Spiegazione dettagliata del principio di funzionamento della funzione di cambio automatico del rotolo del riavvolgitore

Essendo l'attrezzatura principale dell'industria della produzione della carta e della lavorazione della pellicola, la laminatrice è responsabile del compito chiave di tagliare, avvolgere e rielaborare i rotoli di carta grezza o di pellicola. La sua funzione principale è quella di ottenere una produzione di rulli finiti di alta qualità attraverso il controllo preciso della tensione del rullo, della velocità e della precisione di taglio. Tuttavia, la macchina avvolgitrice tradizionale richiede un intervento manuale nel processo di riavvolgimento, che non solo porterà a interruzioni e inefficienze della produzione, ma causerà anche sprechi di materiale o malfunzionamenti delle apparecchiature dovuti a un funzionamento improprio. Ad esempio, la tensione e la rottura del materiale dovute alla mancata corrispondenza della velocità durante il riavvolgimento manuale o il bordo irregolare del prodotto finito a causa di un posizionamento impreciso, possono ridurre la qualità del prodotto.

L'implementazione della modifica automatica-del volume ha completamente cambiato la situazione. Integrando sensori, sistema di controllo PLC e attuatori, la ribobinatrice può passare automaticamente dalla vecchia alla nuova bobina quando raggiungono una soglia preimpostata o quando viene rilevato un difetto di qualità. Questa funzionalità non solo riduce il tempo di riavvolgimento, da minuti a secondi, ma migliora notevolmente la produttività, riduce al minimo il funzionamento manuale e riduce gli errori umani e i rischi per la sicurezza. Ad esempio, nella linea di produzione di pellicole ad alta-velocità, il riavvolgimento automatico può evitare tempi di inattività causati dal riavvolgimento manuale e migliorare l'efficienza complessiva dell'apparecchiatura di oltre il 30%, diventando un aggiornamento intelligente indispensabile nella moderna produzione industriale.

(I) Sensori fotoelettrici e sistema di correzione

La precisione del posizionamento del materiale in bobina è il fondamento del cambio automatico della bobina. I sensori fotoelettrici, comunemente noti come "occhi optoelettronici", emettono e ricevono luce infrarossa, rilevano la posizione del bordo del materiale in bobina in tempo reale, convertono il segnale in quantità digitali e lo trasmettono al PLC. Il PLC formula giudizi logici basati su parametri predeterminati (ad esempio l'offset del bordo) e aziona il meccanismo di correzione (ad esempio i rulli di guida) per regolare lo spostamento o l'angolo.

• Regolazione dello spostamento: comporta lo spostamento completo dei rulli guida, adatto alla sostituzione dei rulli ad alta-velocità. Si muove molto, ma risponde rapidamente. Ad esempio, nella lavorazione di film sottile, quando la lunghezza del materiale in rotolo è superiore a 0,5 mm, i rulli guida possono spostarsi di 10 mm entro 5 mm per completare la regolazione approssimativa.
• Regolazione dell'angolo: comporta la rotazione dei rulli di guida per ottenere una regolazione precisa. Ha un movimento di piccola ampiezza ed è più adatto per correzioni intermedie o requisiti di precisione molto elevati. Ad esempio, nella produzione di pellicole ottiche, la regolazione dell'angolo può raggiungere una precisione di ± 0,01 gradi per garantire che il materiale in rotolo sia sempre al centro.

Caso di studio: nello sviluppo di pellicole, i sensori fotoelettrici possono rilevare deviazioni dei bordi di 0,1 mm e un servomotore aziona i rulli di guida in 10 millisecondi. Il processo è ottenuto tramite controllo a circuito chiuso- con feedback continuo da sensori e PLC Il PLC regola i segnali di posizione del rullo guida per garantire che la deviazione del bordo del materiale in rotolo sia sempre inferiore a 0,1 mm.

(II) Rilevamento del diametro del rotolo e compensazione dinamica.

Il cambiamento del diametro di avvolgimento è un fenomeno comune nel processo di avvolgimento. Sensori o encoder a ultrasuoni monitorano il diametro del rotolo in tempo reale e trasmettono i dati al PLC. Il PLC regola automaticamente la velocità di riavvolgimento in base alla variazione del diametro del rotolo, garantendo che la velocità lineare rimanga la stessa (ovvero, la lunghezza del passaggio del materiale per unità di tempo rimanga la stessa), compensando dinamicamente le fluttuazioni di tensione.

• Quando il diametro di avvolgimento aumenta, il PLC riduce la velocità del rullo di avvolgimento per evitare che il materiale venga allungato o rotto a causa dell'eccessiva velocità della linea. Ad esempio, nell'industria della carta, il PLC può ridurre la velocità di riavvolgimento da 500 m/min a 167 m/min quando il diametro della bobina viene aumentato dai 500 mm originali a 1500 mm.
• Compensazione della tensione: regolando la pressione dei rulli di pressione o la coppia del servomotore, è possibile compensare l'effetto dell'aumento del diametro del rullo sulla tensione e mantenere il flusso costante di materiali. Ad esempio, nella lavorazione di film sottile, all'aumentare del diametro del rullo, il PLC può aumentare la pressione del rullo pressore da 2 bar a 5 bar, regolando al tempo stesso la coppia del servomotore per mantenere una tensione costante.

Caso di studio: Nell'industria della carta, quando il diametro del rotolo aumenta da 500 mm a 1500 mm, il PLC utilizza il controllo ad anello chiuso tramite sensori di segnale di tensione per garantire che le fluttuazioni di tensione non superino ±5 N..

(I) Condizioni di attivazione per il riavvolgimento automatico.

Cambio automatico del rotolo se viene soddisfatta una delle seguenti condizioni:

• Soglia preimpostata: la lunghezza o il diametro corrente del rotolo raggiunge il limite superiore impostato dal PLC (ad es. . 10.000 m di lunghezza o 1.500 mm di diametro).
• Emergenza: i sensori rilevano una testa mozzata, rughe o difetti di qualità e attivano immediatamente un rotolo di sostituzione di emergenza per evitare un prodotto difettoso. Ad esempio, nella lavorazione delle membrane, se vengono rilevati fori o graffi sulla superficie del materiale, il PLC interromperà immediatamente l'avvolgimento corrente e avvierà il processo di cambio rotolo.

(II) Conversione di vecchi e nuovi materiali di laminazione

• Scarico della bobina vecchia: un dispositivo pneumatico o idraulico per spingere il rilascio del mandrino, completare lo scarico della bobina e trasferirla attraverso il nastro trasportatore all'area del prodotto finito. Nell'industria della carta, ad esempio, il tempo di rilascio del mandrino durante lo scarico dei vecchi rulli può essere controllato a meno di 0,5 secondi per garantire un rotolamento regolare.
• Nuovo meccanismo di alimentazione della carta: il meccanismo superiore conico senza albero individua automaticamente il nuovo nucleo di carta per adattarlo a diversi diametri (ad esempio, 76 mm, 152 mm) ed è dotato di bloccaggio pneumatico o meccanico. Ad esempio, nella lavorazione di film sottili, il meccanismo superiore conico senza albero può essere adattato a nuclei di carta di diversi diametri mediante regolazione della pressione pneumatica, con una forza di bloccaggio fino a 500 N.

3. Legame materiale:

• Incollaggio a caldo: adatto per film plastici, tramite riscaldamento e superficie del materiale fuso per ottenere una connessione senza soluzione di continuità. Ad esempio, nella produzione di pellicole di polietilene, la temperatura di adesione dell'hot melt può essere controllata tra 150 e 200 gradi Celsius e la forza di adesione può raggiungere oltre il 90% del materiale base.
• Incollaggio ad ultrasuoni: la vibrazione ad alta frequenza viene utilizzata per generare calore attraverso l'attrito tra le molecole del materiale, adatto per materiali compositi multistrato. Ad esempio, nella produzione di membrane composite di plastica e alluminio, l'incollaggio a ultrasuoni consente un'adesione interstrato senza bolle-per un massimo di 0,1 secondi.
• Incollaggio del nastro: nastro adesivo ad alta resistenza adesivo rapido, adatto per carta e altri materiali fragili. Ad esempio, nella produzione di carta da giornale, il nastro adesivo può avere una larghezza massima di 50 mm e la forza adesiva può soddisfare i requisiti di riavvolgimento ad alta-velocità.

4. Transizione della tensione: il PLC controlla che la velocità di laminazione diminuisca gradualmente, mentre la nuova velocità di laminazione viene accelerata. La rottura del materiale causata dall'improvviso cambio di velocità può essere prevenuta regolando il circuito chiuso del sensore di tensione. Ad esempio, nella lavorazione di film sottile, il tempo di transizione della tensione può essere controllato a meno di un secondo per garantire una transizione graduale del materiale.

(III) Logica di controllo a più livelli.

• Controllo dal basso: il PLC elabora i segnali dei sensori (come sensori fotoelettrici e codificatori di diametro) in tempo reale, guidando servomotori, cilindri e altri attuatori con una risposta di millisecondi. Ad esempio, il PLC può completare l'elaborazione del segnale e azionare il servomotore per regolare la posizione del rullo guida entro 1 ms durante il processo di correzione del nastro.
• Configurare il coordinamento del livello intermedio: l'interfaccia HMI imposta i parametri (come le soglie di velocità, tensione e diametro del rotolo) e monitora lo stato del dispositivo (come temperatura e pressione) per supportare l'intervento manuale. Ad esempio, l'operatore può regolare la velocità di avvolgimento o il setpoint della tensione in tempo reale tramite l'interfaccia HMI per soddisfare le diverse esigenze di materiale o produzione.
• Ottimizzazione del livello superiore: registrazione dei dati di produzione (ad es. frequenza di cambio rotolo e tasso di guasto) tramite Ethernet industriale o piattaforma cloud. Gli algoritmi di intelligenza artificiale vengono utilizzati per ottimizzare la logica di cambio rotolo e ridurre i tempi di inattività. Analizzando i dati storici, ad esempio, gli algoritmi di intelligenza artificiale possono prevedere il rischio di rottura del rotolo e regolare in anticipo i parametri di sostituzione del rotolo, aumentando l'efficienza complessiva del dispositivo oltre il 95%.

(I) Sistema di guida

Il riavvolgitore adotta un'unità di azionamento del motore indipendente, come rullo di svolgimento, estrattore, rullo inferiore, ecc. La tecnologia di controllo della velocità a frequenza variabile, come l'inverter SINAMIC S120, fornisce una corrispondenza precisa tra velocità e coppia. Per esempio:

· Motore di svolgimento del rotolo: è necessaria molta coppia per superare l'inerzia del materiale in rotolo. Ad esempio, nell'industria della produzione della carta, la coppia di un motore di avvolgimento può raggiungere i 1.000 Nm per soddisfare i requisiti di avvolgimento dei rulli di grande diametro.

Scelta e distribuzione del motore taglierina: richiede velocità rapida, garantisce precisione di taglio. Ad esempio, nella lavorazione di film sottile, la taglierina può ruotare a 5000 giri al minuto con un errore di larghezza di taglio inferiore a 0,05 mm.

(II) Attuatori

• Dispositivi pneumatici/idraulici: utilizzati per regolare la pressione del rullo pressore (ad es. pressione dell'aria 0-10 bar), l'azione di taglio (ad es. posizionamento a livello di . 0.1 mm) e la pinza del rullo (ad es. forza di bloccaggio di 5000 N). Nell'industria della produzione della carta, ad esempio, i rulli pressori possono avere un intervallo di regolazione della pressione compreso tra 0 e 10 bar per soddisfare le esigenze di riavvolgimento di materiali di diverso spessore.
• Servomotore: rullo guida azionato con correzione del nastro, precisione di posizionamento ± 0,1 mm, frequenza di risposta dinamica fino a 1 kHz. Ad esempio, nella lavorazione di film sottile, il servomotore può rispondere ai comandi del PLC per regolare la posizione del rullo di guida in un millisecondo.

Installa il sensore di tensione: fornisce-feedback in tempo reale sulla tensione del materiale (ad esempio, intervallo 0-500 N), supporta il controllo a circuito chiuso e garantisce che le fluttuazioni di tensione non superino ±1%. Ad esempio, nella produzione di pellicole ottiche, il sensore di tensione può avere una precisione di ±0,1 N, garantendo un funzionamento regolare del materiale.

(III) Dispositivi di protezione di sicurezza

• Pulsante di arresto di emergenza: in caso di emergenza, interrompe immediatamente l'alimentazione e arresta tutte le parti in movimento. Ad esempio, quando i malfunzionamenti delle apparecchiature o il personale sono a rischio, gli operatori possono premere il pulsante di arresto di emergenza per garantire che il dispositivo smetta di funzionare in 0,1 secondi.
• Coperchio di protezione della guarnizione: impedisce all'operatore di toccare le parti rotanti ed evitare danni meccanici. Ad esempio, è possibile installare una copertura protettiva trasparente su una parte fondamentale di una bobina per osservare lo stato di funzionamento dell'apparecchiatura impedendo al tempo stesso che le persone tocchino le parti rotanti.
• Protezione fotoelettrica: le barriere fotoelettriche di sicurezza rilevano persone o ostacoli che entrano in aree pericolose e attivano automaticamente un arresto di emergenza. Ad esempio, attorno alla macchina a bobina verrebbe installata una barriera fotoelettrica di sicurezza, che rileverebbe i segnali e attiverebbe un arresto di emergenza quando una persona o un ostacolo entra in un'area pericolosa, garantendo la sicurezza.

Spinto dall’Industria 4.0 e dalla produzione intelligente, l’avvolgimento automatico delle bobine si sta muovendo verso una velocità maggiore, più accurata e più intelligente:

• Scegli l'alta velocità: oltre 2000 m/min, supportata da trasmissione e attuatore ottimizzati. Ad esempio, sulle linee di produzione di pellicole ad alta-velocità, il riavvolgimento automatico può raggiungere i 2.000 m/min, soddisfacendo l'esigenza di produzione di massa.
• Intelligenza dinamica: gli algoritmi AI possono prevedere il rischio di rottura del rotolo, regolare automaticamente i parametri di sostituzione del rullo e migliorare l'efficienza complessiva del dispositivo fino a oltre il 95%. Analizzando i dati storici, ad esempio, gli algoritmi di intelligenza artificiale possono prevedere quando un rotolo si romperà e regolare in anticipo la velocità di riavvolgimento o i parametri di tensione per prevenirne la rottura.
• ·Design modulare: rulli, macchina da taglio e modulo di collegamento rapidamente sostituibili per soddisfare le esigenze di produzione di piccoli lotti multi-varietà. Ad esempio, con un design modulare, la bobina può essere sostituita con una bobina o una taglierina di dimensioni diverse in meno di 10 minuti.