Kako grelne plošče z vgrajenimi senzorji za vibracije omogočajo-optimizacijo cikla stiskanja v realnem času?

Da bi zagotovili popolno ogrevanje ali hlajenje, je čas cikla stiskanja pogosto nastavljen previdno. Kaj pa, če bi plošča lahko "začutila" natančno, kdaj se je smola popolnoma stopila ali ko se je kalup zaprl? Grelne plošče imajo občutek dotika zahvaljujoč vgrajenim senzorjem vibracij, zaradi katerih je vsak cikel učinkovitejši. Te pametne grelne plošče spreminjajo krmiljenje stiskalnice iz fiksnih časovnikov v-časovno-odzivno optimizacijo glede na material s prevajanjem mehanskih vibracij v uporabne procesne podatke.

Odpravljene-pomanjkljivosti nadzora pritiska na časovnik
Običajni cikli stiskanja so odvisni od vnaprej nastavljenih časov ogrevanja in hlajenja. Najdaljši pričakovani čas, da se kalup zapre, najpočasnejši prenos toplote skozi del in varnostni blažilnik, ki zagotavlja strjevanje ali taljenje, so ocene najslabšega -primera, uporabljene za vzpostavitev časovnika. Ta strategija je v osnovi neučinkovita. Ker nadzorni sistem nima povratnih informacij o tem, kaj se dejansko dogaja znotraj zaprtega kalupa, veliko ciklov teče dlje, kot je potrebno.

Ta slepa operacija vpliva na stiskalnice za laminiranje, stiskalnice za brizganje in stiskalnice za stiskanje. Grelna plošča dovaja energijo vnaprej določen čas. Po vnaprej določenem času zadrževanja se začne hlajenje. Ko zadnja preostala napetost popusti ali se material popolnoma zlije v votlino, operater tega ne more videti. Posledično se časom cikla dodajo dodatne sekunde, kar v več tisoč ciklih doda ure izgubljene produktivnosti.

Delovanje integriranih senzorjev vibracij
Majhen piezoelektrični merilnik pospeška je neposredno vgrajen v konstrukcijo plošče ali pritrjen na zadnjo stran grelne plošče. Ker delujejo zanesljivo pri visokih temperaturah, običajno do 200 stopinj (392 stopinj F), so piezoelektrični senzorji idealni za to uporabo. V širokem frekvenčnem območju senzor nenehno zaznava mehanske vibracije. Material v kalupu, premikanje polovic kalupa in sama stiskalnica povzročajo te vibracije.

Ko se polovici kalupa zapreta, se ustvari jasen impulz-močan,-visoki{1}}amplitudni skok-. Ta vibrirajoči podpis je mogoče jasno ločiti od hrupa v ozadju in je ponovljiv. Podobno kot se spreminjajo vibracijske lastnosti sistema, ko se trdni materiali (kot je duroplastna smola, termoplastični polimer ali kompozitni prepreg) zmehčajo in tečejo pod pritiskom in toploto. Določene frekvence so dušene, druge pa vzburjene zaradi taljenja in toka. Te minutne spremembe zabeleži senzor.

Programabilni logični krmilnik (PLC) ali specializirana robna računalniška naprava prejme izhod senzorja. S-identifikacija kritičnih dogodkov v realnem času je mogoča s sofisticiranimi metodami obdelave signalov. Te dogodke nato uporabi nadzorni sistem za spreminjanje faz ogrevanja in hlajenja stiskalnice.

Pritisnite Cycle Optimization v realnem času
Stiskalnica ne sledi več nastavljenemu urniku zahvaljujoč vgrajeni optimizaciji stiskalnice grelne plošče s senzorjem vibracij. Namesto tega se cikel nadaljuje v skladu z dejanskimi stopnjami procesa. Zaporedje deluje tako:

Zaznavanje zaprtja kalupa: Senzor tresljajev zazna značilno konico, ki se pojavi, ko se polovici kalupa združita. Nadzorni sistem preveri, ali lahko stiskalnica preide na fazo segrevanja brez vnaprej določene zamude in ali je kalup popolnoma zaprt.

Optimizacija grelne rampe: senzor spremlja reakcijo materiala, ko grelna plošča zviša temperaturo. Nadzorni sistem lahko spremeni moč ogrevanja, da ohrani idealno viskoznost ali ustavi razgradnjo, ko vibracijski podpis pokaže, da je material začel teči. Ogrevanje se nadaljuje, dokler podpis ne pokaže, da je material dosegel enakomerno stopnjo taljenja ali strjevanja in v celoti zapolnil luknjo.

Začetek hlajenja: Ko je material v celoti proizveden, vendar še ni ohlajen, nastopi kritičen trenutek. Ko se material strdi, se vzorec vibracij še enkrat spremeni. Senzor prepozna začetek strjevanja ali zaključek gibanja materiala. V tistem trenutku se krmilni sistem začne hladiti. Hlajenje se začne točno takrat, ko je material pripravljen; ni vam treba čakati, da se naključni časovnik izteče.

Odvisno od materiala in geometrije je mogoče čase ciklov skrajšati za 10–30 % z odstranitvijo varnostnih rezerv, ki so vključene v časovnike. Ker hladilne črpalke delujejo le, ko je to potrebno, grelne plošče pa se ne napajajo dlje, kot je potrebno, se poraba energije sorazmerno zmanjša.

Prednosti, razen skrajšanja časa cikla
Učinkovitost rabe energije
Grelne plošče potrebujejo veliko električne energije. Vsako sekundo nepotrebnega ogrevanja se porabi energija. Porabo energije zmanjšamo s prilagajanjem časa segrevanja dejanskemu obnašanju materiala. Ko se hlajenje začne ob idealnem času, hladilni sistemi-kot so ventilatorji, vodni krogi ali hladilniki-prav tako porabijo manj energije.

Izdelki-višje kakovosti
Cikli s fiksnimi časovniki so lahko neredni. Na hitrost, s katero se material segreva in teče, vplivajo spremembe v temperaturi vhodnega materiala, okoliškega okolja ali temperature kalupa. Časovnik se ne more prilagoditi tem spremembam. Po drugi strani pa se sistem-zaznavanja vibracij samodejno prilagaja. Stopnja segrevanja se nadaljuje, dokler ni zaznan tok, če je snov hladnejša od običajne. Stopnja segrevanja je krajša, če je material toplejši. Končni rezultat je doslednejši izdelek z manj neobdelanimi ali pretirano utrjenimi zavrnitvami.

Zmanjšana mehanska obraba
Manj je nepotrebnih ciklov za tisk. Zmanjšani časi ciklov omogočajo proizvodnjo več delov v istem delovnem oknu ali enakega števila delov z manj zapiranjem stiskalnice vsako uro. Odstranitev strjenih, zataknjenih delov, ki jih je treba ročno izvleči-kar je znan vzrok za poškodbe plošče in plesni-je glavna prednost obrabe.

Primeri uporabe
Grelne plošče-za zaznavanje vibracij so še posebej uporabne pri operacijah z velikimi cikli ali različnim obnašanjem materiala:

Kompresijsko vlivanje z duroplastom: Ko se material strdi, proces-navzkrižnega povezovanja smol, kot sta epoksidna ali fenolna, povzroči značilne spremembe vibracij. Namesto čakanja na konzervativno obdobje zadrževanja se lahko stiskalnica odpre takoj z zaznavanjem natančnega konca reakcije strjevanja.

Termoplastično brizganje: plošča omogoča zaznavanje vibracijskega podpisa sprednje strani taline, ko se približuje koncu votline. To zmanjša preveliko pakiranje in bliskavico z omogočanjem dinamičnega preklopa s polnjenja na pakiranje.

Stiskalnice za laminiranje: Senzor meri pretok smole skozi ojačitev pri laminiranju tiskanih vezij ali večplastnih kompozitov. Takoj ko je dosežena popolna impregnacija, se lahko začne hlajenje.

Vulkanizacija gume: opazen vibracijski odziv povzroči padec viskoznosti, do katerega pride med utrjevanjem. Stiskalnica se lahko odpre na natančni lokaciji idealne-gostote navzkrižne povezave, če to zazna.

Tehnični vidiki, ki jih je treba upoštevati
Senzorji za pozicioniranje in zaščito
Piezoelektrični senzor je treba trdno pritrditi na grelno ploščo. Uporablja se mehansko vpenjanje s toplotno izolacijo ali visoko{1}}temperaturni epoksi. Fleksibilen kovinski vod se pogosto uporablja za napeljavo signalne žice senzorja stran od najbolj vročih območij. Senzor se lahko namesti na toplotno prevoden, a hladnejši podaljšek plošče za izjemno-temperaturne stiskalnice (nad 200 stopinj) ali pa se lahko določi visoko{6}}temperaturni piezoelektrični material (kot je galijev ortofosfat).

Kondicioniranje in obdelava signalov
Hrup iz bližnjih strojev, hladilnih ventilatorjev in hidravličnih črpalk je prisoten v surovih vibracijskih signalih. Za ločevanje ustreznih dogodkov se uporablja zaznavanje praga in pasovno-filtriranje. Znake zaprtja kalupa in toka materiala je mogoče prepoznati z usposabljanjem strojnega učenja ali algoritmov, ki-temeljijo na osnovnih pravilih, v nekaj dobrih ciklih. Običajno se obdelava izvaja v specializirani robni napravi, ki PLC-ju zagotavlja digitalni signal (kot je "kalup zaprt" ali "pretok končan"). S to metodo se izognemo neposrednim spremembam varnostne -kontrolne logike stiskalnice.

Prilagoditev za različne materiale
Vsak material in geometrija kalupa ustvarijo izrazit prstni odtis vibracij. Med začetno nastavitvijo je treba izvesti nekaj preskusnih ciklov. Za vsak incident se sistem "nauči" spektre vibracij. Enako formulo je mogoče priklicati za ta material, potem ko je bil prednastavljen. Nekateri sofisticirani sistemi uporabljajo prilagodljive algoritme za nenehno posodabljanje podpisov dogodkov, ko se tisk stara ali spreminja okolje.

Platen pridobi spretnosti poslušanja
Plošča pridobi sposobnost slišati postopek. Vibracijski senzor služi kot akustični živec stiskalnice, ki zagotavlja-realnočasovne povratne informacije o pogojih v zaprtem kalupu. Namesto da bi za obdelavo uporabljal uro, uporablja akustiko-prehod s časovnega-nadzora na dogodkovni-nadzor.

Ideali industrije 4.0 so neposredno povezani s to strategijo. Stroji razvijejo zaznavanje in samo-optimizacijo, da prenesejo svoje notranje stanje na višje-sisteme za izvajanje proizvodnje. Časi ciklov so zdaj dinamični rezultati neprekinjenega zaznavanja procesa in ne enkrat vnesene statične vrednosti.

Prihajajoči napredki
Pričakuje se, da bo integrirano zaznavanje tresljajev postalo standardna funkcija na-grelnih ploščah višjega cenovnega razreda, saj se stroški senzorjev zmanjšajo in robno računalništvo postane zmogljivejše. Za sledenje vzorcem tresljajev na površini plošče in prepoznavanje neenakomernega pretoka materiala ali neporavnanosti kalupa bodo prihodnji sistemi morda uporabljali številne senzorje. Poleg tega se zbiranje termoelektrične energije-, ki uporablja odpadno toploto s plošče-, uporablja za napajanje vozlišč brezžičnih senzorjev, ki popolnoma odpravijo signalne linije.

Predvideno vzdrževanje lahko uporablja tudi iste podatke o vibracijah. Obrabljene zatične povezave, okvarjene ležaje ali zrahljane vijake je mogoče prepoznati po spremembah v podpisu vibracij v ozadju, kot je nova resonančna frekvenca ali višja amplituda. Tako grelna plošča opravlja dve funkciji: spremljanje stanja stroja in optimizacijo procesa.

Za zaključek The Perceptive Press
Tisk postaja prilagodljiv,-inštrument, ki se samooptimizira, zahvaljujoč grelnim ploščam-zaznavanjem vibracij, ki uvajajo koncepte industrije 4.0. Nadzorni sistem odpravlja nepotrebne varnostne rezerve z dinamičnim prilagajanjem ogrevanja in hlajenja na podlagi-zaznavanja zaprtja kalupa in pretoka materiala v realnem času. Kakovost izdelkov se poveča, časi ciklov se skrajšajo, poraba energije pa se zmanjša. Proizvodna oprema ima svetlo prihodnost. Z učenjem poslušanja ritmov materialov, ki jih obdelujejo, grelne plošče vodijo premik od fiksnih časovnikov k razumu.