¿Se ha planteado alguna vez el potencial de cambio de la tecnología de servoprensa en la fabricación? En este artículo, exploraremos cómo estas avanzadas máquinas están revolucionando la industria, ofreciendo una precisión, eficiencia y versatilidad sin precedentes. Nuestros expertos le revelarán las principales ventajas de las servoprensas y cómo pueden transformar su proceso de producción. Prepárese para descubrir el futuro del conformado de metales y llevar su fabricación al siguiente nivel.
La industria del estampado ha sido testigo de un avance revolucionario con la introducción de las prensas servoaccionadas, que abordan las limitaciones inherentes de las prensas mecánicas convencionales. Esta innovación aprovecha los servomotores de alta precisión como fuentes directas de energía, lo que se traduce en un control sin precedentes sobre el movimiento de las correderas y el funcionamiento general de la prensa.
Las servoprensas ofrecen multitud de ventajas, entre las que se incluyen:
Estas características posicionan a las servoprensas como la tecnología de estampación de tercera generación y la referencia actual en la evolución del sector.
La naturaleza programable de los servomotores permite capacidades avanzadas de control de movimiento, permitiendo:
Este nivel de control hace que las servoprensas sean ideales para una amplia gama de aplicaciones, entre las que se incluyen:
La integración de la tecnología de servomotores de CA representa un importante foco de atención en la investigación y el desarrollo de equipos avanzados de forja. Esta tecnología se está convirtiendo rápidamente en el nuevo estándar para prensas de alto rendimiento a nivel mundial, ofreciendo:
A medida que sectores como el aeroespacial, la automoción, los ferrocarriles de alta velocidad, la ingeniería naval, la energía nuclear, las energías renovables y la defensa demandan componentes cada vez más complejos y de alto rendimiento, la necesidad de equipos de estampación avanzados sigue creciendo. Las prensas mecánicas tradicionales, con sus longitudes de carrera fijas, control de presión limitado y características de movimiento del carro inflexibles, tienen dificultades para satisfacer estos requisitos en constante evolución.
Las servoprensas abordan eficazmente estos retos ofreciendo:
Una servoprensa es una máquina de estampación avanzada que utiliza tecnología de servomotor para lograr un control preciso de la operación de prensado. En esencia, una servoprensa incorpora un sistema de control de realimentación que regula con precisión el desplazamiento mecánico y la aceleración durante todo el proceso de estampación.
Los componentes clave de una servoprensa incluyen:
El servosistema permite un control sin precedentes de los parámetros de rendimiento de la prensa:
Este nivel de control ofrece varias ventajas con respecto a las prensas mecánicas o hidráulicas convencionales:
Las servoprensas representan un avance significativo en la tecnología de conformado de metales, ya que permiten a los fabricantes lograr una mayor precisión, productividad y optimización de los procesos en sus operaciones de estampación.
La estructura de una servoprensa de CA consta de tres componentes principales: el sistema de accionamiento principal, el actuador y el mecanismo auxiliar. El sistema de accionamiento principal se encarga de transferir la energía del servomotor al actuador, utilizando diversos modos de transmisión como engranajes, correas, tornillos o sistemas hidráulicos.
El actuador, que acciona el movimiento alternativo de la corredera para ejecutar el proceso de forja, suele emplear un mecanismo de corredera de manivela o un mecanismo de cuña de manivela. Este componente es crucial para traducir el movimiento de rotación del servomotor en la fuerza lineal necesaria para las operaciones de forja.
Para mejorar la fiabilidad y ampliar las capacidades de proceso, la servoprensa AC incorpora un mecanismo auxiliar. Este subsistema incluye componentes como cilindros de equilibrado para contrarrestar el peso del carro, frenos para paradas de emergencia y posiciones de retención, dispositivos de elevación para mantenimiento y cambios de troquel, y dispositivos de detección de posición para un control y supervisión precisos.
El sistema de accionamiento principal de las servoprensas puede clasificarse en dos tipos en función del modo de accionamiento del servomotor: accionamiento directo y accionamiento con reductor. Los sistemas de accionamiento directo utilizan servomotores de baja velocidad y alto par acoplados directamente al actuador. Esta configuración ofrece ventajas como una estructura simplificada, una elevada eficacia de transmisión y un funcionamiento silencioso. Sin embargo, el par de salida limitado de los sistemas de accionamiento directo suele restringir su aplicación a servoprensas de pequeño tonelaje, generalmente inferior a 300 toneladas.
En cambio, la mayoría de las servoprensas comerciales emplean un sistema de accionamiento principal con un mecanismo de deceleración acoplado a un mecanismo de aumento de fuerza. Este enfoque permite utilizar servomotores de alta velocidad y bajo par para accionar prensas de gran tonelaje, que a menudo superan las 1.000 toneladas. En esta configuración prevalecen tres estructuras de transmisión principales:
Estas estructuras amplifican eficazmente el par del motor al tiempo que reducen la velocidad, lo que permite un control preciso de grandes fuerzas. La posibilidad de utilizar servomotores de alta velocidad con reductores no sólo permite mayores capacidades de prensado, sino que también ofrece una respuesta dinámica y una eficiencia energética mejoradas. Esta filosofía de diseño representa la tendencia actual en el desarrollo de servoprensas, ya que combina las ventajas de la servotecnología con los requisitos de fuerza de las operaciones industriales de forja y estampación.
Cuadro 1 Comparación de los parámetros del proyecto
| Proyecto | Línea automática robotizada | Línea automática de manipulador de un solo brazo | Línea de alta velocidad de transmisión de doble brazo con travesaño | Línea de producción de una sola corredera y varias estaciones | |
|---|---|---|---|---|---|
| Único automatización de líneas coste | Unos 12 millones de yuanes | Unos 20 millones de yuanes | Unos 30 millones de yuanes | Unos 15 millones de yuanes | |
| Velocidad de línea / SPM | 5~10 | 6~12 | 10~15 | 12~25 | |
| Aplicabilidad a la producción | Variedad múltiple y lote pequeño | Variedad múltiple, lote mediano | Múltiples variedades y grandes cantidades | Variedad, masa | |
| Flexibilidad de la producción | alta | comúnmente | comúnmente | bajo | |
| Estabilidad de la producción | bajo | comúnmente | alta | ||
| Tiempo de cambio de molde/min | 15 | 15 | 5 | ５ | |
| Requisitos para la prensa | Modo de funcionamiento | Una sola vez | Una sola vez | Simple, continuo | continuidad |
| Espaciado de la prensa / M | 6.5~8 | 6~9 | 4.5~7 | ／ | |
| Carrera deslizante | Pequeño | más | grande | grande | |
| Altura del molde | Pequeño | más | grande | grande | |
Como se muestra en la Tabla 1, el ritmo de la línea de alta velocidad de transmisión de doble brazo con barra transversal oscila entre 10 y 15 golpes por minuto (SPM). Utilizando una servoprensa, el batido de la línea de alta velocidad puede aumentarse hasta un máximo de 18 SPM.
Como se ilustra en la figura 1, la servoprensa tiene la capacidad de establecer diferentes curvas en función de la situación específica.
Fig. 1 La servoprensa puede ajustar diferentes curvas
La figura 2 muestra el flujo de potencia durante las fases de aceleración y deceleración.
Fig. 2 Sentido del flujo de corriente del servomotor durante el funcionamiento
Como se muestra en la figura 3, la baja velocidad de embutición reduce el impacto en la matriz, lo que se traduce en una mejora de la vida útil de la matriz y una reducción de su coste.
Fig. 3 Diagrama esquemático de la velocidad de trefilado
Reducir el tamaño de los equipos puede disminuir la inversión en planta, infraestructura y otras instalaciones. Como se muestra en la figura 4, tomando como ejemplo la prensa de cuatro secuencias, una prensa tradicional de prensa mecánica consta de una prensa multibrazo y tres prensas excéntricas, lo que requiere una longitud de cimentación de aproximadamente 25 metros. En comparación, una línea de producción compuesta por cuatro servoprensas solo requeriría una longitud de cimentación de aproximadamente 16 metros.
Fig. 4 Comparación entre la prensa mecánica tradicional y la servoprensa
En longitud de carrera puede ajustarse al mínimo necesario para la producción, y puede mantenerse la velocidad de conformado adecuada para el contenido de procesamiento.
1) Modo de carrera completa → La precisión del punto muerto inferior puede alcanzar ± 0,02 mm.
2) Modo de media carrera (modo pendular) → la precisión del punto muerto inferior puede alcanzar ± 0,02 mm, mejorando el SPM.
3) Modo inverso → Precisión del punto muerto inferior de hasta ± 001 mm.
El control de realimentación en bucle cerrado garantiza la precisión del punto muerto inferior, reduciendo la formación de rebabas en el producto y evitando la generación de productos defectuosos.
Función servo única de corrección automática de la altura del troquel:
El cambio de posición de la corredera puede medirse y corregirse a ±0,01 mm del valor preestablecido mediante el uso de un rejilla lineal escala en cada carrera, garantizando un alto grado de precisión en el punto muerto inferior.
Posición de la regla de rejilla lineal ↓
El servopunto muerto inferior dispone de una función de corrección automática que garantiza la precisión del punto muerto inferior en ±0,01 mm incluso después de una producción prolongada, garantizando así un alto rendimiento de los productos.
El modo de bajo ruido, que reduce la velocidad de contacto entre la corredera y el chapa metálicareduce significativamente el ruido en comparación con una prensa mecánica tradicional.
Además, el troquel experimenta vibraciones mínimas, lo que prolonga su vida útil.
Los usuarios pueden utilizar esta función para crear un modo de movimiento de la corredera personalizado que se adapte a su tecnología de procesamiento, mejorando así la precisión y la estabilidad de los productos.
Esto se traduce en una mayor vida útil y productividad de las matrices, así como en un blanking más silencioso y la posibilidad de procesar una gama más amplia de materiales, entre ellos aleaciones de magnesio.
La servoprensa puede utilizarse para procesos como el troquelado, el estirado, el estampado y el plegado, y puede ofrecer curvas de rendimiento para distintos materiales. La posibilidad de pausar el deslizador manteniendo la presión mejora la calidad de la pieza conformada.
Se han eliminado los componentes de la prensa mecánica tradicional que consumen energía, como el volante de inercia y el embrague, lo que se traduce en un menor número de piezas motrices y una estructura de transmisión mecánica simplificada.
La necesidad de aceite lubricante se reduce y la carrera es controlable. La reducción del consumo del motor conlleva una disminución significativa de los costes de explotación.
El servopunzón se utiliza principalmente en procesos de producción como embutición, corte, plegado, forja en frío, estampación y prueba de matrices.
Gracias a la utilización de Control PLCCon tecnología digital y métodos de control de realimentación, el servopunzón ofrece un control de precisión avanzado. Esto incluye la capacidad de controlar la posición del deslizador de la prensa.
El sistema de supervisión y el control de compensación permiten controlar la posición de la corredera con una precisión de ±0,01 mm. El modo de movimiento puede programarse, lo que permite controlar la velocidad y la trayectoria del deslizador.
Esto reduce la velocidad de estampación, el ruido y las vibraciones, mejorando el entorno de trabajo de estampación y alargando la vida útil de la matriz.
Además, la fuerza de salida de la corredera puede controlarse con una precisión de ±1,6% de la fuerza de salida máxima. Esto permite la formación de grandes paneles utilizando alta resistencia. acero y aleación de aluminio placas en la industria del automóvil.
Los materiales difíciles de conformar, como la aleación de magnesio, la aleación de aluminio y la aleación de titanio, pueden hacerse más fáciles de conformar mediante la combinación de diseño de troqueles y control de sistemas periféricos.
Servoestructura basculante
Servoestructura de accionamiento directo del cigüeñal
La figura 5 muestra la prensa multipuesto Schuler de doble servoaccionamiento inferior.
Fig. 5 Prensa Schuler de doble servomotor inferior
La prensa de doble servo accionamiento inferior funciona con dos grupos separados de servomotores, uno a la izquierda y otro a la derecha. Estos motores accionan las cuatro columnas guía de cada lado, permitiendo el movimiento del bloque deslizante.
Los mecanismos de transmisión independientes en los lados izquierdo y derecho permiten que la mesa tenga grandes dimensiones en ambos lados, lo que la hace adecuada para mesas grandes y prensas de gran tonelaje, como se muestra en la figura 6.
Fig. 6 Prensa multipuesto de doble servo
La prensa de doble servo accionamiento inferior utiliza el control preciso de dos grupos de servomotores para lograr el movimiento sincronizado de la corredera tanto en el lado izquierdo como en el derecho.
En caso de carga excéntrica en la corredera, el paralelismo de ésta puede ajustarse mediante control eléctrico, lo que la hace más flexible y adaptable a las necesidades del usuario.
En comparación con las prensas ordinarias, la prensa de accionamiento inferior tiene mejor resistencia a las cargas excéntricas y curvas de precisión. Sin dejar de cumplir los requisitos de precisión, ofrece una mayor resistencia a las cargas excéntricas y una mayor superficie para la aplicación de cargas excéntricas.
A medida que se intensifica la competencia en la industria manufacturera, crece la demanda de servoprensas capaces de fabricar productos de alta precisión y calidad con mayor eficacia. Esta demanda está impulsada por las ventajas únicas de la servoprensa, que se alinean estrechamente con la trayectoria futura del desarrollo de las máquinas de forja.
Las servoprensas ofrecen multitud de ventajas, entre las que se incluyen:
La capacidad de la servoprensa para ajustar dinámicamente la carrera y la velocidad de conformado permite un control preciso del proceso de conformado. Este control preciso garantiza una exactitud excepcional en el punto muerto inferior, reduciendo significativamente la aparición de rebabas en el producto. Además, la reducción de la vibración de la matriz resultante de los perfiles de movimiento optimizados prolonga la vida útil de la matriz, reduciendo los costes de utillaje y mejorando la eficacia general del equipo (OEE).
El innovador diseño de las servoprensas representa un cambio de paradigma respecto a las prensas mecánicas tradicionales. Al eliminar componentes como el volante de inercia, el embrague y el freno, las servoprensas no solo reducen los costes operativos de la máquina, sino que también minimizan los requisitos de mantenimiento y mejoran la fiabilidad. Esta simplificación del tren de accionamiento permite diseños más compactos y una integración más sencilla en entornos de fabricación inteligentes.
A medida que la Industria 4.0 y las iniciativas de fabricación inteligente ganan impulso, las servoprensas están preparadas para desempeñar un papel cada vez más crítico en sectores de fabricación clave. Su adaptabilidad y precisión las hacen especialmente valiosas en industrias como:
Además, las capacidades de recopilación y análisis de datos inherentes a los sistemas de servoprensa se alinean bien con la tendencia hacia el mantenimiento predictivo y la optimización de procesos en tiempo real, lo que aumenta aún más su atractivo en los campos de fabricación de precisión.
En primer lugar, considere la precisión requerida de la servoprensa.
La precisión se refiere a la exactitud con la que la prensa alcanza los valores de consigna de presión y posición especificados. En ella influyen varios factores, como la resolución del controlador, la sensibilidad del transductor de presión, la precisión del servomotor y el tiempo de respuesta global del sistema.
A medida que las tecnologías de control de servomotores y controladores han ido madurando e integrándose, la repetibilidad de las servoprensas ha mejorado considerablemente. Esto ha ampliado su aplicación en diversos sectores y procesos.
Para las aplicaciones que exigen una gran precisión, debe prestarse especial atención a la configuración de la prensa. Los componentes clave a evaluar incluyen:
En segundo lugar, hay que tener en cuenta el diseño estructural de la servoprensa.
Los fabricantes ofrecen diversas estructuras de servoprensa para adaptarse a diferentes aplicaciones. Las configuraciones comunes incluyen:
La selección de la estructura de la prensa debe basarse en factores como el tamaño de la pieza, el acceso necesario, el espacio disponible y los requisitos del proceso.
Las servoprensas pueden realizar una amplia gama de funciones, entre las que se incluyen:
Cada función puede requerir características o capacidades estructurales específicas. Por ejemplo, una operación de embutición profunda puede requerir una prensa con una carrera más larga y una mayor capacidad de tonelaje en comparación con una simple aplicación de estampación.
A la hora de seleccionar una servoprensa, es fundamental analizar los requisitos específicos de su producto y proceso. Tenga en cuenta factores como:
Si evalúa detenidamente estos factores y los adapta a las opciones de servoprensa disponibles, podrá garantizar un rendimiento, una eficacia y una calidad óptimos en sus operaciones de conformado de metales.
La industria de la estampación se encuentra en la cúspide de una importante transformación impulsada por la llegada de la tecnología de servoprensa. Esta innovación promete mejorar sustancialmente la competitividad de las empresas de estampación y catalizar el desarrollo en diversos sectores de la industria de la estampación.
Aunque el potencial de la tecnología de servoprensa es inmenso, su adopción generalizada se enfrenta a desafíos. La tecnología sigue siendo intensiva en capital y, en algunos casos, inestable desde el punto de vista operativo debido al dominio incompleto de la tecnología básica de servoprensas por parte de muchos fabricantes. Esta brecha tecnológica supone un obstáculo para las empresas de estampación más pequeñas y con márgenes reducidos, especialmente en el contexto de la actual desaceleración económica y la menor rentabilidad de los sectores de fabricación centrados en el automóvil.
Sin embargo, a medida que mejore la situación económica, se prevé un aumento de la demanda de servoprensas. Se espera que los líderes del sector desarrollen soluciones de servoprensa rentables y fiables en los próximos 5-10 años, lo que probablemente impulsará la competitividad general de la industria del estampado. La integración de servomotores de CA en los accionamientos de prensas representa un cambio de paradigma, ya que ofrece niveles sin precedentes de flexibilidad, inteligencia y eficacia operativa. Este salto tecnológico se alinea con la trayectoria de desarrollo de la próxima generación de equipos de conformado.
El mercado de las servoprensas está preparado para una rápida evolución. A medida que maduren las tecnologías relacionadas y se intensifique la competencia con los productos importados, prevemos una reducción significativa del precio de mercado de la servotecnología. Se espera que este ajuste de precios, unido a los avances tecnológicos, acelere la adopción de las servoprensas en un espectro más amplio de aplicaciones de equipos de conformado.
Entre los factores clave que influirán en el panorama futuro de la tecnología de servoprensas se incluyen:
A medida que la tecnología madura y se hace más accesible, las servoprensas están llamadas a redefinir la productividad, la precisión y la versatilidad de los procesos de conformado de metales, remodelando en última instancia el panorama competitivo de la industria mundial del estampado.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
ES 
EN 
AR 
DE 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO