如何应对热熔胶施胶不稳定？

刘余飞 诺信（中国）有限公司

一次性卫生用品生产商在使用传统生产线时，长期受到热熔胶施胶不稳定的困扰，例如，生产线开机提速胶量不足、正式生产胶量不稳定、停机降速胶量过多、产品局部涂胶不均匀，以及热熔胶设备磨损老化无法监测等因素而产生的废品、次品、故障停机，严重阻碍了生产线的高效率运行。诺信根据多年的行业经验总结了传统热熔胶设备存在的严重问题，通常表现为以下几点：

◆ 生产线提速无胶或少胶（开机剔废）；

◆ 热熔胶输送无法做到实时监测；

◆ 热熔胶消耗数据无实时记录（精益生产的需求）；

◆ 热熔胶输送发生异常时无报警提示；

◆ 产品横向施胶不均匀（提高产品品质的需求）；

◆ 设备磨损如喷头阀针系统磨损无监测（稳定生产的需求）。

诺信一直以来致力于热熔胶精确施胶且消耗量可控的研究，但是无论是传统的胶机胶枪系统，还是精密计量的热熔胶系统，它们在热熔胶消耗量上都是开环的，也即对热熔胶的消耗并没有做实时反馈与补偿。2011年，诺信成功推出了成套的TruFlow流量控制系统，很多客户因此受益。为了让更多的行业客户认识并进一步了解这套系统，本文对此进行比较全面的解析。

热熔胶系统闭环控制包括两大类，一类是对输送胶量的精确闭环控制，一类是对设备本身工况的闭环控制，例如实时监测与调整胶枪高速运行的机构磨损。

通俗而言，TruFlow流量控制系统就像家里安装的水表，可以随时查看实时的水消耗量，以及统计一段时间的消耗总量。但是，仅知道实时的水消耗量，意义并不大，我们要通过这套实时计量系统来做精确的数据反馈与补偿，胶量多了需要即刻降下来，少了则需要马上补充，这就是行业里通称的“闭环控制”技术。

图1所示为闭环控制系统的工作原理。整套流量闭环系统由流量计、信号反馈系统、数据处理与运算系统构成。流量计用来测量实时的热熔胶流量，它的功能和“水表”差不多，信号反馈系统是由计数编码器与信号转换器及信号电缆构成，数据处理与运算系统完全集成在热熔胶机系统内。靠近胶枪端安装的流量计会实时读取热熔胶胶量输送的情况，并通过信号电缆反馈至热熔胶机的数据处理系统，该系统会自动对比与目标胶量值的差异，根据软件算法会产生0～10V不同的电压来驱动胶机的马达，带动齿轮泵做快慢输出，从而实现对热熔胶胶量输出的变量可调控制，也就是闭环控制。

图1 热熔胶闭环控制系统

由流量计采集到的数据反馈至数据处理系统后，该系统可以每隔125ms存储一组流量值数据，最大支持1,440min的数据记录周期。用户可以将这些存储的数据通过SD卡导入到电脑中，使用常见的Office办公软件或者专业的MiniTab软件进行数据追溯和偏差分析，查找某一时刻胶量异常的数据。

诺信最新研发的StarterKit联网控制技术，支持iOT物联网的组建，用户也可以通过生产线的PLC终端，实时读取流量计的胶量数据，这些数据不光可以用来记录和分析，甚至可以与产品剔废系统联动，当PLC终端检测到实时胶量异常时，即刻剔废。用户不必在生产几十万片的次品之后才发现某粘接工位的局部喷嘴堵塞，真正做到热熔胶输送可控，出现异常可实时监测。当然，热熔胶机内部集成的数据处理系统也可以允许用户设定胶量输出偏差的范围，超过这一偏差设定值后自动触发警报，甚至故障停机信号。

下面一组用户数据显示了传统设备和流量计设备的工作结果差异，该数据是由热熔胶机内部的数据处理系统实时存储，再经过Excel表格软件分析得来。

图2 生产线胶量输送情况

图2为生产线运行时记录的数据，图中的黑色折线代表了目标胶量值，蓝色曲线和红色曲线分别代表了未安装和安装了闭环控制流量计系统时的胶量输送情况。这组数据正好反映出当前行业内的热熔胶输送工况，传统设备开机提速的时间段，胶枪基本上处于无胶的状态，图中显示差不多足足等待了5min，胶量输出才达到了目标值。相反，一旦有流量计的介入，开机提速的瞬间胶量输送基本也就正常了（红线和黑线贴合代表输出与目标一致）。因此，流量计可以帮助生产线实现快速的胶量跟踪，这得益于数据处理系统的精确算法。在生产以及停机阶段，该系统同样可以做闭环控制，实现胶量的无差别输出。

在TruFlow流量控制产品构成中，除了流量计，还包括TruFlow分流器和TruFlow胶枪。分流器在流量计的基础上，增加了两路热熔胶系统等量输出的功能。而TruFlow胶枪除了可以实现流量计的功能外，还可以大幅度改善产品在材料横向上的施胶精度，同等条件下用户可以选择更薄的材料，更低的施胶定量，改善产品质量。下面是TruFlow胶枪可以带给用户的好处。

图3 TruFlow计量胶枪

为了提高材料横向施胶精度，在TruFlow胶枪的枪体上安放了一组规格相同的精密齿轮片，如图4所示，多组齿轮片在胶枪内部做精确的分流，保证供给喷头的每一路胶量一致，而胶枪内部的高精度编码器可以更加精准地传递胶量信号并反馈给数据处理系统。

图4 精密齿轮片

实验室测试数据表明，在200mm的喷胶宽度上，传统胶枪的横向施胶精度偏差大约在10%～20%之间。同时，采用单喉管供胶的传统胶枪往往存在材料中间区域胶量过大，而两侧区域胶量过小的偏差问题。因此也就限制了用户使用更薄的材料和更低的施胶定量，胶量低了两侧粘接失效，胶量高了中间区域则出现热熔胶反渗。而TruFlow胶枪则可轻松解决这一顽症，无论是喷涂还是刮涂的应用，同等条件下相比传统胶枪它可以将横向施胶精度误差控制在5%以内，因此带来的是用户成本节省和产品质量提升，做到精益生产。

以上流量控制系统已经可以解决开篇提到的传统设备存在的胶量闭环控制的问题，针对设备本身工况监测的闭环控制，诺信也有相应的解决方案，即Optistroke阀针行程监测与控制系统。

图5 Optistroke阀针行程监测与控制系统

这套系统的工作原理是采用光电传感器监测喷头内部的阀针运行工况，专用的监测软件可以实时获取阀针的运行轨迹是否发生偏离。在经过数月的生产后，阀针往往已经因局部磨损而发生了位移，此时Optistroke系统便可感知到异常，并联动胶型控制器做相应的开、关枪补偿，保证热熔胶在产品上不会发生前后移位，这一过程也称之为阀针设备的闭环控制。当阀针彻底磨损失效，Optistroke系统便即刻发出报警信号给生产线。因此，在高速运行的设备上，这套系统可以减少因设备磨损而带来的生产率下降，以及降低无法监测的次品发生率，充分确保用户做到精益生产。