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Manuale per l’uso Innesti e freni ZF ad isteresi
Con riserva di modifiche
Copyright by ZF
Il presente manuale è coperto da copyright.
Stampato in Germania
Edizione: 11.2005
Avvisi per la sicurezza
3
Responsabili per la sicurezza sul lavoro sono per principio gliesecutori stessi degli interventi di riparazione sui gruppi ZF.L’osservanza di tutte le prescrizioni per la sicurezza e dellenorme di legge in vigore costituiscono il presupposto perprevenire danni alle persone o alle cose durante gliinterventi di manutenzione e riparazione.Prima di procedere agli interventi i loro esecutori devonoconoscere perfettamente queste prescrizioni.
La riparazione a regola d’arte dei prodotti ZF è possibilesolo se s’impiega personale appositamente addestrato.L’obbligo di questo addestramento incombe all’enteesecutore della riparazione.
Nel presente manuale ricorrono i seguenti avvisi riguardanti lasicurezza:
NOTAQuest’indicazione serve a richiamare l’attenzione suparticolari fasi di lavoro, metodi, informazioni, uso di mezziausiliari ecc.
ATTENZIONES’usa quando operazioni non eseguite come prescritto enon a regola d’arte possono causare danni al prodotto.
PERICOLO !S’usa quando la mancanza d’attenzione può causaredanni alle persone o mettere in pericolo la vita.
!
Avvisi generali
4
Prima di procedere all’installazione bisogna leggereattentamente le presenti istruzioni.
A montaggio e collegamento elettrico avvenuti il personalespecializzato deve assicurarsi che il prodotto funzioni dinuovo perfettamente.
1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2 Impieghi tipici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3 Caratteristiche particolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4 Struttura / funzionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
5 Composizione e installazione dell’innesto . . . . . 12
6 Composizione e installazione del freno . . . . . . . . 13
7 Sollecitazioni meccaniche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
8 Messa in esercizio elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
9 Regolatore elettronico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
10 Magnetismo residuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
11 Manutenzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
12 Diagnosi delle anomalie e loro cause . . . . . . . . . . 19
13 Indirizzi di contatto ZF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Innesti e freni ad isteresi Indice
5
1 Introduzione
La possibilità di regolare con precisione le coppie torcenti e leforze di trazione costituiscono in numerosi impieghi lacondizione essenziale per una lavorazione precisa di prodottid’alta qualità.Specialmente in sequenze di processi non regolati lariproducibilità esatta e il mantenimento costante della coppiauna volta regolata sono condizioni essenziali.Queste esigenze vengono soddisfatte nel modo miglioremediante innesti e freni ad isteresi funzionanti senza contatto ecombinati con un apposito regolatore elettronico.
Introduzione Innesti e freni ad isteresi
6
2 Impieghi tipici
Un impiego tipico è quello di poter generare una forza ditrazione esattamente definita nello svolgimento di prodotticontinui come per es. filo metallico, filo di fibre, carta, rotolidi pellicole di plastica. In questo processo il cambiamento didiametro fra il rullo pieno e quello vuoto deve essere rilevato,elaborato da regolatore elettronico e trasformato da un freno inuna coppia adeguata per mantenere costante la forza ditrazione.
Schema di una linea di svolgimento
I processi d’avvolgimento vengono eseguiti allo stesso modocon innesti ad isteresi.Anche il rilevamento delle curve caratteristiche dei motorielettrici può essere realizzato come molte altre simulazioni dicarico mediante freni ad isteresi generando una coppiafrenante regolabile con precisione.
Innesti e freni ad isteresi Impieghi tipici
7
�
�
forza di trazione F (N)
velocità v (m/s)
verso il processo di lavorazione
corrente curva rilevatore Ø
corrente I (A)
regolatore elettronico ZF
freno ad isteresi ZF
015 237
3 Caratteristiche particolari della tecnica d’isteresi
• trasmissione della coppia senza contatto
• assenza di rumore da attrattivo
• assenza di variazione di valore a causa dell’attrito
• nessun effetto “stick-slip”
• assenza d’usura
• esistenza di coppia di fermo / di sincronizzazione
La coppia generata è regolabile, senza soluzione di continuità,in funzione della corrente impostata nella bobinad’eccitazione, fino al valore massimo del modello utilizzato.
Non si ha un influsso del numero di giri, ad eccezione d’unminimo aumento quasi lineare della coppia a mano a manoche aumenta il numero di giri di slittamento.
Nei modelli per potenze superiori quest’aumento della coppiaè più rilevante nell’intero campo del numero di giri.
Un’altra caratteristica essenziale della tecnica dell’isteresi è lacapacità di trasmettere coppie continue tanto in sincroniacome con slittamento.
La coppia agisce dunque anche nella situazione di fermo.
Caratteristiche particolari Innesti e freni ad isteresi
8
Curva coppia/corrente
Innesti e freni ad isteresi Caratteristiche particolari
9
Cop
pia
Corrente
curva di caduta di corrente
curva di salita della corrente
018276
10
4 Struttura / funzionamento
Il magnete fisso comprende la bobina d’eccitazione cheinduce nel rotore il flusso magnetico. Nel rotore sono dispostigli uni di fronte agli altri poli esterni e poli interni, fra i quali sipuò muovere liberamente il cosiddetto anello d’isteresicomposto da materiale magnetico permanente (freno: il nucleomagnetico e il rotore formano un’unità).
L’eccitazione della bobina provoca nell’anello d’isteresi, aseconda del numero di poli, una magnetizzazione tangenzialeplurima con cambiamento dell’orientamento polare. Le forzed’attrazione o di repulsione delle zone magnetiche permanentiche in tal modo si creano generano la coppia sincronatrasmissibile.
Innesti e freni ad isteresi Struttura / funzionamento
Magnete del freno Magnete del innesto
Indotto Indotto Rotore
Freno Innesto
In caso di differenza di numero di giri fra il rotore e l’anellod’isteresi (slittamento funzionale) i magneti elementaricambiano continuamente la polarità.Ciò avviene contrastando una resistenza in funzione delmateriale, per cui ogni magnete elementare percorreall’interno d’una frazione polare la nota curva d’isteresi.Da questa funzione deriva la denominazione “innesto/freno adisteresi”.
Innesti e freni ad isteresi Struttura / funzionamento
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Curve dell’isteresi in funzione del comando
Anellod’isteresi
Geometria dei poli
019436
5 Composizione e installazione del innesto
Il magnete fisso dell’innesto viene centrato mediante il suodiametro di centraggio con il pezzo di collegamento del clientee fissato con viti.
Il rotore viene di solito collegato fisso mediante una chiavetta,affinché non giri, con l’albero motore e bloccato assialmenteper es. con anelli di bloccaggio o boccole di rasamento.
A causa del momento d’inerzia piuttosto basso l’ancoracostituisce di solito il lato uscita e viene avvitata sulla parte dicollegamento.
Se i momenti d’inerzia sono di secondaria importanza e se lasituazione progettuale consente una disposizione piùvantaggiosa, anche l’ancora può essere disposta sul latoentrata e il rotore sul lato uscita.
Tutti i componenti devono essere fissati assialmente.
NOTAPer l’esame dettagliato dell’installazione si può richiedere ilrelativo disegno all’indirizzo di contatto indicato in appendice.
Si deve prestare particolare attenzione alla concentricità dimontaggio dei componenti.
ATTENZIONEL’eccentricità dei componenti nucleo magnetico, rotore eindotto non deve superare 0,1 mm, altrimenti esiste ilpericolo di contatto radiale radente!
La disposizione radiale dei componenti s’ottiene nel modomigliore mediante cuscinetti.
Composizione e installazione del innesto Innesti e freni ad isteresi
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6 Composizione e installazione del freno
Il magnete del freno viene centrato mediante il suo diametro dicentraggio con il pezzo di collegamento del cliente e fissatocon viti.L’indotto viene avvitato sul pezzo a cui va collegato e deveessere fissato assialmente.
NOTAPer l’esame dettagliato dell’installazione si può richiedere ilrelativo disegno all’indirizzo di contatto indicato in appendice.
Si deve prestare particolare attenzione alla concentricità dimontaggio dei componenti.
ATTENZIONEL’eccentricità dell’indotto non deve superare 0,1 mm,altrimenti esiste il pericolo di contatto radiale radente.
La disposizione radiale dei componenti s’ottiene nel modomigliore mediante cuscinetti.
Innesti e freni ad isteresi Composizione e installazione del freno
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7 Sollecitazioni meccaniche
Le sollecitazioni dei componenti derivanti per es. da carichiradiali o assiali vanno controllate nei singoli casi.
Nei gruppi con freno ad isteresi supportati su cuscinetti si puòcalcolare mediante il tipo e la disposizione dei cuscinetti laloro durata per un determinato carico prestabilito.
NOTAPer l’esame della durata si può richiedere all’indirizzo dicontatto ZF indicato in appendice il relativo disegnod’installazione o il catalogo “ZF-TIRATRON”.
Per principio, specialmente i carichi da peso derivanti per es.da rotoli di riserva, devono essere proporzionati alla grandezzadel freno.Se essi sono troppo grandi si consiglia un supporto separatounito al freno attraverso un collegamento flessibile con albero.
8 Messa in esercizio elettrica
L’eccitazione dei freni e innesti ad isteresi avviene mediantecorrente continua costante. La soluzione ideale s’ottiene conl’impiego del regolatore elettronico ZF ERM in combinazionecon tensione continua d’alimentazione.
NOTAPer richiedere le istruzioni per l’uso del “Regolatoreelettronico ZF ERM” ci si rivolga all’indirizzo di contattoindicato in appendice.
Prima della messa in esercizio ci si deve assicurare che latensione d’alimentazione della fonte di corrente sia nei limitiammissibili e che la sua potenza sia sufficiente.
Quando nel innesto o nel freno pronto per il funzionamentoviene immessa corrente subentra una coppia regolabile da zero(resistenza d’attrito del cuscinetto) al valore nominale inconformità alla curva coppia/corrente a seconda del modelloutilizzato.
ATTENZIONELa corrente nominale dei modelli utilizzati non deve esseresuperata.
Sollecitazioni meccaniche Innesti e freni ad isteresi
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NOTALe installazioni elettriche devono essere eseguite da personalespecializzato. Si devono rispettare inoltre le norme in vigoreper la sicurezza.Per principio, le polarità dei cavetti di collegamento dellafrizione e del freno non devono essere rispettate. In caso di unità direttamente accollate (per esempiodisposizione “back-to-back”), tuttavia, potrebbe esserci una reciproca influenza magnetica che potrebbe anchedipendere dalla polarità.
Innesti e freni ad isteresi Messa in esercizio elettrica
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Modello Corrente nominale [A]
EBU 0.05 0.225EBU 0.1 0.4EBU 0.3 0.75EBU 1 1.25EBU 3 1.25EBU 10 1.5EBU 30 2.2
EBU 250/1 1.1EBU 500/3 1.4EBU 1000/10 1.9EBU 2000/30 2.7
EBU 500/30 G 1.4EBU 1000/100 G 1.9EBU 2000/300 G 2.7EBU 2000/600 G 2.7
EKU 0.3 0.9EKU 1 1.3EKU 3 1.5EKU 10 1.8
9 Regolatore elettronico
Per poter mantenere costanti a un valore voluto la forza ditrazione e la coppia nonostante il cambiamento di diametro delmateriale d’avvolgimento o di altri fattori influenti sulprocesso occorre un comando elettronico regolato in modoottimale che governa e regola gli innesti e i freni ad isteresi aseconda del loro impiego.
Con il regolatore elettronico ZF ERM è possibile tutta unaserie di differenti impieghi.
Quest’elemento elettronico assicura, in base a un valoreteorico impostato, l’alimentazione corretta di corrente perl’innesto e il freno. Esso è dotato di comando amicroprocessore e di interfacce per la programmazione, l’usoe la diagnosi.
NOTALe istruzioni per l’uso del “Regolatore elettronico ZF ERM”vanno richieste all’indirizzo di contatto indicato in appendice.
Regolatore elettronico Innesti e freni ad isteresi
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10 Magnetismo residuo
Quest’effetto può verificarsi quando si toglie la corrented’alimentazione e si manifesta per es. in improvvisesuccessioni di movimenti che a seconda del processo in attopossono essere indesiderati o dannosi (non si riesce asistemare il prodotto con la mano, rotture nel prodotto).
Questa coppia residua ondulatoria, il cosiddetto “effettoscrollo” è causato da magnetismo residuo che si forma quandola corrente improvvisamente o senza rotazione relativadell’indotto rispetto al magnete del freno o al rotore dellafrizione viene ridotta sotto il 50 % del valore d’uscita.
In questo caso nell’anello d’isteresi si formano zonemagnetiche permanenti a seconda del numero del coppie dipoli, le quali nel gruppo senza (o con bassissima)alimentazione di corrente si manifestano sotto forma di coppiaresidua ondulatoria.
NOTAQuest’effetto può essere evitato in modo sicuro se la corrente,con movimento relativo contemporaneo dell’indotto, vieneridotta progressivamente.
Se per una causa involontaria si forma magnetismo residuo,questo può essere eliminato in qualsiasi momento.
NOTAQuando in un innesto/freno ad isteresi è presente per qualsiasicausa magnetismo residuo, questo può essere eliminatoalimentando il gruppo con la corrente nominale e riducendopoi a zero la corrente. In quest’operazione l’indotto deve farecontemporaneamente almeno un giro rispetto al magnete delfreno o al rotore del innesto.
Se nel processo operativo successivo si raggiunge di nuovo lacorrente d’alimentazione (di valore più alto), il magnetismoresiduo viene eliminato anche in questo modo.
Innesti e freni ad isteresi Magnetismo residuo
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11 Manutenzione
Grazie al loro funzionamento senza contatto i componentidegli innesti e dei freni ad isteresi non sono soggetti ad usura.
In condizioni d’utilizzazione ammissibili, per es. rispetto deivalori limite stabiliti nel catalogo per i vari modelli edosservanza delle comuni regole tecniche, solo i cuscinetti sonolimitati in quanto a durata (durata d’uso del grasso).
I cuscinetti a sfere dei freni ad isteresi fornibili come unità consupporto sono riempiti di grasso e, come indicato dalfabbricante, non richiedono manutenzione.
La durata del supporto con cuscinetto dipende fra l’altro dallasollecitazione (vedasi al riguardo “7 Sollecitazionimeccaniche”, dall’imbrattamento e dalle temperature.
Manutenzione Innesti e freni ad isteresi
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12 Diagnosi delle anomalie
Innesti e freni ad isteresi Diagnosi delle anomalie
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Anomalia
L’innesto/freno nongenera la coppianonostantel’alimentazioneelettrica collegata.
L’innesto/frenofornisce una coppia“sbagliata” (fattorecoppia)
Causa possibile
Difetto nella rete
Collegamenti difettosi
Magnete (bobina) dell’innesto / frenodifettoso
Manca il collegamento meccanico deicomponenti, per es. indotto / albero,rotore /albero.
Corrente d’eccitazione non corretta
Contatto radente radialedell’indotto/rotore
Contatto radente assialedell’indotto/rotore
Rimedio
Controllare / sostituire la parte difettosa.
Controllare / sostituire i cavi di collegamento.
Sostituire il magnete dell’innesto / freno(indirizzo assistenza ZF).
Montare la chiavetta per collegamentoindotto/albero, rotore/albero o usare tecniche dicollegamento alternative (pressa, incollatura).
Controllare l’impostazione dei valori teorici.
Controllare i parametri di regolazione per il tipod’impiego desiderato dello ERM seguendo le istruzi-oni per l’uso del “Regolatore elettronico ZF ERM”.
Controllare l’installazione. Difetto diconcentricità max. 0,1 mm, v. capitolo“Composizione e installazione”.
Controllare l’installazione. Disposizione assialedei componenti secondo il disegno d’installazione/ catalogo “ZF-TIRATRON”.
NOTASe per rimediare al contatto radiale si ripassa l’indotto / il rotore cambiano le caratteristiche (curva).
Diagnosi delle anomalie Innesti e freni ad isteresi
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Anomalia
Formazione di rumore
Momento residuoondulatorio senzaalimentazione dicorrente, scuotimentodel freno / innesto
Causa possibile
Particelle nell’intraferro
Contatto radente radiale dell’indotto /rotore
Contatto radente assiale dell’indotto /rotore
Magnetismo residuo
Contatto radente radiale dell’indotto /rotore
Rimedio
Pulire / soffiare con aria compressa.
Controllare l’installazione. Difetto diconcentricità max. 0,1 mm, v. capitolo“Composizione e installazione”.
Controllare l’installazione. Disposizioneassiale dei componenti secondo il disegnod’installazione / catalogo “ZF-TIRATRON”
Vedi capitolo “Magnetismo residuo”
Controllare l’installazione. Difetto diconcentricità max. 0,1 mm, v. capitolo“Composizione e installazione”.
13 Indirizzi di contatto ZF
Richiesta di cataloghi o disegni di installazione:
• Catalogo “ZF-TIRATRON”• Istruzioni per l’uso del “Regolatore elettronico ZF ERM”
ZF Friedrichshafen AGSonder-AntriebstechnikSpecial Driveline Technology88036 Friedrichshafen / GermanyTelefono +49(0)7541-77-3300Telefax +49(0)7541-77-2379e-Mail [email protected]
Posti di contatto per l’assistenza
Si prega di vedere l’indirizzo del posto d’assistenzacompetente nell’elenco riportato in Internet: www.zf.com/industrial-drives
Innesti e freni ad isteresi Indirizzi di contatto ZF
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