Пневматический пресс на основе таймера и контроллера температуры

В данной статье опишу конструкцию и электрическую схему пневматического пресса для горячего тиснения на коже и картонe, которую собирал своими руками. Такие пневмопресса могут называться по разному, в зависимости от сферы применения.

В отличии от гидравлического пресса, который приводится в действие гидронасосом, пневматический пресс развивает давление за счет сжатого воздуха, вырабатываемого компрессором.

На основе схемы и конструкции, описанной в статье, могут работать такие виды прессов: перфорационный, горячего тиснения, различные пресса для формовки и склейки деталей.

Вот для примера моя статья про установку реле температуры Евроавтоматика RT-820M в подобный турецкий пресс.

В моем случае пресс используется в производстве обуви, для горячего тиснения верхней части обуви. В результате действия пресса на кожаном верхе туфлей, ботинок или сапог появляется красивый рисунок либо логотип. При установке специальной пресс-формы и поднятии давления возможна просечка небольших отверстий.

Согласитесь, сапоги на женской ножке, на голенище которых нанесен красивый стилизованный цветок, смотрятся гораздо эффектнее!

Стоит сказать, что пневматический пресс развивает меньшее давление, по сравнению с гидравлическим. Но это в общем случае, всё зависит от конкретной модели.

 

Алгоритм работы пневмопресса

Чтобы понять электрическую схему, рассмотрим алгоритм работы пневматического пресса.

Сразу скажу, что фото сделаны мною на момент сборки пресса. До этого пресс собирал механик, но с электрической схемой он не справился, поэтому за дело взялся я).

Итак, при включении питания питание подается на ТЭНы, которые нагревают верхнюю металлическую алюминиевую пластину. Для разогрева пластины требуется время (около получаса), и потом температуру поддерживает термоконтроллер.

К этой пластине прикручиваются формы, необходимые для производства данного заказа.

Для начала работы оператор нажимает две кнопки “Пуск”. Эти кнопки соединены электрически последовательно.

Почему две, ведь достаточно одной? Дело в том, что это необходимо из соображений безопасности, чтобы в момент опускания поршня обе руки находились на кнопках, и случайно не попали под пресс.

После нажатия кнопок “Пуск” поршень с нагретой формой для тиснения опускается, и форма упирается в нижнюю пластину, на которой лежит заготовка.

В данном случае используется мембранно-пружинный пневмопривод, но можно применить и обычный пневмоцилиндр.

То же фото, с другого ракурса, приведено в начале статьи. Вверху показана трубка, куда подключается шланг подачи сжатого воздуха. Далее давление воздуха можно регулировать редуктором и контролировать манометром. Ниже – катушка соленоида и клапан, который контролирует подачу воздуха в пневмопривод (красная емкость на фото).

Далее выдерживается время, которое определяется встроенным таймером (реле времени). Время задержки таймера устанавливает оператор. Это время зависит от многих факторов (материал, температура, форма, дизайн, и т.д.) и обычно подбирается экспериментально, опытным путем.

Через время задержки верхняя пластина поднимается, цикл завершён.

Теперь нужно поменять заготовку, и повторить цикл вновь.

 

Схема пневматического пресса горячего тиснения

Схема простая, рисовал я её непосредственно около пресса, публикую как есть:

Большой минус – отсутствует электробезопасность. Дело не в заземлении. Это касается защитного автомата на вводе (тут хватит максимум 6А) и кнопки “Аварийный стоп” для экстренного поднятия поршня.

Кто интересуется по защитным автоматам – сюда, по аварийным цепям – сюда.

Схема состоит из двух независимых частей – схема нагрева ТЭНов и схема управления воздушным клапаном. Рассмотрим их.

Включение ТЭНов через термоконтроллер

Для питания ТЭНов используется контроллер температуры (терморегулятор) BERME REX C100 FK-02 VAN SSR. Последние три буковки – SSR – обозначают, что выход контроллера предназначен для управления твердотельным реле (Solid State Relay). Кто хочет узнать, что это такое, и какие у него схемы включения – рекомендую мою статью про твердотельные реле.

А кто хочет купить такой регулятор Температуры – комплект для сборки продается на Алиэкспресс!

 

Чем замечателен этот контроллер температуры? Он разительно отличается от старых, классических контроллеров температуры тем, что при приближении к заданной точке он отключается, и догоняет температуру импульсами с переменной скважностью. Импульсы тем короче, чем ближе температура к заданной. В результате – температура, в зависимости от настроек, может поддерживаться с точностью до пол градуса.

А терморегуляторы старой системы тупо работают по гистерезису, в результате, в зависимости от конструкции системы и её инерции, температура меняется в пределах до ±10…15 градусов.

Применение “умного” реле контроля температуры не было бы возможно, если бы в качестве коммутирующего элемента не применялось бы твердотельное реле. Обычному реле пришлось бы несладко…

Датчик обратной связи дает обратную связь регулятору, тут всё понятно.

К слову, точность такой системы сильно зависит от качества установки ТЭНов и термодатчика. Они должны быть установлены так, чтобы обеспечить надежный термоконтакт с нагреваемой пластиной, т.е. контакт должен иметь минимальное тепловое сопротивление. Кроме того, важно установить датчик поближе к нагревательным элементам, особенно если масса нагреваемого металла невелика, и он интенсивно охлаждается.

Твердотельное реле – Fotek SSR-40 DA. Управление постоянным напряжением 24В, коммутация – 220VAC.

Временная задержка прижима пресса

Задержка, в течении которой заготовка “жарится”, устанавливается с помощью реле времени TDM PB 2A:

Реле времени – классическое, такие выпускают много фирм, начиная с OMRON, и заканчивая China Noname. Могут быть разные режимы работы, которые переключаются. Из схемы, приведенной на корпусе реле, видно, что у него два переключающих контакта. Причем один – с задержкой выключения, второй – обычный.

По реле времени, их принципам работы и схемотехнике рекомендую мой капитальный труд. Там на примере ПВЛ рассмотрена вся теория и практика.

Я раньше не понимал, зачем этому реле обычный контакт. Потом дошло – ведь он нужен для самоподхвата, чтобы фиксировать его во включенном состоянии, как в обычном реле или контакторе. Про это подробно рассказано в статье про схемы подключения магнитного контактора.

Обратимся к схеме. При нажатии кнопок Пуск 1 и Пуск 2 напряжение через НЗ контакт РВ1 поступает на питание реле времени РВ, которое включается, и в результате замыкаются его НО контакты РВ2.

Контакт РВ1 – не простой, а с задержкой включения. В данном случае это означает то, что он размыкается после задержки, определяемой таймером РВ. И в течении этого времени подается напряжение на воздушный клапан.

Вот и всё, касаемо электрической схемы. Внешний вид, в процессе монтажа:

 Дополнение 1. Ещё одна схема пневмопресса

Для полноты картины, привожу схему, которую я сочинил при восстановлении пресса для склейки деталей обуви. Алгоритм работы абсолютно такой же, конструкция абсолютно другая.

Используются материалы, на которые нанесен термоклей. При прижиме клей плавится, детали склеиваются.

Схема нарисована коряво, но не это самое страшное. Дело в том, что я, вместо того, чтобы использовать обычные контакты реле времени RL2, применил дополнительно обычное реле RL1. Хотя, в оправдание могу сказать, что пневмоклапан питается через обычное реле (RL1.2), которое в несколько раз дешевле и доступнее. Что дальновиднее, и может быть применено в первой схеме. Кстати, этот станок после меня делает обувь на всю страну уже более 3х лет.

Дополнение 2. Применение в переплетной мастерской

Мой читатель прислал мне фото, что может делать подобный пресс в переплетной мастерской, где делаются красивые книги на заказ.

Пресс применяется (если честно, в настоящий момент это планы) для получения качественного блинтового тиснения.Это когда под клише не подкладывается фольга (какого-то цвета,цветов множество), а кожа или кожзам тиснится просто горячим клише через термостойкую прозрачную пленку. Та же кожа (кожзам) темнеет и получается т.н. блинтовое тиснение. Так же делается тиснение фольгой.

У меня мама работала в переплетной мастерской, так что я понятие имею). Правда, там использовался ручной пресс, а это очень трудоемко.

На сегодня всё, жду вопросов и конструктивной критики в комментариях.