?

Устранение неисправности 3-в-1 размотчика-правильщика-податчика с выходом из-под контроля натяжения, приводящего к короблению ленты, волнообразности края и обрыву материала на высокоскоростной штамповочной линии

1.1 Введение

В автоматизированном штамповочном производстве 3-в-1 размотчик-правильщик-податчик является основным оборудованием передней части всей штамповочной ячейки. Он объединяет функции загрузки рулона, выравнивания и подачи, а его стабильный контроль натяжения материала напрямую определяет качество поверхности исходного листового материала и непрерывность штамповочного производства. Материал из рулона разматывается, проходит через несколько выравнивающих роликов для выпрямления и подается к штамповой матрице при скоординированном контроле натяжения. Как только натяжение выходит из равновесия, даже малейшее колебание приводит к ряду нежелательных явлений: волнообразность края ленты, средняя арка, локальное коробление, царапины на поверхности материала и даже внезапный обрыв материала. Обрыв материала напрямую останавливает всю производственную линию; помимо растраты сырья, операторам приходится тратить много времени на повторную заправку материала, что значительно снижает эффективность производства. В тяжелых случаях ослабленный материал может попасть в полость матрицы, вызывая повреждение матрицы и огромные экономические потери для клиентов.

Наш отдел послепродажного обслуживания получил экстренный запрос на обслуживание от производителя прецизионных металлических деталей в Восточном Китае. На производственной линии клиента используется сервопресс усилием 200 тонн, соединенный с трехкомпонентным размотчиком-правильщиком-податчиком серии HCK, который используется для непрерывной штамповки деталей корпусов из нержавеющей стали для компонентов аккумуляторов новой энергии. Оборудование эксплуатировалось около 18 месяцев в двухсменном режиме работы. На ранней стадии неисправности операторы время от времени обнаруживали легкую волнообразность края на полосе из нержавеющей стали. Сначала клиент посчитал это проблемой сырья и продолжил производство. В течение трех рабочих дней неисправность постепенно ухудшалась: на полосе появлялись периодические арки и коробление, явные царапины на поверхности материала, и произошли два последовательных обрыва полосы. Каждый обрыв вынуждал линию останавливаться более чем на 40 минут для повторной заправки. Между тем, нестабильная подача материала приводила к несогласованным размерам штампованных заготовок, быстро рос процент брака, и клиенту пришлось снизить скорость производства с номинальных 80 ударов в минуту до 45 ударов в минуту, чтобы временно снизить риск обрыва материала, что привело к снижению производственной мощности почти на 44%.

1.2 Диагностика на месте

По прибытии в цех клиента наши инженеры по обслуживанию провели послойную проверку механической конструкции, пневматического управления, датчика контроля натяжения и настроек параметров HMI, а также использовали метод пошагового исключения для устранения посторонних факторов.

Прежде всего, мы проверили исходный рулонный материал, чтобы исключить дефекты материала. Были отобраны несколько участков рулона для проверки плоскостности, и не было обнаружено присущей исходному материалу волнообразности края или аномалий внутреннего напряжения, что подтвердило, что плохая форма полосы возникла в процессе транспортировки трехкомпонентного податчика, а не от исходного рулона.

Второй шаг заключался в проверке механических частей разматывающего барабана. Мы обнаружили, что тормозная колодка фрикционного тормоза материала имела явный износ и истончение. Когда барабан вращается и разматывает материал, тормозной момент не может поддерживаться стабильно. Когда податчик тянет полосу вперед, барабан иногда разматывает материал слишком быстро, что приводит к накоплению материала и ослаблению натяжения; когда тормоз внезапно срабатывает, натяжение мгновенно возрастает, туго натягивая полосу и легко вызывая деформацию растяжения и обрыв. В то же время подшипник опорного ролика разматывающего барабана имеет легкое заедание, и сопротивление вращению случайным образом колеблется в процессе работы, что еще больше усугубляет нестабильность силы натяжения.

Третий шаг заключался в проверке секции выравнивания и механизма контроля натяжения. Датчик натяжения, установленный на выходе правильщика, имел длительное накопление густой масляной пыли, загрязненную чувствительную поверхность, а сигнал обратной связи был задержан и искажен. Фактическое значение натяжения полосы не могло быть точно передано в систему управления ПЛК. Система управления не могла в реальном времени регулировать тормозной момент в соответствии с реальным натяжением материала, что приводило к сбою замкнутого контура управления. Кроме того, зазор между верхними и нижними выравнивающими роликами был неравномерным по левой и правой сторонам, что приводило к асимметричному усилию сжатия на полосу в процессе выравнивания, и в конечном итоге приводило к дефектам волнообразности края.

Четвертый шаг заключался в проверке параметров управления на HMI. Исходные параметры порогового значения натяжения, установленные клиентом, не были скорректированы с учетом ослабления характеристик тормозной колодки. Верхний и нижний предельные значения натяжения были слишком близки, а коэффициент усиления реакции торможения был неразумным. При колебаниях натяжения система не могла достаточно быстро реагировать, что усиливало вибрацию натяжения материала при высокоскоростной работе.

После предварительного определения неисправности был проведен статический тест. В режиме холостого хода системе было дано указание перемещать материал с фиксированной скоростью, и данные натяжения, собранные датчиком, непрерывно скакали вверх и вниз, с диапазоном колебаний от 8 Н до 42 Н, в то время как стандартное стабильное колебание натяжения для данной спецификации полосы из нержавеющей стали должно контролироваться в пределах 12 Н ~ 20 Н. Этот результат теста подтвердил, что неисправность была комплексной, включая механический износ, загрязнение датчика и неразумные параметры управления, а не повреждение одного компонента.

1.3 Ремонт и проверка

Ремонтные работы были разделены на четыре основных этапа для решения проблем поочередно, а затем для проведения комбинированного ввода в эксплуатацию.

Во-первых, разобрать узел тормоза разматывающего барабана, заменить изношенные фрикционные тормозные колодки, очистить тормозной фрикционный диск, проверить и заменить заедающий опорный подшипник барабана, отрегулировать зазор тормозного узла, чтобы выходной тормозной момент барабана был плавным и непрерывным без внезапного заклинивания или проскальзывания.

Во-вторых, разобрать и очистить датчик контроля натяжения, удалить масляный шлам и металлическую пыль с чувствительной поверхности, откалибровать нулевую точку датчика, проверить линейность выходного сигнала, убедиться, что сигнал обратной связи по натяжению может быть передан в ПЛК точно и в режиме реального времени. Затем повторно отрегулировать параллельность верхних и нижних выравнивающих роликов, тонко настроить зазоры левых и правых роликов в соответствии с толщиной и характеристиками материала полосы из нержавеющей стали, устранить асимметричное усилие сжатия в секции выравнивания.

В-третьих, повторно оптимизировать параметры замкнутого контура управления натяжением на HMI. Сбросить верхний и нижний предельные пороги натяжения материала, отрегулировать пропорционально-интегральный коэффициент усиления реакции тормозного момента, оптимизировать скорость динамического отклика системы, избежать чрезмерного или недостаточного тормозного усилия при высокоскоростной подаче, чтобы натяжение автоматически стабилизировалось в целевом интервале во время работы. Между тем, настроить функцию сигнализации аномального натяжения, как только натяжение превысит заданный безопасный диапазон, HMI выдаст предупреждение заранее и автоматически замедлит скорость подачи, чтобы предотвратить обрыв материала.

В-четвертых, очистить направляющие ролики материала и противоцарапные резиновые втулки вдоль пути материала, удалить металлические частицы, прилипшие к поверхности ролика, чтобы избежать вторичных царапин на поверхности полосы во время транспортировки.

После завершения ремонтных работ была проведена проверка непрерывной работы. Оборудование работало на полной номинальной скорости 80 ударов в минуту в течение 150 минут непрерывно, стабильно выполнив 12 000 ударов. Колебания натяжения полосы стабильно контролировались в стандартном диапазоне. На поверхности полосы не было волнообразности края, коробления или царапин, и в течение всего периода испытаний не произошло ни одного обрыва материала. Проверка размеров штампованных заготовок корпусов аккумуляторов показала, что все детали соответствуют требованиям чертежей, а процент брака вернулся к нормальному производственному уровню. Штамповочная линия клиента успешно восстановила полную мощность в тот же день после обслуживания. Этот случай обслуживания показывает, что неисправность выхода из-под контроля натяжения трехкомпонентного податчика включает в себя координацию механики, датчиков и системы управления ПЛК. Только комплексная проверка и комбинированный ремонт могут полностью устранить скрытые опасности, а не просто корректировка одного параметра.

1.4 Таблица данных пресс-релиза

1.5 Эксклюзивные вопросы и ответы для пресс-релиза