二、凹印機張力控制的類(lèi)型、檢測方式及應用

　　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備上輸送時(shí)的張力的能力。這種控制對機器的任何運行速度都必須保持有效，包括機器的加速、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，當卷徑變化到某一階段，由操作者調節手動(dòng)電源裝置，從而達到控制張力的目的。不過(guò)現代凹印機手動(dòng)張力控制系統已基本被淘汰，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)卷徑檢測式張力控制，它是用安裝在卷軸處的接近開(kāi)關(guān)、檢測出卷軸的轉速，并通過(guò)所設定的卷軸直徑初始值和材料厚度，累積計算求得收卷或放卷筒當前的直徑，相應卷徑的變化輸出控制信號，以控制收卷轉矩或放卷制動(dòng)轉矩，從而調整料帶的張力。因為卷軸每轉一圈，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)行穩定的張力控制。但是，由于受傳動(dòng)裝置的轉矩變化、線(xiàn)性變化和機械損耗等因素影響，這種張力控制的絕對精度較差。閉環(huán)式全自動(dòng)張力控制是由張力傳感器直接測定料帶的實(shí)際張力值，然后把張力數據轉換成張力信號反饋回張力控制器，通過(guò)此信號與控制器預先設定的張力值對比，計算出控制信號，自動(dòng)控制執行單元則使實(shí)際張力值與預設張力值相等，以達到張力穩定目的。它是目前較為先進(jìn)的張力控制方法。另外，在我國制造和銷(xiāo)售的中、高檔印刷機張力控制系統中，由于更高的印刷速度及生產(chǎn)工藝對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)系統的執行單元。因此在現代凹印機、高速分切機、高速涂布復合機中已被交、直流伺服電機執行單元所取代，實(shí)現了更加先進(jìn)的張力伺服控制。

　　如果你的機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)節就是如何合理地選擇張力檢測方式。目前，張力檢測方式基本上分三種：　�、購埩�傳感器(load?cell)測方式：它是對張力直接進(jìn)行檢測，與機械緊密地結合在一起，沒(méi)有移動(dòng)部件的檢測方式。通常兩個(gè)傳感器配對使用，將它們裝在檢測導輥兩側的端軸上。料帶通過(guò)檢測導輥施加負載，使張力傳感器敏感元件產(chǎn)生位移或變形，從而檢測出實(shí)際張力值，并將此張力數據轉換成張力信號反饋給張力控制器。最終實(shí)現張力閉環(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)，應變電阻片張力傳感器(如美國蒙特福T系列)和壓磁式張力傳感器(如中國ABB枕式系列)等等。其優(yōu)點(diǎn)是檢測范圍寬，響應速度快，線(xiàn)性好。缺點(diǎn)是不能吸收張力的峰值，機械的加減速難以處理，不容易實(shí)現高速切換卷等。因此，當處于平衡狀態(tài)的張力控制系統受到較強的干擾時(shí)，系統瞬間來(lái)不及作出反應，料帶上張力變化的幅度值會(huì )較大，對張力控制盡快重新進(jìn)入平衡狀態(tài)不利。

　�、诟≥伿�(Dancer?Arm)張力檢測方式：它是一種間接的張力檢測方式，實(shí)質(zhì)上是一種位置控制，當張力穩定時(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)轉動(dòng)并帶動(dòng)浮輥電位器一起轉動(dòng)。這樣，浮輥電位器準確地檢測出浮輥位置的變化，它將以位置信號反饋給張力控制器，控制器經(jīng)過(guò)計算并輸出控制信號，控制伺服驅動(dòng)系統進(jìn)行糾偏。然后浮輥恢復到原來(lái)的平衡位置。由于浮輥式張力檢測裝置本身是一種儲能結構，利用其自身的沉余作用，對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）以及速度變化對張力的影響。此系統要求氣缸磨擦系數小，響應速度快，氣源穩定。浮輥和擺桿的重量要輕，轉動(dòng)要靈活。

　�、鄹≥�/反饋復合式張力檢測方式：它可同時(shí)檢測由浮輥電位器輸出的浮輥位置信號和張力傳感器輸出的張力信號，從而可向系統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大范圍張力跳變的吸收或緩沖功能，而且還對機器加、減速時(shí)有很好的緩沖平穩作用，并容易實(shí)現高速切換卷。具有張力傳感器閉環(huán)控制的高精度、高重復性的特點(diǎn)。例如美國蒙特福(MONTALVO)公司的X/D3000型浮輥/反饋復合式張力控制裝置就屬于該種類(lèi)型。

　　2.張力控制的典型應用

　�、俜啪�、進(jìn)料牽引、出料牽引、收卷采用主控制柜協(xié)調集中控制和操作。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)交流矢量變頻電機來(lái)實(shí)現張力自動(dòng)控制�？蛇M(jìn)行速度、張力、卷徑等參數的設定，還可實(shí)時(shí)顯示速度、張力等參數狀況。系統控制精度高，反應快，穩定性好。操作人員可在機器的任何部位進(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，還裝有整臺機器啟動(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)現錐度張力控制，收卷效果極佳。另外還包括高速不停機全自動(dòng)接料及切料，收、放卷預驅動(dòng)，安全自動(dòng)報警及長(cháng)度自動(dòng)計數和顯示控制功能等。最大控制張力20kg，主機印刷速度0～200m/min。

　�、诟≥伿綇埩λ欧�控制系統?浮輥式張力伺服數控裝置系統采用四段閉環(huán)式全自動(dòng)張力伺服控制系統。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置的張力控制器，通過(guò)其浮輥位移檢測裝置的反饋構成閉環(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，而進(jìn)料牽引和出料牽引單元卻采用了伺服電機。一方面，由于放卷和收卷單元采用了交流矢量變頻電機，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)控制矢量變頻電機就可得到穩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，是因為牽引張力控制器通過(guò)浮輥位移檢測裝置的反饋構成閉環(huán)，并根據主機設置線(xiàn)速度控制伺服電機得到穩定的張力。正因為如此，必須與主機聯(lián)動(dòng)，由中央控制柜協(xié)調集中控制和操作。

　　另外，系統還具有高速運轉不停機切換卷，收、放卷預驅動(dòng)，安全自動(dòng)報警及長(cháng)度自動(dòng)計數和顯示控制等功能。該系統不但控制精度高，反應快，張力波動(dòng)小，還能當蓄能器使用，可吸收系統中突然產(chǎn)生的張力峰值。并且它很容易實(shí)現高速切換卷，在機器加、減速時(shí)有很好的緩沖吸收作用。最大控制張力25kg，主機印刷速度0～250m/min。