva configurable
Como se ilustra en la Figura 1, la servoprensa tiene la capacidad de establecer diferentes curvas según la situación específica.
Fig. 1 La servoprensa puede establecer diferentes curvas
Conservación de energía
La Figura 2 muestra el flujo de potencia durante las fases de aceleración y desaceleración.
Fig. 2 Dirección del flujo de corriente del servomotor durante el funcionamiento
Reducir la velocidad de dibujo
Como se ilustra en la Figura 3, la baja velocidad de estirado reduce el impacto en el troquel, lo que lleva a una mejora en la vida útil del troquel y una reducción en su costo.
Fig.3 Diagrama esquemático de la velocidad de dibujo.
Huella reducida
La reducción del tamaño de los equipos puede reducir la inversión en instalaciones, infraestructura y otras instalaciones. Como se muestra en la Figura 4, utilizando la prensa de cuatro cuerdas como ejemplo, una línea de producción de prensa mecánica tradicional consta de una prensa multibrazo y tres prensas excéntricas, lo que requiere una longitud de base de aproximadamente 25 metros. En comparación, una línea de producción compuesta por cuatro servoprensas solo necesitaría una longitud de cimentación de aproximadamente 16 metros.
Fig. 4 Comparación entre prensa mecánica tradicional y servoprensa
Mejorar la eficiencia de la producción
La longitud de la carrera se puede ajustar al mínimo requerido para la producción y se puede mantener la velocidad de formación adecuada para el contenido del procesamiento.
1) Modo de carrera completa → la precisión del punto muerto inferior puede alcanzar ±0,02 mm.
2) Modo de media carrera (modo péndulo) → La precisión del punto muerto inferior puede alcanzar ±0,02 mm, lo que mejora el SPM.
3) Modo inverso → menor precisión del punto muerto hasta ± 001 mm.
La calidad del producto es alta.
El control de retroalimentación de circuito cerrado garantiza la precisión del punto muerto inferior, lo que reduce la formación de rebabas en el producto y evita la generación de productos defectuosos.
Función servo de corrección automática de altura de troquel única:
El cambio de posición del control deslizante se puede medir y corregir a ±0,01 mm del valor preestablecido mediante el uso de una escala de cuadrícula lineal en cada carrera, lo que garantiza un alto grado de precisión en el punto muerto inferior.
Posición de la regla de cuadrícula lineal ↓
El punto muerto inferior del servo tiene una función de corrección automática que garantiza la precisión del punto muerto inferior dentro de ±0,01 mm incluso después de una producción prolongada, asegurando así un alto rendimiento de productos.
Bajo nivel de ruido y larga vida útil
El modo de bajo ruido, que reduce la velocidad de contacto entre el cursor y la chapa, reduce significativamente el ruido en comparación con una prensa mecánica tradicional.
Además, la matriz experimenta una vibración mínima, lo que prolonga la vida útil.
Controlabilidad del movimiento deslizante.
Los usuarios pueden utilizar esta función para crear un modo de movimiento deslizante personalizado que se adapte a su tecnología de procesamiento, mejorando así la precisión y estabilidad de los productos.
Esto conduce a una mayor vida útil y productividad del troquel, así como a un corte silencioso y a la capacidad de procesar una amplia gama de materiales, incluidas las aleaciones de magnesio.
La servoprensa se puede utilizar para procesos como corte, estiramiento, estampado y doblado, y puede proporcionar curvas de rendimiento para diferentes materiales. La capacidad de pausar el control deslizante mientras se mantiene la presión mejora la calidad de la pieza formada.
Ahorro de energía y protección del medio ambiente.
Se han eliminado los componentes que consumen energía de la prensa mecánica tradicional, como el volante y el embrague, lo que da como resultado menos piezas motrices y una estructura de transmisión mecánica simplificada.
Se reduce la necesidad de aceite lubricante y la carrera es controlable. La reducción del consumo del motor conduce a una disminución significativa de los costes operativos.
Aplicación práctica
El servopunzón se utiliza principalmente en procesos de producción como embutición, estampado, doblado, forjado en frío, estampado y prueba de troqueles.
Gracias al uso de control PLC, tecnología digital y métodos de control de retroalimentación, el servopunzón ofrece un control de precisión avanzado. Esto incluye la capacidad de controlar la posición del control deslizante de presión.
El sistema de monitorización y el control de compensación permiten controlar la posición del cursor con una precisión de ±0,01 mm. El modo de movimiento se puede programar, permitiendo controlar la velocidad y trayectoria del control deslizante.
Esto reduce la velocidad de estampado, el ruido y la vibración, mejorando el entorno de trabajo de estampado y extendiendo la vida útil del troquel.
Además, la fuerza de salida del control deslizante se puede controlar con una precisión de ±1,6% de la fuerza de salida máxima. Esto permite la formación de paneles de gran tamaño utilizando placas de acero de alta resistencia y aleaciones de aluminio en la industria del automóvil.
Los materiales difíciles de moldear, como la aleación de magnesio, la aleación de aluminio y la aleación de titanio, se pueden facilitar mediante la combinación del diseño del troquel y el control del sistema periférico.
Estructura servo tipo interruptor
Estructura servo de accionamiento directo del cigüeñal
La Figura 5 muestra la prensa multiestación Schuler con doble servo y accionamiento inferior.
Fig. 5 Prensa Schuler de accionamiento inferior con doble servo
La prensa de accionamiento inferior con servo dual funciona con dos grupos separados de servomotores, uno a la izquierda y otro a la derecha. Estos motores accionan las cuatro columnas guía a cada lado, permitiendo que el bloque deslizante se mueva.
Mecanismos de transmisión independientes en los lados izquierdo y derecho permiten que la mesa tenga grandes dimensiones en ambos lados, haciéndola adecuada para mesas grandes y prensas de alto tonelaje, como se muestra en la Figura 6.
Fig. 6 Prensa multiestación doble servo
La prensa de accionamiento inferior con doble servo utiliza el control preciso de dos grupos de servomotores para lograr el movimiento sincrónico del control deslizante en los lados izquierdo y derecho.
En caso de carga excéntrica en el control deslizante, el paralelismo del control deslizante se puede ajustar mediante control eléctrico, haciéndolo más flexible y adaptable para satisfacer las necesidades del usuario.
En comparación con las prensas comunes, la prensa de accionamiento inferior tiene mejor resistencia a la carga excéntrica y curvas de precisión. Si bien sigue cumpliendo con los requisitos de precisión, ofrece mayor resistencia a cargas excéntricas y un área más grande para la aplicación de cargas excéntricas.
Tendencia de desarrollo
A medida que la competencia en la industria manufacturera se vuelve cada vez más intensa, existe una creciente demanda de servoprensas para producir de manera eficiente productos de alta precisión y alta calidad.
La servoprensa ofrece múltiples beneficios, que incluyen composición, alta eficiencia, precisión, flexibilidad, bajo nivel de ruido, eficiencia energética y sostenibilidad ambiental, lo que se alinea con la tendencia de desarrollo futuro de las máquinas de forja.
La servoprensa tiene la capacidad de ajustar la carrera de formación y la velocidad para cumplir con diferentes requisitos de producción, lo que garantiza la precisión del punto muerto inferior y reduce la aparición de rebabas en el producto. Además, la pequeña vibración del troquel mejora la vida útil del mismo.
El diseño de la servoprensa representa una desviación de las prensas mecánicas tradicionales, ya que elimina el volante, el embrague y el freno, lo que reduce los costos operativos de la máquina.
Las servoprensas desempeñarán un papel cada vez más importante en las principales industrias manufactureras, como la electrónica y la automoción, así como en otros campos de fabricación de precisión.
Cómo elegir una servoprensa
En primer lugar, depende de la precisión requerida de la servoprensa.
La precisión se refiere al grado en que la presión y la posición alcanzan el punto de parada especificado. Está relacionado con la resolución del driver, la resolución del transmisor de presión, la precisión del servomotor y la velocidad de respuesta del equipo.
Con el control maduro e integrado del servomotor y el controlador, la precisión de repetición de la servoprensa es cada vez mayor y su campo de aplicación es cada vez más amplio.
Si se requiere una alta precisión para la servoprensa, la atención debe centrarse en la configuración a la hora de elegir.
En segundo lugar, depende de la estructura de la servoprensa.
Generalmente, la estructura de la servoprensa producida por los fabricantes no es única. Las estructuras más comunes son las estructuras de cuatro columnas, de una sola columna, de tipo arco, horizontales y de pórtico.
La estructura de cuatro columnas es económica y práctica, mientras que las estructuras de una sola columna y de arco están diseñadas principalmente para una fácil operación.
La estructura horizontal se utiliza habitualmente para productos más largos y la estructura de pórtico tiene la ventaja de ocupar un mayor tonelaje.
Por lo tanto, la selección de la estructura debe basarse en el tamaño y la estructura del producto.
Las funciones de la servoprensa incluyen forjado, estampado, ensamblaje, ensamblaje, prensado, conformado, bridado y extracción de superficies.
Diferentes funciones tienen diferentes diferencias estructurales, por lo que es necesario elegir la servoprensa adecuada según las necesidades del proceso del producto.
Conclusión
La industria del estampado experimentará cambios significativos con la aparición del servopunzón, un producto que promete aumentar considerablemente la competitividad de las empresas de estampado e impactar positivamente en el desarrollo de varias industrias del estampado.
Sin embargo, a pesar de sus beneficios potenciales, la tecnología sigue siendo costosa e inestable debido a que la mayoría de los fabricantes no dominan completamente la tecnología central de servopunzón.
Como resultado, es difícil para las empresas de estampado de bajo valor invertir en costosas servoprensas, especialmente durante la actual desaceleración económica y los reducidos beneficios de la industria automotriz.
Sin embargo, con la mejora esperada de la economía en el futuro, se prevé que la demanda del mercado de servoprensas será enorme, y se espera que los principales fabricantes desarrollen servoprensas estables y rentables en los próximos 5 a 10 años para impulsar la producción. global. Competitividad de las imprentas.
El uso de un servomotor de CA para accionar una prensa puede aumentar significativamente la flexibilidad, la inteligencia y las características operativas del equipo, que es la dirección de desarrollo de la próxima generación de equipos de conformado.
A medida que avanzan las tecnologías relacionadas y se intensifica la competencia con los productos importados, se espera que el precio de mercado de la servotecnología disminuya rápidamente, lo que conducirá a una adopción más amplia en el campo de los equipos de conformado.
