RIPARTIZIONE DI COPPIA

[dielfabio]

Buongiorno

Sebbene già trattato più volte, chiedo un consiglio su quanto di seguito

Trattasi di ribobinatrice per carta, svolgitore in servodiametro, 2 cilidri portanti di avvolgitura entrambi motorizzati, inverter vettoriali con rigenerativa.

I due avvolgitori li ho configurati con la classica logica helper: master (primo cilindro ingresso prodotto) chiuso in anello di velocità con limite di coppia al 100%, slave (secondo cilindro portante) chiuso in anello di velocità con saturazione e limite di coppia imposto da percentuale di coppia master.

Non descrivo il resto (tipo scambio master slave in funzione del diametro in formazione,curve alleggerimento cavaliere, eccetera)  

Il problema è che lo slave (quando è il cilindro in uscita liscio) mi slitta sul prodotto in formazione e non arriva mai al limite di coppia che mi serve e con carta liscia mi crea (dopo un certo diametro) dei dondolamenti sulla bobina in formazione.

Allo stato attuale ho eliminato la saturazione dell'anello di velocità dello slave, ma chiaramente la ripartizione di coppia è pessima.

L'ideale sarebbe conoscere la coppia totale necessaria alla lavorazione per ripartirla come limite ai i due rulli portanti (magari in funzione del diametro bobina in avvolgimento, grammatura, umidità, eccetera = peso) ma ciò è quasi impossibile a causa delle continue variazioni sul prodotto (cosa che verifico tra una bobina e l'altra)

Sto valutando di leggere la somma delle 2 coppie durante la lavorazione e ripartirla 60%-40% e poi 40%-60% (per le percentuali valuterò in seguito visti gli eventi) lasciando un limite minimo di coppia totale del 10% sommata alla somma delle 2 coppie lette (innesco per partire). Dovrò verificare che tale rampa di coppie (sebbene rapida) non vada ad influenzare la rampa di velocità.

Se a qualcuno è già capitato un problema simile ringrazio in anticipo per eventuali consigli sul da farsi.

CORDIALI SALUTI

 

[Livio Orsini]

Circa 30 anni fa ne feci un paio di grosse ribobinatrici per carta con motorizzazione simile, anche abbastanza veloci perchè si viaggiava a 1000m/1'.

La motorizzazione era in continua, ma non ci sono grosse differenze concettuali.

La coppia va suddivisa tra i 2 motori in funzione di una legge proporzionale al diametro avvolto, in modo da stirare il materiale sempre meno, mano a mano che il diametro aumenta.

Per fare la ripartizione eseguivo la misura della coppia master (regolato in velocità) e con questa regolavo la coppia dello slave, regolato in limite di coppia con un riferimento di velocità uguale al master più un 10% circa. In pratica la regolazione era una bilancia di corrente (coppia), in modo che lo slave tirasse più o meno per mantenere corretta la ripartizione di coppia.

 

Sopra all'avvolgimento era presente un rullo pressore folle che aveva il compito di "spremere" l'aria tra gli strati. La pressione diminuiva con legge inversamente proporzionale al diametro.

Come ricaduta tecnologica, questo pressore evita gli slittamenti iniziali, qaundo il peso dell'avvolgimento è piccolo e la frizione sui rulli è minore.

 

Il tutto era controllato da un micro elaboratore "embedded", ma con i PLC odierni non ci dovrebbero essere problemi arealizzare un simile regolatore.

 

La carta era anche patinata, su uno o entrambi i lati, ed i rulli eran belli lucidi; nonostante questo non ho mai avuto problemi di slittamento.

[dielfabio]

Grazie sig. Livio per i consigli

La mia macchina è molto simile a quella da Lei descritta.

Prova fatta: eliminato helper (eliminata limitazione coppia allo slave), riferimento identico ai due avvolgitori, pressione cavaliere alta; con diametro piccolo in formazione coppia cilindro in uscita (liscio) maggiore della coppia del cilindro a monte (rigato e con vuoto), man mano che il diametro aumenta la ripartizione di coppia si sposta sul cilindro a monte.

Purtroppo se all'aumentare del diametro insisto con l'elevata pressione del cavaliere (per favorire la ripartizione di coppia) deformo la bobina (sopratutto con carte leggere e crespate = soffici)

Sembra che meccanicamente la macchina faccia già il lavoro giusto.

 

Inizialmente la saturazione della velocità dello slave l'avevo limitata a +5% della velocità del master ed avevo predisposto la variazione ripartizione di coppia in funzione del diametro (man mano che il diametro aumentava diminuivo il limite di coppia allo slave), ma visto lo slittamento dello slave sul prodotto ho provato a diminuire la saturazione fino ad arrivare ad uno 0,1%. Da trend (e con lampada strobo) però vedevo l'effettiva saturazione dello slave ma la sua coppia saliva di poco e non arrivava mai al target imposto (60% coppia master). Questo succedeva solo alla partenza con diametri piccoli.

Di conseguenza, nel tentativo di ovviare la problema, ho generato una diminuzione di tiro (celle di carico che regolano lo svolgitore) inversamente proporzionale al diametro e ho tolto la saturazione allo slave.

I motori sono asincroni (classici in ca), inverter rigenerativi con dcbus comune, plc Eaton, velocità attuale (senza grossi problemi) 1200/1300 mt/min con bobina in formazione intera (formato 2800 mm), 980 mt/min con bobina suddivisa in tre, obiettivo finale 2000 mt/min, carte lavorate: crespato 35/40 gms e liscia 70 gms

Il rullo pressore (anche qui folle) lo premiamo molto all'inizio e man mano che il diametro della bobina in formazione aumenta ne diminuiamo la pressione.

All'inizio lo premiamo quasi al massimo della pressione sennò lo slave scivola da subito.

Ho provato anche ad addolcire la rampa di accellerazione che è a S, verificando da trend che non ci sia un trascinamento del riferimento trasmesso agli inveter.

Ho verificato i parametri motori dei 2 inverter avvolgitori, ma tutto ok ( 2 motori avvolgitori e  i 2 inverter uguali, diametri 2 cilindri uguali, accoppiamento diretto motore- cilindro uguali).

Attualmente l'helper, come detto sopra, è senza saturazione dell'anello di velocità ma ne ho bloccato il valore inferiore di limite di coppia al 5% per favorire la partenza.

Chiaramente senza la saturazione del suo anello di velocità lo slave rimane più basso come valore di coppia rispetto al setpoint ma visto lo slittamento la cosa cambia poco. 

 

Quindi forse mi conviene (invertire master-slave): master cilindro liscio in uscita prodotto, slave cilindro rigato ingresso prodotto (helper limitato in coppia minimo bloccato al 5%), no saturazione velocità slave, all'aumentare del diametro aumentare in modo direttamente proporzionale il limite di coppia dello slave (cilindro a monte) e aumentare l'alleggerimento del rullo cavaliere.

Facendo così dovrei riuscire a compattare la bobina all'inizio (creando un'anima dura per sostegno spire successive) e compattarla meno all'aumentare del diametro.

Man mano che la bobina cresce di diametro sicuramente il peso si sposta verso il cilindro in ingresso che effettivamente prendere più coppia.

 

Grazie e cordiali saluti

Lessio Fabio

[Livio Orsini]

Quote

Quindi forse mi conviene (invertire master-slave): master cilindro liscio in uscita prodotto, slave cilindro rigato ingresso prodotto (helper limitato in coppia minimo bloccato al 5%),

 

Non funziona così!

Devi vederlo come un classico avvolgitore per contatto.

Il cilindro d'ingresso deve fornire la coppia per vincere la forza dovuta la tiro esercitato dal freno dell'avvolgitore (trascuriamo gli attriti per il momento).

Il cilindro di uscita potrebbe anche essere folle e serve per il supporto dell'avvolgimento.

Se lo si motorizza è necessario che la sua velcità periferica sia di un poco superiore a quella del  materiale al solo scopo di tenere teso il materiale stesso.

Pr fare questo si impone un rifrimento di velocità leggermente maggiore (10% tipico) e si impone un limite di coppia tale da ripartire le due coppie nella percentuale voluta. la ripartizione di coppia la deve realizzare un apposito regolatore che ne esegue il bilanciamento.

Un buon avvolgimento è tutto compatto, dall'inizio alla fine. Al crescre del diametro si riduce la tensione per evitare lo scorrimento delle spire interne su se stesse, fenomeno che poi genera l'effetto cannocchiale.

Se la meccanica è ben fatta la bobina, sin dal diametro iniziale, poggia con eguale forza sui 2 rulli. se questo non avviene c'è un problema meccanico.

La pressa, o rullo cavaliere, deve diminuire la sua pressione al crescere del diametro per copensare l'effetto prssa che il peso della bobina fa sull'avvolgimento che poggia sui due rulli.

[dielfabio]

Ok rimango nella soluzione master cilindro ingresso (sempre) e helper cilindro in uscita con saturazione anello di velocità e coppia in % della coppia master.

Elimino riduzione tiro svolgitore in funzione del diametro bobina in lavorazione (effetto cannocchiale mai presentato per fortuna)

Assetto macchina che sicuramente non mi condiziona la crespatura della carta.

Lascio l'alleggerimento rullo cavaliere in funzione del diametro bobina in formazione

Provo a partire con coppia slave limitata al 60% di quella del master e man mano che il diametro aumenta scalarla fino al 30% e vedrò le eventuali correzioni da fare.

La ripartizione di coppia la deve realizzare un apposito regolatore che ne esegue il bilanciamento. 

Qui sono un pò in difficoltà. La ripartizione di coppia la definisco con il limite percentuale di coppia che dò allo slave (rispetto alla coppia del master, sempre nella speranza che non scivoli) . Per regolatore intendi mica una rampa a scendere del limite % di coppia slave in proporzione al diametro ?, oppure un  pid che vari la saturazione di velocità (cosa che ho fatto su due presse accoppiate da feltro, perchè lo slave rimaneva a volte indietro di coppia, ma mi bastavano pochi decimi di rpm di riferimento per sistemare l'accoppiamento. A volte si forma un velo di acqua sotto lo slave. Altra applicazione dove non avevo ne rigenerativa e ne resistenze di frenatura), oppure altro sistema ?

Grazie mille per l'aiuto

CORDIALI SALUTI

Lessio Fabio

[Livio Orsini]

Quote

Elimino riduzione tiro svolgitore in funzione del diametro bobina in lavorazione (effetto cannocchiale mai presentato per fortuna)

 

Il taper lo si effettua solo sugli avvolgitori, (quasi) mai sugli svolgitori.

Quote

Per regolatore intendi mica una rampa

 

Per regolatore intendo un regolatore che mantenga il rapporto tra le due coppie nella percentuale impostata.

Tanto per fare un esempio.

I due azionameti hanno lo stesso fondoscala di coppia corrispondente a 10V

Imposto un rapporto di 60% e 40% come ripartizione di coppia.

Nell'ipotesi che inizialmente la coppia erogata sia pari a 4V su entrambi gli azionamenti il regolatore ridurrà la coppia dello slave per ottenere 4.8V sul master e 3.2V, così da ripsettare il rapporto 60% - 40%.

 

Teoricamente si potrebbe anche dare un riferimento di velocità fisso a 10V allo slave; si usa dare solo un 10% in più del riferimento del master solo per evitare che, in caso di guasto o incidente, lo slave vada in fuga.

L'architettura è quella classica degli avvolgitori helper a contatto.

[dielfabio]

Buongiorno

Stavo cercando una soluzione di ripartizione di coppia diversa dall'helper, ma aimè finchè il cilindro (liscio in uscita) in aiuto scivola sarà difficile.

Il problema di fondo è che non riesco a far salire di coppia lo slave. Sebbene ne aumento la velocità rispetto a quella del master

Nel tempo mi sono tolto quasi tutti i dubbi sul funzionamento elettrico della macchina: controllo rpm, rampe accellerazione e decellerazione, limiti di coppia rispettati (ho lasciato il master al 100% di coppia, riferimento velocità 0 rpm e lo slave limitato al 100% della coppia del master con riferimento 500 rpm ed effettivamente lo slave rimaneva fermo fino a che non ho cominciato ad aumentare la velocità del master).

Non ho il problema della fuga xchè i riferimenti e le loro rampe li gestisco da plc.

Entrambi gli inverter sono in controllo di velocità ad anello chiuso e lo slave è limitato in coppia.

Potrei mettere lo slave in controllo di coppia ad anello chiuso di velocità, ma penso che la cosa non cambi molto. 

E qui comincio ad arrampicarmi sugli specchi. Il limite di coppia lo calcolo nel plc e lo invio allo slave via bus di campo ed è probabile che gli arrivi in ritardo, cioè quando la sua velocità è già arrivata al setpoint (perchè trascinato dal master) quindi ho provato a non limitarne la coppia sotto il 5% (dello slave), mentre il riferimento di velocità lo invio a  entrambi gli inverter via bus. La rampa di accellerazione è 10mt/min al secondo.

In origine tale limite di coppia era inviato via analogica con collegamento inverter-inverter

Mi è già successo in una macchina di trasformazione dove ho provato ad inviare i riferimenti agli azionamenti via canopen e visti i ritardi ho sostituito il bus con segnali analogici 0:10V.

Potrei provare anche qui in analogica e il valore di ripartizione in bus.

Mille grazie e CORDIALI SALUTI.

 

[Livio Orsini]

Quote

Stavo cercando una soluzione di ripartizione di coppia diversa dall'helper

 

Che la coppia sia ripartita 50-50 o con rapporti differenti e variabili, sempre di regolazione in helper (aiutante) si tratta. Così come sempre di avvolgitore periferico si tratta. Quindi i metodi di regolazione son sempre gli stessi.

 

Puoi provare a fare una semplice prova se riesci ad avere l'uscita della coppia del master in analogico, la invii ad un potenziometro che usi per dare il valore limite allo slave. Se metti, ad esempio, il potenziometro allo 80% lo slave sarà limitato allo 80% del valore del master.

 

Se le cose funzionano, puoi sempre leggere il valore da PLC e ridarlo elaborato come limite allo slave.

Il bus canopen non è molto veloce ma potrebbe anche essere sufficiente per questo tipo di regolazione.

 

Osservando aspo e cilindro slave con una lampada stroboscopica dovresti proprio vedere lo slittamento se c'è.

[Colonial54]

Salve a tutti

Visto che in questo post si parla di coppia vorrei porre una domanda:

Durante una trasferta ho conosciuto un tecnico di un impianto di laminazione, e parlando del piu' e del meno mi ha comunicato che nel suo campo i motori non vengono gestiti in velocita' bensi' in coppia ma alla mia richiesta di maggiori spiegazioni non e' riuscito a darmele, per cui non ho insistito;

Pero' ora provo a chiedere a voi quali sono le differenze di comportamento tra un motore gestito in velocita' ed uno in coppia;

Questo solo per mia cultura personale, pero' magari in futuro...

Ringrazio anticipatamente.

[Livio Orsini]

L'argomento merita una trattazione tutta sua con parecchie pagine.

Per prima cosa quel presunto tecnico, diciamo che di regolazione non ne sa poi molto. Ti posso garantire che di motori su treni di laminazione, regolati in velocità ne ho vasti tanti, anzi sono la maggior parte.

In genere i motori si controllano in velocità pura.

Il controllo di coppia è ancora un controllo di velocità surrettizio. Ovvero imponi un valore di coppia e la velocità si adegua automaticamente.

Le applicazioni tipiche sono quelle degli aspi avvolgitori-svolgitori ed alcuni traini che lavorano come helper (aiutante).

[dielfabio]

Se le cose funzionano, puoi sempre leggere il valore da PLC e ridarlo elaborato come limite allo slave.

Il bus canopen non è molto veloce ma potrebbe anche essere sufficiente per questo tipo di regolazione.

Osservando aspo e cilindro slave con una lampada stroboscopica dovresti proprio vedere lo slittamento se c'è.

 

Limite coppia master libera e limite coppia slave al 60% (poi 50% e 40%) della coppia master (letta, calcolata e inviata)

Se non aumento la velocità slave, con trend encoder e lampada strobo =  rpm uguali e coppia slave più bassa del limite calcolato e imposto, man mano che aumento il riferimento di velocità slave vedo da encoder e strobo l'effettiva differenza di velocità (slave più veloce master) ma la coppia slave aumenta di pochissimo.

Provato a velocità slave  +0,1%vel master, 1 % e 5% ma coppia slave sempre bassa a meno che non schiaccio esageratamente con cavaliere fino a deformare la bobina in formazione (carta crespata e soffice). 

Effettivamente, anche considerando i ritardi di invio variabili del bus di campo, aumentando la velocità dello slave la cosa dovrebbe andare a posto, ma devo schiacciare. 

Purtroppo la macchina continua (a monte) riesco a tirarla sù di velocità abbastanza facilmente e prima o poi la ribo mi farà da tappo.

Tra due settimane produceremo un prodotto che posso condizionare un pò peggio e proverò a toccare anche il limite di coppia del master.

Limite coppia slave:= coppia master/100*percentuale (limite minimo  5%); limite coppia master:= coppiaslave/percentuale*100 (limite minimo 5%); velocità master e slave uguali.

Il limite minimo di coppia dovrebbe servire per partire e in fase di decellerazione. E' una prova che se funziona almeno metto la macchina come voglio io e non come vuole lei.

 

 

Ops

CORDIALI SALUTI E GRAZIE

[Livio Orsini]

Se lo slave slitta non c'è regolazione che tenga!

Se c'è un a differenza dello 1% della velocità periferica dello slave, rispetto alla velocità periferica del master, ci dovrebbe anche essere un allungamento dello 1% del materiale, cosa che non credo possibile con la carta secca.

La sovra velocità dello slave, come riferimento, serve solo per far intervenire il limitatore di coppia.

Tutte le achimie di calcoli servono a poco. O il cilindro aderisce al materiale e "tira", oppure non regolerai mai.

 

Forse quel tipo di bobinatura non è adatto alla macchina.

Parli di una continua a monte, quanta è larga la tavola?

[dielfabio]

Per Colonial54

Estratto da manuale inverter NXP Vacon (scaricabile da internet e sopratutto abbastanza facile)

 

0 Controllo frequenza: Il riferimento di frequenza dell’inverter è impostato sulla
frequenza di uscita senza compensazione dello scorrimento.
La velocità misurata del motore viene quindi definita dal
carico del motore.
1 Controllo velocità: Il riferimento di frequenza dell’inverter è impostato sul
riferimento di velocità del motore. La velocità del motore
rimane invariata indipendentemente dal carico del motore.
Lo scorrimento viene compensato.
2 Controllo coppia Il riferimento di velocità viene utilizzato come limite massimo
di velocità e il motore produce una coppia che rientra nel limite
di velocità per raggiungere il riferimento di coppia.
3 Crtl velocità (an. chiuso) Il riferimento di frequenza dell’inverter è impostato sul
riferimento di velocità del motore. La velocità del motore
rimane invariata indipendentemente dal carico del motore.
Nel modo controllo Anello chiuso, il segnale di feedback
della velocità viene utilizzato per ottenere la precisione
ottimale di velocità.
4 Crtl coppia (an. chiuso) Il riferimento di velocità viene utilizzato come limite
massimo di velocità che dipende dal limite di velocità di
coppia CL (ID1278) e il motore produce una coppia che
rientra nel limite di velocità per raggiungere il riferimento di
coppia. Nel modo controllo Anello chiuso, il segnale di
feedback della velocità viene utilizzato per ottenere la
precisione ottimale di coppia.

 

Io ho sempre usato la modalità 3 (controllo velocità anello chiuso su encoder) e in caso di helper ne limito la coppia lavorando sull'Id 609 (limite di coppia), chiaramente tenendo le due velocità uguali (o quella dello slave di poco superiore a quella del master).

Come vede in controllo di coppia c'è sempre un limite di velocità massima, perchè sennò il motore arriverebbe al setpoint di coppia (o limite di coppia) alla velocità che gli serve, quindi non controlli la velocità. 

 

CORDIALI SALUTI

 

 

 

 

 

 

[dielfabio]

Grazie Livio.

La tavola è circa 3050 mm meno i refili in ribobinatrice arriva a 2880 mm.

Cassa afflusso pressurizzata (pressione e livello), tela formatrice, sezione presse, cilindro crespatore con cappa gas e vapore, 6 cilindri essiccatori con vapore,arrotolatore e infine ribobinatrice (velocità massima attuale 600 mt/min)

E' vero che i profili della carta non sono il massimo ma stò tentando di farla digerire alla ribobinatrice

La ribobinatrice (recupero) era stata costruita per carte pesanti circa 300 gms, mentre noi normalmente produciamo da 35 a 40 gms crespate (derivanti da maceri di refili, volantinaggio, cartone o pura cellulosa) e a volte 80 gms liscio (cartone) 

Grazie e cordiali saluti.

[Livio Orsini]

Quote

La ribobinatrice (recupero) era stata costruita per carte pesanti circa 300 gms, mentre noi normalmente produciamo da 35 a 40 gms crespate (derivanti da maceri di refili, volantinaggio, cartone o pura cellulosa) e a volte 80 gms liscio (cartone) 

 

Questo spiega tutto!

Questa ribobinatrice non potrà mai funzionare così come è fatta. Devi almeno sostituire il secondo cilindro di traino con uno rigato.

 

Se la macchina funziona bene i 2 cilindri devono lavorare praticamente alla stessa velocità. L'allungamento della carta secca non supera lo 0.1%, quindi questa è la massima differenza di velocità, teorica, tra i 2 cilindri. Se la differenza di velocità è maggiore significa uno o entrambi i cilindri slittano.

[dielfabio]

GRAZIE A TUTTI

CORDIALI SALUTI

Lessio Fabio

 

[andreacappellazzo]

Dopo aver letto tutto il thread, mi accodo a quanto riportato da Livio.

Inanzitutto la regolazione per queste macchine è quella canonica già riportata da Livio : Svolgitore in tiro. Primo cilindro in anello di velocita' puro (master) e secondo in slave con curve di ripartizione dipendenti dal diametro in avvoglimento.Idem per la curva di pressione applicata al cavaliere in funzione del diametro di avvolgimento.

Tutto il resto è alchimia e accrocchi!!!

 

A dire la verità inizialmente la regolazione dei due cilindri portanti dagli anni 30-40 in poi (dopo la comparsa dell'elettronica che pian piano prendeva piede rispetto a quelle totalmente meccaniche...) è nata come una ripartizione "blanda" agendo sul'anello di velocità dello slave. Il master è sempre stato puro dalla nascita e lo è ancora oggi (altrimenti che master è ?!?! 🙂 ). Questo avviene proprio per lavorare carte leggere e con poca resistenza o con modulo elastico alto ( vedi carte tissue o meglio all'italiana carta igenica)

Comunque, oggi tutti o quasi,il 99,98% usa la classica ripartizione master-slave

Dato che su lato del processo non sono state riferite molte informazioni se non nell'ultima risposta, la problematica dello "slittamento" dello slave avviene quando lavorate carte crespate immagino.Con carte lisce (70-80 gsm) il problema sussiste ancora o scompare ? Probabile perchè la durezza dell'avvilgimento è maggiore rispetto a una con carta crespata e soffice.

Il cilindro esterno oggi giorno è spiralato e rivestito da polimero ad esempio, con durezza del rivestimento che dipende dal tipo di lavorazione etc. etc.

[andreacappellazzo]

Questa è una ribobinatrice recuperata da riadattare alla vostra produzione.Per mettere a punto la macchina come si deve servono anche altre informazioni perchè vanno riadattate le curve di allegerimento del cavaliere ad esempio (è gestito da un pid che regola la pressione olio o aria ?) Non ci hai riferito se esiste un supervisore per impostare le ricette di lavorazione e tipo carta, c'e la possibilità di impostare curve di ripartizione,durezza,pressione,velocità tutto in funzione del diametro dell'avvolgimento ?

Tieni presente che l'accelerazione è "lenta" per questo tipo di macchine. Oggi giorno si viaggia come STANDARD tra i 25-30 mt/min/secondo con velocità di 2500 mt/min e per le più performanti si arriva anche a 50-60!!

[Livio Orsini]

7 ore fa, andreacappellazzo ha scritto:

Dopo aver letto tutto il thread, mi accodo a quanto riportato da Livio

 

Fai male ad accodarti ad una discussione di quasi 3 anni fa!

Il regolamento vieta qualsiasi accodamento per evitare confusione nelle risposte.