A maneira de melhorar a confiabilidade das máquinas de corte de filme: da otimização dos componentes principais à manutenção inteligente

As máquinas de corte de filmes são o principal equipamento da indústria de processamento de filmes (como embalagens, baterias de lítio, filmes ópticos) e sua confiabilidade está diretamente relacionada à continuidade da linha de produção, à qualidade do produto e aos custos operacionais. Melhorar sua confiabilidade é um projeto sistemático que requer uma abordagem dupla, tanto na otimização de componentes essenciais (hardcore) quanto em estratégias de manutenção inteligente (soft) (soft).

Aqui está um caminho detalhado para passar da otimização dos componentes principais para a manutenção inteligente, melhorando de forma abrangente a confiabilidade das máquinas de corte de filme:

Parte 1: Base sólida - otimização de componentes principais e projeto de confiabilidade

Esta é a base da confiabilidade. Se os próprios componentes principais apresentarem defeito, por mais avançados que sejam os métodos de manutenção, eles podem ser mais eficazes.

1. Sistemas de desenrolamento e rebobinamento: o coração da tensão

• Problema principal: flutuações de tensão são a principal causa de defeitos no rolo de filme (como nervuras estouradas, estrelas e bordas).

• Otimização:

◦ Acionamento direto em vez de transmissão mecânica: O servomotor é usado para acionar diretamente o carretel retrátil, eliminando a tradicional embreagem/freio de partículas magnéticas. O servosistema possui alta precisão de controle, resposta rápida, sem problemas de deterioração por calor por atrito e maior vida útil.

◦ Sensor de tensão de alta precisão: selecione um sensor de tensão responsivo e de alta precisão e organize sua posição de forma razoável (como tipo de rolo flutuante ou tipo de detecção direta) para fornecer feedback de tensão preciso e em tempo real para o sistema de controle.

◦ Eixo de expansão e mecanismo de fixação: Otimize o design e o material do eixo de expansão para garantir expansão uniforme e alta concentricidade. O mecanismo de fixação deve ser preciso e confiável para evitar que o eixo e a bobina de filme deslizem durante a partida/parada.

2. Sistema de corte: A chave para a qualidade do corte

• Principais problemas: desgaste da lâmina, vibração que leva a bordas de corte irregulares, rebarbas e perda de pó.

• Otimização:

◦ Material e revestimento da ferramenta: Selecione o material de ferramenta apropriado (como aço rápido, carboneto cimentado, cerâmica) de acordo com o material do filme (como BOPP, CPP, PET, PI) e use revestimentos resistentes ao desgaste (como TiN, TiAlN) para melhorar muito a vida útil da ferramenta e a qualidade de corte.

◦ Rigidez da estrutura do porta-ferramentas: Estrutura de suporte reforçada para o porta-ferramentas e a faca base com materiais altamente rígidos (como aço de liga) e design de posição de nervura otimizada para reduzir a vibração durante o corte.

◦ Sistema de ajuste automático de ferramentas: O sistema integrado de ajuste de ferramentas a laser ou de visão garante que a folga e a sobreposição entre as ferramentas superiores e inferiores estejam sempre em condições ideais, reduzindo erros de ajuste humano e o desgaste rápido causado pelo ajuste impreciso da ferramenta.

3. Sistema de transmissão e orientação: garantia de bom funcionamento

• Problemas principais: desgaste de rolamentos e trilhos-guia, mau equilíbrio dinâmico dos rolos, resultando em vibração do equipamento, aumento de ruído, desvio ou enrugamento do filme.

• Otimização:

◦ Seleção principal de rolamentos/trilhos-guia: selecione rolamentos de alta precisão e trilhos lineares de marcas conhecidas para áreas de alta velocidade e alta carga e garanta instalação e lubrificação adequadas.

◦ Correção do equilíbrio dinâmico dos rolos: todos os rolos-guia e rolos de tração são calibrados com equilíbrio dinâmico de alta precisão (como nível G2.5), que é a base para atingir uma operação estável e de alta velocidade.

◦ Tratamento de superfície: O tratamento de superfície adequado (por exemplo, cromagem dura, pulverização de cerâmica) nos rolos-guia melhora a resistência ao desgaste, a resistência à corrosão e garante o atrito de superfície adequado.

4. Sistema de controle: o cérebro e os nervos do dispositivo

• Principais problemas: baixa estabilidade do sistema, fraca capacidade antiparasitária e difícil diagnóstico de falhas.

• Otimização:

◦ PLC e servo drive de alto desempenho: O sistema PLC e servo drive com alta confiabilidade e alta velocidade de processamento são usados ​​para garantir a execução estável de algoritmos de controle complexos, como controle de tensão cônica.

◦ Barramento Ethernet industrial: Ethernet industrial em tempo real, como EtherCAT e Profinet, é usado para substituir o controle de pulso tradicional ou barramento de campo, melhorando a velocidade de comunicação e a precisão de sincronização, reduzindo a fiação e facilitando o diagnóstico.

Parte 2: Tratamento antes da doença – da manutenção preventiva à manutenção inteligente

Com base na confiabilidade do hardware, por meio de meios inteligentes, a manutenção é realizada desde a pós-remediação até a pré-previsão.

1. Coleta de dados e monitoramento de condições

• Construir uma rede de sensores:

◦ Sensor de vibração: instalado nos principais componentes rotativos, como o motor de acionamento principal e a carcaça do rolamento do carretel retrátil, ele monitora a aceleração e a velocidade da vibração para detectar desgaste do rolamento, desequilíbrio e falhas de desalinhamento em um estágio inicial.

◦ Sensor de temperatura: monitora mudanças de temperatura em rolamentos, motores, acionamentos e outras peças, e o superaquecimento é um precursor de falhas.

◦ Sensor de Corrente/Potência: Monitora a forma de onda da corrente dos motores principal e servo. Flutuações anormais na corrente podem refletir problemas como alterações de carga e travamento mecânico.

◦ Sensores ultrassônicos: usados ​​para detectar vazamentos em sistemas de ar comprimido e falhas precoces de lubrificação em rolamentos.

2. Análise de Dados e Diagnóstico Inteligente (Core)

• Crie um modelo de integridade do dispositivo:

◦ Alarme de limite: defina limites estáticos ou dinâmicos para vibração, temperatura e outros parâmetros e emita um alarme quando eles forem excedidos.

◦ Análise de tendências: acompanhe a tendência de mudanças nos principais parâmetros ao longo do tempo. Por exemplo, se o valor de vibração de um rolamento estiver abaixo do limite de alarme, mas continuar a aumentar, isso indica que a falha está se desenvolvendo.

◦ Aplicação do algoritmo de IA:

▪ Aprendizado de máquina: treine modelos usando dados históricos de operação normal e dados de falhas, permitindo que o sistema identifique padrões operacionais anormais e obtenha alertas antecipados.

▪ Sistema especialista: Regularize a experiência de diagnóstico de engenheiros de equipamentos seniores e crie uma base de conhecimento. Quando uma combinação específica de sinais ocorre, o sistema automaticamente fornece possíveis causas de falhas e recomendações de manutenção.

3. Manutenção preditiva e suporte à decisão

• Previsão de vida útil restante: preveja a vida útil restante de peças de desgaste críticas com base em dados como quilometragem de corte de ferramentas e tendências de vibração de rolamentos, e gere ordens de serviço de manutenção e planos de compra de peças de reposição no momento certo.

• Gêmeo digital: Estabeleça um modelo virtual da máquina de corte e mapeie o status operacional do equipamento físico em tempo real. A simulação da operação e a dedução de falhas podem ser realizadas no modelo digital para otimizar estratégias de manutenção e parâmetros de produção.

4. Gestão inteligente de manutenção

• Assistência remota de RA: quando a equipe no local encontra problemas complexos, eles podem se conectar com especialistas remotos por meio de óculos de RA, e os especialistas podem ver a imagem no local em tempo real e fornecer orientação por meio de anotações, melhorando a eficiência da solução de problemas.

• Manter base de conhecimento e inspeção eletrônica: digitalizar todos os desenhos, manuais e registros históricos de manutenção dos equipamentos e associá-los aos IDs dos equipamentos. A equipe de manutenção pode realizar processos padronizados de inspeção e manutenção por meio de tablets, e os registros são carregados automaticamente.

Recomendações de caminho de implementação

1. Avaliação e Planejamento: Realize uma avaliação de confiabilidade dos equipamentos existentes para identificar as áreas mais fracas e as áreas de melhoria com maior ROI. Elabore um roteiro para implementação em fases.

2. Otimização básica primeiro: a prioridade é dada à otimização e à transformação da confiabilidade dos componentes principais, que são a base de toda inteligência.

3. Comece com os dados: comece com a instalação dos sensores mais críticos e primeiro realize a visualização dos dados e os alarmes básicos.

4. Aprofundamento inteligente: após o acúmulo de dados até certo ponto, introduzir gradualmente plataformas de análise de dados e algoritmos de IA para obter manutenção preditiva.

5. Cultura e treinamento de talentos: treine a equipe de manutenção para dominar novas habilidades e se transformar de "bombeiros" em "gerentes de saúde de equipamentos".

resumo

A melhoria da confiabilidade das máquinas de corte de filme é uma evolução de "manutenção reativa" > "manutenção preventiva" > "manutenção preditiva".

• A otimização dos componentes principais é um gene inato para garantir que o equipamento seja "fisicamente robusto" e tenha alta confiabilidade.

• Manutenção inteligente é equipar o equipamento com um "sistema de monitoramento de saúde para todas as condições climáticas" e um "médico inteligente", que pode prever riscos, diagnosticar com precisão e intervir proativamente.

Por meio da integração desses dois aspectos, as empresas podem não apenas reduzir significativamente o tempo de inatividade não planejado e reduzir os custos de manutenção, mas também melhorar a excelência do produto e a competitividade do mercado e, finalmente, alcançar a transformação bem-sucedida da manufatura inteligente.