Liikkuvaan materiaaliin synkronoituva leikkaus taajuusmuuttajasovelluksena

Abstract

Tässä työssä tutkitaan taajuusmuuttajan käyttämistä leikkausjärjestelmissä, jossa leikkaustyökalu seuraa leikattavan materiaalin liikettä. Liikkeessä suoritettavan leikkauksen tai lyhemmin lentävän leikkauksen tarkoitus on nostaa linjojen suorituskykyä ja parantaa leikkausjäljen laatua. Leikkaaminen materiaalin ehdoilla mahdollistaa sellaisten materiaalien työstön, joiden laatu on aiemmin kärsinyt linjan pysäyttämisestä. Samaa periaatetta voidaan käyttää myös linjoilla, joissa täytetään pulloja tai suoritetaan leimauksia. Leikkaukseen tarvittava liikkeenohjaus tuotetaan taajuusmuuttajalla lisäämällä toiminnot, jotka laajentavat perusliikkeenohjauksen leikkauksen suorittamiseen. Toteutusvaihtoehtoina ovat nokkapyörätoiminnallisuus tai parametriasetuksista laskettavat paikoitustiedot. Parasta menetelmää etsittäessä selvitettiin markkinoilla olevat laitevalmistajat ja heidän tapansa tuottaa leikkauksen liikkeenohjaus. Mukautusmenetelmäksi valittiin parametrisointi useimpien kilpailijoidenkin tapaan, sillä parametrisoinnilla pystytään joustavammin tuottamaan leikkauksen ohjaus ja leikkaamaan tavoitemittaisia leikkauspaloja. Lisäksi kuljettimen palautus alkuasemaan voidaan optimoida usealla tavalla. Leikkaukseen liittyviä erikoisvaatimuksia selvitettiin haastattelemalla asiantuntijoita ja perehtymällä kilpailijoiden menetelmiin. Selvitystyöstä selvisi muun muassa leikkauksen ohjauksen yhteyteen liitettävät oheistoiminnot, monien käytettävien suureiden yksiköt ja suuruusluokat. Kaiken informaation pohjalta luotiin vielä taajuusmuuttajan muuhun ohjaukseen mukautettava lentävä leikkaus -säädön toteutusehdotus lohkoarkkitehtuurina.

This thesis studies the use of frequency converters in shearing and cutting processes, where the shearing tool follows the motion of the material. The purpose of shearing on the fly is to maximize the performance of the main production process without interrupting it, and to improve product quality. When processing materials on the fly, it is possible to process materials that usually cannot be stopped during production. This process does not necessarily have to be a shearing process; it may be a filling or stamping process as well. The motion control needed during processing is produced by adding a functionality library to the frequency converter. This added functionality library is used to perform the motion control shearing, cam functions, or parameterized position calculation. Available flying shear applications were investigated to understand the different ways to implement the flying shear control. Based on this investigation, it was determined that makes it possible o implement more flexible shearing control and to cut materials to the desired length. Additionally, it allows for optimization of the carriage return. Based on interviews with experts, and from competitor implementations, special requirements for shearing were discovered. Investigation led to suggested enhancements in flying shear control, and to the use of specific units of measurement and magnitude. This information was then used to produce a function block architecture for a flying shear implementation.