In una linea di laminazione l’errore sulla misura della velocità del materiale non resta un dato di reparto: diventa metraggio sbagliato sulla bolla, anse fuori controllo fra due gabbie, coil che al collaudo risultano più corti di quanto dichiarato. Su una bobina da alcune migliaia di metri uno scostamento dell’1% significa decine di metri regalati al cliente oppure una contestazione, e in entrambi i casi il costo ricade sul margine del lotto.
La radice del problema è fisica. Il controllo qualità di velocità e lunghezza in laminazione non può basarsi sui giri del rullo, perché fra la superficie del cilindro e il materiale esiste sempre uno scorrimento, e perché la deformazione plastica allunga il prodotto: la velocità in uscita dalla gabbia è diversa da quella in ingresso. La misura affidabile si ottiene guardando il materiale stesso, non l’organo che lo trascina.
Due strumenti coprono i due approcci complementari. Il sensore laser Astech LDS70A misura senza contatto a bordo linea, ricavando velocità e lunghezza direttamente dalla superficie in movimento, anche su materiale caldo, ossidato o bagnato, dove nessuna ruota potrebbe appoggiarsi. Il tachimetro portatile Shimpo DT-2100 con ruota di contatto serve invece la verifica periodica in campo: si porta al punto di misura, si confronta con il valore letto dalla linea e si registra lo scostamento.
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Velocità periferica del rullo e velocità reale del materiale
La velocità periferica del cilindro si ricava dal diametro e dai giri, ed è un dato dell’azionamento, non del prodotto. Fra le due superfici c’è sempre scorrimento: nella zona di contatto il materiale entra più lento del rullo e ne esce più veloce, con un punto neutro intermedio in cui le due velocità coincidono. Lo scorrimento dipende da riduzione, attrito, lubrificazione, temperatura e usura del cilindro, quindi cambia durante la campagna di laminazione. Un metraggio calcolato dai giri del rullo eredita questo errore a ogni giro e lo somma: non è un rumore casuale che si compensa, ma un errore sistematico che su bobine lunghe cresce in modo proporzionale alla lunghezza prodotta. Anche il diametro nominale contribuisce, perché la riaffilatura lo riduce e il valore in ricetta resta quello originale.
Dove installare la misura e come si verifica in campo
Il punto di installazione della misura senza contatto va scelto dove il materiale è guidato e stabile: subito a valle dell’ultima gabbia, prima dell’avvolgitore o all’ingresso della cesoia, con distanza di lavoro costante e asse ottico allineato alla direzione di marcia. Vibrazioni verticali, sbandamento laterale e vapore sono i disturbi da considerare nel posizionamento. La verifica periodica si esegue con una ruota tachimetrica di riferimento appoggiata sul prodotto in un tratto accessibile a velocità ridotta e costante: si registrano contemporaneamente il valore dello strumento di linea e quello portatile, si ripete la lettura tre volte e si annota la differenza percentuale. Nelle linee reversibili la misura deve essere bidirezionale, così che il conteggio si decrementi durante il ritorno invece di sommarsi.
Anse, tiro eccessivo e sincronismo fra gabbie successive
Fra due gabbie consecutive la velocità deve rispettare il rapporto imposto dall’allungamento: se la gabbia a valle tira meno di quanto quella a monte alimenta, si forma un’ansa che tocca i rulli di guida e segna la superficie; se tira di più, il tratto libero lavora in tiro eccessivo e compaiono riduzione di larghezza, ondulazioni di bordo, nei casi peggiori strappo del nastro. La misura reale della velocità in più punti rende visibile lo squilibrio prima che diventi difetto: uno scostamento che deriva progressivamente indica usura del cilindro o variazione della lubrificazione, uno scostamento improvviso punta su un azionamento o su un incastro meccanico. Confrontare i valori di ingresso e uscita di ciascuna gabbia separa la deriva di processo dal guasto.
Mass flow, taglio a lunghezza e taratura con campione noto
Sul prodotto piano vale la conservazione della portata di massa: il prodotto di spessore, larghezza e velocità si conserva lungo la linea, quindi a ogni riduzione di spessore corrisponde un aumento proporzionale di velocità. Il mass flow permette di stimare lo spessore in uscita dal rapporto fra le velocità misurate a monte e a valle, ed è il fondamento del controllo dell’allungamento nelle linee di skin pass. Sul taglio a lunghezza contano l’anticipo con cui si comanda la cesoia e la ripetibilità del punto di arresto, che dipende dalla risoluzione dell’impulso di lunghezza. La taratura si esegue su un tratto campione di lunghezza nota, misurato con nastro metrico certificato: si confronta il valore letto, si calcola il fattore correttivo e si registra lo scostamento con data e velocità di prova, costruendo lo storico della deriva.
Perché conviene misurare il prodotto invece dell’azionamento
Il conteggio derivato dagli encoder di macchina costa nulla in installazione ma non è verificabile: nessuno sa quanto vale lo scorrimento in quel momento. Misurare la velocità sul materiale elimina l’errore sistematico, rende il metraggio dichiarabile entro tolleranza e chiude le contestazioni sul venduto a lunghezza, dove ogni metro conteggiato in eccesso è materiale regalato e ogni metro in difetto è una non conformità. La soluzione senza contatto lavora inoltre su superfici calde e ossidate senza usura né manutenzione delle ruote, mentre lo strumento portatile fornisce il riferimento indipendente per la verifica programmata.
Per il quadro completo dell’applicazione, con schemi di installazione e casi reali, consulta la pagina dedicata a velocità e lunghezza in laminazione.
Prodotti utilizzati in questa applicazione
SENSORI LASER ASTECH
Astech LDS70A
Misura di velocità e lunghezza senza contatto a bordo linea, su materiale caldo, ossidato o bagnato. Conteggio bidirezionale, uscite analogiche e digitali con impulsi di lunghezza per PLC, custodia industriale per ambiente di laminazione.
TACHIMETRI PORTATILI SHIMPO
Shimpo DT-2100
Strumento portatile per la verifica a contatto in campo: con ruota tachimetrica misura velocità lineare e lunghezza cumulata del materiale, fornendo il riferimento indipendente per il confronto periodico con il valore letto dalla linea.
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