ロッド ブレークダウン マシンは、連続する描画キャプスタン間のワイヤ張力制御をどのように管理しますか?

A ロッドブレークダウンマシン ダンサーアームアセンブリ、ロードセルセンサー、閉ループモーター速度制御の組み合わせにより、連続する描画キャプスタン間のワイヤー張力を管理します。 。各キャプスタン ブロックは独立して駆動され、制御システムは回転速度を継続的に調整して、プリセットされたバック テンション値 (通常は ) を維持します。 ワイヤの破断荷重の 5% および 15% — ワイヤの破損や表面欠陥を引き起こす可能性のある、たるみの蓄積と過剰な張力の両方を防ぎます。

このメカニズムを深く理解することは、伸線エンジニア、機械オペレーター、および銅、アルミニウム、鋼線製造用のロッド破壊装置を評価する調達チームにとって不可欠です。

キャプスタン間の張力制御が重要な理由

ロッドブレークダウンマシンでは、ワイヤは一連の伸線ダイスを通過します。通常、 9から17のダイス 機械の構成に応じて、それぞれワイヤの断面積が減少します。 パスごとに 15% ～ 25% 。各ダイとそれに対応するキャプスタンの間で、ワイヤには機械的ストレスがかかります。隣接する 2 つのキャプスタン間の速度差がわずかでも一致しないと、影響は急速に拡大します。

• 過度な張力はワイヤーのネッキングや断線、寸法むらの原因となります。
• 張力が不十分であると、ワイヤーのループ、ダイのびびり、および表面の傷が発生します。
• バックテンションが制御されていないと、伸びが不規則になり、コイル全体の機械的特性の均一性が低下します。

したがって、正確な張力管理は単なる機械的な利便性だけではなく、特に以下の最終直径まで伸線する場合には、一貫したワイヤ品質の前提条件となります。 2.0mm 高炭素鋼またはファインピッチ銅導体上で。

ロッドブレークダウンマシンで使用される主な張力制御方法

ダンサーアーム（アキュムレーター）システム

ダンサー アームは、ロッド ブレークダウン マシンで最も広く使用されている張力感知デバイスです。バネ仕掛けまたは空気圧で張力をかけたピボット アームが 2 つのキャプスタン間のワイヤに接触します。ワイヤーがきつすぎるとアームが上にたわみます。たるみが発生すると低下します。アームの角度位置は、 ロータリーエンコーダまたはポテンショメータ 、この信号は上流のキャプスタン モーターの駆動コントローラーに直接供給され、リアルタイムで速度を調整してアームを中立位置に戻します。

ダンサーアームシステムは次のような理由で好まれています。 速い機械的応答時間 — 通常は内部で反応します 20～50ミリ秒 - 入ってくるロッドの溶接点や直径の変化によって引き起こされる突然の張力スパイクを効果的に吸収します。

ロードセルによる張力測定

より高度なロッドブレークダウンマシンが組み込まれています ひずみゲージロードセル キャプスタン間のデフレクタープーリーに取り付けられます。ロードセルは、実際のワイヤ張力をニュートン単位で高精度に測定します。 ±0.5%フルスケール — そしてこの値を PLC またはドライブ コントローラーに送信します。ダンサーアームとは異なり、ロードセルはワイヤ経路に追加の機械的慣性を導入しないため、非常に細いワイヤの用途や上記の高速動作に適しています。 20m/秒 .

閉ループモーター速度カスケード制御

最新のロッドブレークダウンマシンは、 カスケード型速度トルク制御アーキテクチャ 。各キャプスタンは、可変周波数ドライブ (VFD) またはサーボ ドライブを備えた個別の AC モーターによって駆動されます。マスター ドライブ (通常は巻き取り端) が基準速度を設定し、上流の各ドライブはフォロワー モードで動作し、張力フィードバックに基づいて速度を調整します。これにより、同期チェーンが作成されます。 速度補正は 1 制御サイクル内で上流に伝播します 、最新の産業用 PLC では通常 1 ～ 10 ミリ秒ごとです。

張力制御技術の比較

ダイの性能とワイヤ品質におけるバックテンションの役割

バックテンション (ダイスに入るワイヤにかかる制御された引っ張り力) は、ダイスの摩耗とワイヤの冶金特性に直接影響します。ロッドブレークダウンマシンでは、 バックテンションは通常、引抜き力の 10% ～ 40% の範囲です。 、材料と削減スケジュールに応じて。

バックテンションが高くなると、ダイの壁にかかる半径方向の圧力が減少し、摩擦が低下し、ダイの寿命が最大で延長されます。 炭化タングステンダイセットの30% 。ただし、過度のバックテンションはワイヤの軸応力を増加させ、高炭素鋼ワイヤのセンターバースト欠陥のリスクを高めます。したがって、ロッドブレークダウンマシンの張力制御システムは、狭いウィンドウ内で動作する必要があります。つまり、各圧下段階でワイヤの降伏閾値を超えることなくバックテンションの利点を活用できるほど正確に動作する必要があります。

速度補償によるパス間のワイヤ伸びの処理方法

ワイヤーが各ダイスを通して引き抜かれると、ワイヤーは寸法に応じて伸びます。 体積不変原理 : 断面積が減少するものは、長さに比例して増加する必要があります。面積を 20% 削減すると、ワイヤの長さが約 1 倍長くなります。 25% つまり、この成長に対応するには、下流の各キャプスタンがその前のキャプスタンよりも速く回転する必要があります。

ロッドブレークダウンマシンの制御システムは、 速度比表 金型削減スケジュールに基づいて。たとえば、9 ダイマシンに入るワイヤの速度が 5 m/s で、ダイごとに平均 20% の面積縮小が発生する場合、最終キャプスタン速度は約 27m/秒 伸びたワイヤの速度に合わせて調整します。張力フィードバック ループは、この基本比率に基づいてリアルタイムで微調整を行います。

断線時および再起動時の張力管理

ワイヤの断線は、ロッド破壊機械の動作において、特に始動中または溶接接合部を備えたロッドコイルを加工する場合に避けられない出来事です。適切に設計された張力制御システムには、次のような保護反応が含まれます。

• すぐ上流のキャプスタン減速 ダンサー アームまたはロード セルからの張力信号が突然失われるとトリガーされます。
• ゾーンの順次シャットダウン — PLC は上流のブレークポイントからキャプスタンを停止し、ダイの周囲にワイヤが積み重なるのを防ぎます。
• 制御された再起動ランプ — 再ねじ込み後、機械はプログラム可能なソフトスタートプロファイルによって加速し、新たに通したワイヤを切断することなく徐々に張力を再構築します。

高性能ロッドブレークダウンマシンでは、平均ワイヤ断線回復時間が以下に短縮されました。 3分 自動化された張力ガイドによる再起動シーケンスにより、全体的な機器効率 (OEE) が大幅に向上します。

機械の HMI および監視システムとの統合

最新のロッド分解機械は、タッチスクリーン HMI にライブのキャプスタン間張力値を表示するため、オペレーターは各ゾーンの張力をリアルタイムで監視できます。通常表示される主なパラメータは次のとおりです。

• ゾーンごとの現在の張力値 (ニュートンまたは設定値のパーセンテージ)
• 各描画ブロックのキャプスタン速度 (m/min)
• 引き込み力の代わりとしてモーター電流引き込み
• 張力異常および断線イベントのアラーム履歴

高度なシステムのサポート OPC-UA または Modbus TCP 接続 これにより、張力データを中央の SCADA または MES システムに記録して、プロセス傾向分析、品質トレーサビリティ、予知保全計画を行うことができます。現在、一部のメーカーが提供している AI による張力の最適化 では、過去の図面データを使用して、ロッド材料またはダイ スケジュールを切り替えるときに設定値を自動調整します。

機器の選択と操作に関する重要なポイント

張力制御に関してロッドブレークダウンマシンを評価または操作する場合、次の実際的な点に優先的に注意する必要があります。

1. マシンが提供していることを確認します。 キャプスタンブロックごとに独立した駆動制御 — 共有ギアボックス システムでは、リアルタイムの張力変動を補正できません。
2. 上記の描画速度の場合 15m/秒 、より速く、より正確な応答を実現するために、メカニカルダンサーアームよりもロードセルベースの張力感知を優先します。
3. PLC 制御サイクル タイムが次のとおりであることを確認します。 10ms以上 遅延による断線を発生させずに、動作速度での張力の変動に対処します。
4. マシンのドキュメントをリクエストする 張力設定値の範囲と校正手順 処理する予定の材料グレードごとに。
5. HMI がゾーンごとの張力の可視性を提供し、品質記録のためのデータ エクスポートをサポートしていることを確認します。

張力制御は、最終的には、ワイヤを引き伸ばすだけのロッド ブレークダウン マシンとワイヤを引き出すマシンとの間の決定要因となります。 一貫して、効率的に、最小限の破損で 。堅牢な多層張力管理アーキテクチャを備えた機械に投資すると、あらゆる生産工程でダイの消費量が減り、ダウンタイムが減り、寸法公差が厳しくなり、利益が得られます。

参考文献/情報源