Как выбрать систему управления натяжением полотна

Как выбрать систему управления натяжением полотна редко терпит неудачу на уровне компонентов. Она терпит неудачу, потому что машина была неверно разбита на зоны, или деньги ушли в неверную зону, или никто не записал, что значит «хорошо», до выхода заказа на покупку. Бóльшая часть руководств по покупке начинается с каталога контроллеров и датчиков. Это начинается с тракта полотна, потому что геометрия вашей линии решает всё остальное: сколько существует зон, какие можно измерить и на какую из них стоит тратить.

Шесть шагов ниже применимы к новым машинам и модернизациям продольно-резательных машин, перемоток, печатных машин, ламинаторов и наносителей покрытия. Для строительных блоков, которые предполагает эта статья, см. Что такое система управления натяжением полотна?.

Шаг 1: Разбейте тракт полотна на зоны до покупки чего-либо

Зона натяжения — это участок полотна между двумя управляющими точками. В зоне ровно одно значение натяжения, потому что внутри неё нет ничего, что создавало бы второе. Этот единственный факт определяет весь ваш бюджет.

Считайте натяжения, которые требует ваш процесс, а не ролики, которые у вас есть. Ламинатору, желающему низкого натяжения через сушилку и более высокого на ламинирующем зазоре, нужны две зоны, что означает одну изолирующую границу между ними — обычно приводной зазор или S-обмотка, работающие чуть быстрее секции перед ними. Каждая добавленная зона стоит ещё одного источника момента, ещё одного контура управления и, вполне возможно, ещё одного привода.

Набросайте тракт полотна со значением над каждым пролётом; объедините смежные пролёты, имеющие общее значение. Именно этот набросок, а не паспорт контроллера, следует обсуждать с поставщиками. Правило, что каждой зоне нужен один регулятор скорости и один источник момента, рассмотрено здесь.

Шаг 2: Выберите топологию для каждой зоны

Как только у каждой зоны появляется целевое натяжение и известный допуск, топология следует за ним. Выбирайте исходя из того, что зона должна обеспечить, а не из того, что у машины уже есть:

Если приоритет…	Топология	Что вы принимаете
Стабильное грубое натяжение на бумаге, картоне, нетканых	Тормоз размотки или муфта перемотки, разомкнутый контур с отслеживанием диаметра рулона	Натяжение дрейфует с износом и влажностью, обычно 10–15%
Материал получает необратимое повреждение от ошибки натяжения	Замкнутый контур: тензодатчик, контроллер, порошковый тормоз или порошковая муфта	Бóльшая стоимость, график калибровки, место для измерительного ролика
Полотно меняет длину между пролётами (печь, УФ, покрытие)	Дэнсерный накопитель как датчик и буфер	Инерция, добавленная длина полотна, тщательная геометрия рычага
Разное натяжение по обе стороны технологического шага	Разделить на две зоны с приводным изолирующим зазором, верхняя зона на управлении протяжкой	Одна лишняя ось привода и один лишний контур для настройки

Первая строка действительно достаточна и гораздо дешевле; Разомкнутый и замкнутый контур управления натяжением охватывает точку безубыточности. Вторую строку нужно задать как одну цепочку — автоматический регулятор натяжения полотна, датчик натяжения с подушечным подшипником, консольный тензодатчик или датчик натяжения полотна сквозного вала, плюс исполнительный механизм. Несовпадающие диапазоны и уровни сигнала — обычная причина, по которой новый контур работает хуже.

Шаг 3: Новая линия или модернизация — два разных порядка

Новые машины и модернизации используют противоположные последовательности, и их смешивание дорого обходится.

На новой линии порядок сначала-процессный: какое натяжение нужно материалу → карта зон → топология по зонам → размер нагрузки → выбор аппаратуры → запись приёмочных чисел.

При модернизации порядок сначала-осуществимый, потому что механический ответ может быть отрицательным. Электронику добавить всегда можно; датчик часто добавить нельзя, потому что превращение ролика в измерительный требует свободного пролёта, заменяемых подшипников и трассы кабеля, которая не станет антенной.

Обследуйте эти четыре вещи до расчёта чего-либо:

1. Измеряемый ролик. Есть ли холостой ролик, способный нести тензодатчик с устойчивым углом обхвата с обеих сторон?
2. Место для исполнительного механизма. Может ли вал размотки принять смонтированный тормоз, или ему нужна муфта и подушка подшипника?
3. Запасная ось привода. Новая граница зоны означает новый двигатель; без него дешёвая вторая зона утраивается в цене.
4. Трассы кабеля. Расстояние датчика до контроллера и то, можно ли отделить проводку контура от кабелей привода.

Модернизация обычно сохраняет работающее устройство момента с разомкнутым контуром и добавляет измерение. Такие пакеты, как микрорегулятор натяжения XW TC200 и компактный регулятор натяжения, существуют потому, что ограничение — место в шкафу и проводка, а не производительность управления.

Шаг 4: Тратьте бюджет на датчики там, где ошибка становится браком

Распространённая ошибка бюджетирования — покупка тензодатчика для каждой зоны. Ставьте обратную связь только там, где ошибка натяжения становится забракованной продукцией в этой зоне. Оцените каждую зону от 0 до 2:

• Получает ли материал здесь необратимую деформацию? Плёнка тянется, покрытия сминанию, фольга ломается.
• Находится ли эта зона непосредственно выше по потоку от критичного к качеству шага — совмещения печати, ширины реза, веса покрытия?
• Сколько стоит одна минута выхода за спецификацию в этой точке?

Оценка 4–6 означает, что замкнутый контур оправдан. Два или три — разомкнутый контур с компенсацией диаметра. Ноль или один — оставьте ручным и потратьте в другом месте. На типичной продольно-резательной перемотке это обычно ставит обратную связь на зону размотка-резка и зону перемотки, и ничего между ними.

Два правила экономят деньги. Зоны, которые никогда не работают с разными рецептами одновременно, могут делить один многоканальный контроллер. И поскольку добавленный позже второй контур стоит в основном механической работы и простоя, проложите проводку и смонтируйте под него сейчас, даже если сегодня вы покупаете одну зону.

Шаг 5: Подбирайте размер по всему рулону, а не только в уставке

Каждое устройство должно работать на обоих концах рулона. Исполнительный механизм выдаёт T = F × R, поэтому он должен достигать максимального натяжения при полном радиусе и всё ещё разрешать минимальное натяжение на гильзе. Перепад составляет примерно (F_max × R_full) ÷ (F_min × R_core): от гильзы 76 мм до 1000 мм — это около 13:1 только по радиусу, а профиль конуса 2:1 доводит до близ 26:1. Мало исполнительных механизмов охватывают это и всё ещё чисто управляют внизу, поэтому гильзы при низком натяжении ощущаются вялыми.

Связывающее ограничение — обычно датчик, а не исполнительный механизм. Наименьшее усилие, которое нужно разрешить, находится при минимальном натяжении и минимальном радиусе, поэтому подбирайте датчик под этот пол, а не под потолок — потерянное разрешение на гильзе встречается гораздо чаще, чем перегруженная ячейка.

Шаг 6: Запишите приёмочные числа в заказ на покупку

Ничто не защищает вас так, как согласованные до поставки числа. Внесите четыре ограничения в заказ:

1. Отклонение в установившемся режиме при номинальной скорости, в процентах от уставки. Около ±3% разумно для плёнки и фольги с замкнутым контуром, ±5–8% для бумаги, до ±10% для нетканых материалов и текстиля.
2. Отклонение при разгоне при указанном темпе ускорения. Обычно это худшая цифра, которую никто не указывает.
3. Отклонение при смене рулона, выраженное в метрах брака, а не в процентах: сколько метров идёт вне допуска после стыка.
4. Время восстановления после определённого возмущения — закрытия зазора, прохождения стыка, смены родительского рулона, — возврат в полосу в течение указанного числа секунд.

Затем укажите метод, поскольку число без него — спор, ожидающий случая: производственный материал, откалиброванный эталонный холостой ролик или переносной тензодатчик, согласованная частота дискретизации, демонстрация при трёх диаметрах — полном, среднем, близком к гильзе, — и задокументированная процедура обнуления ролика.

Часто задаваемые вопросы

В: Сколько датчиков действительно нужно линии? По одному на зону, где ошибка натяжения становится браком, что обычно два на продольно-резательной перемотке и три на ламинаторе-наносителе. Число датчиков следует за числом зон, а не роликов.

В: По контроллеру на зону или один многоканальный? Один многоканальный блок, где зоны делят рецепт и единый ПЛК машины; отдельные контроллеры там, где зоны вводятся в разное время или могут быть проданы как отдельные машины.

В: Можно ли купить разомкнутый контур сейчас и обновить позже? Да, если аппаратура это позволяет. Задавайте устройство момента и кабели с учётом будущего датчика; дорогая часть позже — механическая работа и простой, а не ячейка.

В: Остановит ли лучшее управление натяжением блуждание полотна вбок? Нет. Поперечное положение — отдельная ось. Если ваше полотно дрейфует, вам нужна система поперечной коррекции (EPC) рядом с контуром натяжения.

Заключение и следующий шаг

Выбор системы означает выбор зон, топологий и приёмочных чисел до выбора деталей. Нанесите на карту тракт полотна, позвольте карте зон задать топологию, тратьте обратную связь только там, где ошибка стоит денег, подбирайте оба конца рулона и заставьте поставщика продемонстрировать все четыре приёмочных ограничения при трёх диаметрах рулона.

XW Machinery поставляет полную цепочку — датчики, контроллеры и порошковые муфты и тормоза — и подбирает их как согласованный комплект, а не как отдельные каталожные позиции. Пришлите нам набросок тракта полотна, материал и диаметры рулонов для карты зон, согласованной спецификации и расчёта напрямую с завода.

Следующий шаг: сравните спецификации управления натяжением

Перед записью приёмочных чисел в заказ на покупку проверьте полную таблицу параметров, три метода управления и три типичные конфигурации в Управление натяжением полотна: диапазон натяжения и методы управления. Контроллеры, датчики и порошковые исполнительные механизмы перечислены в подборке систем управления натяжением полотна.