La voie pour améliorer la fiabilité des machines de découpe de films : de l'optimisation des composants de base à la maintenance intelligente

Les machines de refendage de films sont des équipements essentiels de l'industrie du traitement des films (emballages, batteries au lithium, films optiques, etc.). Leur fiabilité est directement liée à la continuité de la chaîne de production, à la qualité des produits et aux coûts d'exploitation. Améliorer leur fiabilité est un projet systématique qui nécessite une approche à deux volets : l'optimisation des composants essentiels et des stratégies de maintenance intelligente.

Voici un chemin détaillé pour passer de l'optimisation des composants de base à la maintenance intelligente, améliorant ainsi considérablement la fiabilité des machines de refendage de films :

Partie 1 : Fondation solide - optimisation des composants de base et conception de la fiabilité

C'est la base de la fiabilité. Si les composants clés sont défectueux, même les méthodes de maintenance les plus avancées permettent d'en réduire les risques.

1. Systèmes de déroulement et de rembobinage : le cœur de la tension

• Problème principal : les fluctuations de tension sont la principale cause des défauts des rouleaux de film (tels que les nervures éclatées, les étoiles et les bords).

• Optimisation :

◦ Entraînement direct au lieu d'une transmission mécanique : Un servomoteur entraîne directement le moulinet rétractable, éliminant ainsi le traditionnel embrayage/frein à particules magnétiques. Ce système servo offre une grande précision de contrôle, une réactivité élevée, une absence de perte de chaleur par frottement et une durée de vie prolongée.

◦ Capteur de tension de haute précision : sélectionnez un capteur de tension réactif et de haute précision et organisez sa position de manière raisonnable (comme le type à rouleau flottant ou le type à détection directe) pour fournir un retour de tension précis et en temps réel pour le système de contrôle.

◦ Arbre d'expansion et mécanisme de serrage : Optimiser la conception et le matériau de l'arbre d'expansion pour garantir une expansion uniforme et une concentricité élevée. Le mécanisme de serrage doit être précis et fiable pour éviter tout glissement de l'arbre et de la bobine de film au démarrage et à l'arrêt.

2. Système de coupe : la clé de la qualité de la coupe

• Problèmes majeurs : usure de la lame, vibrations entraînant des arêtes de coupe inégales, bavures, perte de poudre.

• Optimisation :

◦ Matériau et revêtement de l'outil : sélectionnez le matériau de l'outil approprié (tel que l'acier rapide, le carbure cémenté, la céramique) en fonction du matériau du film (tel que BOPP, CPP, PET, PI) et utilisez des revêtements résistants à l'usure (tels que TiN, TiAlN) pour améliorer considérablement la durée de vie de l'outil et la qualité de coupe.

◦ Rigidité de la structure du porte-outil : Structure de support renforcée pour le porte-outil et le couteau de base avec des matériaux très rigides (tels que l'acier allié) et conception optimisée de la position des nervures pour réduire les vibrations pendant la coupe.

◦ Système de réglage automatique des outils : le système intégré de réglage des outils par laser ou par vision garantit que le jeu et le chevauchement entre les outils supérieurs et inférieurs sont toujours dans des conditions optimales, réduisant ainsi les erreurs de réglage humaines et l'usure rapide causée par un réglage inexact des outils.

3. Système de transmission et de guidage : garantie de bon fonctionnement

• Problèmes majeurs : usure des roulements et des rails de guidage, mauvais équilibre dynamique des rouleaux, entraînant des vibrations de l'équipement, une augmentation du bruit, une déviation du film ou un froissement.

• Optimisation :

◦ Sélection de roulements à billes/rails de guidage : sélectionnez des roulements et des rails linéaires de haute précision de marques renommées pour les zones à grande vitesse et à forte charge, et assurez-vous d'une installation et d'une lubrification appropriées.

◦ Correction de l'équilibre dynamique des rouleaux : tous les rouleaux de guidage et les rouleaux de traction sont calibrés avec un équilibre dynamique de haute précision (tel que le niveau G2.5), qui est la base pour obtenir un fonctionnement stable et à grande vitesse.

◦ Traitement de surface : Un traitement de surface approprié (par exemple, chromage dur, pulvérisation de céramique) sur les rouleaux de guidage améliore la résistance à l'usure, la résistance à la corrosion et garantit un frottement de surface approprié.

4. Système de contrôle : le cerveau et les nerfs de l'appareil

• Problèmes majeurs : faible stabilité du système, faible capacité anti-interférence et diagnostic de panne difficile.

• Optimisation :

◦ PLC et servomoteur hautes performances : Le système PLC et servomoteur avec une fiabilité élevée et une vitesse de traitement rapide sont utilisés pour assurer l'exécution stable d'algorithmes de contrôle complexes tels que le contrôle de la tension conique.

◦ Bus Ethernet industriel : l'Ethernet industriel en temps réel tel qu'EtherCAT et Profinet est utilisé pour remplacer le contrôle par impulsions traditionnel ou le bus de terrain, améliorant la vitesse de communication et la précision de la synchronisation, réduisant le câblage et facilitant le diagnostic.

Partie 2 : Traiter avant la maladie – de la maintenance préventive à la maintenance intelligente

Sur la base de la fiabilité du matériel, grâce à des moyens intelligents, la maintenance est assurée de la post-correction à la pré-prédiction.

1. Collecte de données et surveillance de l'état

• Construire un réseau de capteurs :

◦ Capteur de vibrations : installé sur les principaux composants rotatifs tels que le moteur d'entraînement principal et le boîtier de roulement du moulinet rétractable, il surveille l'accélération et la vitesse des vibrations pour détecter l'usure des roulements, le déséquilibre et les défauts de désalignement à un stade précoce.

◦ Capteur de température : surveille les variations de température dans les roulements, les moteurs, les entraînements et d’autres pièces, et la surchauffe est un précurseur de défaillance.

◦ Capteur de courant/puissance : Surveille la forme d'onde du courant des moteurs principaux et des servomoteurs. Des fluctuations anormales du courant peuvent indiquer des problèmes tels que des variations de charge et des blocages mécaniques.

◦ Capteurs à ultrasons : utilisés pour détecter les fuites dans les systèmes d’air comprimé et les défaillances précoces de lubrification dans les roulements.

2. Analyse des données et diagnostics intelligents (noyau)

• Construire un modèle de santé de l’appareil :

◦ Alarme de seuil : définissez des seuils statiques ou dynamiques pour les vibrations, la température et d'autres paramètres, et déclenchez une alarme lorsqu'ils sont dépassés.

◦ Analyse des tendances : Suivez l'évolution des paramètres clés au fil du temps. Par exemple, si la valeur de vibration d'un roulement est inférieure à la limite d'alarme, mais continue d'augmenter, cela indique que le défaut se développe.

◦ Application de l’algorithme d’IA :

▪ Apprentissage automatique : former des modèles à l'aide de données historiques de fonctionnement normal et de données de panne, permettant au système d'identifier les modèles de fonctionnement anormaux et d'obtenir une alerte précoce.

▪ Système expert : Validez l'expérience de diagnostic des ingénieurs seniors en équipement et construisez une base de connaissances. Lorsqu'une combinaison spécifique de signaux se produit, le système fournit automatiquement les causes possibles des pannes et des recommandations de maintenance.

3. Maintenance prédictive et aide à la décision

• Prédiction de la durée de vie restante : Prévoyez la durée de vie restante des pièces d'usure critiques en fonction de données telles que le kilométrage de coupe des outils et les tendances de vibration des roulements, et générez des ordres de travail de maintenance et des plans d'achat de pièces de rechange au bon moment.

Jumeau numérique : Établissez un modèle virtuel de la machine de refendage et cartographiez l'état de fonctionnement de l'équipement physique en temps réel. La simulation et la déduction des défauts peuvent être réalisées sur le modèle numérique afin d'optimiser les stratégies de maintenance et les paramètres de production.

4. Gestion intelligente de la maintenance

• Assistance à distance AR : lorsque le personnel sur site rencontre des problèmes complexes, il peut se connecter avec des experts à distance via des lunettes AR, et les experts peuvent voir l'image sur site en temps réel et fournir des conseils d'annotation, améliorant ainsi l'efficacité du dépannage.

Maintenir la base de connaissances et l'inspection électronique : Numérisez tous les plans, manuels et historiques de maintenance des équipements, et associez-les aux identifiants des équipements. Le personnel de maintenance peut effectuer des inspections et des maintenances standardisées sur tablette, et les enregistrements sont automatiquement téléchargés.

Recommandations de chemin de mise en œuvre

1. Évaluation et planification : Effectuer une évaluation de la fiabilité des équipements existants afin d'identifier les points faibles et les points à améliorer offrant le meilleur retour sur investissement. Élaborer une feuille de route pour une mise en œuvre progressive.

2. Optimisation de base d'abord : la priorité est donnée à l'optimisation et à la transformation de la fiabilité des composants de base, qui constituent le fondement de toute intelligence.

3. Commencez par les données : commencez par l’installation des capteurs les plus critiques et réalisez d’abord la visualisation des données et les alarmes de base.

4. Approfondissement intelligent : après avoir accumulé des données dans une certaine mesure, introduire progressivement des plateformes d'analyse de données et des algorithmes d'IA pour réaliser une maintenance prédictive.

5. Culture et formation des talents : former l'équipe de maintenance à maîtriser de nouvelles compétences et à passer du statut de « pompiers » à celui de « gestionnaire de la santé des équipements ».

résumé

L'amélioration de la fiabilité des machines de refendage de films est une évolution de la « maintenance réactive » > « maintenance préventive » > « maintenance prédictive ».

• L’optimisation des composants de base est un gène inné pour garantir que l’équipement est « physiquement robuste » et présente une grande fiabilité.

• La maintenance intelligente consiste à équiper l'équipement d'un « système de surveillance de la santé par tous les temps » et d'un « médecin intelligent », qui peut prévoir les risques, diagnostiquer avec précision et intervenir de manière proactive.

Grâce à l'intégration étroite de ces deux aspects, les entreprises peuvent non seulement réduire considérablement les temps d'arrêt imprévus et réduire les coûts de maintenance, mais également améliorer l'excellence des produits et la compétitivité du marché, et finalement réussir la transformation de la fabrication intelligente.