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Avvolgitore Controllato


roberto8303
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Devo automatizzare un rocchetto dove avvolgono profili di gomma che si usano negli infissi di alluminio.

siccome bisogna far costruire il rocchetto mi chiedevo se il materiale durante l avvolgimento si accavallasse in maniera non uniforme potrebbe non funzionare il mio regolatore fatto con encoder sul rocchetto e plc che a secondo della posizione del rocchetto mi da il segnale all inverter di decelerare man mano che il diametro cresce? oppure bisogna per forza costruire un rocchetto stretto dove il materiale ad ogni giro cresce di diametro in maniera costante?

il diametro del rocchetto dovrebbe essere circa 60cm e il materiale spesso circa 1 cm.

poi il cliente mi ha chiesto di tirare dall estrusore il materiale che ne esce direttamente con il rocchetto, secondo voi è fattibile?? io gli ho detto che sarebbe meglio avere un nastro motorizzato prima del rocchetto in modo che lui si occupi di tirare bene il materiale senza farlo spezzare se il tiro non è uniforme.in questi casi cosa si usa? ci sono anche celle di carico per misurare la tensione della gomma?? :senzasperanza:

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Roberto oramai dovresti saperlo: no dati no risposta seria :)

Raccontaci meglio cosa vorresti fare. Cosa usi un inverter vettoriale? Come regoli il tiro? A loop aperto oppure hai una cella di carico o un ballerino? Poi magari rapporto diametri, velocità minima e massima del materiale, dimensione del amteriale (spessore e larghezza) non guasterebbero

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non ho comprato ancora niente percio vorrei esaminare diverse soluzioni, per ora so solo che il materiale avanza ad 1,8 mt al min massimo è largo circa 2 cm e spesso 1cm.il diametro minimo del rullo è circa 15 cm. non è ancora funzionante la macchina, percio sto pensando come potrei fare il controllo cosi in corso di costruzione se devo far fare qualche modifica ai rulli rocchetti cè la possibilita di farlo.

siccome non ho molta esperienza sugli avvolgitori chiedevo quali soluzioni possono essere prese, prima il materiale veniva tagliato a barre di 5 metri e ora devono avvolgerlo per venderlo sui rocchetti. io pensavo di farlo in anello aperto generando un PI con encoder sul rocchetto, man mano che il diametro cresce il rocchetto si ferma, ho pensato ad un riduttore e motore con inverter vettoriale. Se dovessero cambiare materiale imposto nel pannello hmi un k diverso per ogni materiale che cambia la velocita del rocchetto in funzione della posizione encoder.

l unico problema che non ho ancora esaminato è se la macchina estrusore produce il materiale a diverse velocita come faccio ad implementare anche questa variabile nel mio regolatore??cioe il rocchetto varia la velocita in funzione del diametro quindi delle sue rivoluzioni, e del riferimento del estrusore che produce materiale piu o meno veloce. é una applicazione da fare da zero Livio percio non posso dare molti dati, ma in compenso sono libero di organizzare al meglio come deve funzionare.

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Ti do alcuni spunti.

Se la precisione di tiro richiesta non è elevata puoi lavorare in loop aperto con la funzione servodiametro. Questa si esegue calcolando il diametro come rapporto tra la velocità del materiale e la velocità angolare dell'aspo avvolgitore. Cresce il diametro ed a parità di velocità del amteriale diminuisce la velocità angolare.

Se non hai nessun traino tra estrusore ed avvolgitore devi mettere un rullo folle per avere la velocità del materiale.

Se l'estrusore varia la velocità del materiale la velocità dell'aspo, controllato in tiro, si adegua automaticamente.

Ovviamente se usi un motore in ca devi usare un inverter vettoriale, anche sensorless, che ti permatta il controllo di coppia. Infatti l'aspo avrà un ruferimento di coppia e non di velocità.

Ovviamente gli accavallamenti del amteriale produicono variazioni di diametro istantaneo con variazioni di tiro.

Per evitare gli accavallamenti è necessario avvolgere spira-spira ed è indispensabile un dispositivo di guida materiale. Però, visto il tipo di materiale, gredo che un avvolgimento alla "rinfusa" sia più che tollerabile.

Se invece puoi interporre un ballerino piloti l'aspo in velocità. In questo caso il tiro rimane costante anche negli accavallamenti e salti spira.

Rifletti un poco su questi spunti, poi se hai bisogno di approfondire chiedi.

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io preferivo farlo in anello aperto con il calcolo del diametro del aspo, ma la mia preoccupazione è un possibile accavallamento e quindi il cambio del diametro improvviso che potrebbe spezzare il profilo che esce dall estrusore...ecco perche volevo un traino al quale affidare il compito di tiro costante dal estrusore..in ogni caso il controllo di coppia funzionerebbe con un possibile sensore di forza sul rocchetto ma non so se c è qualcosa di pronto che si puo montare sul rocchetto stesso e mi da il riferimento del tiro.

oppure un ballerino che mi dia a riposo il riferimento neutro e poi piu o meno tensione a secondo se sale o scende, solo che con questo materiale morbido non so come potrei montarlo al profilo...c è una ditta dove posso comprare il ballerino?? io non ne conosco... :(

un ultima curiosita per il controllo di coppia che l inverter deve avere, posso mandare il segnale di tiro all inverter direttamente senza passare per il plc? che tipo di sensore di forza dovrei utilizzare in questo caso?e dove applicarlo?

le soluzioni sono molto interessanti, Livio quali mi consigli?

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...il controllo di coppia funzionerebbe con un possibile sensore di forza sul rocchetto ...

Devi sempre calcolare il raggio dell'avvolgimento. Il tiro vale forza applicata (coppia motrice) per braccio (raggio dell0avvolgimento).

Non ho visto la macchina ma, per esperienza su apparecchaiture simili, il controllo di tiro si esegue con servodiametro in anello aperto. Se l'avvolgimento ha un minimo di ordine le variazioni istantanee di diametro non comportano variazioni di tiro tali da danneggiare il materiale.

..un ballerino che mi dia a riposo il riferimento neutro e poi piu o meno tensione a secondo se sale o scende,...

Il ballerino non lavora in codesto modo :) . Il ballerino carica il materiale con la forza prevista, sarà poi l'antagonismo del traino o dell'aspo a portare il ballerino in posizione neutra, quando il tiro del materiale equivale alla pressione del ballerino.

I ballerini non si comprano, si costruiscono con la macchina. Se ben ricordo ce ne è uno schematizzato sul mio tutorial.

Edited by Livio Orsini
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Se l'avvolgimento ha un minimo di ordine le variazioni istantanee di diametro non comportano variazioni di tiro tali da danneggiare il materiale.

bene lo faro in anello aperto!

Il ballerino non lavora in codesto modo

scusa l ignoranza...quindi il ballerino serve a tenere il materiale sempre in tiro con la stessa forza anche se varia la velocita...è una compensazione meccanica.

io credevo che serviva per dare un riferimento elettrico... :rolleyes: cosi si poteva sapere se il filo era teso o meno in modo da aumentare il riferimento elettrico e quindi diminuire o aumentare il tiro...ma forse il sistema impazzirebbe se deve fare correzioni veloci...non ne ho idea... :blink:

appena decidono ,a giorni , di costruire la macchina e sapro quali saranno i rocchetti saro piu preciso con dati reali e ti diro come penso di procedere!grazie ancora per avermi indirizzato sulle eventuali soluzioni! ;)

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..io credevo che serviva per dare un riferimento elettrico...

Si, la tua ipotesi è corretta. Se leggi, nel mio tutorial, la parte sui controlli di avvolgitura trovi la descrizione di come lavora il ballerino.

Chi sa, se mai mi deciderò a terminarla, un giorno pubblicherò la bibbia dei dei controlli di avvolgitura :)

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Il tiro vale forza applicata (coppia motrice) per braccio (raggio dell0avvolgimento

Livio mi puoi spiegare con un esempio pratico come funziona questa formula?

per esempio

Tiro= 10Nm * 0,2 mt= 2 che cosa è 2?? la variabile che devo dare al inverter per il riferimento coppia? quindi cambia ogni volta che cambia il raggio di avvolgimento campionato sul giro ad es ogni 50ms dalla cpu?

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Il tiro o tensione del materiale è una forza.

Questa forza viene applicata ad un braccio, la cui lunghezza è pari al raggio dell'avvolgimento, e genera una coppia motrice. In altri termini se non ci fosse il motore o un freno l'aspo verrebbe svolto.

Se il motore fornisce una coppia ugule e di segno contrario, tutto il sistema è in equilibrio. Quando il motore fornirà una coppia maggiore l'aspo ruoterà nel senso dell'avvolgimento. La velocità angolare sarà tale che la velocità del materiale raggiunga il valore di equilibrio. Qual'è questa velocità? Semplice se il materiale, sottoposto alla tensione prevista, si allunga per esempio, dello 1%, la velocità di equilibrio corrisponderà alla velocità del materiale maggiorata dello 1%; anche la lunghezza auomenta in proporzione. Per stare nel tuo caso se dall'aestrusore uscissero 10 m di amteriale in un secondo, con un allungamento percentuale pari a 1% si avvolgerebbero 10.1 m, quindi la velocità del materiale passerebbe a 10.1 ms.

La formula che hai citato è un esempio di coppia motrice richiesta al motore. Se imposti una forza di 10N (tiro del materiale), con un raggio di 0.2m il motore dovrà erogare 2 Nm di coppia. Aumentando il raggio, causa lo stratificarsi del materiale, aumenterà il braccio quindi, a tiro invariato, il motore dovrà erogare una coppia proporzionalmente maggiore.

Edited by Livio Orsini
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Aumentando il raggio, causa lo stratificarsi del materiale, aumenterà il raggio quindi, a tiro invariato, il motore dovrà erogare una coppia proporzionalmente maggiore.

quindi per conoscere la coppia motrice necessaria devo calcolare il raggio massimo del materiale, ad esempio rocchetto pieno di materiale diametro 70cm calcolo la coppia a raggio 35 e in piu aggiungo le coppie per primo distacco, e perdite nel riduttore e peso max del rocchetto. forse conviene prendere un motore autofrenante per tenere fermo il rocchetto una volta pieno di materiale...

poi una altro dubbio, devo controllare la misura del diametro che cambia ogni giro del rocchetto e quindi do il riferimento al motore di decelerare, pero cè anche una altra variabile e cioe il traino, che sara azionato con motore ed un inverter, da questo inverter posso prelevare il segnale di velocita traino 0-10volt e mandarlo al plc in modo che si coordina con il motore del rocchetto! perche l operatore puo comandare il traino a diverse velocita, quindi mi cambia il tiro!

come posso implementare nel plc le due variabili? cioe

1) velocita uscita materiale dal traino

2) calcolo diametro del rocchetto che cresce man mano.

ho pensato di far cosi, il segnale 0-10 velocita traino da un primo riferimento nel plc per coordinare le due velocita, poi a questo riferimento aggiungo il calcolo del diametro del rocchetto?

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Roberto stai facendo un poco di confusione. Rileggiti, con attenzione, i sottocapitoli 6.2.4 e seguenti del mio tutorial. Li è spiegato tutto quello che è necessario per progettare un servodiametro decente.

Per quanto riguarda la tempistica per il clacolo del diametro devi tener presente che, nel tuo caso, sono necessarie più rivoluzioni dell'aspo per completare uno strato. Se l'avvolgimento fosse (quasi) perfetto, come avviene in molti casi, avresti la variazione di diametro solo ad ogni nuovo strato. Se usi 2 segnali analogici, proporzionali alla velocità del traino e dell'aspo, avrai una stima continua del diametro. Questa stima sarà affetta da tutti gli errori dovuti agli accavallamenti delle spire, salti spira, etc.. Per questo motivo è necessario mediare molto questa stima, magari usando un'algoritmo tipo media scorrevole (sliding window).

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Con motori in alternata bisogna prevedere un inverter con controllo vettoriale. In questo modo è possibile

controllare direttamente il valore di coppia o tramite un riferimento analogico (-10v / +10v)

chi lo da questo riferimento all inverter?

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Lo genera la funzione servo diametro.

L'uscita della funzione è un segnale proporzionale alla coppia. Nei classici servodiametri per motori in cc si usava dare un segnale 0-10v che fungeva da limite di corrente del convertitore. Nei sistemi "raffinati" si dava un riferimento di velocità simile alla velocità di linea, in quelli più rozzi si dava sempre il riferimento di velocità massimo. Il limite di corrente evitava che, una volta raggiunto questo limite, il motore accelerasse ulteriormente. Negli azionamenti cc il controllo è semplificato dalla corrispondenza biunivoca coppia-corrente di armatura. Negli azionamenti ca è necessario disporre di un inverter vettoriale che abbia la possiiblità o di ricevere il riferimento di coppia, oppure un segnale che ne stabilisca il limite. Poi i comportamenti dei due azionamenti sono identici. Il motore si porta alla velocità che permette di avere un tiro sul materiale che eguaglia la coppia motrice.

Edited by Livio Orsini
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la funzione servo diametro è questa?

Per calcolare il raggio dell’avvolgimento è sufficiente misurare le du e velocità angolari relative

all’aspo ed al traino.

e se nel mio caso cè un nastro cioe traino devo comunque manipolare il segnale di encoder montato sul traino stesso?

oddio che casino che sto facendo... :(

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almeno vediamo se ho capito questo cioe quello che serve per farlo in anello aperto

motore asincrono con inverter vettoriale per l aspo

plc s7 200

due econder uno sull aspo stesso e uno sul traino?

non è possibile percio utilizzare il riferimento 0-10volt del motore traino?

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Azzarola, Roberto, una volta parli di encoder, un'altra di 0-10v, poi ancora encoder...

Se rifletti un poco sul rapporto che c'è tra velocità del materiale e diametro di avvolgitura ti rispondi da solo.

Per misurare un diametro, non disponendo di un trasduttore che lo misura direttamente, si esegue una stima indiretta.

Se si dispone di un encodere sul traino che precede l'aspo è sufficiente misurare quanto materiale transita ad ogni rivoluzione dell'aspo. Quindi è sufficiente disporre di impulso al giro (proximity) dell'aspo e contare gli impulsi dell'encoder del traino compresi tra due impulsi successivi dell'aspo. Se si dispone di due encoder, uno sull'aspo ed uno sul traino, si fissa una base tempi di conteggio per i due encoders. Sapendo quanti impulsi al giro genera l'encoder aspo si determina la lunghezza del materiale avvolto ad ogni giro o frazione di giro.

Se si dispone di due segnali analogici proporzionali alle velocità angolari del traino e dell'aspo è sufficiente effettuare il rapporto tra i due. Questo rapporto è proporzionale al rapporto diametri, quindi è sufficiente moltiplicarlo per una costante di normalizzazione. Solitamente si normalizza il tutto in modo da avere 10V per la massima velocità di linea e diametro minimo. Da questo si avrà che a diametro minimo il rapporto velocità traino / velocità aspo sarà 1; aumentando il diametro aumenterà anche il rapporto in modo direttamente proporzionale.

Edited by Livio Orsini
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Livio scusami, non conoscendo come funzionano gli aspi avvolgitori penso tutte le soluzioni, encoder 0-10v tachimetriche, facendo confusione! pero nell ultimo messaggio ho capito molto meglio!

Ragionandoci bene queste possibili soluzioni con due encoder o sensore encoder forse è ottima se ci fosse anche un guida filo, iora sto pensando di usare un ballerino dopo il traino, cosi controllo l aspo in velocita! potrei costruire un ballerino con un encoder o con un potenziometro. di solito come si usa? usando il ballerino mi sbarazzo di molte variabili, dimensione diverse di materiale da avvolgere, stratificazione del materiale alla rinfusa con accavallamenti indesiderati! , variazione della velocita del nastro pilotato dall operatore!

una curiosita siccome il materiale sono strisce di gomma di 2 -3 cm di larghezza, quanto dovrebbe essere l escursione in cm tra posizione a riposo e tiro max della striscia per avere un buon riferimento del ballerino?? 50 cm bastano?

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Nel link che ti indicato Stefano Sormanni, nella prima figura, è schematizzato un ballerino nella sua forma più classica. L'escursione del rullo mobile dipende da diversi fattori, quali: velocità max e tempo di accelerazione, elasticità del materiale e....spazio disponibile, ma non è influenzato dalla larghezza del materiale. Così a naso, per la tua applicazione, supponendo uno zero centrale, un'escursione di +/- 10 cm, quindi un'escursione meccanica totale di 20cm, dovrebbe essere l'ideale.

Encoder o potenziometro? Solitamente si usa un potenziometro lineare, con contatti striscianti plastificati che non risentono dell'usura. Puoi anche pensare all'uso di un encoder, però o monti un assoluto, oppure ad ogni accensione inserisci un ciclo di ricerca di zero. Io penso che il potenziometro sia ancora la soluzione che offra il miglior compromesso costo-prestazioni-affidabilità.

Con l'uso di un ballerino ti potrebbe bastare un azionamento con inverter V/f, visto che le prestazioni dinamiche della macchina non sono elevate.

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L'escursione del rullo mobile dipende da diversi fattori, quali: velocità max e tempo di accelerazione, elasticità del materiale e....spazio disponibile, ma non è influenzato dalla larghezza del materiale

Per la larghezza io veramente mi riferivo al peso specifico del materiale appunto maggiore se piu largo, quindi a parita di tutte le altre condizione carica di piu il ballerino.

Questa mia preoccupazione viene dal fatto che bisogna produrre almento 4-5 tipi di profili. e anche se non l ho mai fatto, posso immaginare che il ballerino che andro a costruire andra bene per un materiale e potrebbe necessitare di essere modificato se il materiale che ci scorre su cambia di peso.

Tu mi hai detto che il ballerino non si compra ma si deve far costruire, il file di Stefano è molto chiaro, e posso avere solo un idea ma comunque devo progettare il ballerino da zero...faro in modo che posso rinforzarlo o meno meccanicamente a secondo del peso materiale, e in piu il segnale del potenziometro lo tratto nel plc prima di entrare nel convertitore ac, in modo che posso modificarlo magari facendo piu ricette con un pannelino per avere risposte di avvolgitura diverse.

Solo che siccome è il primo ballerino che costruisco, dove posso procurarmi un potenziometro con contatti struscianti in plastica???

io avevo pensato di mettere l encoder per semplicita meccanica di montaggio sulla leva del ballerino,posto un disegno per chiarire il mio pensiero.

su internet non sono riuscito a trovare foto di ballerini gia fatti per prenderne spunto :(

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I ballerini contrappesati per gravità non si usano più, se non in vecchie macchine dove il tiro è praticamente fisso.

Normalmente il ballerino è spinto da un pistone ad aria compressa; si aumenta la pressione ed aumenta il tiro. Quando la lavorazione richiede tiri variabili durante il medesimo avvolgimento, caso di taper, si usa una valvola modulante per variare la presssione.

Anche se vuoi fare il ballerino a pendolo, ma io di consiglierei quello da "U", puoi sempre usare un pistone pneumatico come pressore.

Per i potenziometri un nome come esempio: LEANE; ma ce ne sono un'infinità. Sa fai una ricerca per "potenziometri lineari" vedrai la caterva di risultati.

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Ho riletto una vecchia discussione del 2004, dove si cercava aiuto per costruire un ballerino, riporto solo due frasi

utente odx dice

a 30 m/s lo agganci manualmente ??? 1800m/min .... 108Km/h ....

Lvio dice

Basta essere Nembo Kid

Gabriele Corrieri dice

Livio sa bene come si fa ad agganciare un cavo a 40 mt/s di un trafilatoio al volo ... e anche come fare un cambio al lvolo a 25m/s con un accumulo di 4-5 mt ....

Io chiedo: Livio ti rendi conto delle capacita che hai?? :) come si fa ad agganciare un filo a quelle velocita al volo???? non mi poteva capitare amico e maestro migliore!! ;)

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Livio ti rendi conto delle capacita che hai??

Non sono Nembo Kid :)

E' sempre la macchina che esegue materialmente le operazioni. Io, al limite, progettavo l'automazione.

Pensa che una rotativa cambia lo svolgitore e l'avvolgitore al volo, con la carta che se va adagio è sui 20 m/1", però non ha dispositivi di accumulo; ha solo un ballerino a "pendolo" che permette un'escursione di circa 50 cm di materiale. Ma lo spostamento del ballerino deve essere il minimo possibile per non compromettere troppo il registro dei colori. ;)

Edited by Livio Orsini
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