高温辊压机放卷在线驳接换卷技术方案

周章富

摘要：高温辊压机设备是无胶双面板生产设备之一，其设备生产线短，有五个放卷轴和三个收卷轴组成（放卷与收卷各有二条轴为保护TPI轴）。设备布局密集，其中放卷单元都是单轴放卷，无法实现连续性生产换卷，每次换卷都要停止设备脱机更换原材料，每次每种原材料换卷都浪费共约18米的原材料，大大增加了产生成本，降低了合格率。若在每个放卷轴各增加一个在线切换放卷轴 ，将会大大的减少原材料的损耗。

关键词：高温辊压机  无胶双面板生产  放卷 驳接

一、背景

高温辊压机是生产无胶双面板的一种核心设备，是利用高温加热辊恒温覆合连续辊压的生产方式。高温辊压机生产的无胶双面板是经三层（上层铜箔、中层PI膜、下层铜箔）材料经高温辊压后成型的产品，但是市面上标配的高温辊压机基本是三轴同时放卷的高温辊压机。三轴同时放卷高温辊压机产生合格率普遍不高（≥92%），存在主要原因是，如果有其中一种放卷材料需要更换，都要全线停机手动驳接更换，停机就一定有损耗。经了解，每次停机更换材料过程都会使三种原材料各浪费≥6米，影响停机≥8分钟，而且停机转型非常繁琐，操作者出错的风险也很高等。根据统计，每天约有24次停机更换原材料操作，共浪费原材料≥432米（24×6×3），影响停机时间≥192分钟，另外停机更换材料需要2名员工同时配合操作，增加人力的投入。

因此，每天放卷更换原材料浪费大，严重影响到产品合格率的提高，每天停机时间长也影响到产品的产出率，并且需要多人配合操作也增加人力的固定投入等。经研究评估，设备结构设计上有优化的空间，由于三轴放卷变六轴放卷来实现放卷材料不停机在线驳接功能。所以，无论是从提高产品合格率、降低损耗、提高产量、提高质量以及降低人工成本等那方面去考虑，都有存在改善的必要性和紧迫性。

二、改善方案

通过对设备传动结构设计，增加从动轴和刹车装置实现双轴切换传动技术，实现原材料放卷在线驳接。主要改善方案如下：

1、每种放卷轴增加一条切换轴，可相互切换。

2、选用磁粉离合器制动与電机连接实现张力控制。

三、改造过程

1、高温辊压机放卷是三轴机构，且上轴、中轴、下轴都是在同一平面上，可以通过改造增加三个放卷轴进行两两相互切换驳接原材料，经过对设备结构位置模拟后，由原来的3轴增加到6轴放卷，每两轴间距为330mm，可满足改造要求，来达到可不停机在线驳接切换的目的。

1）设备改善前的简图，如下图一、图二所示：

2、设备改善设计结构简图，如下图三所示：

3、单轴放卷磁粉控制系统原理如下图四所述：

4、具体操作方式：

实施例一：新增放卷轴装有刹车装置，当放卷A轴材料需换卷前，将B轴装上材料，等待在线换卷。在线换卷时，设备正常运行，降低车速，将B轴贴上胶带（预留一部分胶带粘附A轴的材料），然后将B轴的材料粘附在A轴的材料上，待B轴材料绷紧有张力时，用美工刀手动将A轴材料割断，B轴在线放卷，提车速正常开机。详细如下图五所示：

实例二：新增放卷轴装有电机和磁粉离合装置，当放卷B轴材料需换卷前，将A轴装上材料，等待在线换卷。在线换卷时，设备正常运行，降低车速，将A轴贴上胶带（预留一部分胶带粘附B轴的材料），然后将A轴的材料粘附在B轴的材料上，待A轴材料绷紧有张力时，此时A轴离合器吸合，电机带动A轴，用美工刀手动将B轴材料割断，A轴在线放卷，提车速正常开机。详细如下图六所示：

5、换卷状态操作如下图七、图八所示（铜箔和TPI相同）：

6、存在问题与解决

1）开卷张力系统上已经设定好，如切换成另外的新增加的放卷轴，怎样保证张力稳定？

措施：确保同样的力距，需保证齿轮传动参数上的一致性，那么就需要制作一样的传动力距的齿轮，根据现有的齿轮，计算出齿轮模数、齿数，并量取外径，且齿轮是斜齿齿轮，根据以下公式进行推算：端面模数和法向模数的换算关系Mt=Mn/cosB螺旋角，而模数m=2acosB/z（u±1），其中a就齿轮的中心距、B为旋角、z为齿数、u为传动比，u=z1/z2.通过求取参数后，得知m约为2.5，并且把原来齿轮材料更换为MC尼龙材料解决了磨粉问题，胶齿轮设计如下图九：

2）由于保护PI的控制不同于铜箔，采用了磁粉刹车作为执行原件，需重新编写控制程序，以解决放卷张力控制需求。

措施：重新编写控制程序，由于磁粉刹车没有主要的驱动，而原来的TPI放卷轴是有驱动的，为了简化控制方式而达到同样的效果，通过稳定磁粉刹车电压值来稳定磨擦力实现保持全线张力的稳定控制，但在驳接的时出现放卷到压合材料松驰，张力报警停机，从而经过修改控制元件的响应时间和短时间内屏蔽报警功能来实现。

四、改造效果

1、高温辊压机放卷在线驳接换卷技术功能改造，经过一系列的技术攻关突破，改善效果已经达到改造的目的，完全满足生产的需求，有效提升无胶双面板的生产合格率、提高产能、减少原材料的损耗以及人力的投入等：

1）原来放卷停机更换材料，现在实现不停机在线驳接更换材料，每天减少停机时间192分钟。

2）放卷材料驳接损耗由原来的18米下降到1米（驳接后高温加热辊覆合位置跳间隙过驳口调整损耗），为每次放卷驳接减少原材料损耗约17米，经统计每天减少原材料损耗约24×17=408米。

3）由原来2人定岗作业减少到1人。

2、高温辊压机放卷在线驳接换卷技术改造前后对比效果图片如下图十：

3、高温辊压机放卷在线驳接换卷技术改造前后驳接原材料损耗对比如下：

数据为随机抽取改造前后某月统计数据对比，从上表数据明显得出改善后每次驳接损耗从6.11米下降到1.1米，说明高温辊压机放卷在线驳接换卷技术改造效果显著。但是依然存在1.1米的驳接损耗，主要是材料驳口过高温覆合辊间隙调整及表观恢复过程需要。

五、结束语

高温辊压机放卷在线驳接换卷技术改造中，最大的难度是保证设备的连续性生产使用，技术改造效果通过长时间认证已经达到改造的目的，提升了设备的使用效率和产出率，提高了生产合格率和减少人力的投入等。目前这套高温辊压机放卷在线驳接换卷技术在行业中是比较领先的，同时也是独立可逆的，对设备没有造成其他影响，在行业中值得推广使用。