Regolazione raddrizzatrice per impianto Slitter

[Luca Maraschini]

Buon giorno,

inizio oggi la mia avventura in questo forum.

La mia prima discussione riguarda la modalità di regolazione di una raddrizzatrice in un impianto Slitter per taglio lamiera

La macchina è così composta: aspo svolgitore (sulla cui regolazione avrei qualche domanda)

                                                 raddrizzatrice

                                                 cesoia circolare

                                                 aspo avvolgitore

Sono tutti motori asincroni AC.

La linea dovrà lavorare a 200m/min con lamiere spesse da 4mm a 10mm

Mi interessava sapere la vostra opinione su come dovrei regolare la raddrizzatrice (velocità. limitazione di coppia...) perchè, parlando con un mio ex-collega, mi ha detto che la fa girare alla velocità della cesoia limitando la coppia del motore a un valore bassissimo (non più del 10%). Questa regolazione non mi convince neanche un pò in quanto non  c'è stato nessuno dietro.

Indicatemi tutti i dati che vi servo per potermi dare una mano

Ringrazio tutti in anticipo

                                                  

[Livio Orsini]

Per prima cosa sarebbe bene che almeno i 2 aspi avessero il dc bus in comune, meglio se tutta la macchina fosse configurata con un unico dc bus.

Uno svolgitore che lacora isolato ed ha un azionamento asincrono deve essere dotato di una robusta unità di frenatura.

La raddrizzatrice deve avere funzione di amster di velocità, quindi regoalzione in velocità pura.

Per la sega che taglia il nastro in 2 o più bandelle si può prevedere o una regolazione in velocità pura, con velocità periferica dell'utensile eguale alla velocità della linea più, eventualmente un piccolo delta; io preferirei invece lavorare con velocità dell'utensile leggermente maggiore di quella del materiale e limitazione di coppia. La limitazione della coppia deve essere proporzionale allo sforzo, in modo che l'utensile tagli sempre al meglio.

I 2 aspi regoalti in coppia con servodiametro.

Inverters sicuramente a controllo vettoriale, amgari ad anello aperto se le prestazioni della macchina lo consentono.

[Luca Maraschini]

Grazie per la risposta tempestiva.

Tutti i motori sono sotto DcBus, retroazionati con encoder.

La cesoia circolare non può girare ne più forte ne più lenta della lamiera (ordine del costruttore) poichè pregiudicherebbe la qualità del taglio e sopratutto la durata delle lame.

In che modo si può calcolare il limite di coppia per la cesoia? Se do alla cesoia un leggera sovravelocità e troppa coppia le lame "slitteranno" sulla lamiera, al contrario se do poca coppia non riuscirebbe a girare. Mi sembra davvero difficile trovare il limite giusto per trovare un compromesso accettabile tra le 2 situazioni

 

[Livio Orsini]

Semplice, sincronizza in velocità.

Hai gli encoders, realizzi un albero elettrico, esclusivamente in velocità, tra raddrizzatrice e cesoia. Tieni i rapporti in modo che la velcità periferica dell'utensile sia rigorosamente uguale alla velocità del materiale.

 

Comunque mi sembra un po' esagerato il costruttore. Forse ai miei tempi gli utensili eran più robusti, ma si usava dare un aleggera sovravelocità, <1% ed i taglieran perfetti.

[Luca Maraschini]

Io gestisco gli inverter tramite un PLC collegato a essi in profinet.

I calcoli di velocità vengono eseguiti nel PLC e il problema sono i rapporti di riduzione meccanici. A livello teorico le velocità saranno sempre uguali: se le macchine devono andare a 100m/min invierò agli inverter la corretta velocità in rpm e dagli encoder motore leggerò sempre la velocità giusta. Quello che voglio dire è che una piccola differenza, che arriverà a un massimo di 1m/min (spero), ci sarà sempre. Per questo mi suonava meglio l'opzione con la limitazione di coppia, così anche se ho una piccola differenza di velocità non si vede. Il problema è che non so come calcolare il limite di coppia

 

[Livio Orsini]

Ritengo che non sia un'impresa facile, perchè dipende molto dal materiale, dallo spessore, dalla velocità di taglio, dall'affilatura dell'utensile ed ancora altro.

In genere sono parametri empirici, ovvero ricavati dall'esperienza sulla macchina.

Però, ti ripeto, se vuoi sincronizzare le velocità puoi farlo benissimo anche se sei collegato in profibus.

A parte il non trascurabile particolare che oramai quasi tutti gli inverters di qualità decente hanno incorporato la funzione "albero elettrico", magari con nome differente.

Comunque anche se i tuoi inverters ne fossero sprovvisti non è difficile realizzare nel PLC questa funzione; con la reazione di encoder la velocità del motore è già molto precisa e molto stabile, quindi l'eventuale anello esterno dovrebbe apportare piccolissime correzioni.

[ken]

La soluzione più corretta è la prima, raddrizzatrice in limitazione di coppia. lascia stare l'albero elettrico.

hai una buca dopo la cesoia circolare oppure avvolgerai in tiro? l'avvolgitore mi raccomando, sempre in velocità. limitarlo in coppia a volte da più problemi che tutto.

una leggera ansa comunque dovrai averla. la variazione di lunghezza del materiale tagliato deve finire da qualche parte.

 

livio il costruttore non è esagerato. se giri più veloce con quegli spessori rovini subito il filo delle lame. non sono i materiali delle macchine o delle lame ad essere peggiorati (ovvio le macchine sono come sempre dimensionate al pelo) ma i materiali che tagli. ora l'acciaio ha raggiunto durezze ed elasticità impensabili anni fa.

[Livio Orsini]

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l'avvolgitore mi raccomando, sempre in velocità. limitarlo in coppia a volte da più problemi che tutto.

Assolutamente no!

Se dietro c'è un punto fermo come una raddrizzatrice la regolazione con servo diametro non da problema alcuno.

Certo che certe cose bisogna saperle fare.
 

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livio il costruttore non è esagerato. se giri più veloce con quegli spessori rovini subito il filo delle lame.

 

 

Ma no. Certo dipende da quanto vai più veloce.

Guarda che macchine con questi spessori per acciai speciali ne ho fatta già più 30 anni fa. Anzi una raddirzzatrice con annessi e connessi per acciaio inox fu la prima macchina siderurgica si cui lavorai.

 

Comunque nella mia prim a risposta ho scritto: " io preferirei invece lavorare con velocità dell'utensile leggermente maggiore di quella del materiale e limitazione di coppia."

Questo per togliere dubbi su quale sia la sttrategia di regolazione che considero migliore; però oggi è possibile senza spesa aggiuntiva di hw avere un albero elettrico con velocità prticamente coincidenti.

Comunque, se analizzi il taglio dal punto di vista fisico, l'utensile deve avere una velocità maggiore del materiale altrimenti non taglia. Equivarrebbe ad appoggiare la lama di un seghetto a mano sul pezzo da tagliare e poi lasciarla ferma.

[ken]

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Se dietro c'è un punto fermo come una raddrizzatrice la regolazione con servo diametro non da problema alcuno.

 

certo, ma quello non è un punto tanto fermo. non è detto che tu debba realizzarla sempre e, se come si usa sugli slitter, hai un'ansa per compensare la differenza di lunghezza delle strisce tagliate, il tiro per avvolgere il materiale lo crei con altri strumenti meccanici (solitamente un pressino a feltri)

[Livio Orsini]

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certo, ma quello non è un punto tanto fermo

 

No è fermissimo! Se c'è una macchina in cui il materiale ha velocità controllata e senza slittamenti è proprio la raddizzatrice.

Nelle più semplici la lamiera viene pressata tra due cilindri con pressioni tali che non permettono lo slittamento. nelle più complesse, come quelle per acciai speciali si esercita sia la pressatura che lo stiro, per cui la velocità del materiale è quella imposta, sempre.

Inoltre in questo caso l'autore della discussione, ha dichiarato esplicitamente che c'è una raddrizzatrice.

Nel caso di slitter, macchina che serve per ricavare strisce di differente larghezza rispetto al nastro originale, non è detto che ci debba essere una fossa prima dell'avvolgitore, anzi se la lavorazioen prevede solo spianatura e taglio longitudinale non c'è nessuna fossa prima dell'aspo.

Il materiale per essere avvolto deve essere in tensione, specialmente con gli spessori indicati. Già la bobina sarà molto "ariosa", se poi  ci metti anche un'ansa prima di avvolgerla....non avvolgi nulla.

Il pressini a filtri va bene per materiale ligth, ovvero la bandella di tolla. Con materiale di 10 mm di spessore, foss'anche alluminio cpn un pressore a feltro non tiri nulla.

Se tagli longitudinalmente dopo la raddrizzatrice non hai nessun allungamento, quindi nessuna differenza di lunghezza.

Il materiale si può allungare solo per stiramento o schiacciamento; lo schiaccamento e lostiramento sono uniformi su tutta la larghezza pechè avvengono prima del taglio.

L'unico vero problema di queste macchine, all'avvolgitura, è la variazione della coppia di piegatura che può essere significativa se le larghezze differiscono di  molto.

[ken]

non è fermo perchè puoi usarla come non usarla. intendevo questo. certo che è la macchina dove il materiale scivolerà meno. non è sempre necessario raddrizzarlo (se non la testa e la coda). la si usa per abbassare la schiena di mulo che ha il materiale, quando svolgi un rotolo di acciaio lo vedrai sempre imbarcato sulla larghezza. ci sono poi rotoli buoni e rotoli pessimi per questo difetto.

il materiale non si allunga perchè lo stiri, è sempre più lungo sui lati, è un difetto della laminazione. Quando svolgi un rotolo, sui lati, vedi spesso delle leggere onde. questa è la differenza di lunghezza che hai tra le strisce. se tagli tante bandelle strette è inevitabile avere strisce più lunghe sui lati. altri difetti di laminazione poi, (la variazione di spessore sulla larghezza) portano ad avere, sempre con strisce molto strette, differenze ancora più grandi, ovvio, se cambia lo spessore cambia il diametro avvolto e credermi, su un rotolo da 4mm c'è molto materiale in lunghezza e differenze anche minime (pochi centesimi) si fanno sentire alla fine.

 

su slitter vecchi,molto vecchi, non c'era la buca, c'era un'operatore che infilava strisce di cartone tra strisce più molli per compensare gli allungamenti. come puoi immaginare bene era una pratica più che pericolosa.

ora, quel tipo di macchina non si usa più e si mette sempre una buca. chiaro poi che con materiali di spessore rilevante (tra cui il 10mm indicato) si tende ad usarla solo per compensare questi difetti. solitamente uno slitter del genere ha una doppia regolazione, una con ansa una senza (per modo di dire).

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L'unico vero problema di queste macchine, all'avvolgitura, è la variazione della coppia di piegatura che può essere significativa se le larghezze differiscono di  molto.

 

esatto, per questo un avvolgitore in velocità da meno problemi. ovvio, bisogna vedere poi come è configurata la macchina.

 

[Livio Orsini]

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esatto, per questo un avvolgitore in velocità da meno problemi. ovvio, bisogna vedere poi come è configurata la macchina

 

Non è detto.

Se sono fatti bene non danno problemi ne regolati in tiro, ne regoalti in velocità. I problemi li danno se son fatti male.

Se lo regoli in velocità devi avere sempre qualche cosa che ti permetta di regolarla; se regoli in coppia con servo diametro hai già tutto.

 

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non è fermo perchè puoi usarla come non usarla.

 

Come fai a non usarla? Usi gli aspi come fossero una stracannatrice?  Ma via, non lo si fa nemmeno per l'alluminio sottile, c'è sempre almeno un traino interposto. Almeno nelle lavorazioni decenti, Poi ho visto anche lavorazioni impensabili eseguite in ambienti da sequestro giudiziario.

 

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ci sono poi rotoli buoni e rotoli pessimi per questo difetto.

 

Anche quelli buoni sono ondulati, lo sono meno ma lo sono.

[ken]

Negli slitter che vedo io quasi quotidianamente non sempre c'è un traino prima della cesoia. la cosa più normale è svolgitore e cesoia circolare. il traino prima della cesoia ha funzione di introduzione del materiale ed è spesso un motorino idraulico. solitamente il traino, se c'è, è dopo la cesoia e ha funzione di schiacciare le bave o, per materiali delicati o con strisce molto strette, è gommato e serve da helper alla cesoia. in quelli che metto in servizio la raddrizzatrice se c'è la si usa spesso solo per raddrizzare la testa del materiale.

 

[Livio Orsini]

Che tu lo abbia prima o dopo la cesoia longitudinale, il traino come punto fermo ce l'hai sempre; se il materiale non lo tieni teso non lo tagli.

Se ce l'hai prima la tensione la ottieni tra avvolgitore e traino, se ce l'hai dopo la tensione ce l'hai tra traino e svolgitore.
 

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è gommato e serve da helper

 

 

Non è un helper (aiutante), serve per tenere teso il materiale.

[Luca Maraschini]

Ciao a tutti,

l'impianto prevede una buca tra cesoia circolare e avvolgitore. Dovrà essere utilizzata per spessori fino a 6mm, per quelli superiori si lavora in "tiro".

Per quanto riguarda l'impiago della raddrizzatrice: ho scritto questo post proprio perchè solitamente la utilizzavo solo per introduzione del materiale e per raddrizzare la coda finale del coil, per il resto della lavorazione resta aperta.

Dopo avervi letto ho deciso che utilizzerò la regolazione con limitazione di coppia per la raddrizzatrice anche per le condizioni di lavoro poste dal costruttore. L'impostazione di questo limite, secondo voi, è da trovare in campo a seguito di prove o si può ricavare da una qualche formula (che attualmente ignoro)?

 

Per quanto riguarda l'avvolgitore:

io ho sempre lavorato con spessori fini, dove l'avvolgitore recuperava il materiale da una buca e la regolazione era soltanto in velocità con PID (senza derivativo) tramite un encoder posto su un rullo immediatamente prima dell'avvolgitore. Il tiro era creato o da una pressa a feltri o da una briglia di tiro. Devo dire che il sistema funziona bene, o meglio, nessuno si è mai lamentato.

 

Per la lavorazione in tiro invece:

diciamo che raddrizzatrice e cesoia li regolo come quando lavoro con l'ansa.

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Se dietro c'è un punto fermo come una raddrizzatrice la regolazione con servo diametro non da problema alcuno.

Certo che certe cose bisogna saperle fare.
 

Il punto fermo mi serve per calcolare il diametro dell'avvolgitore giusto? Io posso utilizzare come punto fermo il rullo prima dell'avvolgitore del quale conosco la velocità grazie all'encoder che è a esso applicato. Poi darò una limitazione di coppia all'aspo che aumento proporzionalmente all'aumentare del diametro. Può andare?

"Certe cose bisogna saperle fare" mi spaventa non poco però ci proverò.

[Livio Orsini]

Se sei abituato a lavorare in velocità puoi farlo anche per spessori grandi. L'unico preblema è la regolazione del tiro se non ha celle di carico in reazione.

Dallo svolgitore, se non hai la raddrizzatrice, quale dispositivo tiene teso il materiale? Hai una briglia dopo la cesoia o prima della cesoia?

 

Per il servo diametro, se hai un'encoder sull'aspo ed un altro sulla briglia misuri il materiale che passa sulla briglia ad ogni giro di aspo, quindi hai misurato la circonferenza che altro non è che il diametro per una costante. In pratica conoscendo il diametro della briglia e contando gli impulsi per ogni rivoluzione di aspo, ti basta moltiplicarli per una costante per avere il diametro dell'aspo o, meglio il rapporto tra diametro minimo e diametro attuale. Se fai 1 il rapporto ottenuto con diametro minimo, ti basta moltiplicare la coppia (tiro) applicata a diametro minimo per questo rapporto risultante ed ottieni il valore da dare per mantenere il tiro.

Poi dovrai compensare per la coppia di piegatura che va a sommarsi, ma decresce con il crescere del diametro.

 

Il limite di coppia da dare alla cesoia è difficilmente calcolabile a tavolino. Varia in funzione del tipo di amteriale ed anche della velocità. Ma non è necessario che sia molto preciso, serve solo a limitare la forza che l'utensile esercita durante il taglio. Come ho scritto in precedenza, l'utensile deve avere una velocità periferica maggiore del materiale, altrimenti non può taglaire. Se la velocità fosse rigorosamente identica si limiterebbe a pressare il materiale, invece deve asportare del materiale. Se va troppo veloce asporta troppo velocemente il amteriale e si scalda deteriorandosi. Il limite di coppia serve proprio a questo: se la velocità di taglio è troppo elaveta aumenta lo sforzo, malimitando la forza si limita anche la velocità.

Il differenziale di velocità dovrebbe avere anche un poco di proporzionalità ocn la velocità di linea.

[ken]

diciamo che raddrizzatrice e cesoia li regolo come quando lavoro con l'ansa.

io vedrei meglio invece l'avvolgitore sempre in velocità e la cesoia, (nel caso del tiro) pure lei in limitazione di coppia. alla fine, per trovare il limite giusto, ti basta alzare pian piano il limite di corrente fino a che la cesoia inizierà a dar materiale, a quel punto basta tornare un poco indietro. l'anello di velocità va saturato.

con cosa freni il materiale sull'avvolgitore? una pressa a feltri oppure un traino di frenatura?

[ken]

Il limite di coppia da dare alla cesoia è difficilmente calcolabile a tavolino. Varia in funzione del tipo di amteriale ed anche della velocità. Ma non è necessario che sia molto preciso, serve solo a limitare la forza che l'utensile esercita durante il taglio. Come ho scritto in precedenza, l'utensile deve avere una velocità periferica maggiore del materiale, altrimenti non può taglaire.

dice giusto livio. conta poi che le lame devono penetrare il materiale per tagliarlo quindi, la velocità periferica, si abbassa visto che la lama avrà una parte del suo diametro nel materiale. più il rullo (la lama in questo caso) è piccola più veloce deve girare.

per trovare il carico giusto il metodo empirico che ti ho descritto prima funziona bene.

[ken]

 

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Poi darò una limitazione di coppia all'aspo che aumento proporzionalmente all'aumentare del diametro. Può andare?

 

in linea di massima si, devi però compensare le inerzie e gli attriti. se non lo farai più che bene ad ogni accelerazione/decelerazione facile che il materiale ti si sposterà.

nel tutorial di livio trovi una spiegazione più che esaudiente su cosa voglia dire

[Livio Orsini]

Più che gli attriti, che sono praticamente una costante, le difficoltà stanno nella coppia di piegatura che con materiali spessi diventa molto variabile e nella compensazione dell'inerzia che varia in modo esponenziale con il variare del diametro.

La coppia per la compensazione d'inerzia è determinabile abbastanza facilemte e può essere calcolata in tempo reale, mentre la coppia per la piegatura èmolto più...spannometrica.

[Luca Maraschini]

Grazie a tutti per i chiarimenti