Описание системы намотки и перемотки фольги на станке для горячей штамповки и продольной резки фольги.

Система намотки и размотки листа фольги для горячей штамповки является ключевым модулем всего оборудования, напрямую определяющим качество готового рулона. Фольга для горячей штамповки обычно имеет толщину всего 6–20 мкм, гладкую поверхность, низкое удлинение и хрупкую структуру покрытия. Ее чувствительность к колебаниям натяжения и механическому контакту значительно выше, чем у обычных упаковочных пленок. Независимо от скорости резки или остроты режущего инструмента, если система намотки и перемотки не может наматывать каждый метр фольги с надлежащей плотностью и аккуратными торцами, точность предыдущего процесса не может быть достигнута. В данной статье рассматриваются две подсистемы — размотка и перемотка, объясняется их функциональная структура, логика управления и ключевые моменты общих настроек.

1. Система разматывания: устойчивость — залог точной резки.

Задача системы размотки может показаться простой — ослабление основного рулона и подача его в зону режущего лезвия, но на практике она выполняет ключевую функцию изоляции возмущений и создания базового натяжения. От полного рулона до полого сердечника диаметр может изменяться несколько раз, вызывая резкое изменение момента инерции вращения. Если разматывающий конец не может адаптироваться в режиме реального времени, колебания натяжения будут напрямую передаваться на режущий инструмент, вызывая отклонения в размерах при резке или образование складок материала.

Основной привод механизма размотки обычно состоит из расширительного вала для газа и магнитопорошкового тормоза. Расширительный вал для воздуха отвечает за зажим сердечника катушки. Давление воздуха обычно устанавливается на уровне 0,4–0,6 МПа. Для бумажных катушек используется меньшее значение, в то время как для пластиковых или алюминиевых сердечников может быть немного выше. После накачивания необходимо проверить удерживающее давление. Если падение давления превышает 0,05 МПа в течение 5 минут, это указывает на утечку, и сердечник будет медленно проскальзывать во время работы, проявляясь в виде «сначала стабилизации, затем стабилизации» натяжения. Магнитопорошковые тормоза обеспечивают обратный момент сопротивления, и стабильность выходного момента напрямую определяет, является ли разматывающее натяжение прямым. В условиях длительного воздействия низкого тока магнитные частицы склонны к слипанию. Для тормозов, используемых более года, рекомендуется увеличить заданный ток на 10–15% для компенсации снижения производительности.

С точки зрения стратегии управления, на разматывающем конце не следует использовать постоянное натяжение. По мере уменьшения диаметра рулона и неизменности тормозного момента внутреннее напряжение в материале постепенно становится нестабильным, что делает базовый слой большого рулона склонным к чрезмерному растяжению и появлению продольных полос при разматывании. Правильный подход заключается в использовании управления обратным конусом: система управления автоматически уменьшает тормозной момент в зависимости от диаметра рулона в реальном времени, обеспечивая поддержание фольгой аналогичного поверхностного напряжения в момент снятия основного рулона. Эталонное натяжение зависит от ширины и толщины. Для фольги для горячей штамповки обычно используется диапазон 3–8 Н. При высокоскоростной работе боковые колебания могут незначительно увеличиваться на 5–10%. При появлении продольных следов растяжения следует немедленно произвести корректировку.

Кроме того, размотка и коррекция отклонений являются первым этапом обеспечения точности резки. Фотоэлектрический датчик определяет положение края основного валка в режиме отслеживания края или линии, а сигнал отклонения приводит в движение разматывающее сиденье, заставляя его перемещаться вбок. Если реакция на коррекцию слишком медленная, смещение будет накапливаться до попадания в режущий инструмент; если реакция слишком сильная, это может привести к появлению новых змеевидных колебаний. Современное оборудование, как правило, разделяет выполнение коррекции и управление натяжением, чтобы избежать взаимных помех.

2. Система сбора: Полными считаются только целые рулоны.

Перемотка — это заключительный этап оценки качества резки. Проявления неравномерной намотки фольги для горячей штамповки разнообразны — неровные торцы, башнеобразные валки, локальные выступы, колоколообразные кромки, — но основные причины в значительной степени сосредоточены в одном месте: нестабильный контроль натяжения и плохое состояние валков, на которые приходится более 80% всех проблем. Поэтому описание системы намотки должно основываться на двух основных линиях: натяжных и прижимных валках.

В основе контроля натяжения намотки лежит конусное натяжение. В процессе намотки диаметр увеличивается от полого до полного, с соотношением диаметров 5:1 или даже выше. При поддержании постоянного натяжения внешний материал оказывает чрезмерное сжатие на внутренний слой, вызывая небольшое проскальзывание по краям и сильное сжатие сердечника, образуя складки в форме ромашек. Логика конусного контроля такова: по мере увеличения диаметра катушки натяжение намотки уменьшается в соответствии с заданным соотношением. Для тонких материалов, таких как фольга для горячей штамповки, рекомендуется устанавливать конусность в диапазоне 60%–80%, то есть натяжение полного рулона должно снижаться до 60–80% от начального значения. Более совершенное решение использует сегментированное управление: начальный участок (0–20% диаметра катушки) обеспечивает гладкий и плотно прилегающий сердечник с меньшим натяжением; в участке постоянного натяжения (20%–70%) поддерживается стабильное межслойное давление; в участке снижения конусности (70%–100%) натяжение постепенно уменьшается для компенсации дополнительного эффекта сжатия, вызванного собственным весом внешнего кольца. В качестве эталонного значения натяжения можно использовать значения от 2 до 4 Н на миллиметр ширины, начиная с пробного запуска при немного меньшем натяжении. Если на торцевой поверхности наблюдается проскальзывание между слоями, увеличьте на 5–10%.

Сам намоточный вал часто использует либо вал с газовым расширением, либо вал со скользящим соединением. Вал с газовым расширением подходит для обычной продольной резки, в то время как вал со скользящим соединением обеспечивает небольшую разницу в скорости между валами при одновременной намотке нескольких валов, компенсируя неравномерную толщину или натяжение между полосами для продольной резки. Каждый намоточный вал обычно приводится в движение независимым серводвигателем, обеспечивающим постоянное натяжение между валами различного диаметра.

Роль прижимного ролика часто недооценивается. Речь идёт не просто о «прижимании рулона», а о равномерном удалении воздуха, намотанного между слоями, что способствует созданию межслойного трения и предотвращает осевое проскальзывание фольги. Параллельность оси ролика и оси намоточного вала является первостепенной задачей, а погрешность должна контролироваться в пределах 0,05 мм/м. Если один конец прижимного ролика затянут, а другой ослаблен, каждый оборот рулона плёнки будет подвергаться осевой нагрузке, что приведёт к образованию «башенного» ролика. Настройки давления также должны варьироваться в зависимости от диаметра рулона: на начальном этапе намотки диаметр мал, и межслойный воздух легко удаляется, что требует более высокого контактного давления; на более позднем этапе намотки, по мере увеличения диаметра, давление должно постепенно снижаться; в противном случае на поверхности фольги могут остаться поперечные вмятины или даже произойти обрыв полосы. Твёрдость поверхности прижимного ролика должна быть в пределах HS 60–75. Избыточная мягкость легко приводит к деформации и неравномерному распределению давления, в то время как избыточная твердость не позволяет адаптироваться к незначительным колебаниям толщины фольги.

3. Координация намотки и размотки, а также общее взаимодействие с машиной.

Размотка и намотка не происходят независимо друг от друга. Область, где расположен режущий нож, должна образовывать переходный участок с относительно «нейтральным» натяжением, чтобы фольга не испытывала чрезмерного продольного натяжения при входе в точку резки; в противном случае круглый нож будет разрезаться с разрывом, а не с чистым сдвигом, что приведет к образованию заусенцев на кромках. Современные режущие станки обычно разделяют натяжение при размотке, натяжение при растяжении и натяжение при намотке на независимые зоны управления. С помощью плавающих валков или датчиков натяжения каждый сегмент получает обратную связь, а ПЛК координирует заданные значения для каждого сегмента, позволяя фольге следовать плавной кривой натяжения от основного валка до готового валка.

В операционном плане сенсорный экран централизованно устанавливает такие параметры, как эталонное натяжение размотки, начальное натяжение намотки, скорость конусности и кривую давления компрессионного валка, а также отображает текущий диаметр валка и фактические значения натяжения в реальном времени. Функции автоматического дозирования и отключения при фиксированной длине используют обратную связь энкодера для намотки и размотки, обеспечивая постоянную длину каждого валка. Во время перемотки приемная платформа работает совместно со сращиванием основной катушки или размоткой готовой продукции. Система намотки и размотки переходит в режим ожидания или низкоскоростной режим, и после установки новой катушки натяжение восстанавливается и ускоряется до рабочей скорости.

Заключение

Система намотки и перемотки на станке для горячей штамповки и резки фольги в конечном итоге решает противоречие: разматываемый конец должен быть «прочно натянут», наматываемый конец должен быть «равномерно прокатан», а разрезанный посередине материал фольги не должен ни ослабевать, ни натягиваться. Понимание проверки удержания давления расширительного вала, компенсации тока магнитопорошкового тормоза, сегментированной настройки конуса намотки, а также логики параллельности давления и связи давления позволяет операторам быстро определить, находится ли проблема в разматывающем или наматывающем участке, требуется ли корректировка параметров или проверка оборудования при возникновении отклонений на торцевой поверхности. После оптимизации этой системы можно заложить прочный фундамент для обеспечения качества горячей штамповки и резки фольги.