전동식 지불 장비 기계

업계 지식

활성 장력 제어 전동 와이어 케이블 지불 장비 : 패시브 브레이킹과의 차이점

전동식 보상 시스템과 수동형 보상 시스템의 근본적인 차이점은 풀기 과정에서 백텐션이 생성되고 유지되는 방식에 있습니다. 수동 시스템(자석 파우더 브레이크, 마찰 디스크 브레이크 또는 기계적 드래그 메커니즘)은 스풀 샤프트에 고정 또는 수동으로 조정 가능한 저항 토크를 적용하고, 기계적 드래그에 의존하여 와이어가 다운스트림 프로세스에 의해 당겨질 때 와이어에 장력을 생성합니다. 이 접근 방식은 정상 상태 조건에서는 적절하게 작동하지만 생산 실행 중 가장 중요한 두 순간, 즉 정지에서 가속과 정지까지의 감속에서는 예상대로 실패합니다. 가속 중에 완전 무거운 케이블 스풀의 관성은 목표 장력을 유지하는 데 필요한 브레이크 토크가 정상 상태 실행 중보다 훨씬 높다는 것을 의미합니다. 정상 상태 장력을 위한 패시브 브레이크 세트는 가속 중에 느슨한 루프가 형성되도록 허용한 다음 다운스트림 속도가 안정화됨에 따라 팽팽하게 끊어지고 미세한 도체를 늘리거나 와이어를 완전히 끊을 수 있는 장력 스파이크를 생성합니다.

전동식 와이어 케이블 보상 장비는 가속 및 감속 단계에서 스풀 관성을 상쇄하는 제어된 토크로 풀림 방향으로 스풀을 적극적으로 구동하여 이 문제를 해결합니다. 드라이브 시스템(일반적으로 벡터 제어 AC 모터 또는 서보 드라이브)은 다운스트림 라인에서 속도 참조를 수신하고 전체 속도 범위에 걸쳐 댄서 롤러를 목표 위치에 유지하도록 계산된 토크 명령을 적용합니다. 다운스트림 라인이 가속되면 모터식 페이오프 드라이브는 댄서가 떨어지고 장력 부족 신호를 보낼 때까지 기다리지 않고 케이블을 사전에 풀기 위해 출력 토크를 증가시킵니다. 그 결과 전체 가속 및 감속 범위에 걸쳐 설정점의 ±5% 이내로 유지되는 장력 프로필이 생성됩니다. 이는 수동 시스템이 대구경, 고관성 케이블 스풀에서 달성할 수 없는 제어 수준입니다.

Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd.는 각 설치에 대해 지정된 실제 스풀 직경과 중량 범위에 맞게 보정된 전동식 와이어 케이블 페이오프 장비의 드라이브 구성에 관성 보상 알고리즘을 통합합니다. 관성 보상 매개변수는 제어된 가속 램프 테스트를 사용하여 시운전 중에 설정되며 결과적인 인장 안정성은 라인이 생산에 들어가기 전에 목표 범위에 대해 검증됩니다. 이를 통해 성능 특성이 고객 운영자의 시행착오 조정을 연장하지 않고 첫 번째 생산 실행부터 프로세스 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.

스풀 직경 보상: 스풀이 없으면 보상 장력이 표류하는 이유

전동 케이블 페이오프 기계에서 풀리는 케이블 스풀은 케이블이 소모됨에 따라 외층 직경에서 시작하여 코어 직경으로 감소하는 등 실행 전반에 걸쳐 유효 직경을 지속적으로 변경합니다. 일반적인 대형 산업용 스풀의 경우 이러한 직경 변화는 가득 찬 상태와 비어 있는 상태 사이의 비율이 3:1~5:1일 수 있습니다. 페이오프 드라이브가 직경 변화를 보상하지 않고 일정한 회전 속도 설정점을 유지하는 경우 스풀이 비워짐에 따라 선형 케이블 출력 속도가 비례적으로 감소하여 다운스트림 프로세스가 가변 공급 속도를 수용하거나 어큐뮬레이터 버퍼에 의존하여 부족분을 흡수하게 됩니다. 도체 공급 속도가 절연체 벽 두께에 직접적으로 영향을 미치는 압출 라인에서 보수의 보상되지 않은 직경 변화는 스풀이 비워짐에 따라 점진적인 벽 두께 증가로 해석됩니다. 즉, 초기 품질 검사를 통과할 만큼 천천히 발전하지만 릴 길이 전반에 걸친 통계적 샘플링에서는 실패하는 결함입니다.

올바른 엔지니어링 접근 방식은 페이오프 드라이브에 자동 속도 수정을 적용하여 연속 스풀 직경을 추정하는 것입니다. 직경 추정은 세 가지 방법을 통해 구현될 수 있으며 각각 정확도 특성과 하드웨어 요구 사항이 다릅니다.

• 댄서 위치 통합: 댄서 롤러 변위는 시간이 지남에 따라 통합되어 소비된 케이블 길이를 추정하고 알려진 스풀 형상과 결합하여 현재 권선 직경을 계산합니다. 일관된 스풀 형상에 효과적이지만 댄서가 장기간 이동 제한 근처에서 작동하면 오류가 누적됩니다.
• 속도 비율 계산: 페이오프 스풀 인코더 속도와 다운스트림 라인 인코더 속도 간의 비율은 유효 풀림 직경을 실시간으로 계산하는 데 사용됩니다. 이는 정확하고 자체 수정되지만 페이오프 컨트롤러와 동기화되는 다운스트림 프로세스의 안정적인 속도 신호가 필요합니다.
• 직접 광학 측정: 레이저 거리 센서 또는 초음파 변환기는 현재 스풀 외경을 직접 측정합니다. 이는 누적된 계산 오류와 무관한 가장 높은 정확도의 방법이지만 센서 하드웨어 비용이 추가되고 측정 현장에서 케이블 먼지 및 윤활제 오염으로부터 보호해야 합니다.

실제로 속도 비율 계산 방법은 대부분의 경우 정확성과 구현 단순성 사이에서 최상의 균형을 제공합니다. 자동 전선 케이블 정산 기계 설치. 보상 업데이트 속도는 개별 권선 레이어 간의 직경 변화를 추적하기에 충분해야 합니다. 400mm 횡폭 스풀에 절연 직경이 1.5mm인 일반 케이블의 경우 각 레이어는 약 0.003mm의 직경 변화를 나타내므로 실제 직경의 0.5% 이내에서 보상 정확도를 유지하려면 스풀 회전당 최소 한 번의 계산 업데이트 속도가 필요합니다.

스풀 로딩 및 정렬: 장력 균일성을 결정하는 기계적 요인

전동식 와이어 케이블 풀기 장비의 장력 불균일은 실제 근본 원인이 스풀 장착 지점의 기계적 정렬 불량인 경우 제어 시스템 문제로 인해 발생하는 경우가 많습니다. 회전축이 풀림 방향과 직각이 아닌(1~2도라도) 장착된 스풀은 풀림 중에 케이블이 플랜지 면을 향해 교대로 당길 때 권선 주파수에서 사인곡선 장력 변화를 생성합니다. 이 장력 리플은 교란 주파수가 제어 루프 대역폭과 일치하거나 초과하기 때문에 장력 제어 루프가 억제할 수 없는 리드미컬한 진동으로 댄서 롤러에 나타납니다. 결과적인 장력 변화는 일반적으로 권선 주파수에서 피크 대 피크의 8~15%이며 PID 튜닝 조정에 반응하지 않으므로 운영자는 제어 시스템이 문제의 원인이라고 잘못 결론을 내릴 수 있습니다.

적절한 스풀 정렬을 위해서는 축 직각도와 풀림 방향을 기준으로 스풀의 측면 중심이 모두 필요합니다. 축 직각도는 페이오프 프레임 형상과 스풀 샤프트 베어링 블록 정렬에 의해 설정됩니다. 샤프트가 손으로 회전하는 동안 스풀 플랜지 면을 따라 이동하는 다이얼 표시기를 사용하여 확인됩니다. 측면 센터링은 케이블이 첫 번째 가이드 아일릿의 올바른 각도로 스풀에서 빠져나가도록 하여 플릿 각도(스풀의 케이블 출구 지점과 첫 번째 가이드의 중심선 사이의 각도)를 최소화합니다. 이 각도는 가장 바깥쪽 케이블 레이어의 플랜지 마모 및 가장자리 마모를 방지하기 위해 1.5도 미만으로 유지되어야 합니다.

일반적인 스풀 장착 오류 및 장력 효과

릴 변경 순서 설계: 장력 제어를 저하하지 않고 가동 중지 시간 최소화

릴 교체 이벤트(자동 전선 케이블 지불 기계의 고갈된 스풀에서 새로운 전체 스풀로 전환)는 생산 연속성과 장력 제어 관점에서 지불 시스템의 작동 주기에서 가장 위험한 순간입니다. 전용 릴 변경 어큐뮬레이터가 없는 라인에서는 변경 순서 동안 다운스트림 프로세스가 완전히 중지되어야 합니다. 수동으로 로드된 시스템에서는 일반적으로 스풀 무게 및 처리 장비 가용성에 따라 3~8분이 소요됩니다. 지속적으로 가동되는 압출 라인의 경우 3분 정지라도 제품 품질이 사양에 도달하기 전에 시동 퍼지 및 안정화 기간이 필요하므로 효과적으로 릴 변경당 총 생산 손실이 8~15분의 사용 가능한 출력이 됩니다.

두 스풀이 모두 움직이는 동안 고갈된 스풀의 꼬리를 새 스풀의 리드에 연결하는 플라잉 스플라이스 시스템은 이러한 생산 손실을 제거하지만 스플라이스 액츄에이터, 페이오프 드라이브 및 어큐뮬레이터 시스템 간의 정확한 타이밍 조정이 필요합니다. 고갈된 스풀이 일시적으로 정지하는 동안 다운스트림 라인 속도를 유지하기 위해 어큐뮬레이터가 저장된 케이블 길이를 해제하는 동안 스플라이스가 발생해야 합니다. 어큐뮬레이터 용량이 전체 접합 시퀀스 시간을 감당하기에 충분하지 않은 경우 다운스트림 프로세스에서는 압출 크로스헤드가 일시적인 장력 감소를 보게 되는 장력 저하가 발생합니다. 이로 인해 도체가 다이 내에서 중심을 벗어나서 폐기되어야 하는 길이의 편심 절연체가 생성될 가능성이 있습니다.

• 플라잉 스플라이스를 위한 어큐뮬레이터 크기: 어큐뮬레이터 스트로크 길이는 최대 예상 스플라이스 시퀀스 시간 동안 케이블 출력의 최소 1.5배를 저장해야 하며, 추가 50% 마진은 생산 조건에서 작업자 응답 시간 및 스플라이스 헤드 사이클 시간의 변화를 고려합니다.
• 말단 감지 신뢰성: 스풀이 거의 비어 있음을 감지하는 광학 또는 유도 센서는 스플라이스 이벤트가 시작되기 전에 어큐뮬레이터가 전체 저장 용량을 구축할 수 있도록 충분한 사전 통지를 통해 스플라이스 시작 신호를 트리거해야 합니다(일반적으로 2~3개의 케이블 레이어가 스풀에 남아 있을 때).
• 새로운 스풀 사전 가속: 새로운 스풀 드라이브는 스플라이스 클램프가 맞물리기 전에 현재 라인 표면 속도와 일치하도록 새 스풀을 가속해야 합니다. 고정되거나 느리게 움직이는 스풀에 스플라이싱하면 스플라이스 포인트가 이전 스풀에서 새 스풀로 전환될 때 장력 충격이 생성되어 미세 게이지 와이어의 스플라이스 조인트가 파손될 가능성이 있습니다.
• 접합 후 장력 재안정화: 스플라이스 후 페이오프 장력 제어 루프는 이전 스풀 관성 특성에서 작동에서 새로운 전체 스풀로 전환하므로 재안정화 기간이 필요합니다. 제어 시스템은 오버슈트를 방지하기 위해 즉각적인 단계 변경보다는 관성 보상 매개변수에 소프트 전환을 적용해야 합니다.

압출 라인 제어 시스템과 전동 케이블 페이오프 기계의 통합

독립적인 장력 설정값과 댄서 제어 루프를 갖춘 독립형 장치로 작동하는 전동 케이블 페이오프 기계는 압출 라인의 운반 속도 제어 시스템과 본질적인 충돌을 일으킵니다. 두 시스템 모두 해당 지점에서 케이블 장력을 조절하려고 시도하고 있습니다. 보상은 도체 입구에서 업스트림 장력을 유지하고 홀오프는 절연 케이블 출구에서 다운스트림 장력을 유지합니다. 이 두 제어 루프가 공유 통신 링크를 통해 조정되지 않으면 댄서가 떨어지면 보상이 장력을 증가시키는 반면 홀오프는 장력 증가에 따라 속도를 동시에 감소시키는 충돌 진동에 들어갈 수 있습니다. 즉, 두 루프 모두 독립적으로 해결할 수 없는 지속적인 앞뒤 상호 작용이 생성됩니다.

올바른 통합 접근 방식은 압출 라인 마스터 PLC가 전동식 와이어 케이블 페이오프 장비 드라이브에 대한 속도 참조를 피드포워드 신호로 제공하고 페이오프 댄서 위치 제어 루프가 독립적인 속도 컨트롤러가 아닌 마스터 속도 참조 위에 트림 조정 역할을 하는 계층적 제어 아키텍처입니다. 이 구성에서 페이오프 드라이브는 피드포워드 신호를 통해 라인 속도를 사전에 따르고 댄서 루프는 잔여 속도 불일치만 수정하면 되므로 제어 대역폭 요구 사항이 줄어들고 루프 상호 작용 가능성이 제거됩니다. 라인 마스터 PLC와 페이오프 드라이브 간의 통신 링크는 라인 가속 램프 중에 피드포워드 신호가 충분히 적시에 전달되도록 보장하기 위해 10밀리초 미만의 주기 시간을 갖는 결정론적 필드버스 프로토콜(PROFIBUS, EtherNet/IP 또는 PROFINET)을 사용해야 합니다.

2002년 상하이에서 설립되어 2017년 이싱의 Jiangsu Yessjet Precise Machinery Co., Ltd.를 통해 확장된 Shanghai Yessjet Precise Machinery Co., Ltd.는 Siemens S7 시리즈, Mitsubishi Q 및 iQ-R 시리즈, Allen-Bradley ControlLogix 등 케이블 제조에 가장 일반적으로 사용되는 압출 라인 제어 플랫폼에 대한 기본 통합 기능을 갖춘 전동식 와이어 케이블 페이오프 장비를 설계합니다. 페이오프 드라이브 인터페이스는 적절한 필드버스 프로토콜을 통해 마스터 속도 참조를 수용하도록 사전 구성되어 있으며 댄서 트림 루프 매개변수는 운영자가 드라이브 프로그래밍 전문 지식 없이도 현장에서 미세 조정할 수 있는 안정적인 시작 구성으로 공장에서 설정되어 있습니다. 이러한 통합 접근 방식은 새로운 라인 설치 시 시운전 시간을 줄이고, 제어 아키텍처의 엔지니어링 조정 없이 여러 공급업체의 유료 장비를 기존 압출 라인에 추가할 때 흔히 발생하는 제어 상호 작용 문제를 제거합니다.

다양한 도체 재료 및 게이지에 대한 장력 설정점 선택

자동 와이어 케이블 페이오프 기계에서 올바른 장력 설정점을 선택하는 것은 기계 작동 범위 내에서 편안한 중간 값을 선택하는 문제가 아닙니다. 이는 도체 직진도를 유지하고 스풀 풀림 으르렁거림을 방지할 만큼 충분한 장력, 탄성 한계를 초과하는 도체가 늘어나는 것을 방지할 만큼 충분히 낮은 장력, 압출 다이 내에서 도체가 방황하는 것을 방지할 만큼 충분히 안정적인 장력이라는 세 가지 경쟁 요구 사항의 균형을 맞추는 재료별 계산입니다. 이러한 요구 사항 각각은 허용되는 인장 창에 서로 다른 제약 조건을 부과하며 세 가지 제약 조건 모두의 교차점은 주어진 도체 사양에 대한 올바른 작동 범위를 정의합니다.

도체 신장은 미세 게이지 및 고순도 도체에 가장 중요한 제약 조건입니다. 풀림 장력이 도체의 비례 한계(변형이 완전히 탄성이 되는 응력 수준 이하)를 초과하면 영구 신장이 발생하여 도체 단면적이 감소하고 단위 길이당 저항이 증가합니다. 무산소 구리(OFC) 도체의 경우 비례 제한은 표준 전해 터프 피치(ETP) 구리보다 낮습니다. 즉, 표준 와이어에 허용되는 장력 설정점이 동일한 게이지의 OFC 도체에서 측정 가능한 연신율을 유발할 수 있음을 의미합니다. 주어진 도체에 대한 뉴턴 단위의 인장 한계는 비례 응력 한계(일반적으로 보수적인 작동 여유에 대한 항복 강도의 30-40%)에 도체 단면적을 곱하여 계산할 수 있습니다. 이 계산은 도체 무게에 따라 선형적으로 확장되는 것으로 가정하기보다는 모든 도체 사양에 대해 수행되어야 합니다.

이러한 값은 엔지니어링 출발점 역할을 하며 실제 생산 로트에 대한 특정 도체 공급업체의 기계적 특성 데이터와 비교하여 확인해야 합니다. 도체의 기계적 특성은 공급업체마다 그리고 동일한 공급업체의 생산 배치 간에도 다릅니다. 특히 개별 와이어 드로잉 매개변수가 최종 연선 항복 강도에 영향을 미치는 연선의 경우 더욱 그렇습니다. 제안된 설정점에서 짧은 테스트 실행 후 샘플 길이에 대한 미터당 저항 측정을 포함하는 장력 검증 프로토콜을 설정하면 공칭 재료 사양에만 의존하기보다는 작동 장력이 처리 중인 실제 재료의 탄성 범위 내에 있는지 확인할 수 있습니다.