Знание отрасли

Конструкция механизма перемещения: как точность распределения проволоки влияет на качество рулона

Механизм перемещения на Намоточная машина определяет, как провод или кабель распределяются по ширине катушки в поперечном направлении во время намотки. В большинстве производственных сред производительность траверсы оценивается путем визуального осмотра готовой поверхности рулона, но эта поверхностная проверка не учитывает наиболее важные проблемы качества, которые возникают внутри корпуса рулона на нескольких слоях. Неравномерное распределение шага, вызванное несоответствием скорости траверсы скорости намотки, люфтом ходового винта привода траверсы или несогласованным программированием шага в точках перехода диаметра, создает локализованные концентрации давления внутри катушки, где слои располагаются неправильно. Эти точки давления искажают геометрию изоляции самых внутренних слоев кабеля и создают условия для повреждения от истирания во время отводки, особенно в тех случаях, когда кабель тянут из центра катушки.

Инженерной переменной, которая напрямую контролирует точность перемещения, является скорость обновления отношения шага к диаметру. По мере увеличения диаметра катушки во время намотки линейная скорость поверхности в точке намотки увеличивается, даже если частота вращения оправки остается постоянной. А Машина для намотки катушек который не производит постоянный перерасчет и обновление шага поперечного хода для компенсации этого роста диаметра, приведет к постепенному уменьшению шага во внутренних слоях и постепенному увеличению шага к внешним слоям - дефект, который выглядит однородным на поверхности катушки, но создает поперечное сечение с непараллельными границами раздела слоев. Системы перемещения с сервоприводом и компенсацией диаметра в реальном времени, получаемые либо с помощью алгоритма подсчета слоев, либо с помощью датчика прямого измерения диаметра, устраняют эту прогрессирующую ошибку шага по всей высоте сборки катушки.

Компания Shanghai Yessjet Precision Machinery Co., Ltd. в стандартной комплектации своей линейки машин для намотки проволочного кабеля использует сервоуправляемую траверсу с компенсацией шага с обратной связью. Контроллер перемещения получает непрерывную обратную связь от энкодера оправки намотки и пересчитывает заданное значение шага при каждом обороте обмотки, гарантируя, что укладка проволоки остается геометрически постоянной от первого слоя до последнего, независимо от высоты сборки катушки или изменения скорости оправки во время фаз ускорения и замедления.

Dancer Roller Dynamics: настройка контроля натяжения для намотки с регулируемой скоростью

Узел направляющего ролика на машине для намотки проволоки выполняет функцию, которая более сложна, чем кажется: он одновременно амортизирует разницу скоростей между линией входа и оправкой намотки, измеряет натяжение проволоки через ее положение смещения и обеспечивает сигнал обратной связи, который приводит в действие контур контроля натяжения. Когда любая из этих трех функций нарушена — из-за неправильной массы танцора, изношенных подшипников шарнира или плохо настроенного ПИД-регулятора — система контроля натяжения становится либо вялой, либо колебательной, создавая витки с изменением натяжения от слоя к слою, которое невидимо при визуальном осмотре, но обнаруживается как изменение удлинения проводника при тестировании кабеля на сопротивление на единицу длины.

Масса направляющего ролика является наиболее часто заниженным параметром в установках кабельной намотки. Слишком легкий танцор реагирует на высокочастотные возмущения напряжения чрезмерным отклонением смещения, насыщая управляющий выход и вызывая потерю управления контуром натяжения во время переходного процесса ускорения при переключении катушки. У танцора, который слишком тяжел, недостаточно быстро реагировать на исправление небольших отклонений натяжения, что позволяет им накапливаться на нескольких слоях катушек. Правильная масса танцора для конкретного применения определяется модулем упругости проволоки, заданным заданным значением натяжения, максимальной ожидаемой скоростью изменения скорости линии и геометрией танцора — расчет, который требует инженерного анализа, а не практической оценки.

Руководство по настройке танцующего ролика в зависимости от типа проволоки

Помимо выбора массы, ПИД-настройка контура регулирования натяжения требует отдельных наборов параметров для рабочих диапазонов низкой и высокой скорости. Один набор параметров ПИД, который стабилизирует натяжение на скорости 50 м/мин, обычно будет недостаточно демпфироваться на скорости 300 м/мин, вызывая видимые колебания в положении танцора, которые проявляются в виде ритмического изменения натяжения в точке намотки. Управление по расписанию усиления, при котором параметры ПИД автоматически регулируются в зависимости от скорости линии, является технически правильным решением и доступно на современных платформах сервоприводов без необходимости использования внешнего контроллера.

Механика расширения оправки: сравнение пневматического и сервоэлектрического привода

Разжимная оправка является определяющим механическим компонентом современного Машина для намотки проволочного кабеля — он зажимает сердечник катушки во время намотки, поддерживает заданный внутренний диаметр на протяжении всего цикла намотки и аккуратно освобождает готовую катушку для передачи на последующую упаковочную станцию. Производительность оправки напрямую определяет постоянство внутреннего диаметра катушки, время цикла переноса и частоту сбоев в освобождении катушки, для устранения которых требуется ручное вмешательство. Несмотря на свою центральную роль в производительности намотки, технология привода оправки не подвергалась последовательной модернизации во всей отрасли, и многие машины по-прежнему полагаются на пневматические приводы, ограничения которых становятся существенными при высоких скоростях производства.

Пневматический привод оправки работает при фиксированном давлении воздуха, которое определяет как силу расширения, так и скорость втягивания. Ключевым ограничением является то, что пневматическая сила срабатывания не контролируется по положению — как только привод достигает конечного положения, рычаги оправки удерживаются только за счет давления воздуха, и любое изменение давления питания в течение смены (обычно на предприятиях с общими системами сжатого воздуха) приводит непосредственно к изменению силы захвата оправки. Когда сила захвата падает ниже порога, необходимого для сопротивления натяжению обмотки на внешних слоях катушки, оправка проскальзывает вращательно, создавая дефект смещения слоев в верхнем корпусе катушки, который трудно обнаружить до тех пор, пока катушка не будет перенесена и дефект не станет видимым на лицевой стороне катушки.

Сервоэлектрическое приведение в действие дорна устраняет это ограничение, заменяя пневматический цилиндр серводвигателем и шариковым винтом или рычагом, который позиционирует рычаги дорна на точно определенный диаметр и удерживает это положение за счет крутящего момента двигателя, а не давления воздуха. Сервосистема обеспечивает обратную связь по положению в режиме реального времени, которая подтверждает, что оправка находится на заданном диаметре до начала цикла намотки, и поддерживает заданное положение на протяжении всего цикла намотки независимо от силы реакции от натяжения намотки. Повторяемость внутреннего диаметра катушки на оправках с сервоприводом обычно составляет ±0,5 мм или лучше в течение всей производственной смены по сравнению с ±2–4 мм в пневматических системах в условиях переменного давления подачи.

Оптимизация последовательности резки и транспортировки на высокоскоростных кабельных укладчиках

Последовательность резки и передачи на укладчике для намотки кабеля — скоординированная серия действий, которая завершает одну катушку, разрезает кабель, закрепляет конец и размещает новый сердечник катушки для намотки — является наиболее критичным по времени этапом всего цикла намотки. При скорости линии 300 м/мин или выше объем кабеля на входе в течение 3-секундной последовательности передачи составляет 15 метров кабеля, который необходимо разместить в накопительном буфере, не вызывая скачков натяжения или провисания петли. Емкость буфера, время обрезки и кинематика передающего рычага должны проектироваться как интегрированная система, а не определяться независимо, поскольку недостаточно заданный буфер или медленная последовательность передачи создают ограничение, которое ограничивает эффективную выходную скорость всей линии независимо от скорости намотки самой кабельной намотки.

Само событие резки требует точной синхронизации между сигналом срабатывания резака и положением кабеля на лезвии резака. На роторных летающих резаках, которые разрезают кабель, когда и кабель, и лезвие резака находятся в движении, синхронизация лезвия должна учитывать задержку транспортировки кабеля между положением резака и точкой намотки. Если лезвие сработает слишком рано, длина хвоста готовой катушки окажется короче указанной; если он срабатывает слишком поздно, длина вывода новой катушки выходит за пределы первого слоя обмотки, создавая свободный внешний хвост, который мешает операции обвязки. Приемлемое временное окно для чистого реза со скоростью 300 м/мин обычно составляет менее 20 миллисекунд, что требует использования ПЛК с детерминированным временем сканирования, а не контроллера общего назначения с переменным временем цикла.

• Размер буферного аккумулятора: Минимальная емкость аккумулятора должна равняться выходной мощности кабеля в течение всего времени последовательности передачи при максимальной скорости линии. Аккумуляторы меньшего размера вынуждают входную линию замедляться при каждой смене катушки, создавая циклическое возмущение скорости, которое влияет на постоянство толщины стенок экструзии.
• Метод крепления хвоста: Заправка хвоста горячим воздухом более надежна, чем механические зажимы хвоста для кабелей с мягкой оболочкой на высокой скорости, поскольку не требует подведения хвоста в точном положении — поток горячего воздуха отклоняет хвост независимо от его точного угла в момент разрезания.
• Основное предварительное позиционирование: Новый сердечник катушки должен быть загружен и подтвержден в положении резервной оправки до начала резки, а не после — любая задержка в позиционировании сердечника после резки продлевает эффективное время передачи и увеличивает потребность в аккумуляторе.
• Профилирование скорости передающего рычага: Рычаг передачи должен следовать профилю скорости S-образной формы, а не трапециевидному, чтобы свести к минимуму рывки в начале и конце движения передачи — высокие значения рывков во время передачи рулона приводят к смещению готового рулона на передаточном рычаге, что приводит к смещению его размещения на следующей по потоку станции обвязки.

Интервалы профилактического технического обслуживания механических систем машины для намотки проволоки

Машина для намотки проволоки Механические системы работают под постоянными циклическими нагрузками, которые создают характер износа, отличный от тех, которые наблюдаются в большинстве других типов промышленного оборудования. Оправка расширяется и сжимается при каждом цикле намотки — потенциально от 300 до 500 раз за смену на высокоскоростной строительной тросовой линии — подвергая шарнирные подшипники оправки и приводной механизм совокупному количеству циклов, которое достигает миллионов циклов в течение первого года эксплуатации. Стандартные интервалы технического обслуживания оборудования, основанные на часах работы, значительно занижают скорость механического износа этих компонентов, поскольку значимым фактором деградации является количество циклов, а не время работы. Машина для намотки проволоки, работающая со скоростью 400 м/мин и наматывающая 50-метровые катушки, совершает 480 циклов оправки в час, что в восемь раз превышает скорость цикла машины, работающей в те же часы, но наматывающей 400-метровые катушки.

Установление интервалов технического обслуживания на основе количества циклов катушки, а не часов работы требует, чтобы система управления машиной регистрировала совокупное количество циклов для каждого критически важного для износа компонента и выдавала предупреждения о техническом обслуживании при соответствующих пороговых значениях. Это стандартная функция в современных платформах управления намоточными машинами, но она отсутствует в старых машинах с релейной логикой или базовых машинах с ПЛК, что требует от операторов отслеживать количество циклов вручную — практика, которая редко поддерживается последовательно в производственных средах. Если отслеживание количества циклов недоступно в системе управления, консервативный подход заключается в установке интервалов технического обслуживания по времени, составляющих одну треть рекомендованных поставщиком часов для механических компонентов с большим количеством циклов.

Рекомендуемые интервалы технического обслуживания в зависимости от компонента и причины

Компания Shanghai Yessjet Precision Machinery Co., Ltd., основанная в 2002 году в Шанхае при инвестициях из Тайваня и расширенная через компанию Jiangsu Yessjet Precision Machinery Co., Ltd. в Исине в 2017 году, предоставляет клиентам документированный график технического обслуживания, специфичный для каждой конфигурации машины для намотки проволоки — не общее руководство по оборудованию, а план технического обслуживания, откалиброванный с учетом фактической скорости цикла намотки, состава продукции и условий эксплуатации на предприятии клиента. Этот график поставляется как часть пакета ввода в эксплуатацию и включает пороговые значения количества циклов для всех критически важных для износа компонентов, рекомендуемый запас запасных частей, рассчитанный на шесть месяцев планового технического обслуживания, а также диагностический контрольный список, который операторы могут использовать для выявления индикаторов износа на ранней стадии, прежде чем они перерастут в незапланированные простои.