Podrobné vysvetlenie pracovného princípu funkcie automatickej výmeny kotúča navíjača

Ako základné vybavenie papierenského a filmového priemyslu je rolovací stroj zodpovedný za kľúčovú úlohu rezania, navíjania a opätovného spracovania surového papiera alebo kotúčov fólie. Jeho hlavnou funkciou je dosiahnuť vysokú kvalitu dokončenej výroby valcov precíznou kontrolou napätia valca, rýchlosti a presnosti rezu. Tradičný navíjací stroj však vyžaduje ručný zásah do procesu prevíjania, čo povedie nielen k prerušeniu výroby a neefektívnosti, ale spôsobí aj plytvanie materiálom alebo poruchy zariadenia v dôsledku nesprávnej prevádzky. Napríklad napätie a zlomenie materiálu v dôsledku nesúladu rýchlosti pri ručnom prevíjaní alebo nerovný okraj hotového výrobku v dôsledku nepresného umiestnenia môže znížiť kvalitu výrobku.

Zavedenie automatickej{0}}zmeny hlasitosti to úplne zmenilo. Integráciou senzorov, riadiaceho systému PLC a ovládačov môže navíjačka automaticky prepínať medzi starými a novými rolkami, keď dosiahnu prednastavenú hranicu alebo keď sa zistí chyba kvality. Táto funkcia nielen skracuje čas prevíjania, z minút na sekundy, výrazne zvyšuje produktivitu, minimalizuje ručné ovládanie a znižuje ľudské chyby a bezpečnostné riziká. Napríklad na vysokorýchlostnej linke na výrobu filmov{4}} môže automatické prevíjanie zabrániť prestojom spôsobeným ručným prevíjaním a zlepšiť celkovú účinnosť zariadenia o viac ako 30 %, čím sa stáva nevyhnutnou inteligentnou inováciou v modernej priemyselnej výrobe.

(I) Fotoelektrické snímače a korekčný systém

Presnosť polohovania materiálu kotúča je základom automatickej výmeny kotúča. Fotoelektrické senzory, bežne známe ako „optoelektronické oči“, vyžarujú a prijímajú infračervené svetlo, zisťujú polohu okraja materiálu kotúča v reálnom čase, konvertujú signál na digitálne veličiny a prenášajú ho do PLC. PLC robí logické rozhodnutia na základe vopred určených parametrov (napr. odsadenie okraja) a poháňa korekčný mechanizmus (napr. vodiace valčeky) na nastavenie posunutia alebo uhla.

• Úprava posunu: Zahŕňa posúvanie vodiacich valčekov ako celku, čo je vhodné na výmenu valčekov pri vysokej{0}}rýchlosti. Veľa sa pohybuje, ale rýchlo reaguje. Napríklad pri spracovaní tenkého filmu, keď je dĺžka materiálu kotúča väčšia ako 0,5 mm, vodiace valčeky sa môžu posunúť o 10 mm v rámci 5 mm, aby sa dokončilo hrubé ladenie.
• Nastavenie uhla: Zahŕňa otáčanie vodiacich valčekov, aby sa dosiahlo jemné doladenie. Má malú amplitúdu pohybu a je vhodnejší pre strednú korekciu alebo požiadavky na veľmi vysokú presnosť. Napríklad pri výrobe optických filmov môže nastavenie uhla dosiahnuť presnosť ± 0,01 stupňa, aby sa zabezpečilo, že materiál kotúča bude vždy v strede.

Prípadová štúdia: Pri spracovaní filmu dokážu fotoelektrické snímače rozpoznať odchýlky od okraja 0,1 mm a servomotor poháňa vodiace valčeky za 10 milisekúnd. Tento proces sa dosahuje riadením v uzavretej- slučke s nepretržitou spätnou väzbou zo snímačov a PLC PLC, ktoré upravujú signály polohy vodiaceho valca, aby sa zabezpečilo, že odchýlka okraja materiálu kotúča je vždy menšia ako 0,1 mm.

(II) Detekcia priemeru valca a dynamická kompenzácia.

Zmena priemeru navíjania je bežným javom v procese navíjania. Ultrazvukové snímače alebo kódovače monitorujú priemer kotúča v reálnom čase a posielajú údaje späť do PLC. PLC automaticky upravuje rýchlosť prevíjania podľa zmien priemeru kotúča, čím zabezpečuje, že lineárna rýchlosť zostáva rovnaká (tj dĺžka prechodu materiálu za jednotku času zostáva rovnaká), pričom dynamicky kompenzuje kolísanie napätia.

• Keď sa priemer navíjania zväčší, PLC zníži rýchlosť navíjacieho valca, aby sa zabránilo natiahnutiu alebo rozbitiu materiálu v dôsledku nadmernej rýchlosti linky. Napríklad v papierenskom priemysle môže PLC znížiť rýchlosť prevíjania z 500 m/min na 167 m/min, keď sa priemer cievky zväčší z pôvodných 500 mm na 1 500 mm.
• Kompenzácia napätia: nastavením tlaku prítlačných valcov alebo krútiaceho momentu servomotora je možné kompenzovať vplyv zväčšenia priemeru valca na napätie a udržiavať rovnomerný tok materiálov. Napríklad pri spracovaní tenkého filmu, keď sa priemer valca zväčšuje, PLC môže zvýšiť tlak prítlačného valca z 2 barov na 5 barov, pričom upravuje krútiaci moment servomotora, aby sa udržalo konštantné napätie.

Prípadová štúdia: V papierenskom priemysle, keď sa priemer kotúča zväčší z 500 mm na 1500 mm, PLC používa riadenie s uzavretou slučkou prostredníctvom snímačov napätia napätia, aby sa zabezpečilo, že kolísanie napätia nepresiahne ±5 N.

(I) Podmienky spustenia pre automatické prevíjanie.

Automatická výmena kotúča, ak je splnená jedna z nasledujúcich podmienok:

• Prednastavený prah: Aktuálna dĺžka alebo priemer kotúča dosiahne horný limit nastavený PLC (napr. dĺžka . 10 000 m alebo priemer 1 500 mm).
• Núdzový stav: Senzory detegujú odrezanú hlavu, záhyby alebo chyby kvality a okamžite spustia núdzový náhradný kotúč, aby sa predišlo chybnému produktu. Napríklad pri spracovaní membrány, ak sa na povrchu materiálu zistia diery alebo škrabance, PLC okamžite zastaví súčasné navíjanie a spustí proces výmeny kotúča.

(II) Konverzia starých a nových valcovaných materiálov

• Vykladanie starého kotúča: Pneumatické alebo hydraulické zariadenie na zatlačenie uvoľnenia skľučovadla, dokončenie vyloženia kotúča a jeho presun cez dopravný pás do oblasti hotového výrobku. Napríklad v papierenskom priemysle môže byť čas uvoľnenia skľučovadla počas vykladania starých valcov regulovaný na menej ako 0,5 sekundy, aby sa zabezpečilo hladké valcovanie.
• Nový mechanizmus podávania papiera: Bezhriadeľový kužeľový horný mechanizmus automaticky lokalizuje nové jadro papiera tak, aby vyhovovalo rôznym priemerom (napr. 76 mm, 152 mm) a má pneumatické alebo mechanické uzamykanie. Napríklad pri spracovaní tenkých vrstiev môže byť bezhriadeľový kužeľový horný mechanizmus prispôsobený papierovým jadrám rôznych priemerov pneumatickým nastavením tlaku s uzamykacou silou až 500 N.

3. Lepenie materiálu:

• Lepenie za horúca: vhodné pre plastovú fóliu, zahrievaním a povrchom roztaveného materiálu na dosiahnutie bezproblémového spojenia. Napríklad pri výrobe polyetylénových fólií môže byť teplota spájania horúcej taveniny kontrolovaná medzi 150 a 200 stupňami Celzia a pevnosť spojenia môže dosiahnuť viac ako 90 % základného materiálu.
• Ultrazvukové lepenie: Vysokofrekvenčné vibrácie sa používajú na generovanie tepla trením medzi molekulami materiálu, čo je vhodné pre viacvrstvové kompozitné materiály. Napríklad pri výrobe hliníkových plastových kompozitných membrán umožňuje ultrazvukové spájanie adhéziu medzivrstvy-bez bublín po dobu až 0,1 sekundy.
• Lepenie pásky: vysokopevná lepiaca páska, rýchle lepidlo, vhodné na papier a iné krehké materiály. Napríklad pri výrobe novinového papiera môže mať lepiaca páska šírku až 50 mm a sila priľnavosti môže spĺňať požiadavky na vysoko-prevíjanie.

4. Prechod napätia: PLC riadi postupné znižovanie rýchlosti valcovania, zatiaľ čo nová rýchlosť valcovania sa zrýchľuje. Zlomeniu materiálu spôsobenému náhlou zmenou otáčok možno zabrániť nastavením snímača napätia v uzavretej slučke. Napríklad pri spracovaní tenkých vrstiev môže byť čas prechodu napätia riadený na menej ako jednu sekundu, aby sa zabezpečil hladký prechod materiálu.

(III) Vrstvená logika riadenia.

• Spodné ovládanie: PLC spracováva signály snímačov (ako sú fotoelektrické snímače a snímače priemeru) v reálnom čase, pričom poháňa servomotory, valce a iné akčné členy na milisekundy odozvy. Napríklad PLC môže dokončiť spracovanie signálu a poháňať servomotor, aby upravil polohu vodiaceho valca do 1 ms počas procesu korekcie pásu.
• Konfigurácia koordinácie strednej vrstvy: Rozhranie HMI nastavuje parametre (ako sú prahové hodnoty rýchlosti, napätia a priemeru kotúča) a monitoruje stav zariadenia (ako je teplota a tlak) na podporu manuálneho zásahu. Operátor môže napríklad nastaviť rýchlosť navíjania alebo nastavenú hodnotu napätia v reálnom čase prostredníctvom rozhrania HMI tak, aby vyhovovali rôznym materiálovým alebo výrobným potrebám.
• Optimalizácia hornej vrstvy: Zaznamenávanie výrobných údajov (napr. frekvencia výmeny kotúčov a poruchovosť) cez priemyselný Ethernet alebo cloudovú platformu. Algoritmy umelej inteligencie sa používajú na optimalizáciu logiky výmeny kotúča a zníženie prestojov. Analýzou historických údajov môžu napríklad algoritmy umelej inteligencie predpovedať riziko zlomenia kotúča a vopred upraviť parametre výmeny kotúča, čím sa celková účinnosť zariadenia zvýši na viac ako 95 %.

(I) Systém pohonu

Prevíjačka využíva nezávislú motorovú hnaciu jednotku, ako je odvíjací valec, stierač, spodný kotúč atď. Technológia regulácie rýchlosti s premenlivou frekvenciou, ako je invertor SINAMIC S120, poskytuje presné prispôsobenie medzi rýchlosťou a krútiacim momentom. Napríklad:

· Motor odvíjania kotúča: Na prekonanie zotrvačnosti materiálu kotúča je potrebný veľký krútiaci moment. Napríklad v papierenskom priemysle môže krútiaci moment motora na navíjanie dosiahnuť 1 000 Nm, aby sa splnili požiadavky na valcovanie s veľkým priemerom.

Výber a distribúcia rezacieho motora: vyžaduje rýchlu rýchlosť, zaručuje presnosť rezu. Napríklad pri spracovaní tenkého filmu sa rezačka môže otáčať rýchlosťou 5000 otáčok za minútu s chybou šírky rezu menšou ako 0,05 mm.

(II) Akčné členy

• Pneumatické/hydraulické zariadenia: používajú sa na reguláciu tlaku prítlačného valca (napr. tlak vzduchu 0-10 barov), rezného účinku (napr. . 0.1 mm vodorovné umiestnenie) a upínacieho valca (napr. upínacia sila 5000 N). napríklad v papierenskom priemysle môžu mať prítlačné valce rozsah nastavenia tlaku 0 až 10 bar, aby vyhovovali požiadavkám na prevíjanie materiálov rôznej hrúbky.
• Servomotor: Poháňaný vodiaci valček s korekciou pásu, presnosť polohovania ± 0,1 mm, dynamická frekvencia odozvy do 1 kHz. Napríklad pri spracovaní tenkých vrstiev môže servomotor reagovať na príkazy PLC na nastavenie polohy vodiaceho valca za jednu milisekundu.

Nainštalujte snímač napätia: Poskytnite{0}}spätnú väzbu o napätí materiálu v reálnom čase (napr. rozsah 0-500 N), podporujte reguláciu v uzavretej slučke a zabezpečte, aby kolísanie napätia nepresiahlo ±1 %. Napríklad pri výrobe optických fólií môže mať snímač napätia presnosť ±0,1 N, čím sa zabezpečí hladký chod materiálu.

(III) Bezpečnostné ochranné zariadenia

• Tlačidlo núdzového zastavenia: V prípade núdze okamžite preruší napájanie a zastaví všetky pohyblivé časti. Napríklad, keď sú ohrozené poruchy zariadenia alebo personál, operátori môžu stlačiť tlačidlo núdzového zastavenia, aby zabezpečili, že zariadenie prestane fungovať do 0,1 sekundy.
• Ochranný kryt tesnenia: zabraňuje operátorovi dotýkať sa rotujúcich častí a zabraňuje mechanickému poškodeniu. Napríklad je možné nainštalovať priehľadný ochranný kryt na kľúčovú časť cievky, aby bolo možné sledovať prevádzkový stav zariadenia a zároveň zabrániť ľuďom, aby sa dotýkali rotujúcich častí.
• Fotoelektrická ochrana: bezpečnostné svetelné závesy rozpoznávajú ľudí alebo prekážky vstupujúce do nebezpečných oblastí a automaticky spúšťajú núdzové zastavenie. Napríklad okolo navíjacieho stroja by bol inštalovaný bezpečnostný svetelný záves, ktorý by rozpoznal signály a spustil núdzové zastavenie, keď osoba alebo prekážka vstúpi do nebezpečného priestoru, čím sa zabezpečí bezpečnosť.

Vďaka Industry 4.0 a inteligentnej výrobe sa automatické navíjanie cievok posúva smerom k rýchlejšiemu, presnejšiemu a inteligentnejšiemu:

• Vyberte si vysokú rýchlosť: viac ako 2000 m/min., podporovaná optimalizovaným prevodom a pohonom. Napríklad na vysokorýchlostných{2}}filmových výrobných linkách môže automatické prevíjanie dosiahnuť rýchlosť 2 000 m/min., čím spĺňa potrebu hromadnej výroby.
• Dynamická inteligencia: Algoritmy AI dokážu predpovedať riziko zlomenia valca, automaticky upravovať parametre výmeny valca a zlepšiť celkovú účinnosť zariadenia na viac ako 95 %. Analýzou historických údajov môžu napríklad algoritmy umelej inteligencie predpovedať, kedy sa kotúč zlomí, a vopred upraviť rýchlosť navíjania kotúča alebo parametre napätia, aby sa zabránilo jeho zlomeniu.
• ·Modulárny dizajn: rýchlo vymeniteľné kotúče, rezací stroj a spojovací modul, aby vyhovovali potrebám multi-rôznej, malosériovej výroby. Napríklad pri modulárnej konštrukcii je možné cievku nahradiť inou veľkosťou cievky alebo frézy za menej ako 10 minút až m