Principe de contrôle et application de la cisaille à disque de coupe latérale dans la ligne de décapage dans le cadre de la machine à refendre les bobines
May 21, 2026
Avant-propos
La cisaille à disque est un équipement de coupe indispensable dans les ateliers de production de tôles et de bandes. Cette cisaille comporte deux lames en forme de disque-, qui sont utilisées pour couper longitudinalement les bords des plaques et des bandes d'acier, ou pour les fendre en bandes étroites, semblable à une machine à refendre en bobines. Cette cisaille est largement utilisée pour le cisaillement longitudinal de tôles d'acier et de bandes minces d'épaisseur inférieure à 20 à 30 mm. Étant donné que les lames sont des disques rotatifs, elles peuvent cisailler en continu des plaques ou des bandes d'acier en mouvement dans le sens longitudinal. Une ligne de décapage en continu dans une certaine aciérie a été mise en production en juin 2012, utilisant une cisaille à disque de cisaillement par traction passive. Ce document se concentre sur la structure de base, le processus et les principes et caractéristiques de contrôle de la cisaille à disque à titre de référence.
Structure du cisaillement à disque
Le corps principal de la cisaille rotative ne contient aucun mécanisme d’entraînement interne ; au lieu de cela, la rotation des lames est entraînée par la bande d'acier en mouvement elle-même, qui est sous tension, réalisant ainsi une action de « traction -cisaillement ». Pour garantir que le corps principal de la plaque d'acier reste de niveau lorsqu'il sort de la cisaille rotative-tandis que le bord coupé peut s'enrouler progressivement-le diamètre de la lame supérieure est conçu pour être légèrement plus petit que celui de la lame inférieure.
Parallèlement, cette conception empêche les bandes de bord coupées de s'enrouler excessivement. Pour éviter que la tôle d'acier ne se déforme lorsqu'elle entre dans la cisaille rotative, des rouleaux presseurs sont installés immédiatement en amont des lames. De plus, pour minimiser le frottement entre la plaque d'acier et les bords coupants des lames rotatives, chaque paire de lames est placée selon un léger angle par rapport à la ligne centrale de la bande d'acier. Les principaux composants structurels de l'unité comprennent un cadre de support fixe, un mécanisme de réglage de l'écartement des lames et un dispositif de remplacement de lame.
Paramètres clés et flux de processus
Principaux paramètres de performance de la cisaille rotative
Matériau à cisailler : tôle d'acier standard-laminée à froid
Résistance de la tôle d'acier :
< 700 MPa
Épaisseur de la tôle d'acier : 1,2 à 6 mm
Vitesse de cisaillement :
30 à 350 m/min
Largeur de coupe :
5 à 30 millimètres
La cisaille rotative est positionnée en aval de la cisaille en croissant ; il utilise une structure rotative non-entraînée et est utilisé pour couper les bords de la bande d'acier à une largeur spécifiée. Deux ensembles de têtes de coupe sont montés sur les bâtis de cisaillement situés de chaque côté de la ligne de traitement. Ces cadres de cisaillement peuvent pivoter à 180 degrés via un mécanisme à crémaillère-et-pignon entraîné par des vérins hydrauliques. Une fois qu'un cadre de cisaillement a tourné en position, un mécanisme de verrouillage-actionné par un vérin hydraulique-s'enclenche pour maintenir le cadre en place. Pendant qu'un ensemble de têtes de coupe effectue activement des opérations de cisaillement, l'autre ensemble reste disponible pour l'entretien, le remplacement ou le réglage. Le réglage de la largeur des cadres de cisaillement est obtenu en entraînant une vis à billes via un motoréducteur, faisant glisser les cadres le long des rails de guidage montés sur la base. Une fois la largeur souhaitée atteinte, les châssis sont verrouillés en position à l'aide de vérins hydrauliques filetés.
Une paire de rouleaux pinceurs et de rouleaux de support est positionnée à l'entrée de la tête de coupe. L'ensemble de rouleaux pinceurs est entraîné par des vérins hydrauliques et sert à empêcher le flottement de la bande tout en soutenant la bande, garantissant ainsi la qualité du cisaillement. Les déchets générés par la cisaille rotative sont dirigés via une goulotte vers un broyeur de déchets pour couper les bords. Après le processus de broyage, les déchets sont transportés via une goulotte vers le système de transport de déchets de sortie.
Présentation du système de contrôle
Le système d'automatisation de base de la ligne de décapage MaSteel se compose de composants tels que des automates programmables (Programmable Logic Controllers), un système IHM, un réseau Ethernet industriel, des bus de terrain, des stations d'E/S de terrain distantes (ET200) et des dispositifs de programmation, comme illustré dans la figure 2. Pour cette unité spécifique, le Siemens SIMATIC S7-400 a été sélectionné pour servir de contrôleur. L'unité entière est équipée de trois automates, chacun utilisant un module CPU416-2. L'interface IHM du système est alimentée par le système Siemens WinCC, les automates étant connectés au serveur WinCC via un réseau Ethernet industriel. La communication entre les automates et les appareils de terrain s'effectue à l'aide du protocole PROFIBUS DP ; chaque automate dispose de plusieurs interfaces PROFIBUS DP dédiées à la connexion de modules d'E/S distants, de systèmes d'entraînement, d'encodeurs, d'instruments de terrain, ainsi que de dispositifs CPC et EPC. Le système de contrôle du cisaillement rotatif, semblable à celui d'une machine à refendre les bobines, est géré par un seul module CPU416-2, interfacé avec deux réseaux PROFIBUS DP distincts, pour exécuter des fonctions telles que le réglage de la largeur du cadre, le réglage du chevauchement et le réglage du jeu latéral.
Contrôle de la cisaille rotative
Description des modes de contrôle
Le système de cisaille rotative comprend la rotation du châssis de cisaille, le réglage de la largeur du châssis, le réglage du chevauchement de la lame et le réglage du jeu latéral de la lame. Le contrôle est disponible en deux modes : manuel et automatique.
Contrôle manuel
Le mode manuel est principalement utilisé pour les opérations pendant le débogage et les conditions de panne ; les boutons situés sur la console de commande permettent le contrôle indépendant des différents mécanismes de réglage, des mécanismes de verrouillage et des mouvements de rotation de la tête de coupe de la cisaille rotative. La procédure opérationnelle pour faire tourner la tête de coupe est la suivante : lorsque la cisaille rotative n'est pas utilisée ou que l'unité de sortie s'est arrêtée, en appuyant sur le bouton de démarrage, le châssis de la cisaille rotative et le châssis du broyeur de ferraille se rétractent d'une distance appropriée. Cette rétraction empêche la bande d'acier d'interférer avec le processus de rotation, tout en garantissant également que le broyeur de ferraille n'obstrue pas la rotation de la cisaille rotative. Par la suite, le dispositif de verrouillage de rotation se désengage et le cadre-en fonction de sa position actuelle-tourne de 180 degrés (soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit dans le sens inverse-des aiguilles d'une montre) ; une fois la rotation terminée et le cadre atteint sa position désignée, le dispositif de verrouillage de rotation se réenclenche - pour le sécuriser. La procédure opérationnelle pour retirer la cisaille rotative de la ligne de production est la suivante : lorsque la cisaille rotative n'est pas utilisée ou que l'unité de sortie s'est arrêtée, une pression sur le bouton de démarrage amène à la fois le châssis de la cisaille rotative et le châssis du broyeur de ferraille à se rétracter dans leurs positions d'attente respectives.
Contrôle automatique
En mode automatique, le contrôle de la cisaille rotative-une fonction également présente dans une machine à refendre les bobines-est exécuté via une séquence automatisée basée sur les informations d'état du contrôleur principal et le signal de démarrage. Pour deux bobines d'acier consécutives-une bobine précédente et une bobine suivante-le mode de fonctionnement de la cisaille rotative peut être classé en quatre scénarios : Non utilisé – Non utilisé (NU-NU), Utilisé – Utilisé (U-U), Utilisé – Non utilisé (U-NU) et Non utilisé – Utilisé (NU-U).
NU-NU
La cisaille rotative ne nécessite aucun réglage.
U-U
Le déroulement de l'action est déterminé par les différences de largeur et d'épaisseur entre les bandes d'acier précédentes et suivantes. Si les paramètres sont identiques, la cisaille rotative ne nécessite aucun réglage ; s'ils diffèrent, les séquences automatisées d'ajustement de la largeur de cisaillement, du degré de chevauchement et du jeu latéral sont invoquées.
U-NU
La séquence automatisée de réglage de la largeur de cisaille est invoquée pour élargir le châssis de cisaille rotative jusqu'à sa position d'attente.
NU-U
Tout d'abord, la séquence automatisée permettant de déplacer la cisaille rotative vers sa position d'attente est invoquée ; ensuite-une fois le cordon de soudure arrêté à l'emplacement de la cisaille rotative-les séquences automatisées d'ajustement de la largeur de cisaillement, du degré de chevauchement et du jeu latéral sont invoquées.
Optimisation de la fonction d'élimination du jeu mécanique pour la cisaille rotative
La rotation du moteur entraîne la vis mère, qui entraîne simultanément le codeur ; ce mouvement est converti en déplacement latéral du support de cisaille rotative, permettant ainsi le réglage du jeu latéral de la cisaille rotative. En raison du jeu inhérent entre l'écrou et la vis-mère, lorsque le sens de rotation passe de l'avant à l'arrière, la vis-mère et l'encodeur tournent initialement ensemble tandis que l'écrou reste immobile, ce qui entraîne un manque de mouvement dans le support de cisaille. Ce phénomène-où le capteur de position détecte un changement de position même si la position physique réelle n'a pas changé-est causé par le jeu mécanique au sein de l'équipement. Puisque le codeur a été calibré dans le sens de « fermeture », le mouvement final de l'équipement est exécuté de manière cohérente dans le sens de fermeture pour éliminer les erreurs de contrôle de position causées par le jeu mécanique susmentionné. Par exemple, pour passer de la position actuelle (Point A) au Point C, le mécanisme est d'abord ouvert au Point B puis fermé au Point C.
Pour obtenir une précision de contrôle élevée, le réglage du chevauchement et du jeu latéral pour les cisailles rotatives-ainsi que le réglage du jeu pour le broyeur de ferraille-utilise la méthode suivante : chaque fois que la valeur cible dépasse la valeur actuelle, la distance est d'abord ajustée à une valeur légèrement supérieure à la valeur cible, puis est lentement refermée jusqu'à la valeur cible. Nous avons incorporé un bloc de programme pour le réglage automatique du jeu dans le logiciel PLC ; en intégrant cela à la logique de contrôle de la conception originale et en appliquant les principes des -systèmes de contrôle en boucle fermée-spécifiquement via-surveillance en temps réel via des encodeurs absolus-nous avons réussi non seulement à obtenir un retour en temps réel-sur le jeu mécanique des cisailles rotatives, mais également à l'ajustement précis et automatique de ce jeu. Depuis la mise en œuvre de ces améliorations, la précision du réglage du jeu a pleinement répondu aux exigences de production, augmentant considérablement l'efficacité de la production et garantissant à la fois la qualité et la fluidité du processus de cisaillement.
Conclusion
Les résultats de production sur site{{0}démontrent que le système de contrôle de la cisaille rotative de la ligne de décapage Ma Steel est automatisé, fiable et facile à utiliser, tout en réduisant également l'intensité du travail. Il a amélioré la qualité du cisaillement et l’efficacité de la production, répondant efficacement aux exigences de production et générant des avantages économiques significatifs.
