La sustitución de la neumática con servos puede mejorar el control de movimiento

El editor colaborador James R. Koelsch de Automation World publicó recientemente una historia sobre maquinaria de embalaje que se basa en los servos como un sustituto de la neumática. Yo lo publico nuevamente aquí con la esperanza de que les resulta tan interesante como a mi.

Aunque la integración de la hidráulica y la neumática con controles electrónicos tiene ciertamente sus ventajas, también puede traer una serie de desafíos. Debido a que muchos diseñadores de máquinas carecen de la formación y experiencia necesarias para superarlos, algunos proveedores de automatización está empaquetando actuadores electrónicos para imitar los componentes hidráulicos.

Un ejemplo de ello es la tecnología servo que Rockwell Automation con sede en Milwaukee ha empaquetado para que se vea y comporte como cilindros hidráulicos. Debido a su accionamiento servo, estos cilindros son programables y capaces de extenderse y retraerse con un posicionamiento, la velocidad y la fuerza precisas.

"Además, los ingenieros pueden poner horquilla, muñón y montar brida al accionador eléctrico de la carga con el mismo estilo de los ojos de la barra y accesorios de horquilla utilizados con control hidráulico y neumático", señala Jim Gegg, gerente global de productos de Rockwell Automation. "Como resultado, el diseñador de la máquina no requiere una nueva formación".

Esta precisión fue crucial para una máquina llenadora y dispensadora volumétrica que CWM Automation Ltd. en Gainsborough, Reino Unido diseño para una nueva línea de sopa introducida por TSC Foods Ltd. de Scunthorpe, Reino Unido porque la sopa tenia que venderse en potes en lugar de sobres o latas, esta presentaba una serie de problemas para equipos de envasado de alto volumen, alta velocidad,. "Incluso la más viscosa sopa es todavía muy líquida", señala Mick Williams, director gerente de Automatización CWM. "Por esta razón, es difícil envasar en potes rápidamente sin derramar y salpicar el producto en todas partes."

Su equipo de ingenieros había intentado una serie de enfoques en el pasado, incluyendo los sistemas servos, neumáticos y mecánicos sencillos. La tecnología neumática sacudia demasiado, y el enfoque mecánico no ofrecia la flexibilidad para modificar el proceso más tarde, dijo Williams. En consecuencia, los ingenieros de CWM se dirigieron a sus homólogos de Rockwell Automation para obtener ayuda en el desarrollo de un enfoque basado en servo usando los cilindros eléctricos.

En su forma final, la máquina de envasado de sopa tiene una mesa giratoria con 12 conjuntos de cuatro bolsillos. Cada bolsa sostiene un pote, y la máquina indexa cada conjunto de bolsillos alrededor hasta que esté bajo un cabezal de llenado que suministra el producto. Una vez llenados, los potes se retiran y se añaden las tapas antes de cargarse en un transportador de salida.

Además de utilizar los cilindros eléctricos, la máquina de llenado también se basa en un controlador de automatización programable Allen-Bradley CompactLogix, una red EtherNet / IP, y servoaccionamientos. "Podemos tener varios ejes todos corriendo a velocidades diferentes", dice Williams. La máquina también puede ser adaptada a una variedad de productos y conceptos de envasado, proporcionando la agilidad exigida por el mercado.

Williams en CWM Automation no es el único que está tratando de mejorar el control sobre el movimiento de la maquinaria mediante la sustitución de cilindros neumáticos con la tecnología basado en servo. "Estábamos hablando con un fabricante que ha estado teniendo problemas con el desempeño conforme la presión de aire cambiaba a través de las instalaciones", dice Robert Muehlfellner, director de tecnología de automatización de B & R Industrial Automation Corp., con sede en Roswell, Georgia La vibración resultante y el exceso de movimiento estaban afectando la repetibilidad y causando el desgaste de la maquinaria.

Debido a constantes ajustes manuales y la instalación de reductores de presión no estaban arreglando el problema, ellos discutían sobre la sustitución de los cilindros neumáticos con motores y actuadores lineales. Fabricado por LinMot Inc. de Elkhorn, Wisconsin, estos dispositivos electromagnéticos son servomotores sincronicos permanentemente accionados que consisten de sólo un estator y un deslizante. B & R se basa en sus servovariadores AcoposMicro para integrar esta tecnología a su portafolio de mandos.

Además de ser más simple y más preciso, estos actuadores también tienden a ser energéticamente mas eficientes que los cilindros neumáticos. Muehlfellner estima que por lo general son más de 90 por ciento eficientes, mientras que la eficiencia global de un sistema neumático es de aproximadamente 30 por ciento de la energía puesta en la misma.

Aunque los dispositivos neumáticos son simples y menos caros de comprar y de instalar que la mayoría de sus contrapartes eléctricas, la tecnología es una especie de calle de una sola via. "Hay que comprimir el aire y transportarlo a través de las instalaciones", explica Muehlfellner. "Entonces recién lo usas. Una vez hecho, se fue. No se puede volver a utilizar. "Por estas razones, se insta a los usuarios a considerar el costo total de propiedad durante la vida útil de los equipos, no sólo el precio de compra inicial.

Pat Reynolds, VP/Editor - Packaging World
November 20, 2012