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.

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.

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:

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

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.

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.