Kaip šildymo plokštės su integruotais vibracijos jutikliais įgalina realaus{0}}laikinio spaudos ciklo optimizavimą?

Siekiant užtikrinti visišką šildymą arba vėsinimą, presavimo ciklo laikas dažnai nustatomas konservatyviai. Bet ką daryti, jei plokštelė galėtų „jausti“ būtent tada, kai derva visiškai ištirpo arba kai pelėsiai užsidarė? Dėl integruotų vibracijos jutiklių, kurie daro kiekvieną ciklą efektyvesnį, šildomos plokštės jaučia prisilietimą. Šios išmaniosios kaitinimo plokštės keičia presavimo valdymą iš fiksuotų laikmačių į realaus laiko, medžiagų-atsakingą optimizavimą, mechaninius virpesius paverčiant naudingais proceso duomenimis.

Ištaisyti{0}}Laikmačio paspaudimo valdymo trūkumai
Įprasti presavimo ciklai priklauso nuo iš anksto nustatyto šildymo ir vėsinimo laiko. Ilgiausias numatomas pelėsių uždarymo laikas, lėčiausias šilumos perdavimas per dalį ir saugos buferis, užtikrinantis kietėjimą arba tirpimą, yra blogiausi{1}}atvejo įvertinimai, naudojami nustatant laikmatį. Ši strategija iš esmės neveiksminga. Kadangi valdymo sistemai trūksta grįžtamojo ryšio apie tai, kas iš tikrųjų vyksta uždaros formos viduje, daugelis ciklų trunka ilgiau nei būtina.

Ši aklina operacija veikia laminavimo presus, liejimo liejimo presus ir presavimo presus. Šildymo plokštė tiekia energiją iš anksto nustatytą laiką. Praėjus iš anksto nustatytam laikymo laikotarpiui, prasideda aušinimas. Kai išnyksta paskutinis liekamasis įtempis arba medžiaga visiškai įsilieja į ertmę, operatorius to nemato. Todėl prie ciklo trukmės pridedamos papildomos sekundės, todėl per tūkstančius ciklų prarandamas našumas.

Integruotų vibracijos jutiklių veikimas
Mažas pjezoelektrinis pagreičio matuoklis yra tiesiogiai integruotas į plokštelės konstrukciją arba prijungtas prie kaitinimo plokštės galo. Kadangi jie patikimai veikia esant aukštai temperatūrai, paprastai iki 200 laipsnių (392 laipsnių F), pjezoelektriniai jutikliai puikiai tinka šiam pritaikymui. Plačiame dažnių diapazone jutiklis nuolat aptinka mechanines vibracijas. Formos viduje esanti medžiaga, formos pusių judėjimas ir pats presas sukelia šias vibracijas.

Aiškus impulsas-sukuriamas stiprus, didelės-amplitudės smaigalys-, kai užsidaro abi formos pusės. Šis vibruojantis parašas gali būti aiškiai atskirtas nuo foninio triukšmo ir yra kartojamas. Panašiai, sistemos vibracinės savybės kinta, nes kietosios medžiagos (tokios termoreaktingos dervos, termoplastinis polimeras arba kompozitinis prepregas) suminkštėja ir teka esant slėgiui ir šilumai. Kai kurie dažniai yra slopinami, o kiti sužadinami dėl tirpimo ir srauto. Šiuos minutinius pokyčius užfiksuoja jutiklis.

Jutiklio išvestį gauna programuojamas loginis valdiklis (PLC) arba specializuotas krašto skaičiavimo įrenginys. Kritinių įvykių identifikavimas realiuoju laiku- įmanomas naudojant sudėtingus signalų apdorojimo metodus. Tada valdymo sistema naudoja šiuos įvykius, kad pakeistų preso ciklo šildymo ir vėsinimo fazes.

Paspauskite Ciklo optimizavimas realiuoju laiku
Dėl integruoto vibracijos jutiklio šildymo plokštės preso optimizavimo presas nebeveikia pagal nustatytą grafiką. Atvirkščiai, ciklas vyksta pagal faktinius proceso etapus. Štai kaip veikia seka:

Formos užsidarymo aptikimas: vibracijos jutiklis užfiksuoja išskirtinį smaigalį, atsirandantį, kai susilieja formos pusės. Valdymo sistema patikrina, ar presas gali pereiti į šildymo etapą be iš anksto nustatyto uždelsimo ir ar forma yra visiškai uždaryta.

Šildymo rampos optimizavimas: jutiklis seka medžiagos reakciją, kai kaitinimo plokštė pakelia temperatūrą. Valdymo sistema gali keisti šildymo galią, kad išlaikytų idealų klampumą arba sustabdytų degradaciją, kai vibracijos ženklas rodo, kad medžiaga pradėjo tekėti. Kaitinamas tol, kol parašas rodo, kad medžiaga pasiekė vienodą lydymosi arba kietėjimo stadiją ir užpildo skylę iki galo.

Aušinimo inicijavimas: kai medžiaga visiškai pagaminta, bet dar neatvėsusi, įvyksta kritinis momentas. Medžiagai kietėjant, vibracijos modelis dar kartą pasikeičia. Jutiklis atpažįsta standėjimo pradžią arba medžiagos judėjimo pabaigą. Tuo metu valdymo sistema pradeda vėsinti. Aušinimas prasideda tiksliai tada, kai medžiaga yra paruošta; nereikia laukti, kol pasibaigs atsitiktinio laikmačio galiojimo laikas.

Priklausomai nuo medžiagos ir geometrijos, ciklo laikas gali sutrumpėti 10–30 %, pašalinus saugos ribas, kurios yra įtrauktos į laikmačius. Kadangi aušinimo siurbliai veikia tik tada, kai reikia, o šildymo plokštės nėra maitinamos ilgiau nei reikia, energijos sąnaudos proporcingai mažėja.

Kiti privalumai, išskyrus ciklo laiko mažinimą
Energijos naudojimo efektyvumas
Šildymo plokštėms reikia daug elektros energijos. Energija eikvojama kiekvieną nereikalingo šildymo sekundę. Energijos sąnaudos sumažinamos pritaikius kaitinimo laiką prie tikrosios medžiagos elgsenos. Kai vėsinimas prasideda idealiu laiku, aušinimo sistemos-, tokios kaip ventiliatoriai, vandens grandinės ar aušintuvai,-taip pat sunaudoja mažiau energijos.

Aukštesnės{0}}kokybės produktai
Ciklai su fiksuotais laikmačiais gali būti nepastovūs. Medžiagos įkaitimo ir tekėjimo greičiui įtakos turi įeinančios medžiagos, supančios aplinkos ar pelėsio temperatūros pokyčiai. Laikmatis negali prisitaikyti prie šių pakeitimų. Kita vertus, vibracijos-jutimo sistema prisitaiko automatiškai. Kaitinimo etapas tęsiasi tol, kol aptinkamas srautas, jei medžiaga yra šaltesnė nei įprasta. Šildymo etapas yra trumpesnis, jei medžiaga yra šiltesnė. Galutinis rezultatas yra nuoseklesnis produktas, turintis mažiau nepakankamai išgydomų arba per daug išgydomų atmetimų.

Sumažėjęs mechaninis susidėvėjimas
Yra mažiau nereikalingų spaudos ciklų. Sutrumpintas ciklo laikas leidžia pagaminti daugiau dalių per tą patį veikimo langą arba tiek pat dalių, naudojant mažiau presų uždarymo kiekvieną valandą. Per daug sukietėjusių, įstrigusių dalių, kurias reikia ištraukti rankiniu būdu, pašalinimas -tai pripažinta plokštelės ir pelėsių pažeidimo priežastis-yra pagrindinis nusidėvėjimo pranašumas.

Taikymo pavyzdžiai
Vibraciją{0}}jaučiančios kaitinimo plokštės ypač naudingos atliekant operacijas, kurių ciklas yra ilgas arba kai medžiaga elgiasi įvairiai:

Termoreaktyvus presavimas: kai medžiaga kietėja, dervų, pvz., epoksidinės ar fenolio, kryžminio{0}}jungimo procesas sukelia ryškius vibracijos pokyčius. Užuot laukę konservatyvaus sulaikymo laikotarpio, presas gali atsidaryti iš karto, nustatęs tikslią kietėjimo reakcijos pabaigą.

Termoplastinis liejimas įpurškimas: plokštelė leidžia aptikti lydalo priekio vibraciją, kai ji artėja prie ertmės galo. Tai sumažina perkrovimą ir blyksnį, nes leidžia dinamiškai pereiti nuo užpildymo prie pakavimo.

Laminavimo presai: jutiklis matuoja dervos srautą per armatūrą laminuojant spausdintines plokštes arba daugiasluoksnius kompozitus. Kai tik pasiekiamas visiškas impregnavimas, galima pradėti vėsinti.

Gumos vulkanizavimas: pastebimą vibracinį atsaką sukelia klampumo kritimas, atsirandantis kietėjimo metu. Aptikęs tai, presas gali atsidaryti tikslioje idealaus kryžminio{1}}sąsajos tankio vietoje.

Techniniai aspektai, į kuriuos reikia atsižvelgti
Padėties nustatymo ir apsaugos jutikliai
Būtina tvirtai pritvirtinti pjezoelektrinį jutiklį prie šildymo plokštės. Naudojamas mechaninis suspaudimas su šilumos izoliacija arba aukštos temperatūros epoksidine medžiaga. Lankstus metalinis vamzdis dažnai naudojamas jutiklio signalo laidui nukreipti nuo karščiausių vietų. Jutiklis gali būti sumontuotas ant šilumai laidžio, bet vėsesnio plokštelės išplėtimo, skirto ypač aukštos temperatūros presams (daugiau nei 200 laipsnių), arba gali būti nurodyta aukštos temperatūros pjezoelektrinė medžiaga (pvz., galio ortofosfatas).

Signalų kondicionavimas ir apdorojimas
Netoliese esančių mašinų, aušinimo ventiliatorių ir hidraulinių siurblių keliamas triukšmas yra neapdorotuose vibracijos signaluose. Norint atskirti susijusius įvykius, naudojamas slenksčio aptikimas ir juostos{1}}praėjimo filtravimas. Pelėsių užsidarymo ir medžiagų srauto požymius galima atpažinti mokantis mašininio mokymosi arba pagrindinėmis taisyklėmis{3}}pagrįstais algoritmais keliais gerais ciklais. Paprastai apdorojimas atliekamas specializuotame krašto įrenginyje, kuris PLC teikia skaitmeninį signalą (pvz., „uždaryta forma“ arba „srautas baigtas“). Taikant šį metodą išvengiama tiesioginių spaudos saugos{6}}valdymo logikos pakeitimų.

Reguliavimas įvairioms medžiagoms
Kiekviena medžiaga ir formos geometrija sukuria atskirą vibracijos pirštų atspaudą. Pradinės sąrankos metu turi būti atlikti keli bandymo ciklai. Kiekvienam incidentui sistema „išmoksta“ virpesių spektrus. Identišką formulę galima priminti tai medžiagai, kai ji buvo iš anksto nustatyta. Kai kurios sudėtingos sistemos naudoja prisitaikančius algoritmus, kad nuolat atnaujintų įvykių parašus, kai spauda sensta arba keičiasi aplinka.

Platenas įgyja klausymo įgūdžių
Plokštelė įgyja galimybę išgirsti procedūrą. Vibracijos jutiklis tarnauja kaip akustinis preso nervas, realiuoju laiku pateikiantis-grįžtamąjį ryšį apie sąlygas uždaroje formoje. Užuot naudojęs laikrodį apdorojimui, jis naudoja akustiką-pakeičiant laiku-pagrįstą valdymą į įvykiais-pagrįstą valdymą.

Pramonės 4.0 idealai yra tiesiogiai suderinti su šia strategija. Siekdamos perteikti savo vidinę būseną aukštesnio-lygmens gamybos vykdymo sistemoms, mašinos lavina suvokimą ir savi-optimizavimą. Ciklo laikai dabar yra dinamiški nepertraukiamo proceso jutimo rezultatai, o ne vieną kartą įvestos statinės vertės.

Būsimi patobulinimai
Numatoma, kad integruotas vibracijos aptikimas taps standartine aukščiausios klasės kaitinimo plokščių -funkcija, nes jutiklių sąnaudos mažės ir kraštų skaičiavimas taps veiksmingesnis. Kad būtų galima atsekti vibracijos modelius ant plokštelės paviršiaus ir nustatyti netaisyklingą medžiagos srautą arba pelėsių nesutapimą, būsimose sistemose gali būti naudojami keli jutikliai. Be to, termoelektrinės energijos surinkimas, -kuris naudoja perteklinę plokštės šilumą-, naudojamas belaidžių jutiklių mazgams maitinti, kurie visiškai panaikina signalo linijas.

Tais pačiais vibracijos duomenimis gali būti naudojami ir nuspėjamoji priežiūra. Susidėvėjusias presavimo jungtis, sugedusius guolius arba atsilaisvinusius plokštuminius varžtus galima atpažinti pagal fono vibracijos parašo pokyčius, pvz., naują rezonanso dažnį arba didesnę amplitudę. Taigi šildymo plokštė atlieka dvi funkcijas: mašinos būsenos stebėjimą ir proceso optimizavimą.

Apibendrinant, The Perceptive Press
Spauda tampa prisitaikančia, savaime{0}}optimizuojančia priemone dėl vibraciją-jutančių šildymo plokščių, kurios pristato Pramonės 4.0 koncepcijas. Valdymo sistema pašalina nereikalingas saugos ribas, dinamiškai reguliuodama šildymą ir vėsinimą, remdamasi pelėsių užsidarymo ir medžiagų srauto aptikimu realiuoju laiku-. Produkto kokybė gerėja, ciklo laikas mažėja ir energijos suvartojimas. Gamybos įrangos laukia šviesi ateitis. Mokydamosi klausytis apdorojamų medžiagų ritmo, kaitinimo plokštės skatina perėjimą nuo fiksuotų laikmačių prie jausmo.