Producenci maszyn do zwijania kabli

Wiedza branżowa

Projekt mechanizmu przesuwu: jak dokładność rozmieszczenia drutu wpływa na jakość cewki

Mechanizm przesuwający na Maszyna do zwijania reguluje sposób rozłożenia drutu lub kabla na całej szerokości cewki podczas nawijania. W większości środowisk produkcyjnych wydajność przesuwu ocenia się na podstawie oględzin gotowej powierzchni cewki, ale ta kontrola powierzchni pomija najważniejsze problemy z jakością, które rozwijają się wewnątrz korpusu cewki na wielu warstwach. Nierówny rozkład podziałki — spowodowany niedopasowaniem prędkości przesuwu do prędkości uzwojenia, luzem w śrubie napędowej napędu przesuwu lub niespójnym zaprogramowaniem podziałki w punktach przejścia średnicy — powoduje lokalne skupiska ciśnienia wewnątrz cewki, w których warstwy są nieprawidłowo zagnieżdżone. Te punkty nacisku zniekształcają geometrię izolacji najbardziej wewnętrznych warstw kabla i stwarzają warunki do uszkodzeń spowodowanych ścieraniem podczas rozwijania, szczególnie w zastosowaniach, w których kabel jest ciągnięty od środka cewki.

Zmienną inżynierską, która bezpośrednio kontroluje dokładność obrotu, jest częstotliwość aktualizacji stosunku podziałki do średnicy. W miarę zwiększania się średnicy cewki podczas nawijania, liniowa prędkość powierzchniowa w punkcie nawijania wzrasta, nawet jeśli prędkość obrotowa trzpienia pozostaje stała. A Maszyna do nawijania cewek który nie oblicza w sposób ciągły i nie aktualizuje skoku poprzecznego, aby skompensować wzrost średnicy, spowoduje coraz węższy podział w warstwach wewnętrznych i coraz większy skok w kierunku warstw zewnętrznych — wada, która wydaje się jednolita na powierzchni cewki, ale tworzy przekrój poprzeczny z nierównoległymi granicami warstw. Systemy przesuwu napędzane serwo z kompensacją średnicy w czasie rzeczywistym, wywodzącą się albo z algorytmu zliczania warstw, albo z czujnika bezpośredniego pomiaru średnicy, eliminują ten postępujący błąd skoku na całej wysokości cewki.

Firma Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. wdraża w swojej ofercie maszyn do zwijania kabli sterowanych serwomechanizmem przesuw z kompensacją skoku w pętli zamkniętej. Sterownik przesuwu otrzymuje ciągłą informację zwrotną z kodera trzpienia uzwojenia i ponownie oblicza zadaną wartość skoku przy każdym obrocie uzwojenia, zapewniając, że ułożenie drutu pozostaje spójne geometrycznie od pierwszej do ostatniej warstwy, niezależnie od wysokości konstrukcji cewki lub zmian prędkości trzpienia w fazach przyspieszania i zwalniania.

Dancer Roller Dynamics: dostrajanie kontroli naprężenia dla nawijania o zmiennej prędkości

Zespół rolki tańczącej w zwijarce drutu pełni funkcję bardziej złożoną, niż się wydaje: jednocześnie buforuje różnicę prędkości pomiędzy linią poprzedzającą a trzpieniem nawijającym, mierzy napięcie drutu poprzez jego położenie przemieszczenia i dostarcza sygnał sprzężenia zwrotnego, który napędza pętlę kontroli naprężenia. Kiedy którakolwiek z tych trzech funkcji zostanie naruszona – z powodu nieprawidłowej masy tancerza, zużytych łożysk obrotowych lub źle dostrojonego regulatora PID – system kontroli napięcia staje się powolny lub oscylacyjny, wytwarzając cewki ze zmianami napięcia między warstwami, które są niewidoczne dla kontroli wzrokowej, ale wykrywalne jako zmiany wydłużenia przewodnika podczas testowania kabla pod kątem rezystancji na jednostkę długości.

Masa rolki tancerskiej jest najczęściej niedocenianym parametrem w instalacjach zwijarek kablowych. Zbyt lekki tancerz reaguje na zakłócenia napięcia o wysokiej częstotliwości nadmiernym wychyleniem przemieszczenia, nasycając wyjście sterujące i powodując utratę kontroli pętli naprężającej podczas stanu nieustalonego przyspieszania zmiany cewki. Zbyt ciężki tancerz nie ma wystarczającej responsywności, aby szybko skorygować niewielkie odchylenia napięcia, co pozwala na ich gromadzenie się na wielu warstwach cewek. Prawidłowa masa tancerza dla danego zastosowania jest określana na podstawie modułu sprężystości drutu, docelowej wartości zadanej naprężenia, maksymalnego oczekiwanego współczynnika zmian prędkości linii i geometrii ramienia tancerki – obliczenie, które wymaga analizy inżynieryjnej, a nie szacunkowej reguły.

Przewodnik konfiguracji rolki tancerskiej według typu drutu

Oprócz wyboru masy, strojenie PID pętli sterowania napięciem wymaga oddzielnych zestawów parametrów dla zakresów roboczych przy niskiej i dużej prędkości. Pojedynczy zestaw parametrów PID, który stabilizuje napięcie przy 50 m/min, będzie zazwyczaj niedostatecznie tłumiony przy 300 m/min, powodując widoczne oscylacje w pozycji tancerza, które objawiają się rytmiczną zmianą napięcia w punkcie nawijania. Sterowanie harmonogramem wzmocnienia — w którym parametry PID są automatycznie dostosowywane w zależności od prędkości linii — jest rozwiązaniem poprawnym technicznie i jest dostępne na nowoczesnych platformach serwonapędów bez konieczności stosowania zewnętrznego sterownika.

Mechanika rozszerzania trzpienia: porównanie uruchamiania pneumatycznego i serwoelektrycznego

Rozszerzający się trzpień jest charakterystycznym elementem mechanicznym nowoczesnego urządzenia Maszyna do zwijania kabli drutowych — zaciska rdzeń cewki podczas nawijania, utrzymuje docelową średnicę wewnętrzną przez cały cykl nawijania i czysto uwalnia gotową cewkę do przeniesienia do dalszej stacji pakowania. Wydajność trzpienia bezpośrednio określa spójność średnicy wewnętrznej cewki, czas cyklu transferu i częstotliwość awarii zwalniania cewki, które wymagają ręcznej interwencji w celu usunięcia. Pomimo kluczowego znaczenia technologii uruchamiania trzpienia w całej branży, technologia uruchamiania trzpienia nie jest konsekwentnie modernizowana, a wiele maszyn w dalszym ciągu opiera się na siłownikach pneumatycznych, których ograniczenia stają się znaczące przy dużych prędkościach produkcyjnych.

Pneumatyczne uruchamianie trzpienia działa przy stałym ciśnieniu powietrza, które określa zarówno siłę rozprężania, jak i prędkość wycofywania. Kluczowym ograniczeniem jest to, że siła uruchamiania pneumatycznego nie jest sterowana położeniem — gdy siłownik osiągnie położenie krańcowe, ramiona trzpienia są utrzymywane wyłącznie przez ciśnienie powietrza, a wszelkie zmiany ciśnienia zasilania podczas zmiany (często spotykane w obiektach ze wspólnymi systemami sprężonego powietrza) przekładają się bezpośrednio na zmianę siły docisku trzpienia. Gdy siła chwytu spadnie poniżej progu potrzebnego do przeciwstawienia się naprężeniu uzwojenia na zewnętrznych warstwach cewki, trzpień ślizga się obrotowo, powodując defekt przemieszczenia warstwy w górnym korpusie cewki, który jest trudny do wykrycia, dopóki cewka nie zostanie przeniesiona, a defekt stanie się widoczny na powierzchni cewki.

Serwoelektryczne uruchamianie trzpienia eliminuje to ograniczenie poprzez zastąpienie cylindra pneumatycznego serwomotorem i śrubą kulową lub mechanizmem przegubowym, który ustawia ramiona trzpienia na precyzyjnie określoną średnicę i utrzymuje tę pozycję za pomocą momentu obrotowego silnika, a nie ciśnienia powietrza. System serwo zapewnia w czasie rzeczywistym informację zwrotną o położeniu, która potwierdza, że ​​trzpień osiągnął zadaną średnicę przed rozpoczęciem cyklu nawijania, i utrzymuje zadaną pozycję przez cały cykl nawijania, niezależnie od siły reakcji wywołanej naprężeniem uzwojenia. Powtarzalność średnicy wewnętrznej cewki na trzpieniach uruchamianych serwo wynosi zazwyczaj ±0,5 mm lub więcej w ciągu pełnej zmiany produkcyjnej, w porównaniu do ±2–4 mm w układach pneumatycznych przy zmiennym ciśnieniu zasilania.

Optymalizacja sekwencji cięcia i przenoszenia w szybkich zwijaczach kabli

Sekwencja cięcia i przenoszenia na zwijarce kablowej — skoordynowana seria zdarzeń, które kończą jedną cewkę, przecinają kabel, zabezpieczają końcówkę i ustawiają nowy rdzeń cewki do nawinięcia — to najbardziej krytyczna pod względem czasowym faza całego cyklu zwijania. Przy prędkościach linii wynoszących 300 m/min lub więcej, produkcja kabla poprzedzającego podczas 3-sekundowej sekwencji przesyłu odpowiada 15 metrom kabla, który musi zostać umieszczony w buforze akumulatora, nie powodując skoków naprężenia ani luźnej pętli. Pojemność bufora, czas cięcia i kinematyka ramienia przenoszącego muszą być zaprojektowane jako zintegrowany system, a nie określane niezależnie, ponieważ niedookreślony bufor lub powolna sekwencja przenoszenia tworzą ograniczenie, które ogranicza efektywną prędkość wyjściową całej linii niezależnie od możliwości prędkości nawijania samej zwijarki kabli.

Samo zdarzenie cięcia wymaga precyzyjnej synchronizacji pomiędzy sygnałem uruchomienia noża a położeniem kabla na ostrzu tnącym. W rotacyjnych przecinarkach latających — które przecinają kabel, gdy zarówno kabel, jak i ostrze tnące są w ruchu — ustawienie rozrządu ostrza musi uwzględniać opóźnienie transportu liny między pozycją przecinaka a punktem nawijania. Jeśli ostrze wystrzeliwuje zbyt wcześnie, długość ogona gotowego zwoju jest krótsza niż podana; jeśli odpali zbyt późno, długość przewodu nowej cewki wykracza poza pierwszą warstwę uzwojenia, tworząc luźny zewnętrzny ogon, który zakłóca operację wiązania. Akceptowalne okno czasowe dla czystego cięcia przy prędkości 300 m/min wynosi zazwyczaj mniej niż 20 milisekund, co wymaga sterownika PLC z deterministycznymi czasami skanowania, a nie sterownika ogólnego przeznaczenia ze zmiennym czasem cyklu.

• Rozmiar akumulatora buforowego: Minimalna pojemność akumulatora musi być równa mocy wyjściowej kabla podczas pełnej sekwencji przenoszenia przy maksymalnej prędkości linii — zbyt małe akumulatory powodują zwalnianie linii poprzedzającej podczas każdej zmiany cewki, tworząc cykliczne zaburzenie prędkości, które wpływa na spójność grubości ścianek wytłaczarki
• Metoda mocowania ogona: Chowanie ogona gorącym powietrzem jest bardziej niezawodne niż mechaniczne zaciski ogona w przypadku kabli z miękkim płaszczem przy dużej prędkości, ponieważ nie wymaga ustawiania ogona w precyzyjnym położeniu — strumień gorącego powietrza odchyla ogon niezależnie od jego dokładnego kąta w momencie cięcia
• Wstępne pozycjonowanie rdzenia: Nowy rdzeń cewki należy załadować i potwierdzić w pozycji trzpienia rezerwowego przed przecięciem, a nie po nim — jakiekolwiek opóźnienie w pozycjonowaniu rdzenia po przecięciu wydłuża efektywny czas przenoszenia i zwiększa zapotrzebowanie akumulatora
• Profilowanie prędkości ramienia przenoszącego: Ramię przenoszące powinno mieć profil prędkości w kształcie litery S, a nie profil trapezowy, aby zminimalizować szarpnięcie na początku i na końcu ruchu przenoszącego — wysokie wartości szarpnięcia podczas przenoszenia zwoju powodują przesuwanie się gotowego zwoju na ramieniu przenoszącym, powodując niewspółosiowe umieszczenie na dalszej stacji taśmowania

Częstotliwości konserwacji zapobiegawczej układów mechanicznych maszyn do zwijania drutu

Maszyna do zwijania drutu systemy mechaniczne działają pod ciągłym, cyklicznym obciążeniem, które powoduje powstawanie wzorców zużycia różniących się od tych obserwowanych w większości innych typów maszyn przemysłowych. Trzpień rozszerza się i kurczy podczas każdego cyklu cewki – potencjalnie 300 do 500 razy na zmianę w przypadku szybkiej linii drutu budowlanego – poddając łożyska obrotowe trzpienia i mechanizm siłownika skumulowanej liczbie cykli, która w pierwszym roku eksploatacji sięga milionów cykli. Standardowe okresy konserwacji maszyn oparte na godzinach pracy znacznie zaniżają stopień zużycia mechanicznego tych komponentów, ponieważ istotnym czynnikiem powodującym degradację jest liczba cykli, a nie czas pracy. Zwijarka drutu pracująca z prędkością 400 m/min nawijająca 50 m zwojów wykonuje 480 cykli trzpienia na godzinę — osiem razy więcej niż prędkość cykli maszyny pracującej w tych samych godzinach, ale nawijającej 400 m zwojów.

Ustalenie odstępów między konserwacjami na podstawie liczby cykli cewek, a nie godzin pracy, wymaga od systemu sterowania maszyny rejestrowania skumulowanej liczby cykli dla każdego elementu o krytycznym zużyciu i wyświetlania alertów konserwacyjnych przy odpowiednich progach. Jest to standardowa funkcja w nowoczesnych platformach sterowania maszyn do nawijania cewek, ale nie ma jej w starszych maszynach wyposażonych w układy przekaźnikowe lub podstawowe maszyny sterowane za pomocą sterownika PLC, co wymaga od operatorów ręcznego śledzenia liczby cykli — praktyka, która rzadko jest konsekwentnie stosowana w środowiskach produkcyjnych. Jeżeli w systemie sterowania nie jest dostępne śledzenie liczby cykli, konserwatywne podejście polega na ustaleniu interwałów konserwacji opartych na czasie na jedną trzecią godzin zalecanych przez dostawcę dla komponentów mechanicznych o dużej liczbie cykli.

Zalecane okresy konserwacji w zależności od komponentu i wyzwalacza

Założona w 2002 r. w Szanghaju dzięki inwestycjom z Tajwanu i rozszerzona poprzez Jiangsu Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. w Yixing w 2017 r. firma Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd. zapewnia klientom udokumentowany harmonogram konserwacji specyficzny dla każdej konfiguracji maszyny do zwijania drutu – nie ogólną instrukcję sprzętu, ale plan konserwacji skalibrowany do rzeczywistej szybkości cykli cewek, asortymentu produktów i środowiska operacyjnego w zakładzie klienta. Harmonogram ten jest dostarczany jako część pakietu uruchomieniowego i obejmuje progi liczby cykli dla wszystkich komponentów najbardziej narażonych na zużycie, zalecany zapas części zamiennych dostosowany do sześciu miesięcy planowanej konserwacji oraz diagnostyczną listę kontrolną, której operatorzy mogą używać do identyfikowania wskaźników zużycia na wczesnym etapie, zanim przerodzą się one w nieplanowane przestoje.