涂布机张力控制系统研究

2017-01-20戴福华

中国设备工程 2017年20期

关键词：张力电机速度

戴福华

（汕头市华鹰软包装设备总厂有限公司，广东汕头 515064）

涂布机张力控制系统研究

戴福华

（汕头市华鹰软包装设备总厂有限公司，广东汕头 515064）

随着我国经济发展速度的逐步提升，印刷包装业取得快速的发展。印刷包装机械的张力控制系统的设计水平对于印刷质量以及生产的安全性都具有十分重要的意义。鉴于此，本文以介绍涂布生产过程为切入角度，对涂布机的组成部分以及张力控制系统的工作原理进行阐述，最后对张力控制系统各部分的功用进行研究。

涂布机；张力控制系统；功用

涂布产品的需求量因为包装工业的高速发展而日益增大，因此部分厂商为提升市场竞争力，对涂布机系统进行技术升级与改造，从而对传统涂布工艺进行升级，进而提升涂布质量与产量，并且可以增加涂布的样式与花色。此外，控制涂布机系统的张力是改造过程中的关键，并且产品的数量、质量、涂布基带的物理特性、基带的使用年限等均与涂布机系统中的张力大小有直接联系。因此，科学、合理的控制涂布机张力大小对于提升生产厂家的经济效益有至关重要的作用。

1 涂布生产过程

放卷辊、涂布辊、牵引辊、烘箱和收卷辊等是涂布机主要的机械结构。完整的生产过程：在放卷辊上放置待涂的基带，通常为白纸或塑料薄膜，随后在导向辊的作用后，基带被拉到涂布辊与橡胶辊的中部，紧接着基带在压缩空气的作用下压紧与涂布辊上，并在料池中将涂布辊的下部浸入，涂料在涂布电机转动过程中会吸附在涂布辊表面，随后其与压紧的基带相接触，从而使基带中吸附涂布辊中的燃料，随后牵引电机将涂好的潮湿基带送入烘箱中完成干燥作业，涂料在出烘箱后呈现烘干状态，最后将收卷辊收成整卷，涂布过程便完成。

2 涂布机张力控制系统的工作原理

放料单元、储料单元、涂布单元、复合单元以及收料单元等是包装印刷涂布机主要的组成部分。其中，涂胶单元、放料单元、放料储料架以及收料储料架和收料部是涂布机张力控制系统的重要组成部分。因此，为了确保操作人员涂布过程的精准与稳定，必须详细了解涂布机张力控制原理。PLC是涂布机张力控制系统中的绝对核心。涂布机工作过程中相关工作参数可以从触摸屏上完全显示出来，并且通过信号电缆可以将相关参数储存至相关寄存器当中。此外，如果收放卷材料的直径与涂布机工作速度出现明显变化时，可在触摸屏中调入PLC中相应的寄存器数据并在其中显示出来。与此同时，PLC的输出点负责控制涂布机系统中的主要元器件的动作，并且可以根据相关工况与设计要求，对PLC中的输出命令随时调整。

摆辊和电位器是涂布机张力检测机构工作的基础，并且由齿轮来将摆辊和电位器连接起来。摆辊会在张力改变过程中而出现一定幅度的摆动，并且电位器当中的电压值也会随之出现变化。如果摆辊位于机械结构的中部时，则证明张力的反馈值与其设定值相一致，而且电位器P+和PG之间的电压为+10V，P-和PG之间的电压为-10V，U和P G之间的电压为0V。与此同时，U和PG之间的电压即电位器的值同样会随着摆辊的摆动而出现不同程度的变化，进而达到检测张力的目的，而且控制执行机构也会在此过程中出现运动轨迹的改变，以便稳定系统中的张力大小。

3 张力控制系统各部分功能

3.1 放料单元

通常来讲，涂布机由两个或多个放料单元组成，其中，本文所列举的涂布机第一放料单元为被动放料。磁粉、张力控制器以及张力检测传感器是被动放料单元的重要组成部分。此外，由于涂布机放料单元技术比较成熟可靠，可以确保放料牵引与放料单元之间的张力可以稳定保持。主动放料为第二放料单元，放料摆辊会因为放卷卷径的逐渐变小而不断参与控制。PLC会对放卷卷径进行精确计算，从而加快工作电极的运转速度，以便确保张力可以稳定控制。另外，电机的轻微调整可以通过PID控制得以实现。

3.2 放料储料架

为了实现放料的零速接料功能，需要在涂布机当中设置储料架。此外，由于涂布基材需要较大的张力，而且其具有较高的经济成本与涂布工艺的特殊性，所以对于生产来讲，普通的搭接难以满足生产要求。基于此，储料架单元对于涂布机来讲就具有非常关键的作用。在涂布机正常工作过程中，基材应将放料储料架填充完整，以便可以在放卷需要换料过程中可以不间断工作。其中，储料架的确切位置应在启动涂布机前准确进行判断，若是储料架中没有将燃料填充满则应首先将储料架上升，以便将基材储满，从而更好的完成接料准备工作。

接料完成后，工作人员可以按下按钮，随后放料牵引便会进行加速运动，而放料储料架则开始减速运行，并且放料牵引电机将会控制放料牵引摆辊进行工作。当放料牵引电机与主机速度相一致后，则放料储料架的速度逐渐降低为零。随后储料工作由放料储料架按规定速度开始进行，并且放料储料架呈现逐渐加速的状态直至达到预先设定的速度为止。在此过程中，为保证放料张力控制的稳定，需要放料牵引电机在主机速度的基础上加上放料储料架的上升速度。随后，放料储料架在储料接近饱和状态后便会缓慢降低速度直至为零。与此同时，放料牵引会在放料储料架进行减速运动时一同开始减速。当放料储料架停止工作后，主机的速度便会与放料牵引的速度相一致，上述过程便是完整的接料过程。

3.3 涂胶部

由于涂胶辊具有固定不变的周长，因此涂布机主机速度加上摆辊的调节速度便是涂胶辊电机的转速。此外，涂胶单元到符合单元之间的张力可以通过涂布机中内部变频器的PID模块进行调节。

3.4 复合部

涂布机的主机便是所谓的复合部，并且主机速度与复合部速度相一致，其它电机与复合电机呈跟随状态。

3.5 收料储料架及收料单元

为了满足不同工况的要求，涂布机在收料过程中其预驱轴始终保持静止状态，所以应在涂布机当中设置收料储料架机构。此外，收料储料架应在设备工作过程中始终处于出料机构的下部。储料架的确切位置在涂布机启动前应进行准确判断。若是储料架在涂布机上部，则应使储料架按照规定速度下降至规定部位，以便完成接料准备工作。

接料按钮可以在收料轴需要换料时按下，这时收料储料架便会由静止状态转向加速状态。在此过程中，收料牵引电机由收料牵引摆辊负责控制，并且主机速度与收料储料架的电机速度保持一致。当主机速度与收料储料架的速度达到一致后，则收料当前轴与收料牵引的速度便会呈现静止状态。随后控制储料架电机便会替代收料牵引电机来控制收料牵引摆辊工作，以便确保收料张力的可靠性与一致性。在接料工作完成前，收料刀架还需进行一系列的动作。

收料储料架在收料大臂落下且收料动作结束后便会开始减速运行，而收料轴与收料牵引会呈现加速运动状态，收料牵引电机由收料牵引摆辊负责控制。当主机速度与收料牵引电机速度相等后，收料储料架则会呈现静止状态，然后收料储料架按照既定速度开始向下进行加速，直到达到规定速度为止。为了使复合单元到收料储料架，收料储料架到达收料部的张力能够保持恒定速度，收料牵引电机与收料轴应基于主机速度与储料架下降速度，收料储料架在接近规定为止前则会匀减速运动直至停止。

4 涂布机张力控制系统中新型技术的应用

4.1 回转架转动多段速的应用

张力会在回转架工作过程中有较大影响，特别是当停止与启动回转架时影响最大。此外，由于停止与气动过程属于动-静转换过程，因此为了确保张力在回转架转动过程中保持稳定，可以通过应用变频技术来延长加减速的时间，以便保证达到整个回转过程中张力的稳定的目的。

4.2 压辊离合压时单独PID的应用

由于在涂布过程中料长会在压辊离合压过程中而出现一定程度的改变，所以张力会在此过程中难以保持平衡，因此需要一个单独且可靠的PID来实现张力稳定控制的目的。与此同时，如果离合压和稳态时共同一套PID，将会在一定程度上增加系统建立张力稳定的时间，所以选择单独PID来负责张力控制系统离合压，可以大为减少系统对于张力建立的时间。