Máy tháo cuộn quay hoạt động như thế nào?

A Máy tháo cuộn quay hoạt động bằng cách đỡ một cuộn vật liệu dạng cuộn quấn trên một trục quay hoặc mâm cặp, sau đó chủ động kiểm soát tốc độ và mô men hãm tác dụng lên trục đó khi quá trình xuôi dòng kéo vật liệu ra khỏi cuộn. Nguyên tắc cốt lõi là kiểm soát độ căng liên tục: khi đường kính cuộn giảm trong quá trình tháo cuộn, cùng một tốc độ web tuyến tính đòi hỏi mô-men xoắn quay ít dần và hệ thống điều khiển của bộ tháo cuộn sẽ tự động bù đắp để duy trì độ căng ổn định, nhất quán của cuộn trong suốt vòng đời của cuộn. Công nghệ môi trường Yitong mô tả chức năng này một cách rõ ràng: một máy tháo cuộn quay liên tục đưa cuộn vật liệu vào quy trình chuyển đổi, in, phủ hoặc cán xuôi dòng với tốc độ và độ căng được kiểm soát, xoay cuộn gốc khi vật liệu được tiêu thụ và duy trì nguồn cấp dữ liệu web ổn định mà không bị gián đoạn (Nguồn: Công nghệ môi trường Yitong, Máy tháo cuộn quay là gì). Độ chính xác của lực căng rất quan trọng vì lực căng không nhất quán gây ra nếp nhăn, đứt, lỗi đăng ký và lỗi in khiến tốn thời gian và vật liệu để sửa chữa.

Vấn đề cơ bản mà Máy tháo cuộn quay có thể giải quyết

Để hiểu cách thức hoạt động của máy tháo cuộn quay, sẽ giúp hiểu được vấn đề mà nó tồn tại để giải quyết. Các quy trình sản xuất dựa trên web, bao gồm in, rạch, phủ, cán mỏng và chuyển đổi bao bì linh hoạt, tất cả đều yêu cầu dòng vật liệu liên tục, có độ căng ổn định đi vào máy ở tốc độ nhất quán. Nguyên liệu thô đến dưới dạng cuộn quấn và cuộn quấn đưa ra một thách thức cơ học cơ bản: khi vật liệu được tiêu thụ từ bên ngoài cuộn vào trong, đường kính cuộn giảm liên tục. Ở tốc độ trục không đổi, cuộn có đường kính nhỏ hơn mang lại ít màng hơn trên mỗi vòng quay. Ở mức độ căng không đổi với một hệ thống phanh đơn giản, lực căng tăng khi đường kính giảm vì lúc này mômen phanh tương tự tác dụng lên cánh tay đòn nhỏ hơn.

Jota Machinery giải thích trực tiếp điều này: giá đỡ thư giãn không chỉ là một giá đỡ cơ khí; nó là một hệ thống được thiết kế cẩn thận để hỗ trợ các cuộn jumbo nặng, kiểm soát lực căng khi đường kính cuộn giảm và giữ cho màng thẳng hàng khi nó đi vào các phần hạ lưu, với thiết kế phù hợp ngăn ngừa nếp nhăn, đứt và các cạnh không bằng phẳng khiến tốn nhiều giờ ngừng hoạt động và tính nhất quán của sản phẩm (Nguồn: Jota Machinery, What Is an Unwind Stand). Bộ tháo cuộn quay giải quyết vấn đề giảm đường kính này thông qua vòng điều khiển cảm biến đường kính, hệ thống phản hồi con lăn vũ công hoặc hệ thống đo độ căng của tế bào tải, mỗi hệ thống liên tục điều chỉnh mômen xoắn để bù cho hình dạng cuộn thay đổi.

Các thành phần cơ khí cốt lõi của máy tháo cuộn quay

Máy tháo cuộn quay tích hợp một số hệ thống con cơ học và điều khiển, mỗi hệ thống con thực hiện một chức năng cụ thể trong trình tự xử lý lưới.

Hệ thống hỗ trợ khung và cuộn chính

Khung chính cung cấp nền tảng cấu trúc hỗ trợ trọng lượng của cuộn giấy gốc và chống lại các lực động được tạo ra trong quá trình kéo lưới, tăng tốc và giảm tốc. Hỗ trợ cuộn có một trong hai dạng chính: thiết kế trục trong đó trục trục gá được luồn qua lõi cuộn và khóa vào các ổ trục gắn bên cạnh hoặc thiết kế không trục trong đó mâm cặp thủy lực hoặc cơ khí mở rộng vào lõi cuộn từ mỗi đầu mà không yêu cầu trục có chiều dài đầy đủ. Jota Machinery lưu ý rằng hệ thống tháp pháo không trục được sử dụng cho các màng đóng gói linh hoạt để đảm bảo xử lý trơn tru các vật liệu có thể co giãn, trong khi thiết kế dựa trên trục phổ biến hơn cho các ứng dụng màng, giấy và lá cứng mà việc giữ lõi ít ​​được quan tâm hơn (Nguồn: Jota Machinery, Giá đỡ thư giãn là gì). Các cuộn giấy gốc có thể nặng vài tấn và có đường kính vượt quá 2.500 mm, đòi hỏi phải có kết cấu khung chắc chắn và kiểm soát lực căng mô-men xoắn cao để xử lý an toàn (Nguồn: Công nghệ môi trường Yitong, Máy tháo cuộn quay là gì).

Hệ thống phanh hoặc truyền động

Hệ thống phanh hoặc truyền động là bộ phận điều khiển vật lý chuyển động quay của trục cuộn để phản ứng với lực kéo web do máy xuôi dòng tác dụng. Ba công nghệ truyền động chính được sử dụng.

Trong hệ thống phanh khí nén, áp suất không khí tác dụng lên phanh đĩa hoặc tang trống trên trục bung sẽ tạo ra mômen phanh chống lại lực kéo của quá trình xuôi dòng. Phương pháp cơ học cơ bản sử dụng khí nén hoặc lò xo để cân bằng lực của vũ công quay hoặc dây chuyền lưới quay chống lại phanh trên trục thư giãn, như được mô tả bởi Label và Narrow Web trong phần tổng quan kỹ thuật về chuyển đổi cấu hình thiết bị (Nguồn: Label and Narrow Web, Rewinds, Unwinds and Splicers). Áp suất không khí được điều chỉnh bởi bộ điều khiển độ căng trong thời gian thực để bù cho đường kính cuộn giảm dần.

Trong hệ thống phanh bột từ, dòng điện thông qua khớp nối chứa đầy bột sẽ tạo ra mô-men phanh, với công suất mô-men xoắn tỷ lệ với dòng điện tác dụng. Điều này cho phép điều chỉnh mô-men xoắn rất trơn tru, chính xác bằng điện tử mà không có hiệu ứng trễ có thể ảnh hưởng đến phanh cơ.

Trong cấu hình bộ tháo cuộn dẫn động, động cơ tái sinh chủ động kiểm soát tốc độ trục thay vì chỉ áp dụng lực cản phanh. Điều này cho phép bộ tháo cuộn xử lý các cuộn có đường kính lớn có quán tính cao chính xác hơn trong quá trình tăng tốc và giảm tốc, đồng thời tham gia kiểm soát độ căng bằng cách thay đổi tốc độ động cơ để đáp ứng với vị trí vũ công hoặc tín hiệu phản hồi của cảm biến tải trọng.

Con lăn vũ công và cảm biến căng thẳng

Con lăn vũ công là bộ phận duy trì trực tiếp nhất việc kiểm soát lực căng liên tục giữa bộ tháo cuộn và quá trình xuôi dòng. Cuộn vũ công là một con lăn nổi tự do nằm trên tấm lưới giữa trục thư giãn và con lăn dẫn hướng hoặc chốt cố định đầu tiên xuôi dòng. Tập đoàn Montalvo mô tả nguyên tắc: tất cả các bộ điều khiển độ căng của vũ công đều có cuộn chạy không tải hoặc cánh tay được tải trước theo một hướng và khi màng được kéo lên trên cuộn của vũ công, nó sẽ di chuyển để phản ứng với bất kỳ thay đổi nào về vị trí của nó, với chuyển động phản ánh sự thay đổi về độ căng của màng và một cảm biến giám sát vị trí đó để điều khiển chuyển động của truyền động (Nguồn: Montalvo Corporation, Cơ bản về Kiểm soát Căng thẳng của Dancer Roll).

Con lăn vũ công hoạt động đồng thời như một bộ đệm cơ học và cảm biến. Khi quá trình xuôi dòng kéo nhiều màng hơn mức mà bộ tháo cuộn đang phân phối, vũ công sẽ giảm xuống và hệ thống điều khiển sẽ phản ứng bằng cách giảm mô-men xoắn phanh hoặc tăng tốc độ động cơ để khôi phục nguồn cung cấp. Khi cung vượt quá cầu, vũ công sẽ tăng lên và hệ thống sẽ phanh nhiều hơn hoặc giảm tốc độ. Công nghệ Môi trường Yitong báo cáo rằng các hệ thống cảm biến tải trọng, trong đó bộ chuyển đổi lực đo độ căng thực tế của màng tại một con lăn cố định, đạt được độ chính xác kiểm soát lực căng ở mức cộng hoặc trừ 1 đến 3 phần trăm điểm đặt trong điều kiện vận hành ổn định (Nguồn: Công nghệ môi trường Yitong, Máy tháo cuộn quay là gì).

Hệ thống hướng dẫn web

Ngay cả một cuộn được quấn tốt cũng sẽ có hiện tượng trôi dạt ở một bên khi cuộn cuộn ra do sự thay đổi của cạnh, sự co rút của lõi hoặc chiều rộng vật liệu không nhất quán trên chiều rộng cuộn. Hệ thống hướng dẫn web khắc phục điều này bằng cách cảm nhận vị trí mép web hoặc đường trung tâm và định vị lại giá đỡ thư giãn hoặc con lăn lái để giữ web ở giữa khi nó đi vào quy trình xuôi dòng. Nếu không có hướng dẫn web, hiện tượng trôi ngang trên web sẽ gây ra sai lệch trong đăng ký in, các đường rạch không đều và các vấn đề về độ bao phủ trên toàn bộ chiều rộng của web.

Kiểm soát căng thẳng hoạt động như thế nào trong suốt cuộc đời cuộn

Khía cạnh đòi hỏi kỹ thuật cao nhất của hoạt động tháo cuộn quay là duy trì độ căng liên tục của màng từ cuộn đầy đến lõi gần như trống, do hình dạng cuộn thay đổi liên tục và mô men phanh chính xác cũng thay đổi theo nó.

Mối quan hệ đường kính-mô-men xoắn

Lực căng của lưới tính bằng lực Newton hoặc pound được xác định bởi mối quan hệ giữa mômen phanh tác dụng lên trục thư giãn và bán kính cuộn hiện tại. Khi cuộn giảm đường kính, lực căng của cuộn giấy tương tự đòi hỏi mô men phanh giảm dần, theo mối quan hệ: lực căng bằng mô men xoắn chia cho bán kính. Một hệ thống điều khiển giữ mô-men xoắn phanh không đổi khi cuộn giảm đường kính sẽ dần dần làm căng lưới, cuối cùng gây ra đứt lưới. Một hệ thống giảm mô-men xoắn một cách chính xác theo tỷ lệ khi đường kính giảm sẽ duy trì độ căng không đổi trong suốt thời gian sử dụng cuộn.

Phương pháp đo đường kính

Hệ thống điều khiển cần biết đường kính cuộn hiện tại để tính toán lệnh mô-men xoắn chính xác bất cứ lúc nào. Ba cách tiếp cận được sử dụng trong thực tế. Cảm biến đường kính siêu âm hoặc laser đo đường kính cuộn trực tiếp trong thời gian thực và đưa giá trị này vào bộ điều khiển độ căng. Tính toán dựa trên bộ mã hóa quay sử dụng mối quan hệ giữa số vòng quay của trục và tốc độ web, được đo ở cuộn máy đo tốc độ xuôi dòng, để tính toán đường kính cuộn mà không cần đo trực tiếp. Tích hợp vị trí vũ công sử dụng lịch sử vị trí của con lăn vũ công theo thời gian để theo dõi vật liệu đã tiêu thụ và suy ra đường kính hiện tại.

Tài liệu tham khảo kỹ thuật kiểm soát lực căng của Mitsubishi Electric xác định đây là các loại chính của phương pháp kiểm soát lực căng, phân loại chúng theo cách thủ công, phát hiện đường kính cuộn vòng hở và phản hồi lực căng vòng kín, với phương pháp phản hồi vòng kín mang lại độ chính xác tốt nhất cho các ứng dụng chuyển đổi tốc độ cao (Nguồn: Mitsubishi Electric, Hướng dẫn hoàn chỉnh về điều khiển lực căng tự động hóa tại nhà máy).

Vùng căng thẳng trong toàn bộ dòng

Máy tháo cuộn quay không kiểm soát được lực căng cho toàn bộ dây chuyền sản xuất. Nó kiểm soát độ căng trong vùng tháo cuộn, mà Tập đoàn Montalvo xác định là vùng giữa bộ dẫn động tháo cuộn và bộ dẫn động chính đầu tiên xuôi dòng (Nguồn: Montalvo Corporation, Cơ bản về Kiểm soát Căng thẳng Dancer Roll). Mỗi vùng xử lý xuôi dòng và vùng tua lại đều có các vòng kiểm soát độ căng riêng. Công việc của người tháo cuộn là cung cấp một mạng lưới căng thẳng nhất quán đi vào đoạn hạ lưu đầu tiên đó, tại thời điểm đó, việc kiểm soát độ căng sẽ chuyển sang hệ thống điều khiển của vùng tiếp theo.

Nối tự động: Chạy không ngừng

Trong các hoạt động chuyển đổi khối lượng lớn, việc dừng dây chuyền sản xuất mỗi khi hết một cuộn nguyên liệu là một nguồn lãng phí đáng kể và giảm năng suất. Đưa máy in trở lại trạng thái đăng ký và tăng tốc sau khi dừng sẽ tiêu tốn vật liệu và thời gian, đồng thời phế liệu được tạo ra trong quá trình khởi động lại sẽ cộng trực tiếp vào chi phí sản xuất. Hệ thống nối tự động trên máy tháo cuộn quay loại bỏ các điểm dừng này bằng cách nối phần đuôi của cuộn hết hạn sử dụng với mép trên của cuộn mới trong khi dây chuyền tiếp tục chạy ở tốc độ sản xuất.

Bộ chuyển đổi Giấy, Phim và Giấy bạc mô tả các phương pháp thực hành tốt nhất cho quy trình này: theo dõi vị trí của mối nối từ cuộn ra đến cuộn cuộn khi nó tiến triển qua các giai đoạn chuyển đổi, sử dụng tính năng phát hiện lõi để giảm thiểu màng còn sót lại trên cuộn hết hạn, đơn giản hóa việc chuẩn bị mối nối để đảm bảo vị trí mối nối ổn định và sử dụng công nghệ cuộn dán với cơ chế đốt cơ điện để giảm thiểu độ nảy của miếng dán và thúc đẩy tiếp xúc chính xác với cuộn sản phẩm (Nguồn: Bộ chuyển đổi màng giấy và lá mỏng, Hiệu quả trong cuộn và tháo cuộn). Khi được thực hiện chính xác, mối nối tự động về cơ bản là vô hình đối với quy trình xuôi dòng vì con lăn nhảy sẽ hấp thụ lực căng ngắn nhất thời trong quá trình nối.

Các ngành công nghiệp và vật liệu sử dụng máy tháo cuộn quay

Máy tháo cuộn quay xuất hiện ở bất cứ nơi nào cuộn vật liệu được quấn là đầu vào của một quy trình sản xuất liên tục.

1. Sản xuất giấy và khăn giấy, trong đó các cuộn giấy gốc có thể nặng vài tấn và có đường kính vượt quá 2.500mm, đòi hỏi kết cấu khung chịu lực cao và hệ thống phanh mô-men xoắn cao để cung cấp dây chuyền rạch, tấm, phủ và in (Nguồn: Công nghệ môi trường Yitong, Máy tháo cuộn quay là gì)
2. Chuyển đổi bao bì linh hoạt, trong đó màng nhựa, lá nhôm, giấy và lưới cán mỏng được đưa vào máy làm túi, dây chuyền đóng dấu định hình và máy ép cán ở độ căng được kiểm soát chính xác để duy trì độ chính xác về kích thước thông qua các hoạt động hàn nhiệt
3. Chuyển đổi nhãn và in web hẹp, trong đó chuyển đổi nhãn và in web hẹp phụ thuộc vào bộ tháo cuộn ở đầu máy và bộ cuộn lại ở cuối, với khả năng kiểm soát độ căng được kết nối trực tiếp với chất lượng đăng ký in trong suốt quá trình chạy (Nguồn: Nhãn và Web hẹp, Tua lại và Thư giãn)
4. Giấy in nhiệt và cuộn nhãn, trong đó có phanh hoặc cuộn không trục với lực căng ổn định được chỉ định để có chất lượng in ổn định trên các cuộn có độ cứng lõi và mật độ cuộn khác nhau (Nguồn: Jota Machinery, What Is an Unwind Stand)
5. Lá kim loại và tấm mỏng, trong đó điều khiển lực căng bằng động cơ giúp ngăn ngừa nếp nhăn hoặc rách của các lớp mỏng, độ giãn dài thấp, trong đó ngay cả những đột biến căng thẳng ngắn cũng có thể gây ra hư hỏng web không thể phục hồi
6. Sản xuất vải không dệt, trong đó các dòng sản phẩm vệ sinh, phương tiện lọc và dây chuyền vải địa kỹ thuật sử dụng máy tháo cuộn quay để đưa các cuộn rộng vào các công đoạn xử lý ở độ căng được kiểm soát mà không làm biến dạng cấu trúc vải

Các thông số kỹ thuật chính cần đánh giá khi lựa chọn máy tháo cuộn quay

Việc khớp các thông số kỹ thuật của máy tháo cuộn quay với các yêu cầu ứng dụng sẽ xác định liệu nó có mang lại khả năng vận hành ổn định, không gặp sự cố hay trở thành nguồn gây ra sự thay đổi lực căng liên tục và thời gian ngừng hoạt động.

Ytinte Máy tháo cuộn quay được thiết kế để giải quyết đầy đủ các yêu cầu đặc điểm kỹ thuật này trên các ứng dụng giấy, màng, giấy bạc và vải không dệt, kết hợp kiểm soát độ căng chính xác với cấu trúc khung chắc chắn và hướng dẫn web để cung cấp nguồn cấp dữ liệu web ổn định, nhất quán cho các quy trình in và chuyển đổi xuôi dòng.