Λεπτομερής εξήγηση της αρχής λειτουργίας της λειτουργίας αυτόματης αλλαγής ρολού του επανατύλιξης

Ως βασικός εξοπλισμός της βιομηχανίας χαρτοποιίας και επεξεργασίας φιλμ, η μηχανή κύλισης είναι υπεύθυνη για το βασικό καθήκον της κοπής, της περιέλιξης και της επανεπεξεργασίας ακατέργαστου χαρτιού ή ρολών φιλμ. Η βασική του λειτουργία έγκειται στην επίτευξη υψηλής ποιότητας τελικής παραγωγής κυλίνδρων με ακριβή έλεγχο της τάσης του κυλίνδρου, της ταχύτητας και της ακρίβειας κοπής. Ωστόσο, η παραδοσιακή μηχανή περιέλιξης απαιτεί χειροκίνητη παρέμβαση στη διαδικασία της επανατύλιξης, η οποία όχι μόνο θα οδηγήσει σε διακοπές και αναποτελεσματικότητα της παραγωγής, αλλά θα προκαλέσει επίσης σπατάλη υλικών ή δυσλειτουργίες του εξοπλισμού λόγω ακατάλληλης λειτουργίας. Για παράδειγμα, η τάση του υλικού και η θραύση λόγω αναντιστοιχίας ταχύτητας κατά τη χειροκίνητη επανατύλιξη ή η ανομοιόμορφη άκρη του τελικού προϊόντος λόγω ανακριβούς τοποθέτησης, μπορεί να μειώσει την ποιότητα του προϊόντος.

Η κυκλοφορία της αυτόματης-αλλαγής έντασης το άλλαξε εντελώς. Με την ενσωμάτωση αισθητήρων, συστήματος ελέγχου PLC και ενεργοποιητών, η επανατύλιξη μπορεί αυτόματα να εναλλάσσεται μεταξύ παλαιών και νέων κυλίνδρων όταν φτάσουν στο προκαθορισμένο κατώφλι ή όταν εντοπιστεί ελαττώματα ποιότητας. Αυτή η δυνατότητα όχι μόνο μειώνει το χρόνο επανατύλιξης, από λεπτά σε δευτερόλεπτα, βελτιώνει σημαντικά την παραγωγικότητα, ελαχιστοποιεί τη χειροκίνητη λειτουργία και μειώνει τους κινδύνους ανθρώπινου λάθους και ασφάλειας. Για παράδειγμα, στη γραμμή παραγωγής ταινιών υψηλής-ταχύτητας, η αυτόματη επανατύλιξη μπορεί να αποφύγει τη διακοπή λειτουργίας που προκαλείται από τη χειροκίνητη επανατύλιξη και να βελτιώσει τη συνολική απόδοση του εξοπλισμού κατά περισσότερο από 30%, καθιστώντας μια απαραίτητη έξυπνη αναβάθμιση στη σύγχρονη βιομηχανική παραγωγή.

(Ι) Φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες και σύστημα διόρθωσης

Η ακρίβεια της τοποθέτησης του υλικού ρολού είναι το θεμέλιο της αυτόματης αλλαγής ρολού. Οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες, κοινώς γνωστοί ως "οπτοηλεκτρονικά μάτια", εκπέμπουν και λαμβάνουν υπέρυθρο φως, ανιχνεύουν την ακραία θέση του υλικού του κυλίνδρου σε πραγματικό χρόνο, μετατρέπουν το σήμα σε ψηφιακές ποσότητες και το μεταδίδουν σε PLC. Το PLC κάνει λογικές κρίσεις με βάση προκαθορισμένες παραμέτρους (π.χ. μετατόπιση άκρων) και οδηγεί τον μηχανισμό διόρθωσης (π.χ. κύλινδροι οδήγησης) για να ρυθμίσει τη μετατόπιση ή τη γωνία.

• Προσαρμογή μετατόπισης: Αυτό περιλαμβάνει τη μετακίνηση των κυλίνδρων οδηγών στο σύνολό τους, κατάλληλα για αντικατάσταση κυλίνδρων υψηλής-ταχύτητας. Κινείται πολύ, αλλά ανταποκρίνεται γρήγορα. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία λεπτής μεμβράνης, όταν το μήκος του υλικού του ρολού είναι μεγαλύτερο από 0,5 mm, οι κύλινδροι οδήγησης μπορούν να μετακινηθούν 10 mm εντός 5 mm για να ολοκληρώσουν τον πρόχειρο συντονισμό.
• Ρύθμιση γωνίας: Αυτό περιλαμβάνει την περιστροφή των κυλίνδρων οδηγών για την επίτευξη λεπτής ρύθμισης. Έχει κίνηση μικρού πλάτους και είναι πιο κατάλληλο για ενδιάμεση διόρθωση ή πολύ υψηλές απαιτήσεις ακρίβειας. Για παράδειγμα, στην παραγωγή οπτικών μεμβρανών, η ρύθμιση γωνίας μπορεί να φτάσει σε ακρίβεια ± 0,01 μοιρών για να διασφαλιστεί ότι το υλικό ρολού βρίσκεται πάντα στο κέντρο.

Μελέτη περίπτωσης: Στην επεξεργασία φιλμ, οι φωτοηλεκτρικοί αισθητήρες μπορούν να ανιχνεύσουν αποκλίσεις ακμών 0,1 mm και ο σερβοκινητήρας κινεί τους κυλίνδρους οδήγησης σε 10 χιλιοστά του δευτερολέπτου. Η διαδικασία επιτυγχάνεται με έλεγχο κλειστού-βρόχου με συνεχή ανάδραση από αισθητήρες και PLC PLC που προσαρμόζει τα σήματα θέσης του κυλίνδρου-οδηγού για να διασφαλίζεται ότι η απόκλιση των άκρων του υλικού του ρολού είναι πάντα μικρότερη από 0,1 mm.

(II) Ανίχνευση διαμέτρου ρολού και δυναμική αντιστάθμιση.

Η αλλαγή της διαμέτρου της περιέλιξης είναι ένα κοινό φαινόμενο στη διαδικασία περιέλιξης. Αισθητήρες υπερήχων ή κωδικοποιητές παρακολουθούν τη διάμετρο του ρολού σε πραγματικό χρόνο και τροφοδοτούν τα δεδομένα πίσω στο PLC. Το PLC προσαρμόζει αυτόματα την ταχύτητα επανατύλιξης ανάλογα με τη διακύμανση των αλλαγών της διαμέτρου του ρολού, διασφαλίζοντας ότι η γραμμική ταχύτητα παραμένει ίδια (δηλαδή, το μήκος διέλευσης υλικού ανά μονάδα χρόνου παραμένει το ίδιο), ενώ αντισταθμίζει δυναμικά τις διακυμάνσεις της τάσης.

• Όταν η διάμετρος της περιέλιξης αυξάνεται, το PLC μειώνει την ταχύτητα του κυλίνδρου περιέλιξης για να αποτρέψει το τέντωμα ή το σπάσιμο του υλικού λόγω υπερβολικής ταχύτητας γραμμής. Για παράδειγμα, στη βιομηχανία χαρτιού, το PLC μπορεί να μειώσει την ταχύτητα επανατύλιξης από 500m/min σε 167m/min όταν η διάμετρος του πηνίου αυξάνεται από τα αρχικά 500mm στα 1500mm.
• Αντιστάθμιση τάσης: ρυθμίζοντας την πίεση των κυλίνδρων πίεσης ή τη ροπή του σερβοκινητήρα, η επίδραση της αύξησης της διαμέτρου του κυλίνδρου στην τάση μπορεί να αντισταθμιστεί και να διατηρηθεί η σταθερή ροή των υλικών. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία λεπτής μεμβράνης, καθώς αυξάνεται η διάμετρος του κυλίνδρου, το PLC μπορεί να αυξήσει την πίεση του κυλίνδρου πίεσης από 2 bar σε 5 bar, ενώ ρυθμίζει τη ροπή του σερβοκινητήρα για να διατηρεί σταθερή τάση.

Μελέτη περίπτωσης: Στη βιομηχανία χαρτιού, όταν η διάμετρος του ρολού αυξάνεται από 500 mm σε 1500 mm, το PLC χρησιμοποιεί έλεγχο κλειστού βρόχου μέσω αισθητήρων σήματος τάσης για να διασφαλίσει ότι οι διακυμάνσεις τάσης δεν υπερβαίνουν τα ±5 N.

(I) Συνθήκες ενεργοποίησης για αυτόματη επανατύλιξη.

Αυτόματη αλλαγή ρολού εάν πληρούται μία από τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

• Προκαθορισμένο κατώφλι: Το τρέχον μήκος ή διάμετρος ρολού φτάνει στο ανώτερο όριο που έχει οριστεί από το PLC (π.χ.. 10.000 m σε μήκος ή 1.500 mm σε διάμετρο).
• Έκτακτη ανάγκη: Οι αισθητήρες ανιχνεύουν ένα κομμένο κεφάλι, ρυτίδες ή ελαττώματα ποιότητας και ενεργοποιούν αμέσως ένα ρολό αντικατάστασης έκτακτης ανάγκης για να αποφύγουν ένα ελαττωματικό προϊόν. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία μεμβράνης, εάν ανιχνευθούν τρύπες ή γρατσουνιές στην επιφάνεια του υλικού, το PLC θα σταματήσει αμέσως την τρέχουσα περιέλιξη και θα ξεκινήσει τη διαδικασία αλλαγής ρολού.

(II) Μετατροπή παλαιών και νέων υλικών έλασης

• Εκφόρτωση παλαιού κυλίνδρου: Μια πνευματική ή υδραυλική συσκευή για την ώθηση της απελευθέρωσης του τσοκ, την ολοκλήρωση της εκφόρτωσης του καρουλιού και τη μεταφορά του μέσω του μεταφορικού ιμάντα στην περιοχή του τελικού προϊόντος. Στη βιομηχανία χαρτιού, για παράδειγμα, ο χρόνος απελευθέρωσης του τσοκ κατά την εκφόρτωση των παλιών κυλίνδρων μπορεί να ελεγχθεί σε λιγότερο από 0,5 δευτερόλεπτα για να διασφαλιστεί η ομαλή κύλιση.
• Νέος μηχανισμός τροφοδοσίας χαρτιού: Ο μηχανισμός κωνικής κορυφής χωρίς άξονα εντοπίζει αυτόματα τον νέο χάρτινο πυρήνα για να ταιριάζει σε διαφορετικές διαμέτρους (π.χ. 76 mm, 152 mm) και είναι πνευματικό ή μηχανικό κλείδωμα. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία λεπτής μεμβράνης, ο μηχανισμός κωνικής κορυφής χωρίς άξονα μπορεί να προσαρμοστεί σε χάρτινους πυρήνες διαφορετικών διαμέτρων με πνευματική ρύθμιση πίεσης, με δύναμη ασφάλισης έως και 500 N.

3. Συγκόλληση υλικού:

• Hot Melt Bonding: κατάλληλο για πλαστική μεμβράνη, μέσω θέρμανσης και επιφάνειας λιωμένου υλικού για την επίτευξη απρόσκοπτης σύνδεσης. Για παράδειγμα, στην παραγωγή φιλμ πολυαιθυλενίου, η θερμοκρασία συγκόλλησης του θερμού τήγματος μπορεί να ελεγχθεί μεταξύ 150 και 200 ​​βαθμών Κελσίου και η αντοχή συγκόλλησης μπορεί να φτάσει πάνω από το 90% του μητρικού υλικού.
• Συγκόλληση υπερήχων: Η δόνηση υψηλής συχνότητας χρησιμοποιείται για τη δημιουργία θερμότητας μέσω τριβής μεταξύ των μορίων του υλικού, η οποία είναι κατάλληλη για πολυστρωματικά σύνθετα υλικά. Για παράδειγμα, στην παραγωγή σύνθετων μεμβρανών από πλαστικό αλουμινίου, η συγκόλληση με υπερήχους επιτρέπει την πρόσφυση χωρίς φυσαλίδες-ενδιάμεσων στρωμάτων για έως και 0,1 δευτερόλεπτα.
• Tape Bonding: κολλητική ταινία υψηλής αντοχής, γρήγορη κόλλα, κατάλληλη για χαρτί και άλλα εύθραυστα υλικά. Για παράδειγμα, στην παραγωγή χαρτιού εφημερίδων, η κολλητική ταινία μπορεί να έχει πλάτος έως και 50 mm και η αντοχή της κόλλας μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις υψηλής-ταχύτητας τύλιξης.

4. Μετάβαση τάσης: Το PLC ελέγχει τη σταδιακή μείωση της ταχύτητας κύλισης, ενώ η νέα ταχύτητα κύλισης επιταχύνεται. Η θραύση υλικού που προκαλείται από την απότομη αλλαγή της ταχύτητας μπορεί να αποφευχθεί με τη ρύθμιση κλειστού βρόχου του αισθητήρα τάσης. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία λεπτής μεμβράνης, ο χρόνος μετάβασης της τάσης μπορεί να ελεγχθεί σε λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο για να διασφαλιστεί η ομαλή μετάβαση του υλικού.

(III) Λογική ελέγχου σε επίπεδα.

• Κάτω έλεγχος: Το PLC επεξεργάζεται σήματα αισθητήρων (όπως φωτοηλεκτρικούς αισθητήρες και κωδικοποιητές διαμέτρου) σε πραγματικό χρόνο, οδηγώντας σερβοκινητήρες, κυλίνδρους και άλλους ενεργοποιητές σε χιλιοστά του δευτερολέπτου απόκρισης. Για παράδειγμα, το PLC μπορεί να ολοκληρώσει την επεξεργασία σήματος και να οδηγήσει τον σερβοκινητήρα για να προσαρμόσει τη θέση του κυλίνδρου οδήγησης εντός 1 ms κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διόρθωσης ιστού.
• Διαμόρφωση συντονισμού μεσαίου επιπέδου: Η διεπαφή HMI ορίζει παραμέτρους (όπως ταχύτητα, τάνυση και κατώφλια διαμέτρου ρολού) και παρακολουθεί την κατάσταση της συσκευής (όπως θερμοκρασία και πίεση) για να υποστηρίζει τη χειροκίνητη παρέμβαση. Για παράδειγμα, ο χειριστής μπορεί να προσαρμόσει την ταχύτητα περιέλιξης ή το σημείο ρύθμισης τάσης σε πραγματικό χρόνο μέσω της διεπαφής HMI για να ταιριάζει σε διαφορετικές ανάγκες υλικού ή παραγωγής.
• Βελτιστοποίηση ανώτερου επιπέδου: Καταγραφή δεδομένων παραγωγής (π.χ. συχνότητα αλλαγής ρολού και ποσοστό αποτυχίας) μέσω βιομηχανικού Ethernet ή πλατφόρμας cloud. Οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης χρησιμοποιούνται για τη βελτιστοποίηση της λογικής αλλαγής ρολού και τη μείωση του χρόνου διακοπής λειτουργίας. Αναλύοντας ιστορικά δεδομένα, για παράδειγμα, οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να προβλέψουν τον κίνδυνο θραύσης ρολού και να προσαρμόσουν εκ των προτέρων τις παραμέτρους αντικατάστασης ρολού, αυξάνοντας τη συνολική απόδοση της συσκευής σε πάνω από 95%.

(I) Σύστημα κίνησης

Η συσκευή επανατύλιξης υιοθετεί ανεξάρτητη μονάδα κίνησης κινητήρα, όπως κύλινδρο ξετυλίγματος, απογυμνωτή, κάτω κύλινδρο κ.λπ. Η τεχνολογία ελέγχου ταχύτητας μεταβλητής συχνότητας, όπως ο μετατροπέας SINAMIC S120, παρέχει ακριβή αντιστοίχιση μεταξύ ταχύτητας και ροπής. Για παράδειγμα:

· Μοτέρ ξετύλιξης ρολού: Χρειάζεται πολλή ροπή για να ξεπεραστεί η αδράνεια του υλικού του ρολού. Για παράδειγμα, στη βιομηχανία χαρτοποιίας, η ροπή ενός κινητήρα με κύλιση μπορεί να φτάσει τα 1000 Nm για να καλύψει τις απαιτήσεις εξάπλωσης κυλίνδρων μεγάλης διαμέτρου.

Επιλογή και διανομή Slitter Motor: απαιτεί γρήγορη ταχύτητα, εγγυάται την ακρίβεια κοπής. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία λεπτής μεμβράνης, ο κόφτης μπορεί να περιστρέφεται στις 5000 rpm, ένα σφάλμα πλάτους κοπής μικρότερο από 0,05 mm.

(II) Ενεργοποιητές

• Πνευματικές/Υδραυλικές συσκευές: χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση της πίεσης του κυλίνδρου πίεσης (π.χ. πίεση αέρα 0-10 bar), της δράσης κοπής (π.χ. . 0.1 mm τοποθέτηση σε επίπεδο) και του σφιγκτήρα κυλίνδρου (π.χ. δύναμη σύσφιξης 5000 N). στη βιομηχανία χαρτοποιίας, για παράδειγμα, οι κύλινδροι πίεσης μπορούν να έχουν εύρος ρύθμισης πίεσης 0-10 bar για να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις επανατύλιξης για υλικά διαφορετικού πάχους.
• Σερβοκινητήρας: Κινούμενος οδηγός κύλινδρος με διόρθωση ιστού, ακρίβεια τοποθέτησης ± 0,1 mm, συχνότητα δυναμικής απόκρισης έως 1 kHz. Για παράδειγμα, στην επεξεργασία λεπτής μεμβράνης, ο σερβοκινητήρας μπορεί να ανταποκριθεί σε εντολές PLC για να ρυθμίσει τη θέση του κυλίνδρου οδήγησης σε ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου.

Εγκατάσταση αισθητήρα τάσης: Παρέχετε-ανατροφοδότηση σε πραγματικό χρόνο σχετικά με την τάση του υλικού (π.χ. εύρος 0-500N), υποστηρίξτε τον έλεγχο κλειστού βρόχου και βεβαιωθείτε ότι οι διακυμάνσεις τάσης δεν υπερβαίνουν το ±1%. Για παράδειγμα, στην παραγωγή οπτικού φιλμ, ο αισθητήρας τάσης μπορεί να έχει ακρίβεια ±0,1 N, διασφαλίζοντας την ομαλή λειτουργία του υλικού.

(III) Συσκευές Προστασίας Ασφαλείας

• Κουμπί διακοπής έκτακτης ανάγκης: Σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, διακόπτει αμέσως την παροχή ρεύματος και σταματά όλα τα κινούμενα μέρη. Για παράδειγμα, όταν υπάρχει κίνδυνος δυσλειτουργίας του εξοπλισμού ή του προσωπικού, οι χειριστές μπορούν να πατήσουν το κουμπί διακοπής έκτακτης ανάγκης για να διασφαλίσουν ότι η συσκευή θα σταματήσει να λειτουργεί σε 0,1 δευτερόλεπτα.
• Προστατευτικό κάλυμμα στεγανοποίησης: εμποδίζει τον χειριστή να αγγίξει περιστρεφόμενα μέρη και να αποφύγει μηχανικές βλάβες. Για παράδειγμα, ένα διαφανές προστατευτικό κάλυμμα σε ένα βασικό μέρος ενός καρουλιού μπορεί να εγκατασταθεί για να παρακολουθεί την κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού, ενώ εμποδίζει τους ανθρώπους να αγγίξουν περιστρεφόμενα μέρη.
• Φωτοηλεκτρική προστασία: οι κουρτίνες ασφαλείας εντοπίζουν άτομα ή εμπόδια που εισέρχονται σε επικίνδυνες περιοχές και ενεργοποιούν αυτόματα μια στάση έκτακτης ανάγκης. Για παράδειγμα, μια κουρτίνα φωτός ασφαλείας θα εγκατασταθεί γύρω από το μηχάνημα μπομπίνας, η οποία θα ανιχνεύει σήματα και θα ενεργοποιεί μια στάση έκτακτης ανάγκης όταν ένα άτομο ή ένα εμπόδιο εισέρχεται σε μια επικίνδυνη περιοχή, διασφαλίζοντας την ασφάλεια.

Με γνώμονα το Industry 4.0 και το Intelligent Manufacturing, η αυτόματη περιέλιξη των πηνίων κινείται προς ταχύτερη, ακριβέστερη και πιο έξυπνη:

• Επιλέξτε υψηλή ταχύτητα: πάνω από 2000m/min, που υποστηρίζεται από βελτιστοποιημένη μετάδοση και ενεργοποιητή. Για παράδειγμα, σε γραμμές παραγωγής ταινιών υψηλής-ταχύτητας, η αυτόματη επανατύλιξη μπορεί να φτάσει τα 2.000 m/min, καλύπτοντας την ανάγκη για μαζική παραγωγή.
• Δυναμική νοημοσύνη: Οι αλγόριθμοι AI μπορούν να προβλέψουν τον κίνδυνο θραύσης ρολού, να προσαρμόσουν αυτόματα τις παραμέτρους αντικατάστασης κυλίνδρων και να βελτιώσουν τη συνολική απόδοση της συσκευής σε πάνω από 95%. Αναλύοντας ιστορικά δεδομένα, για παράδειγμα, οι αλγόριθμοι τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να προβλέψουν πότε θα σπάσει ένα ρολό και να προσαρμόσουν εκ των προτέρων την ταχύτητα περιέλιξης ή τις παραμέτρους τάσης του ρολού για να αποτρέψουν τη θραύση του.
• ·Modular Design: γρήγορα αντικαταστάσιμα ρολά, μηχανή κοπής και μονάδα σύνδεσης για να καλύψει τις ανάγκες της παραγωγής πολλών-μικρών παρτίδων πολλών ποικιλιών. Για παράδειγμα, με αρθρωτό σχεδιασμό, η μπομπίνα μπορεί να αντικατασταθεί με διαφορετικό μέγεθος καρουλιού ή κοπτήρα σε λιγότερο από 10 λεπτά έως m