Explicação detalhada do princípio de funcionamento da função de troca automática de rolo do rebobinador

Como equipamento principal da indústria de fabricação de papel e processamento de filmes, a laminadora é responsável pela tarefa principal de cortar, enrolar e reprocessar papel bruto ou rolos de filme. Sua principal função é alcançar uma produção de rolos acabados de alta qualidade por meio do controle preciso da tensão do rolo, velocidade e precisão de corte. Porém, a bobinadeira tradicional requer intervenção manual no processo de rebobinagem, o que não só levará a interrupções e ineficiência da produção, mas também causará desperdício de material ou mau funcionamento do equipamento devido ao funcionamento inadequado. Por exemplo, a tensão e a quebra do material devido à incompatibilidade de velocidade durante o rebobinamento manual ou a borda irregular do produto acabado devido ao posicionamento impreciso podem reduzir a qualidade do produto.

A implementação da alteração-automática do volume mudou isso completamente. Ao integrar sensores, sistema de controle PLC e atuadores, o rebobinador pode alternar automaticamente entre rolos antigos e novos quando atingirem um limite predefinido ou quando um defeito de qualidade for detectado. Esse recurso não apenas reduz o tempo de rebobinamento, de minutos para segundos, como também melhora muito a produtividade, minimiza a operação manual e reduz erros humanos e riscos de segurança. Por exemplo, em linhas de produção de filmes de alta-velocidade, o rebobinamento automático pode evitar o tempo de inatividade causado pelo rebobinamento manual e melhorar a eficiência geral do equipamento em mais de 30%, tornando-se uma atualização inteligente indispensável na produção industrial moderna.

(I) Sensores Fotoelétricos e Sistema de Correção

A precisão do posicionamento do material do rolo é a base da troca automática do rolo. Sensores fotoelétricos, comumente conhecidos como “olhos optoeletrônicos”, emitem e recebem luz infravermelha, detectam a posição da borda do material do rolo em tempo real, convertem o sinal em quantidades digitais e o transmitem ao PLC. O PLC faz julgamentos lógicos com base em parâmetros predeterminados (por exemplo, deslocamento da borda) e aciona o mecanismo de correção (por exemplo, rolos guia) para ajustar o deslocamento ou o ângulo.

• Ajuste de deslocamento: envolve mover os rolos guia como um todo, adequado para substituição de rolos em alta-velocidade. Ele se move muito, mas responde rapidamente. Por exemplo, no processamento de filmes finos, quando o comprimento do material do rolo é superior a 0,5 mm, os rolos-guia podem se mover 10 mm em 5 mm para completar o ajuste aproximado.
• Ajuste de ângulo: envolve girar os rolos-guia para obter um ajuste fino. Possui movimento de pequena amplitude e é mais adequado para correção intermediária ou requisitos de precisão muito alta. Por exemplo, na produção de filmes ópticos, o ajuste do ângulo pode atingir uma precisão de ± 0,01 graus para garantir que o material do rolo esteja sempre no centro.

Estudo de caso: No processamento de filmes, sensores fotoelétricos podem detectar desvios de borda de 0,1 mm e um servo motor aciona os rolos-guia em 10 milissegundos. O processo é realizado por controle de circuito-fechado com feedback contínuo de sensores e PLC ajustando os sinais de posição do rolo guia para garantir que o desvio da borda do material do rolo seja sempre menor que 0,1 mm.

(II) Detecção do diâmetro do rolo e compensação dinâmica.

A mudança do diâmetro do enrolamento é um fenômeno comum no processo de enrolamento. Sensores ou codificadores ultrassônicos monitoram o diâmetro do rolo em tempo real e enviam os dados de volta ao PLC. O PLC ajusta automaticamente a velocidade de rebobinamento de acordo com a variação das alterações no diâmetro do rolo, garantindo que a velocidade linear permaneça a mesma (ou seja, o comprimento da passagem do material por unidade de tempo permanece o mesmo), enquanto compensa dinamicamente as flutuações de tensão.

• Quando o diâmetro do enrolamento aumenta, o PLC reduz a velocidade do rolo de enrolamento para evitar que o material seja esticado ou quebrado devido à velocidade excessiva da linha. Por exemplo, na indústria de papel, o PLC pode reduzir a velocidade de rebobinamento de 500m/min para 167m/min quando o diâmetro da bobina é aumentado dos 500mm originais para 1500mm.
• Compensação de tensão: ajustando a pressão dos rolos de pressão ou o torque do servo motor, o efeito do aumento do diâmetro do rolo na tensão pode ser compensado e o fluxo constante de materiais pode ser mantido. Por exemplo, no processamento de filmes finos, à medida que o diâmetro do rolo aumenta, o PLC pode aumentar a pressão do rolo de pressão de 2 bar para 5 bar, enquanto ajusta o torque do servo motor para manter a tensão constante.

Estudo de caso: Na indústria de papel, quando o diâmetro do rolo aumenta de 500 mm para 1500 mm, o PLC utiliza controle de circuito fechado através de sensores de sinal de tensão para garantir que as flutuações de tensão não excedam ±5 N.

(I) Condições de disparo para rebobinamento automático.

Mudança automática de rolo se uma das seguintes condições for atendida:

• Limite predefinido: O comprimento ou diâmetro atual do rolo atinge o limite superior definido pelo PLC (por exemplo, . 10.000 m de comprimento ou 1.500 mm de diâmetro).
• Emergência: Os sensores detectam cabeças cortadas, rugas ou defeitos de qualidade e acionam imediatamente um rolo de substituição de emergência para evitar um produto com defeito. Por exemplo, no processamento de membranas, se forem detectados furos ou arranhões na superfície do material, o PLC interromperá imediatamente o enrolamento atual e iniciará o processo de troca de rolo.

(II) Conversão de materiais laminados antigos e novos

• Descarregamento de Rolos Antigos: Dispositivo pneumático ou hidráulico para empurrar a liberação do mandril, completar o descarregamento da bobina e transferi-la pela correia transportadora até a área do produto acabado. Na indústria de papel, por exemplo, o tempo de liberação do mandril durante a descarga de rolos antigos pode ser controlado para menos de 0,5 segundos para garantir uma laminação suave.
• Novo mecanismo de alimentação de papel: O mecanismo superior cônico sem eixo localiza automaticamente o novo núcleo de papel para se adequar a diferentes diâmetros (por exemplo, 76 mm, 152 mm) e possui travamento pneumático ou mecânico. Por exemplo, no processamento de filmes finos, o mecanismo superior cônico sem eixo pode ser adaptado a núcleos de papel de diferentes diâmetros por ajuste pneumático de pressão, com uma força de travamento de até 500 N.

3. Colagem de materiais:

• Colagem por fusão a quente: adequada para filme plástico, através de aquecimento e superfície do material fundido para obter uma conexão perfeita. Por exemplo, na produção de filmes de polietileno, a temperatura de ligação do hot melt pode ser controlada entre 150 e 200 graus Celsius, e a resistência de ligação pode atingir mais de 90% do material original.
• Ligação ultrassônica: A vibração de alta frequência é usada para gerar calor por meio do atrito entre as moléculas do material, o que é adequado para materiais compósitos multicamadas. Por exemplo, na produção de membranas compostas de alumínio e plástico, a ligação ultrassônica permite uma adesão-de camadas intercaladas sem bolhas por até 0,1 segundo.
• Colagem de fita: fita adesiva de alta resistência, adesiva rápida, adequada para papel e outros materiais frágeis. Por exemplo, na produção de papel jornal, a fita adesiva pode ter até 50 mm de largura e a resistência adesiva pode atender aos requisitos de rebobinamento em alta-velocidade.

4. Transição de tensão: O PLC controla a velocidade de laminação diminuindo gradualmente, enquanto a nova velocidade de laminação acelera. A quebra do material causada pela mudança repentina de velocidade pode ser evitada pelo ajuste de circuito fechado do sensor de tensão. Por exemplo, no processamento de filmes finos, o tempo de transição de tensão pode ser controlado para menos de um segundo para garantir uma transição suave do material.

(III) Lógica de controle em camadas.

• Controle inferior: O PLC processa sinais de sensores (como sensores fotoelétricos e codificadores de diâmetro) em tempo real, acionando servomotores, cilindros e outros atuadores em milissegundos de resposta. Por exemplo, o PLC pode completar o processamento do sinal e acionar o servo motor para ajustar a posição do rolo guia em 1 ms durante o processo de correção da banda.
• Configurar a coordenação da camada intermediária: a interface HMI define parâmetros (como limites de velocidade, tensão e diâmetro do rolo) e monitora o status do dispositivo (como temperatura e pressão) para suportar intervenção manual. Por exemplo, o operador pode ajustar a velocidade do enrolamento ou o ponto de ajuste da tensão em tempo real através da interface HMI para atender às diferentes necessidades de material ou produção.
• Otimização da camada superior: registro de dados de produção (por exemplo, frequência de troca de rolo e taxa de falhas) via Ethernet industrial ou plataforma em nuvem. Algoritmos de inteligência artificial são usados ​​para otimizar a lógica de troca de rolos e reduzir o tempo de inatividade. Ao analisar dados históricos, por exemplo, algoritmos de inteligência artificial podem prever o risco de quebra do rolo e ajustar antecipadamente os parâmetros de substituição do rolo, aumentando a eficiência geral do dispositivo para mais de 95%.

(I) Sistema de Acionamento

O rebobinador adota unidade de acionamento motorizado independente, como rolo de desenrolamento, descascador, rolo inferior, etc. A tecnologia de controle de velocidade de frequência variável, como o inversor SINAMIC S120, fornece uma correspondência precisa entre velocidade e torque. Por exemplo:

· Motor de desenrolamento do rolo: É necessário muito torque para superar a inércia do material do rolo. Por exemplo, na indústria de fabricação de papel, o torque de um motor de lançamento pode chegar a 1.000 Nm para atender aos requisitos de lançamento de rolos de grande diâmetro.

Escolha e distribuição do Motor Slitter: exige velocidade rápida, garante precisão de corte. Por exemplo, no processamento de filmes finos, o cortador pode girar a 5.000 rpm, com um erro de largura de corte inferior a 0,05 mm.

(II) Atuadores

• Dispositivos pneumáticos/hidráulicos: usados ​​para regular a pressão do rolo de pressão (por exemplo, pressão de ar de 0-10 bar), ação de corte (por exemplo, posicionamento nivelado de . 0.1 mm) e braçadeira de rolo (por exemplo, força de fixação de 5000 N). na indústria de fabricação de papel, por exemplo, os rolos de pressão podem ter uma faixa de ajuste de pressão de 0 a 10 bar para acomodar os requisitos de rebobinamento de materiais de diferentes espessuras.
• Servo motor: Rolo guia acionado com correção da banda, precisão de posicionamento ± 0,1 mm, frequência de resposta dinâmica de até 1 kHz. Por exemplo, no processamento de filmes finos, o servo motor pode responder aos comandos do PLC para ajustar a posição do rolo guia em um milissegundo.

Instale o sensor de tensão: forneça feedback em{0}}tempo real sobre a tensão do material (por exemplo, faixa de 0-500N), ofereça suporte ao controle de circuito fechado e garanta que as flutuações de tensão não excedam ±1%. Por exemplo, na produção de filmes ópticos, o sensor de tensão pode ter precisão de ±0,1 N, garantindo o bom funcionamento do material.

(III) Dispositivos de Proteção de Segurança

• Botão de parada de emergência: Em caso de emergência, corta imediatamente a fonte de alimentação e para todas as peças móveis. Por exemplo, quando há mau funcionamento do equipamento ou o pessoal está em risco, os operadores podem pressionar o botão de parada de emergência para garantir que o dispositivo pare de funcionar em 0,1 segundos.
• Tampa de proteção com vedação: evita que o operador toque nas peças rotativas e evita danos mecânicos. Por exemplo, uma tampa protetora transparente em uma parte fundamental de uma bobina pode ser instalada para observar o status operacional do equipamento e, ao mesmo tempo, evitar que pessoas toquem nas peças rotativas.
• Proteção fotoelétrica: cortinas de luz de segurança detectam pessoas ou obstáculos que entram em áreas perigosas e acionam automaticamente uma parada de emergência. Por exemplo, uma cortina de luz de segurança seria instalada ao redor da máquina de enrolamento, que detectaria sinais e acionaria uma parada de emergência quando uma pessoa ou obstáculo entrasse em uma área perigosa, garantindo a segurança.

Impulsionada pela Indústria 4.0 e pela Manufatura Inteligente, a bobinagem automática de bobinas está se tornando mais rápida, mais precisa e mais inteligente:

• Escolha alta velocidade: acima de 2.000 m/min, suportada por transmissão e atuador otimizados. Por exemplo, em linhas de produção de filmes de alta-velocidade, o rebobinamento automático pode chegar a 2.000 m/min, atendendo à necessidade de produção em massa.
• Inteligência dinâmica: algoritmos de IA podem prever o risco de quebra do rolo, ajustar automaticamente os parâmetros de substituição do rolo e melhorar a eficiência geral do dispositivo em mais de 95%. Ao analisar dados históricos, por exemplo, algoritmos de inteligência artificial podem prever quando um rolo irá quebrar e ajustar antecipadamente a velocidade de rebobinamento ou os parâmetros de tensão do rolo para evitar que ele se quebre.
• ·Design modular: rolos, máquina de corte e módulo de conexão rapidamente substituíveis para atender às necessidades de produção de vários-variedades e pequenos lotes. Por exemplo, com um design modular, a bobina pode ser substituída por uma bobina ou cortador de tamanho diferente em menos de 10 minutos para m