نظام التحكم في التوتر لآلات تقطيع الأفلام: لماذا يعد أمرًا مهمًا لجودة التقطيع؟

يُعد نظام التحكم في شد آلة تقطيع الفيلم عاملاً أساسياً في جودة الآلة، إذ يؤثر بشكل مباشر على استواء الفيلم ودقته البعدية وجودة حوافه وأداء معالجته اللاحقة. وفيما يلي تحليل مفصل لدوره ومبادئه الأساسية:

1. العواقب المباشرة للتوتر غير المتكافئ

• تشوه المادة: سيؤدي الشد المفرط إلى تشوه الشد للفيلم (مثل الترقق والانحناء)، في حين أن الشد القليل جدًا قد يؤدي إلى الترهل والتجعد.

• عيوب الحافة: يمكن أن تتسبب تقلبات التوتر بسهولة في ظهور حواف غير متساوية (نتوءات، خشنة) أو حتى أغشية مكسورة أثناء التقطيع.

• جودة اللف: يمكن أن يؤدي توتر اللف غير المستقر إلى ظهور "أضلاع متفجرة" (انتفاخات محلية)، أو انهيار الحواف، أو تراكم الهواء الداخلي في الملف، مما يؤثر على فك اللف والمعالجة اللاحقة.

2. الوظيفة الأساسية للتحكم في التوتر

• الاستقرار الديناميكي: الكشف في الوقت الحقيقي عن التوتر من خلال أجهزة الاستشعار (على سبيل المثال، بكرات التوتر، فرامل الجسيمات المغناطيسية)، وردود الفعل المغلقة تضبط عزم الدوران أو سرعة محرك فك اللف/اللف، وتعويض التداخل مثل تغييرات السرعة وسمك المادة غير المتساوي.

• التحكم المجزأ: تنقسم آلة التقطيع عادة إلى منطقة فك اللف، ومنطقة الجر، ومنطقة اللف، ويجب تعديل شد كل قسم بشكل مستقل وتنسيقه (على سبيل المثال، يجب أن ينخفض ​​شد اللف مع زيادة قطر اللف).

• قابلية التكيف مع المواد: تتمتع الأفلام المختلفة (مثل PET وPE وBOPP) بمعامل مرونة وقوة شد مختلفة، ويجب مطابقة منحنيات الشد المقابلة.

3. تؤثر التقنيات الرئيسية على جودة التقطيع

• التحكم في التدرج: يجب تقليل التوتر بشكل متناسب أثناء اللف (عامل التدرج) لمنع الفيلم الخارجي من الضغط على الطبقة الداخلية والتسبب في "قلب صلب".

• تعويض القصور الذاتي: عند التسارع/التباطؤ، يحتاج النظام إلى التنبؤ بتأثير القصور الذاتي على الشد (على سبيل المثال، ستؤدي قوة القصور الذاتي إلى زيادة مفاجئة في الشد أثناء التوقف الطارئ لملف كبير القطر).

• ربط التصحيح: يجب تنسيق نظام الشد مع جهاز التوجيه (EPC) لتجنب التغيرات المفاجئة في الشد من جانب واحد الناجمة عن الانحراف.

4. اتجاه تحسين الأنظمة المتقدمة

• الخوارزميات الذكية: التحكم الضبابي PID أو التحكم التكيفي للاستجابة للتغيرات في خصائص المواد أو التقلبات في معلمات العملية.

• التحكم بدون مستشعر: تقدير التوتر عن طريق تيار المحرك (توفير تكاليف الأجهزة، ولكن أقل دقة قليلاً).

• التوأم الرقمي: محاكاة مجموعات مختلفة من المعلمات من خلال المحاكاة وضبط منحنى التوتر مسبقًا لتقليل خسائر آلة الاختبار.

5. المشاكل النموذجية في الإنتاج الفعلي

• الفرق بين الشد الثابت والديناميكي: يعتبر الشد الثابت أمرًا طبيعيًا أثناء التشغيل، ولكن قد يحدث فقدان السيطرة بسبب الاهتزاز أو التأخير أثناء التشغيل بسرعة عالية.

• تأثير انزلاق المادة: يمكن أن تحدث تقلبات دورية في التوتر بسبب التغيرات في معامل الاحتكاك بين أفلام معينة (على سبيل المثال، CPP) والبكرات.

• التداخل البيئي: تؤثر التغيرات في درجات الحرارة على مرونة الفيلم، كما يمكن أن تتسبب التغيرات في الرطوبة في حدوث تداخل بين الامتصاص الكهروستاتيكي والمستشعر.

خاتمة

يُعد نظام التحكم في الشد بمثابة "الجهاز العصبي المركزي" لآلة تقطيع الأغشية، حيث تُحدد دقته واستقراره بشكل مباشر ثبات جودة التقطيع. حتى آلات التقطيع الحديثة عالية الدقة (مثل تلك المستخدمة في فواصل بطاريات الليثيوم أو الأغشية البصرية) تتطلب التحكم في تقلبات الشد ضمن ±1%، مما يتطلب تنسيقًا دقيقًا للتصميم الميكانيكي وتكنولوجيا المستشعرات وخوارزميات التحكم.