Manuale per l'uso Innesti e freni ZF ad isteresi

Manuale per l’uso
Innesti e freni ZF ad isteresi
6627 758 401a

Con riserva di modifiche
Copyright by ZF
Il presente manuale è coperto da copyright.
Stampato in Germania
Edizione: 11.2005

Responsabili per la sicurezza sul lavoro sono per principio gli
esecutori stessi degli interventi di riparazione sui gruppi ZF.
L’osservanza di tutte le prescrizioni per la sicurezza e delle
norme di legge in vigore costituiscono il presupposto per
prevenire danni alle persone o alle cose durante gli
interventi di manutenzione e riparazione.
Prima di procedere agli interventi i loro esecutori devono
conoscere perfettamente queste prescrizioni.
La riparazione a regola d’arte dei prodotti ZF è possibile
solo se s’impiega personale appositamente addestrato.
L’obbligo di questo addestramento incombe all’ente
esecutore della riparazione.
Avvisi per la sicurezza
Nel presente manuale ricorrono i seguenti avvisi riguardanti la
sicurezza:
NOTA
Quest’indicazione serve a richiamare l’attenzione su
particolari fasi di lavoro, metodi, informazioni, uso di mezzi
ausiliari ecc.
ATTENZIONE
S’usa quando operazioni non eseguite come prescritto e
non a regola d’arte possono causare danni al prodotto.
!
PERICOLO !
S’usa quando la mancanza d’attenzione può causare
danni alle persone o mettere in pericolo la vita.
3

4
Avvisi generali
Prima di procedere all’installazione bisogna leggere
attentamente le presenti istruzioni.
A montaggio e collegamento elettrico avvenuti il personale
specializzato deve assicurarsi che il prodotto funzioni di
nuovo perfettamente.

Innesti e freni ad isteresi Indice
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
5

Introduzione Innesti e freni ad isteresi
1 Introduzione
La possibilità di regolare con precisione le coppie torcenti e le
forze di trazione costituiscono in numerosi impieghi la
condizione essenziale per una lavorazione precisa di prodotti
d’alta qualità.
Specialmente in sequenze di processi non regolati la
riproducibilità esatta e il mantenimento costante della coppia
una volta regolata sono condizioni essenziali.
Queste esigenze vengono soddisfatte nel modo migliore
mediante innesti e freni ad isteresi funzionanti senza contatto e
combinati con un apposito regolatore elettronico.
6

Innesti e freni ad isteresi Impieghi tipici
2 Impieghi tipici
Un impiego tipico è quello di poter generare una forza di
trazione esattamente definita nello svolgimento di prodotti
continui come per es. filo metallico, filo di fibre, carta, rotoli
di pellicole di plastica. In questo processo il cambiamento di
diametro fra il rullo pieno e quello vuoto deve essere rilevato,
elaborato da regolatore elettronico e trasformato da un freno in
una coppia adeguata per mantenere costante la forza di
trazione.
Schema di una linea di svolgimento
freno ad isteresi ZF
forza di trazione F (N)
�
�
corrente I (A)
015 237
I processi d’avvolgimento vengono eseguiti allo stesso modo
con innesti ad isteresi.
Anche il rilevamento delle curve caratteristiche dei motori
elettrici può essere realizzato come molte altre simulazioni di
carico mediante freni ad isteresi generando una coppia
frenante regolabile con precisione.
velocità v (m/s)
corrente curva rilevatore Ø
regolatore elettronico ZF
verso il processo di lavorazione
7

Caratteristiche particolari Innesti e freni ad isteresi
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 bobina
d’eccitazione, fino al valore massimo del modello utilizzato.
Non si ha un influsso del numero di giri, ad eccezione d’un
minimo aumento quasi lineare della coppia a mano a mano
che aumenta il numero di giri di slittamento.
Nei modelli per potenze superiori quest’aumento della coppia
è più rilevante nell’intero campo del numero di giri.
Un’altra caratteristica essenziale della tecnica dell’isteresi è la
capacità di trasmettere coppie continue tanto in sincronia
come con slittamento.
La coppia agisce dunque anche nella situazione di fermo.
8

Innesti e freni ad isteresi Caratteristiche particolari
Curva coppia/corrente
Coppia
curva di caduta di corrente
curva di salita della corrente
Corrente
018276
9

4 Struttura / funzionamento
Il magnete fisso comprende la bobina d’eccitazione che
induce nel rotore il flusso magnetico. Nel rotore sono disposti
gli uni di fronte agli altri poli esterni e poli interni, fra i quali si
può muovere liberamente il cosiddetto anello d’isteresi
composto da materiale magnetico permanente (freno: il nucleo
magnetico e il rotore formano un’unità).
10
Innesti e freni ad isteresi Struttura / funzionamento
Magnete del freno
Indotto Indotto Rotore
Freno Innesto
Magnete del innesto
L’eccitazione della bobina provoca nell’anello d’isteresi, a
seconda del numero di poli, una magnetizzazione tangenziale
plurima con cambiamento dell’orientamento polare. Le forze
d’attrazione o di repulsione delle zone magnetiche permanenti
che in tal modo si creano generano la coppia sincrona
trasmissibile.

Innesti e freni ad isteresi Struttura / funzionamento
Geometria dei poli
019436
Anello
d’isteresi
In caso di differenza di numero di giri fra il rotore e l’anello
d’isteresi (slittamento funzionale) i magneti elementari
cambiano continuamente la polarità.
Ciò avviene contrastando una resistenza in funzione del
materiale, per cui ogni magnete elementare percorre
all’interno d’una frazione polare la nota curva d’isteresi.
Da questa funzione deriva la denominazione “innesto/freno ad
isteresi”.
Curve dell’isteresi in funzione
del comando
11

5 Composizione e installazione del innesto
Il magnete fisso dell’innesto viene centrato mediante il suo
diametro di centraggio con il pezzo di collegamento del cliente
e fissato con viti.
Il rotore viene di solito collegato fisso mediante una chiavetta,
affinché non giri, con l’albero motore e bloccato assialmente
per es. con anelli di bloccaggio o boccole di rasamento.
A causa del momento d’inerzia piuttosto basso l’ancora
costituisce di solito il lato uscita e viene avvitata sulla parte di
collegamento.
Se i momenti d’inerzia sono di secondaria importanza e se la
situazione progettuale consente una disposizione più
vantaggiosa, anche l’ancora può essere disposta sul lato
entrata e il rotore sul lato uscita.
Tutti i componenti devono essere fissati assialmente.
NOTA
Per l’esame dettagliato dell’installazione si può richiedere il
relativo disegno all’indirizzo di contatto indicato in appendice.
Si deve prestare particolare attenzione alla concentricità di
montaggio dei componenti.
12
Composizione e installazione del innesto Innesti e freni ad isteresi
ATTENZIONE
L’eccentricità dei componenti nucleo magnetico, rotore e
indotto non deve superare 0,1 mm, altrimenti esiste il
pericolo di contatto radiale radente!
La disposizione radiale dei componenti s’ottiene nel modo
migliore mediante cuscinetti.

Innesti e freni ad isteresi Composizione e installazione del freno
6 Composizione e installazione del freno
Il magnete del freno viene centrato mediante il suo diametro di
centraggio con il pezzo di collegamento del cliente e fissato
con viti.
L’indotto viene avvitato sul pezzo a cui va collegato e deve
essere fissato assialmente.
NOTA
Per l’esame dettagliato dell’installazione si può richiedere il
relativo disegno all’indirizzo di contatto indicato in appendice.
Si deve prestare particolare attenzione alla concentricità di
montaggio dei componenti.
ATTENZIONE
L’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 modo
migliore mediante cuscinetti.
13

7 Sollecitazioni meccaniche
Le sollecitazioni dei componenti derivanti per es. da carichi
radiali o assiali vanno controllate nei singoli casi.
Nei gruppi con freno ad isteresi supportati su cuscinetti si può
calcolare mediante il tipo e la disposizione dei cuscinetti la
loro durata per un determinato carico prestabilito.
NOTA
Per l’esame della durata si può richiedere all’indirizzo di
contatto ZF indicato in appendice il relativo disegno
d’installazione o il catalogo “ZF-TIRATRON”.
Per principio, specialmente i carichi da peso derivanti per es.
da rotoli di riserva, devono essere proporzionati alla grandezza
del freno.
Se essi sono troppo grandi si consiglia un supporto separato
unito al freno attraverso un collegamento flessibile con albero.
14
Sollecitazioni meccaniche Innesti e freni ad isteresi
8 Messa in esercizio elettrica
L’eccitazione dei freni e innesti ad isteresi avviene mediante
corrente continua costante. La soluzione ideale s’ottiene con
l’impiego del regolatore elettronico ZF ERM in combinazione
con tensione continua d’alimentazione.
NOTA
Per richiedere le istruzioni per l’uso del “Regolatore
elettronico ZF ERM” ci si rivolga all’indirizzo di contatto
indicato in appendice.
Prima della messa in esercizio ci si deve assicurare che la
tensione d’alimentazione della fonte di corrente sia nei limiti
ammissibili e che la sua potenza sia sufficiente.
Quando nel innesto o nel freno pronto per il funzionamento
viene immessa corrente subentra una coppia regolabile da zero
(resistenza d’attrito del cuscinetto) al valore nominale in
conformità alla curva coppia/corrente a seconda del modello
utilizzato.
ATTENZIONE
La corrente nominale dei modelli utilizzati non deve essere
superata.

Innesti e freni ad isteresi Messa in esercizio elettrica
NOTA
Le installazioni elettriche devono essere eseguite da personale
specializzato. Si devono rispettare inoltre le norme in vigore
per la sicurezza.
Per principio, le polarità dei cavetti di collegamento della
frizione e del freno non devono essere rispettate.
In caso di unità direttamente accollate (per esempio
disposizione “back-to-back”), tuttavia, potrebbe esserci
una reciproca influenza magnetica che potrebbe anche
dipendere dalla polarità.
Modello Corrente nominale [A]
EBU 0.05 0.225
EBU 0.1 0.4
EBU 0.3 0.75
EBU 1 1.25
EBU 3 1.25
EBU 10 1.5
EBU 30 2.2
EBU 250/1 1.1
EBU 500/3 1.4
EBU 1000/10 1.9
EBU 2000/30 2.7
EBU 500/30 G 1.4
EBU 1000/100 G 1.9
EBU 2000/300 G 2.7
EBU 2000/600 G 2.7
EKU 0.3 0.9
EKU 1 1.3
EKU 3 1.5
EKU 10 1.8
15

Regolatore elettronico Innesti e freni ad isteresi
9 Regolatore elettronico
Per poter mantenere costanti a un valore voluto la forza di
trazione e la coppia nonostante il cambiamento di diametro del
materiale d’avvolgimento o di altri fattori influenti sul
processo occorre un comando elettronico regolato in modo
ottimale che governa e regola gli innesti e i freni ad isteresi a
seconda del loro impiego.
Con il regolatore elettronico ZF ERM è possibile tutta una
serie di differenti impieghi.
Quest’elemento elettronico assicura, in base a un valore
teorico impostato, l’alimentazione corretta di corrente per
l’innesto e il freno. Esso è dotato di comando a
microprocessore e di interfacce per la programmazione, l’uso
e la diagnosi.
NOTA
Le istruzioni per l’uso del “Regolatore elettronico ZF ERM”
vanno richieste all’indirizzo di contatto indicato in appendice.
16

Innesti e freni ad isteresi Magnetismo residuo
10 Magnetismo residuo
Quest’effetto può verificarsi quando si toglie la corrente
d’alimentazione e si manifesta per es. in improvvise
successioni di movimenti che a seconda del processo in atto
possono essere indesiderati o dannosi (non si riesce a
sistemare il prodotto con la mano, rotture nel prodotto).
Questa coppia residua ondulatoria, il cosiddetto “effetto
scrollo” è causato da magnetismo residuo che si forma quando
la corrente improvvisamente o senza rotazione relativa
dell’indotto rispetto al magnete del freno o al rotore della
frizione viene ridotta sotto il 50 % del valore d’uscita.
In questo caso nell’anello d’isteresi si formano zone
magnetiche permanenti a seconda del numero del coppie di
poli, le quali nel gruppo senza (o con bassissima)
alimentazione di corrente si manifestano sotto forma di coppia
residua ondulatoria.
NOTA
Quest’effetto può essere evitato in modo sicuro se la corrente,
con movimento relativo contemporaneo dell’indotto, viene
ridotta progressivamente.
Se per una causa involontaria si forma magnetismo residuo,
questo può essere eliminato in qualsiasi momento.
NOTA
Quando in un innesto/freno ad isteresi è presente per qualsiasi
causa magnetismo residuo, questo può essere eliminato
alimentando il gruppo con la corrente nominale e riducendo
poi a zero la corrente. In quest’operazione l’indotto deve fare
contemporaneamente almeno un giro rispetto al magnete del
freno o al rotore del innesto.
Se nel processo operativo successivo si raggiunge di nuovo la
corrente d’alimentazione (di valore più alto), il magnetismo
residuo viene eliminato anche in questo modo.
17

Manutenzione Innesti e freni ad isteresi
11 Manutenzione
Grazie al loro funzionamento senza contatto i componenti
degli innesti e dei freni ad isteresi non sono soggetti ad usura.
In condizioni d’utilizzazione ammissibili, per es. rispetto dei
valori limite stabiliti nel catalogo per i vari modelli ed
osservanza delle comuni regole tecniche, solo i cuscinetti sono
limitati in quanto a durata (durata d’uso del grasso).
I cuscinetti a sfere dei freni ad isteresi fornibili come unità con
supporto sono riempiti di grasso e, come indicato dal
fabbricante, non richiedono manutenzione.
La durata del supporto con cuscinetto dipende fra l’altro dalla
sollecitazione (vedasi al riguardo “7 Sollecitazioni
meccaniche”, dall’imbrattamento e dalle temperature.
18

Innesti e freni ad isteresi Diagnosi delle anomalie
12 Diagnosi delle anomalie
Anomalia
L’innesto/freno non
genera la coppia
nonostante
l’alimentazione
elettrica collegata.
L’innesto/freno
fornisce una coppia
“sbagliata” (fattore
coppia)
Causa possibile
Difetto nella rete
Collegamenti difettosi
Magnete (bobina) dell’innesto / freno
difettoso
Manca il collegamento meccanico dei
componenti, per es. indotto / albero,
rotore /albero.
Corrente d’eccitazione non corretta
Contatto radente radiale
dell’indotto/rotore
Contatto radente assiale
dell’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 collegamento
indotto/albero, rotore/albero o usare tecniche di
collegamento alternative (pressa, incollatura).
Controllare l’impostazione dei valori teorici.
Controllare i parametri di regolazione per il tipo
d’impiego desiderato dello ERM seguendo le istruzioni
per l’uso del “Regolatore elettronico ZF ERM”.
Controllare l’installazione. Difetto di
concentricità max. 0,1 mm, v. capitolo
“Composizione e installazione”.
Controllare l’installazione. Disposizione assiale
dei componenti secondo il disegno d’installazione
/ catalogo “ZF-TIRATRON”.
19

Diagnosi delle anomalie Innesti e freni ad isteresi
NOTA
Se per rimediare al contatto radiale si ripassa
l’indotto / il rotore cambiano le caratteristiche
(curva).
20
Anomalia
Formazione di rumore
Momento residuo
ondulatorio senza
alimentazione di
corrente, scuotimento
del 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 di
concentricità max. 0,1 mm, v. capitolo
“Composizione e installazione”.
Controllare l’installazione. Disposizione
assiale dei componenti secondo il disegno
d’installazione / catalogo “ZF-TIRATRON”
Vedi capitolo “Magnetismo residuo”
Controllare l’installazione. Difetto di
concentricità max. 0,1 mm, v. capitolo
“Composizione e installazione”.

Innesti e freni ad isteresi Indirizzi di contatto ZF
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 AG
Sonder-Antriebstechnik
Special Driveline Technology
88036 Friedrichshafen / Germany
Telefono +49(0)7541-77-3300
Telefax +49(0)7541-77-2379
e-Mail industrial-drives@zf.com
Posti di contatto per l’assistenza
Si prega di vedere l’indirizzo del posto d’assistenza
competente nell’elenco riportato in Internet:
www.zf.com/industrial-drives
21