Principio di controllo e applicazione delle cesoie a disco di rifilatura laterale nella linea di decapaggio come parte della macchina da taglio per bobine
May 21, 2026
Prefazione
La cesoia a disco è un'attrezzatura di taglio indispensabile nelle officine di produzione di lamiere e nastri. Questa cesoia è dotata di due lame a forma di disco-, utilizzate per tagliare longitudinalmente i bordi di piastre e nastri di acciaio o per tagliarli in strisce strette, simile a una macchina da taglio per bobine. Questa cesoia trova largo impiego per il taglio longitudinale di lamiere e nastri sottili di acciaio con spessore inferiore a 20-30 mm. Poiché le lame sono dischi rotanti, possono tagliare continuamente piastre o nastri di acciaio in movimento nella direzione longitudinale. Nel giugno 2012 è stata messa in produzione una linea di decapaggio continuo in un certo stabilimento siderurgico, utilizzando una cesoia a disco a tensionamento passivo. Questo documento si concentra sulla struttura di base, sul processo, sui principi di controllo e sulle caratteristiche della cesoia a disco come riferimento.
Struttura del taglio a disco
Il corpo principale della cesoia rotante non contiene alcun meccanismo di azionamento interno; invece, la rotazione delle lame è guidata dallo stesso nastro d'acciaio in movimento, che è sotto tensione, ottenendo così un'azione di "trazione-di taglio". Per garantire che il corpo principale della piastra d'acciaio rimanga in piano quando esce dalla cesoia rotante-mentre il bordo tagliato può arricciarsi gradualmente-il diametro della lama superiore è progettato per essere leggermente più piccolo di quello della lama inferiore.
Allo stesso tempo, questo design impedisce che le strisce dei bordi recisi si arriccino eccessivamente. Per evitare che la lamiera d'acciaio si deformi quando entra nella cesoia rotante, immediatamente a monte delle lame vengono installati dei rulli di pressione. Inoltre, per ridurre al minimo l'attrito tra la piastra d'acciaio e i bordi taglienti delle lame rotanti, ciascuna coppia di lame è impostata con una leggera angolazione rispetto alla linea centrale della striscia d'acciaio. I componenti strutturali primari dell'unità includono un telaio di supporto fisso, un meccanismo di regolazione della distanza tra le lame e un dispositivo di sostituzione delle lame.
Parametri chiave e flusso del processo
Principali parametri prestazionali della cesoia rotativa
Materiale da tagliare: lamiera di acciaio-laminata a freddo standard
Resistenza della lamiera d'acciaio:
< 700 MPa
Spessore lamiera d'acciaio: 1,2–6 mm
Velocità di taglio:
30–350 metri/min
Larghezza di taglio:
5–30 mm
La cesoia rotante è posizionata a valle della cesoia a mezzaluna; utilizza una struttura rotante non-azionata e viene utilizzata per tagliare i bordi del nastro di acciaio a una larghezza specificata. Due serie di teste di taglio sono montate sui telai di taglio situati su entrambi i lati della linea di lavorazione. Questi telai di taglio possono essere ruotati di 180 gradi tramite un meccanismo a cremagliera-e-pignone azionato da cilindri idraulici. Una volta che il telaio di taglio è ruotato in posizione, un meccanismo di bloccaggio-azionato da un cilindro idraulico-si attiva per fissare il telaio in posizione. Mentre un set di teste di taglio esegue attivamente le operazioni di taglio, l'altro set rimane disponibile per manutenzione, sostituzione o regolazione. La regolazione della larghezza dei telai di taglio si ottiene azionando una vite a ricircolo di sfere tramite un motoriduttore, facendo scorrere i telai lungo le guide montate sulla base. Una volta raggiunta l'impostazione della larghezza desiderata, i telai vengono bloccati in posizione mediante cilindri idraulici filettati.
Una coppia di rulli pressori e rulli di supporto è posizionata all'ingresso della testa di taglio. Il gruppo rullo pressore è azionato da cilindri idraulici e serve a prevenire lo sbattimento del nastro mentre lo sostiene, garantendo così la qualità di taglio. I rottami generati dalla cesoia rotante vengono convogliati attraverso uno scivolo in un trituratore di rottami per la triturazione dei bordi. Dopo il processo di triturazione, i rottami vengono convogliati tramite uno scivolo nel sistema di trasporto rottami di uscita.
Panoramica del sistema di controllo
Il sistema di automazione di base per la linea di decapaggio MaSteel è costituito da componenti quali PLC (controllori logici programmabili), un sistema HMI, una rete Industrial Ethernet, bus di campo, stazioni I/O di campo remote (ET200) e dispositivi di programmazione, come illustrato nella Figura 2. Per questa unità specifica, è stato selezionato Siemens SIMATIC S7-400 come controller. L'intera unità è dotata di tre PLC, ciascuno dei quali utilizza un modulo CPU416-2. L'interfaccia HMI del sistema è alimentata dal sistema Siemens WinCC, con i PLC collegati al server WinCC tramite una rete Industrial Ethernet. La comunicazione tra i PLC e i dispositivi di campo avviene utilizzando il protocollo Profibus DP; ciascun PLC è dotato di più interfacce Profibus DP dedicate al collegamento di moduli I/O remoti, sistemi di azionamento, encoder, strumentazione di campo nonché dispositivi CPC ed EPC. Il sistema di controllo della cesoia rotativa, simile a quello di una macchina da taglio a spirale, è gestito da un singolo modulo CPU416-2, interfacciato con due reti Profibus DP separate, per eseguire funzioni tra cui la regolazione della larghezza del telaio, la regolazione della sovrapposizione e la regolazione del gioco laterale.
Controllo della cesoia rotante
Descrizione delle modalità di controllo
Il sistema di cesoia rotante comprende la rotazione del telaio della cesoia, la regolazione della larghezza del telaio, la regolazione della sovrapposizione della lama e la regolazione del gioco laterale della lama. Il controllo è disponibile in due modalità: manuale e automatica.
Controllo manuale
La modalità manuale viene utilizzata principalmente per le operazioni durante il debug e le condizioni di errore; i pulsanti situati sulla console di controllo consentono il controllo indipendente dei vari meccanismi di regolazione, dei meccanismi di bloccaggio e dei movimenti di rotazione della testa di taglio della cesoia rotante. La procedura operativa per ruotare la testa di taglio è la seguente: quando la cesoia rotante non è in uso o l'unità di uscita si è fermata, premendo il pulsante di avvio si provoca la retrazione del telaio della cesoia rotante e del telaio del tritatutto di una distanza adeguata. Questa retrazione impedisce al nastro di acciaio di interferire con il processo di rotazione, garantendo allo stesso tempo che il trituratore di rottami non ostacoli la rotazione della cesoia rotante. Successivamente, il dispositivo di blocco della rotazione si disinnesta e il telaio-a seconda della sua posizione attuale-ruota di 180 gradi (in senso orario o antiorario-orario); una volta completata la rotazione e quando il telaio raggiunge la posizione designata, il dispositivo di blocco della rotazione si riattiva-per fissarlo. La procedura operativa per ritirare la cesoia rotante dalla linea di produzione è la seguente: quando la cesoia rotante non è in uso o l'unità di uscita si è fermata, premendo il pulsante di avvio si fa sì che sia il telaio della cesoia rotante che il telaio del trinciarottami si ritirino nelle rispettive posizioni di standby.
Controllo automatico
In modalità automatica, il controllo della cesoia rotativa-una funzione presente anche in una macchina da taglio a spirale-viene eseguito tramite una sequenza automatizzata basata sulle informazioni di stato provenienti dal controller principale e sul segnale di avvio. Per due bobine di acciaio consecutive-una bobina precedente e una bobina successiva-la modalità operativa della cesoia rotante può essere classificata in quattro scenari: Non utilizzato–Non utilizzato (NU-NU), Usato–Usato (U-U), Usato–Non utilizzato (U-NU) e Non utilizzato–Usato (NU-U).
NO-NO
La cesoia rotante non richiede alcuna regolazione.
U-U
L'andamento dell'azione è determinato dalle differenze di larghezza e spessore tra i nastri di acciaio precedenti e successivi. Se i parametri sono identici la cesoia rotante non necessita di alcuna regolazione; se differiscono, vengono richiamate le sequenze automatizzate per la regolazione della larghezza di taglio, della quantità di sovrapposizione e della distanza laterale.
U-NU
La sequenza automatizzata per la regolazione della larghezza della cesoia viene richiamata per allargare il telaio della cesoia rotante nella sua posizione di standby.
NU-U
Innanzitutto, viene richiamata la sequenza automatizzata per spostare la cesoia rotante nella sua posizione di standby; successivamente-una volta che il cordone di saldatura si è arrestato nella posizione della cesoia rotante-vengono richiamate le sequenze automatizzate per la regolazione della larghezza del taglio, della quantità di sovrapposizione e del gioco laterale.
Ottimizzazione della funzione di eliminazione del gioco meccanico per la cesoia rotante
La rotazione del motore aziona la vite di comando, che contemporaneamente aziona l'encoder; questo movimento si converte nello spostamento laterale del portacesoia rotante, consentendo così la regolazione del gioco laterale della cesoia rotante. A causa del gioco intrinseco tra la madrevite e la vite di comando, quando la direzione di rotazione cambia da avanti a indietro, la vite di comando e l'encoder ruotano inizialmente insieme mentre la madrevite rimane ferma, determinando una mancanza di movimento nel supporto della cesoia. Questo fenomeno-per cui il sensore di posizione rileva un cambiamento di posizione anche se la posizione fisica effettiva non è cambiata-è causato dal gioco meccanico all'interno dell'apparecchiatura. Poiché l'encoder è stato calibrato nella direzione di "chiusura", il movimento finale dell'apparecchiatura viene eseguito costantemente nella direzione di chiusura per eliminare gli errori di controllo della posizione causati dal suddetto gioco meccanico. Ad esempio, per spostarsi dalla posizione corrente (punto A) al punto C, il meccanismo viene prima aperto al punto B e poi chiuso al punto C.
Per ottenere un'elevata precisione di controllo, la regolazione della sovrapposizione e della distanza laterale per le cesoie rotanti-così come la regolazione della distanza per il tritacarne-impiega il seguente metodo: ogni volta che il valore target supera il valore corrente, la distanza viene prima regolata su un valore leggermente superiore al valore target, quindi viene lentamente ridotta al valore target. Abbiamo incorporato nel software PLC un blocco di programma per la regolazione automatica del gioco; integrandolo con la logica di controllo del progetto originale e applicando i principi dei-sistemi di controllo a circuito chiuso-in particolare attraverso il monitoraggio-in tempo reale tramite encoder assoluti-abbiamo ottenuto con successo non solo un feedback in tempo reale-sul gioco meccanico delle cesoie rotanti, ma anche la regolazione precisa e automatica di tale gioco. Dall'implementazione di questi miglioramenti, la precisione della regolazione del gioco ha soddisfatto pienamente i requisiti di produzione, aumentando significativamente l'efficienza produttiva e garantendo sia la qualità che la regolarità del processo di taglio.
Conclusione
I risultati della produzione in loco-dimostrano che il sistema di controllo della cesoia rotativa della linea di decapaggio Ma Steel è automatizzato, affidabile e facile da utilizzare, riducendo al tempo stesso l'intensità della manodopera. Ha migliorato la qualità della tosatura e l’efficienza produttiva, soddisfacendo efficacemente i requisiti di produzione e generando notevoli vantaggi economici.
