戴福華

（汕頭市華鷹軟包裝設(shè)備總廠有限公司，廣東 汕頭 515064）

涂布機張力控制系統(tǒng)研究

戴福華

（汕頭市華鷹軟包裝設(shè)備總廠有限公司，廣東 汕頭 515064）

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展速度的逐步提升，印刷包裝業(yè)取得快速的發(fā)展。印刷包裝機械的張力控制系統(tǒng)的設(shè)計水平對于印刷質(zhì)量以及生產(chǎn)的安全性都具有十分重要的意義。鑒于此，本文以介紹涂布生產(chǎn)過程為切入角度，對涂布機的組成部分以及張力控制系統(tǒng)的工作原理進行闡述，最后對張力控制系統(tǒng)各部分的功用進行研究。

涂布機；張力控制系統(tǒng)；功用

涂布產(chǎn)品的需求量因為包裝工業(yè)的高速發(fā)展而日益增大，因此部分廠商為提升市場競爭力，對涂布機系統(tǒng)進行技術(shù)升級與改造，從而對傳統(tǒng)涂布工藝進行升級，進而提升涂布質(zhì)量與產(chǎn)量，并且可以增加涂布的樣式與花色。此外，控制涂布機系統(tǒng)的張力是改造過程中的關(guān)鍵，并且產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量、涂布基帶的物理特性、基帶的使用年限等均與涂布機系統(tǒng)中的張力大小有直接聯(lián)系。因此，科學(xué)、合理的控制涂布機張力大小對于提升生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟效益有至關(guān)重要的作用。

1 涂布生產(chǎn)過程

放卷輥、涂布輥、牽引輥、烘箱和收卷輥等是涂布機主要的機械結(jié)構(gòu)。完整的生產(chǎn)過程：在放卷輥上放置待涂的基帶，通常為白紙或塑料薄膜，隨后在導(dǎo)向輥的作用后，基帶被拉到涂布輥與橡膠輥的中部，緊接著基帶在壓縮空氣的作用下壓緊與涂布輥上，并在料池中將涂布輥的下部浸入，涂料在涂布電機轉(zhuǎn)動過程中會吸附在涂布輥表面，隨后其與壓緊的基帶相接觸，從而使基帶中吸附涂布輥中的燃料，隨后牽引電機將涂好的潮濕基帶送入烘箱中完成干燥作業(yè)，涂料在出烘箱后呈現(xiàn)烘干狀態(tài)，最后將收卷輥收成整卷，涂布過程便完成。

2 涂布機張力控制系統(tǒng)的工作原理

放料單元、儲料單元、涂布單元、復(fù)合單元以及收料單元等是包裝印刷涂布機主要的組成部分。其中，涂膠單元、放料單元、放料儲料架以及收料儲料架和收料部是涂布機張力控制系統(tǒng)的重要組成部分。因此，為了確保操作人員涂布過程的精準與穩(wěn)定，必須詳細了解涂布機張力控制原理。PLC是涂布機張力控制系統(tǒng)中的絕對核心。涂布機工作過程中相關(guān)工作參數(shù)可以從觸摸屏上完全顯示出來，并且通過信號電纜可以將相關(guān)參數(shù)儲存至相關(guān)寄存器當中。此外，如果收放卷材料的直徑與涂布機工作速度出現(xiàn)明顯變化時，可在觸摸屏中調(diào)入PLC中相應(yīng)的寄存器數(shù)據(jù)并在其中顯示出來。與此同時，PLC的輸出點負責控制涂布機系統(tǒng)中的主要元器件的動作，并且可以根據(jù)相關(guān)工況與設(shè)計要求，對PLC中的輸出命令隨時調(diào)整。

擺輥和電位器是涂布機張力檢測機構(gòu)工作的基礎(chǔ)，并且由齒輪來將擺輥和電位器連接起來。擺輥會在張力改變過程中而出現(xiàn)一定幅度的擺動，并且電位器當中的電壓值也會隨之出現(xiàn)變化。如果擺輥位于機械結(jié)構(gòu)的中部時，則證明張力的反饋值與其設(shè)定值相一致，而且電位器P+和PG之間的電壓為+10V，P-和PG之間的電壓為-10V，U和P G之間的電壓為0V。與此同時，U和PG之間的電壓即電位器的值同樣會隨著擺輥的擺動而出現(xiàn)不同程度的變化，進而達到檢測張力的目的，而且控制執(zhí)行機構(gòu)也會在此過程中出現(xiàn)運動軌跡的改變，以便穩(wěn)定系統(tǒng)中的張力大小。

3 張力控制系統(tǒng)各部分功能

3.1 放料單元

通常來講，涂布機由兩個或多個放料單元組成，其中，本文所列舉的涂布機第一放料單元為被動放料。磁粉、張力控制器以及張力檢測傳感器是被動放料單元的重要組成部分。此外，由于涂布機放料單元技術(shù)比較成熟可靠，可以確保放料牽引與放料單元之間的張力可以穩(wěn)定保持。主動放料為第二放料單元，放料擺輥會因為放卷卷徑的逐漸變小而不斷參與控制。PLC會對放卷卷徑進行精確計算，從而加快工作電極的運轉(zhuǎn)速度，以便確保張力可以穩(wěn)定控制。另外，電機的輕微調(diào)整可以通過PID控制得以實現(xiàn)。

3.2 放料儲料架

為了實現(xiàn)放料的零速接料功能，需要在涂布機當中設(shè)置儲料架。此外，由于涂布基材需要較大的張力，而且其具有較高的經(jīng)濟成本與涂布工藝的特殊性，所以對于生產(chǎn)來講，普通的搭接難以滿足生產(chǎn)要求?；诖耍瑑α霞軉卧獙τ谕坎紮C來講就具有非常關(guān)鍵的作用。在涂布機正常工作過程中，基材應(yīng)將放料儲料架填充完整，以便可以在放卷需要換料過程中可以不間斷工作。其中，儲料架的確切位置應(yīng)在啟動涂布機前準確進行判斷，若是儲料架中沒有將燃料填充滿則應(yīng)首先將儲料架上升，以便將基材儲滿，從而更好的完成接料準備工作。

接料完成后，工作人員可以按下按鈕，隨后放料牽引便會進行加速運動，而放料儲料架則開始減速運行，并且放料牽引電機將會控制放料牽引擺輥進行工作。當放料牽引電機與主機速度相一致后，則放料儲料架的速度逐漸降低為零。隨后儲料工作由放料儲料架按規(guī)定速度開始進行，并且放料儲料架呈現(xiàn)逐漸加速的狀態(tài)直至達到預(yù)先設(shè)定的速度為止。在此過程中，為保證放料張力控制的穩(wěn)定，需要放料牽引電機在主機速度的基礎(chǔ)上加上放料儲料架的上升速度。隨后，放料儲料架在儲料接近飽和狀態(tài)后便會緩慢降低速度直至為零。與此同時，放料牽引會在放料儲料架進行減速運動時一同開始減速。當放料儲料架停止工作后，主機的速度便會與放料牽引的速度相一致，上述過程便是完整的接料過程。

3.3 涂膠部

由于涂膠輥具有固定不變的周長，因此涂布機主機速度加上擺輥的調(diào)節(jié)速度便是涂膠輥電機的轉(zhuǎn)速。此外，涂膠單元到符合單元之間的張力可以通過涂布機中內(nèi)部變頻器的PID模塊進行調(diào)節(jié)。

3.4 復(fù)合部

涂布機的主機便是所謂的復(fù)合部，并且主機速度與復(fù)合部速度相一致，其它電機與復(fù)合電機呈跟隨狀態(tài)。

3.5 收料儲料架及收料單元

為了滿足不同工況的要求，涂布機在收料過程中其預(yù)驅(qū)軸始終保持靜止狀態(tài)，所以應(yīng)在涂布機當中設(shè)置收料儲料架機構(gòu)。此外，收料儲料架應(yīng)在設(shè)備工作過程中始終處于出料機構(gòu)的下部。儲料架的確切位置在涂布機啟動前應(yīng)進行準確判斷。若是儲料架在涂布機上部，則應(yīng)使儲料架按照規(guī)定速度下降至規(guī)定部位，以便完成接料準備工作。

接料按鈕可以在收料軸需要換料時按下，這時收料儲料架便會由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)向加速狀態(tài)。在此過程中，收料牽引電機由收料牽引擺輥負責控制，并且主機速度與收料儲料架的電機速度保持一致。當主機速度與收料儲料架的速度達到一致后，則收料當前軸與收料牽引的速度便會呈現(xiàn)靜止狀態(tài)。隨后控制儲料架電機便會替代收料牽引電機來控制收料牽引擺輥工作，以便確保收料張力的可靠性與一致性。在接料工作完成前，收料刀架還需進行一系列的動作。

收料儲料架在收料大臂落下且收料動作結(jié)束后便會開始減速運行，而收料軸與收料牽引會呈現(xiàn)加速運動狀態(tài)，收料牽引電機由收料牽引擺輥負責控制。當主機速度與收料牽引電機速度相等后，收料儲料架則會呈現(xiàn)靜止狀態(tài)，然后收料儲料架按照既定速度開始向下進行加速，直到達到規(guī)定速度為止。為了使復(fù)合單元到收料儲料架，收料儲料架到達收料部的張力能夠保持恒定速度，收料牽引電機與收料軸應(yīng)基于主機速度與儲料架下降速度，收料儲料架在接近規(guī)定為止前則會勻減速運動直至停止。

4 涂布機張力控制系統(tǒng)中新型技術(shù)的應(yīng)用

4.1 回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動多段速的應(yīng)用

張力會在回轉(zhuǎn)架工作過程中有較大影響，特別是當停止與啟動回轉(zhuǎn)架時影響最大。此外，由于停止與氣動過程屬于動-靜轉(zhuǎn)換過程，因此為了確保張力在回轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)動過程中保持穩(wěn)定，可以通過應(yīng)用變頻技術(shù)來延長加減速的時間，以便保證達到整個回轉(zhuǎn)過程中張力的穩(wěn)定的目的。

4.2 壓輥離合壓時單獨PID的應(yīng)用

由于在涂布過程中料長會在壓輥離合壓過程中而出現(xiàn)一定程度的改變，所以張力會在此過程中難以保持平衡，因此需要一個單獨且可靠的PID來實現(xiàn)張力穩(wěn)定控制的目的。與此同時，如果離合壓和穩(wěn)態(tài)時共同一套PID，將會在一定程度上增加系統(tǒng)建立張力穩(wěn)定的時間，所以選擇單獨PID來負責張力控制系統(tǒng)離合壓，可以大為減少系統(tǒng)對于張力建立的時間。

4.3 控制器位置控制的應(yīng)用

通常情況下，涂布機所使用的材料比較厚，為了提高裁切質(zhì)量，收料部主要采用零速接料的方法，這種方法需要在收料牽引前加儲料架，在儲料時，根據(jù)儲料架電機的運行記憶儲料架上升的位置。再根據(jù)主機的運行速度與運行位置，決定儲料架的加速度。

5 結(jié)語

張力控制系統(tǒng)是涂布機中的重要組成部分，加強張力系統(tǒng)的研究對于提高涂布機穩(wěn)定性具有重要的意義。在涂布機運行過程中，容易產(chǎn)生故障，因此，技術(shù)人員必須掌握涂布機的工作原理以及各部分的功能，才能夠及時找到故障原因，減少安全隱患，提高涂布機的安全性和穩(wěn)定性。

[1]徐紅霞．雙層布局涂布機[J]．中華紙業(yè)，2015(24)．

[2]涂布機涂布頭介紹(連載三)[J]．造紙裝備及材料．2016(04)．

[3]涂布機涂布頭介紹(一)[J]．湖南造紙．2016(02)．

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1671-0711（2017）10（下）-0091-02