Do rolo mestre ao produto acabado: uma explicação detalhada do fluxo do processo e da inovação tecnológica das máquinas de corte de filme de alta precisão

introdução

Na indústria moderna, materiais de filme fino (como BOPP, BOPET, PE, separadores de bateria de lítio, filmes ópticos, etc.) são os principais materiais em embalagens, eletrônicos, novas energias, displays e outros setores. Esses filmes geralmente são "Rolos Jumbo", com largura de vários metros e comprimento de dezenas de milhares de metros ao saírem da fábrica. Para atender às necessidades dos clientes finais, esses rolos mestres devem ser cortados em "rolos de corte" com larguras, comprimentos e diâmetros de rolo específicos. O equipamento que realiza essa tarefa crítica é a máquina de corte de filme de alta precisão. Não se trata apenas de um corte simples, mas também de um equipamento de alta tecnologia que integra mecânica, elétrica, sensoriamento, controle e ciência dos materiais.

Parte 1: O fluxo do processo principal da máquina de corte de filme de alta precisão

O processo de corte de alta precisão é um processo contínuo e preciso, que pode ser dividido principalmente em quatro estações principais: desenrolamento, tração e correção, corte e enrolamento.

1. Unidade de desenrolamento

• Objetivo: Liberar o rolo mestre suavemente e com tensão constante.

•Processo:

◦ Alimentação: A bobina mestre é colocada com precisão no carretel de desenrolamento pelo carrinho de condução ou carregamento, e o eixo de expansão de ar se expande para fixar o núcleo da bobina.

◦ Encaixe: Quando a bobina mestra antiga está prestes a acabar, um dispositivo de alimentação automática (como um tipo de braço oscilante ou mesa de encaixe) é usado para conectar a cabeça da nova bobina mestra com a extremidade da bobina mestra antiga por meio de fita, de modo a obter produção contínua sem parar, o que melhora muito a eficiência.

◦ Controle de tensão: O motor de desenrolamento opera em modo de controle de torque (tensão), fornecendo torque de frenagem reversa por meio de embreagem magnética a pó, servomotor, etc., para estabelecer a tensão de desenrolamento inicial e controlável. Esta é a base para garantir a estabilidade dos processos subsequentes.

2. Tensão e EPC Unit

• Objetivo: Manter a tensão do filme estável e centralizada durante o deslocamento.

•Processo:

◦ Rolo de tração: acionado por um servomotor independente para controlar com precisão a velocidade linear do filme, é a referência para a velocidade de todo o sistema.

◦ Rolo flutuante: Este é um importante dispositivo de detecção de tensão. É carregado por um cilindro ou contrapeso, e suas mudanças de posição refletem diretamente o desvio da tensão real em relação ao valor definido. O sistema de controle ajusta dinamicamente o torque de desenrolamento ou desbobinamento em tempo real, de acordo com o sinal de deslocamento do rolo flutuante, para obter controle total da tensão em circuito fechado e garantir que o filme esteja sempre em estado de tensão, mas sem deformação durante o processo de corte.

◦ Controlador de Posição de Borda (EPC): Consiste em um sensor de borda (CCD ou ultrassônico) e um atuador guia. O sensor detecta a posição da borda do filme em tempo real e, assim que o deslocamento ocorre, o sistema de controle imediatamente instrui o mecanismo de correção (estrutura de desenrolamento móvel geral ou grupo de rolos de tração) a realizar o ajuste fino lateral (direção MD) para garantir que o filme sempre percorra o caminho predefinido, o que é um pré-requisito para obter um corte de alta precisão.

3. Unidade de corte

• Objetivo: Cortar com precisão filmes largos em várias tiras estreitas de material.

• Método de corte:

◦ Corte de cisalhamento:

▪ Princípio: Semelhante à tesoura. A cabeça de corte superior (lâmina circular) forma um par de tesouras com o rolo de corte inferior (rolo de aço temperado ou rolo de corte com lâmina inferior).

▪ Características: As bordas de corte são planas, lisas e livres de poeira. É adequado para filmes mais espessos e duros (como PET, PP e filmes compostos). Este é o método de corte de alta precisão mais comumente utilizado.

◦ Corte de vinco / corte de navalha:

▪ Princípio: Uma lâmina circular afiada aplica pressão na superfície do filme, cortando-o. A profundidade do corte da lâmina é crítica, exigindo frequentemente cortes precisos no filme sem danificar os rolos de apoio subjacentes.

▪ Características: Adequado para filmes extremamente finos e macios (como filme plástico PE, CPP, separador de bateria de lítio). O ajuste incorreto pode causar rebarbas e poeira.

◦ Corte por esmagamento: menos usado para cortes de alta precisão, usado principalmente para tecidos não tecidos e outros materiais.

4. Unidade de rebobinamento

• Finalidade: Enrolar vários filmes cortados em rolos acabados com aparência elegante e elasticidade consistente.

•Processo:

◦ Método de enrolamento: Este é o núcleo da tecnologia, existem dois tipos principais:

▪ Enrolamento central: A energia aciona diretamente o eixo de enrolamento. A estrutura é simples, mas à medida que o diâmetro da bobina aumenta e a velocidade linear se mantém constante, a tensão do anel externo se torna cada vez maior, o que pode facilmente levar a uma parte interna frouxa e a parte externa apertada, e até mesmo a um filme enrugado.

▪ Enrolamento de superfície: O tubo de papel é rebobinado por um rolo de fricção acionado ativamente (rolo de borracha). Ele proporciona velocidade linear de superfície e pressão de enrolamento constantes, e a bobina possui dureza uniforme, tornando-a ideal para materiais macios e finos. As máquinas de corte modernas de última geração costumam utilizar enrolamento híbrido centro/superfície, combinando o melhor dos dois mundos.

◦ Enrolamento com braço oscilante curvo: comumente utilizado em máquinas de corte de alta velocidade. Possui dois eixos de enrolamento e, quando um está cheio, pode alternar instantaneamente para o outro eixo vazio, realizando o descarregamento automático sem interrupções, e a eficiência de produção é extremamente alta.

◦ Monitoramento e ajuste on-line: equipado com sensores ultrassônicos ou CCD, monitoramento em tempo real do diâmetro do enrolamento, arestas (coração de repolho) e defeitos de superfície, além de realizar automaticamente o controle da tensão cônica (redução linear da tensão com o aumento do diâmetro da bobina para garantir o aperto consistente das camadas interna e externa) e ajuste de pressão.

Parte 2: Análise aprofundada das principais inovações tecnológicas

A "alta precisão" das máquinas de corte de alta precisão se reflete no tamanho (largura), qualidade (aparência) e eficiência, o que está por trás da profunda integração e inovação de múltiplas tecnologias.

1. Sistema inteligente de controle de tensão multiestágio

• Tecnologia tradicional: controle em malha aberta ou semifechada, grandes flutuações de tensão.

• Tecnologia inovadora: controle de tensão adaptável, multiestágio e totalmente fechado.

◦ O sistema divide todo o caminho em várias seções de controle de tensão, como área de desenrolamento, área de tração e área de enrolamento.

◦ Rolos flutuantes de alta precisão ou sensores de tensão são usados ​​como elementos de feedback.

◦ A aquisição de sinais em tempo real por CLP + controlador de movimento de ponta, por meio do algoritmo PID + feedforward, não apenas corrige o erro de corrente, mas também prevê a perturbação causada por mudanças de velocidade e diâmetro do rolo, compensa antecipadamente e realiza um controle de tensão ultraestável. Este é o cerne da prevenção de enrugamento e deformação por estiramento do filme.

2. Sistema de Orientação de Alta Precisão (EPC)

• Tecnologia tradicional: sensor analógico, resposta lenta, baixa precisão.

• Tecnologia inovadora: sensor CCD/laser digital + servo drive de alta velocidade.

◦ A precisão da detecção do sensor digital pode chegar a ±0,1 mm ou até mais.

◦ Servo motor como atuador com tempo de resposta extremamente rápido (milissegundos).

◦ Algoritmos de controle avançados podem distinguir entre jitter natural e desvio real de materiais, evitar correção excessiva e obter correção de desvio "estável, precisa e suave".

3. Inspeção visual on-line e sistema de ajuste automático da distância da ferramenta

• Tecnologia tradicional: medição manual da largura, ajuste manual da posição da ferramenta ao parar, baixa eficiência e grande erro.

• Tecnologia Inovadora:

◦ Instale uma câmera de varredura CCD de matriz de linha após o corte ou antes do enrolamento para monitorar a largura de cada tira em tempo real.

◦ Os dados de medição são enviados de volta ao sistema de controle e comparados com o valor definido.

◦ O suporte de ferramenta controlado pelo servomotor compensa automaticamente o deslocamento em nível de mícron, realizando o controle em malha fechada e em tempo real da largura de corte para garantir a consistência da largura de cada rolo. Isso é crucial para filmes eletrônicos com tolerâncias extremamente rigorosas.

4. Gêmeo digital e O&M inteligente

• Tecnologia inovadora: isso é típico das aplicações da Indústria 4.0.

◦ Coletar dados de operação do equipamento (vibração, temperatura, corrente, pressão, etc.) por meio de sensores para construir um gêmeo digital da máquina de corte na nuvem.

◦ O uso de big data e algoritmos de IA, manutenção preditiva (alerta antecipado de desgaste de ferramentas e falha de rolamentos), recomendação de otimização de parâmetros de processo (recomendação de parâmetros ideais de tensão, velocidade e pressão para diferentes materiais) e diagnóstico remoto podem melhorar muito a eficiência geral do equipamento (OEE) e reduzir os custos de manutenção.

5. Fabricação de precisão de componentes principais

• Tecnologia Inovadora:

◦ Eixo de ar: precisão de balanceamento dinâmico extremamente alta para garantir operação sem vibração em altas velocidades.

◦ Suporte para ferramenta de corte: materiais especiais e processos de tratamento térmico são usados ​​para garantir resistência ao desgaste e manutenção de precisão para uso a longo prazo.

◦ Estrutura geral: projeto otimizado por análise de elementos finitos (FEA), usando materiais de alta rigidez, para garantir uma estrutura estável em alta velocidade e grande tensão, sem deformação e vibração.

conclusão

De enormes rolos master a rolos com acabamento requintado, as máquinas de corte de filme de alta precisão completam um "balé" de tensão, velocidade e precisão. Seu fluxo de processo parece linear e simples, mas, na verdade, está repleto de processos físicos dinâmicos e complexos que precisam ser controlados com precisão em tempo real.

A inovação tecnológica das modernas máquinas de corte longitudinal de alta precisão evoluiu da simples otimização da estrutura mecânica para a profunda integração de mecatrônica, sensoriamento, digitalização e inteligência. Elas não são mais um dispositivo isolado, mas sim um nó de dados na fábrica inteligente que, por meio de um fluxo contínuo de dados, otimiza continuamente seu próprio desempenho, oferece aos clientes soluções de alto valor agregado, alta qualidade e alta eficiência, que vão além da categoria tradicional de corte longitudinal, e se tornaram um equipamento essencial indispensável na cadeia da indústria de materiais cinematográficos de alta qualidade.