分切机张力控制是影响成品收卷质量的重要因素。纸张或者薄膜纵向高速分切复卷过程中,很多因素会导致辊筒之间的牵引力产生变化,包括分条机速度的变化,急停,打滑,材料卷径的变化以及本身基材厚薄不均等等。张力不足会使材料轮转时发生偏移产生皱褶,张力过大会让材料拉伸甚至扯断,因此保持适当稳定的张力是保证收卷成品质量的关键。
影响分切机张力的因素
1)速度的变化会引起作用在卷材上的张力变化。以薄膜分切机为例,刚刚启动时短时间速度的增加会有更多的空气带入到膜层之间,使得膜卷收的很松软,此时应当增加张力来将层与层之间的空气排出去。当分条机速度攀升至设定值后,如果速度恒定运行的话此时的压力会趋于稳定。当分切机降速至停机的阶段,此时的张力值会随着速度的下降而下降。
2)分条机在收放卷过程中,张力是随着材料直径的变化而变化的。放卷过程中,卷径逐渐变小,扭转力矩不变的情况下,张力不断增大。收卷恰恰相反,随着卷径的不断增大,同样的力矩放卷张力是不断减小的,导致成品卷呈现松软甚至跑偏的现象。这就要求分切机张力控制系统预先设定好锥度张力衰减以及补偿值,以维持恒定的张力。
3)分切设备结构设计以及部件精度也会影响张力。传动辊筒包括过度辊,浮动辊或者展平辊精度出现问题会导致张力的不平衡,靠压辊两边气压不一致会导致膜卷两端一边松一边紧。传动带轮与皮带的摩擦系数会对张力造成影响,可以通过计算阻力的大小来予以补偿。辊筒包角越大,辊筒松紧两边材料的张力差也会越大。当辊筒为主动辊时,进入辊筒材料张力较大,离开辊筒材料张力较小。当辊筒为被动辊时由于辊筒靠张力带动,所以离开辊筒时材料张力较大。
4)除工艺之外,材料本身特性也会对分切张力产生影响。比如材料宽度大小,厚度公差,弹性不一致,环境的温度湿度对材料的影响等等。这方面原因造成的张力波动相对比较难以控制,需要在实践中摸索规律,力普分切机会针对不同材料性质确定不同的分切参数曲线,从而实现恒张力控制。
分切机张力控制方案
分切机的张力控制包括开环和闭环控制两种形式,开环控制只有张力检测没有反馈,直接通过改变电机力矩的方式来调整张力,控制过程要对机械损耗,动静态惯量以及加减速等工况作补偿,稳定性和精度较差,已经逐渐被淘汰。下面力普小编重点说一下常见的闭环张力控制方案。
1)张力传感器检测方案。一般采用两个称重传感器配对使用,安装在张力检测辊的两端。当材料经过时会向检测辊施加压力,压力敏感元件将检测到的张力信号通过张力放大器转换为0到10伏/4到20毫安的标准信号给到PLC或者其他工控设备。可编程控制器收到标准信号后与设定值进行比较运算,将计算后的信号传送给磁粉离合器/制动器等执行机构完成张力的调整控制。
2) 浮动辊张力检测方案。一般是设置浮动辊,并与低摩擦力气缸连接,薄膜材料作用在浮动辊上的张力与气缸垂直作用力达到平衡。当运转过程中张力发生变化时,浮动辊的位置随之变化。电位器检测到位置的变化并通过PID算法调整控制收卷速度来调整张力,让浮动辊回到原来的位置,以保证薄膜卷材的张力始终维持恒定。浮动辊的好处在于当张力发生突变时,浮动辊可以吸收一定的波动以保持整体张力稳定。
3)浮动辊加张力传感器复合张力控制方案。张力传感器特点是拥有更好的控制精度,而采用浮动辊检测张力能够吸收和缓冲大范围的张力跳变。所以将两种方案结合起来,同时检测浮辊检测位移信号和张力传感器输出的张力信号,可以实现更高精度更稳定的分切机张力控制效果。
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