3in1 解巻器直線器のトラブルシューティング フィッダー・テンション 制御不能 故障

3イン1アンコイラー・レベラー・フィーダーの張力制御異常による、高速プレス加工ラインにおけるコイル材の波打ち、耳波、材料切れのトラブルシューティング結果

1.1 ニュースリード

自動プレス加工生産において、3イン1アンコイラー・レベラー・フィーダーは、プレス加工セル全体のフロントエンドの中核設備です。コイルの供給、平坦化、送り出し機能を統合しており、その安定した材料張力制御は、原材料コイル材の表面品質とプレス加工生産の継続性を直接決定します。コイル材はマテリアルリールから繰り出され、複数のレベリングローラーを通過して平坦化され、協調された張力制御の下でプレス金型に送られます。張力のバランスが崩れると、わずかな変動でも、コイル材の耳波、中央のアーチング、局所的な波打ち、材料表面の傷、さらには突然の材料切れといった一連の不良現象を引き起こします。材料切れは生産ライン全体を直接停止させ、原材料の無駄遣いだけでなく、オペレーターが材料を再度通すのに多くの時間を費やす必要があり、生産効率を大幅に低下させます。重度の場合は、緩んだ材料が金型キャビティに堆積し、金型損傷を引き起こし、顧客に多大な経済的損失をもたらします。

当社のサービスエンジニアリング部門は、中国東部の精密金属部品メーカーから緊急サービスチケットを受け取りました。顧客の生産ラインは、HCKシリーズの3イン1アンコイラー・レベラー・フィーダーと組み合わされた200Tサーボプレスを採用しており、新エネルギーバッテリー部品用のステンレス鋼シェル部品を連続的にプレス加工するために使用されています。この設備は、2交代制で約18ヶ月稼働していました。障害の初期段階では、オペレーターは時折ステンレス鋼コイル材にわずかな耳波が見られることに気づきました。当初、顧客は原材料の問題と判断し、生産を継続しました。3営業日以内に、障害は徐々に悪化しました。コイル材に断続的なアーチングと波打ちが現れ、材料表面に明らかな傷がつき、連続して2回の材料切れ事故が発生しました。各材料切れにより、再通しのためにラインが40分以上停止しました。同時に、不安定な材料供給により、プレス加工されたワークピースの成形サイズにばらつきが生じ、不良率が急上昇し、顧客は材料切れのリスクを一時的に軽減するために、定格の毎分80ストロークから毎分45ストロークに生産速度を落とさざるを得なくなり、生産能力が約44%低下しました。

1.2 現地診断

顧客の工場に到着後、当社のサービスエンジニアは、機械構造、空気圧制御、張力検出センサー、HMIパラメータ設定から段階的な検査を実施し、ステップバイステップの分離方法を採用して関連性のない影響要因を排除しました。

まず、原材料コイル材を検査し、材料欠陥を除外しました。複数のコイルセクションを平坦度検査用にサンプリングしましたが、原材料固有の耳波や内部応力の異常は見つからず、不良なコイル材形状は、元のコイルからではなく、3イン1フィーダーの搬送プロセス中に生成されたことが証明されました。

第二段階は、アンコイラーリールの機械部品をチェックすることでした。マテリアルリールの摩擦ブレーキパッドに明らかな摩耗と薄化が見られました。リールが回転して材料を繰り出す際、ブレーキトルクを安定して維持できませんでした。フィーダーがコイル材を前方に引き出すと、リールが材料を速すぎる速度で繰り出すことがあり、材料の蓄積と張力の緩みにつながりました。ブレーキが突然作動すると、張力が瞬時に上昇し、コイル材をきつく引っ張り、容易に延伸変形や破損を引き起こしました。同時に、アンコイラーリールの支持ローラーベアリングにわずかなジャミングがあり、回転抵抗が運転中にランダムに変動し、材料引き出し力の不安定性をさらに悪化させました。

第三段階は、レベリングセクションと張力検出機構を検査することでした。ストレートナーの出口に取り付けられた張力センサーには、長期間にわたって厚い油汚れが蓄積しており、センサー表面が汚染され、フィードバック信号が遅延し歪んでいました。コイル材の実際の張力値をPLC制御システムに正確に送信できませんでした。制御システムは、実際の材料張力に応じてブレーキトルクをリアルタイムで調整できず、閉ループ制御の失敗を形成しました。さらに、上下のレベリングローラー間のギャップが左右で不均一であり、レベリングプロセス中にコイル材が非対称な圧縮力を受け、最終的に耳波の欠陥を生成しました。

第四段階は、HMIの制御パラメータを確認することでした。顧客が設定した元の張力しきい値パラメータは、ブレーキパッド性能の減衰に合わせて調整されていませんでした。張力の上限と下限の値が近すぎ、ブレーキ調整の応答ゲインが不適切でした。張力が変動したとき、システムは十分に速く応答できず、高速運転中の材料張力の振動を増幅させました。

予備的な障害位置特定後、静的テストを実施しました。無負荷状態で、システムに固定速度での材料搬送を指示し、センサーで収集された張力データは、8Nから42Nの範囲で連続的に上下にジャンプしましたが、このステンレス鋼コイル材仕様の標準的な安定張力変動は12N〜20Nの範囲で制御されるべきです。このテスト結果は、障害が単一コンポーネントの損傷ではなく、機械的摩耗、センサー汚染、および不適切な制御パラメータを含む複合障害であることを確認しました。

1.3 修理と検証

修理作業は、問題を一つずつ解決し、その後統合された試運転を行うために、4つの主要なリンクに分けられました。

まず、アンコイラーリールブレーキアセンブリを分解し、摩耗した摩擦ブレーキパッドを交換し、ブレーキ摩擦ディスクを清掃し、ジャミングしたリール支持ベアリングを点検・交換し、ブレーキアセンブリのクリアランスを調整して、リールのブレーキトルク出力をスムーズかつ連続的に、突然のクランプや滑り現象なしに行えるようにしました。

次に、張力検出センサーを分解・清掃し、センサー表面の油泥や金属粉を取り除き、センサーのゼロ点を校正し、信号出力の直線性テストを行い、張力フィードバック信号がPLCに正確かつリアルタイムで送信されることを確認しました。その後、上下のレベリングローラーの平行度を再調整し、ステンレス鋼コイル材の厚さと材料特性に応じて左右のローラーギャップを微調整し、レベリングセクションでの非対称な圧縮力を排除しました。

第三に、HMIの張力閉ループ制御パラメータを再最適化しました。材料張力の上限・下限しきい値をリセットし、ブレーキトルク応答の比例・積分ゲインを調整し、システムの動的応答速度を最適化して、高速送り中の過剰または不十分なブレーキ力を回避し、運転中に張力が自動的に目標区間内に安定するようにしました。同時に、張力異常アラーム機能を設定し、張力が設定された安全範囲を超えた場合は、HMIに事前にアラームプロンプトが表示され、自動的に送り速度を落として材料切れを防ぐようにしました。

第四に、材料経路に沿った材料ガイドローラーと傷防止ゴムスリーブを清掃し、ローラー表面に付着した金属片を取り除き、搬送中のコイル材表面への二次的な傷を防ぎました。

修理作業完了後、連続稼働検証を実施しました。設備は定格速度80ストローク/分で150分間連続稼働し、12,000ストロークを安定して完了しました。コイル材の張力変動は標準範囲内に安定して制御されました。コイル材表面に耳波、波打ち、傷はなく、テスト期間中に材料切れは発生しませんでした。プレス加工されたバッテリーシェルワークピースの寸法検査では、すべての部品が図面要件を満たしており、不良率は通常の生産レベルに戻りました。顧客のプレス加工ラインは、サービス当日に満能力を回復しました。このメンテナンス事例は、3イン1フィーダーの張力制御異常障害が、機械、センサー検出、PLC制御システムの協調を伴うことを示しています。包括的な検査と複合的な修理によってのみ、単一のパラメータを調整するだけでなく、隠れた危険を完全に排除することができます。

1.4 プレスリリースデータテーブル

1.5 プレスリリース限定Q&A