Горячий инструмент

Автоматизация, безопасность, системы управления и проводки материала.

В прошлом номере мы подробно рассмотрели разные варианты конструкции греющего барабана. Но не барабаном единым, каландровый термопресс сложное устройство, есть много других факторов, которые оказывают существенное влияние на качество выпускаемой продукции, от конструктивных особенностей напрямую зависит срок жизни каландра. Предусмотрена ли производителем круглосуточная работа, как часто необходимо проводить техническое обслуживание, как много времени это занимает и может ли это делать персонал клиента или обязательно участие сертифицированных инженеров поставщика? Насколько удобно и БЕЗОПАСНО будут работать ваши сотрудники? Забота о персонале одна из важнейших обязанностей любого руководителя. Можно купить всё самое лучшее, но если на этом всём самом лучшем некому работать — ваш бизнес обречён.

Системы безопасности каландрового термопресса

Начнём с самого важного — систем безопасности каландровых термопрессов. Если в греющем барабане нет масла, то это плохо с точки зрения качества и скорости печати. Есть и положительный момент: нет масла — не надо контролировать его температуру. Если масло есть, надо обеспечить контроль температуры. Если пороговое значение в 250 градусов будет превышено, масло может закипеть. Кипение масла гарантированно приводит к взрыву, так как никаких предохранительных клапанов аварийного сброса давления конструкция не предусматривает. (Если в конструкции греющего барабана есть расширительный бачок, есть шанс, что закипевшее масло вылетит через этот бачок и барабан каландра не разорвёт, хотя дождь из кипящего масла вряд ли порадует ваших операторов).

Как должна быть устроена система безопасности, предотвращающая перегрев греющего барабана выше определённой температуры? Давайте начнём с того, что такая система просто должна быть в конструкции каландра. Если она есть — это уже хорошо, лучше хоть что то, чем вообще ничего. Идеальная система безопасности должна быть автономна, что бы ни случилось, она выполнит свою функцию. Как пример, система безопасности всех каландровых прессов самого известного в России европейского производителя устроена следующим образом: на торцевой части барабана, со стороны коллекторных щёток питания ТЭНов, расположен механический размыкатель в керамическом корпусе.

Иллюстрации для статьи подготовил Максим Ефремов

Он настроен на температуру 230 градусов, при превышении этой температуры срабатывает размыкатель на базе биметаллической пластины, физически прерывается подача напряжения на нагревательные элементы и масло остывает. Размыкатель фиксированный, при понижении температуры он сохраняет разомкнутое состояние, тем самым гарантирует отсутствие нагрева при повторном включении.

При выборе каландрового термопресса обязательно убедитесь в наличии автономной системы автоматического выключения питания ТЭНов при достижении критической температуры масла.

Самый ценный ресурс любого производства — это люди. Даже самый современный каландровый термопресс требует некоторых ручных операций. В частности, заправка материала, сублимационной и защитной бумаги не может быть проведена без участия оператора каландра. Есть ненулевая вероятность, что вращающиеся части могут затянуть внутрь механизма часть одежды оператора или, что опаснее, его конечности. Если это произошло, необходимо мгновенно остановить вращение валов каландра. Необходимо предусмотреть, что именно тот, кто может пострадать, мог остановить вращение самостоятельно из любого возможного положения. Аварийная система остановки вращения каландра является жизненно необходимой и обязательной для всех европейских производителей оборудования. К сожалению, далеко не все азиатские компании уделяют достаточно внимания безопасной работе персонала.

Покажем, как устроена аварийная система на примере итальянских производителей.

1. На фронтальной и задней частях каландра расположены четыре кнопки аварийной остановки. Важно, чтобы кнопки аварийной остановки были расположены в хорошем доступе, на расстоянии вытянутой руки. При нажатии на кнопку вращение валов остановится. Для отключения аварийной остановки необходимо повернуть верхнюю часть кнопки по часовой стрелке не менее чем на 15 градусов. Кнопка поднимется в верхнее положение и даст команду на контроллер о разрешении включения каландра. После нажатия на кнопку «Пуск» каландр продолжит работу.

2. Наличие световой и звуковой сигнализации. При срабатывании аварийной системы каландр зажигает красный мигающий фонарь, расположенный в верхней части корпуса, включает звуковую сирену. Это позволяет привлечь внимание остальных работников цеха, быстро и точно определить, на каком каландре произошла авария, особенно когда у вас в цеху большое количество оборудования.

3. Перед входом материала в рабочую зону по всей длине натянут аварийный шнур. В случае аварийной ситуации достаточно дёрнуть за шнур, срабатывает невозвратный размыкатель, каландр останавливает вращение валов. На производительных каландровых термопрессах с большим диаметром барабана для обеспечения хорошего доступа устанавливают по два аварийных шнура на разной высоте.

4. Европейские производители могут устанавливать аварийные шнуры на выходе из каландра, в зоне намотки материала.

5. Не менее важным является предотвращение попадания конечностей оператора в движущиеся части элементов привода греющего барабана и валов. К сожалению, операторы каландров страдают любопытством и часто открывают защитные крышки. Иногда сотрудники просто наблюдают за работой устройства с открытыми крышками, а иногда засовывают туда руки. И это уже представляет опасность для здоровья, а иногда и жизни. Для недопущения работы каландров с открытыми крышками европейские производители используют специальные петли с датчиками положения. Если любая защитная крышка открыта, каландр блокирует работу всех моторов.

«Умные» петли установлены на все защитные крышки

Блокировка работы с открытыми крышками часто возмущает работников, но все пальцы и дальше будут радовать своих владельцев.

Системы управления каландровым термопрессом

Чем более эргономично организована панель (или панели) управления, тем удобнее работать оператору, тем меньше ошибок он может совершить, тем меньше брака вы получите на выходе и тем меньше будут ваши затраты на единицу изготовленной продукции. Согласитесь, всё просто и очевидно. Как выглядит типичная панель управления европейских каландровых термопрессов?

Верхняя электрическая часть с тач-панелью

Нижняя пневматическая часть

Панель управления практически всегда устанавливают на фронтальной части, с правой стороны. По статистике подавляющая часть сотрудников — правши. Человеку удобно правой рукой нажимать на кнопки и вращать регуляторы давления. Использовать только левую руку для каких-либо заправочных работ сотруднику неудобно. Поэтому сотрудник делает шаг влево и использует обе руки. Потенциально это сокращает возможный травматизм до 15% (зависит от страны проживания оператора). Панель управления включает в себя полноцветный дисплей, реагирующий на касание.

Размер дисплея зависит от функционала каландра, чем больше модулей, опций, специальных настроек, тем шире диагональ экрана. Признаком хорошего тона является русификация экрана панели управления. Ниже экрана расположены регулировки натяжения подаваемых материалов, включения и выключения приводов валов намотки, включения дополнительного вала давления и других вспомогательных систем. Важно! Все органы управления сосредоточены в одном месте, оператору удобно работать.

Опыт многих десятилетий эксплуатации и постоянная обратная связь с операторами оттачивают детали, инженеры производителя вносят небольшие изменения, с каждым следующим поколением панель управления становится всё более и более удобной для оператора. Например, оператору надо настроить степень натяжения подаваемого материала. В системе натяжения есть четыре элемента: выключатель подачи воздуха, регулятор давления подаваемого воздуха, манометр для контроля давления и сам дисковый тормоз. Оператор управляет степенью прижатия колодок к дисковому тормозу за счёт увеличения или уменьшения давления воздуха, тем самым увеличивая или уменьшая тормозное усилие, а значит, и степень натяжения материала. Манометр — важная часть, с его помощью оператор знает величину давления и всегда может повторить условия при повторном тираже. На крупных производствах при серийном выпуске продукции технолог заполняет техкарты с указанием необходимой температуры, времени экспозиции, величины давления на фетре и параметров натяжения подаваемой бумаги и ткани. Выключатель подачи воздуха позволяет полностью и мгновенно отключить натяжение.

Панель управления подачей и приёмкой у каландра со столом младшей серии

Это удобно при замене материала и сублимационной бумаги, не надо трогать настройки натяжения. Достаточно отключить тормоз, заправить материал и снова включить натяжение, не меняя его настройки.

В большинстве европейских каландров панели управления разных моделей внутри одного бренда имеют одинаковую структуру. Оператор может работать на каландрах разных моделей без переподготовки, панели практически одинаковые. Всё это уменьшает вероятность ошибок оператора и сокращает брак.

Задняя вспомогательная панель управления

Разнесённые по высоте и месту органы управления каландра азиатского производства

У промышленных каландров есть вспомогательная панель управления на задней стороне каландра, справа. Её наполнение зависит от базового функционала и приобретённых опций.

Она дублирует некоторые органы управления, это удобно, позволяет работать одному оператору, ему не надо бегать вокруг каландра для включения или выключения того или иного привода. Использование одного оператора в смену вместо двух позволит вам существенно сэкономить на фонде оплаты труда.

К сожалению, у каландров азиатского производства всё далёко не так. Некоторые каландры просто переделаны из чего-то другого, из больших ламинаторов, например. Вследствие этого единой панели управления нет, есть много тумблеров, кнопок и ручек, расположенных в разных частях каландра на разной высоте, с разным уровнем удобства доступа. Так как нет заранее продуманной и утверждённой конструкции, в таких изделиях вы встретите контроллеры разных азиатских производителей, разных поколений и разных лет выпуска. Есть смысл спросить у продавца, как это ремонтировать в случае поломки.

Отдельный электрический шкаф каландра европейского производства, правая часть на фото

Не буду утверждать, что отсутствие единой панели управления не позволит производить качественную продукцию. При должном опыте оператора и его сноровке всё может получиться. Но единая панель намного удобнее для оператора, всё просто, очевидно и на своём месте. Простой пример: вы покупаете новый коммерческий грузовик для перевозки грузов на заказ, вы открываете новое направление. Денег купить европейскую машину нет, можно найти что-то подешевле. Но в кабине грузовика между педалями газа и тормоза расстояние в полметра, руль посередине кабины, кнопка включения щёток стеклоочистителя расположена на стороне пассажира, а чтобы включить печку, надо выйти из машины и повернуть 2 крана под машиной. Может ли водитель ездить на таком грузовике? Если очень постарается — то может. А вот будет ли ему УДОБНО? Нет, не будет. А ваш сосед, который тоже занимается коммерческими перевозками, купит в свою компанию европейский грузовик с удобными органами управления, который не требует специальных навыков управления, не ломается и не требует усилий при обслуживании. Ваш сосед будет более успешным, весьма вероятно, ваш водитель через полгода мучений пойдёт на работу к соседу. Несколько преувеличиваю, но суть, думаю, вам понятна. Хотите успешный бизнес — выбирайте оборудование самым тщательным образом. От этого зависит успех (или неуспех) вашего предприятия.

Расположение электрических блоков и плат управления

При конструировании каландровых термопрессов, как и любых сложных технических устройств, существуют два принципиально разных подхода:

1. Все электрические блоки и платы управления располагают в одном месте и формируют электрический шкаф.

2. Блоки и платы управления располагают в разных местах, явно выраженного электрического шкафа нет.

В чём разница в подходе? Какие преимущества и недостатки у каждого из подходов?

Первый подход подразумевает глубокую предварительную проработку конструкции устройства до начала его производства. То есть инженеры разных подразделений совместно прописывают все возможные варианты комплектаций, под возможные комплектации выделяют отдельное место, где располагают блоки и контроллеры. И закладывают места для опциональных блоков, заранее предусматривают электрическую проводку. При таком подходе заранее известны предусмотренные заводом опции и будущие модификации. Это требует высокой квалификации и опыта инженерного состава производителя оборудования, значительных временных и финансовых затрат.

Второй подход не подразумевает расположение электрических блоков и плат в одном месте, инженеры производителя располагают их в произвольном порядке, с минимальными затратами. Это не требует серьёзной проработки механической и электрических частей, позволяет устанавливать дополнительные модули быстро и в произвольном месте. Например, если требуется установить моторизированную подачу материала, ставят электромотор, редуктор и рядом с ним плату и панель с потенциометрами управления, протягивают отдельную проводку от трансформатора питания.

Как разница в подходах отражается на работе каландра для конечного пользователя?

Пока каландр НОВЫЙ — никак. Ну кроме описанного выше отсутствия единой панели управления устройством при подходе с произвольным расположением электрических блоков и плат. На длинной дистанции владения разница существенная. Отдельный электрический шкаф должен быть сделан как отдельный бокс, где сделана принудительная вентиляция для поддержания комфортной для электроники температуры.

Это важно, так как греющий барабан разогревается до 220 градусов. Те, кто помнит институтский курс «Основы конструирования приборов», знают, что электрические (и тем более электронные) компоненты быстро стареют и меняют свои свойства при высоких температурах. Высоких — это выше +60. Выше +80 работают уже специальные элементы, они имеют более высокую цену. Радиодетали с допустимой рабочей температурой выше +120 по понятным причинам в гражданской технике не используются. Важное преимущество принудительной системы вентиляции кроме поддержания комфортной температуры — забор воздуха производится из наиболее прохладной и чистой зоны.

Отдельный электрический шкаф каландра европейского производства, правая часть на фото

При выходе каландра из строя крайне важно максимально быстро восстановить его работоспособность. Пока каландр не работает, предприятие не может выпускать продукцию, а значит, терпит прямые убытки. Скорость реакции сервисной службы имеет принципиальное значение. Когда все блоки расположены в одном месте, оператору удобно по индикации светодиодов блоков и/или контроллеров оценить ситуацию. При дистанционной поддержке инженеров сервисной службы у оператора есть возможность самостоятельно провести первичную диагностику и выполнить замену блоков. Каким образом? Современные каландры европейского производства в подавляющем большинстве собраны из одинаковых блоков и контроллеров производства всемирно известных брендов, на многих из них есть светодиоды, по свечению которых понятно, работает ли данный электронный блок в штатном режиме или есть индикация об ошибке.

Пример расположения электрических и электронных компонентов в отдельном шкафу европейского каландра средней серии

Пример расположения электрических и электронных компонентов в отдельном шкафу европейского каландра младшей серии

Так как контроллеры однотипные на разных моделях, сервисной организации немного проще держать на складе все 5 типов и осуществлять ремонт оперативно. В текущих условиях с неопределёнными сроками поставок запчастей даже из дружественных стран ограниченное количество видов используемых блоков имеет большое значение.

Общая конструкция каландрового термопресса. На что обращать внимание при выборе каландра?

Конструкторы самолётов говорят, что некрасивый самолёт некрасиво летает (имеет посредственные лётные характеристики). Определить, красивый или некрасивый каландр, сложно, многое индивидуально.

Что важно:

1. Наличие маслонаполненного греющего барабана мы показали в прошлой статье. Важность этого узла невозможно переоценить.

2. Каландр должен иметь прочную раму. Рама является важнейшей частью, обеспечивающей параллельное крепление валов каландра. При нарушении параллельности валов фетр будет стремиться сместиться в сторону. Система автоматического равнения (не всегда присутствует в азиатских изделиях) может не успевать корректировать смещение фетра, что может привести к его заломам и выходу из строя. Части рамы должны соединяться сваркой или на болтах большого диаметра, 8–10 мм. В каландрах низшего ценового сегмента азиатского производства рама может отсутствовать, корпус каландра в таком случае собирают из плоских панелей на болтах небольшого диаметра, до 6 мм. Большое значение имеет толщина стенок, марка используемой стали.

Каландры европейского производства имеют сварные рамы

Фрагмент рамы азиатского изделия

Рама не сварена, а скручена из тонкостенных элементов с помощью болтов малого диаметра

3. Крайне нежелательно, если используются вставки между корпусом каландра и креплением валов подачи и приёмки бумаги и/или материала. Как правило, это следствие переделки в каландр некоего другого устройства, которое фабрика уже умеет делать. Причина — либо короткие валы для этой рамы, либо рама избыточно широкая. На российском рынке не редки модели каландров, переделанные из китайских и корейских высокопроизводительных ламинаторов. Самый простой способ — задайте продавцу вопрос, почему этот узел сделан именно так? И попробуйте получить внятный и чёткий технически мотивированный ответ. Потом задайте тот же вопрос конкурентам. И сравните, что говорят продавцы разных компаний.

Пример использования переходных кронштейнов в конструкции азиатского производителя

Пример крепления валов в европейском каландре, где вал крепится напрямую

4. Обращайте внимание на расположение валов подачи и приёмки бумаги и ткани. Если каландр не конструировали с нуля, а собирали из того, что было, велика вероятность нарушения в логике расположения валов. Например, в некоторых азиатских моделях вал подмотки отработанной бумаги расположен за валом подачи ткани. То есть чтобы снять вал с отработанной бумагой, надо снять вал с тканью. Это приводит к остановке процесса и выглядит как весьма странное и спорное решение.

Пример простого и удобного расположения валов итальянского производителя

Пример нарушения логики расположения валов у азиатского производителя

5. Конструкция вспомогательных валов подачи и приёмки имеет значение. Мы не рассматриваем каландры без валов, а такие есть в продаже. Для экономии производитель ставит только торцевые наконечники и использует вместо валов картонные втулки. Это самое бюджетное решение, которое не в состоянии обеспечить равномерное натяжение бумаги и ткани в процессе сублимационной печати.

В конструкции каландрового термопресса должно быть не менее шести съёмных валов, в более сложных каландрах валов может быть больше. Почему не менее 6? В каландр подаётся защитная бумага, ткань и отпечатанная сублимационная бумага — три вала на подачу. И три вала на приёмку отработанной защитной бумаги, отпечатанной ткани и сублимационной бумаги. Наиболее удобный для работы вариант, когда все 6 валов имеют одинаковую длину, одинаковые торцевые части крепления к каландру и полностью взаимозаменяемые. Позитивным моментом является наличие в комплекте поставки хотя бы пары валов с пневматическим расширением.

Пример пневматически расширяемого вала турецкого производства

Эти валы выдерживают повышенную нагрузку, прочно фиксируют материал, не позволяя картонной втулке проворачиваться на валу. Чем легче вал, тем легче оператору при замене отработанного материала и/или установке нового. Приветствуются валы из алюминиевых сплавов, они дороже, но более удобны при работе. Продуманные конструкции валов позволяют оставлять один конец вала на каландре в поворотной муфте. Тем самым оператору не надо снимать вал целиком, а достаточно снять вал с одного торца и заменить рулон, сдвинув его в сторону свободного конца. Это кажется мелочами, но позволяет вам выводить в смену не двух операторов, а одного.

Автор — Юрий Ефремов (y.efremov@t-textile.com), директор компании «Текстиль и Технологии», занимающейся поставками оборудования и расходных материалов для цифровой печати по текстилю.

Иллюстрации для статьи подготовил Максим Ефремов.