Maszyny formujące

Ćwiczenie z maszyn formujących przeprowadzone jest na bazie maszyny do formowania wyrobów dwu rodnych Gornucopia KN 100 firmy Rheon

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z budową i zasadą działania automatu oraz obliczenie poczatkowych nastaw konsoli dla wybranego złożenia dysz formujących.

Maszyna składa się z dwóch konstrukcyjnie symetrycznych torów przesuwu mas, układu plastyfikującego, migawki, podajnika pasowego uformowanych wyrobów i bloku napędowego z panelem sterowania.

Każdy tor przesuwu mas zaczyna się zbiornikiem z umieszczonym w dnie podajnikiem dwu ślimakowym

oraz pompy łopatkowej.

Masa z pojemnika podawana jest podajnikiem ślimakowym do pompy łopatkowej. Jedynym zadaniem podajnika ślimakowego jest zapewnienie całkowitego wypełnienia przewodu dolotowego pompy łopatkowej. Realizowane jest to przez większy wydatek podajnika niż pompy. Żeby nadmiar podawanej masy nie wypływał ze zbiornika podnoszony ruchem ślimaków nad wejściem przewodu pompy umieszczony jest walec z wysuwanymi listwami którego ruch obrotowy pomaga wtłaczać masę.

Masa podana do pompy łopatkowej jest w niej przesuwana pod ciśnieniem do układu plastyfikującego. Zadaniem pompy łopatkowej jest zapewnienie odpowiedniego ciśnienia i wydatku masy podawanej do tego układu.

Układ plastyfikujący to głowica z kanałami mas osnowy (outer) i wypełnienia (inner) z wymiennymi dyszami. W układzie tym zasadniczo formowana jest rura z materiału outer (przez szczelinę miedzy dyszami outer i inner) wypełniona materiałem inner (przez dyszę inner)

Możliwe jest, przy założeniu odpowiednich dysz, formowanie wyrobów dwu rodnych warstwowych nie zamkniętych - na przykład dwu smakowych lub dwukolorowych o przekroju „w szachownicę”. Takie wyroby są następnie przecinane a nie zamykane.

Z układu plastyfikującego rura z osnowy z wypełnieniem przechodzi do migawki która zamyka gotowy wyrób.

Zamykanie odbywa się na zasadzie łagodnego zaciskania elementów (klocków) migawki na osnowie co umożliwia zamknięcie wypełnienia w jej wnętrzu. Migawka zamyka się jadąc w dół razem z wytłaczaną masą, zamykając jednocześnie początek wyrobu na górze i koniec wyrobu na dole. Dolny wyrób - całkowicie uformowany przez dysze i migawkę odbierany jest podajnikiem taśmowym.

Klocki migawki napędzane są systemem dźwigni z tarczy z dwoma lub jedną krzywką w zależności od wymaganej długości wyrobu.

Dla jednej krzywki migawka zamyka się co dugi cykl przesuwu podstawy na któryej jest zamocowana.

Ponieważ zamykanie wyrobu jest bardzo skomplikowanym dynamicznie procesem migawka jest jedynym elementem którego prędkości nie można regulować. Żeby zapewnić prawidłowe formowanie trzeba więc całą resztę nastaw doregulować do migawki.

Zaczynamy od formowania dobrze napełnionej wypełnieniem (INNER) rury z osnowy (OUTER) regulując obroty pomp INNER i OUTER niezależnymi nastawami na panelu sterowania.

Następnie przyciskami TOTAL FEED ustawiamy prędkość wypływu obu mas z dysz formujących odpowiednią dla prędkości ruchu stolika migawki. Ostatnia regulacja polega na dobraniu prędkości pasa podajnika gotowych wyrobów

Obsługa maszyny formującej wymaga spełnienia kilku podstawowych zasad bezpieczeństwa. Przede wszystkim lokalizujemy wyłączniki bezpieczeństwa. Są to czerwone przyciski - jeden na panelu sterującym,

oraz dwa pozostałe ( z przodu i z przeciwległego boku).

Awaryjne odłączenie maszyny polega na wciśnięciu przycisku. Ten na panelu jest samopowrotny zaś dwa pozostałe trzeba ręcznie odblokować po naciśnięciu. Maszyna po naciśnięciu któregokolwiek wyłącznika zatrzymuje się i nie ruszy nawet po jego odblokowaniu.

Przed włączeniem maszyny do prądu należy sprawdzić czy jest kompletna i ma pozamykane osłony.

Następnie sprawdzamy czy wyłącznik główny jest odłączony Wciśnięty czerwony przycisk)

i dopiero wtedy możemy włożyć wtyczkę do gniazdka.

Należy to zrobić tak żeby zabezpieczenie na pokrywie gniazdka zablokowało występ na wtyczce uniemożliwiając wysunięcie się jej pod wpływem wibracji.

Załączamy wyłącznik główny i przyciskami na konsoli wybieramy odpowiednie nastawy. Maszynę uruchamiamy przyciskiem „I” z lewej strony panelu lub przyciskami sekcji INNER, OUTER, BELT z prawej strony.

Zatrzymujemy czerwonym przyciskiem stop

Zarówno osłony migawki jak i pojemników mas mają czujniki elektromagnetyczne które zatrzymają maszynę w momencie ich otwarcia lub zdjęcia.

Ponadto układy napędowe obu torów mas oraz migawki mają mechaniczne zabezpieczenia przed przeciążeniem.

Są to tzw. kliny widoczne przez przezroczyste osłony

Wykonanie ćwiczenia

Przed przystąpieniem do wykonania ćwiczenia sprawdzamy czy maszyna jest odłączona z zasilania (opisano powyżej)

Następnie odłączamy napęd migawki podnosząc pionowy trzpień blokujący i wyjmując poziomy trzpień napędzający.

Należy przy tym zwrócić uwagę żeby wcięcie na główce trzpienia blokującego było ustawione jak na zdjęciu - równolegle do trzpienia poziomego.

Następnie załączamy maszynę do prądu - jak opisano poprzednio i załączamy przełącznik główny wciskając czarny przycisk.

Ustawiając nastawy INNER lub OUTER na panelu sterowania i załączając maszynę sprawdzamy zależność prędkości obrotowej pomp łopatkowych od nastaw na konsoli w celu sporządzenia wykresu funkcji n(wartość nastawy)

Robimy to mierząc czas wykonania pełnych 10 obrotów przez dany element przy nastawach na konsoli 20, 50, 80

Prędkość obrotową obliczamy ze wzoru

gdzie

n - prędkość obrotowa [Obr/min]

n_obr- liczba obrotów (tutaj 10)

t - czas w sekundach

Pomiary zapisujemy w tabelach

Tor INNER
Nastaw	Obrotów	Sekund	Obr/min
20
50
80

Tor OUTER
Nastaw	Obrotów	Sekund	Obr/min
20
50
80

Następnie sporządzamy wykres prędkości obrotowej pomp łopatkowych w zależności od nastaw na konsoli - funkcja n(wartośc nastawy)

Teraz wykonamy obliczenie wartości strumieni objętości (cm³/min) mas INNER i OUTER wypływających przez dysze formujące.

Ponieważ jak wcześniej wspomniano jedynym nieregulowalnym elementem maszyny jest migawka więc strumień mas wypływający z dysz formujących musi mieć prędkość w przybliżeniu równą średniej prędkości przesuwu podstawy migawki w czasie jej zamykania.

Ponieważ na jeden obrót kolumn

przypadają dwa pełne cykle posuwisto-zwrotne podstawy migawki wystarczy zmierzyć amplitudę ruchu podstawy A (cm) i pomnożyc ją przez czterokrotną częstotliwość obrotu kolumny F (1/min). Częstotliwość F obliczymy mierząc czas (min) wykonania pełnych 10 obrotów kolumny.

F= 10/(czas wyk. 10 obrotów) (1/min)

Srednia prędkość liniowa ruchu podstawy migawki wynosi

v=4×A×F (cm/min)

i powinna być równa prędkości strumieni mas INNER i OUTER wyplywających z dysz złożenia formującego.

UWAGA

Amplitudę podstawy migawki mierzymy NA ODŁĄCZONEJ Z PRĄDU MASZYNIE przez ustawianie jej w dwóch skrajnych położeniach - górnym i dolnym - obracając ręcznie kolumnę napędzającą

Stąd potrzebne wydatki mas

Q_INNER = v×S_INNER (cm³/min)

Q_OUTER = v×S_OUTER (cm³/min)

gdzie S_INNER oraz S_OUTER odpowiednie przekroje dysz INNER i OUTER w głowicy formującej (przykładowe pokazane na obrazie poniżej)

Teraz żeby znaleźć nastawy należy jedynie obliczyć jaką objętość masy przetłacza pompa łopatkowa w czasie jednego obrotu. Jest to objętość zawarta pomiędzy pierścieniem zewnętrznym i wewnętrznym pompy pokazanymi poniżej

Objętośc tę można wyliczyć ze wzoru

V_pompy=π×(R²_{pierścienia zewn.}- R²_{pierścienia wewn.})×szer. łopatki pompy (cm³/obrót)

Mając policzoną objętość przetłaczaną przez pompę w jednym obrocie obliczamy liczbę obrotów na minute ze wzoru

N_INNER = Q_INNER/ V_pompy (obr/min)

N_OUTER = Q_OUTER/ V_pompy (obr/min)

Stąd zaś posługując się wykresem obrotów w funkcji nastaw znajdujemy nastawy INNER I OUTER

Wyniki pomiarów i obliczeń zapisujemy w tabeli

Amplituda ruchu podstawy migawki A	cm
Częstotliwośc obrotu kolumny podst migawki F	1/min
Średnia prędkość przesuwu podstawy migawki v	cm/min
Powierzchnia wypływu dyszy SINNER	cm^2
Powierzchnia wypływu dyszy SOUTER	cm^2
Wydatek masy QINNER	cm^3/min
Wydatek masy QOUTER	cm^3/min
Rpierścienia zewnętrznego pompy	cm
Rpierścienia wewnętrznego pompy	cm
Szerokość łopatki (pierścienia) pompy	cm
Objętość pompy Vpompy	cm^3/obrót
Wymagane obroty NINNER	1/min
Wymagane obroty NOUTER	1/min
Nastaw INNER
Nastaw OUTER

Należy tu wyraźnie zaznaczyć że w warunkach produkcyjnych powyższe nastawy mają charakter wstępny i wymagają doświadczalnego doprecyzowania. Zabezpieczają one rozruch technologiczny przed popełnieniem podstawowych błędów skutkujących zmarnowaniem dużej ilości mas na starcie produkcji.

Wartości w tabelach oraz wykres obrotów N w funkcji nastaw załączamy w sprawozdaniu

Tomasz Plewicki

30 stycznia 2011

25

---