شرح تفصيلي لمبدأ العمل لوظيفة تغيير اللفة الأوتوماتيكية لآلة الترجيع

باعتبارها المعدات الأساسية لصناعة الورق وصناعة معالجة الأفلام، فإن آلة اللف هي المسؤولة عن المهمة الرئيسية المتمثلة في قطع، لف وإعادة معالجة الورق الخام أو لفات الفيلم. وظيفتها الأساسية تكمن في تحقيق إنتاج أسطوانة نهائي عالي الجودة من خلال التحكم الدقيق في شد اللفة، السرعة ودقة القطع. ومع ذلك، فإن آلة اللف التقليدية تتطلب تدخلًا يدويًا في عملية إعادة اللف، الأمر الذي لن يؤدي فقط إلى انقطاع الإنتاج وعدم الكفاءة، ولكن أيضًا يتسبب في إهدار المواد أو تعطل المعدات بسبب التشغيل غير السليم. على سبيل المثال، توتر المواد وكسرها بسبب عدم تطابق السرعة أثناء إعادة اللف اليدوي، أو الحافة غير المستوية للمنتج النهائي بسبب الوضع غير الدقيق، يمكن أن يقلل من جودة المنتج.

وقد أدى بدء التغيير التلقائي لمستوى الصوت- إلى تغيير ذلك تمامًا. من خلال دمج أجهزة الاستشعار، نظام التحكم PLC، والمشغلات، يمكن لآلة إعادة اللف التبديل تلقائيًا بين اللفائف القديمة والجديدة عندما تصل إلى عتبة محددة مسبقًا أو عندما يتم اكتشاف عيوب الجودة. هذه الميزة لا تقلل فقط من وقت إعادة اللف، من دقائق إلى ثواني، بل تعمل على تحسين الإنتاجية بشكل كبير، وتقليل التشغيل اليدوي، وتقليل الأخطاء البشرية ومخاطر السلامة. على سبيل المثال، في خط إنتاج الأفلام عالي السرعة-، يمكن لإعادة اللف التلقائي تجنب التوقف الناتج عن إعادة اللف يدويًا، وتحسين الكفاءة الإجمالية للمعدات بأكثر من 30%، لتصبح ترقية ذكية لا غنى عنها في الإنتاج الصناعي الحديث.

(ط) أجهزة الاستشعار الكهروضوئية ونظام التصحيح

إن دقة تحديد موضع مادة اللفة هي أساس تغيير اللفة تلقائيًا. أجهزة الاستشعار الكهروضوئية، المعروفة باسم "العيون الإلكترونية الضوئية"، تبعث وتستقبل ضوء الأشعة تحت الحمراء، وتكتشف موضع حافة مادة اللف في الوقت الفعلي، وتحول الإشارة إلى كميات رقمية وتنقلها إلى PLC. يصدر PLC أحكامًا منطقية بناءً على معلمات محددة مسبقًا (مثل إزاحة الحافة) ويحرك آلية التصحيح (مثل بكرات التوجيه) لضبط الإزاحة أو الزاوية.

• ضبط الإزاحة: يتضمن ذلك تحريك بكرات التوجيه ككل، وهو ما يناسب استبدال الأسطوانة ذات السرعة العالية-. يتحرك كثيرًا، لكنه يستجيب بسرعة. على سبيل المثال، في معالجة الأغشية الرقيقة، عندما يكون طول مادة اللفة أكثر من 0.5 مم، يمكن أن تتحرك بكرات التوجيه 10 مم في 5 مم لإكمال الضبط الخام.
• ضبط الزاوية: يتضمن ذلك تدوير بكرات التوجيه لتحقيق الضبط الدقيق. لديها حركة ذات سعة صغيرة وهي أكثر ملاءمة للتصحيح المتوسط ​​أو متطلبات الدقة العالية جدًا. على سبيل المثال، في إنتاج الأفلام البصرية، يمكن أن يصل ضبط الزاوية إلى ± 0.01 درجة لضمان أن مادة اللفة تكون دائمًا في المركز.

دراسة الحالة: في معالجة الأفلام، يمكن لأجهزة الاستشعار الكهروضوئية اكتشاف انحرافات الحواف بمقدار 0.1 مم، ويقوم المحرك المؤازر بتشغيل بكرات التوجيه في 10 مللي ثانية. يتم تحقيق العملية من خلال التحكم في الحلقة المغلقة- مع التغذية المرتدة المستمرة من المستشعرات وضبط PLC PLC لإشارات موضع بكرة التوجيه لضمان أن يكون انحراف حافة مادة اللفة دائمًا أقل من 0.1 مم.

(II) كشف قطر اللفة والتعويض الديناميكي.

يعد تغيير قطر اللف ظاهرة شائعة في عملية اللف. تقوم أجهزة الاستشعار أو أجهزة التشفير بالموجات فوق الصوتية بمراقبة قطر اللفة في الوقت الفعلي وتغذية البيانات مرة أخرى إلى PLC. يقوم PLC تلقائيًا بضبط سرعة إعادة اللف وفقًا لتغيرات قطر اللفة، مما يضمن بقاء السرعة الخطية كما هي (أي أن طول مرور المادة لكل وحدة زمنية يظل كما هو)، بينما يتم التعويض ديناميكيًا عن تقلبات التوتر.

• عندما يزيد قطر اللف، يقوم PLC بتقليل سرعة أسطوانة اللف لمنع تمدد المواد أو كسرها بسبب سرعة الخط المفرطة. على سبيل المثال، في صناعة الورق، يمكن لـ PLC تقليل سرعة اللف من 500 م/دقيقة إلى 167 م/دقيقة عندما يتم زيادة قطر الملف من 500 مم الأصلي إلى 1500 مم.
• تعويض التوتر: عن طريق ضبط ضغط بكرات الضغط أو عزم دوران المحرك المؤازر، يمكن تعويض تأثير زيادة قطر الأسطوانة على التوتر، ويمكن الحفاظ على التدفق الثابت للمواد. على سبيل المثال، في معالجة الأغشية الرقيقة، مع زيادة قطر اللفة، يمكن لـ PLC زيادة ضغط أسطوانة الضغط من 2 بار إلى 5 بار، مع ضبط عزم دوران المحرك المؤازر للحفاظ على التوتر المستمر.

دراسة حالة: في صناعة الورق، عندما يزيد قطر اللفة من 500 مم إلى 1500 مم، يستخدم PLC التحكم في الحلقة المغلقة من خلال مستشعرات إشارة شد التوتر لضمان عدم تجاوز تقلبات التوتر ±5 نيوتن.

(I) شروط الزناد لإعادة اللف التلقائي.

تغيير اللفة تلقائيًا في حالة استيفاء أحد الشروط التالية:

• عتبة الضبط المسبق: يصل طول أو قطر اللفة الحالية إلى الحد الأعلى الذي حدده PLC (على سبيل المثال . 10،000 متر في الطول أو 1500 مم في القطر).
• الطوارئ: تكتشف المستشعرات رأسًا مقطوعًا أو تجاعيدًا أو عيوبًا في الجودة وتطلق على الفور لفة استبدال طارئة لتجنب المنتج المعيب. على سبيل المثال، في معالجة الأغشية، إذا تم اكتشاف ثقوب أو خدوش على سطح المادة، فإن PLC سوف يوقف اللف الحالي على الفور ويبدأ عملية تغيير اللفة.

(ثانيا) تحويل المواد المتداول القديمة والجديدة

• تفريغ البكرة القديمة: جهاز هوائي أو هيدروليكي لدفع تحرير الظرف وإكمال تفريغ البكرة ونقلها عبر الحزام الناقل إلى منطقة المنتج النهائي. في صناعة الورق، على سبيل المثال، يمكن التحكم في وقت تحرير ظرف الظرف أثناء تفريغ الأسطوانات القديمة إلى أقل من 0.5 ثانية لضمان التدحرج السلس.
• آلية تغذية الورق الجديدة: تقوم آلية الجزء العلوي المخروطي بدون عمود تلقائيًا بتحديد موقع قلب الورق الجديد ليناسب أقطار مختلفة (على سبيل المثال، 76 مم، 152 مم) ويتم قفله هوائيًا أو ميكانيكيًا. على سبيل المثال، في معالجة الأغشية الرقيقة، يمكن تكييف آلية القمة المخروطية بدون عمود مع قلوب الورق بأقطار مختلفة عن طريق ضبط الضغط الهوائي، مع قوة قفل تصل إلى 500 نيوتن.

3. الترابط المادي:

• الترابط بالذوبان الساخن: مناسب للأغشية البلاستيكية، من خلال التسخين وسطح المادة المنصهرة لتحقيق اتصال سلس. على سبيل المثال، في إنتاج أفلام البولي إيثيلين، يمكن التحكم في درجة حرارة الترابط للمصهور الساخن بين 150 و200 درجة مئوية، ويمكن أن تصل قوة الترابط إلى أكثر من 90% من المادة الأصلية.
• الربط بالموجات فوق الصوتية: يتم استخدام الاهتزاز عالي التردد لتوليد الحرارة من خلال الاحتكاك بين جزيئات المواد، وهو مناسب للمواد المركبة متعددة الطبقات. على سبيل المثال، في إنتاج الأغشية المركبة من الألومنيوم والبلاستيك، يتيح الترابط بالموجات فوق الصوتية التصاق الطبقات البينية بدون فقاعات لمدة تصل إلى 0.1 ثانية.
• ربط الشريط: شريط لاصق عالي القوة سريع اللصق، مناسب للورق والمواد الهشة الأخرى. على سبيل المثال، في إنتاج ورق الصحف، يمكن أن يصل عرض الشريط اللاصق إلى 50 مم ويمكن أن تلبي قوة اللصق متطلبات -السرعة العالية في إعادة اللف.

4. انتقال التوتر: يتحكم PLC في انخفاض سرعة التدحرج تدريجيًا، بينما تتسارع سرعة التدحرج الجديدة. يمكن منع كسر المواد الناتج عن التغير المفاجئ في السرعة عن طريق تعديل الحلقة المغلقة لمستشعر التوتر. على سبيل المثال، في معالجة الأغشية الرقيقة، يمكن التحكم في وقت انتقال الشد إلى أقل من ثانية واحدة لضمان انتقال سلس للمادة.

(ثالثا) منطق التحكم الطبقات.

• التحكم السفلي: يقوم PLC بمعالجة إشارات الاستشعار (مثل أجهزة الاستشعار الكهروضوئية وأجهزة تشفير القطر) في الوقت الفعلي، مما يؤدي إلى قيادة المحركات المؤازرة والأسطوانات والمشغلات الأخرى إلى أجزاء من الثانية من الاستجابة. على سبيل المثال، يمكن لـ PLC إكمال معالجة الإشارة وقيادة المحرك المؤازر لضبط موضع أسطوانة التوجيه خلال 1 مللي ثانية أثناء عملية تصحيح الويب.
• تكوين تنسيق الطبقة الوسطى: تقوم واجهة HMI بتعيين المعلمات (مثل السرعة والتوتر وعتبات قطر اللفة) ومراقبة حالة الجهاز (مثل درجة الحرارة والضغط) لدعم التدخل اليدوي. على سبيل المثال، يمكن للمشغل ضبط سرعة اللف أو نقطة ضبط التوتر في الوقت الفعلي من خلال واجهة HMI لتناسب احتياجات المواد أو الإنتاج المختلفة.
• تحسين الطبقة العليا: تسجيل بيانات الإنتاج (مثل تكرار تغيير اللفة ومعدل الفشل) عبر شبكة إيثرنت صناعية أو منصة سحابية. تُستخدم خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحسين منطق تغيير اللفات وتقليل وقت التوقف عن العمل. من خلال تحليل البيانات التاريخية، على سبيل المثال، يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي التنبؤ بخطر كسر اللفة وضبط معلمات استبدال اللفة مسبقًا، مما يزيد من كفاءة الجهاز الإجمالية إلى أكثر من 95%.

(ط) نظام القيادة

تعتمد آلة إعادة اللف وحدة محرك مستقلة، مثل أسطوانة البسط، أداة التجريد، اللفة السفلية، إلخ. تكنولوجيا التحكم في سرعة التردد المتغير، مثل العاكس SINAMIC S120، توفر تطابقًا دقيقًا بين السرعة وعزم الدوران. على سبيل المثال:

· استرخاء محرك اللف: يتطلب الأمر الكثير من عزم الدوران للتغلب على القصور الذاتي لمادة اللف. على سبيل المثال، في صناعة الورق، يمكن أن يصل عزم دوران محرك التدحرج إلى 1000 نيوتن متر لتلبية متطلبات الطرح للبكرات ذات القطر الكبير.

اختيار وتوزيع محرك القطع: يتطلب السرعة بسرعة، ويضمن دقة القطع. على سبيل المثال، في معالجة الأغشية الرقيقة، يمكن للقاطع أن يدور بسرعة 5000 دورة في الدقيقة، مع وجود خطأ في عرض القطع أقل من 0.05 مم.

(ثانيا) المحركات

• الأجهزة الهوائية/الهيدروليكية: تستخدم لتنظيم ضغط لفة الضغط (على سبيل المثال، ضغط هواء من 0 إلى 10 بار)، وحركة القطع (على سبيل المثال . 0.1 مم) ومشبك اللف (على سبيل المثال، قوة تثبيت تبلغ 5000 نيوتن). في صناعة الورق، على سبيل المثال، يمكن أن تحتوي بكرات الضغط على نطاق ضبط الضغط من 0 إلى 10 بار لتلبية متطلبات إعادة اللف للمواد ذات السماكات المختلفة.
• محرك مؤازر: بكرة توجيه مدفوعة مع تصحيح الويب، دقة تحديد المواقع ± 0.1 مم، تردد استجابة ديناميكي يصل إلى 1 كيلو هرتز. على سبيل المثال، في معالجة الأغشية الرقيقة، يمكن للمحرك المؤازر الاستجابة لأوامر PLC لضبط موضع أسطوانة التوجيه خلال ميلي ثانية واحدة.

تثبيت مستشعر التوتر: توفير-تعليقات في الوقت الفعلي حول شد المواد (على سبيل المثال، نطاق 0-500N)، ودعم التحكم في الحلقة المغلقة، والتأكد من عدم تجاوز تقلبات التوتر ±1%. على سبيل المثال، في إنتاج الأفلام البصرية، يمكن أن تصل دقة مستشعر التوتر إلى ±0.1 N، مما يضمن التشغيل السلس للمادة.

(ثالثا) أجهزة حماية السلامة

• زر التوقف في حالات الطوارئ: في حالة الطوارئ، قم بقطع مصدر الطاقة على الفور وإيقاف جميع الأجزاء المتحركة. على سبيل المثال، عندما تتعطل المعدات أو يتعرض الأفراد للخطر، يمكن للمشغلين الضغط على زر التوقف في حالات الطوارئ لضمان توقف الجهاز عن العمل خلال 0.1 ثانية.
• غطاء حماية الختم: يمنع المشغل من لمس الأجزاء الدوارة وتجنب الأضرار الميكانيكية. على سبيل المثال، يمكن تركيب غطاء حماية شفاف على الجزء الرئيسي من البكرة لمراقبة حالة تشغيل الجهاز مع منع الأشخاص من لمس الأجزاء الدوارة.
• الحماية الكهروضوئية: تكتشف الستائر الضوئية الأمنية الأشخاص أو العوائق التي تدخل المناطق الخطرة وتؤدي تلقائيًا إلى التوقف في حالات الطوارئ. على سبيل المثال، سيتم تركيب ستارة ضوئية للسلامة حول آلة البكرة، والتي تكتشف الإشارات وتؤدي إلى توقف الطوارئ عندما يدخل شخص أو عائق إلى منطقة خطرة، مما يضمن السلامة.

بفضل الصناعة 4.0 والتصنيع الذكي، تتجه عملية اللف التلقائي للملفات نحو أسرع وأكثر دقة وأكثر ذكاءً:

• اختر السرعة العالية: أكثر من 2000 متر/دقيقة، مدعومة بناقل حركة ومشغل محسنين. على سبيل المثال، في خطوط إنتاج الأفلام عالية السرعة-، يمكن أن تصل سرعة إعادة اللف التلقائي إلى 2000 م/دقيقة، مما يلبي الحاجة إلى الإنتاج الضخم.
• الذكاء الديناميكي: يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي التنبؤ بمخاطر كسر اللفة، وضبط معلمات استبدال الأسطوانة تلقائيًا، وتحسين كفاءة الجهاز الإجمالية إلى أكثر من 95%. من خلال تحليل البيانات التاريخية، على سبيل المثال، يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي التنبؤ بموعد كسر اللفة وضبط سرعة إعادة لف اللفة أو معلمات التوتر مسبقًا لمنعها من الانكسار.
• ·التصميم المعياري: بكرات وآلة قطع ووحدة توصيل قابلة للاستبدال بسرعة لتلبية احتياجات الإنتاج المتعدد-المتنوع والدفعات الصغيرة. على سبيل المثال، مع التصميم المعياري، يمكن استبدال البكرة بحجم مختلف من البكرة أو القاطع في أقل من 10 دقائق إلى