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     近幾年來(lái)，隨著凹印機(jī)套色控制技術(shù)智能化、自動(dòng)化的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)一些高檔電腦套色凹印機(jī)均已采用了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。另外，與之相適應(yīng)的一種嶄新的高精度、可重復(fù)的張力控制技術(shù)也取得了重大突破。這種先進(jìn)的張力控制系統(tǒng)采用了PLC的可編程控制器進(jìn)行整機(jī)控制，觸摸式電腦屏人機(jī)界面操作，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便，全方位參數(shù)設(shè)置，具有可操作性，高穩(wěn)定性和耐久性優(yōu)點(diǎn)。因此，由于兩者的同步發(fā)展，現(xiàn)代凹印機(jī)大大提高了印刷品質(zhì)量。 一、影響凹印機(jī)張力控制的幾個(gè)因素 凹印機(jī)的張力控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種輸入量按某種可調(diào)節(jié)的衰減規(guī)律而變化的特殊的隨動(dòng)系統(tǒng)。張力的控制可以說(shuō)是整機(jī)控制的核心。只要張力控制穩(wěn)定，張力變化小，凹印機(jī)的套色精度和廢品率就很容易控制。 因此，要想確保凹印質(zhì)量和效率必須配備功能完善的張力控制系統(tǒng)。然而，在印刷過(guò)程中，使凹印機(jī)張力產(chǎn)生波動(dòng)和變化的因素往往比較復(fù)雜，其主要影響因素大致有如下幾個(gè)方面： 1.凹印機(jī)料卷在收、放卷過(guò)程中，收卷和放卷直徑是不斷變化的，直徑的變化必須會(huì)引起料帶張力的變化。放卷在制動(dòng)力矩不變的情況下，直徑減少，張力將隨之增大。而收卷則相反，如果收卷力矩不變時(shí)，隨著收卷直徑增大，張力將減少。這是凹印機(jī)的固有特性所決定的，也是引起料帶張力變化的主要因素之一。 2.凹印機(jī)各主要構(gòu)件如底座、墻板、導(dǎo)輥等的制造精度和裝配精度存在偏差。例如底座組裝的平面度和直線度，墻板與底座組裝的垂直度以及各版輥、導(dǎo)輥組裝的水平度和它們相互之間的平行度，它們各自的跳動(dòng)量偏差，質(zhì)量動(dòng)靜平衡偏差等等，都要求十分嚴(yán)格。否則料帶在版輥和眾多導(dǎo)輥上運(yùn)行時(shí)，料帶上的張力就會(huì)隨之發(fā)生微小變化。最終就會(huì)反映到整臺(tái)機(jī)上，導(dǎo)致張力產(chǎn)生無(wú)規(guī)律變化。另外，凹印機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)中的各齒輪、減速箱應(yīng)做到無(wú)間隙精密傳動(dòng)，確保各印刷單元的版輥同步運(yùn)轉(zhuǎn)，如果印刷過(guò)程中引起傳動(dòng)同步誤差，也勢(shì)必使各印刷單元的張力產(chǎn)生變化。 3.料帶內(nèi)在材質(zhì)的不均勻性。如材料彈性模量的波動(dòng)，材料厚度沿寬度、長(zhǎng)度方向變化等，料卷的質(zhì)量偏心，以及生產(chǎn)環(huán)境溫度、濕度變化，都會(huì)對(duì)整機(jī)的張力波動(dòng)帶來(lái)微妙的影響。 4.凹印機(jī)在不停機(jī)自動(dòng)接換料過(guò)程中，接料和斷料都會(huì)使整機(jī)原已穩(wěn)定的張力突然產(chǎn)生干擾變化。設(shè)備運(yùn)行速度愈高，干擾就愈大。此時(shí)，張力控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能迅速地根據(jù)料帶張力干擾情況自動(dòng)地隨機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使張力及時(shí)地恢復(fù)原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。 二、凹印機(jī)張力控制的類型、檢測(cè)方式及應(yīng)用 1.張力控制的主要類型和特點(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。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。開環(huán)式半自動(dòng)張力控制又稱卷徑檢測(cè)式張力控制，它是用安裝在卷軸處的接近開關(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： ①?gòu)埩鞲衅?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(如圖1所示(詳見雜志))。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：(如圖2所示(詳見雜志))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。 ③浮輥/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型。 2.張力控制的典型應(yīng)用 ①觸摸屏式張力數(shù)控系統(tǒng) 觸摸屏式張力數(shù)控裝置系采用四段統(tǒng)一控制方式的全閉環(huán)自動(dòng)張力控制系統(tǒng)。機(jī)器由PLC可編程控制器整機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制，人機(jī)界面采用HITECH觸摸屏進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)定和顯示，放卷、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。在收料單元操作盤上裝有HITECH觸摸屏，可進(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外，還裝有整臺(tái)機(jī)器啟動(dòng)、停止及緊急停止開關(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。 ②浮輥式張力伺服控制系統(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刂破魍ㄟ^(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)置線速度控制伺服電機(jī)得到穩(wěn)定的張力。正因?yàn)槿绱耍仨毰c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。   信息來(lái)源:佳工機(jī)電網(wǎng)