Description du système d'enroulement et de rembobinage de la machine de découpe de feuilles de marquage à chaud

Le système d'enroulement et de déroulement de la machine de refendage de film de marquage à chaud est l'élément central de l'équipement, déterminant directement la qualité du rouleau fini. Le film de marquage à chaud a généralement une épaisseur de seulement 6 à 20 µm, une surface lisse, une faible élongation et des structures de revêtement fragiles. Sa sensibilité aux variations de tension et aux contacts mécaniques est bien supérieure à celle des films d'emballage ordinaires. Quelle que soit la vitesse de refendage ou la précision de la lame, si le système d'enroulement et de rembobinage ne peut pas enrouler chaque mètre de film avec une tension adéquate et des extrémités nettes, la précision de l'étape précédente ne peut être atteinte. Cet article se concentre sur les deux sous-systèmes de déroulement et de rembobinage, en expliquant leur composition fonctionnelle, leur logique de commande et les points clés des réglages courants.

1. Système de déroulement : La régularité est essentielle pour une coupe précise

La tâche du système de déroulement peut sembler simple : détendre la bobine principale et l’introduire dans la zone de la lame de refendage. En pratique, son rôle est pourtant crucial pour isoler les perturbations et établir une tension de base. Du passage d’une bobine pleine à un noyau creux, le diamètre peut varier considérablement, entraînant une variation importante de l’inertie de rotation. Si l’extrémité de déroulement ne peut être ajustée en temps réel, les fluctuations de tension seront directement transmises à la lame de refendage, provoquant des écarts dimensionnels ou des plis dans le matériau.

L'actionneur principal du mécanisme de déroulement est généralement composé d'un arbre à détente pneumatique et d'un frein magnétique. L'arbre à détente pneumatique assure le serrage du noyau de la bobine. La pression d'air est généralement réglée entre 0,4 et 0,6 MPa. Pour les bobines en papier, on utilise une valeur inférieure, tandis que pour les noyaux en plastique ou en aluminium, une valeur légèrement supérieure est acceptable. Après le gonflage, la tenue de la pression doit être vérifiée. Si la chute de pression dépasse 0,05 MPa en 5 minutes, cela indique une fuite ; le noyau glissera alors lentement pendant le déroulement, la tension se stabilisant d'abord puis se relâchant. Les freins magnétiques appliquent un couple de résistance inverse, et la stabilité du couple de sortie détermine directement la régularité du déroulement. En cas de faible courant prolongé, les particules magnétiques ont tendance à s'agglomérer. Pour les freins utilisés pendant plus d'un an, il est recommandé d'augmenter le courant de consigne de 10 à 15 % afin de compenser la dégradation des performances.

En matière de stratégie de contrôle, il est déconseillé d'appliquer une tension constante à l'extrémité de déroulement. Lorsque le diamètre de la bobine diminue et que le couple de freinage reste inchangé, les contraintes internes du matériau deviennent progressivement instables, ce qui rend la couche de base de la grande bobine sujette à un étirement excessif et à l'apparition de stries longitudinales lors du déroulement. La solution consiste à activer le contrôle de conicité inversée : le système de contrôle réduit automatiquement le couple de freinage en fonction du diamètre du rouleau en temps réel, garantissant ainsi que la feuille conserve une contrainte de surface similaire au moment du retrait du rouleau maître. La tension de référence dépend de la largeur et de l'épaisseur. Pour les feuilles de marquage à chaud, la tension se situe généralement entre 3 N et 8 N. Lors d'un fonctionnement à haute vitesse, les vibrations latérales peuvent légèrement augmenter de 5 % à 10 %. Si des marques d'étirement longitudinales apparaissent, il convient de les réinitialiser immédiatement.

De plus, le déroulement et la correction des déviations constituent la première étape pour garantir la précision du refendage. Le capteur photoélectrique détecte la position du bord de la bobine mère, en mode de suivi de bord ou de ligne, et le signal de déviation actionne le déplacement latéral du banc de déroulement. Si la réponse de correction est trop lente, le décalage s'accumule avant l'entrée dans la lame ; si elle est trop rapide, elle risque d'introduire de nouvelles oscillations. Les équipements modernes découplent généralement l'exécution de la correction du contrôle de tension afin d'éviter toute interférence.

2. Système de collecte : Seuls les rouleaux complets sont considérés comme complets.

Le rebobinage est l'étape finale de la qualité du refendage. Les manifestations d'un rebobinage irrégulier du film de marquage à chaud sont variées : faces d'extrémité irrégulières, rouleaux en forme de tour, protubérances locales, bords en forme de cloche. Cependant, les causes profondes sont très concentrées : un contrôle de tension instable et un mauvais état des rouleaux, représentant plus de 80 % du total. Par conséquent, la description du système de rebobinage doit s'articuler autour de deux axes principaux : les rouleaux de tension et de pression.

Le contrôle de la tension d'enroulement repose essentiellement sur la conicité. Lors de l'enroulement, le diamètre augmente progressivement, passant d'une bobine creuse à une bobine pleine, avec un rapport de diamètre de 5:1, voire plus. Si la tension est constante, le matériau extérieur exerce une compression excessive sur la couche intérieure, provoquant un léger glissement en bout de bobine et une forte compression de l'âme, formant ainsi des plis en forme de marguerite. Le principe du contrôle de la conicité est le suivant : à mesure que le diamètre de la bobine augmente, la tension d'enroulement diminue selon un rapport prédéfini. Pour les matériaux fins comme les films de marquage à chaud, il est recommandé de régler le taux de conicité entre 60 % et 80 %, ce qui signifie que la tension de la bobine pleine doit chuter à 60 % à 80 % de sa valeur initiale. Une solution plus précise utilise un contrôle segmenté : la section initiale (0 à 20 % du diamètre de la bobine) assure une âme lisse et bien ajustée avec une tension plus faible ; la section à tension constante (20 à 70 %) maintient une pression intercouche stable ; la section de réduction de la conicité (70 à 100 %) diminue progressivement la tension pour compenser la compression supplémentaire due au poids de la bobine extérieure. La valeur de référence de la tension peut être de 2 à 4 N par millimètre de largeur, en commençant par un essai à une tension légèrement inférieure. En cas de glissement intercouche sur la face d'extrémité, augmenter la tension de 5 à 10 %.

L'arbre d'enroulement utilise généralement soit un arbre à détente par gaz, soit un arbre à glissement. L'arbre à détente par gaz convient au refendage conventionnel, tandis que l'arbre à glissement permet une légère différence de vitesse entre les rouleaux lors de l'enroulement simultané de plusieurs rouleaux, compensant ainsi les variations d'épaisseur ou de tension entre les bandes refendées. Chaque arbre d'enroulement est généralement entraîné par un servomoteur indépendant, garantissant une tension constante sur l'ensemble des rouleaux, quel que soit leur diamètre.

Le rôle du rouleau de pression est souvent sous-estimé. Il ne s'agit pas seulement de « presser le rouleau », mais aussi d'expulser uniformément l'air emprisonné entre les couches, contribuant ainsi à établir le frottement intercouche et à limiter le glissement axial du film. Le parallélisme entre l'axe du rouleau et celui de l'arbre d'enroulement est primordial, et l'erreur doit être inférieure à 0,05 mm/m. Si une extrémité du rouleau de pression est trop serrée et l'autre trop lâche, chaque rotation du rouleau de film sera soumise à une poussée axiale, provoquant un enroulement en tour. Le réglage de la pression doit également varier en fonction du diamètre de la bobine : en début d'enroulement, le diamètre étant faible, l'air intercouche est facilement expulsé, ce qui nécessite une pression de contact plus élevée ; en fin d'enroulement, à mesure que le diamètre augmente, la pression doit diminuer progressivement ; sinon, des marques transversales risquent d'apparaître sur la surface du film, voire de provoquer sa rupture. La dureté superficielle du rouleau de pression doit être comprise entre HS 60 et 75. Une dureté excessive entraîne facilement des déformations et une répartition inégale de la pression, tandis qu'une dureté excessive ne permet pas de compenser les légères variations d'épaisseur du film.

3. Coordination de l'enroulement et du déroulement et interface globale de la machine

Le déroulement et l'enroulement ne sont pas indépendants. La zone où se situe la lame de refendage doit former une section de transition à tension relativement neutre, afin que la feuille ne subisse pas une tension longitudinale excessive à l'approche du point de cisaillement. Dans le cas contraire, la lame circulaire procéderait à une découpe par arrachement plutôt qu'à un cisaillement pur, ce qui engendrerait des bavures. Les machines de refendage modernes séparent généralement la tension de déroulement, la tension de traction et la tension d'enroulement en zones de contrôle indépendantes. Grâce à des rouleaux flottants ou des capteurs de tension, chaque segment est contrôlé et l'automate programmable coordonne les valeurs de consigne pour chaque segment, permettant ainsi à la feuille de suivre une courbe de tension régulière du rouleau maître au rouleau fini.

Côté opérationnel, l'écran tactile centralise le paramétrage (tension de référence de déroulement, tension de démarrage d'enroulement, taux de conicité et courbe de pression du cylindre de compression) et affiche en temps réel le diamètre du cylindre et les valeurs de tension. Le dosage automatique et l'arrêt à longueur fixe s'appuient sur le retour d'information d'un codeur pour l'enroulement et le déroulement, garantissant ainsi une longueur constante pour chaque cylindre. Lors du réenroulement, la plateforme de réception gère le raccordement de la bobine mère ou le déroulement du produit fini. Le système d'enroulement et de déroulement passe en mode veille ou à basse vitesse, puis, une fois la nouvelle bobine en place, la tension est rétablie et la vitesse de fonctionnement est accélérée.

Conclusion

Le système d'enroulement et de rembobinage de la machine de refendage de feuilles pour marquage à chaud résout un problème complexe : l'extrémité de déroulement doit être fermement tirée, l'extrémité d'enroulement roulée uniformément, et la feuille refendue en son milieu ne doit ni se détendre ni se tendre. En maîtrisant le contrôle de maintien de la pression de l'arbre d'expansion, la compensation de courant du frein magnétique, le réglage segmenté de la conicité d'enroulement, ainsi que la logique du parallélisme et de la liaison des pressions, les opérateurs peuvent rapidement déterminer si le problème se situe au niveau du déroulement ou du rembobinage, et si un réglage des paramètres ou une inspection du matériel est nécessaire en cas d'anomalies sur la face d'extrémité. Une fois ce système optimisé, la qualité du refendage de feuilles pour marquage à chaud est véritablement assurée.