LVDT, ejemplo de un escalamiento para la soldadura de tuercas

En éste artículo te compartiré un caso específico sobre un LVDT, pero antes quisiera comentarte lo siguiente.

Como sabrás mi objetivo es darte información de valor acerca de la Programación en PLC enfocado a la Industria Automotriz.

Después de cuestionarme acerca de mis próximos artículos, me di cuenta que podría ser de mayor utilidad brindarles un poco de mi experiencia como Programador de PLC de forma más directa.

Por ello decidí crear un nuevo formato para mis próximos artículos, en los cuales hablare sobre mi experiencia personal en el campo, algo así como un diario.

Creo que este formato les ayudara a conocer de forma más personal y directa este puesto de trabajo y los retos a los que nos enfrentamos a diario.

Espero te guste este formato y por supuesto que agradecería tu retroalimentación.

Muy bien, empecemos con el tema…

 

Mi tarea como Programador

Como sabrás, llevo tiempo trabajando como programador de PLC en una empresa que construye autopartes para empresas como Ford y GM.

He estado sirviendo como soporte para las lineas de ensamble, en otras palabras, ayudo a los técnicos de mantenimiento cuando ellos no pueden solucionar cierto problema.

Ademas de esta tarea, busco continuamente áreas de oportunidad en la lógica y procesos de dichas lineas de ensamble con en este caso la calibración de los LVDT.

Para entender el problema te explico a grandes rasgos lo que es un LVDT.

 

¿Qué es un LVDT?

LVDT es un acrónimo de Transformador Diferencial Variable Lineal (Linear Variable Differential Transformer).

Es un tipo común de transductor electromecánico que puede convertir el movimiento rectilíneo de un objeto a una señal eléctrica lineal como puede ser Voltaje o Corriente.

En el caso del LVDT Centerline 605-38996 la señal eléctrica es el Voltaje y la distancia que puede medir es de 22mm.

 

Área de oportunidad

El problema que encontré fue básicamente una muy compleja secuencia de pasos a la hora de realizar una calibración después del cambio de un LVDT dañado en las estaciones de soldadura de tuercas.

Habían 3 procedimientos que se necesitaban realizar.

 

Procedimiento 1

 

El primer procedimiento, como se muestra en la imagen anterior, solo tenía que ver con el Hardware y básicamente era definir el valor del pin retraído y extendido.

Este procedimiento es totalmente necesario a la hora de cambiar un LVDT.

 

Procedimiento 2

El objetivo de este procedimiento era el de calcular el error y el factor de conversión específico para el LVDT instalado.

Este procedimiento consistía en entrar a la celda en 2 ocasiones para colocar el LVDT en dos posiciones conocidas y presionar una secuencia de botones específica.

Este procedimiento ha sido un cuello de botella a la hora de reemplazar estos dispositivos ya que no todos lo conocen a la perfección, es difícil de explicar, lleva mucho tiempo implementarlo y es común el cometer errores lo cual aumenta aún más el tiempo muerto del sistema.

 

Procedimiento 3

En este último procedimiento lo que se busca es identificar el valor de las dos posiciones SetDownPosition y BWP utilizadas a la hora de soldar una tuerca.

 

Para el BWP era necesario poner en manual el sistema, entrar a la estación para colocar una tuerca, mover en manual la pistola de soldadura y establecer los nuevos valores.

En el caso del SetDownPosition se utilizaba un valor predefinido para todas las tuercas y todos los modelos, lo cual ocasionaba rechazo de la parte en repetidas ocasiones y por lo tanto, el cambio constante de valores de forma manual.

 

Errores de planteamiento

Considero que el primer procedimiento es totalmente necesario y no hay manera de optimizarse.

En mi opinión y después de investigar sobre el funcionamiento de los LVDT me he dado cuenta que para el procedimiento 2 no es necesario identificar dos posiciones conocidas ya que según el fabricante, el LVDT siempre repite los valores de acuerdo a la posición, incluso cuando esta dañado y no puede hacer todo el desplazamiento.

Por lo anterior, es mejor realizar un escalamiento fijo en el factor de conversión y error, lo cual eliminaría por completo este procedimiento.

En cuanto al tercer procedimiento sería más rápido y efectivo hacer todo en un ciclo de soldadura automática, de esta manera se eliminaría el tiempo perdido de entrar a colocar la tuerca y manipular cada cilindro en manual a solo presionar un botón.

Ademas es importante agregar un valor individual para cada tuerca para el SetDownPosition, de esta manera se tendrá un valor mas preciso para cada modelo.

 

Cálculo del escalamiento fijo en el LVDT

Para el segundo procedimiento, el primer paso sería encontrar el factor de conversión como lo estudiamos en el artículo Señal análoga, escalamiento en 3 pasos.

Según ese artículo el primer paso sería obtener la pendiente, la cual en este caso sería de la siguiente manera:

 

En el PLC este calculo se realizó de la siguiente manera:

 

Una vez obtenida la pendiente, el siguiente paso es despejar y de la ecuación de la recta:

 

Como podrás observar, x1 y y1 valen cero, por lo cual se elimina esa parte de la ecuación.

Por otro lado, según el estándar de mi compañía el 0 del LVDT debe ser cuando el pin esta justo en la superficie del cilindro. Lo anterior se puede observar en la siguiente imagen:

 

El desplazamiento antes descrito es se identifica como la distancia entre los puntos b y a de la imagen anterior.

Según el fabricante, el desplazamiento antes descrito es de 4 milimetros.

Por lo anterior la ecuación quedaría de la siguiente manera:

 

Esta ecuación se calculo de la siguiente manera en el PLC:

 

En la imagen anterior, LVDT.RawValue es el valor directo del LVDT y LVDT.Offset tiene un valor constante de 4.

 

Mejora del tercer procedimiento del LVDT

Para el tercer procedimiento se le agregaron los siguientes pulsadores a la HMI:

 

Get Setpoints: Al presionar este pulsador se activa la función de captura de setpoints (BWP y SetDownPosition) en la siguiente pieza.

 

Gun Retry: En caso de no haber una tuerca en la pistola de soldadura a la hora de la calibración, se puede intentar de nuevo con este pulsador.

SET TARGET POSITIONS: Una vez este la tuerca en posición, la pistola extendida e intensificada, el siguiente paso es presionar este pulsador y todos los valores serán guardados.

 

 

Pruebas de la nueva lógica del LVDT

En primera instancia se agrego la lógica solo en una estación, elegí la estación mas simple para realizar las pruebas.

Actualmente la lógica implementada ya lleva una semana trabajando sin problemas reportados.

Se ha calibrado el LVDT en repetidas ocasiones reduciendo el tiempo de paro del sistema.

Además, el problema con las partes rechazadas se ha reducido gracias a la captura independiente de los valores de cada tuerca para cada modelo.

 

Conclusiones

Como podrás darte cuenta, es importante estar en constante vigilancia de los procesos para encontrar áreas de oportunidad.

En mi opinión, como Ingeniero de Controles y como profesionista en general la mejora continua debe ser una meta perpetua, ya que siempre hay puntos de mejora en todo.

Entre los beneficios de seguir este compromiso están:

• Mejora del proceso de los sistemas, por lo tanto habrá una reducción de fallas y de mantenimiento.
• Aumento de la experiencia, agilidad mental, autoaprendizaje, conocimiento y facilidad para la resolución de problemas.
• Te vuelves más indispensable para tus superiores, pudiendo eventualmente adquirir asensos.
• Y lo más importante, incluso cuando las cosas no salen del todo bien, podrás dormir tranquilo por que sabes que este día hiciste lo mejor que pudiste.

Así que te recomiendo des todo de ti, esa satisfacción no la cambio por nada.

Por cierto, ¿cómo te pareció este artículo? si aprendiste algo nuevo, no dudes en compartirlo.

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Saludos y mucho éxito!

 

 

ACERCA DE GERMAN MADRID

 

Programador e instructor de PLC. Ayudo a estudiantes, técnicos e ingenieros a alcanzar su máximo potencial para así poder aplicar como programador de PLC en la empresa que deseen.

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