Plancha automatizada

La base se basa en la prensa de planchas V4, manteniendo la misma prensa y los mismos calentadores de cartucho, pero con un bastidor de acero reducido con una superficie de prensado de 600 x 600 mm (23,6 x 23,6 pulg.). Hemos mejorado los cojinetes para un ajuste más suave.

Hemos diseñado cada placa calefactora con dos bucles distintos: un bucle interior que contiene cinco cartuchos calefactores y un bucle exterior con cuatro. Se espera que el bucle interior retenga mejor el calor y, por tanto, se apague con más frecuencia. Construimos una versión más pequeña para facilitar su uso en espacios de trabajo móviles, que funciona a 230 V para mejorar la compatibilidad con la mayoría de las tomas de corriente.

Añadimos varios sensores de tipo K (ocho en cada placa calefactora) para crear un mapa térmico preciso que nos permitiera identificar problemas como sobrecalentamientos o calentadores averiados. Estos sensores permiten controlar las temperaturas del núcleo y los periféricos, incluidas las velocidades de calentamiento y enfriamiento y las fluctuaciones. Los sensores están distribuidos uniformemente y no están vinculados a calefactores específicos. El uso de estos datos se explicará en un paso posterior.

Hemos sustituido los controladores PID de hardware originales por una versión de software en el controlador de la máquina. Este cambio permite una mayor automatización, el registro de datos y una integración más fluida en la interfaz de usuario. También nos permite controlar los tiempos de prensado y las temperaturas máximas para optimizar el uso de la máquina.

Actualmente, los termopares se conectan a un ADC diferencial diseñado para Raspberry Pi por AB Electronics. Para mejorar el rendimiento de los sensores, estos se sustituirán por un MAX31855, un circuito integrado de Maxim Integrated para termopares de tipo K. Los elementos calefactores se dividen en cuatro circuitos -dos por placa, con un circuito exterior y otro interior-. Cada circuito está controlado por la Raspberry Pi a través de un relé de estado sólido. Estos relés conmutan 230V CA y pueden controlarse con una señal de 4V-48V. Para proteger la Pi de cortocircuitos de 230 V CA, las señales de accionamiento de los relés están aisladas ópticamente.

La interfaz digital funciona con una Raspberry Pi conectada a una pantalla táctil. Consta de un servidor y un cliente. El lado cliente es un sitio web accesible desde el navegador de la Pi o desde cualquier dispositivo conectado a la Wi-Fi de la Raspberry Pi. El servidor está construido con Node.js.

• La página de creación de Planchas permite a los usuarios crear una Plancha automatizada, permitiendo la selección del tipo de Plástico y el Espesor de la Plancha deseado. Los marcos metálicos determinan el grosor y el tamaño/forma de la Plancha. El sistema calcula el peso necesario para la producción y muestra el tiempo y la temperatura requeridos.
• A continuación, inicia el proceso de calentamiento mientras coloca la Plancha en la mesa de preparación. El sistema se ajusta automáticamente a la temperatura adecuada para cada tipo de Plástico.

• Una vez que las Planchas alcancen la temperatura deseada, inserte la Plancha de preparación y seleccione la función de prensado. Esto inicia el prensado automático y activa el temporizador. Periódicamente, el sistema mantendrá la presión con un sonido de alerta como aviso.
• Durante el prensado, elija las opciones para los pasos siguientes: apertura automática a 10 cm (4 pulgadas) cuando finalice el temporizador o permanecer cerrado. En ambos casos, cesará el calentamiento.
• Un sonido de alerta señala la finalización del temporizador.

• Una vez finalizado, puede repetir el proceso o reiniciarlo.
• Estos pasos pueden controlarse manualmente en la página de controles. Cada uno de los cuatro circuitos de calentamiento puede ajustarse para la temperatura y para abrir o cerrar la prensa. Los controles manuales no están disponibles cuando la Plancha está funcionando automáticamente.
• En la página de gráficos hay disponibles dos mapas de calentamiento para cada plancha, lo que permite a los usuarios supervisar cada elemento calefactor. Además, hay dos gráficos: uno que muestra la temperatura media de los últimos 15 minutos y otro que muestra las últimas 2 horas.

• La pestaña de historial muestra todas las Planchas producidas mediante el proceso automatizado, incluidos sus números de identificación, temperaturas medias y máximas, tipos de plástico y duraciones de prensado.

• La función de calculadora permite preparar la siguiente Plancha mientras la máquina está en funcionamiento.

Utilizamos la neumática para accionar el gato debido a la disponibilidad de un compresor de aire, lo que lo convierte en la opción más rentable. Otras alternativas son los sistemas hidráulicos. Una válvula neumática, controlada por el controlador del sistema, permite que fluya el aire cuando hay que elevar la prensa. Para bajar la prensa, instalamos un servomotor que abre o cierra la válvula, dejando que la prensa descienda por su propio peso.

Cuando expira el temporizador (creador de hojas), una señal de la Raspberry Pi indica al Arduino que libere la prensa, con posibilidad de anulación manual en caso necesario.

En la placa superior hay un sensor que mide la distancia a un reflector situado en la placa inferior. La carcasa, un tubo de PVC cortado, limita las interferencias. Esta medición se envía al Arduino, lo que permite a la máquina determinar la posición de las placas y gestionar el flujo de aire. El sensor utilizado es un sensor de tiempo de vuelo VL6180.