3

Casestudy van 3-in-1 Uncoiler Straightener Feeder Composietspanning uit de hand gelopen fout: analyse van de hoofdoorzaak, reparatieschema en specificatie van preventief onderhoud

Deze case is gebaseerd op een stempelproductiecel uitgerust met een 200T servo-precisieponspers en een drie-in-één afwikkelaar-richter-feeder uit de HCK-serie. De apparatuur wordt gebruikt voor het continu stempelen van de roestvrijstalen schaal van de nieuwe energiebatterij, de grondstof is SUS304 roestvrijstalen strip met een dikte van 0,6 mm en een breedte van 180 mm. De hele productielijn maakt gebruik van een continue productiemodus in twee ploegen en de apparatuur is 18 maanden in gebruik genomen, waarbij de gemiddelde maandelijkse slag 1,8 miljoen slagen bedraagt. De drie-in-één feeder integreert een hydraulische expansiehaspel, een nivelleringsmechanisme met meerdere rollen, een spanningsdetectie-eenheid en een servo-aanvoerrol. De materiaalhaspel is uitgerust met een pneumatische wrijvingsrem en de spanningsregeling met gesloten lus wordt gerealiseerd via spanningssensor + PLC + aanpassing van het remkoppel. De nominale werksnelheid is 80 slagen per minuut en het beoogde stabiele spanningsbereik is voor deze specificatiestrip ingesteld op 12 ~ 20 N.

Het foutfenomeen deed zich voor het eerst voor bij de productie in de nachtploeg. De operator ontdekte een lichte randgolf aan de rand van de roestvrijstalen strip. Op dat moment vermoedde de klant dat het ruwe spoelmateriaal een slechte vlakheid had, dus vervingen ze een nieuwe spoel en gingen door met de productie. Het randgolfdefect bestond echter nog steeds na vervanging van de spoel. Drie dagen later begon de strook onregelmatige welvingen en lokale knikken te vertonen, en verschenen er fijne krasjes op het materiaaloppervlak. Op de derde dag waarop de storing plaatsvond, vonden achtereenvolgens twee ongevallen met stripbreuk plaats. Na elke breuk moest de productielijn stoppen, de strip opnieuw inrijgen en het materiaalpad aanpassen, wat elke keer meer dan 40 minuten in beslag nam. Ondertussen veroorzaakte onstabiele spanning rekvervorming van lokaal materiaal, en de grootte van de gestempelde batterijomhulling overschreed de tolerantie, wat resulteerde in een scherpe stijging van het afkeurpercentage. Om meer materiaalbreuk en het risico op botsingen met matrijzen te voorkomen, verlaagde het productieteam de werksnelheid van 80 spm naar 45 spm, en nam de productiecapaciteit aanzienlijk af. De klant nam contact op met onze after-salesafdeling en vroeg om een ​​storingsdienst ter plaatse.

De eerste stap is het elimineren van kwaliteitsfactoren voor grondstoffen. We hebben meerdere secties van de huidige spoel en de reservespoel bemonsterd en vlakheidsinspecties uitgevoerd op het inspectieplatform. Het testresultaat toonde aan dat de ruwe spoel zelf geen duidelijke randgolf- en interne spanningsafwijkingen vertoonde. Daarom werd het vlakheidsdefect van de strip gegenereerd tijdens het materiaaltransport- en nivelleringsproces van de drie-in-één feeder, in plaats van een inherent defect van de ruwe spoel. Vervolgens hebben we de foutkenmerken vastgelegd: de randgolf van de strip is onstabiel, verschijnt soms aan de linkerkant, soms aan de rechterkant; knikken vindt willekeurig plaats en de waarschijnlijkheid neemt toe naarmate de lijnsnelheid stijgt; krassporen worden langs de invoerrichting op het stripoppervlak verdeeld.

We tilden de spoel op, maakten de materiaalhaspel leeg en draaiden vervolgens de haspel handmatig om de soepelheid van de rotatie te controleren. Er werd een duidelijk vastlopend gevoel waargenomen tijdens de rotatie, en de rotatieweerstand was niet uniform. Na demontage ontdekten we dat het steunlager van de haspel gedeeltelijke slijtage en onvoldoende smering vertoonde, wat leidde tot een onstabiele rotatieweerstand. Inspecteer vervolgens de pneumatische wrijvingsrem: het wrijvingsblok was ernstig versleten, de dikte naderde de vervangingslimiet. Het wrijvingsoppervlak vertoonde gedeeltelijke koolstofafzetting en ongelijkmatige slijtage. Wanneer de rem werkt, kan het remkoppel niet stabiel worden afgegeven. Tijdens de invoercyclus trekt de invoerrol de strip naar voren, de haspel kan slippen en materiaal overmatig loslaten, waardoor los materiaal en een lage spanning ontstaan; wanneer de rem plotseling grijpt, stijgt de spanning onmiddellijk, waardoor de strip scherp wordt getrokken en het risico op breuk ontstaat.

We hebben de spanningssensor gecontroleerd die bij de uitlaat van het nivelleringsgedeelte was geïnstalleerd. Door de langdurige stempelwerkplaatsomgeving verzamelde het detectieoppervlak een grote hoeveelheid metaalpoeder en smeerolieslib, dat het detectiegebied bedekte. De signaalfeedback had ernstige vertraging en vervorming, de echte stripspanningswaarde kon niet nauwkeurig naar de PLC worden verzonden. De gesloten regellogica faalde en het systeem kon het remkoppel niet automatisch in realtime aanpassen aan de werkelijke spanning.

Voor het nivelleringsmechanisme hebben we de opening tussen de bovenste en onderste nivelleringsrollen aan de linker- en rechterzijde gemeten met een precisievoelermaat. De links-rechts spleetafwijking bereikte 0,12 mm. De strip vertoonde een asymmetrische extrusiekracht tijdens het egalisatieproces, waardoor de ene kant van de strip te vlak was, terwijl de andere kant onvoldoende waterpas was, waardoor randgolfdefecten ontstonden. Tegelijkertijd zat er metaalresten vast aan het oppervlak van de afzonderlijke materiaalgeleidingsrollen, waardoor tijdens het transport lineaire krassen op het stripoppervlak ontstonden.

We hebben ingelogd op het apparatuurbesturingssysteem om historische spanningsgegevens te bekijken. De spanningswaarde schommelde tijdens bedrijf heftig tussen 8 N en 42 N. De oorspronkelijke door de klant ingestelde boven- en ondergrens voor de spanning waren te smal en de proportionele versterking van de remrespons was te klein. Toen de spanning veranderde, was de aanpassingssnelheid van het remkoppel langzaam, wat de spanningsschommelingen in de hogesnelheidstoevoercyclus niet kon beperken. Het oorspronkelijke programma maakte geen automatische snelheidsreductie mogelijk bij spanningsafwijkingen, dus de apparatuur bleef op de ingestelde snelheid draaien, zelfs als de spanning het veilige bereik overschreed, waardoor het risico op materiaalbreuk toenam.

Na voltooiing van de bovenstaande inspectie werd een statische kalibratietest uitgevoerd. De feeder draaide zonder spoelmateriaal, simuleerde de invoerbeweging en de waarde van de spanningssensor sprong onregelmatig, wat consistent was met de foutkenmerken die werden waargenomen bij de daadwerkelijke productie. De test bevestigde dat dit een samengestelde fout was die werd gevormd door mechanische slijtage, sensorvervuiling en onredelijke controleparameters.

Na systematische inspectie en tests hebben we vier lagen van hoofdoorzaken voor deze uit de hand gelopen spanningsfout opgelost:

1. Mechanische oorzaak: Langdurig gebruik met hoge cycli veroorzaakte slijtage van pneumatische wrijvingsremblokken en slechte smering van de steunlagers van de haspel. De rotatieweerstand van de haspel was onstabiel en het remkoppel was discontinu, wat de belangrijkste reden was voor spanningsschommelingen.
2. Detectie en signaaloorzaak: De spanningssensor was bedekt met olieslib en metaalstof, de detectiefunctie was verslechterd, de signaalfeedback was vertraagd en vervormd. De spanningsregeling met gesloten lus verloor de nauwkeurige feedbackbron en het systeem kon geen realtime dynamische aanpassing realiseren.
3. Oorzaak procesaanpassing: De parallelliteit van de nivelleringsrollen viel buiten de tolerantie, de opening tussen links en rechts was inconsistent. De strip kreeg een ongelijkmatige nivelleringskracht, wat randgolf- en knikdefecten veroorzaakte. Vreemde voorwerpen op de geleiderollen veroorzaakten krassen op het oppervlak van de strip.
4. Oorzaak werking systeem: De spanningscontroleparameters zijn niet bijgewerkt op basis van de veroudering van de componenten. De remresponswinst was onredelijk en de abnormale beschermingsfunctie voor spanning was niet geactiveerd. De apparatuur beschikte niet over een automatisch mechanisme voor vroegtijdige waarschuwing en snelheidsbegrenzing wanneer de spanning afweek, waardoor kleine fouten uitgroeiden tot een ongeval met materiaalbreuk.

De reparatie- en optimalisatiewerkzaamheden werden stap voor stap uitgevoerd op basis van de hoofdoorzaak:

1. Demonteer de haspelrem, verwijder oude versleten wrijvingsblokken, reinig de koolstofafzetting op de wrijvingsschijf, installeer gloednieuwe, aangepaste remblokken, pas de remspeling aan, test herhaaldelijk het remkoppel om een ​​soepel en stabiel koppel te garanderen. Vervang het versleten steunlager van de haspel, injecteer smeervet op hoge temperatuur, laat de haspel soepel draaien met uniforme weerstand.
2. Demonteer de spanningssensor volledig, reinig metaalpoeder- en olievervuiling op het sensoroppervlak met een speciaal reinigingsmiddel, voer een nulpuntskalibratie en lineariteitstest van de sensor uit, bevestig dat de signaalfeedbackvertraging minder dan 20 ms bedraagt. Reinig elke materiaalgeleidingsrol, verwijder metaalresten en vervang de beschadigde rubberen anti-krashuls.
3. Pas de parallelliteit van de bovenste en onderste nivelleringsrollen aan, stel de opening aan de linker- en rechteruiteinden nauwkeurig af met een voelermaat totdat de afwijking van de opening onder de 0,02 mm wordt gehouden. Voer een proef-nivelleringstest uit op schrootstrips om het effect van de verbetering van de vlakheid te verifiëren.
4. Optimaliseer de spanningscontroleparameters met gesloten lus op HMI opnieuw. Reset de bovenste en onderste spanningslimiet, pas de PI-versterking van de remkoppelrespons aan, versnel de dynamische responssnelheid van de rem. Activeer het abnormale spanningsalarm en de automatische snelheidsreductiebeveiligingsfunctie. Zodra de spanning het vooraf ingestelde veilige interval overschrijdt, geeft de HMI een alarm en verlaagt de feeder automatisch de snelheid om stripbreuk te voorkomen.
5. Voltooi de assemblage van de apparatuur en voer een meertrapstest uit: nullasttest, materiaaldraadtest op lage snelheid, proefstempelen op gemiddelde snelheid en ten slotte continue verificatie op volle snelheid. De test op volle snelheid duurt 150 minuten, voltooit continu 12.000 slagen en registreert elke 200 slagen spanningsgegevens voor trendanalyse.

表格

Vraag 1: Waarom is slijtage van de remblokken de meest voorkomende mechanische factor die leidt tot spanningsinstabiliteit van de drie-in-één feeder?A1: Het wrijvingsremblok is het kernslijtagedeel van de afwikkelhaspel. Bij elke voedingscyclus moet de rem herhaaldelijk in- en uitschakelen om de lossnelheid van het spoelmateriaal te regelen. Bij continue productie in twee ploegen verslijt het wrijvingskussen geleidelijk. Met de afname van de dikte veranderen de contactdruk en de wrijvingscoëfficiënt, waardoor het remkoppel niet stabiel kan blijven. Zodra het koppel fluctueert, zal de trekkracht van de strip dienovereenkomstig veranderen, wat resulteert in een uit de hand gelopen spanning. Het is een typische geleidelijke storing, die langzaam verslechtert naarmate de looptijd vordert en gemakkelijk over het hoofd wordt gezien bij de dagelijkse inspectie.

Vraag 2: Hoe kan ik onderscheiden of de spanningsfluctuatiefout het gevolg is van een sensorstoring of mechanische slijtage van de remmen?A2: Isolatietest is de meest effectieve methode. Zet de strip statisch vast, pas de bekende standaardspanning handmatig toe, observeer de leesverandering van de spanningssensor. Als de sensorwaarde de verandering van de werkelijke spanning niet kan volgen of als de waarde willekeurig verspringt, is de foutbron de spanningssensor en het signaalcircuit. Als de sensorwaarde de handmatige spanning normaal kan weergeven, maar de spanning duidelijk fluctueert tijdens het draaien van de molen, ligt het probleem in de slijtage van de remblokken, het vastlopen van lagers en andere mechanische onderdelen van de molen. Deze methode kan blinde vervanging van dure sensoren voorkomen.

Vraag 3: Waarom moeten we de spanningssensor opnieuw kalibreren na reiniging of vervanging?A3: De spanningssensor vertrouwt op een rekstrookje om de trekkracht van het materiaal om te zetten in een elektrisch signaal. Na het reinigen of demonteren kan het nulpunt van de sensor afwijken. Zonder nulkalibratie heeft de feedbackwaarde een vaste offset. De PLC zal het remkoppel aanpassen aan de verkeerde spanningswaarde, zodat de gesloten-lusregeling niet normaal kan werken. Nulpuntkalibratie en lineariteitstest zijn essentiële procedures na sensoronderhoud, die niet mogen worden overgeslagen.

Vraag 4: Welke elektromagnetische of omgevingsinterferentiefactoren zullen het signaal van de spanningssensor in de stempelwerkplaats beïnvloeden?A4: De belangrijkste interferentiebronnen zijn onder meer het elektromagnetische signaal van de servo-aandrijving van de ponsmachine, de stroomkabel met hoge stroomsterkte parallel aan de sensorsignaalkabel, de trillingsimpact gegenereerd door het stempelen. Bovendien zullen olienevel, metaalpoeder en hoge temperaturen in de werkplaats het detectieoppervlak vervuilen en de veroudering van de signaalkabel versnellen. De sensorkabel moet gebruik maken van afgeschermde, getwiste aderparen, de bedrading gescheiden houden van de voedingskabel en het detectieoppervlak regelmatig reinigen.

Vraag 5: Welke onderhoudscyclus is geschikt voor een drie-in-één feeder bij een tweeploegendienst met hoge snelheid?A5: Dagelijks: visuele inspectie van het stripoppervlak en realtime spanningstrend op HMI; controleer of er tijdens het gebruik een abnormaal geluid van de haspel hoorbaar is. Maandelijks: controleer de dikte van de remblokken, controleer de rotatieflexibiliteit van de haspel, reinig de materiaalgeleidingsrollen. Driemaandelijks: maak het oppervlak van de spanningssensor schoon, controleer de signaalkabel en connector, test de spanningsalarmfunctie. Halfjaarlijks: meet de spleet en de parallelliteit van de nivelleringsrollen, reserveer de HMI-spanningsparameters, inspecteer de smeringsconditie van het haspellager. Jaarlijks: volledige demontage-inspectie van de remconstructie, volledige kalibratie van het spannings-gesloten-lussysteem en langdurige verificatietest op volle snelheid.

Vraag 6: Welk economisch verlies kan worden veroorzaakt als deze uit de hand gelopen spanningsfout niet tijdig wordt aangepakt?A6: Als de fout blijft verslechteren, zal frequente stripbreuk een grote hoeveelheid grondstofverspilling en lange productie-uitval veroorzaken. Erger nog, overtollig los materiaal kan zich ophopen in de matrijsholte en een botsing met de matrijs veroorzaken. De reparatiekosten van deze batterijbehuizing zijn hoog en de vertraging bij de levering brengt een boeterisico voor de bestelling van de klant met zich mee. Zelfs vóór de schade veroorzaakte het afkeurpercentage van 7,2% en de capaciteitsvermindering van 44% al een enorm verlies aan productie en grondstofkosten bij elke productieploeg. Tijdige composietreparatie herstelde de volledige productiecapaciteit in één servicedag, waardoor de bedrijfsmiddelen werden beschermd en de levering van bestellingen werd verzekerd.

Gecombineerd met deze onderhoudscasus ter plaatse formuleren we gestandaardiseerde preventieve onderhoudsspecificaties voor het spanningscontrolesysteem van de HCK drie-in-één afwikkelaar-richter-feeder:

1. Dagelijks onderhoud: Visuele vlakheid van de strip en krassen op het oppervlak; observeer de spanningswaardetrend op HMI; luister naar abnormaal geluid van de haspel en rem tijdens het gebruik; registreer een logboek voor abnormale spanningsfluctuaties.
2. Maandelijks onderhoud: Meet de resterende dikte van pneumatische wrijvingsremblokken, vervang de remblokken zodra de slijtagelimiet is bereikt; controleer de soepelheid van de rotatie van de haspel, vul smeervet aan voor lagers; maak het oppervlak van de geleiderollen schoon en verwijder metaalresten.
3. Kwartaalonderhoud: Demonteer en reinig het detectieoppervlak van de spanningssensor; controleer de status van de afgeschermde signaalkabel en connector; trigger simulatietest van spanning abnormaal alarm en automatische snelheidsreductiefunctie.
4. Halfjaarlijks onderhoud: Gebruik een precisievoelermaat om evenwijdigheid en opening van de nivelleringsrollen te detecteren, pas aan als de afwijking de standaard overschrijdt; maak een back-up van alle spannings-gesloten-lusparameters in PLC en HMI; inspecteer de kabelgeleiding en de aarding.
5. Jaarlijks onderhoud: Volledige demontage-inspectie van de haspelrem; nulpuntkalibratie en lineariteitstest van spanningssensor; uitgebreide optimalisatie van spannings-PI-parameters; Continue verificatietest met 12.000 slagen op volle snelheid.
6. Inventarisvereisten voor reserveonderdelen: Bewaar reserve-wrijvingsremblokken, spanningssensor, haspelsteunlager, afdichtringen en rubberen geleidingshulzen in het magazijn van de klant, om de gemiddelde reparatietijd te verkorten wanneer slijtende onderdelen defect raken.

Dit onderhoudsgeval laat zien dat de uit de hand gelopen spanningsfout van de drie-in-één afwikkelaar-richter-feeder meestal een samengestelde fout is die mechanische slijtage, detectiesignaalvervorming en onredelijke controleparameters bevat, in plaats van schade aan een enkel onderdeel. De fout ontwikkelt zich geleidelijk, beginnend bij een lichte golf aan de rand, en vervolgens overgaand in knikken en krassen, en uiteindelijk leidend tot stripbreuk en stopzetting van de productie. Als dit genegeerd wordt, kan dit verder leiden tot een botsing en zware economische verliezen.

Door een gelaagde isolatiediagnosemethode toe te passen, hebben onze after-sales-ingenieurs interferentie met grondstoffen geëlimineerd, de haspelrem, de spanningssensor en het nivelleringsmechanisme één voor één gecontroleerd, alle hoofdoorzaken gevonden en composietreparatie geïmplementeerd, inclusief vervanging van slijtageonderdelen, sensorkalibratie, aanpassing van de mechanische opening en optimalisatie van de controleparameters. Na onderhoud is de stripspanning stabiel, voldoet de stripvlakheid aan de productievereisten, keert het afkeurpercentage terug naar het normale niveau en herstelt de productielijn de volledige nominale snelheid. De preventieve onderhoudsspecificatie die uit deze case is samengevat, is van toepassing op de HCK drie-in-één feeder in hoogcyclische stempelproductie, waardoor klanten vooraf verborgen spanningsfouten kunnen ontdekken, ongeplande stilstand kunnen verminderen en dure stempelmatrijzen en grondstoffen kunnen beschermen.