Gedetailleerde uitleg van het werkingsprincipe van de automatische rolwisselfunctie van de opwikkelaar

Als kernuitrusting van de papier- en filmverwerkende industrie is de walsmachine verantwoordelijk voor de belangrijkste taak van het snijden, opwikkelen en opnieuw verwerken van ruwe papier- of filmrollen. De kernfunctie ervan ligt in het realiseren van hoogwaardige walsproductie door nauwkeurige controle van de rolspanning, snelheid en snijprecisie. Traditionele oprolmachines vereisen echter handmatige tussenkomst tijdens het terugspoelen, wat niet alleen zal leiden tot productieonderbrekingen en inefficiëntie, maar ook tot materiaalverspilling of apparatuurstoringen als gevolg van onjuiste bediening. Materiaalspanning en breuk als gevolg van een niet-overeenkomende snelheid tijdens handmatig terugspoelen, of een ongelijkmatige rand van het eindproduct als gevolg van onnauwkeurige positionering, kunnen bijvoorbeeld de productkwaliteit verminderen.

De introductie van de automatische-volumewijziging heeft dat volledig veranderd. Door sensoren, PLC-besturingssysteem en actuatoren te integreren, kan de opwikkelaar automatisch schakelen tussen oude en nieuwe rollen wanneer ze een vooraf ingestelde drempel bereiken of wanneer er kwaliteitsfouten worden gedetecteerd. Deze functie verkort niet alleen de tijd van het terugspoelen, van minuten naar seconden, maar verbetert ook de productiviteit aanzienlijk, minimaliseert handmatige bediening en vermindert menselijke fouten en veiligheidsrisico's. In hoge-filmproductielijnen kan automatisch terugspoelen bijvoorbeeld stilstand als gevolg van handmatig terugspoelen voorkomen en de algehele efficiëntie van de apparatuur met meer dan 30% verbeteren, waardoor het een onmisbare intelligente upgrade wordt in de moderne industriële productie.

(I) Foto-elektrische sensoren en correctiesysteem

De nauwkeurigheid van de positionering van het rolmateriaal vormt de basis van het automatisch wisselen van rollen. Foto-elektrische sensoren, algemeen bekend als "opto-elektronische ogen", zenden en ontvangen infrarood licht uit, detecteren de randpositie van het rolmateriaal in realtime, zetten het signaal om in digitale grootheden en verzenden dit naar PLC. PLC maakt logische beoordelingen op basis van vooraf bepaalde parameters (bijv. randoffset) en stuurt correctiemechanismen aan (bijv. geleidingsrollen) om verplaatsing of hoek aan te passen.

• Aanpassing van de verplaatsing: hierbij worden de geleidingsrollen als geheel verplaatst, geschikt voor vervanging van rollen op hoge- snelheid. Hij beweegt veel, maar reageert snel. Wanneer bijvoorbeeld bij de verwerking van dunne films de lengte van het rolmateriaal meer dan 0,5 mm bedraagt, kunnen de geleidingsrollen binnen een straal van 5 mm 10 mm bewegen om de ruwe afstemming te voltooien.
• Hoekaanpassing: Dit houdt in dat de geleidingsrollen worden gedraaid om fijnafstelling te bereiken. Het heeft een kleine amplitudebeweging en is meer geschikt voor tussentijdse correctie of zeer hoge precisie-eisen. Bij de productie van optische films kan de hoekaanpassing bijvoorbeeld een nauwkeurigheid van ± 0,01 graden bereiken om ervoor te zorgen dat het rolmateriaal zich altijd in het midden bevindt.

Casestudy: Bij filmverwerking kunnen foto-elektrische sensoren randafwijkingen van 0,1 mm detecteren, en een servomotor drijft de geleidingsrollen in 10 milliseconden aan. Het proces wordt bereikt door een gesloten-lusregeling met continue feedback van sensoren en PLC PLC die de positiesignalen van de geleidingsrol aanpast om ervoor te zorgen dat de randafwijking van het rolmateriaal altijd minder dan 0,1 mm bedraagt.

(II) Roldiameterdetectie en dynamische compensatie.

De verandering van de wikkeldiameter is een veel voorkomend verschijnsel bij het wikkelproces. Ultrasone sensoren of encoders bewaken de roldiameter in realtime en sturen de gegevens terug naar de PLC. PLC past automatisch de opwikkelsnelheid aan op basis van de variatie van de veranderingen in de roldiameter, waardoor de lineaire snelheid hetzelfde blijft (dwz de lengte van de materiaaldoorgang per tijdseenheid blijft hetzelfde), terwijl spanningsschommelingen dynamisch worden gecompenseerd.

• Wanneer de wikkeldiameter groter wordt, verlaagt PLC de snelheid van de wikkelrol om te voorkomen dat materiaal wordt uitgerekt of gebroken als gevolg van een te hoge lijnsnelheid. In de papierindustrie kan PLC bijvoorbeeld de opwikkelsnelheid verlagen van 500 m/min naar 167 m/min wanneer de spoeldiameter wordt vergroot van de oorspronkelijke 500 mm naar 1500 mm.
• Spanningscompensatie: door de druk van de aandrukrollen of het koppel van de servomotor aan te passen, kan het effect van het vergroten van de diameter van de rol op de spanning worden gecompenseerd en kan de gestage stroom van materialen worden gehandhaafd. Bij dunnefilmverwerking kan PLC bijvoorbeeld, naarmate de roldiameter groter wordt, de druk van de aandrukrol verhogen van 2 bar naar 5 bar, terwijl het koppel van de servomotor wordt aangepast om een ​​constante spanning te behouden.

Casestudy: Wanneer in de papierindustrie de roldiameter toeneemt van 500 mm naar 1500 mm, maakt PLC gebruik van gesloten lusregeling via spanningssignaalsensoren om ervoor te zorgen dat spanningsschommelingen niet groter zijn dan ±5 N.

(I) Triggervoorwaarden voor automatisch terugspoelen.

Automatische rolwissel als aan een van de volgende voorwaarden wordt voldaan:

• Vooraf ingestelde drempelwaarde: De huidige rollengte of -diameter bereikt de bovengrens die door PLC is ingesteld (bijvoorbeeld . 10.000 m lang of 1.500 mm in diameter).
• Noodgeval: Sensoren detecteren een afgehakt hoofd, kreukels of kwaliteitsgebreken en activeren onmiddellijk een noodvervangingsrol om een ​​defect product te voorkomen. Als er bij membraanverwerking bijvoorbeeld gaten of krassen op het oppervlak van het materiaal worden gedetecteerd, stopt PLC onmiddellijk met het opwikkelen en start het rolwisselproces.

(II) Conversie van oud en nieuw rollend materiaal

• Lossen van oude rollen: een pneumatisch of hydraulisch apparaat om de ontgrendeling van de spankop te duwen, het lossen van de haspel te voltooien en deze via de transportband naar het eindproductgebied over te brengen. In de papierindustrie kan bijvoorbeeld de lostijd van de klauwplaat tijdens het lossen van oude rollen worden geregeld tot minder dan 0,5 seconde om een ​​soepel rollen te garanderen.
• Nieuw papierinvoermechanisme: Het asloze conische bovenmechanisme lokaliseert automatisch de nieuwe papierkern, zodat deze geschikt is voor verschillende diameters (bijvoorbeeld 76 mm, 152 mm) en is pneumatisch of mechanisch vergrendeld. Bij de verwerking van dunne films kan het asloze conische topmechanisme bijvoorbeeld door pneumatische drukaanpassing worden aangepast aan papierkernen met verschillende diameters, met een blokkeerkracht tot 500 N.

3. Materiaalbinding:

• Hot Melt Bonding: geschikt voor plastic folie, door verwarming en gesmolten materiaaloppervlak om een ​​naadloze verbinding te bereiken. Bij de productie van polyethyleenfilms kan de hechttemperatuur van de hotmelt bijvoorbeeld worden geregeld tussen 150 en 200 graden Celsius, en kan de hechtsterkte meer dan 90% van het moedermateriaal bereiken.
• Ultrasone binding: Hoogfrequente trillingen worden gebruikt om warmte te genereren door wrijving tussen materiaalmoleculen, wat geschikt is voor meerlaagse composietmaterialen. Bij de productie van aluminium-kunststofcomposietmembranen maakt ultrasone hechting bijvoorbeeld een bel-vrije adhesie tussen de lagen mogelijk gedurende maximaal 0,1 seconde.
• Tape Bonding: hoge sterkte plakband, snel klevend, geschikt voor papier en andere kwetsbare materialen. Bij de productie van krantenpapier kan de plakband bijvoorbeeld maximaal 50 mm breed zijn en kan de kleefkracht voldoen aan de eisen van hoge-terugspoelsnelheid.

4. Spanningsovergang: PLC regelt dat de rolsnelheid geleidelijk afneemt, terwijl de nieuwe rolsnelheid toeneemt. De materiaalbreuk veroorzaakt door de plotselinge snelheidsverandering kan worden voorkomen door de gesloten lusaanpassing van de spanningssensor. Bij dunnefilmverwerking kan de spanningsovergangstijd bijvoorbeeld worden geregeld tot minder dan één seconde om een ​​soepele overgang van het materiaal te garanderen.

(III) Gelaagde besturingslogica.

• Controle onderaan: PLC verwerkt sensorsignalen (zoals foto-elektrische sensoren en diameter-encoders) in realtime, waardoor servomotoren, cilinders en andere actuatoren tot milliseconden reageren. PLC kan bijvoorbeeld de signaalverwerking voltooien en de servomotor aandrijven om de positie van de geleidingsrol binnen 1 ms aan te passen tijdens het baancorrectieproces.
• Configureer de middenlaagcoördinatie: de HMI-interface stelt parameters in (zoals drempels voor snelheid, spanning en roldiameter) en bewaakt de apparaatstatus (zoals temperatuur en druk) om handmatige interventie te ondersteunen. De operator kan bijvoorbeeld de wikkelsnelheid of het spanningsinstelpunt in realtime aanpassen via de HMI-interface om aan verschillende materiaal- of productiebehoeften te voldoen.
• Optimalisatie van de bovenste laag: Registratie van productiegegevens (bijv. frequentie van rolwissels en uitvalpercentage) via industrieel Ethernet of cloudplatform. Algoritmen voor kunstmatige intelligentie worden gebruikt om de logica voor het wisselen van rollen te optimaliseren en de downtime te verminderen. Door bijvoorbeeld historische gegevens te analyseren, kunnen algoritmen voor kunstmatige intelligentie het risico op rolbreuk voorspellen en de parameters voor rolvervanging vooraf aanpassen, waardoor de algehele efficiëntie van het apparaat wordt verhoogd tot meer dan 95%.

(I) Aandrijfsysteem

De opwikkelaar maakt gebruik van een onafhankelijke motoraandrijfeenheid, zoals een afrolrol, stripper, onderrol, enz. Variabele frequentiesnelheidsregelingstechnologie, zoals de SINAMIC S120-omvormer, zorgt voor een nauwkeurige afstemming tussen snelheid en koppel. Bijvoorbeeld:

· Afrolrolmotor: Er is veel koppel nodig om de traagheid van het rolmateriaal te overwinnen. In de papierindustrie kan het koppel van een uitrolmotor bijvoorbeeld 1000 Nm bereiken om te voldoen aan de uitrolvereisten van rollen met een grote diameter.

Slittermotor kiezen en distribueren: vereist een snelle snelheid, garandeert snijnauwkeurigheid. Bij de verwerking van dunne films kan de snijplotter bijvoorbeeld met 5000 tpm roteren, met een snijbreedtefout van minder dan 0,05 mm.

(II) Aandrijvingen

• Pneumatische/hydraulische apparaten: gebruikt om de druk van de drukrol te regelen (bijvoorbeeld 0-10 bar luchtdruk), snijactie (bijvoorbeeld positionering op een niveau van . 0.1 mm) en rolklem (bijvoorbeeld 5000 N klemkracht). In de papierindustrie kunnen aandrukrollen bijvoorbeeld een drukinstelbereik van 0-10 bar hebben om tegemoet te komen aan de opwikkelvereisten voor materialen met verschillende diktes.
• Servomotor: Aangedreven geleidingsrol met baancorrectie, positioneringsnauwkeurigheid ± 0,1 mm, dynamische aanspreekfrequentie tot 1 kHz. Bij dunnefilmverwerking kan de servomotor bijvoorbeeld reageren op PLC-commando's om de positie van de geleidingsrol in één milliseconde aan te passen.

Installeer een spanningssensor: geef real-feedback over de materiaalspanning (bijvoorbeeld 0-500N-bereik), ondersteun regeling met gesloten lus en zorg ervoor dat spanningsschommelingen niet groter zijn dan ±1%. Bij de productie van optische films kan de spanningssensor bijvoorbeeld een nauwkeurigheid van ±0,1 N hebben, waardoor een soepele werking van het materiaal wordt gegarandeerd.

(III) Veiligheidsvoorzieningen

• Noodstopknop: Onderbreekt in geval van nood onmiddellijk de stroomtoevoer en stopt alle bewegende delen. Wanneer bijvoorbeeld apparatuur defect raakt of personeel gevaar loopt, kunnen operators op de noodstopknop drukken om ervoor te zorgen dat het apparaat binnen 0,1 seconde stopt met werken.
• Afdichtingsbeschermingsdeksel: voorkomt dat de operator roterende delen aanraakt en mechanische schade vermijdt. Er kan bijvoorbeeld een transparante beschermkap op een belangrijk onderdeel van een haspel worden geïnstalleerd om de bedrijfsstatus van de apparatuur te observeren en tegelijkertijd te voorkomen dat mensen roterende onderdelen aanraken.
• Foto-elektrische beveiliging: veiligheidslichtgordijnen detecteren mensen of obstakels die gevaarlijke gebieden betreden en activeren automatisch een noodstop. Er zou bijvoorbeeld een veiligheidslichtgordijn rond de haspelmachine worden geïnstalleerd, dat signalen zou detecteren en een noodstop zou activeren wanneer een persoon of obstakel een gevaarlijk gebied betreedt, waardoor de veiligheid wordt gegarandeerd.

Gedreven door Industrie 4.0 en Intelligent Manufacturing gaat het automatisch opwikkelen van spoelen steeds sneller, nauwkeuriger en slimmer:

• Kies voor hoge snelheid: meer dan 2000 m/min, ondersteund door geoptimaliseerde transmissie en actuator. Op hoge-filmproductielijnen kan het automatisch terugspoelen bijvoorbeeld 2000 m/min bereiken, waarmee wordt voldaan aan de behoefte aan massaproductie.
• Dynamische intelligentie: AI-algoritmen kunnen het risico op rolbreuk voorspellen, de parameters voor rolvervanging automatisch aanpassen en de algehele apparaatefficiëntie verbeteren tot meer dan 95%. Door bijvoorbeeld historische gegevens te analyseren, kunnen algoritmen voor kunstmatige intelligentie voorspellen wanneer een rol zal breken en de opwikkelsnelheid of spanningsparameters van de rol vooraf aanpassen om te voorkomen dat deze breekt.
• ·Modulair ontwerp: snel vervangbare rollen, snijmachine en verbindingsmodule om te voldoen aan de behoeften van multi-variëteit, kleine batchproductie. Dankzij het modulaire ontwerp kan de haspel bijvoorbeeld in minder dan 10 minuten worden vervangen door een ander formaat haspel of cutter.