پروژه اتوماسیون صنعتی دستگاه تولید فنر تشک هواجیان
در ابتدا با تماشای فیلمی از نحوه تولید فنر با عملکرد دستگاه آشنا میشویم و در ادامه به تشریح پروژه و زمان و مکان انجام پروژه میپردازیم.
در بخشهای بعدی به قسمتهای مختلف مکانیکی اشاره کردیم و سپس در مورد لیست ورودی و خروجیهای دستگاه و تجهیزات به کار رفته در تابلو برق توضیح دادیم. در انتها مراحل عملکرد دستگاه را به طور کامل تشریح کردهایم.

دستگاه سوخته

تابلو برق دستگاه هواجیان
پس از بررسی لیست ورودی و خروجیهای دستگاه ما از پی ال سی و سرووهای دلتا و همچنین از درایوهای اینوت برای اورهال کردن این دستگاه استفاده کردیم که لیست تجهیزات را کامل بیان کردهایم.
دستگاههای فنر سازی تشک که قدیمی هستند با یک موتور راه اندازی میشوند و همهی مراحل که انجام میشود به صورت مکانیکی به موتور اصلی متصل است.
در بخشهای بعدی به قسمتهای مختلف مکانیکی اشاره کردیم و سپس در مورد لیست ورودی و خروجیهای دستگاه و تجهیزات به کار رفته در تابلو برق توضیح دادیم. در انتها مراحل عملکرد دستگاه را به طور کامل تشریح کردهایم.

شرح پروژه
در این پروژه کارفرما یک دستگاه سوخته شده خریداری کرده بود که هیچ سیم کشی و تابلو برقی روی دستگاه وجود نداشت. فقط مکانیک دستگاه که جنس آهنی داشت به جا مانده بود و قرار شد این دستگاه اورهال و راهاندازی شود و طی بازدیدی که از دستگاه داشتیم و همچنین طی بازدید ازخط تولید فنر تشک و دستگاههای مشابه، نحوه کار دستگاه را بررسی کردیم که در دستگاههای فنرسازی هواجیان از پی ال سی B&R (بی اند آر) و یک سروو درایو B&R (بی اند آر) و چهار عدد درایو دلتا بی استفاده شده بود.
دستگاه سوخته

تابلو برق دستگاه هواجیان
پس از بررسی لیست ورودی و خروجیهای دستگاه ما از پی ال سی و سرووهای دلتا و همچنین از درایوهای اینوت برای اورهال کردن این دستگاه استفاده کردیم که لیست تجهیزات را کامل بیان کردهایم.
دستگاههای فنر سازی تشک که قدیمی هستند با یک موتور راه اندازی میشوند و همهی مراحل که انجام میشود به صورت مکانیکی به موتور اصلی متصل است.
معرفی اجزای مکانیک
موتور اصلی
مکانیزم اصلی این دستگاه توسط سروو موتور اصلی انجام میشود که از طریق گیربکس به دستگاه متصل است و عملکردهای متعددی از طریق اتصالات مکانیکی انجام میدهد که عبارتند از:
مکانیزم اصلی این دستگاه توسط سروو موتور اصلی انجام میشود که از طریق گیربکس به دستگاه متصل است و عملکردهای متعددی از طریق اتصالات مکانیکی انجام میدهد که عبارتند از:
- چرخاندن دسته ها و منتقل کردن فنرها به مراحل بعدی
- فرم دادن فنر به شکل دایره بزرگ در دوسر فنر و دایرههای کوچک در وسط فنر
- تنظیم گامهای فنر
- قرار دادن فنر بر سر دستهها و گرفتن آن توسط گیره در مرحله اول و آزاد کردن فنر در مرحله آخر
- انتقال فنر روی ریل نهایی در مرحله آخر
- کات کردن فنر
محور سروو اصلی بعد از گیربکس به ازای تولید یک فنر یک دور میچرخد یعنی هر 360 درجه یک فنر تولید میشود پس بنابراین تعداد پالسهایی که به سروو میدهیم را به 360 درجه اسکیل میکنیم و در این 360 درجه در زاویههای مختلفی کارهای مختلفی انجام میشود.

دستگاه از نمای پشت
در تصویر فوق موتور اصلی موتور القایی هست که تعویض شد و به جای آن سروو موتور نصب شد

سروو موتور اصلی کوپل شده
مفتول کش
این قسمت از دستگاههای تولید فنر یکی از مهمترین قسمتهای دستگاه است که توسط یک سروو موتور دلتا توسط پالس خارجی کنترل میشود. از لحاظ مکانیکی این سروو موتور با نسبت تبدیل مشخصی به دو غلطک که بر روی همدیگر قرار گرفته اند متصل شده است. بر روی این غلطک ها شیارهایی وجود دارد که برای هدایت و کشیدن مفتول است. سالم بودن این قسمت از دستگاه نقش بسزایی در فنر تولید شده دارد.

سروو موتور مفتول کش از نمای پشت دستگاه

غلطکهای مفتول کش

دستگاه از نمای پشت
در تصویر فوق موتور اصلی موتور القایی هست که تعویض شد و به جای آن سروو موتور نصب شد

سروو موتور اصلی کوپل شده
مفتول کش
این قسمت از دستگاههای تولید فنر یکی از مهمترین قسمتهای دستگاه است که توسط یک سروو موتور دلتا توسط پالس خارجی کنترل میشود. از لحاظ مکانیکی این سروو موتور با نسبت تبدیل مشخصی به دو غلطک که بر روی همدیگر قرار گرفته اند متصل شده است. بر روی این غلطک ها شیارهایی وجود دارد که برای هدایت و کشیدن مفتول است. سالم بودن این قسمت از دستگاه نقش بسزایی در فنر تولید شده دارد.

سروو موتور مفتول کش از نمای پشت دستگاه

غلطکهای مفتول کش
مکانیزم مفتول کش
هرزگرد
قسمتی از دستگاه است که کلافهای مفتول بر روی آن قرار میگیرد که توسط یک موتور القایی به حرکت در میآید. این قسمت دارای یک سنسور القایی و یک میکروسوییچ میباشد که کاربرد سنسور القایی برای سرعت دوم و میکروسوییچ برای الارم و استپ دستگاه است. عملکرد سنسور القایی به اینگونه است: زمانی که سرعت کار افزایش یابد قرقره ای که مفتول از آن عبور میکند از جلوی سنسور کنار رفته و طبق تنظیمات ما به سرعت رفته و به کار خود ادامه میدهد حال اگر سرعت دومی که تنظیم شده به مقدار کافی نباشد این قرقره به میکروسوییچ میخورد و داخل HMI آلارم میکروسوییچ هرزگرد نمایان میشود.

هرزگرد
گره زن بالا و پایین
یکی دیگر از قسمتهای مهم دیگر دستگاههای تولید فنر هواجیان گره زنهای این دستگاه است. این قسمت وظیفه گره زدن ابتدا و انتهای فنر را دارد که توسط دو موتور القایی ( و در برخی مدل ها توسط سروو موتورها) کنترل میشود. در این قسمت دو سنسور القایی وجود دارد که وظیفه آن استپ کردن موتور پس از هر بار گره زدن در روند کاری است.

جکهای کوره
پس از مراحل بالا فنر تولید شده برای اینکه خاصیت فرم پذیری و فنری بودن به خود را حفظ کند نیاز است که حرارت دهی شود. برای قسمت حرارت دادن به فنرها، فنر توسط دو عدد جک مغناطیسی گرفته شده و توسط ترانسی جریان لحظهای حدود ۵۰۰ أمپر از آن عبور داده میشود.

جکهای کوره
پمپهای روغن
برای بهتر کار کردن و درگیر نبودن مکانیک دستگاه نیاز است که بر اساس زمان بندی مشخصی و یا بر اساس تعدادفنر تولید شده دستگاه روغن کاری شود که این عمل توسط دو پمپ روغن تعبیه شده که در کابین دستگاه میشود.

پمپهای روغن
شکل فنر استاندارد
باید قطر دوحلقه ابتدا و انتها فنر یکسان باشد و از حلقههای وسط فنر بزرگتر باشد در واقع حلقههای مرکزی کوچک میشوند تا در مصرف مفتول صرفه جویی شود و در سایزهای مختلف طبق سفارش مشتری تنظیم میشود.


تصویر از نمای کلی پشت دستگاه
زمان و مکان پروژه
این پروژه در شهرک صنعتی شکوهیه استان قم و در دی ماه سال 1400 انجام شد.

هرزگرد
گره زن بالا و پایین
یکی دیگر از قسمتهای مهم دیگر دستگاههای تولید فنر هواجیان گره زنهای این دستگاه است. این قسمت وظیفه گره زدن ابتدا و انتهای فنر را دارد که توسط دو موتور القایی ( و در برخی مدل ها توسط سروو موتورها) کنترل میشود. در این قسمت دو سنسور القایی وجود دارد که وظیفه آن استپ کردن موتور پس از هر بار گره زدن در روند کاری است.

جکهای کوره
پس از مراحل بالا فنر تولید شده برای اینکه خاصیت فرم پذیری و فنری بودن به خود را حفظ کند نیاز است که حرارت دهی شود. برای قسمت حرارت دادن به فنرها، فنر توسط دو عدد جک مغناطیسی گرفته شده و توسط ترانسی جریان لحظهای حدود ۵۰۰ أمپر از آن عبور داده میشود.

جکهای کوره
پمپهای روغن
برای بهتر کار کردن و درگیر نبودن مکانیک دستگاه نیاز است که بر اساس زمان بندی مشخصی و یا بر اساس تعدادفنر تولید شده دستگاه روغن کاری شود که این عمل توسط دو پمپ روغن تعبیه شده که در کابین دستگاه میشود.

پمپهای روغن
شکل فنر استاندارد
باید قطر دوحلقه ابتدا و انتها فنر یکسان باشد و از حلقههای وسط فنر بزرگتر باشد در واقع حلقههای مرکزی کوچک میشوند تا در مصرف مفتول صرفه جویی شود و در سایزهای مختلف طبق سفارش مشتری تنظیم میشود.


تصویر از نمای کلی پشت دستگاه
زمان و مکان پروژه
این پروژه در شهرک صنعتی شکوهیه استان قم و در دی ماه سال 1400 انجام شد.
لیست ورودی و خروجیهای دستگاه تولید فنر هواجیان
ورودیها
- سنسور القایی هرزگرد
- میکروسوییچ هرزگرد
- شستی راستگرد هرزگرد
- شستی چپگرد هرزگرد
- شستی استوپ هرزگرد
- سنسور القایی گره زن بالا
- سنسور القایی گره زن پایین
- میکروسوییچ دستگاه
- شستی استارت دو تا
- شستی استوپ
- امرجنسی
- شستی ریست خطا
- شستی ریست امرجنسی
- کلید انتخاب اتوماتیک و دستی
- کلید روشنایی
خروجیها
- سروو موتور اصلی
- سروو موتور مفتول کش
- موتور گره زن بالا
- موتور گره زن پایین
- موتور هرزگرد
- چراغ آلارم
- جکهای کوره (ترانس)
- رله SSR ورودی ترانس
- پمپ روغن
- لیست تجهزات تابلو برق و دستگاه:
- پی ال سی PLC 28SV2 Delta
- کارت جانبی DVP-16SP
- اچ ام آی HMI 107 BV Delta
- کلید اتوماتیک 100A
- سروو درایو A2 Delta 1.5KW برای سروو مفتول کش
- سروو درایو B2 Delta 1.5KW برای سروو اصلی
- درایو Invt 4KW برای موتور هرزگرد
- درایو Invt 4KW برای موتور گره زن بالا
- درایو Invt 4KW برای موتور گره زن پایین
- کلیدهای مینیاتوری به تعداد تجهیزات و متناسب با آنها
- منبع تغذیه 24 ولت 5 آمپر
- رله برد 8 تایی 2 عدد
- رله SSR 120A
- مقاومت ترمز برای درایوها 3 عدد
- مبدل پالس 5 ولت به 24 ولت
- کنتاکتور برای پمپ روغن
- فن برای تهویه تابلو 2 عدد

معرفی دستگاه هواجیان
دستگاه Huajian SX-80 یکی از دستگاههای شرکت هواجیان میباشد که در کارخانههای تولید فنر تشک استفاده میشود این دستگاه توانایی تولید 80 فنر در دقیقه را دارد به شرطی که قطعات و سیستم مکانیکی از سلامت فیزیکی برخوردار باشد.
این دستگاه دارای سه مد کاری است:
مد دستی تک فنر
در این حالت زمانی که دوتا کلید استارت زده شود دستگاه یک فنر را تولید کرده و متوقف میشود و دوباره با زدن دو کلید استارت گره زن بالا یک فنر را گره میزند و متوقف میشود و دوباره گره زن پایین و دوباره جکها گرفته و ترانس فعال میشود و فنر حرارت میبیند و اگر دوباره دو کلید استارت زده شوند فنر تولید شده در مرحله اول کات میشود.
مد دستی لحظهای
در این حالت با فشردن دو شستی استارت به صورت لحظهای دستگاه باید میزان زمانی که هر دو شستی فشرده شدهاند کارکند و روند تولید فنر را ادامه دهد و زمانی که دست از روی حتی یکی از شستیها برداشته شد تولید فنر متوقف شود و اگر دوباره فشرده شدند ادامه فرایند را طی کند تا مرحله تولید یک فنر به پایان برسد.
چالش خیلی مهم و پیچیدهای که در این مرحله وجود دارد این است که سروو اصلی و سروو مفتول کش باید از لحاظ زمانی سنکرون باشند که اگر اپراتور بخواهد ذره ذره فنر تولید کند این کار باید صورت گیرد و در عین حال شکل فنر تغییر نکند.
مد اتوماتیک
در این مد زمانی که کلید استارت زده میشود دستگاه شروع به کار میکند و سروو اصلی و مفتول کش و گره زنها و جکها و کوره و هرزگرد به ترتیب در زمان مقرر کار میکنند و سیکل تولید فنر به صورت دائم ادامه پیدا میکند.
یکی دیگر از چالشهای مهمی که در این دستگاه وجود دارد یکسان بودن شکل فنر تولید شده در سه مد کاری میباشد چرا که اپراتور معمولا در مد دستی فنر را تولید کرده و شکل نهایی آن را تنظیم میکند و پس از تنظیم، دستگاه را در مد اتوماتیک قرار میدهد و شستی استارت را میفشارد و تولید فنر شروع میشود.
سیکل کاری دستگاه
قبل از تشریح سیکل کاری دستگاه تولید فنرابتدا میخواهیم با پارامترهای مهم دستگاه آشنا شویم.
سرعت سروو مفتول کش
پارامترهای زیادی در سرعت سروو مفتول کش اثر گذارند که به چند مورد اشاره میکنیم.
سرعت کار دستگاه
سرعت کار یکی از پارامترهایی است که اپراتور از طریق HMI وارد میکند و به صورت مستقیم روی سرعت سروو مفتول کش اثر مستقیم دارد و در این مدل دستگاه ماکزیمم 80 عدد فنر در دقیقه تولید میشود ولی با توجه به مکانیک دستگاه میتوان سرعت کمتری را انتخاب کرد و یا در مواقعی نیاز است که دستگاه با سرعت پایین کار کند بنابراین میتوان از طریق اچ ام آی تغییر داد.
طول مفتول
یکی دیگر از پارامترهایی که مستقیما روی سرعت سروو مفتول کش تاثیرگذار است طول مفتول است که از طریق HMI مشخص میشود و طبق فنرهای تولیدی در بازار معمولا 850 میلیمتر و یا 1070 میلیمتر تنظیم میشود.
پالس ابتدا و انتها
پالسهای ابتدا و انتها همان زاویه شروع و پایان کار سروو مفتول کش است که از طریق HMI در صفحه تنظیمات میتوان تغییر داد که تغییر دادن آنها باعث تغییر سرعت سروو مفتول کش میشود به این ترتیب که زمانی که سروو اصلی شروع به چرخش میکند و زاویه آن به زاویه شروع (پالس ابتدا) میرسد سروو مفتول کش شروع به کشش مفتول میکند و طبق سرعت محاسبه شده باید طول مفتول را در زاویه انتها (پالس انتها) به پایان برساند بنابراین اگر زاویه شروع و پایان به یکدیگر نزدیک شوند سرعت سروو افزایش پیدا میکند و برعکس.
ضریب گیربکس الکترونیکی
ضریب گیربکس الکترونیکی سروو مفتول کش که در اسکیل کردن طول مفتول تنظیم میشود نیز روی سرعت سروو تاثیرگذار است و همچنین با تغییر محیط غلطک ها محاسبات سرعت سروو و کالیبره طول مفتول نیز تغییر میکند.
تا این قسمت با پارامترهای مهم دستگاه آشنا شدیم قسمت خیلی مهم دستگاه حفظ پالسهای موقعیت مکانیک هست به این صورت که موقعیت صفر دستگاه مشخص میباشد و در ابتدا دستگاه را در این زاویه تنظیم میکنیم و عدد پالس را از طریق اچ ام آی صفر میکنیم و زمانی که دستگاه یک فنر تولید میکند یک دور میزند و پالس موقعیت دوباره صفر میشود و نباید هیچ خطای شمارش پالس در هر دور داشته باشیم چونکه اگر در هر دور یک صدم درجه هم اگر خطا داشته باشیم بعد از تولید هزارتا فنر خطا 10 درجه میشود و کاملا شکل فنر تغییر میکند به همین دلیل ما از یک مبدل پالس 5 ولت به 24 ولت استفاده کردیم و پالسهای انکودر سروو موتور اصلی را توسط کانترهای سرعت بالا PLC میشماریم و موقعیت دستگاه رو حفظ میکنیم.

ترتیب عملکرد مراحل دستگاه
زمانی که استارت زده میشود موتور اصلی شروع به کار میکند و از زاویه صفر شروع به افزایش میکند تا زاویه 360 درجه تمام میشود و مراحل تولید یک فنر به پایان میرسد و دوباره از زاوبه صفر تولید فنر بعدی شروع میشود.
مرحله اول (زاویه کات): در این زاویه دستگاه زمانی که به زاویه کات میرسد دستگاه توسط کاتر مفتول را کات میکند.
مرحله دوم (زاویه شروع): در این زاویه دستگاه به پالس ابتدا میرسد و سروو مفتول کش با سرعت محاسبه شده شروع به کشیدن مفتول میکند و در همین حین نیز موتور اصلی توسط قطعات مکانیکی دیگر مفتول را فرم میدهد.
مرحله سوم (زاویه گرهزنها): در این زاویه دستگاه به پالس گره زن ها میرسد و دسته ها فنرهای قبلی را در گره زن ها قرار میدهند و گره زنها فنرهای قبلی که تولید شده را گره میزنند و متوقف میشوند.
مرحله چهارم (زاویه جک ها و کوره): در این مرحله زاویه دستگاه با زاویه جک ها برابر میشود و جک ها فنر را میگیرند و دوسر فنر به دوسر خروجی ترانس متصل میشوند و بعد از آن رله SSR وصل میشود و جریانی در حدود 500 آمپر در زمان یک دهم ثانیه از فنر عبور میکند و فنر حرارت میبیند و قدرت انعطاف پذیری آن افزایش پیدا میکند.
مرحله پنجم (زاویه پایان): در این زاویه دستگاه به پالس انتها میرسد و مفتول کش مقدار طول مفتول را کشیده است و متوقف میشود.
مرحله ششم (ریست شدن کانتر): در این مرحله تعداد پالس با پالس کلی یا همان زاویه 360 درجه میرسد و تعداد پالس دوباره صفر میشود.
در این مقاله قصد داریم که با اشتراک گذاشتن یکی از پروژههای اتوماسیون صنعتی، عملکرد جالب و پیچیده دستگاه تولید فنر تشک با برند هواجیان را تشریح کنیم