ماشین آلات جمع آوری موتوری

دانش صنعت

سیم پیچ کششی مخروطی: چرا کشش ثابت استراتژی اشتباهی برای قرقره های کابل بزرگ است

یکی از متداوم ترین تصورات غلط در عمل سیم پیچی کابل این است که حفظ یک تنظیم تنش ثابت در طول ساخت قرقره کامل بهترین کیفیت سیم پیچ را تولید می کند. در واقع، کشش ثابت بر روی a دستگاه کابل کشی موتوردار در سازه‌های با قطر زیاد قرقره‌های مکانیکی ناپایدار تولید می‌کند، زیرا لایه‌های داخلی - در ابتدای قرقره وقتی شعاع سیم‌پیچ کوچک است - در معرض بارگذاری فشاری از هر لایه بعدی که روی آن‌ها پیچیده شده است، قرار می‌گیرند. همانطور که قرقره به سمت بیرون ساخته می شود، فشار شعاعی تجمعی بر درونی ترین لایه ها به تدریج افزایش می یابد و در نهایت از مقاومت فشاری روکش کابل فراتر می رود و باعث تغییر شکل دائمی عایق در سطوح مشترک می شود. تغییر شکل در خارج قابل مشاهده نیست اما باعث افزایش ظرفیت خازنی و ضعف دی الکتریک بالقوه در نقاط آسیب دیده می شود.

سیم پیچ کششی مخروطی این مشکل را با کاهش عمدی کشش سیم پیچ با افزایش قطر قرقره برطرف می کند. کشش در هر قطر سیم پیچ معین به عنوان درصدی از کشش شروع تنظیم می شود، به دنبال یک پروفیل مخروطی - خطی یا منحنی - که فشار شعاعی را بر روی لایه های داخلی در محدوده قابل قبولی در سرتاسر ساختمان نگه می دارد. یک نسبت مخروطی معمولی برای کابل برق با عایق PVC 60-75٪ است، به این معنی که کشش در قطر بیرونی کامل قرقره 60-75٪ کشش اعمال شده در هسته است. مشخصات مخروطی دقیق توسط مدول ژاکت کابل، هندسه قرقره، و حداکثر تنش فشاری لایه داخلی قابل قبول تعیین می شود - پارامترهایی که به جای آزمون و خطای تجربی روی قرقره های تولید، به محاسبه مهندسی نیاز دارند.

اجرای کشش مخروطی بر روی یک دستگاه کابل کشی اتوماتیک به سیستم کنترل نیاز دارد که قطر سیم پیچ فعلی را به طور مداوم ردیابی کند و نقطه تنظیم تنش مربوطه را در زمان واقعی اعمال کند. قطر سیم‌پیچ را می‌توان از نسبت سرعت تراورس به سرعت چرخشی قرقره به دست آورد - محاسبه‌ای که در اکثر پلتفرم‌های درایو سروو مدرن بدون نیاز به سنسورهای اضافی موجود است. Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. پروفیل های کشش مخروطی را به عنوان بخشی از سیستم دستور محصول در محدوده ماشین جمع آوری کابل سیم موتوری خود پیکربندی می کند و به اپراتورها این امکان را می دهد تا پارامترهای مخروطی صحیح را برای هر مشخصات کابل بدون محاسبه مجدد دستی در دستگاه در طول تعویض محصول ذخیره و به یاد بیاورند.

محاسبه گام تراورس و تأثیر آن بر پایداری لایه قرقره

گام تراورس - فاصله جانبی که کابل در هر چرخش قرقره سیم‌پیچ پیش می‌رود - پارامتری است که تعیین می‌کند کابل چقدر متراکم در عرض فلنج قرقره بسته شده است و اینکه آیا رابط‌های لایه از نظر هندسی پایدار هستند یا خیر. گام تراورس نادرست یکی از دو حالت شکست را ایجاد می‌کند: گام خیلی تنگ لایه‌های همپوشانی ایجاد می‌کند که در آن کابل‌های مجاور تحت کشش سیم‌پیچ به یکدیگر فرو می‌روند و باعث آسیب سطح ژاکت و ارتفاع لایه نامنظم می‌شود که لایه‌های بعدی را ناپایدار می‌کند. گام بیش از حد عریض، شکاف هایی بین پیچ های مجاور ایجاد می کند که به لایه های بالایی اجازه می دهد تا در طول فرآیند سیم پیچی از پیچ های پایینی عبور کنند و عیب مشخصه "لایه متقاطع" را ایجاد می کند که باعث می شود قرقره در تجهیزات پرداخت خودکار غیرقابل استفاده باشد.

گام از نظر تئوری صحیح برای باد تک لایه برابر است با قطر خارجی کابل به اضافه 1 تا 3 درصد فاصله برای تطبیق تغییرات OD در طول قرقره. در عمل، OD اسمی مورد استفاده برای محاسبه گام باید حداکثر حد مشخصات OD باشد تا مقدار اسمی، زیرا گام محاسبه شده در OD اسمی باعث همپوشانی کابلی می شود که در تحمل OD بالایی اجرا می شود. برای کابل‌هایی با تلورانس OD بیشتر از 3%، گام ثابتی که از حداکثر OD محاسبه می‌شود، شکاف‌های قابل مشاهده‌ای را روی کابل اجرا شده در OD اسمی یا حداقل ایجاد می‌کند - در این موارد، یک سیستم تنظیم گام حلقه بسته که OD واقعی کابل را از یک گیج لیزری می‌خواند و گام تراورس را در زمان واقعی به‌روزرسانی می‌کند، کیفیت کامل لایه OD را در سراسر محدوده تولید عالی ارائه می‌کند.

پیکربندی پیچ تراورس بر اساس نوع کابل

برای سیم پیچی چند لایه، محاسبه گام باید زاویه تقاطع لایه به لایه را نیز در نظر بگیرد - زاویه ای که در آن هر لایه متوالی جهت تراورس را در فلنج معکوس می کند. یک زاویه متقاطع بیش از حد تند باعث می شود کابل به جای سوار شدن صاف روی آن، در لایه قبلی در نقطه برگشت فرو برود و یک مهره لبه برجسته در فلنج ایجاد کند که به تدریج با هر لایه رشد می کند و در نهایت مانع از نشستن صحیح کابل در عرض کامل قرقره می شود. کنترل زاویه تقاطع مستلزم تنظیم کاهش سرعت تراورس و مشخصات معکوس در انتهای مسیر فلنج است، که یک تنظیم پارامتر درایو متمایز از گام تراورس حالت ثابت است و باید به طور مستقل برای هر محدوده OD کابل پیکربندی شود.

توالی تغییر قرقره در ماشین های کابل کشی خودکار: به حداقل رساندن طول ضایعات

رویداد تغییر قرقره در دستگاه کابل کشی خودکار انتقالی است که مستقیماً تعیین می کند که چه مقدار طول کابل قابل استفاده در هر چرخه تغییر قرقره از بین می رود. در طول توالی تغییر - از لحظه‌ای که قرقره کامل سیگنال‌های تکمیل شدن را می‌دهد تا لحظه‌ای که قرقره جدید به کشش سیم‌پیچ حالت پایدار می‌رسد - خط اکستروژن بالادست به تولید کابلی ادامه می‌دهد که یا در بافر انباشته تجمع می‌یابد یا نیاز به خط برای کاهش سرعت دارد. کابل تولید شده در حین دشارژ آکومولاتور و انتقال سرعت خط، اغلب در ضخامت دیوار یا موقعیت هادی به دلیل تغییر سرعت، مشخص نیست و این طول باید حذف یا کاهش یابد. به حداقل رساندن این طول ضایعات مستلزم بهینه سازی سه متغیر وابسته به هم است: ظرفیت انباشته، زمان چرخه تغییر قرقره، و ترتیب دست دادن کنترلی بین ماشین برداشت و PLC اصلی خط.

زمان چرخه تغییر قرقره در دستگاه کابل کشی خودکار شامل چندین مرحله متوالی است که هر یک به کل مدت زمان تغییر کمک می کند. درک بودجه زمانی برای هر مرحله مشخص می‌کند که سرمایه‌گذاری مهندسی در اتوماسیون یا بهبود طراحی مکانیکی بیشترین کاهش را در کل زمان چرخه و طول ضایعات مرتبط ایجاد می‌کند.

• تشخیص کامل قرقره و انتقال سیگنال: شمارنده متر به طول هدف می رسد، توالی تغییر را فعال می کند و به انباشته سیگنال می دهد که تخلیه را شروع کند - این مرحله در یک سیستم مدرن کنترل شده با PLC باید کمتر از 200 میلی ثانیه طول بکشد. سیستم‌های منطق رله اغلب تاخیرهای ۱ تا ۳ ثانیه‌ای را معرفی می‌کنند که ظرفیت انباشته‌کننده را قبل از شروع توالی مکانیکی مصرف می‌کند.
• برش کابل و محکم کردن دم: کاتر پرنده یا کاتر ثابت فعال می شود، کابل را قطع می کند و دم آن به قرقره کامل محکم می شود - مدت زمان کلی معمولاً 1 تا 3 ثانیه در سیستم های خودکار. بستن دم دستی این زمان را به 15 تا 30 ثانیه افزایش می دهد و نیاز به توقف کامل خط دارد
• برداشتن کامل قرقره و قرار دادن قرقره خالی: کالسکه قرقره یا برجک می‌چرخد یا شاخص می‌شود تا قرقره خالی را در موقعیت سیم پیچی قرار دهد - ماشین‌های جمع‌آوری به سبک برجک این مرحله را در 3 تا 6 ثانیه کامل می‌کنند. ماشین‌های تک موقعیتی که نیاز به تعویض لیفتراک دارند، بسته به چیدمان امکانات و در دسترس بودن تجهیزات، 2 تا 8 دقیقه طول می‌کشد.
• اتصال سرب و شتاب سیم پیچ اولیه: سیم کابل به هسته قرقره جدید متصل می شود، و درایو سیم پیچ برای مطابقت با سرعت خط شتاب می گیرد - ماشین های جمع کننده سروو می توانند این شتاب را در 2 تا 4 ثانیه کامل کنند. سیستم های درایو DC قدیمی ممکن است 8 تا 15 ثانیه طول بکشد تا به کشش سیم پیچ پایدار برسند

طول کل ضایعات تولید شده در هر تغییر قرقره حاصل ضرب سرعت خط و مجموع تمام مراحلی است که در طی آن انباشته تخلیه می شود و جمع آوری هنوز در کشش حالت پایدار سیم پیچ نشده است. در سرعت خط 200 متر در دقیقه، یک زمان کل تعویض 30 ثانیه ای، 100 متر کابل بالقوه خارج از مشخصات در هر رویداد تغییر تولید می کند - هزینه مواد قابل توجهی در خطی که چندین بار تغییر قرقره در هر شیفت دارد. کاهش زمان تعویض به 8 ثانیه از طریق برداشتن برجک و شتاب سروو، این زمان را به حدود 27 متر کاهش می دهد، کاهش 73 درصدی در ضایعات هر تعویض که تأثیر مستقیمی بر بازده تولید و هزینه مواد در هر کیلومتر از کابل تولید شده دارد.

معماری بازخورد تنشی: کنترل مبتنی بر رقصنده در مقابل کنترل مبتنی بر سلول بار

ماشین‌های جمع‌آوری کابل سیم موتوری از یکی از دو معماری اصلی اندازه‌گیری تنش برای تولید سیگنال بازخورد برای حلقه کنترل تنش سیم‌پیچ استفاده می‌کنند: بازخورد موقعیت غلتک رقصنده یا اندازه‌گیری مستقیم کشش سلول بار. هر معماری دارای ویژگی‌های پاسخ متمایز، الزامات کالیبراسیون و حالت‌های خرابی است که بسته به نوع کابل، سرعت خط و الزامات پایداری کشش برنامه، یکی یا دیگری را مناسب‌تر می‌کند. درک تفاوت‌های اساسی به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم صحیح را برای نصب‌های جدید مشخص کنند و مشکلات عملکرد کنترل را در سیستم‌های موجود بدون پیش‌فرض تنظیم مجدد کنترل‌کننده به عنوان اولین پاسخ، تشخیص دهند.

کنترل کشش مبتنی بر رقصنده از موقعیت یک غلتک فنری یا بارگذاری شده با پنوماتیک در مسیر کابل به عنوان معیار غیرمستقیم کشش استفاده می‌کند - جابجایی رقصنده متناسب با نیروی کشش زمانی است که جرم رقصنده و نیروی فنر یا نیروی پیش بار پنوماتیکی مشخص باشد. مزیت کلیدی آن سادگی مکانیکی و قابلیت انباشت ذاتی است: حرکت غلتکی رقصنده بافری را فراهم می کند که گذرهای سرعت را بدون نیاز به پاسخ فوری حلقه کنترل جذب می کند. محدودیت این است که موقعیت رقصنده یک اندازه گیری کشش غیرمستقیم است - نیرو را در نقطه تماس رقصنده اندازه گیری می کند، که می تواند با کشش در نقطه سیم پیچ به دلیل اصطکاک در مسیر کابل بین رقصنده و قرقره، به ویژه در کابل های با قطر بزرگ با سفتی خمشی بالا که اصطکاک تماس قابل توجهی را در برابر غلطک های راهنما و چشمک ها ایجاد می کند، متفاوت باشد.

اندازه گیری کشش سلول بار یک مبدل نیروی کرنش سنج را مستقیماً در مسیر کابل قرار می دهد - چه به عنوان یک غلتک راهنمای ابزاردار یا به عنوان یک سنسور نیروی واکنش روی یک پایه راهنما ثابت - و یک سیگنال الکتریکی مستقیم متناسب با کشش کابل در نقطه اندازه گیری ارائه می دهد. سیستم‌های لودسل خطای اندازه‌گیری ناشی از اصطکاک سیستم‌های رقصنده را حذف می‌کنند و سیگنال کششی با پهنای باند بالاتر را ارائه می‌کنند که برای کاربردهای سیم‌پیچ با سرعت بالا که در آن تنش‌های گذرای سریع باید در چرخش‌های سیم‌پیچ جداگانه شناسایی و اصلاح شوند، مناسب‌تر است. تعادل این است که لودسل ها هیچ قابلیت بافری ندارند - حلقه کنترل باید به هر گذر تنشی پاسخ دهد و به پهنای باند کنترل بالاتر و تنظیم دقیق PID برای جلوگیری از نوسان نیاز دارد. سیستم‌های لودسل نیز به کالیبراسیون دوره‌ای برای حفظ دقت اندازه‌گیری نیاز دارند، زیرا فشار سنج صفر در طول زمان با دما و خستگی مکانیکی تغییر می‌کند.

سازگاری مکانیکی قرقره سیم پیچ: استانداردهای رابط شفت و رتبه بندی بار

منبعی که اغلب نادیده گرفته می‌شود مشکلات کیفیت سیم‌پیچ در ماشین‌های جمع‌آوری کابل سیم موتوری، ناسازگاری مکانیکی بین قرقره‌های سیم‌پیچ و رابط شفت ماشین برداشت است. سازندگان کابل معمولاً موجودی مختلط قرقره‌ها را از چندین تامین‌کننده در طول سال‌ها کار جمع‌آوری می‌کنند، با تغییرات ابعادی ظریف در قطر سوراخ، هندسه راه کلید و تمرکز فلنج که باعث ایجاد مشکلاتی در ماشین‌های برداشت با تلرانس شفت تنگ می‌شود. یک قرقره با قطر سوراخ 0.3 میلی متر بزرگتر از نامی شفت، یک تناسب فاصله ایجاد می کند که به قرقره اجازه می دهد تحت کشش سیم پیچ به صورت غیرمرکز حرکت کند - خروج از مرکز یک موج کششی یک بار در هر چرخش ایجاد می کند که سیستم کنترل نمی تواند آن را سرکوب کند زیرا به جای ایجاد فرآیند، به طور مکانیکی القا می شود.

پارامترهای مکانیکی قرقره مربوطه که باید از نظر سازگاری با دستگاه جمع‌آوری کابل سیم موتوری تأیید شوند عبارتند از: قطر سوراخ و تلرانس، عرض و عمق راه‌کلید، مشخصات خروجی فلنج و ظرفیت وزن نامی قرقره در حداکثر سطح پر شدن کابل. ظرفیت وزن قرقره به ویژه در ماشین های کابل کشی خودکار با قابلیت نیروی تراورس بالا بسیار مهم است - کشش سیم پیچ اعمال شده در عرض کامل تراورس قرقره باعث ایجاد گشتاور خمشی قابل توجهی در یاتاقان های شفت قرقره می شود و فراتر از درجه بندی ساختاری قرقره می تواند باعث تغییر شکل فلنج شود که به طور دائمی به فلنج آسیب می زند و در صورت آسیب رساندن به قرقره باعث ایجاد خطر ایمنی برای اسپول می شود.

• بررسی قطر سوراخ: قطر سوراخ‌های دسته‌های قرقره جدید را با یک گیج حفره کالیبره شده قبل از قرار دادن آنها در سرویس تولید اندازه‌گیری کنید - فقط قرقره‌هایی را در محدوده 0.05± میلی‌متر قطر اسمی شفت برای کاربردهای برداشت دقیق بپذیرید. تلورانس‌های وسیع‌تر به آستین‌های آداپتور مخروطی نیاز دارند که پیچیدگی و پتانسیل خروج از مرکز را اضافه می‌کنند.
• بازرسی خروجی فلنج: خروجی صفحه فلنج را با یک نشانگر صفحه بر روی سنبه مرجع قبل از اولین استفاده و پس از هر رویداد ریزش قرقره بررسی کنید - خروجی بیش از 0.5 میلی متر در شعاع فلنج 300 میلی متری نشان دهنده تغییر شکل فلنج است که باعث خطاهای زمان بندی معکوس تراورس و تشکیل مهره لبه می شود.
• محاسبه حداکثر وزن پر: حداکثر وزن پر کردن کابل را به‌عنوان حاصل ضرب حجم خالص ذخیره‌سازی قرقره (حجم کل قرقره منهای حجم هسته) و وزن کابل در واحد حجم محاسبه کنید - بررسی کنید که این مقدار کمتر از ظرفیت بار ناخالص اسپول، که شامل وزن قطره قرقره است، با حداقل ضریب ایمنی 1.5 است.
• کلاس فیت ویوی: یک کلید نزدیک (JS9/h9 یا معادل آن به ازای ISO 286) را برای کاربردهای برداشت به جای تلورانس‌های تناسب معمولی که برای انتقال برق عمومی استفاده می‌شود، مشخص کنید - جاهای کلیدی شل اجازه چرخش قرقره را نسبت به شفت در حین شتاب و کاهش سرعت می‌دهد و رویدادهای ریز لغزشی ایجاد می‌کند که سنبله‌های تنش موضعی ایجاد می‌کند.

ادغام مجدد ماشین های کابل کشی خودکار در خطوط اکستروژن موجود

افزودن یک ماشین کابل کشی خودکار به یک خط اکستروژن موجود که در اصل برای برداشت دستی طراحی شده بود، شامل چالش های یکپارچه سازی کنترلی است که اغلب در مرحله برنامه ریزی پروژه دست کم گرفته می شوند. کنترل کننده سرعت حمل و نقل خط اکستروژن به گونه ای طراحی شده است که به عنوان مرجع سرعت پایانه خط عمل کند - سرعت تولید را تنظیم می کند و تمام تجهیزات بالادستی به دنبال آن هستند. هنگامی که یک دستگاه برداشت خودکار اضافه می شود، دومین سیستم کنترل حلقه بسته را در انتهای خط معرفی می کند که همچنین تلاش می کند تنش کابل را از طریق تنظیم سرعت تنظیم کند. بدون هماهنگی مناسب این دو حلقه کنترل، آنها برهم کنش معکوس دارند: حمل و نقل سرعت را در پاسخ به سیگنال افت تنش افزایش می‌دهد در حالی که درایو جمع‌آوری به طور همزمان سرعت را در پاسخ به همان افت تنش کاهش می‌دهد، و یک نوسان پایدار ایجاد می‌کند که هیچ یک از حلقه‌ها نمی‌توانند به طور مستقل آن را حل کنند.

راه حل استاندارد این است که درایو جمع‌آوری را در حالت کنترل گشتاور به جای حالت کنترل سرعت پیکربندی کنید، در حالی که درایو تخلیه به عنوان اصلی‌ترین سرعت باقی می‌ماند. در حالت کنترل گشتاور، درایو جمع‌آوری یک گشتاور سیم‌پیچ ثابت مربوط به نقطه تنظیم تنش هدف اعمال می‌کند و سرعت سیم‌پیچ به‌طور خودکار تنظیم می‌شود تا با سرعت خروجی حمل‌ونقل مطابقت داشته باشد - مشابه اینکه یک ترمز غیرفعال بدون توجه به سرعت، مقاومت ثابتی را ایجاد می‌کند. سپس موقعیت غلتک رقصنده فقط به عنوان یک سیگنال ترمیم برای تنظیم نقطه تنظیم گشتاور عمل می کند، نه به عنوان مرجع سرعت اولیه. این معماری کنترل مشکل تعامل حلقه را از بین می‌برد زیرا درایو جمع‌آوری دیگر برای کنترل سرعت کابل با کشنده رقابت نمی‌کند - این به سادگی یک گشتاور مقاومت کنترل‌شده را فراهم می‌کند که کنترل‌کننده سرعت حمل‌ونقل می‌تواند بدون درگیری در برابر آن حرکت کند.

در سال 2002 در شانگهای با سرمایه گذاری از تایوان تأسیس شد و از طریق شرکت Jiangsu Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. در Yixing، Wuxi در سال 2017 گسترش یافت. توسط طیف گسترده ای از تولید کنندگان تجهیزات اصلی. فرآیند مهندسی ادغام با ممیزی سیستم کنترل خط موجود برای شناسایی نوع درایو حمل‌ونقل، قابلیت پروتکل ارتباطی و ورودی/خروجی موجود برای قفل کردن آغاز می‌شود – به دنبال آن یک معماری یکپارچه‌سازی تعریف‌شده که مشخص می‌کند دقیقاً چگونه درایو برداشت مرجع سرعت خود را دریافت می‌کند و سیگنال رقصنده چگونه مسیریابی می‌شود تا از تعامل حلقه جلوگیری شود. این رویکرد ساختاریافته به طور مداوم زمان راه اندازی مقاوم سازی را در مقایسه با نصب های الحاقی ناهماهنگ که در آن مشکلات تعامل کنترلی در طول آزمایش های تولید کشف و به طور مکرر حل می شوند، کاهش داده است.