Un cliente buscaba una herramienta PECM más eficiente para reemplazar unos actuadores hidráulicos. Los actuadores hidráulicos convencionales, aunque funcionales, imponían limitaciones en la velocidad de producción de piezas que obstaculizaban el objetivo general de la mejora continua de la empresa.
Después de unas exhaustivas discusiones técnicas, se eligió un actuador de imán móvil «sin hierro» monofásico y multibobina con concepto de refrigeración por agua. Tras integrarlo en la maquinaria del cliente y probarlo en la línea de producción, el módulo actuador duplicó la productividad de la máquina. Nuestro éxito en la transición de la actuación hidráulica a la electromecánica pone de relieve el poder de las innovaciones a medida.
Más rápido
movimientos
Futuro
prueba
Más
preciso
Térmicamente
estable
Problema y enfoque
Un cliente buscaba mejorar su herramienta PECM de última generación y se propuso dejar de lado los actuadores hidráulicos convencionales por sus limitaciones en la velocidad de producción de piezas. Quería usar un actuador electromecánico.
El PECM es un proceso de mecanizado electroquímico que requiere una plataforma móvil de alta velocidad para la eliminación electroquímica sin contacto de material metálico de acuerdo con una proyección invertida. La herramienta debe trabajar con una precisión elevada y un espacio de trabajo muy pequeño.
Se le pidió a Magnetic Innovation que desarrollara una solución adecuada: un actuador electromecánico capaz de proporcionar fuerzas de pulso de hasta 10 kN para hacer oscilar el electrodo de la herramienta. Otras especificaciones para el actuador electromecánico eran:
- Una precisión elevada
- Un espacio de trabajo mínimo
- Una precisión de reproducción de 2-5 µm
- Aceleraciones elevadas de unos 35 m/s^2 con una masa móvil de 150 kg
Los requisitos específicos exigían un enfoque personalizado. Las soluciones estándares no podían proporcionar el nivel de exactitud, la precisión de la fuerza de pulso y las elevadas aceleraciones necesarias para pasar del accionamiento hidráulico al magnético. Al elegir un diseño personalizado, demostraron su compromiso con crear una aplicación preparada para el futuro para el sector en el que operan.
Enfoque previsto
Basándonos en las primeras discusiones técnicas, quedó bastante claro que una solución de imán móvil relativamente grande era el planteamiento más viable. Después de estudiar la topología de varios tipos de actuadores, se tomó la decisión de proceder con un actuador de imán móvil «sin hierro» monofásico y multibobina.
El actuador de imán móvil tiene la ventaja de brindar unos efectos de fuerza parásita mínimos dentro de la electromecánica. Además, existen parámetros muy favorables para la dinámica del bucle de control y la integración de la electrónica de potencia.
El objetivo era diseñar y construir un actuador que ofreciera un rendimiento óptimo desde el principio, para que fuese adecuado tanto para las pruebas de rendimiento como para su posterior producción en serie.
Para minimizar el tamaño del actuador electromecánico de imán móvil, decidimos incorporar la refrigeración por agua. Este tipo de actuador es muy adecuado para la refrigeración por agua, ya que las bobinas están situadas en la parte estática del actuador.
Una vez finalizada la fase del diseño, se desarrollaron herramientas especializadas de bobinado y montaje de imanes para poder construir el primer prototipo. El prototipo fue calificado internamente para validar todos los datos del rendimiento y los requisitos del cliente.
Solución
Tras la integración en la maquinaria del cliente y las rigurosas pruebas en la línea de producción, el actuador demostró ser todo un éxito. Esta transformación facilitó la reducción de costes.
Gracias a la implementación del actuador personalizado, la productividad de la máquina mejoró en gram medida y, de hecho, duplicó sus resultados. Esta mejora en la productividad permitió al cliente reducir los costes asociados a la producción de las piezas existentes, lo que las hizo más viables económicamente. Además, la mejora de la productividad permitió aplicar el proceso PECM para crear piezas nuevas, lo que amplió la gama de componentes que podían fabricarse de manera eficiente utilizando este método avanzado.
Hoy en día, el módulo actuador es una pieza estándar de una exitosa herramienta de producción PECM. En última instancia, se logró pasar de la actuación hidráulica a la electromecánica, lo que pone de relieve el poder de la innovación a medida en el avance de la ingeniería.
Detalles
- Movimientos más rápidos con respecto a la hidráulica.
- Mayor precisión debido al uso de un bucle de control con un gran ancho de banda.
- Principio de actuador térmicamente estable con el uso de refrigeración por agua.
- Preparado para el futuro, con posibilidad de nuevas mejoras.
- Baja contribución de perturbaciones electromagnéticas.
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