ماشین پرداخت موتوری تجهیزات

دانش صنعت

کنترل تنش فعال در تجهیزات پرداخت کابل سیم موتوری : تفاوت آن با ترمز غیرفعال

تمایز اساسی بین سیستم‌های بازپرداخت موتوری و غیرفعال در نحوه ایجاد و حفظ پس‌تنش در طول فرآیند باز کردن نهفته است. سیستم‌های غیرفعال - ترمزهای پودر مغناطیسی، ترمزهای دیسکی اصطکاکی، یا مکانیزم‌های کشش مکانیکی - یک گشتاور مقاومتی ثابت یا قابل تنظیم دستی را به محور قرقره اعمال می‌کنند، با تکیه بر کشش مکانیکی برای ایجاد کشش در سیم هنگام کشیده شدن توسط فرآیند پایین‌دست. این رویکرد در شرایط ثابت به اندازه کافی کار می کند، اما در دو لحظه بحرانی هر دوره تولید به طور قابل پیش بینی شکست می خورد: شتاب از سکون و کاهش سرعت تا توقف. در طول شتاب، اینرسی یک قرقره کابل سنگین کامل به این معنی است که گشتاور ترمز مورد نیاز برای حفظ کشش هدف به طور قابل‌توجهی بیشتر از زمان دویدن در حالت ثابت است - یک ترمز غیرفعال برای کشش حالت ثابت به ایجاد یک حلقه شل در حین شتاب اجازه می‌دهد، که پس از آن بهم می‌پیچد زیرا سیم کشش در پایین‌دست به طور کامل تثبیت می‌شود و می‌تواند منجر به تثبیت سرعت ریزش شود.

تجهیزات پرداخت کابل سیم موتوری با هدایت فعال قرقره در جهت باز شدن پیچ با یک گشتاور کنترل شده که اینرسی قرقره را در مراحل شتاب و کاهش سرعت جبران می کند، این مشکل را حل می کند. سیستم درایو - معمولاً یک موتور AC با کنترل بردار یا یک درایو سروو - یک مرجع سرعت را از خط پایین دست دریافت می کند و یک فرمان گشتاور محاسبه شده برای حفظ غلتک رقصنده در موقعیت هدف خود در تمام محدوده سرعت اعمال می کند. هنگامی که خط پایین دست شتاب می گیرد، درایو برگشت موتوری، گشتاور خروجی خود را افزایش می دهد تا کابل را به طور فعال باز کند تا اینکه منتظر رقصنده سقوط و سیگنال کسری تنش باشد. نتیجه یک پروفیل کششی است که در کل محدوده شتاب و کاهش سرعت در محدوده ± 5% از نقطه تنظیم باقی می‌ماند - سطحی از کنترل که سیستم‌های غیرفعال نمی‌توانند روی قرقره‌های کابل با قطر بزرگ و اینرسی بالا به دست آورند.

Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. الگوریتم های جبران اینرسی را در پیکربندی درایو تجهیزات پرداخت کابل سیم موتوری خود ادغام می کند که بر اساس قطر قرقره و محدوده وزن واقعی مشخص شده برای هر نصب کالیبره شده است. پارامترهای جبران اینرسی در طول راه اندازی با استفاده از تست رمپ شتاب کنترل شده تنظیم می شوند و پایداری کشش حاصل در برابر پوشش هدف قبل از ورود خط به تولید تأیید می شود - به این ترتیب اطمینان حاصل می شود که ویژگی های عملکرد از اولین اجرای تولید به جای نیاز به تنظیم طولانی آزمون و خطا توسط اپراتورهای مشتری، الزامات فرآیند را برآورده می کند.

جبران قطر قرقره: چرا تنش پرداختی بدون آن تغییر می کند؟

یک قرقره کابل که در یک ماشین پرداخت کابل موتوری باز می شود، قطر موثر خود را به طور مداوم در طول اجرا تغییر می دهد - از قطر لایه بیرونی شروع می شود و با مصرف کابل تا قطر هسته کاهش می یابد. برای یک قرقره صنعتی بزرگ معمولی، این تغییر قطر می تواند نشان دهنده نسبت 3:1 تا 5:1 بین حالت های پر و خالی باشد. اگر درایو پرداخت به جای جبران این تغییر قطر، یک نقطه تنظیم سرعت چرخشی ثابت را حفظ کند، سرعت خروجی کابل خطی به طور متناسب با خالی شدن قرقره کاهش می‌یابد و فرآیند پایین‌دستی را مجبور می‌کند که سرعت تغذیه متغیر را بپذیرد یا برای جذب کسری به بافر انباشته تکیه کند. در خطوط اکستروژن که سرعت تغذیه هادی مستقیماً بر ضخامت دیواره عایق تأثیر می‌گذارد، تغییر قطر جبران‌نشده در بازده به افزایش تدریجی ضخامت دیواره با خالی شدن قرقره تبدیل می‌شود - نقصی که به کندی ایجاد می‌شود تا بررسی‌های اولیه کیفیت را انجام دهد اما در نمونه‌برداری آماری در طول قرقره ناموفق است.

رویکرد مهندسی صحیح، تخمین قطر قرقره پیوسته با تصحیح سرعت خودکار اعمال شده در درایو پرداخت است. تخمین قطر را می توان از طریق سه روش پیاده سازی کرد که هر کدام ویژگی های دقت و الزامات سخت افزاری متفاوتی دارند:

• ادغام موقعیت رقصنده: جابجایی غلتک رقصنده در طول زمان برای تخمین طول کابل مصرفی یکپارچه می شود، که با هندسه قرقره شناخته شده برای محاسبه قطر سیم پیچ فعلی ترکیب می شود - برای هندسه های ثابت قرقره موثر است اما اگر رقصنده در نزدیکی محدوده های سفر خود برای مدت طولانی کار کند، خطا جمع می شود.
• محاسبه نسبت سرعت: نسبت بین سرعت رمزگذار قرقره پرداخت و سرعت رمزگذار خط پایین دستی برای محاسبه قطر بازگشایی مؤثر در زمان واقعی استفاده می‌شود - دقیق و خود تصحیح می‌شود، اما نیاز به سیگنال سرعت قابل اعتماد از فرآیند پایین‌دستی دارد که با کنترل‌کننده پرداخت همگام‌سازی شود.
• اندازه گیری نوری مستقیم: سنسور فاصله لیزری یا مبدل اولتراسونیک قطر بیرونی قرقره فعلی را مستقیماً اندازه گیری می کند - بالاترین روش، مستقل از خطای محاسباتی انباشته، اما هزینه سخت افزار سنسور را اضافه می کند و نیاز به محافظت در برابر گرد و غبار کابل و آلودگی روان کننده در میدان اندازه گیری دارد.

در عمل، روش محاسبه نسبت سرعت بهترین تعادل دقت و سادگی اجرا را برای اکثر افراد ارائه می دهد. دستگاه پرداخت کابل سیم اتوماتیک تاسیسات نرخ به روز رسانی جبران باید برای ردیابی تغییرات قطر بین لایه های سیم پیچ منفرد کافی باشد - برای یک کابل معمولی با قطر عایق 1.5 میلی متری روی یک قرقره با عرض تراورس 400 میلی متر، هر لایه تقریباً 0.003 میلی متر تغییر قطر را نشان می دهد، که به نرخ به روز رسانی حداقل یک محاسبه در هر چرخش قرقره برای حفظ دقت جبران در 05٪ دقت عمل نیاز دارد.

بارگذاری و تراز کردن قرقره: عوامل مکانیکی که یکنواختی کشش را تعیین می کنند

عدم یکنواختی کشش در تجهیزات بازپرداخت کابل سیم موتوری اغلب به مشکلات سیستم کنترل نسبت داده می‌شود، زمانی که علت اصلی ناهماهنگی مکانیکی در محل نصب قرقره باشد. یک قرقره نصب شده با محور چرخشی خود غیر عمود بر جهت پرداخت - حتی 1 تا 2 درجه - یک تغییر کشش سینوسی در فرکانس سیم پیچی ایجاد می کند زیرا کابل به طور متناوب به سمت وجه فلنج در حین باز کردن کشیده می شود. این موج کششی بر روی غلتک رقصنده به عنوان یک نوسان ریتمیک ظاهر می شود که حلقه کنترل تنش نمی تواند آن را سرکوب کند زیرا فرکانس اختلال با پهنای باند حلقه کنترل مطابقت دارد یا از آن فراتر می رود. تغییر کشش حاصل معمولاً 8 تا 15 درصد پیک به پیک در فرکانس سیم پیچ است و به تنظیمات تنظیم PID پاسخ نمی دهد، و اپراتورها را به اشتباه به این نتیجه می رساند که سیستم کنترل منبع مشکل است.

تراز مناسب قرقره هم به عمودگرایی محوری و هم به مرکزیت جانبی قرقره نسبت به جهت پرداخت نیاز دارد. عمودگرایی محوری توسط هندسه قاب پرداخت و هم ترازی بلوک یاتاقان شفت قرقره تنظیم می شود - با استفاده از نشانگر شماره گیری که در امتداد صفحه فلنج قرقره عبور می کند در حالی که شفت با دست می چرخد ​​تأیید می شود. مرکزیت جانبی تضمین می کند که کابل با زاویه مناسب برای اولین چشمک راهنما از قرقره خارج می شود و زاویه ناوگان - زاویه بین نقطه خروج کابل در قرقره و خط مرکزی اولین راهنما - را که باید کمتر از 1.5 درجه نگه داشته شود تا از سایش فلنج و ساییدگی لبه در بیرونی ترین لایه های کابل جلوگیری شود.

خطاهای رایج نصب قرقره و اثرات کشش آنها

طراحی دنباله تغییر حلقه: به حداقل رساندن زمان توقف بدون به خطر انداختن کنترل تنش

رویداد تغییر قرقره - انتقال از یک قرقره تخلیه شده به یک قرقره کامل جدید در دستگاه پرداخت خودکار کابل سیم - بالاترین لحظه در چرخه عملکرد سیستم پرداخت از نظر تداوم تولید و از منظر کنترل تنش است. در خطوط بدون ذخیره‌کننده اختصاصی تغییر قرقره، فرآیند پایین‌دستی باید به طور کامل برای مدت زمان تغییر متوقف شود، که در یک سیستم بارگیری دستی بسته به وزن قرقره و در دسترس بودن تجهیزات حمل‌ونقل معمولاً 3 تا 8 دقیقه طول می‌کشد. برای یک خط اکستروژن که به طور مداوم کار می کند، حتی یک توقف 3 دقیقه ای نیاز به یک دوره پاکسازی و تثبیت راه اندازی قبل از بازگشت کیفیت محصول به مشخصات دارد - به طور موثر باعث می شود که کل تلفات تولید در هر تغییر قرقره 8 تا 15 دقیقه خروجی قابل استفاده باشد.

سیستم‌های اسپلایس پرنده - که در حالی که هر دو در حال حرکت هستند، دم قرقره تخلیه شده را به سرب قرقره جدید می‌پیوندند - این تلفات تولید را از بین می‌برند اما به هماهنگی زمان‌بندی دقیق بین محرک اتصال، درایو پرداخت و سیستم انباشته‌کننده نیاز دارند. اتصال باید زمانی اتفاق بیفتد که آکومولاتور طول کابل ذخیره شده خود را آزاد می کند تا سرعت خط پایین دست را در طول توقف لحظه ای قرقره تخلیه شده حفظ کند. اگر ظرفیت انباشته کننده برای پوشش زمان توالی کامل اتصال کافی نباشد، فرآیند پایین دست با کاهش تنش مواجه می شود که باعث می شود کراس هد اکستروژن شاهد کاهش تنش لحظه ای باشد - به طور بالقوه به هادی اجازه می دهد خارج از مرکز درون قالب سرگردان شود و طولی از عایق خارج از مرکز تولید کند که باید از بین برود.

• اندازه آکومولاتور برای اسپلایس پروازی: طول کورس آکومولاتور باید حداقل 1.5 برابر خروجی کابل در طول حداکثر زمان توالی اتصال مورد انتظار ذخیره شود، با حاشیه اضافی 50 درصدی برای تغییر در زمان پاسخ اپراتور و زمان چرخه سر اتصال تحت شرایط تولید.
• قابلیت اطمینان تشخیص انتهای دم: حسگرهای نوری یا القایی که وضعیت تقریباً خالی بودن قرقره را تشخیص می‌دهند باید سیگنال شروع اتصال را با اطلاع قبلی کافی -معمولاً زمانی که 2 تا 3 لایه کابل روی قرقره باقی می‌ماند- راه‌اندازی کنند تا به اکومولاتور اجازه دهد تا ظرفیت ذخیره‌سازی کامل خود را قبل از شروع رویداد اتصال ایجاد کند.
• پیش شتاب قرقره جدید: درایو قرقره جدید باید قبل از درگیر شدن گیره اتصال، به قرقره تازه سرعت ببخشد تا با سرعت سطح فعلی خط مطابقت داشته باشد - اتصال به یک قرقره ثابت یا با حرکت آهسته یک ضربه کششی ایجاد می کند زیرا نقطه اتصال از قرقره قدیمی به قرقره جدید تغییر می کند و به طور بالقوه باعث شکستن اتصال اتصال روی سیم ریز می شود.
• تثبیت مجدد کشش پس از اتصال: پس از اتصال، حلقه کنترل تنش پرداخت به یک دوره تثبیت مجدد نیاز دارد زیرا از عملکرد بر روی ویژگی های اینرسی قرقره قدیمی به قرقره کامل جدید منتقل می شود - سیستم کنترل باید یک انتقال نرم در پارامترهای جبران اینرسی اعمال کند تا یک تغییر مرحله فوری برای جلوگیری از بیش از حد مجاز.

ادغام ماشین پرداخت کابل موتوری با سیستم های کنترل خط اکستروژن

یک ماشین پرداخت کابل موتوری که به عنوان یک واحد مستقل کار می کند - با نقطه تنظیم تنش مستقل و حلقه کنترل رقصنده - یک تضاد ذاتی با سیستم کنترل سرعت حمل و نقل خط اکستروژن ایجاد می کند. هر دو سیستم تلاش می‌کنند تنش کابل را در نقاط مربوطه خود تنظیم کنند: بازپرداخت کشش بالادست را در ورودی هادی حفظ می‌کند، و حمل‌ونقل کشش پایین دست را در خروجی کابل عایق‌شده حفظ می‌کند. اگر این دو حلقه کنترلی از طریق یک پیوند ارتباطی مشترک هماهنگ نباشند، می توانند وارد یک نوسان متضاد شوند که در آن سود در پاسخ به افت رقصنده تنش را افزایش می دهد در حالی که حمل و نقل همزمان سرعت را در پاسخ به افزایش تنش کاهش می دهد - ایجاد یک تعامل رفت و برگشت پایدار که هیچ یک از حلقه ها نمی توانند به طور مستقل حل کنند.

رویکرد یکپارچه سازی صحیح یک معماری کنترل سلسله مراتبی است که در آن PLC اصلی خط اکستروژن یک مرجع سرعت به درایو تجهیزات پرداخت کابل سیم موتوری به عنوان یک سیگنال پیشخور ارائه می دهد، با حلقه کنترل موقعیت رقصنده پرداخت به عنوان یک تنظیم تریم در بالای مرجع سرعت اصلی به جای یک کنترل کننده سرعت مستقل عمل می کند. در این پیکربندی، درایو پرداخت به طور فعال از طریق سیگنال پیش‌خور از سرعت خط پیروی می‌کند، و حلقه رقصنده فقط باید عدم تطابق سرعت باقیمانده را تصحیح کند - کاهش نیاز پهنای باند کنترل و حذف پتانسیل تعامل حلقه. پیوند ارتباطی بین PLC اصلی خط و درایو پرداخت باید از یک پروتکل فیلدباس قطعی - PROFIBUS، EtherNet/IP، یا PROFINET - با زمان چرخه کمتر از 10 میلی ثانیه استفاده کند تا اطمینان حاصل شود که سیگنال پیش‌خور با زمان کافی برای مؤثر بودن در طول رمپ‌های شتاب خط ارسال می‌شود.

Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. که در سال 2002 در شانگهای تأسیس شد و از طریق شرکت Jiangsu Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. سری، میتسوبیشی Q و سری iQ-R و آلن برادلی ControlLogix. رابط درایو پرداخت از پیش پیکربندی شده است تا مرجع سرعت اصلی را از طریق پروتکل فیلدباس مناسب بپذیرد، با پارامترهای حلقه trim رقصنده به‌طور کارخانه‌ای روی یک پیکربندی شروع پایدار تنظیم شده است که اپراتورها می‌توانند بدون نیاز به تخصص برنامه‌نویسی درایو، در محل به خوبی تنظیم کنند. این رویکرد یکپارچه سازی زمان راه اندازی برای تاسیسات خط جدید را کاهش می دهد و مشکلات تعامل کنترلی را که زمانی که تجهیزات پرداخت از تامین کنندگان مختلف به خط اکستروژن موجود بدون هماهنگی مهندسی معماری کنترل اضافه می شود، رایج هستند، حذف می کند.

انتخاب نقطه تنظیم تنش برای مواد هادی و سنج های مختلف

انتخاب نقطه تنظیم تنش صحیح در دستگاه پرداخت کابل سیم اتوماتیک به انتخاب یک مقدار میانی راحت در محدوده عملکرد دستگاه نیست - این یک محاسبه خاص برای مواد است که سه شرط رقیب را متعادل می کند: کشش کافی برای حفظ صافی هادی و جلوگیری از خراش باز شدن قرقره، کشش به اندازه کافی کم برای جلوگیری از کشیدگی رسانا در محدوده کشش قابل ارتجاع، و کشش کافی برای جلوگیری از کشش رسانا فراتر از حد کشش قابل ارتجاع. هر یک از این الزامات محدودیت متفاوتی را بر پنجره کشش قابل قبول تحمیل می کند و تقاطع هر سه محدودیت محدوده عملکرد صحیح را برای یک مشخصات هادی معین مشخص می کند.

ازدیاد طول هادی بحرانی ترین محدودیت برای هادی های ریز سنج و با خلوص بالا است. هنگامی که کشش بازپرداخت از حد متناسب هادی بیشتر شود - سطح تنشی که در زیر آن تغییر شکل کاملاً الاستیک است - کشیدگی دائمی رخ می دهد که سطح مقطع هادی را کاهش می دهد و مقاومت آن را در واحد طول افزایش می دهد. برای هادی‌های مسی بدون اکسیژن (OFC)، حد متناسب کمتر از مس گام سخت الکترولیتی (ETP) است، به این معنی که نقطه تنظیم کشش قابل قبول برای سیم استاندارد ممکن است باعث افزایش طول قابل اندازه‌گیری در هادی‌های OFC با همان گیج شود. حد کشش بر حسب نیوتن برای یک هادی معین را می توان از حد تنش متناسب (معمولاً 30 تا 40 درصد استحکام تسلیم برای یک حاشیه عملیاتی محافظه کارانه) ضرب در سطح مقطع هادی محاسبه کرد - محاسبه ای که باید برای هر مشخصات هادی انجام شود نه اینکه فرض شود مقیاس خطی با وزن هادی انجام شود.

این مقادیر به عنوان نقطه شروع مهندسی عمل می کنند و باید در برابر داده های مکانیکی تامین کننده هادی خاص برای لات تولید واقعی تأیید شوند. خواص مکانیکی رسانا بین تامین‌کنندگان و بین دسته‌های تولیدی از همان تامین‌کننده متفاوت است - به‌ویژه برای هادی‌های رشته‌ای که در آن پارامترهای کشش سیم بر قدرت تسلیم نهایی رشته تأثیر می‌گذارند. ایجاد یک پروتکل اعتبار سنجی کشش - شامل یک آزمایش کوتاه در نقطه تنظیم پیشنهادی و به دنبال آن اندازه‌گیری مقاومت در هر متر در طول نمونه - تأیید می‌کند که کشش عملیاتی در محدوده الاستیک برای ماده واقعی در حال پردازش است، نه اینکه صرفاً بر مشخصات مواد اسمی تکیه کند.