浮动辊张力控制.docx

浮动辊在印刷机收放卷张力控制中的应用22&435

为了使薄膜的张力保持恒定，就必须使到卷筒的转速能够根据膜卷张力的大小自动调整 按控制原理基本上可以分为开环控制和闭环控制两种1 ．开环控制所谓开环控制就是在控制系统中，没有张力检测装置和反馈环节，或者只有检测装置 而没有反馈环节的控制形式，该方式通常采用力矩控制模式，直接控制电机转矩，控制过 程中需要对机械损耗、静态惯量、动态惯量、加减速等做补偿，控制精度和稳定性较差2 ．闭环控制闭环控制就是具有检测装置和反馈环节的控制系统闭环控制的随机性很强，具有较 高的控制精度，闭环控制的反馈方式很多，常用的有桥式压力传感器和浮动辊式张力传感 器两种这里介绍的就是采用浮动辊间接进行张力检测的控制方案，该方式通常采用伺服 控制模式，直接控制电机转速浮动辊张力检测控制原理1 ．单浮动辊张力控制系统单浮动辊张力控制系统如图1所示，该系统主要由浮动辊3、低摩擦气缸4、电位器5等 组成当气缸上腔接入压缩空气时，作用于薄膜上的张力为辊重力垂直分力与气缸垂自作 用力之和由于浮动辊摆角较小．摆动过程中垂直分力基本不变，因此，直接改变气缸的 压力就能调整薄膜的张力，张力大小与膜卷直径无关在卷绕过程中，当张力发生变化时， 浮动辊相应摆动，电位器间接检测出张力变化，细ID调整后控制卷取速度，保持薄膜张力 恒定。

在应用于中心卷取过程中，除了上述实时张力控制外，还存在随着膜卷直径增大、膜卷线 速度不变的情况下，角速度逐渐减小的过程开始时卷材作用在浮动辊上的拉力与辊自身 的重力、气缸的推力相平衡，浮动辊处于中间的平衡位置随着膜卷6直径的增大浮动辊 3向上摆动，带动电位器5旋转，使反馈信号偏离了原平衡点电压值该信号与给定电压信 号相比较，得出偏差值，经积分运算后，调整电机速度，使电机的转速下降，卷材的张力 恢复到给定值，浮动辊又回到原来的平衡位置在整个卷绕过程中随着膜卷直径的增大，电 机转速不断进行调整，使薄膜张刀保存恒定通常情况下膜卷直径变化范围 —般为5-8倍， 采用伺服驱动模式时，调速范围可以达到10倍左右2．双浮动辊控制方式在高速运行或低张力收卷过程中，对张力的要求更为突出，单浮辊控制虽然可以吸收 一些张力波动，但浮动辊运动过程中本身重量引起的惯量变化也会使薄膜张力发生变化 如图2所示，采用双浮动辊方式相对于单浮动辊来说，辊摆动幅度为单根的一半，同时由于 每根浮动辊重量可以做得较轻惯量引起的张力变化也小如每根浮动辊重量为原来 1／2， 可使得张力变化量为原来的1／4，使薄膜收卷过程中张刀更为稳定。

浮动辊安装的注意事项浮动辊在张力的自动控制过程中起到检测张力变化的作用，同时浮动辊可以吸收或缓 冲张力跳变对系统稳定性的影响浮动辊正确的安装、使用对整个控制系统的反应灵敏度 有很大的关系．下面是浮动辊系统安装酬一些需要注意的环节．(1) 张力辊在工作状态下只承受单向的压力，气缸可以单边接压缩气体，出气孔可以 直通大气，这样只需要控制进气口的压力气缸的出气孔安装一个节流阀，可以通过它来 控制排气的速度，使气缸有一个背压，可以防止气缸前冲速度过快而产生冲击使用时节 流阀应调整到合适位置，兼顾张力检测的灵敏度．浮动辊的气动原理如图3所示2) 气缸采用低摩擦气缸(FUJIKURA气缸)，可以减小活塞跟缸体的摩擦力，提高气缸 的反应灵敏度当作用在浮动辊上的拉力有较小的波动时，也能够产生波动而引起电位器 做出反应3) 调压阀必须采用精密调压阀精密调压阀酌稳压精度高，可以减小进气口气体压 力的波动而引起摆辊的跳动导致张力的变化同时，当膜卷的张力增大时逆时针方向的转 矩大于顺时针方向的转矩时，气缸向上运动则气缸进气口到调压阀之间的气体受到压缩， 压力增大，精密调压阀通过排气口迅速将气体排出，使气缸内的气体压力保持不变。

在需 要锥度控制场合，经常将精密调压阀改为E/P转换阀，通过控制气缸不同压力来改变卷绕 过程中的张刀变化4) 膜卷在浮动辊上要有足够大的包角•如图4所示，薄膜在辊上的包角为幔 乂献谜 帕U诠跎献糜行山狭 ？=FCOS?1, +FCOS?2：且？1，十?2二?-帷H绻 越小，？1与？2之和越 大，贝炉嵋不嵩叫蚊 匾診薪洗蟻恼帕P淆 拍芫 鸯《 醯陌诙 醯土烁《 醵哉 帕P淆从①牧槊舳龋®(5) 浮动辊的摆动范围内安装机械限位缓冲装置可以在气缸的行程的终点起到缓冲的作用 避免活塞在行程的终点撞击缸体从而可以延长气缸的使用寿命s) 电位器采用360度旋转的导电电位器．其有效摆角为330°，设计时旋转角度应小 于330°，且留有一点余量，以免摆动幅度较大时进入死区影响控制，同时齿轮7传动间隙 应尽量小，以保证检测精度采用浮动辊间接进行张力检测的控制方案控制较为简单，调整方便，工作稳定，常用 于印刷机等机械中需要收放卷张力自动控制的场合。