KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

1

Laboratorium APMA, ćw a2

Przygotowanie prasy hydraulicznej do pracy

w cyklu automatycznym

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z układem sterowania uniwersalnej prasy hydraulicznej i
sposobami przygotowania prasy do wykonywania operacji ksz

tałtowania realizowanej cyklu

automatycznym. Dobór sposobu programowania automatycznego odtwarzania cyklu roboczego
właściwego dla układu sterowania zastosowanego w prasie użytej na stanowisku laboratoryjnym.

Zadanie

Do wykonania w trakcie ćwiczenia przedstawia się następujące zadania:

I.

Przy pomocy schematu układu hydraulicznego prasy zidentyfikować wyszczególnione
elementy układu: zawory regulacyjne i czujniki ciśnienia. Za pomocą odpowiednich aparatów
ustawić wartość prędkości ruchu roboczego suwaka. Wybrać odpowiednie fazy cyklu
roboczego pozwalające na ocenę poprawności nastawionej prędkości i zarejestrować wybrane
parametry w czasie tych faz.

II.

Zapoznać się z układem sterowania prasy. Przy pomocy załączonej instrukcji programowania
prasy zidentyfikować poszczególne elementy układu oraz sprawdzić poprawność
wprowadzonych parametrów z kartą instrukcyjną obróbki. W razie konieczności wprowadzić
poprawki.

III.

Wykorzystując załączone materiały i instrukcję do ćwiczenia przygotować układ DAQ do
rejestracji przebiegu zmiany parametrów operacji wykonywanej na prasie z uzyciem
wskazanego

przyrządu. Zarejestrować przebieg i na podstawie zarejestrowanych danych

określić parametry pracy prasy. Porównać je z kartą instrukcyjną obróbki w celu
potwierdzenia prawidłowego wprowadzenia nastaw.

Prasa hydrauliczna

Prasa hydrauliczna PH12 (Rys. 1)

została poddana obszernym zabiegom modernizacyjnym. W ich

wyniku otrzymała nowy układ sterowania oparty o technologie stycznikową z elementami techniki
mikroprocesorowej w postaci programowalnych

urządzeń odczytowych MD-100-A firmy Wobit.

Została również wyposażona w układ pomiaru siły i przemieszczenia suwaka głównego (Zsp. H) i
podpierającego (Zsp. C).

KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

2

Rys. 1. Prasa PH12 przed modern

izacją, gabaryty przestrzeni roboczej pozostały bez zmian

Układ hydrauliczny

Układ hydrauliczny zmodernizowanej prasy PH12 składa się z dwóch części: (1) zasilającej w

postaci wolnostojącego zasilacza hydraulicznego połączonego z częścią (2) wykonawczą przewodami
hydraulicznymi.

Część wykonawcza składa się z głównego siłownika (zespół. H) i z pomocniczego

siłownika podpierającego (Zsp. C), który może wykonywać zadania poduszki hydraulicznej. Nastawy
wprowadza się przy pomocy zaworów przelewowych odpowiednio dla ciśnienia RCH i RCC oraz
prędkości ruchu suwaka RPH. W układzie zainstalowano przyrządy pomiarowe (manometry
wskaźnikowe), które oznaczono: MH i MC, mikroprocesorowe czujniki ciśnienia IFM H i IFM C oraz
tensometryczny czujnik ciśnienia CL1.

Układy DAQ

Prasa PH12 została wyposażona w komputerowe układy akwizycji danych siły i

przemieszczenia ze źródeł konstrukcyjnie sprzężonych z elementami układu sterowania. Pomiar siły
jest dokonywany pośrednio poprzez pomiar ciśnienia w zasilaczu hydraulicznym, a pomiar
przemieszczenia dokonywany jest naciągowym czujnikiem zainstalowanym na suwaku prasy. Takie
rozwiązanie pozwala na prowadzenie bieżących analiz pracy poszczególnych systemów prasy. Jednak
z punktu widzenia technologa zainteresowanego przebiegiem opera

cji, wykonywanej w przyrządzie

zamocowanym na prasie, korzystniejsze byłoby zbliżenie punktów pomiaru poszczególnych
parametrów do przyrządu. Takie rozwiązanie zostało zastosowane w oprzyrządowaniu
przeznaczonym do pracy na prasie PH12. Przejawia się ono zamocowaniem czujnika przemieszczenia
na przyrządzie oraz pomiaru siły pośrednio poprzez pomiar ciśnienia w cylindrze tłoczyska prasy,
ewentualnie poprzez instalacje siłomierza tensometrycznego w przyrządzie.

KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

3

M

M

Zsp. H

Zsp. C

MH

RCC

RCH

MC

IFM H

IFM C

RPH

N=2,2 kW
N=1450 obr/min

q=4,2cm

3

/obr

p=18 MPa

p=18 MPa

N=0,068 kW

CL1

Przewody

hydrauliczne

łączące elementy

wykonawcze prasy

z zasilaczem

Rys. 2.

Schemat układu hydraulicznego prasy PH12

Układ DAQ prasy PH12

Prasa PH12 została wyposażona w własny układ akwizycji danych, umożliwiający rejestrację siły

i skoku suwaka głównego (zsp. H) oraz suwaka podpierającego (zsp.C). Schemat tego układu
pokazano na Rys. 3

. Dzięki takiemu rozwiązaniu możliwa jest kontrola poprawności pracy prasy jak i

rejestracji wykonywanej za pomocą autonomicznego układu pomiarowego związanego z przyrządem.
W skład układu pomiarowego prasy wchodzą następujące czujniki:

1.

Naciągowy czujnik przemieszczenia WDS-500-P60-SR-U

1

2.

Wielofunkcyjny czujnik ciśnienia PN30

, zamocowany w korpusie prasy,

linka pomiarowa mocowana do końca suwaka prasy, zakres 500mm, U

wyj

=0-5V Micro-

Epsilon

2

1

Specyfikacja czujnika przemieszczenia

, zakres 40MPa, U

wyj

=0-10V ifm electronic GmbH

http://www.micro-epsilon.pl/download/cat--wireSENSOR--

KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

4

3.

Wielofunkcyjny czujnik ciśnienia PN30, zakres 40MPa, U

wyj

=0-10V ifm electronic GmbH

4.

Magnetostrykcyjny czujnik wysuwu tłoczyska BTL7-A110-M0200-B-S32 osadzony w

tłoczysku siłownika hydraulicznego, zakres 200mm, U

wyj

=0..10V, dokł.±0,1 mm Balluff

S

ygnał pomiarowy z każdego ze źródeł jest próbkowany i przesyłany do komputera PC przez

wielofunkcyjny moduł pomiarowy ADAE42U. Transmisja pomiędzy modułem a komputerem odbywa
się przy użyciu złącza USB. Moduł pomiarowy jest wyposażony w dedykowany program obsługujący
rejestracje do pliku txt lub csv. Główną jego wadą jest brak możliwości regulacji częstotliwości
próbkowania sygnałów pochodzących z czujników co przy niskiej prędkości operacji generuje
niezwykle duże zbiory wymagające dalszej obróbki w celu „odchudzenia” zbiorów umożliwiającego
ich przedstawienie na wykresie.

Rys. 3

Schemat układu akwizycji danych prasy PH12

Niezależny układ DAQ stosowany do rejestracji parametrów

kształtowania na prasie PH12

Aby zapewnić pewność i powtarzalność rejestracji siły i przemieszczenia wykorzystano

autonomiczny, tj. nie związany z układem sterowania prasy, układ akwizycji danych. Układ
stacjonarny zbudowano na bazie slotowej karty DAQ typ LC-011-

1612, którą osadzono w komputerze

PC typu

desktop o numerze identyfikacyjnym AT19. Karta DAQ próbkuje analogowe sygnały

wejściowe z częstotliwością 40kHz i cyfruje je z rozdzielczością 12 bitów. Z uwagi na współpracę z
modułami serii 5B wejście analogowe karty DAQ skonfigurowano dla zakresu AnIn=±5V. Do obsługi
rejestracji wykorzystywany jest program N133. Umożliwia on rejestracje zbiorów oraz zamianę
zarejestrowanych wartości na jednostki mianowane odpowiadające rzeczywistym rejestrowanym
wielkościom fizycznym (siła i przemieszczenie).

Pomiar siły

Pomiar siły w autonomicznym układzie pomiarowym odbywa się w sposób pośredni przez

pomiar

ciśnienia w układzie hydraulicznym. Do układu hydraulicznego prasy dodano czujnik

ciśnienia (tensometryczny CL1). Został on zainstalowany jak najbliżej głównego cylindra

2

Specyfikacja czujnika ciśnienia

http://www.ifm.com/products/pl/ds/PN3000.htm

KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

5

hydraulicznego prasy PH12 (Zsp. H). Do tego celu wykorzystano trójnik którego poszczególne końce
łączą cylinder prasy, przewód hydrauliczny oraz króciec z przyłączonym czujnikiem CL1. W układzie
pomiarowym zastosowano

moduł 5B38-05, który zasila czujnik tensometryczny oraz przygotowuje

sygnał napięciowy odpowiedni dla karty pomiarowej LC-012-1612.

Sposób podłączenia do układu rejestracji został przedstawiony na rysunku 4.

Rys. 4. Schemat

układu pomiarowego ciśnienia autonomicznego układu pomiarowego

Tablica 1

Specyfikacja techniczna czujnika ciśnienia użytego do pomiaru siły kształtowania

Drugim sposobem

pomiaru siły dostępnym dla autonomicznego układu pomiarowego

zainstalowanego przy prasie PH12 jest wykorzystanie tensometrycznego przetwornika siły ST200/n
zamontowanego pomiędzy suwakiem prasy a górną płytą przyrządu. Sposób podłączenia do układu
rejestra

cji został przedstawiony na rysunku 5.

Pomiar skoku suwaka/górnej płyty przyrządu

Pomiar położenia w autonomicznym układzie pomiarowym został oparty o urządzenie pomiarowe z
zainstalowanym modułem 5B36-03. Zasila on czujnik przemieszczenia oraz przygotowuje sygnał
napięciowy odpowiedni dla karty pomiarowej LC-012-1612. Szereg przyrządów wyposażono w
autonomiczne przyrządy pomiarowe przemieszczenia liniowego. Przyrządy do pracy na gorąco 90z
oraz 11zet zaopatrzono w odporny na podwyższoną temperaturę opornościowy czujnik
przemieszczenia firmy New England Instruments Co. Przyrządy pracujące na zimno 12z w oprawie
140 oraz przyrząd TP wyposażono w czujniki SPR18-S-50-R1K i SPR18-S-100-R1K, charakteryzuje
je zakres pomiarowy wynoszący odpowiednio 50mm i 100mm. Schemat połączeń przedstawiono na
rysunku 6.

Cechy identyfikacyjne

Parametry techniczne

Model

Typ

Producent

S / N

Zakres

Zasilanie

Oporność Czułość

Króciec

Przyłącze

CL1

Tensometryczny

pełny mostek

ZEPWN

6980

10 MPa

10 V

350 Ω

1.999 mV/V

M12x1.5

Lumberg

KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

6

Rys. 5

Schemat układu pomiarowego przemieszczenia autonomicznego układu pomiarowego

Rys. 6

Schemat układu pomiarowego siły autonomicznego układu pomiarowego

KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

7

Tablica 2 Specyfikacja techniczna czujników

przemieszczenia użytych do pomiaru skoku stempla

Parametry operacji

Prędkość

Kształtowanie będzie prowadzone z założoną prędkością ruchu suwaka, wyrażoną w jednostkach
[mm/s]. Prędkość roboczego ruchu WOLNEGO siłownika głównego prasy PH12 (zsp.H) jest
regulowana w zakresie 0 ÷ 6mm/s. Wartość prędkości można wybierać poprzez właściwe ustawienie
pokrętła zaworu "22", na którym naniesiono podziałkę od "0" do "10".

USTAWIANIE PRĘDKOŚCI ROBOCZEJ: na podstawie nomogramu prędkości ruchu

WOLNEGO wybrać odpowiednie położenie pokrętła zaworu regulatora przepływu "22".

Siła

Aby uniknąć uszkodzenia narzędzi należy ograniczyć siłę operacji kształtowania do założonej
wartości. Ograniczenie można uzyskać wykorzystując odpowiednie aparaty układu zasilania
hydraulicznego, albo aparaturę kontrolno-pomiarową użytą w układzie sterowania prasy.

Wartość maksymalnej siły można ustawić przez regulowanie maksymalnego ciśnienia w

siłowniku głównym nad tłokiem. Ustawia się je pokrętłem zaworu przelewowego "23" podczas ruchu
roboczego

a jego wartość odczytuje na manometrze "20" lub wyświetlaczu czujnika ciśnienia "18". W

praktyce ograniczenie siły najczęściej wykorzystuje się do wyłączenia posuwu, w chwili gdy suwak
zostanie zatrzymany na twardym zderzaku.

Największą dopuszczalną wartość siły można ustawić na wyświetlaczu programowalnym

wskaźnika MD100A, który w panelu sterowania prasy został użyty do pokazywania wartości siły z
jaką działa suwak.

W obu zastosowanych przypadkach ograniczenia siły skuteczność jego działania można

sprawdzić przy „pracy na twardym zderzaku”, wyznaczając kilka wartości sił przełączających
powiązanych z położeniem pokrętła zaworu "23" lub nastawami wprowadzonymi w aparaturze
układu sterowania.

Wskazówki do wykonania sprawozdania

(zawartości instrukcji, a w szczególności

tekstu z polecenia

mi NIE należy przenosić do

sprawozdania):

1. Opisać dostępne sposoby ustalania wartości maksymalnej siły z jaką może pracować suwak główny

prasy hydraulicznej

2. Sprawdzić skuteczność ograniczenia siły przy wykorzystaniu co najmniej dwóch sposobów
3. Napisać krótką instrukcję wprowadzania nastawy siły podanej przez prowadzącego – podział zadań wg

decyzji prowadzącego ćwiczenie (

PROPOZYCJA

zadanie wykonać w podziale na dwie drużyny:

Cechy identyfikacyjne

Parametry techniczne

Model

Typ

Dostawca

Droga
pomiarowa

Oporność

Rozdzielczość

Prędkość
przesuwu

Maksymalne na

pięcie

pracy

114L
10A1021KO
7536

Potencjometryczny
przetwornik liniowy

NEI Co.

1 kΩ

SPR18-50

Potencjometryczny
przetwornik liniowy

WObit

50mm

1 kΩ

<0,01mm

do 5m/s

50V

SPR18-100

Potencjometryczny
przetwornik liniowy

WObit

100mm

1 kΩ

<0,01mm

do 5m/s

50V

KSZTAŁTOWANIE

–prasy

PH12

&

ZD40

PF, LO

zszywka cwiczenie aa2 kształtowanie 03.doc

8

(1 drużyna) ograniczenie z wykorzystaniem aparatów układu zasilania hydraulicznego, (2 drużyna)
ograniczenie przy użyciu aparatury kontrolno-pomiarowej użytej w układzie sterowania

)

4. Sprawozdanie zakończyć WNIOSKAMI i spostrzeżeniami, adekwatnymi do uzyskanych wyników i

przebiegu ćwiczenia

5. Sprawozdanie oddać w formie papierowej dołączając stronę tytułową z listą uczestników. W wersji

papierowej sprawozdania opisać zastosowany sposób pozyskania danych oraz postępowanie, które
doprowadziło do wyciągnięcia wniosków

6. Wersję elektroniczną (opracowane instrukcje wprowadzania nastaw przeznaczone dla operatora

prasy) należy przesłać odpowiadając na email, w którym przesłano opis zadania do zrealizowania na
ćwiczeniu – przy zapisie dokumentów do nazwy dodać numer zespołu ćwiczeniowego.