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        如何應(yīng)對(duì)熱熔膠施膠不穩(wěn)定?

        2018-10-08 01:26:20劉余飛諾信中國(guó)有限公司
        生活用紙 2018年9期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        劉余飛 諾信(中國(guó))有限公司

        一次性衛(wèi)生用品生產(chǎn)商在使用傳統(tǒng)生產(chǎn)線時(shí),長(zhǎng)期受到熱熔膠施膠不穩(wěn)定的困擾,例如,生產(chǎn)線開(kāi)機(jī)提速膠量不足、正式生產(chǎn)膠量不穩(wěn)定、停機(jī)降速膠量過(guò)多、產(chǎn)品局部涂膠不均勻,以及熱熔膠設(shè)備磨損老化無(wú)法監(jiān)測(cè)等因素而產(chǎn)生的廢品、次品、故障停機(jī),嚴(yán)重阻礙了生產(chǎn)線的高效率運(yùn)行。諾信根據(jù)多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了傳統(tǒng)熱熔膠設(shè)備存在的嚴(yán)重問(wèn)題,通常表現(xiàn)為以下幾點(diǎn):

        ◆ 生產(chǎn)線提速無(wú)膠或少膠(開(kāi)機(jī)剔廢);

        ◆ 熱熔膠輸送無(wú)法做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);

        ◆ 熱熔膠消耗數(shù)據(jù)無(wú)實(shí)時(shí)記錄(精益生產(chǎn)的需求);

        ◆ 熱熔膠輸送發(fā)生異常時(shí)無(wú)報(bào)警提示;

        ◆ 產(chǎn)品橫向施膠不均勻(提高產(chǎn)品品質(zhì)的需求);

        ◆ 設(shè)備磨損如噴頭閥針系統(tǒng)磨損無(wú)監(jiān)測(cè)(穩(wěn)定生產(chǎn)的需求)。

        諾信一直以來(lái)致力于熱熔膠精確施膠且消耗量可控的研究,但是無(wú)論是傳統(tǒng)的膠機(jī)膠槍系統(tǒng),還是精密計(jì)量的熱熔膠系統(tǒng),它們?cè)跓崛勰z消耗量上都是開(kāi)環(huán)的,也即對(duì)熱熔膠的消耗并沒(méi)有做實(shí)時(shí)反饋與補(bǔ)償。2011年,諾信成功推出了成套的TruFlow流量控制系統(tǒng),很多客戶(hù)因此受益。為了讓更多的行業(yè)客戶(hù)認(rèn)識(shí)并進(jìn)一步了解這套系統(tǒng),本文對(duì)此進(jìn)行比較全面的解析。

        熱熔膠系統(tǒng)閉環(huán)控制包括兩大類(lèi),一類(lèi)是對(duì)輸送膠量的精確閉環(huán)控制,一類(lèi)是對(duì)設(shè)備本身工況的閉環(huán)控制,例如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與調(diào)整膠槍高速運(yùn)行的機(jī)構(gòu)磨損。

        通俗而言,TruFlow流量控制系統(tǒng)就像家里安裝的水表,可以隨時(shí)查看實(shí)時(shí)的水消耗量,以及統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間的消耗總量。但是,僅知道實(shí)時(shí)的水消耗量,意義并不大,我們要通過(guò)這套實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)來(lái)做精確的數(shù)據(jù)反饋與補(bǔ)償,膠量多了需要即刻降下來(lái),少了則需要馬上補(bǔ)充,這就是行業(yè)里通稱(chēng)的“閉環(huán)控制”技術(shù)。

        圖1所示為閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作原理。整套流量閉環(huán)系統(tǒng)由流量計(jì)、信號(hào)反饋系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與運(yùn)算系統(tǒng)構(gòu)成。流量計(jì)用來(lái)測(cè)量實(shí)時(shí)的熱熔膠流量,它的功能和“水表”差不多,信號(hào)反饋系統(tǒng)是由計(jì)數(shù)編碼器與信號(hào)轉(zhuǎn)換器及信號(hào)電纜構(gòu)成,數(shù)據(jù)處理與運(yùn)算系統(tǒng)完全集成在熱熔膠機(jī)系統(tǒng)內(nèi)??拷z槍端安裝的流量計(jì)會(huì)實(shí)時(shí)讀取熱熔膠膠量輸送的情況,并通過(guò)信號(hào)電纜反饋至熱熔膠機(jī)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)比與目標(biāo)膠量值的差異,根據(jù)軟件算法會(huì)產(chǎn)生0~10V不同的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)膠機(jī)的馬達(dá),帶動(dòng)齒輪泵做快慢輸出,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱熔膠膠量輸出的變量可調(diào)控制,也就是閉環(huán)控制。

        圖1 熱熔膠閉環(huán)控制系統(tǒng)

        由流量計(jì)采集到的數(shù)據(jù)反饋至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后,該系統(tǒng)可以每隔125ms存儲(chǔ)一組流量值數(shù)據(jù),最大支持1,440min的數(shù)據(jù)記錄周期。用戶(hù)可以將這些存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)SD卡導(dǎo)入到電腦中,使用常見(jiàn)的Office辦公軟件或者專(zhuān)業(yè)的MiniTab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)追溯和偏差分析,查找某一時(shí)刻膠量異常的數(shù)據(jù)。

        諾信最新研發(fā)的StarterKit聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù),支持iOT物聯(lián)網(wǎng)的組建,用戶(hù)也可以通過(guò)生產(chǎn)線的PLC終端,實(shí)時(shí)讀取流量計(jì)的膠量數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)不光可以用來(lái)記錄和分析,甚至可以與產(chǎn)品剔廢系統(tǒng)聯(lián)動(dòng),當(dāng)PLC終端檢測(cè)到實(shí)時(shí)膠量異常時(shí),即刻剔廢。用戶(hù)不必在生產(chǎn)幾十萬(wàn)片的次品之后才發(fā)現(xiàn)某粘接工位的局部噴嘴堵塞,真正做到熱熔膠輸送可控,出現(xiàn)異常可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)然,熱熔膠機(jī)內(nèi)部集成的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也可以允許用戶(hù)設(shè)定膠量輸出偏差的范圍,超過(guò)這一偏差設(shè)定值后自動(dòng)觸發(fā)警報(bào),甚至故障停機(jī)信號(hào)。

        下面一組用戶(hù)數(shù)據(jù)顯示了傳統(tǒng)設(shè)備和流量計(jì)設(shè)備的工作結(jié)果差異,該數(shù)據(jù)是由熱熔膠機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)存儲(chǔ),再經(jīng)過(guò)Excel表格軟件分析得來(lái)。

        圖2 生產(chǎn)線膠量輸送情況

        圖2為生產(chǎn)線運(yùn)行時(shí)記錄的數(shù)據(jù),圖中的黑色折線代表了目標(biāo)膠量值,藍(lán)色曲線和紅色曲線分別代表了未安裝和安裝了閉環(huán)控制流量計(jì)系統(tǒng)時(shí)的膠量輸送情況。這組數(shù)據(jù)正好反映出當(dāng)前行業(yè)內(nèi)的熱熔膠輸送工況,傳統(tǒng)設(shè)備開(kāi)機(jī)提速的時(shí)間段,膠槍基本上處于無(wú)膠的狀態(tài),圖中顯示差不多足足等待了5min,膠量輸出才達(dá)到了目標(biāo)值。相反,一旦有流量計(jì)的介入,開(kāi)機(jī)提速的瞬間膠量輸送基本也就正常了(紅線和黑線貼合代表輸出與目標(biāo)一致)。因此,流量計(jì)可以幫助生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)快速的膠量跟蹤,這得益于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的精確算法。在生產(chǎn)以及停機(jī)階段,該系統(tǒng)同樣可以做閉環(huán)控制,實(shí)現(xiàn)膠量的無(wú)差別輸出。

        在TruFlow流量控制產(chǎn)品構(gòu)成中,除了流量計(jì),還包括TruFlow分流器和TruFlow膠槍。分流器在流量計(jì)的基礎(chǔ)上,增加了兩路熱熔膠系統(tǒng)等量輸出的功能。而TruFlow膠槍除了可以實(shí)現(xiàn)流量計(jì)的功能外,還可以大幅度改善產(chǎn)品在材料橫向上的施膠精度,同等條件下用戶(hù)可以選擇更薄的材料,更低的施膠定量,改善產(chǎn)品質(zhì)量。下面是TruFlow膠槍可以帶給用戶(hù)的好處。

        圖3 TruFlow計(jì)量膠槍

        為了提高材料橫向施膠精度,在TruFlow膠槍的槍體上安放了一組規(guī)格相同的精密齒輪片,如圖4所示,多組齒輪片在膠槍內(nèi)部做精確的分流,保證供給噴頭的每一路膠量一致,而膠槍內(nèi)部的高精度編碼器可以更加精準(zhǔn)地傳遞膠量信號(hào)并反饋給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

        圖4 精密齒輪片

        實(shí)驗(yàn)室測(cè)試數(shù)據(jù)表明,在200mm的噴膠寬度上,傳統(tǒng)膠槍的橫向施膠精度偏差大約在10%~20%之間。同時(shí),采用單喉管供膠的傳統(tǒng)膠槍往往存在材料中間區(qū)域膠量過(guò)大,而兩側(cè)區(qū)域膠量過(guò)小的偏差問(wèn)題。因此也就限制了用戶(hù)使用更薄的材料和更低的施膠定量,膠量低了兩側(cè)粘接失效,膠量高了中間區(qū)域則出現(xiàn)熱熔膠反滲。而TruFlow膠槍則可輕松解決這一頑癥,無(wú)論是噴涂還是刮涂的應(yīng)用,同等條件下相比傳統(tǒng)膠槍它可以將橫向施膠精度誤差控制在5%以?xún)?nèi),因此帶來(lái)的是用戶(hù)成本節(jié)省和產(chǎn)品質(zhì)量提升,做到精益生產(chǎn)。

        以上流量控制系統(tǒng)已經(jīng)可以解決開(kāi)篇提到的傳統(tǒng)設(shè)備存在的膠量閉環(huán)控制的問(wèn)題,針對(duì)設(shè)備本身工況監(jiān)測(cè)的閉環(huán)控制,諾信也有相應(yīng)的解決方案,即Optistroke閥針行程監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。

        圖5 Optistroke閥針行程監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)

        這套系統(tǒng)的工作原理是采用光電傳感器監(jiān)測(cè)噴頭內(nèi)部的閥針運(yùn)行工況,專(zhuān)用的監(jiān)測(cè)軟件可以實(shí)時(shí)獲取閥針的運(yùn)行軌跡是否發(fā)生偏離。在經(jīng)過(guò)數(shù)月的生產(chǎn)后,閥針往往已經(jīng)因局部磨損而發(fā)生了位移,此時(shí)Optistroke系統(tǒng)便可感知到異常,并聯(lián)動(dòng)膠型控制器做相應(yīng)的開(kāi)、關(guān)槍補(bǔ)償,保證熱熔膠在產(chǎn)品上不會(huì)發(fā)生前后移位,這一過(guò)程也稱(chēng)之為閥針設(shè)備的閉環(huán)控制。當(dāng)閥針徹底磨損失效,Optistroke系統(tǒng)便即刻發(fā)出報(bào)警信號(hào)給生產(chǎn)線。因此,在高速運(yùn)行的設(shè)備上,這套系統(tǒng)可以減少因設(shè)備磨損而帶來(lái)的生產(chǎn)率下降,以及降低無(wú)法監(jiān)測(cè)的次品發(fā)生率,充分確保用戶(hù)做到精益生產(chǎn)。

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