專利名稱：薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搬運(yùn)、包裝薄的材料領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜生產(chǎn)中控制薄膜 張力的方法。
駄賴
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。
傳統(tǒng)的薄膜生產(chǎn)和加工張力控制基本上分以下幾種
1、 手動(dòng)張力控制手動(dòng)張力控制就是在收巻或放巻過程中，當(dāng)巻徑變化 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。這種方 式精度無法真正，無法適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)要求。
2、 巻徑檢測(cè)式張力控制，它是用安裝在巻軸處的接近開關(guān)、檢測(cè)出巻軸 的轉(zhuǎn)速，并通過所設(shè)定的巻軸直徑初始值和材料厚度，累積計(jì)算求得收巻或放 巻筒當(dāng)前的直徑，相應(yīng)巻徑的變化輸出控制信號(hào)，以控制收巻轉(zhuǎn)矩或放巻制動(dòng) 轉(zhuǎn)矩，從而調(diào)整料帶的張力。因?yàn)閹嗇S每轉(zhuǎn)一圈，巻徑會(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。
3、 張力傳感器方式它是對(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。料帶通過檢測(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。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)高速切換巻等。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。
如圖2所示的技術(shù)方案，為本領(lǐng)域現(xiàn)有的常用的控制系統(tǒng)包括料帶2等。 中國(guó)發(fā)明專利CN03127220. 7提供了一種張力控制裝置，根據(jù)張力設(shè)定值 來控制長(zhǎng)條材料張力，其特征在于，包括將與進(jìn)行張力控制用的控制功能項(xiàng)目 對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定或顯示用的畫面數(shù)據(jù)與功能項(xiàng)目名稱及項(xiàng)目號(hào)碼相關(guān)聯(lián)
作為功能畫面數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、同時(shí)將識(shí)別顯示控制功能項(xiàng)目用的數(shù)據(jù)作為功能 項(xiàng)目識(shí)別數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器，具有顯示所述功能畫面數(shù)據(jù)的畫面數(shù)據(jù)顯示 部分及顯示所述功能項(xiàng)目識(shí)別數(shù)據(jù)的功能識(shí)別顯示部分、并將所述功能畫面數(shù) 據(jù)與所述功能項(xiàng)目識(shí)別數(shù)據(jù)組合的功能畫面進(jìn)行顯示的顯示裝置，將所述畫面 數(shù)據(jù)顯示部分顯示的控制功能項(xiàng)目的項(xiàng)目號(hào)碼進(jìn)行輸入用的數(shù)值設(shè)定裝置，與 所述功能識(shí)別顯示部分顯示的所述功能項(xiàng)目識(shí)別數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)進(jìn)行選擇輸入用的 功能選擇輸入裝置，以及在從所述數(shù)值設(shè)定裝置輸入項(xiàng)目號(hào)碼時(shí)根據(jù)所述存儲(chǔ) 器存儲(chǔ)的功能畫面數(shù)據(jù)使所述顯示裝置顯示與項(xiàng)目號(hào)碼對(duì)應(yīng)的功能項(xiàng)目名稱、 并根據(jù)從所述數(shù)值設(shè)定裝置的項(xiàng)目號(hào)碼輸入結(jié)果或從所述功能選擇輸入裝置 的選擇輸入結(jié)果從所述存儲(chǔ)器取出對(duì)應(yīng)的功能畫面數(shù)據(jù)及功能項(xiàng)目識(shí)別數(shù)據(jù) 后在所述顯示裝置顯示功能畫面的控制單元。
中國(guó)實(shí)用新型CN02205412.X提供了一種張力控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是該 實(shí)驗(yàn)裝置一端有放巻軸，放巻軸上裝配有一種制動(dòng)裝置；實(shí)驗(yàn)裝置另一端有復(fù) 巻軸，復(fù)巻軸上裝配有一種復(fù)巻扭矩控制裝置；復(fù)巻軸與一個(gè)電動(dòng)機(jī)連接，該 電動(dòng)機(jī)用于帶動(dòng)復(fù)巻軸并且其運(yùn)轉(zhuǎn)速度可以調(diào)節(jié)；放巻軸與復(fù)巻軸之間有數(shù)根 過紙輥，其中一個(gè)過紙輥上裝有張力傳感器；實(shí)驗(yàn)裝置的控制箱中有一個(gè)張力 控制器，張力控制器一端與張力傳感器連接，接收張力傳感器的張力檢測(cè)信號(hào)， 另一端與放巻軸上的制動(dòng)裝置或復(fù)巻軸上的復(fù)巻扭矩控制裝置連接，發(fā)出控制 信號(hào)給制動(dòng)裝置或扭矩控制裝置。
中國(guó)實(shí)用新型CN99236913.4提供了一種自動(dòng)放巻張力控制器，其特征在 于包括有PI控制電路(1)、線性延遲放大電路(2)、比較電路(3)、調(diào)制 電路(4)、三角波發(fā)生器(5)、功放電路(6)、張力檢測(cè)電路(7)、張力 給定電路(8),其中PI控制電路(1)的輸入端分別與張力給定電路(8)及 張力檢測(cè)電路(7)的輸出端連接，PI控制電路(1)的輸出端與線性延遲放 大電路(2)的輸入端連接，比較電路(3)的輸入端與線性延遲放大電路(2) 的輸出端連接，調(diào)制電路(4)的輸入端分別與比較電路(3)的輸出端及三角 波發(fā)生器(5)的輸出端連接，功放電路(6)的輸入端與調(diào)制電路(4)的輸 出端連接，功放電路(6)的輸出端與負(fù)載PL連接，張力檢測(cè)電路(7)的輸 入端與檢測(cè)負(fù)載張力的傳感器連接。
上述現(xiàn)有技術(shù)均為本領(lǐng)域常用的技術(shù)，但在實(shí)踐中各有優(yōu)缺點(diǎn)。在生產(chǎn)實(shí) 踐領(lǐng)域需要一種具有良好可操作性，高穩(wěn)定性和耐久性薄膜張力控制方法。
飼魄
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有 良好可操作性，高穩(wěn)定性和耐久性的薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法，包括 以下步驟
首先，在薄膜生產(chǎn)中建立至少包括放巻、料帶、收巻及張力控制器、伺服 驅(qū)動(dòng)裝置的薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)；
然后，在所述收巻前設(shè)置浮輥機(jī)構(gòu)，所述浮輥機(jī)構(gòu)包括浮動(dòng)輥、與所述浮 動(dòng)輥連動(dòng)的擺桿及氣缸，浮動(dòng)輥電位器；
其后，根據(jù)預(yù)設(shè)氣缸壓力，使料帶上的張力與氣缸作用力保持平衡，使所 述浮動(dòng)輥處于中央位置；
其后，當(dāng)張力變化時(shí)，所述浮動(dòng)輥位置會(huì)上升或下降，所述擺桿將轉(zhuǎn)動(dòng)帶 動(dòng)所述浮動(dòng)輥電位器一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述浮動(dòng)輥電位器檢測(cè)出所述浮動(dòng)輥位置變 化，并將位置信號(hào)反饋到所述張力控制器；
其后，所述張力控制器經(jīng)計(jì)算并輸出控制信號(hào)，控制所述伺服驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn) 行糾偏，使所述浮動(dòng)輥恢復(fù)到平衡位置。
薄膜生產(chǎn)和加工的張力控制系統(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)。張力的控制可以說是整機(jī)控制的核心。只要 張力控制穩(wěn)定，張力變化小，薄膜生產(chǎn)和加工的套色精度和廢品率就很容易控 制。因此，要想確保薄膜生產(chǎn)和加工的質(zhì)量和效率必須配備功能完善的張力控 制系統(tǒng)。然而，在生產(chǎn)過程中，使薄膜生產(chǎn)和加工張力產(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. 薄膜生產(chǎn)和加工料巻在收、放巻過程中，收巻和放巻直徑是不斷變化的， 直徑的變化必須會(huì)引起料帶張力的變化。放巻在制動(dòng)力矩不變的情況下，直徑 減少，張力將隨之增大。而收巻則相反，如果收巻力矩不變時(shí)，隨著收巻直徑 增大，張力將減少。這是薄膜生產(chǎn)和加工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. 薄膜生產(chǎn)和加工各主要構(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)生無規(guī)律變化。
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，料巻的質(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)帶來微妙的影響。
4. 薄膜生產(chǎn)和加工在不停機(jī)自動(dòng)接換料過程中，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)原來的穩(wěn)定狀態(tài)。
本發(fā)明的薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法，由于在薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)增加了浮輥 機(jī)構(gòu)，通過浮輥機(jī)構(gòu)中浮動(dòng)輥的位置變化，實(shí)現(xiàn)間接的張力檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè) 結(jié)果即時(shí)調(diào)整浮動(dòng)輥的位置來保持實(shí)現(xiàn)設(shè)定的張力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的控制。 本發(fā)明的方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)即時(shí)，具有可操作性，高穩(wěn)定性和耐久性的優(yōu) 點(diǎn)。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說 明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明一具體實(shí)施例的生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖； 圖2是現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示為本發(fā)明的薄膜張力控制方法一具體實(shí)施例，包括以下步驟
首先，在薄膜生產(chǎn)中建立至少包括放巻、料帶、收巻及張力控制器、伺服 驅(qū)動(dòng)裝置的薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)；在收巻前設(shè)置浮輥機(jī)構(gòu)l，浮輥機(jī)構(gòu)1包括浮動(dòng)輥 11、與浮動(dòng)輥11連動(dòng)的擺桿及氣缸12，浮動(dòng)輥電位器13;
其后，根據(jù)預(yù)設(shè)氣缸壓力，使料帶2上的張力與氣缸12作用力保持平衡， 使浮動(dòng)輥11處于中央位置。
當(dāng)張力變化時(shí)，浮動(dòng)輥11位置會(huì)上升或下降，擺桿將轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)浮動(dòng)輥電 位器13 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，浮動(dòng)輥電位器13檢測(cè)出浮動(dòng)輥11位置變化，并將位置信 號(hào)反饋到張力控制器；
其后，張力控制器經(jīng)計(jì)算并輸出控制信號(hào)，控制伺服驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行糾偏， 使浮動(dòng)輥ll恢復(fù)到平衡位置。
具體地，本發(fā)明的張力數(shù)控裝置系統(tǒng)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，放巻、進(jìn)料牽引、出料牽引、收巻采用主控 制柜協(xié)調(diào)集中控制和操作。四段張力即指放巻張力，進(jìn)料牽引張力，出料牽引 張力，收巻張力等四部分張力。所有四段張力均通過交流矢量變頻電機(jī)來實(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、
巻徑等參數(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，收巻效果極佳。
四段張力控制均通過其浮輥位移檢測(cè)裝置的反饋構(gòu)成閉環(huán)進(jìn)行自動(dòng)控制。 所不同的是放巻和收巻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 單元卻釆用了伺服電機(jī)。由于放巻和收巻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)定的放巻張力和收巻張力。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^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。
本發(fā)明采用浮動(dòng)輥式張力控制方式，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 動(dòng)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 動(dòng)輥位置會(huì)上升或下降，此時(shí)擺桿將轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)浮輥電位器一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣， 浮動(dòng)輥電位器準(zhǔn)確地檢測(cè)出浮動(dòng)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 動(dòng)輥恢復(fù)到原來的平衡位置。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 能減弱料巻的偏心(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。浮動(dòng)輥和擺桿的重量要輕，轉(zhuǎn)動(dòng)要靈活。
本發(fā)明的張力控制系統(tǒng)由于采用了 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，大大提高了 薄膜生產(chǎn)和加工產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法，由于在薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)增加了浮輥 機(jī)構(gòu)，通過浮輥機(jī)構(gòu)中浮動(dòng)輥的位置變化，實(shí)現(xiàn)間接的張力檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè) 結(jié)果即時(shí)調(diào)整浮動(dòng)輥的位置來保持實(shí)現(xiàn)設(shè)定的張力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的控制。 本發(fā)明的方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)即時(shí)，具有可操作性，高穩(wěn)定性和耐久性的優(yōu) 點(diǎn)。
綜上所述，本說明書中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例。凡本技 術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或 者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法，包括以下步驟首先，在薄膜生產(chǎn)中建立至少包括放卷、料帶、收卷及張力控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置的薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)；然后，在所述收卷前設(shè)置浮輥機(jī)構(gòu)，所述浮輥機(jī)構(gòu)包括浮動(dòng)輥、與所述浮動(dòng)輥連動(dòng)的擺桿及氣缸，浮動(dòng)輥電位器；其后，根據(jù)預(yù)設(shè)氣缸壓力，使料帶上的張力與氣缸作用力保持平衡，使所述浮動(dòng)輥處于中央位置；其后，當(dāng)張力變化時(shí)，所述浮動(dòng)輥位置會(huì)上升或下降，所述擺桿將轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)所述浮動(dòng)輥電位器一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述浮動(dòng)輥電位器檢測(cè)出所述浮動(dòng)輥位置變化，并將位置信號(hào)反饋到所述張力控制器；其后，所述張力控制器經(jīng)計(jì)算并輸出控制信號(hào)，控制所述伺服驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行糾偏，使所述浮動(dòng)輥恢復(fù)到平衡位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法，包括在薄膜生產(chǎn)中建立至少包括放卷、料帶、收卷及張力控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置的薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)；然后，在所述收卷前設(shè)置浮輥機(jī)構(gòu)，所述浮輥機(jī)構(gòu)包括浮動(dòng)輥、與所述浮動(dòng)輥連動(dòng)的擺桿及氣缸，浮動(dòng)輥電位器；其后，根據(jù)預(yù)設(shè)氣缸壓力，使料帶上的張力與氣缸作用力保持平衡，使所述浮動(dòng)輥處于中央位置。本發(fā)明的薄膜生產(chǎn)中薄膜張力控制方法，由于在薄膜生產(chǎn)系統(tǒng)增加了浮輥機(jī)構(gòu)，通過浮輥機(jī)構(gòu)中浮動(dòng)輥的位置變化，實(shí)現(xiàn)間接的張力檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果即時(shí)調(diào)整浮動(dòng)輥的位置來保持實(shí)現(xiàn)設(shè)定的張力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)張力的控制。本發(fā)明的方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)即時(shí)，具有可操作性，高穩(wěn)定性和耐久性的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B65H77/00GK101195454SQ20061011938
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月8日
發(fā)明者冰 史, 偉 孫, 陳光偉 申請(qǐng)人:上海精翔實(shí)業(yè)有限公司