Steuerungsprinzip und Anwendung der Seitenbesäumscheibenschere in der Beizlinie als Teil einer Coil-Schneidemaschine

Die Scheibenschere ist ein unverzichtbares Schneidgerät in Werkstätten für die Platten- und Bandproduktion. Diese Schere verfügt über zwei scheibenförmige Messer, die zum Längsbeschneiden der Kanten von Stahlplatten und -bändern oder zum Schlitzen in schmale Streifen, ähnlich einer Coil-Schneidmaschine, verwendet werden. Diese Schere wird häufig zum Längsschneiden von Stahlplatten und dünnen Bändern mit einer Dicke von weniger als 20 bis 30 mm eingesetzt. Da es sich bei den Messern um rotierende Scheiben handelt, können sich bewegende Stahlplatten oder -bänder kontinuierlich in Längsrichtung scheren. Im Juni 2012 wurde in einem bestimmten Stahlwerk eine kontinuierliche Beizlinie mit einer passiven Zugscheren-Scheibenschere in Betrieb genommen. Dieses Dokument konzentriert sich als Referenz auf die grundlegende Struktur, den Prozess sowie die Steuerungsprinzipien und -eigenschaften der Scheibenschere.

Der Hauptkörper der Rotationsschere enthält keinen internen Antriebsmechanismus; Stattdessen wird die Drehung der Klingen durch das sich bewegende Stahlband selbst angetrieben, das unter Spannung steht, wodurch eine „Zug-Scherwirkung“ erzielt wird. Um sicherzustellen, dass der Hauptkörper der Stahlplatte beim Verlassen der Rotationsschere eben bleibt, -während sich die abgetrennte Kante allmählich wellen kann-, ist der Durchmesser des oberen Messers etwas kleiner als der des unteren Messers.

 

Gleichzeitig wird durch diese Konstruktion ein übermäßiges Aufrollen der abgetrennten Randstreifen verhindert. Um zu verhindern, dass sich das Stahlblech beim Eintritt in die Rotationsschere verzieht, sind Druckrollen direkt vor den Messern installiert. Um außerdem die Reibung zwischen der Stahlplatte und den Schneidkanten der rotierenden Messer zu minimieren, ist jedes Messerpaar in einem leichten Winkel relativ zur Mittellinie des Stahlbandes eingestellt. Zu den Hauptstrukturkomponenten der Einheit gehören ein fester Stützrahmen, ein Mechanismus zur Einstellung des Klingenspalts und eine Klingenwechselvorrichtung.

Hauptleistungsparameter der Rotationsschere

Die Rotationsschere ist der Halbmondschere nachgeschaltet. Es verwendet eine nicht-angetriebene Rotationsstruktur und wird verwendet, um die Kanten des Stahlbands auf eine bestimmte Breite zu trimmen. An den Scherenrahmen auf beiden Seiten der Verarbeitungslinie sind zwei Sätze Messerköpfe montiert. Diese Scherrahmen können über einen von Hydraulikzylindern angetriebenen Zahnstangen--und-Ritzelmechanismus um 180 Grad gedreht werden. Sobald sich ein Scherenrahmen in Position gedreht hat, greift ein Verriegelungsmechanismus -betätigt durch einen Hydraulikzylinder-, um den Rahmen an Ort und Stelle zu sichern. Während ein Schneidkopfsatz aktiv Schervorgänge ausführt, bleibt der andere Satz für Wartung, Austausch oder Einstellung verfügbar. Die Breitenverstellung der Scherenrahmen erfolgt durch den Antrieb einer Kugelumlaufspindel über einen Getriebemotor, wodurch die Rahmen entlang an der Basis montierter Führungsschienen gleiten. Sobald die gewünschte Breiteneinstellung erreicht ist, werden die Rahmen mithilfe von Hydraulikzylindern mit Gewinde in ihrer Position arretiert.

Am Einlass des Schneidkopfes ist ein Paar Klemm- und Stützrollen positioniert. Die Klemmrollenbaugruppe wird von Hydraulikzylindern angetrieben und dient dazu, ein Flattern des Bandes zu verhindern und gleichzeitig das Band zu stützen, wodurch die Scherqualität sichergestellt wird. Der von der Rotationsschere erzeugte Schrott wird über eine Rutsche in einen Schrotthäcksler zur Kantenzerkleinerung geleitet. Nach dem Zerkleinerungsprozess wird der Schrott über eine Rutsche in das Auslauf-Schrotttransportsystem gefördert.

Das grundlegende Automatisierungssystem für die MaSteel-Beizlinie besteht aus Komponenten wie SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen), einem HMI-System, einem industriellen Ethernet-Netzwerk, Feldbussen, Remote-Feld-I/O-Stationen (ET200) und Programmiergeräten, wie in Abbildung 2 dargestellt. Für diese spezielle Einheit wurde die Siemens SIMATIC S7-400 als Steuerung ausgewählt. Die gesamte Einheit ist mit drei SPS ausgestattet, die jeweils ein CPU416-2-Modul nutzen. Die HMI-Schnittstelle des Systems wird vom Siemens WinCC-System betrieben, wobei die SPS über ein Industrial Ethernet-Netzwerk mit dem WinCC-Server verbunden sind. Die Kommunikation zwischen den SPSen und Feldgeräten erfolgt über das Protokoll PROFIBUS DP; Jede SPS verfügt über mehrere PROFIBUS DP-Schnittstellen für den Anschluss von Remote-I/O-Modulen, Antriebssystemen, Encodern, Feldinstrumenten sowie CPC- und EPC-Geräten. Das Rotationsscheren-Steuerungssystem, das dem einer Coil-Schneidmaschine ähnelt, wird von einem einzigen CPU416-2-Modul verwaltet, das mit zwei separaten PROFIBUS DP-Netzwerken verbunden ist, um Funktionen wie die Einstellung der Rahmenbreite, der Überlappung und der Einstellung des Seitenabstands auszuführen.

Optimierung der mechanischen Spaltbeseitigungsfunktion für die Rotationsschere

Die Drehung des Motors treibt die Leitspindel an, die gleichzeitig den Encoder antreibt; Diese Bewegung wird in die seitliche Verschiebung des Rotationsscherenhalters umgewandelt und ermöglicht so die Einstellung des Seitenspiels der Rotationsschere. Aufgrund des inhärenten Spiels zwischen der Mutter und der Leitspindel drehen sich Leitspindel und Encoder beim Wechsel der Drehrichtung von Vorwärts auf Rückwärts zunächst gemeinsam, während die Mutter stationär bleibt, was zu mangelnder Bewegung im Scherenhalter führt. Dieses Phänomen-bei dem der Positionssensor eine Positionsänderung erkennt, obwohl sich die tatsächliche physische Position nicht geändert hat-wird durch das mechanische Spiel innerhalb der Ausrüstung verursacht. Da der Encoder in der „Schließrichtung“ kalibriert wurde, wird die Endbewegung der Anlage konsequent in der Schließrichtung ausgeführt, um die durch das oben erwähnte mechanische Spiel verursachten Positionssteuerungsfehler zu beseitigen. Um sich beispielsweise von der aktuellen Position (Punkt A) zu Punkt C zu bewegen, wird der Mechanismus zunächst zu Punkt B geöffnet und dann zu Punkt C geschlossen.

Um eine hohe Regelgenauigkeit zu erreichen, erfolgt die Einstellung der Überlappung und des Seitenspiels für die Rotorschere-sowie die Spieleinstellung für den Schrotthäcksler-nach folgender Methode: Immer wenn der Zielwert den aktuellen Wert überschreitet, wird der Abstand zunächst auf einen Wert eingestellt, der etwas größer als der Zielwert ist, und dann langsam wieder auf den Zielwert reduziert. Wir haben einen Programmbaustein zur automatischen Spieleinstellung in die SPS-Software integriert; Durch die Integration in die Steuerungslogik des ursprünglichen Entwurfs und die Anwendung der Prinzipien geschlossener -Loop-Steuerungssysteme-insbesondere durch Echtzeitüberwachung über Absolutwertgeber-haben wir nicht nur eine Echtzeit-Rückmeldung zum mechanischen Spiel der Rotationsschere erreicht, sondern auch die präzise, ​​automatische Einstellung dieses Spiels. Seit der Umsetzung dieser Verbesserungen entspricht die Genauigkeit der Spieleinstellung vollständig den Produktionsanforderungen, was die Produktionseffizienz erheblich steigert und sowohl die Qualität als auch den reibungslosen Scherprozess gewährleistet.

Die Produktionsergebnisse vor Ort-zeigen, dass das Steuerungssystem für die Rotationsschere der Beizlinie von Ma Steel automatisiert, zuverlässig und einfach zu bedienen ist und gleichzeitig die Arbeitsintensität reduziert. Es hat die Scherqualität und die Produktionseffizienz verbessert, die Produktionsanforderungen effektiv erfüllt und erhebliche wirtschaftliche Vorteile geschaffen.