Proceso de atornillado Capítulo 6: - FEC-USA

Proceso de atornillado Capítulo 6: - FEC-USA

Capítulo 6:
Proceso de atornillado
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
6.1 Métodos de control de atornillado
El Sistema AFC1500 puede programarse para operar en dos diferentes métodos de
atornillado: Control de par y control de ángulo. Para cada método pueden tenerse uno o dos
pasos de atornillado y con giro en sentido del reloj o giro en sentido contrario al reloj.
6.1.1 Método de control de par
En el control de par, el sistema gira apretando hasta lograr un valor de par deseado, sea en
uno o dos pasos de atornillado.
Atornillado en un sólo paso
P Los parámetros se configuran de acuerdo con las especificaciones de ingeniería
para algún ensamble específico.
P Un solo paso de atornillado se usa en aplicaciones que no requieren
sincronización con otros atornilladores en la etapa final de atornillado:
atornilladores de un solo atornillador, componentes especiales como tapones de
rosca cónica, etc.
P El sistema gira hasta alcanzar el par nominal dentro del tiempo 1. Cuando alcanza
el par de cambio de velocidad, la velocidad del atornillador cambia a velocidad de
par (Sección 6.3).
PAR
PAR NOMINAL
PAR DE CAMBIO
DE VELOCIDAD
ÁNGULO
TIEMPO 1
FIG. 6-1-1a Parámetros de control de par con un solo paso de atornillado
FUNCIÓN
VALOR RECOMENDADO
PAR NOMINAL
Según la especificación de ingeniería
PAR DE CAMBIO DE VELOCIDAD
30 ~ 50% del par nominal en juntas rígidas
50 ~ 90% del par nominal en juntas blandas
TIEMPO 1
Máximo tiempo de ciclo permitido
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
Atornillado en dos pasos
P Los parámetros de atornillado del sistema se configuran a partir de las
especificaciones para el ensamble.
P El atornillado en dos pasos se utiliza en juntas que en la etapa final de atornillado
de algunos o todos los atornilladores debe estar sincronizada, como la mayoría de
las aplicaciones multihusillos: tapas de biela, cabeza de cilindros, etc.
PAR
P El sistema gira apretando hasta alcanzar el primer par en el lapso permitido por el
tiempo 1. Sea que se logre el primer par o el par de cambio de velocidad, el
atornillador cambia a velocidad de par. Si se trata de una operación
sincronizada, una vez que todos los atornilladores hayan alcanzado el primer par,
avanzarán simultáneamente hasta lograr el par nominal en el lapso permitido por
el tiempo final.
PAR NOMINAL
PRIMER PAR
PAR DE CAMBIO
DE VELOCIDAD
ÁNGULO
TIEMPO 1
TIEMPO FINAL
FIG. 6-1-1b Funciones para control de par en dos pasos de atornillado
FUNCIÓN
VALOR RECOMENDADO
PAR NOMINAL
Según especificaciones de Ingeniería
PRIMER PAR
30 ~ 50% del par nominal en juntas rígidas
50 ~ 90% del par nominal en juntas blandas
PAR DE CAMBIO DE VELOCIDAD
30 ~ 50% del par nominal en juntas rígidas
50 ~ 90% del par nominal en juntas blandas
TIEMPO 1
Tiempo máximo para alcanzar el primer par
TIEMPO FINAL
Tiempo máximo para realizar el segundo paso de
atornillado.
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
6.1.2 Funciones de control de ángulo
En el método de control de ángulo, se busca apretar primeramente hasta un par determinado
a partir del cual se gira el atornillador una cierta cantidad de grados.
Se recomienda en uniones que requieren un control más estricto de la fuerza de sujeción.
El atornillado puede hacerse en uno o dos pasos.
Atornillado en un sólo paso
P Los parámetros deben configurarse a partir de las especificaciones de ingeniería
para la unión.
P Un solo paso de atornillado se usa en aplicaciones que no requieren sincronizarse
con el resto de los atornilladores durante la última etapa de atornillado, como
tapones de rosca cónica, etc.
PAR
P El sistema gira controlando el par hasta alcanzar el valor de par de asentamiento.
A partir del cual gira hasta alcanzar el ángulo nominal. El atornillador cambiará a
velocidad de par en cuanto se logre el valor de par de cambio de velocidad.
PAR DE ASENTAMIENTO
PAR DE CAMBIO
DE VELOCIDAD
ÁNGULO
ÁNGULO
NOMINAL
TIEMPO 1
FIG. 6.1.2: Parámetros de control de ángulo con un solo paso de atornillado
FUNCIÓN
VALOR RECOMENDADO
Par de asentamiento
Según la especificación de ingeniería. Par a partir del cual se
empieza a medir el ángulo de giro.
Par de cambio de velocidad
30~50% del Par resultante en juntas rígidas
50~90% del Par resultante en juntas blandas
Ängulo Nominal
Según la especificación de ingeniería para el ángulo de giro
Tiempo 1
Tiempo permitido para completar el ciclo de atornillado
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
w Atornillado en dos pasos
P Los parámetros de atornillado deben configurarse de acuerdo a las
especificaciones de ingeniería.
P El atornillado en dos pasos se utiliza en operaciones que requieren sincronía en la
etapa final del atornillado además de un control más estricto de la fuerza de
sujeción, como en ensambles de chumaceras principales de cigüeñal o ensamble
de bielas.
PAR
P El primer paso puede especificarse en par (primer par) o ángulo (primer ángulo), y
de existir ambos, se activa el que se alcanza primero. El primer ángulo y el ángulo
nominal se miden a partir del par de asentamiento. El sistema gira apretando hasta
alcanzar el primer par o el primer ángulo dentro del tiempo 1. Si se trata de una
operación sincronizada, una vez alcanzado el primer par (o ángulo), los
atornilladores giran simultáneamente hasta alcanzar el ángulo nominal dentro del
tiempo final. El sistema cambia a velocidad de par a partir del par de cambio de
PRIMER PAR
PAR DE
DE VELOCIDAD
ASENTAMIENTO
ÁNGULO
PRIMER ÁNGULO
ÁNGULO NOMINAL
TIEMPO 1
TIEMPO FINAL
velocidad.
FIG 6.1.2b: Parámetros de control de ángulo en dos pasos de atornillado
FUNCIÓN
VALOR RECOMENDADO
Primer par o primer ángulo
30~50% del ángulo nominal o del par final en juntas rígidas
50~90% del ángulo nominal o del par final en juntas rígidas
Par de asentamiento.
Par a partir del cual se inicia el control de ángulo. Especificado por
Ingeniería.
Par de cambio de velocidad
30~50% del par final en juntas rígidas
50~90% del par final en juntas blandas
Ángulo nominal
Ángulo de giro a partir del par de asentamiento. Especificación de
Ingeniería.
Tiempo 1
Tiempo máximo permitido para efectuar el primer paso de
atornillado.
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
Tiempo máximo para alcanzar el ángulo nominal.
PAR
Tiempo final
LÍMITE SUPERIOR DE PAR
PAR NOMINAL
LÍMITE INFERIOR DE PAR
PRIMER
ÁNGULO
PRIMER PAR
PAR DE CAMBIO
DE VELOCIDAD
PAR DE
ASENTAMIENTO
LÍMITE INFERIOR
DE ÁNGULO
ÁNGULO
ÁNGULO FINAL
LÍMITE SUPERIOR DE ÁNGULO
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6.2 Funciones de monitoreo
El sistema AFC1500 puede monitorear par, ángulo, tiempo y dos ventanas de gradiente. A
estos parámetros pueden fijarse límites para fijar criterios de aceptación o rechazo.
6.2.1 Monitoreo de par
El monitoreo de par es un proceso continuo siempre que el sistema esté operando. Existen el
límite superior e inferior de par, que en control de par se fijan a partir de especificaciones de
ingenieria y en control de ángulo se basan en estudios del proceso para protección del
equipo y de la junta y para detección de diversos defectos.
6.2.2 Monitoreo de ángulo
PAR
El monitoreo de ángulo se inicia a partir del par de asentamiento y continúa hasta completar
el proceso de atornillado o hasta alcanzar el límite superior de ángulo. Existen los límites
superior e inferior de ángulo que en control de ángulo, se basan en la especificación de
ingeniería y en control de par, se basan en estudios del proceso para para protección del
equipo y de la junta y para detección de diversos defectos.
FIG. 6-2-2 Parámetros de control de par y control de ángulo
PAR NOMINAL
LÍMITE SUPERIOR
DE GRADIENTE 2
2
LÍMITE INFERIOR
DE GRADIENTE 2
PAR DE CRUCE
PRIMER PAR
LÍMITE SUPERIOR
DE GRADIENTE 1
PAR DE UMBRAL
LÍMITE INFERIOR DE
GRADIENTE 1
1
ÁNGULO
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
6.2.3 Monitoreo de gradiente
El Sistema AFC1500 puede efectuar dos ventanas independientes de monitoreo de
gradiente. El cálculo del gradiente se hace al final de cada paso. El gradiente es la división
del incremento de par entre el incremento de ángulo para cada paso de atornillado.
Ejemplo:
Gradiente 1 =
Primer incremento de par
Primer incremento de ángulo
=
25Nm
100 grados
= 0.25 Nm/grados
INICIO DE MONITOREO FIN DEL MONITOREO
GRADIENTE 1 PAR DE UMBRAL
PRIMER PAR
GRADIENTE 2 PAR DE CRUCE
FIN DE ATORNILLADO
Para cada ventana de gradiente se tienen los límites inferior y superior. Estos límites se
determinan en base a estudios del proceso.
FIG. 6-2-3 Ventanas de cálculo de gradiente
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
6.2.4 Tiempo
VELOCIDAD
Como ya se ha indicado, el sistema AFC1500 puede realizar uno o dos pasos de atornillado.
La duración de cada paso está gobernado por parámetros de tiempo. Si en cada paso no se
logran los valores de par o ángulo especificados dentro del límite de tiempo respectivo, se
genera un rechazo.
VELOCIDAD DE
CARRERA LIBRE
VELOCIDAD DE
ASENTAMIENTO
VELOCIDAD DE
PAR
VELOCIDAD
INICIAL
TIEMPO
INICIAL
TIEMPO
REVOLUCIONES DE
CARRERA LIBRE
P
PASO
DESDE
HASTA
PARÁMETRO DE TIEMPO
PRIMERO
ARRANQUE
PRIMER PAR/ÁNGULO
TIEMPO 1
SEGUNDO
PRIMER PAR/ÁNGULO
FIN DE CICLO
TIEMPO FINAL
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
6.3 Funciones de velocidad
PAR
El Sistema AFC1500 puede programarse para realizar operaciones que involucran varias
velocidades de atornillado. La versatilidad de velocidades ayuda al proceso de atornillado
para lograr un embrague más eficaz entre el tornillo y el dado, para mejorar la calidad del
control de atornillado y para optimizar el tiempo de ciclo de la operación.
PAR NOMINAL
PAR DE CAMBIO
DE VELOCIDAD
VELOCIDAD
ÁNGULO
TIEMPO
VELOCIDAD DE
CARRERA LIBRE
VELOCIDAD DE
ASENTAMIENTO
VELOCIDAD DE PAR
VELOCIDAD INICIAL
TIEMPO
INICIAL
ÁNGULO
TIEMPO
REVOLUCIONES DE
CARRERA LIBRE
FIG. 6-3a Funciones de velocidad
w El sistema opera a velocidad inicial durante el tiempo inicial.
w Terminado el tiempo inicial, el sistema cambia a velocidad de carrera libre (alta velocidad)
durante el número de revoluciones de carrera libre. Al terminar las revoluciones el sistema
cambia a velocidad de asentamiento. El cambio a velocidad de par se lleva a cabo cuando
se alcanza el par de cambio de velocidad o el primer par o ángulo (lo que se presente
primero sin importar que paso o velocidad se esté efectuando). Se produce un rechazo si
el primer par o ángulo no se logran durante el tiempo 1.
FUNCIÓN
VALOR RECOMENDADO
TIEMPO INICIAL
Ajustado para embrague del dado con el tornillo. Dado en segundos.
VELOCIDAD INICIAL
Dar la velocidad adecuada para un embrague eficiente.
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
En juntas en las que el impacto de asentamiento puede afectar la
calidad del par final, ajuste estas revoluciones de modo que se cambie
a velocidad de asentamiento antes de asentar la cabeza del tornillo.
VELOCIDAD DE
CARRERA LIBRE
Velocidad para avanzar el tornillo rápidamente. Permite la reducción del
tiempo de ciclo de la operación.
VELOCIDAD DE
ASENTAMIENTO
Se recomienda que sea menor de 150 rpm. Con ella se realiza el
asentamiento de la cabeza del tornillo sobre la parte.
VELOCIDAD DE PAR
Velocidad para par o ángulo final. Se fija dependiendo del tipo de junta.
Para mejor control del atornilladoTIEMPO/ÁNGULO
no exceda de 50 rpm.
VELOCIDAD
REVOLUCIONES DE
CARRERA LIBRE
VELOCIDAD DE
REVERSA (rpm)
FIG. 6-3b Relación ideal entre velocidad y par
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Capítulo 6: Proceso de atornillado
6.4 Funciones de reversa
El Sistema AFC1500 realiza operaciones de reversa mediante el botón de mando REV al
frente de la unidad teclado-pantalla o con la señal de entrada girar en reversa activada por el
PLC. La velocidad de la reversa es programable.
FIG. 6-4 Parámetros de reversa
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