Hidrolik mi, servo mu bara bükme

Bir makine tedarikçisine hidrolik mi servo mu almanız gerektiğini sorun; size hangisini üretiyorlarsa onun tarifini geri verirler. Bu kimsenin işine yaramaz.

Biz ikisini de üretiyoruz. EMAC-BB-H12 hibrit hidrolik bir kafa, EMAC-BB-S12 ise saf servo bir kafadır. Değerleri birebir aynıdır: 400 kN, ±0,1° bükme hassasiyeti, 200 × 16 mm kapasite, elektronik geri yaylanma telafisi, 6,25 kW kurulu güç. Aynı zarf, aynı teknik özellik sayfası, farklı tahrik. Dolayısıyla ikisi arasındaki seçim, hangi makinenin daha iyi olduğuna dair bir seçim değil, atölyenizi nasıl işlettiğinize dair bir seçimdir ve aksini iddia etmek için ticari bir nedenimiz yok.

İki değil, üç mimari

Karşılaştırma genellikle iki seçenek olarak kurulur. Üçtür ve mevcut kafa karışıklığının çoğu ortadakinde yaşar.

Geleneksel bir hidrolik kafada, bir asenkron motora bağlı sabit deplasmanlı bir pompa sürekli olarak tam devirde çalışır. Makinenin ihtiyaç duymadığı debi bir emniyet valfi üzerinden geçer ve yağda ısıya dönüşür. Koç hareketi yön ve oransal valflerle denetlenir; ünitede bir akümülatör, hatırı sayılır bir yağ deposu ve genellikle bir soğutucu bulunur.

Hibrit ya da servo pompalı bir kafada pompayı bir servo motor tahrik eder ve pompa devri talebe göre komut alır. Koç konumu, bir valf üzerinden akışı kısarak değil, pompayı döndürerek denetlenir; dolayısıyla emniyet yolu birincil kontrol elemanı olmaktan çıkar. Kayıplar çok daha küçük olduğu için depo küçülür ve soğutucu çoğu zaman ortadan kalkar. Hidrolik açıdan hâlâ hidrolik bir makinedir: silindir, yağ, keçeler, filtre.

Saf servo bir kafada bir servo motor bilyalı vidayı, makaralı vidayı ya da kremayeri tahrik eder ve hiç çalışma sıvısı yoktur. Makinedeki tek yağ redüktör ve kızak yağıdır.

İnsanlar "servo bükme makinesi" dediğinde bazen ikincisini, bazen üçüncüsünü kastediyor ve ikisi kuvvet ile bakım açısından çok farklı davranıyor. Bir teklifin hangisini tarif ettiğini sorun.

Tam strokta kuvvet

Bu, hidroliğin yapısal üstünlüğüdür ve yeterince konuşulmaz.

Bir hidrolik silindir, basınç çarpı piston alanına eşit kuvvet üretir ve bu ilişki koçun nerede olduğunu umursamaz. Tam anma kuvveti strokun başında, sonunda ve arasındaki her yerde mevcuttur. Ayrıca statik olarak da mevcuttur: basınç altında, süresiz olarak, tahrikte hiçbir ısıl bedel ödemeden tutabilirsiniz.

Vidayla tahrik edilen bir servo eksen, kuvveti motor momentinden vida adımı üzerinden üretir ve bu da nominal olarak konumdan bağımsız olsa bile pratik sınırlar farklıdır. Sıfır hızda yüksek kuvvet tutmak, soğutmaya yardım edecek bir dönüş olmadan motor sargılarından akım geçirir; dolayısıyla sürekli çalışma kuvveti tepe kuvvetten düşüktür. Vida ve somun ömrünü bir yük çarpı mesafe integrali belirler, dolayısıyla sürekli olarak azami kuvvete yakın çalışmak tahrik sistemini yarı kuvvette çalışmaya göre daha hızlı tüketir. Ve vida, somun, rulmanlar ve gövdeden oluşan zincirin tamamı tepe değere göre boyutlandırılmalıdır; belirli bir kuvvet değerindeki bir servo makinenin genellikle ikisi içinde üretimi daha pahalı olanı olmasının nedeni budur.

5–10 mm'de ince yatay bükmede bu nadiren kısıt olur. Makine kapasitesinin üst ucunda, baranın tam kesitte ve takımın uzun bir bekleme boyunca tam temasta olduğu kalın dikey işlerde ise bir hidrolik silindir tasarlandığı işi yapıyordur ve bir vida zorlanıyordur.

Enerji: fark rölantide yaşıyor

Yük altında iki mimari birbirinden çok farklı değildir. Hidrolik sistem pompa ve valf veriminden ve akışkan sürtünmesinden bir miktar kaybeder, servo vida motor veriminden ve vida sürtünmesinden bir miktar kaybeder ve hiçbir kayıp tabloya hâkim değildir.

Ayrıştıkları yer rölantidir ve bara bükme, rölantisi yüksek bir prosestir. Operatör bükümler arasında barayı yeniden konumlandırır, bir ölçüyü kontrol eder, bir sonraki boy için rafa yürür. Geleneksel bir hidrolik makinede pompa bunların hepsi boyunca tam devirde döner, debiyi emniyet valfinden atar ve yağı ısıtır. Servo pompada motor yavaşlar ya da durur. Saf servo bir eksende motor yalnızca tutma akımı çeker.

Bunu sayısallaştırmak, tanıtımların ima ettiğinden zordur. Değişken devirli pompa sürücüsü tedarikçileri sabit devirli ünitelere karşı yaygın olarak %30–60 enerji azalması iddia ediyor, bazıları %80'e kadar diyor ve "çalışma temposuna bağlı olarak" çekincesi her seferinde hatırı sayılır bir iş görüyor. Bunlar satıcı rakamlarıdır ve burada bağımsız olarak doğrulanmamıştır.

Bağımsız ölçülmüş veriye en yakın şey komşu bir makine sınıfından geliyor. Bir ABD elektrik idaresi programı, bir hidrolik ile bir tam elektrikli enjeksiyon kalıplama makinesini karşılaştırılabilir parçalar üzerinde bir hafta boyunca yan yana izledi ve hidrolik makine için pound başına 0,278 kWh, tam elektrikli makine için pound başına 0,073 kWh bildirdi. Bu, farklı bir çalışma temposu olan farklı bir prosestir ve bir sayı olarak bara bükmeye aktarılmamalıdır. Burada yalnızca yönün ve kaba büyüklüğün tanıtımda değil ölçümde ayakta kalması nedeniyle yer alıyor.

Kendi durumunuz için bir yüzdeye güvenmek yerine hesabı yapın. Her iki kafamızda da kurulu motor gücü 6,25 kW'tır. Vardiya sürenizi alın, koçun yük altında gerçekten hareket ettiği süreyi çıkarın ve kalanı kendi sanayi tarifenizle fiyatlandırın. Kullanım oranı ölçülü olan tek vardiyalı bir atölyede yıllık fark genellikle satın almayı belirlemeyecek kadar küçüktür. Üç vardiyalı bir bara kanalı fabrikasında ise bir geri ödeme hesabında görünecek kadar büyüktür ve yanında insanların unuttuğu ikinci bir tasarruf getirir: yağa gitmeyen enerji, sonra bir soğutucuyla uzaklaştırmak için para ödemediğiniz enerjidir ve yazın atölyeye eklemediğiniz ısıdır.

Hassasiyet ve tekrarlanabilirlik

Her iki kafa da elektronik geri yaylanma telafisiyle ±0,1° olarak belirtilmiştir ve bu bir tanıtım tesadüfü değildir: modern bir makinede konum hassasiyetini koçu iten şey değil, ölçüm sistemi ve kontrol döngüsü belirler.

Mimarilerin ayrıldığı yer, döngünün neyle mücadele ettiğidir.

Bir servo vidada motor konumu ile koç konumu arasında rijit ve neredeyse doğrusal bir ilişki vardır; başlıca hatalar boşluk (backlash) ve vidanın burulma sapmasıdır ve ikisi de kararlıdır, telafi edilebilir. Bir hidrolik koçta ise pompa ile yük arasında bir yağ sütunu vardır ve yağ sıkıştırılabilir. Rijitliği basınçla, sıcaklıkla ve sürüklenmiş havayla değişir. Koç konumu üzerindeki kapalı bir çevrim bunu gayet iyi idare eder, ama çevrim daha çok çalışır ve dinamik tepki daha yumuşaktır.

Pratik fark, nihai hassasiyette değil kısa ve hızlı hareketlerde ortaya çıkar. Bir servo eksen küçük bir komut artışından daha hızlı oturur; bu da bir programın çok sayıda küçük açı düzeltmesi yaptığı durumda önemlidir. Bir dayamaya kadar tek bir 90°'lik bükümde ikisini bir açıölçerle birbirinden ayıramazsınız.

Geri yaylanma telafisi bir kontrol işlevidir ve her ikisinde de CNC'de yaşar. Malzeme, temper ve takım bileşimi başına saklanan bir düzeltmeden çalışır; bu bir eyleyici sorunu değil bir malzeme sorunudur ve bara bükmede geri yaylanma telafisi yazısında ayrıca ele alınıyor.

Gürültü

Geleneksel bir hidrolik ünite, bara atölyelerinin çoğunda en gürültülü nesnedir. Gürültüye pompa hâkimdir ve süreklidir; bu da aynı seviyedeki kesintili gürültüden daha yorucudur.

Hem değişken devirli hidrolik hem saf servo bunu belirgin biçimde azaltır ve aynı nedenle: pompa ya yavaşlar ya da hiç yoktur. Saf servo bir makine rölantide fiilen sessizdir ve yük altındaki gürültüsü, takımın baraya temasından gelen mekanik gürültüdür; bu da her makinede aynıdır.

Bir desibel değeri vermeyeceğiz; çünkü sayı muhafazaya, montaja, yağ deposuna, odaya ve nerede durduğunuza bağlıdır ve tek bir değer anlamsız olurdu. Gürültü sizin için bir kısıtsa, herhangi bir tedarikçiden belirtilmiş bir çalışma temposunda belirtilmiş bir mesafede ölçüm isteyin ve reddedilmeyi bir cevap olarak değerlendirin.

Yağ ve gerçekte neye mal olduğu

Hidrolik, bükmeyle hiç ilgisi olmayan bir bakım akışı getirir. Programa bağlı filtreler. Yağ analizi ya da en azından programa bağlı yağ değişimleri. Hortum ve keçe değişimi; bunlar programlı değildir, dolayısıyla her zaman uygunsuz bir zamanda gelir. Tamamlanması, temiz tutulması ve sonunda kontrollü atık olarak bertaraf edilmesi gereken bir yağ deposu.

Bir de bu sektöre özgü bir düzen sorunu var. Bara sonrasında yalıtılacak, kaplanacak, toz boyanacak ya da kapsüllenecektir ve bakır bir yüzeydeki hidrolik yağ zerresi bir kaplama tutunma sorunudur. Hidrolik bükmeyi bir kaplama hattının yanında çalıştıran atölyeler bunu zaten bilir ve bir yağ alma adımları vardır. Sorun olmayacağını varsayan atölyeler bunu ilk kabarcıklanmış bara partisinde öğrenir.

Hibrit mimari bunu ortadan kaldırmadan azaltır. Yağdaki daha az ısı, daha uzun akışkan ömrü ve değiştirilecek daha küçük bir depo demektir; ama keçeler, hortumlar ve filtre hâlâ oradadır.

Saf servo bir makine bunu farklı ve daha kısa bir listeyle takas eder: vida ve kızak yağlaması, dönemsel olarak kontrol edilen boşluk ve eninde sonunda yenilenmesi gereken, herhangi bir hidrolik bakımından daha büyük tek bir olay olan ama çok daha seyrek gerçekleşen bir tahrik sistemi.

Soğuk kalkış

Isıtılmayan atölyelerde hafife alınan bir fark.

Hidrolik yağın viskozitesi sıcaklığa güçlü biçimde bağlıdır. Soğuk yağ yavaş hareket eder ve bir kış sabahı 5 °C'de çalıştırılan bir makine, aynı makinenin kararlı hâl sıcaklığındaki hâlinden farklı davranır: çevrim süreleri uzar ve yağ sütunu ile gövde dengeye gelene kadar vardiyanın ilk parçaları açıda kayabilir. Olağan cevap bir ısınma çevrimidir; bu da vardiya süresine ve enerjiye mal olur ve hidrolik bir atölyenin makineleri molalar boyunca çalışır bırakma eğiliminin nedenlerinden biridir.

Bir servo eksende bunun karşılığı yoktur. Gres viskozitesi biraz değişir ve gövde her takım tezgâhı gibi ısıl olarak hareket eder, ama hacimsel elastisite modülü ve viskozitesi kontrol çevriminin içinde olan bir çalışma sıvısı yoktur. Çıkan ilk parça doğruya daha yakındır.

Hibrit ikisinin arasındadır ve bu noktada geleneksel hidroliğe daha yakındır; çünkü hâlâ yağı vardır, gerçi daha küçük bir hacim ve ömrünün daha azını sıcak geçiren bir yağ.

Maliyet

Fiyat yayımlamayacağız; size bir fiyat oranı veren her yazı sizin şartnameniz, ülkeniz ve yılınız hakkında tahmin yürütüyordur. Verebileceğimiz şey maliyetin biçimidir.

Belirli bir kuvvet değeri için satın alma fiyatı genellikle saf servo, hibrit hidrolik ve geleneksel hidrolik sırasıyla azalır; çünkü tam kuvvete göre boyutlandırılmış bir vida zinciri pahalı metaldir.

Enerji maliyeti tersidir ve kullanım oranınızla ve tarifenizle ölçeklenir. Düşük kullanımda hesaplarda gürültüdür; üç vardiyalı kullanımda ve Avrupa ya da Japonya elektrik fiyatlarında değildir.

Bakım maliyeti hidrolikte programlı, küçük ve yinelenen bir tutardır; servoda programsız, daha büyük ve daha seyrek bir tutar. Hangisini tercih ettiğiniz kısmen mali bir soru, kısmen bir bakım departmanınız olup olmadığı sorusudur.

Para genellikle duruşlardadır ve bu, mimarilerden birini tutarlı biçimde kayırmaz. Hidrolik bir makinede yavaş yavaş bozulan ve yakalanabilen daha çok şey vardır. Servo bir makinede daha az arıza biçimi vardır, ama bir sürücü ya da bir vida gittiğinde parça teslim süresi daha uzundur.

Karar kuralı

Şunlardan biri sizi tarif ediyorsa saf servo kafayı alın: iki ya da üç vardiyada yüksek kullanım oranıyla çalışıyorsunuz; ürün karmanıza çevrim süresinin ve oturma süresinin önemli olduğu tekrarlı küçük ve orta bükümler hâkim; yağın bir baş belası olduğu temiz ya da kaplamaya bitişik bir ortamdasınız; gürültü bir kısıt; ya da kapasite aralığının ince ucundasınız ve makineyi hiçbir zaman kuvvet sınırına yakın çalıştırmayacaksınız.

Hibrit hidrolik kafayı şu durumlarda alın: düzenli olarak kapasitenin üst ucunda, özellikle kalın dikey bükümler ve uzun beklemelerle çalışıyorsunuz; çalışma temponuz kesintili, yani ağır iş dönemleri arasında boş süreler var ki servo pompa tam olarak bunun için tasarlanmıştır; hidrolikte zaten yetkin bir bakım ekibiniz var; ya da geleneksel bir ünitenin sürekli enerji faturası olmadan hidrolik kuvvet davranışı istiyorsunuz.

Makine az kullanılacaksa, bağlayıcı kısıt yatırım bütçesiyse ve yukarıdakilerin hiçbiri geçerli değilse geleneksel hidroliği alın.

En sık gördüğümüz hata, mimaride yanlış seçim yapmak değildir. Yalnızca kuvvet değerine bakarak seçmek ve malzeme yayılımının beklenenden geniş olduğunu keşfetmektir; öyle ki tavlanmış bakırda rahat olan makine sert temperde sınırındadır. EN 13601 sert bakırı 290–360 N/mm² çekme dayanımında, yumuşak tavlanmışı ise 220–260'ta verir; bu, bir bükümün istediği kuvvette hatırı sayılır bir değişimdir. Tahrik sistemlerini karşılaştırmadan önce, gerçekte satın aldığınız en sert malzemenin ve en kalın kesitin ne gerektireceğini, nominal değil kendi en kötü durum baranızla ve bükme kuvveti hesaplayıcısıyla hesaplayın.