Un guide complet sur le contrôle de la tension de la bande : La clé pour améliorer l'efficacité de la production

Qu'est-ce que le contrôle de la tension de la toile ?

Le contrôle de la tension de la bande est le processus de contrôle de la force appliquée le long de la direction de la bande dans un matériau à bande continue pendant son déplacement dans une ligne de production. Cette force contrôlée est très importante dans des applications telles que l'impression, l'enduction, les textiles, la transformation et bien d'autres, afin de garantir que le matériau est transporté avec une grande précision. Le contrôle de la tension de la bande est l'un des facteurs les plus critiques qui déterminent la fiabilité et l'efficacité des opérations de traitement de la bande. Il permet de s'assurer que le matériau est saisi avec la force nécessaire à son traitement, sans l'endommager.

Les principes de base du contrôle de la tension de la nappe

Le contrôle de la tension de la bande est le contrôle de la force de traction sur la longueur d'une bande continue de matériau. Cette force, généralement exprimée en force par unité de largeur, est générée par plusieurs sources le long de la ligne de production. La tension arrière est appliquée au niveau du dérouleur, la tension avant est appliquée par les rouleaux entraînés et la tension d'enroulement est appliquée au niveau de l'enrouleur. Cette tension doit être mesurée en temps réel à l'aide de dispositifs tels que des cellules de charge afin de garantir un contrôle précis. La tension mesurée est ensuite transmise à un contrôleur de tension qui la compare à la valeur de tension souhaitée. En cas d'écart, le contrôleur commande à d'autres composants tels que les freins, les embrayages ou les moteurs d'effectuer les corrections nécessaires. Cette boucle de rétroaction continue permet de maintenir la tension de la bande constante et régulière tout au long du processus, ce qui est très important dans les applications de traitement de la bande.

Pourquoi un contrôle précis de la tension de la bande est absolument essentiel

Le contrôle de la tension de la bande est l'un des paramètres les plus critiques qui doivent être maintenus avec précision dans les industries de transformation de la bande. Un manque de tension peut entraîner des problèmes tels qu'un mauvais repérage de l'impression, des plis dans les revêtements et un glissement, qui sont coûteux car ils conduisent à la production de produits de qualité inférieure et à un gaspillage de matériau. D'autre part, une tension élevée peut entraîner des étirements, des déformations ou des ruptures de bande, ce qui se traduit par une perte de temps et de matière. L'effet sur l'efficacité de la production est important car la fluctuation de la tension nécessite la réduction de la vitesse du processus pour éviter la production de produits défectueux. En outre, la probabilité plus élevée de produits rejetés en raison d'un mauvais contrôle de la tension a une incidence sur la rentabilité de l'entreprise. Outre les effets susmentionnés, la fluctuation de la tension peut également entraîner une détérioration plus rapide des composants des machines, ce qui augmente la fréquence de la maintenance.

En d'autres termes, la capacité à contrôler la tension correcte de la bande est la clé d'une transformation réussie de la bande. Elle permet de réduire le nombre de défauts, d'éviter de perturber le processus de production, d'économiser des matériaux et de préserver les outils. Il est donc important de noter que le contrôle de la tension n'est pas une dépense à laquelle on peut renoncer, mais un investissement stratégique que toute entreprise désireuse d'obtenir les meilleurs résultats dans la fabrication en ligne doit prendre en considération.

Exploration des principaux types de systèmes de contrôle de la tension de la nappe

Contrôle de la tension en boucle ouverte

Le contrôle de tension en boucle ouverte est une forme de contrôle de tension automatisé qui ne nécessite pas l'utilisation d'un capteur de tension. Il n'utilise pas de signaux de contrôle en retour, mais plutôt des signaux de contrôle préprogrammés en fonction de la vitesse de la bande et du diamètre du rouleau. Par exemple, lorsque le diamètre d'un rouleau dérouleur diminue, la force de freinage est régulée sur la base d'un profil précalculé. Les systèmes à boucle ouverte présentent l'avantage d'être moins chers et plus faciles à mettre en œuvre que les systèmes à boucle fermée. Ils sont idéaux pour les applications où les propriétés du matériau et les conditions de traitement sont constantes et où la précision de la tension n'est pas primordiale. Toutefois, ces systèmes ne fournissent pas de retour d'information en temps réel et ne peuvent donc pas s'adapter aux variations des propriétés des matériaux ou à d'autres perturbations du processus, ce qui peut entraîner des variations de tension dans des applications plus difficiles. Le contrôle en boucle ouverte est utilisé dans les opérations de transformation simples ou lorsque le coût est un facteur critique et que la variation de la tension est acceptable.

Contrôle de la tension en boucle fermée

Le contrôle de la tension en boucle fermée est plus précis et plus stable que le contrôle de la tension en boucle ouverte, car il utilise une boucle de rétroaction. Dans ces systèmes, un capteur de tension mesure la tension réelle de la bande et le signal est ensuite transmis à un contrôleur de tension. Le contrôleur mesure alors la tension, la compare à un point de consigne et envoie un signal à un actionneur tel qu'un frein, un embrayage ou un moteur pour ramener la tension au point de consigne. Le principal avantage du contrôle en boucle fermée est qu'il est capable de fournir une tension constante et précise malgré les fluctuations des conditions du processus ou des propriétés du matériau utilisé. Il en résulte une amélioration de la qualité du produit, une diminution des rebuts et une augmentation du rendement, en particulier dans des applications telles que l'impression à grande vitesse ou le dépôt de couches minces. Les systèmes en boucle fermée sont plus complexes et plus coûteux en raison de l'utilisation de capteurs et de contrôleurs avancés ; cependant, leurs performances sont généralement meilleures que celles des systèmes en boucle ouverte. Ils sont largement utilisés dans les presses d'imprimerie, les machines de pelliculage, les découpeuses et les lignes d'enduction.

Contrôle manuel de la tension

La méthode la plus simple est le contrôle manuel de la tension : l'opérateur règle le dispositif de tension, tel qu'un frein ou un embrayage mécanique, au toucher ou à la vue. Le premier type de contrôle est le contrôle manuel et il est le moins coûteux à mettre en œuvre puisqu'il ne nécessite aucun équipement. Cette approche peut être utilisée pour des volumes de production très faibles ou dans les cas où la précision de la tension n'est pas critique. Cependant, le contrôle manuel dépend fortement de l'habileté et de la concentration de l'opérateur et il est donc très sujet aux erreurs et aux variations à des vitesses élevées ou pendant de longues opérations. Il n'est donc pas adapté aux applications nécessitant un contrôle de la tension élevé ou au traitement automatisé de la bande et n'est pas couramment utilisé dans le traitement industriel moderne de la bande.

Contrôle de la tension par servomoteur

Les systèmes de contrôle de tension à servomoteur utilisent des servomoteurs pour contrôler la tension de la bande. Ces moteurs peuvent être directement couplés à des rouleaux ou être intégrés à d'autres systèmes de tension. Le système de contrôle est utilisé pour envoyer des signaux au servomoteur afin de modifier sa vitesse ou son couple pour contrôler la tension de la bande avec une grande précision et une grande sensibilité. Les systèmes à servomoteur conviennent donc aux applications qui nécessitent un très haut degré de contrôle de la tension ou des variations fréquentes de la tension. Ils permettent également un réglage fin de la vitesse et de la position de la bande sur l'écran. Le principal inconvénient des systèmes à servocommande est qu'ils sont plus coûteux que les autres méthodes de contrôle de la tension, principalement en raison du coût des servomoteurs et de l'électronique de commande. Ils sont couramment utilisés dans les machines d'impression à grande vitesse, les machines de transformation sophistiquées et dans les cas où le matériau transformé est sensible ou coûteux.

Contrôle pneumatique de la tension

Les systèmes de contrôle de la tension pneumatique utilisent la pression de l'air pour appliquer une force à un frein ou à un embrayage, régulant ainsi la tension de la bande. La pression d'air est contrôlée par un régulateur pneumatique, qui peut être réglé manuellement ou automatiquement dans une configuration en boucle fermée. Les systèmes pneumatiques offrent un équilibre entre simplicité, fiabilité et rentabilité pour de nombreuses applications. Ils peuvent fournir une tension régulière et constante, en particulier pour les charges légères à moyennes, et sont relativement faciles à entretenir. Toutefois, ils n'atteignent pas le même niveau de précision que les systèmes servo-motorisés ou certains systèmes électriques avancés en boucle fermée et nécessitent une alimentation en air comprimé. Le contrôle pneumatique de la tension est largement utilisé dans diverses applications de traitement de la bande, notamment dans certaines presses d'imprimerie, machines de pelliculage et dérouleurs/enrouleurs.

Contrôle hydraulique de la tension

Les systèmes de contrôle de la tension hydraulique utilisent la pression hydraulique pour produire la force nécessaire à la tension. Ces systèmes sont normalement utilisés dans les industries où une force et un couple élevés sont nécessaires pour le traitement de matériaux épais ou massifs. Les systèmes hydrauliques peuvent produire une force et un couple très élevés et sont généralement très solides et fiables. Ils sont cependant plus compliqués et nécessitent plus d'attention en termes de maintenance que les autres types de contrôle de la tension. Il existe également un risque de fuite du fluide hydraulique. Le contrôle hydraulique de la tension est utilisé dans les machines de transformation à forte charge, comme dans certaines papeteries ou dans les machines de laminage à grande échelle.

Contrôle de la tension basé sur des capteurs et des mesures

Cette catégorie fait largement référence aux systèmes en boucle fermée qui reposent sur la mesure directe de la tension de la bande à l'aide de divers types de capteurs, tels que des cellules de charge, des jauges de contrainte ou des capteurs à ultrasons. La caractéristique déterminante est la capacité d'utiliser le retour d'information de ces capteurs pour contrôler la tension en temps réel. Différents capteurs sont sélectionnés en fonction de l'application et du matériau traité. Le premier avantage de la commande par capteur est qu'elle est précise et sensible aux changements de la bande et aux conditions du processus. Cependant, ces systèmes peuvent être plus compliqués et le choix et l'emplacement des capteurs doivent être effectués avec plus de soin pour obtenir les meilleurs résultats. Le contrôle de la tension au moyen de capteurs et de mesures est important dans les applications de traitement de la bande où la tension est un paramètre critique qui affecte à la fois la qualité et la productivité du produit final.

Contrôle de la tension des freins

Les systèmes de contrôle de la tension par freinage utilisent un frein, qui est généralement un frein à friction ou un frein à particules magnétiques, pour appliquer une contre-tension sur le rouleau de déroulage afin de réguler la tension de la bande. Le degré de freinage est utilisé pour contrôler la tension de la bande. Les systèmes de freinage sont assez simples et peuvent constituer une solution économique pour les opérations à faible vitesse. De tous les types de freins, les freins à particules magnétiques sont particulièrement avantageux, car ils assurent une tension régulière qui peut être facilement contrôlée. Cependant, les freins à friction sont connus pour s'user et peuvent nécessiter des ajustements de temps à autre, et ils produisent également de la chaleur. Les freins à particules magnétiques peuvent s'user avec le temps et ne pas être idéaux pour les applications à grande vitesse. Le contrôle de la tension des freins est largement utilisé dans les dérouleurs de différentes industries de transformation de la bande, en particulier dans les applications à vitesse faible ou moyenne.

Contrôle de la tension magnétique

Les systèmes de contrôle de la tension magnétique impliquent l'utilisation de champs magnétiques pour produire une force ou un couple de freinage contrôlé. Cela se fait généralement à l'aide d'un frein à particules magnétiques ou d'un frein à hystérésis. L'intensité du champ magnétique et donc la tension peuvent être contrôlées électriquement. Le contrôle de la tension magnétique est doux et sans contact, avec une bonne contrôlabilité, ce qui convient aux applications nécessitant une tension précise, par exemple l'enroulement et le déroulement de matériaux délicats. Toutefois, les freins magnétiques peuvent être affectés par la température et présenter certains inconvénients en termes de couple maximal et de vitesse. Le contrôle de la tension magnétique est largement utilisé dans certains domaines particuliers tels que l'industrie textile pour l'enroulement des fils, le tréfilage et certains processus d'impression et de transformation où les substrats sont très sensibles.

Les avantages du contrôle automatisé de la tension de la bande

Fonctionnalité	Contrôle manuel de la tension	Contrôle automatisé de la tension
Efficacité de la production	Plus faible, sujet à des interruptions dues à des ruptures ou à des ajustements sur le web	Fonctionnement plus élevé et continu avec une intervention manuelle minimale
Coût	Coût initial moins élevé	Coût initial plus élevé, mais coûts opérationnels à long terme moins élevés
Précision	Forte dépendance à l'égard des compétences de l'opérateur, incohérence	Tension précise et constante maintenue automatiquement
Cohérence	Variable, sujet à des fluctuations	Tension stable tout au long du cycle de production
Réduction des déchets	Plus élevé en raison de ruptures de bande, d'erreurs d'enregistrement et de plis	Plus faible grâce à une tension constante évitant les défauts et les ruptures
Besoins en main-d'œuvre	Nécessite une attention et un ajustement continus de la part de l'opérateur	Réduit la nécessité de procéder à des ajustements et à des contrôles manuels
Adéquation	Applications non critiques à faible volume	Applications de haut volume et de haute précision

Le tableau montre clairement que le contrôle automatisé de la tension de la bande présente les avantages suivants :

• Des taux de production plus élevés : L'automatisation signifie que le processus de production peut être réalisé à un rythme plus rapide et avec moins d'interruptions telles que les pauses web ou les interventions manuelles. Cela se traduit directement par une augmentation du débit et une réduction du temps de production.
• Plus bas Dépenses de fonctionnement: Bien que l'investissement initial soit élevé, les frais d'exploitation sont beaucoup plus faibles car le système ne nécessite pas l'intervention fréquente d'un opérateur. Cela permet de gagner du temps pour d'autres tâches et de réduire les frais généraux de main-d'œuvre.
• Une meilleure qualité : La tension est bien contrôlée et constante dans les systèmes automatisés, ce qui réduit les défauts tels que les erreurs de repérage, les plis, l'étirement et l'enduction irrégulière. Il en résulte une amélioration de la qualité des produits et un faible taux de rebut.
• Moins de ruptures et de défauts sur le Web : Le contrôle automatisé de la tension permet de réduire les ruptures de bande et les défauts, ce qui réduit le gaspillage de matériau et permet donc d'économiser beaucoup d'argent, en particulier lorsque l'on travaille avec des matériaux coûteux.
• Mieux Cohérence et Répétabilité: L'automatisation permet également de maintenir la tension dans une fourchette étroite tout au long du processus de production, de sorte que la qualité du produit n'est pas compromise de la première à la dernière pièce. Ceci est important pour garantir le respect des normes de qualité puisque le processus peut être répété plusieurs fois.
• Fonctionnement plus sûr : L'automatisation permet de minimiser l'intervention humaine dans les zones dangereuses de la chaîne de production, ce qui rend l'environnement de travail plus sûr pour les opérateurs.
• Enregistrement et analyse des données : La plupart des systèmes contemporains de contrôle de la tension sont automatisés et sont capables d'enregistrer les données de tension sur une période donnée et de les analyser pour aider le fabricant à améliorer l'efficacité du processus.

En d'autres termes, les avantages du contrôle automatisé de la tension de la bande sont un processus de fabrication plus efficace, plus rentable et plus fiable, capable de produire des produits de meilleure qualité avec moins de déchets. Ces systèmes constituent un bon investissement qui s'avère payant à long terme, car ils contribuent à améliorer les performances de l'entreprise.

Choisir KETE : assurer un contrôle stable de la tension pour une impression et une découpe de qualité supérieure

Chez KETE, nous savons que le succès de l'impression flexible et de la découpe dépend de la stabilité du contrôle de la tension de la bande. C'est pourquoi nous intégrons des systèmes automatisés de contrôle de la tension à la pointe de la technologie dans notre large gamme de machines. Dans nos presses à héliogravure de la série KTGP et nos presses flexographiques de la série KTFP, il s'agit de systèmes de contrôle automatique importants pour le contrôle de la tension de la bande pendant l'impression. En outre, dans nos découpeuses de la série KTSM, le contrôle de la tension est un facteur important qui permet d'obtenir des coupes nettes et des rouleaux finis parfaitement enroulés. Les machines KETE disposent également d'un système de contrôle de la tension très élaboré qui ne nécessite pas d'intervention manuelle fréquente, ce qui réduit le risque d'erreur humaine et permet de maintenir une production stable sur le long terme. KETE est présent dans l'industrie de l'impression et de l'emballage flexible depuis plus de 15 ans et a toujours adhéré à la philosophie d'entreprise "Quality First, Customer Foremost" pour vous offrir les meilleures solutions pour votre succès.

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Résolution des problèmes courants liés au contrôle de la tension de la bande

Traiter les questions relatives à la tension incohérente

Il existe plusieurs formes d'incohérence de la tension, notamment des lectures de tension différentes, un enroulement inégal et des défauts de produit. La première chose à faire pour résoudre le problème est de déterminer l'origine de l'anomalie. Cela peut impliquer

• Examen du capteur de tension : Le capteur de tension doit être calibré, propre et ne présenter aucun dommage. Assurez-vous que les connexions électriques sont correctement réalisées et que le capteur émet un signal stable et précis.
• Vérifier le actionneur: Recherchez des signes d'usure, de détérioration ou de dysfonctionnement du frein, de l'embrayage ou du moteur. Vérifiez qu'il réagit correctement au signal de commande du contrôleur de tension.
• Inspection du chemin d'accès au web : Assurez-vous qu'il n'y a pas de barrières, de rouleaux en biais ou de frictions élevées sur le chemin de la bande qui pourraient causer des fluctuations de tension.
• Vérification des réglages du système de contrôle : Assurez-vous que le point de consigne de la tension est correctement réglé et que les paramètres de contrôle, tels que les paramètres de contrôle PID, sont optimisés pour le matériau et le processus.
• Dynamique de roulement : Les fluctuations de tension peuvent être attribuées à des rouleaux non ronds ou à une variation de la densité des rouleaux.

Une fois la cause potentielle identifiée, des mesures correctives peuvent être prises, par exemple le réétalonnage du capteur, le remplacement d'un composant usé de l'actionneur, le nettoyage ou le réalignement des rouleaux, l'ajustement des paramètres du système de contrôle ou des problèmes liés à la qualité du rouleau entrant.

Prévention des ruptures de bande et des dommages matériels

Les ruptures de bande et les dommages matériels sont généralement le résultat direct de la tension. Pour éviter ces problèmes :

• Vérifier le point de consigne de la tension : Le point de consigne de la tension doit être fixé en fonction du matériau utilisé et ne doit pas être supérieur à la résistance à la traction du matériau. Examinez les spécifications du matériau et les procédures de traitement.
• Changement progressif de la tension : Il est important de ne pas modifier brusquement la tension, car cela exercerait une forte pression sur la bande. Le système de contrôle doit être conçu de manière à augmenter et à diminuer progressivement la tension.
• Vérifier s'il y a des failles sur le web : Il est également important d'inspecter la bande pour détecter d'éventuels défauts tels que des déchirures, des coupures ou des zones minces qui pourraient la rendre plus susceptible de se rompre sous l'effet de la tension.
• Surfaces de rouleaux appropriées : Si les surfaces des rouleaux sont endommagées ou sales, il y aura une augmentation de la friction et des tensions localisées sur la bande. Maintenir les rouleaux en bon état.
• Surveiller les pics de tension : Il est possible que certains processus connaissent des fluctuations de tension à court terme. Le système de contrôle doit être capable d'identifier ces pics et d'éviter les ruptures de bande.

Résoudre les problèmes de froissement et d'étirement du web

Le froissement et l'étirement de la bande sont généralement liés à des variations de tension dans la largeur de la bande ou à une tension trop élevée ou trop faible pour le matériau. Pour résoudre ces problèmes :

• Vérifier le profil de tension sur le web : Dans les applications à grande laize, il est nécessaire de vérifier le profil de tension sur toute la largeur du matériau. En effet, une tension inégale peut provoquer des plis et des problèmes de suivi. Il peut être nécessaire d'utiliser des capteurs ou des techniques spécialisés pour mesurer le profil de tension.
• Tension d'accord : Essayez d'augmenter ou de réduire légèrement la tension pour obtenir le bon réglage pour le matériau. Il est important de comprendre que des matériaux différents nécessitent des niveaux de tension différents.
• Vérifier les rouleaux : un mauvais positionnement des rouleaux peut entraîner un mauvais suivi de la bande et provoquer des plis ou des étirements de la bande. Veillez à ce que tous les rouleaux soient parallèles entre eux et perpendiculaires au sens de défilement de la bande.
• Examiner les rouleaux d'épandage : Les rouleaux écarteurs sont utilisés pour réduire les plis en étirant légèrement la bande dans le sens transversal. Assurez-vous que ces rouleaux fonctionnent correctement et qu'ils sont placés au bon endroit.
• Tenir compte des caractéristiques du matériau : Certains matériaux sont plus susceptibles de se plisser ou de s'étirer que d'autres. Dans certains cas, il peut s'avérer nécessaire de modifier les paramètres du processus, voire de sélectionner un autre matériau.

Le réglage des niveaux de tension, le contrôle des rouleaux et l'utilisation des bonnes techniques de manipulation de la bande sont quelques-uns des moyens de résoudre le problème du froissement et de l'étirement de la bande.

Traiter les pics de tension et les oscillations

Les vibrations et les fluctuations de tension peuvent être attribuées à une instabilité du système de contrôle ou à des problèmes mécaniques. Pour remédier à ces problèmes :

• Vérifier le réglage du système de contrôle de la tension : Le contrôleur de tension peut nécessiter un réglage des paramètres PID afin d'obtenir la meilleure réponse du système et d'éviter les oscillations.
• Vérifier l'absence de jeu mécanique : Le jeu mécanique des engrenages, des accouplements ou d'autres pièces mécaniques peut provoquer des oscillations de la tension. Vérifiez et réparez tout problème mécanique éventuel.
• Évaluer la réponse du capteur : Un capteur de tension lent ou bruyant peut entraîner une augmentation et une fluctuation de la tension. Assurez-vous que le capteur fonctionne correctement et qu'il transmet un signal propre au circuit.
• Identifier les changements de tension : Certains processus peuvent naturellement entraîner des variations de tension. Cette connaissance peut être utile pour développer une meilleure stratégie de contrôle du système.
• Envisager l'utilisation de mécanismes d'amortissement : Dans certains cas, il est possible d'utiliser des mécanismes d'amortissement, par exemple la compensation de l'inertie ou le filtrage dans le système de contrôle pour réduire les fluctuations et les oscillations de la tension.

Pour résoudre les problèmes liés aux pics de tension et aux oscillations, il est essentiel de calibrer correctement le système de contrôle, de résoudre les problèmes mécaniques et de comprendre la dynamique du processus.

Conclusion

En conclusion, le contrôle de la tension de la bande est un facteur important qui doit être pris en compte pour accroître l'efficacité et la qualité des industries qui utilisent des matériaux en bande continue. La tension optimale est une tension précise et cohérente qui permet de réduire le nombre de défauts, de minimiser les déchets et d'augmenter le taux de production. Le choix du système de contrôle de la tension, qu'il soit manuel ou automatisé, en boucle ouverte ou fermée, dépend du processus de fabrication particulier qui doit être contrôlé. Il est essentiel de comprendre les différences entre les diverses technologies de contrôle de la tension et leur application afin d'optimiser le processus de production, d'augmenter la qualité du produit final et, en fin de compte, de réussir dans l'industrie de la transformation des bandes.