二、凹印機(jī)張力控制的類(lèi)型、檢測(cè)方式及應(yīng)用

　　1.張力控制的主要類(lèi)型和特點(diǎn)

　　張力控制是指能夠持久地控制料帶在設(shè)備上輸送時(shí)的張力的能力。這種控制對(duì)機(jī)器的任何運(yùn)行速度都必須保持有效，包括機(jī)器的加速、減速和勻速。即使在緊急停車(chē)情況下，它也有能力保證料帶不產(chǎn)生絲毫破損。凹印機(jī)張力控制基本上分手動(dòng)張力控制，開(kāi)環(huán)式半自動(dòng)張力控制和閉環(huán)式全自動(dòng)張力控制三大類(lèi)。手動(dòng)張力控制就是在收卷或放卷過(guò)程中，當(dāng)卷徑變化到某一階段，由操作者調(diào)節(jié)手動(dòng)電源裝置，從而達(dá)到控制張力的目的。不過(guò)現(xiàn)代凹印機(jī)手動(dòng)張力控制系統(tǒng)已基本被淘汰，而僅僅作為閉環(huán)式全自動(dòng)張力控制系統(tǒng)中的一種操作模式存在。開(kāi)環(huán)式半自動(dòng)張力控制又稱(chēng)卷徑檢測(cè)式張力控制，它是用安裝在卷軸處的接近開(kāi)關(guān)、檢測(cè)出卷軸的轉(zhuǎn)速，并通過(guò)所設(shè)定的卷軸直徑初始值和材料厚度，累積計(jì)算求得收卷或放卷筒當(dāng)前的直徑，相應(yīng)卷徑的變化輸出控制信號(hào)，以控制收卷轉(zhuǎn)矩或放卷制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)整料帶的張力。因?yàn)榫磔S每轉(zhuǎn)一圈，卷徑會(huì)發(fā)生2倍于料帶厚度的變化。此種張力控制不受外界剌激的影響，能實(shí)行穩(wěn)定的張力控制。但是，由于受傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)矩變化、線(xiàn)性變化和機(jī)械損耗等因素影響，這種張力控制的絕對(duì)精度較差。閉環(huán)式全自動(dòng)張力控制是由張力傳感器直接測(cè)定料帶的實(shí)際張力值，然后把張力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成張力信號(hào)反饋回張力控制器，通過(guò)此信號(hào)與控制器預(yù)先設(shè)定的張力值對(duì)比，計(jì)算出控制信號(hào)，自動(dòng)控制執(zhí)行單元?jiǎng)t使實(shí)際張力值與預(yù)設(shè)張力值相等，以達(dá)到張力穩(wěn)定目的。它是目前較為先進(jìn)的張力控制方法。另外，在我國(guó)制造和銷(xiāo)售的中、高檔印刷機(jī)張力控制系統(tǒng)中，由于更高的印刷速度及生產(chǎn)工藝對(duì)張力控制提出了更高的要求，使得磁粉離合器已不能勝任該類(lèi)系統(tǒng)的執(zhí)行單元。因此在現(xiàn)代凹印機(jī)、高速分切機(jī)、高速涂布復(fù)合機(jī)中已被交、直流伺服電機(jī)執(zhí)行單元所取代，實(shí)現(xiàn)了更加先進(jìn)的張力伺服控制。

　　如果你的機(jī)器需要非常精確的張力控制，你必須采用閉環(huán)式全自動(dòng)張力控制。其中一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)就是如何合理地選擇張力檢測(cè)方式。目前，張力檢測(cè)方式基本上分三種：　�、�?gòu)埩�傳感�?load?cell)測(cè)方式：它是對(duì)張力直接進(jìn)行檢測(cè)，與機(jī)械緊密地結(jié)合在一起，沒(méi)有移動(dòng)部件的檢測(cè)方式。通常兩個(gè)傳感器配對(duì)使用，將它們裝在檢測(cè)導(dǎo)輥兩側(cè)的端軸上。料帶通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)輥施加負(fù)載，使張力傳感器敏感元件產(chǎn)生位移或變形，從而檢測(cè)出實(shí)際張力值，并將此張力數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成張力信號(hào)反饋給張力控制器。最終實(shí)現(xiàn)張力閉環(huán)控制。市場(chǎng)上彈力傳感器的類(lèi)型較多，經(jīng)常采用的有板簧式微位移張力傳感器(如日本三菱LX-TD型)，應(yīng)變電阻片張力傳感器(如美國(guó)蒙特福T系列)和壓磁式張力傳感器(如中國(guó)ABB枕式系列)等等。其優(yōu)點(diǎn)是檢測(cè)范圍寬，響應(yīng)速度快，線(xiàn)性好。缺點(diǎn)是不能吸收張力的峰值，機(jī)械的加減速難以處理，不容易實(shí)現(xiàn)高速切換卷等。因此，當(dāng)處于平衡狀態(tài)的張力控制系統(tǒng)受到較強(qiáng)的干擾時(shí)，系統(tǒng)瞬間來(lái)不及作出反應(yīng)，料帶上張力變化的幅度值會(huì)較大，對(duì)張力控制盡快重新進(jìn)入平衡狀態(tài)不利。

　　②浮輥式(Dancer?Arm)張力檢測(cè)方式：它是一種間接的張力檢測(cè)方式，實(shí)質(zhì)上是一種位置控制，當(dāng)張力穩(wěn)定時(shí)，料帶上的張力與氣缸作用力保持平衡，使浮輥處于中央位置。當(dāng)張力發(fā)生變化時(shí)，張力與氣缸作用力的平衡被破壞，浮輥位置會(huì)上升或下降，此時(shí)擺桿將繞M點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)浮輥電位器一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，浮輥電位器準(zhǔn)確地檢測(cè)出浮輥位置的變化，它將以位置信號(hào)反饋給張力控制器，控制器經(jīng)過(guò)計(jì)算并輸出控制信號(hào)，控制伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行糾偏。然后浮輥恢復(fù)到原來(lái)的平衡位置。由于浮輥式張力檢測(cè)裝置本身是一種儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，利用其自身的沉余作用，對(duì)大范圍的張力跳變有良好的吸收緩沖作用，同時(shí)也能減弱料卷的偏心（橢圓）以及速度變化對(duì)張力的影響。此系統(tǒng)要求氣缸磨擦系數(shù)小，響應(yīng)速度快，氣源穩(wěn)定。浮輥和擺桿的重量要輕，轉(zhuǎn)動(dòng)要靈活。

　�、鄹≥�/反饋復(fù)合式張力檢測(cè)方式：它可同時(shí)檢測(cè)由浮輥電位器輸出的浮輥位置信號(hào)和張力傳感器輸出的張力信號(hào)，從而可向系統(tǒng)提供更高精度的張力控制。其特點(diǎn)是：它不但具有浮輥控制對(duì)大范圍張力跳變的吸收或緩沖功能，而且還對(duì)機(jī)器加、減速時(shí)有很好的緩沖平穩(wěn)作用，并容易實(shí)現(xiàn)高速切換卷。具有張力傳感器閉環(huán)控制的高精度、高重復(fù)性的特點(diǎn)。例如美國(guó)蒙特福(MONTALVO)公司的X/D3000型浮輥/反饋復(fù)合式張力控制裝置就屬于該種類(lèi)型。

　　2.張力控制的典型應(yīng)用

　�、俜啪�、進(jìn)料牽引、出料牽引、收卷采用主控制柜協(xié)調(diào)集中控制和操作。四段張力即指放卷張力，進(jìn)料牽引張力，出料牽引張力，收卷張力等四部分張力。所有四段張力均通過(guò)交流矢量變頻電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)張力自動(dòng)控制�？蛇M(jìn)行速度、張力、卷徑等參數(shù)的設(shè)定，還可實(shí)時(shí)顯示速度、張力等參數(shù)狀況。系統(tǒng)控制精度高，反應(yīng)快，穩(wěn)定性好。操作人員可在機(jī)器的任何部位進(jìn)行啟動(dòng)、加速、減速或停止操作，操作非常便利。在放料、收料墻板上除裝有張力控制操作盤(pán)外，還裝有整臺(tái)機(jī)器啟動(dòng)、停止及緊急停止開(kāi)關(guān)。由于采用交流矢量變頻電機(jī)收料，控制的速度范圍較寬，無(wú)論在低速還是高速都具有良好的性能，可實(shí)現(xiàn)錐度張力控制，收卷效果極佳。另外還包括高速不停機(jī)全自動(dòng)接料及切料，收、放卷預(yù)驅(qū)動(dòng)，安全自動(dòng)報(bào)警及長(zhǎng)度自動(dòng)計(jì)數(shù)和顯示控制功能等。最大控制張力20kg，主機(jī)印刷速度0～200m/min。

　�、诟≥伿綇埩λ欧�控制系統(tǒng)?浮輥式張力伺服數(shù)控裝置系統(tǒng)采用四段閉環(huán)式全自動(dòng)張力伺服控制系統(tǒng)。四段張力即指放卷張力、進(jìn)料牽引張力、出料牽引張力和收卷張力等四部分。四段張力控制均由每段設(shè)置的張力控制器，通過(guò)其浮輥位移檢測(cè)裝置的反饋構(gòu)成閉環(huán)進(jìn)行自動(dòng)控制。所不同的是放卷和收卷單元采用了交流矢量變頻電機(jī)，而進(jìn)料牽引和出料牽引單元卻采用了伺服電機(jī)。一方面，由于放卷和收卷單元采用了交流矢量變頻電機(jī)，控制的速度范圍較寬，精度高，無(wú)論是在低速還是在高速都具有良好的性能，只要閉環(huán)控制矢量變頻電機(jī)就可得到穩(wěn)定的放卷張力和收卷張力。另一方面，進(jìn)料牽引和出料牽引單元選用伺服電機(jī)，是因?yàn)闋恳龔埩�控制器通過(guò)浮輥位移檢測(cè)裝置的反饋構(gòu)成閉環(huán)，并根據(jù)主機(jī)設(shè)置線(xiàn)速度控制伺服電機(jī)得到穩(wěn)定的張力。正因?yàn)槿绱�，必須與主機(jī)聯(lián)動(dòng)，由中央控制柜協(xié)調(diào)集中控制和操作。

　　另外，系統(tǒng)還具有高速運(yùn)轉(zhuǎn)不停機(jī)切換卷，收、放卷預(yù)驅(qū)動(dòng)，安全自動(dòng)報(bào)警及長(zhǎng)度自動(dòng)計(jì)數(shù)和顯示控制等功能。該系統(tǒng)不但控制精度高，反應(yīng)快，張力波動(dòng)小，還能當(dāng)蓄能器使用，可吸收系統(tǒng)中突然產(chǎn)生的張力峰值。并且它很容易實(shí)現(xiàn)高速切換卷，在機(jī)器加、減速時(shí)有很好的緩沖吸收作用。最大控制張力25kg，主機(jī)印刷速度0～250m/min。