En su búsqueda por reducir el peso, las empresas aeroespaciales están optando por materiales más exóticos. Aunque son más resistentes y ligeros, estos materiales también suponen un reto para las máquinas. Pueden astillarse, fracturarse o quemarse si se manipulan y mecanizan incorrectamente. Como muchos son estructuras compuestas, es posible que se produzcan daños internos que solo pueden detectarse con costosas técnicas de inspección.
La fibra de carbono es un buen ejemplo. Normalmente se combina en un compuesto con una relación resistencia-peso muy alta, es excepcionalmente rígida y resistente, pero también frágil. Mantenerla en su sitio para operaciones de mecanizado secundarias requiere un control muy cuidadoso de las fuerzas de sujeción para evitar dañar o incluso aplastar las piezas.
Problema
Un fabricante de equipos de precisión para la industria aeroespacial estaba diseñando máquinas CNC especiales para perforar agujeros en componentes largos y delgados de fibra de carbono compuesta. La naturaleza de la pieza requería su sujeción en cada extremo, lo que se conseguía mediante servomotores. Sin embargo, como era inevitable que hubiera cierta variación en las longitudes de las piezas, mover las abrazaderas a posiciones fijas suponía el riesgo de dañar o dejar caer la pieza de trabajo. Para evitarlo, los diseñadores de la máquina querían maniobrarlas para alcanzar una carga predeterminada.
Para minimizar el tiempo del ciclo de automatización, estos motores movían las abrazaderas rápidamente antes de reducir la velocidad a 1/10 de pulgada por segundo. Los servomotores son capaces de proporcionar una fuerza de 200-300 libras, por lo que la máquina necesitaba detectar el inicio de la sujeción y parar los servomotores antes de que las fuerzas se volvieran demasiado altas.
Solución
Este problema planteaba tres retos para OMEGA. El primero era la necesidad de incorporar una célula de carga de compresión en el sistema de sujeción servo de la máquina automatizada. En segundo lugar, dado que el controlador de la máquina estaría alejado de la célula de carga, las señales de salida en milivoltios necesitaban amplificación y acondicionamiento para evitar cualquier degradación que afectara a la precisión. Y en tercer lugar, todo esto tenía que suceder con la suficiente rapidez para cumplir los requisitos de velocidad y tiempo de ciclo del controlador de automatización.
Para medir la fuerza de sujeción, OMEGA propuso utilizar células de carga subminiatura de la serie LC201. Con solo 19 mm (0,75") de diámetro y 6,4 mm (1/4") de espesor, estas células miden fuerzas de compresión y tracción de hasta 500 N (modelos métricos) o 300 libras. Un cable blindado de cuatro conductores maneja tanto el voltaje de excitación como las señales de salida en milivoltios. Para facilitar la instalación, las celdas de carga vienen con dos pernos de montaje y una estructura de acero inoxidable para protegerlas contra daños.
Para llevar las señales de salida de las celdas de carga al controlador de la máquina se necesitaba un acondicionador de señales. Sin embargo, los acondicionadores de señales convencionales montados en DIN carecían de la velocidad necesaria para un control preciso del movimiento. Eso llevó a OMEGA a recomendar el nuevo acondicionador de señales de alta velocidad IN-UVI. Con un tiempo de respuesta de 200 μS, este acondicionador garantizaría que el controlador parara el movimiento de sujeción antes de dañar la pieza de trabajo.
El IN-UVI es un acondicionador de señal en línea con puente de Wheatstone, alojado en un alojamiento compacto de acero inoxidable IP65. Ideal cuando el espacio es limitado, mejora la relación señal/ruido, lo que permite enviar señales de milivoltios desde las celdas de carga a distancias más largas. Una tensión de alimentación de 22 a 32 V CC proporciona a la célula de carga una de las dos tensiones de excitación seleccionables por el usuario y amplifica la señal de salida de milivoltios para adaptarse a los requisitos del controlador.
Resultados
La solución de célula de carga y acondicionamiento de señal de OMEGA satisfizo plenamente las necesidades del cliente. Más de 20 máquinas han sido equipadas con este sistema de control de la fuerza de sujeción. Cada sistema utiliza dos celdas de carga LC201 de 300 libras (para redundancia) y dos acondicionadores de señal IN-UVI. Funcionando a alta velocidad, proporcionan las señales necesarias para un control preciso de la fuerza de sujeción. Esto ha dado como resultado una respuesta más rápida, una mayor fiabilidad y, lo más importante, una reducción de los daños en las piezas de trabajo.
Pinzas Introducción a las pinzas
