黎鋒

摘 要：在報(bào)紙印刷過(guò)程中，印刷機(jī)的張力控制是非常重要的，尤其是卷到卷的張力控制，它直接影響到報(bào)紙的套印精度。好的張力控制系統(tǒng)能夠在印刷機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的改變和紙卷大小變化的同時(shí)，保持紙帶張力的穩(wěn)定。一套良好的張力控制系統(tǒng)是印刷品質(zhì)和套印精度的重要保障，因此筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，本文主要對(duì)報(bào)紙印刷張力控制原理及Enkel供紙部張力控制系統(tǒng)改造案例進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：報(bào)紙印刷；張力控制系統(tǒng)；改造

隨著社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步，雖然互聯(lián)網(wǎng)能夠代替紙質(zhì)報(bào)紙傳遞信息，但是傳統(tǒng)的紙質(zhì)報(bào)紙仍然是大眾獲取信息的媒介，尤其是紙質(zhì)印刷技術(shù)。事實(shí)上，當(dāng)今社會(huì)各行各業(yè)的很多方面都需要各種不同的印刷品。現(xiàn)代報(bào)紙印刷技術(shù)中的張力控制已經(jīng)成為印刷技術(shù)的關(guān)鍵要素，在印刷領(lǐng)域里，卷筒紙印刷機(jī)的工作過(guò)程中卷到卷的張力控制是必不可少的，如果張力控制不合適，就會(huì)發(fā)生紙張的褶皺、變形，影響印刷質(zhì)量，或者斷紙?jiān)斐衫速M(fèi)。Enkel供紙部張力控制系統(tǒng)改造也是勢(shì)在必行。

1 現(xiàn)代印刷的前景及應(yīng)用

在現(xiàn)代社會(huì)，印刷技術(shù)已經(jīng)突破傳統(tǒng)觀念和方法，加入了現(xiàn)代科技的元素，數(shù)字印刷成為印刷技術(shù)的主流?，F(xiàn)代印刷是集成高科技元素為一體，現(xiàn)在雖然互聯(lián)網(wǎng)等新興媒體對(duì)紙媒的沖擊很大，但是現(xiàn)代印刷技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用還是非常廣泛的。在人們的日常生活中，所看到的或使用的報(bào)紙、期刊、鈔票等，都屬于印刷品的范疇。印刷的控制系統(tǒng)成為國(guó)內(nèi)外研究的重要方向。

2 報(bào)紙印刷張力控制系統(tǒng)的原理

一般老式報(bào)紙印刷供紙部的張力控制系統(tǒng)由制動(dòng)機(jī)構(gòu)、張力檢測(cè)元件、控制plc等組成。張力控制技術(shù)方法也有很多種。以浮動(dòng)輥上安裝的電位器反饋檢測(cè)張力，電磁線圈制動(dòng)器控制剎車盤(pán)的摩擦力以達(dá)到控制張力恒定的模式。在張力控制過(guò)程中，控制張力執(zhí)行單元為電磁離合摩擦片。

在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，為保證紙帶的張力能夠保持在印刷工人設(shè)定的一個(gè)值上，并能夠在啟動(dòng)時(shí)不會(huì)拉斷和剎車時(shí)紙卷不會(huì)慣性地松卷，而且在印刷的過(guò)程中隨著紙卷半徑不斷減小保持紙帶張力的穩(wěn)定，需要對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行相應(yīng)的變化。張力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理也是多種多樣的，而控制的難點(diǎn)就在新舊紙卷的交換上，在保證印刷不停機(jī)的情況下能夠全速接紙，且能夠達(dá)到良好的張力控制，是目前所有供紙廠家所追求的目標(biāo)。

在印刷過(guò)程中，紙帶的線速度保持不變，隨著紙卷直徑的不斷減小，在不考慮紙卷慣性的前提下，要保證紙帶張力的穩(wěn)定必須滿足下面的條件：F×L=M（F紙卷張力，L為紙卷半徑，M為剎車制動(dòng)力矩）。也就是說(shuō)，剎車控制力矩也要隨之減小，如果不改變制動(dòng)力矩的大小，紙帶所受到的張力就會(huì)越來(lái)越大，最終會(huì)使紙帶被拉斷。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是控制剎車片與剎車盤(pán)接觸后產(chǎn)生的摩擦力，從而使紙帶達(dá)到一定的張力，在張力的作用下浮動(dòng)輥會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)帶動(dòng)安裝在浮動(dòng)輥軸上的電位器數(shù)值的改變，將張力的變化轉(zhuǎn)化為電壓的變化，通過(guò)控制器運(yùn)算控制剎車片的電磁線圈的吸力大小。

在紙卷使用到一定小的直徑時(shí)就要有新舊紙卷更換的動(dòng)作。新舊大小紙卷交接更換的瞬間，必須滿足新舊紙卷速度同步，為保證紙帶張力的恒定，最好是有兩套獨(dú)立的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。然而很多老式的供紙補(bǔ)只有一套加速機(jī)構(gòu)和制動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致新舊紙卷交換時(shí)出現(xiàn)瞬間速度差過(guò)大，導(dǎo)致斷紙的情況。

3 Enkel供紙部張力控制系統(tǒng)的改造

目前國(guó)內(nèi)報(bào)紙印刷大多都是卷筒紙印刷，其張力控制系統(tǒng)一般采用閉環(huán)的電磁式控制，具有精度高、隨機(jī)性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以適用不同印刷速度和各種紙張。通過(guò)對(duì)張力檢測(cè)元件的信號(hào)，控制系統(tǒng)根據(jù)張力的設(shè)定值和檢測(cè)元件反饋的測(cè)量值進(jìn)行運(yùn)算比較處理。對(duì)張力大小的調(diào)節(jié)主要采用兩種方式：一是直接力矩控制，二是速度差控制。

速度差控制模式下的張力控制是通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速和印刷機(jī)速度差來(lái)達(dá)到控制張力的目的。首先，由過(guò)紙輥上的編碼器實(shí)時(shí)測(cè)量速度系統(tǒng)計(jì)算出同步匹配頻率。然后，張力檢測(cè)元件反饋的信號(hào)與張力設(shè)定值構(gòu)成PID（比例-積分-微分控制器），調(diào)整變頻器的輸出頻率。

在此對(duì)公司的舊Enkel紙架張力控制系統(tǒng)改用變頻控制成功案例進(jìn)行分析。

這是20世紀(jì)90年代相對(duì)比較老舊的輪轉(zhuǎn)印刷供紙部，分別用了兩套控制系統(tǒng)，正在試用紙卷的張力控制采用了力矩控制張力，使用剎車盤(pán)、剎車線圈對(duì)紙芯施加一個(gè)制動(dòng)力矩。而新紙卷使用的是速度控制，通過(guò)對(duì)加速皮帶輪電機(jī)的速度控制，檢測(cè)裝置將印刷的速度信號(hào)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)印刷速度和張力設(shè)定值運(yùn)算輸出一個(gè)電壓值，加載到加速電機(jī)的電磁離合器上，驅(qū)動(dòng)皮帶輪以一定的同步速度運(yùn)行，然后皮帶輪上的編碼器將檢測(cè)速度反饋給控制器，形成閉環(huán)控制。

分析供紙部接紙卷-卷交換時(shí)的張力控制轉(zhuǎn)換，經(jīng)常容易引起張力控制不穩(wěn)導(dǎo)致浮動(dòng)輥不穩(wěn)，張力不穩(wěn)定最終導(dǎo)致斷紙，影響效率。分析控制原理，最終張力控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是一組電磁線圈摩擦片來(lái)實(shí)現(xiàn)皮帶輪以一定的同步速度運(yùn)行和印刷速度差調(diào)節(jié)張力。這個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)存在很大的缺點(diǎn)，就是靠電磁離合摩擦片來(lái)驅(qū)動(dòng)加速皮帶輪運(yùn)轉(zhuǎn)，速度反應(yīng)、反饋都很遲鈍，而且經(jīng)常因?yàn)殡x合器摩擦發(fā)熱速度無(wú)法同步，導(dǎo)致卷-卷接紙失敗。

經(jīng)過(guò)多方面考慮，我們拆去了電磁離合器，直接用加速電機(jī)帶動(dòng)加速皮帶，使用變頻器來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到恒定張力同步接紙的目的?？紤]印刷速度和電機(jī)頻率，我們選擇了國(guó)產(chǎn)JP6C-T9系列PIM IGBT高性能數(shù)字式變頻器，其內(nèi)置PID控制功能。取原電磁線圈電壓為參考，經(jīng)過(guò)分壓處理通過(guò)Kp、Ki和Kd 3個(gè)參數(shù)的設(shè)定，反復(fù)試驗(yàn)最終收到了良好的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的闡述，我們已經(jīng)了解了印刷張力控制及系統(tǒng)的改進(jìn)目的，也做了完整的理論要求分析。隨著科技的不斷進(jìn)步，以及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，雖然在控制系統(tǒng)部分未做改動(dòng)，分析對(duì)比了各種先進(jìn)的供紙部?jī)?yōu)點(diǎn)，改善張力控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高了加速同步時(shí)的張力控制響應(yīng)速度，取得了良好的效果。但是，我們還有許多工作要做，仍然需要不斷努力，不斷對(duì)供紙部張力控制系統(tǒng)進(jìn)行完善。

參考文獻(xiàn)

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