ระบบควบคุมความตึงสำหรับเครื่องตัดฟิล์ม: เหตุใดจึงเป็นสิ่งสำคัญต่อคุณภาพการตัด?

ระบบควบคุมความตึงของเครื่องตัดฟิล์มเป็นกุญแจสำคัญต่อคุณภาพของเครื่องตัดฟิล์ม เนื่องจากส่งผลโดยตรงต่อความเรียบ ความแม่นยำของขนาด คุณภาพขอบ และประสิทธิภาพในการประมวลผลของฟิล์ม ต่อไปนี้คือการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับบทบาทหลักและหลักการของเครื่อง:

1. ผลโดยตรงจากความตึงเครียดที่ไม่เท่ากัน

• การเสียรูปของวัสดุ: แรงดึงที่มากเกินไปจะทำให้ฟิล์มเกิดการเสียรูปเนื่องจากแรงดึง (เช่น ฟิล์มบางและบิดเบี้ยว) ในขณะที่แรงดึงที่น้อยเกินไปอาจทำให้ฟิล์มหย่อนและย่นได้

• ข้อบกพร่องของขอบ: ความผันผวนของแรงดึงอาจทำให้เกิดขอบที่ไม่เรียบ (มีเสี้ยน ขรุขระ) หรือแม้กระทั่งฟิล์มแตกในระหว่างการตัด

• คุณภาพการพัน: แรงตึงของการพันที่ไม่เสถียรอาจทำให้เกิด "ซี่โครงแตก" (โป่งพองในบริเวณนั้น) ขอบยุบ หรือชั้นอากาศภายในคอยล์แทรกเข้ามา ส่งผลต่อการคลายออกและการประมวลผลในภายหลัง

2. ฟังก์ชันหลักของการควบคุมความตึงเครียด

• เสถียรภาพแบบไดนามิก: การตรวจจับความตึงแบบเรียลไทม์ผ่านเซ็นเซอร์ (เช่น ลูกกลิ้งความตึง เบรกอนุภาคแม่เหล็ก) การตอบรับแบบวงปิดจะปรับแรงบิดหรือความเร็วของมอเตอร์คลาย/คลาย โดยชดเชยการรบกวน เช่น การเปลี่ยนแปลงความเร็วและความหนาของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ

• การควบคุมแบบแบ่งส่วน: เครื่องตัดโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นพื้นที่คลายม้วน พื้นที่ดึง และพื้นที่ม้วน และต้องปรับความตึงของแต่ละส่วนอย่างอิสระและประสานกัน (ตัวอย่างเช่น ความตึงของการม้วนจะต้องลดลงเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของการม้วนเพิ่มขึ้น)

• ความสามารถในการปรับตัวของวัสดุ: ฟิล์มต่างชนิด (เช่น PET, PE, BOPP) มีโมดูลัสของความยืดหยุ่นและความแข็งแรงแรงดึงต่างกัน และต้องใช้เส้นโค้งแรงดึงที่สอดคล้องกัน

3. เทคโนโลยีหลักส่งผลต่อคุณภาพของการตัด

• การควบคุมความเรียว: ควรลดความตึงตามสัดส่วนในระหว่างการพัน (ปัจจัยความเรียว) เพื่อป้องกันไม่ให้ฟิล์มด้านนอกบีบชั้นด้านในและทำให้เกิด "แกนแข็ง"

• การชดเชยความเฉื่อย: เมื่อเร่งความเร็ว/ลดความเร็ว ระบบจะต้องคาดการณ์ผลของความเฉื่อยต่อความตึงเครียด (เช่น แรงเฉื่อยจะทำให้ความตึงเครียดเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันในระหว่างการหยุดฉุกเฉินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางคอยล์ขนาดใหญ่)

• การเชื่อมโยงการแก้ไข: ระบบความตึงต้องได้รับการประสานงานกับอุปกรณ์นำทาง (EPC) เพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงความตึงแบบฉับพลันข้างเดียวที่เกิดจากการเบี่ยงเบน

4. ทิศทางการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบขั้นสูง

• อัลกอริทึมอัจฉริยะ: PID แบบฟัซซี่หรือการควบคุมแบบปรับตัวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุหรือความผันผวนของพารามิเตอร์กระบวนการ

• การควบคุมแบบไม่ใช้เซ็นเซอร์: ประเมินความตึงด้วยกระแสมอเตอร์ (ประหยัดต้นทุนฮาร์ดแวร์ แต่มีความแม่นยำน้อยกว่าเล็กน้อย)

• ฝาแฝดทางดิจิทัล: จำลองการรวมพารามิเตอร์ต่างๆ ผ่านการจำลองและปรับเส้นโค้งความตึงล่วงหน้าเพื่อลดการสูญเสียของเครื่องทดสอบ

5. ปัญหาทั่วไปในการผลิตจริง

• ความแตกต่างระหว่างแบบคงที่และแบบไดนามิก: แรงตึงแบบคงที่ถือเป็นปกติในระหว่างการว่าจ้าง แต่สูญเสียการควบคุมเนื่องจากการสั่นสะเทือนหรือความล่าช้าในระหว่างการทำงานความเร็วสูง

• เอฟเฟกต์การลื่นของวัสดุ: ความผันผวนของแรงดึงเป็นระยะๆ อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างฟิล์มบางชนิด (เช่น CPP) และลูกกลิ้ง

• การรบกวนสิ่งแวดล้อม: การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิส่งผลต่อความยืดหยุ่นของฟิล์ม และการเปลี่ยนแปลงความชื้นอาจทำให้การดูดซับไฟฟ้าสถิตรบกวนเซ็นเซอร์ได้

บทสรุป

ระบบควบคุมความตึงเปรียบเสมือน "ระบบประสาทส่วนกลาง" ของเครื่องตัดฟิล์ม ความแม่นยำและเสถียรภาพของระบบเป็นตัวกำหนดความสม่ำเสมอของคุณภาพการตัดโดยตรง เครื่องตัดความแม่นยำสูงสมัยใหม่ (เช่น เครื่องตัดที่ใช้กับเครื่องแยกแบตเตอรี่ลิเธียมหรือฟิล์มออปติคอล) จำเป็นต้องควบคุมความผันผวนของความตึงให้อยู่ในระดับ ±1% ซึ่งต้องอาศัยการประสานงานเชิงลึกระหว่างการออกแบบเชิงกล เทคโนโลยีเซ็นเซอร์ และอัลกอริทึมการควบคุม