ระบบควบคุมความตึงผืนวัสดุคืออะไร?

ระบบควบคุมความตึงผืนวัสดุคือลูปปิดที่สร้าง วัด และรักษาแรงดึงบนผืนวัสดุที่เคลื่อนที่ ขณะที่มันเดินทางจากการคลายม้วนผ่านการตัดซอย การพิมพ์ การเคลือบผิว หรือการเคลือบประกบ ไปสู่การม้วนเก็บ มันไม่ใช่อุปกรณ์ชิ้นเดียว แต่เป็นแหล่งแรงบิด จุดวัดค่า ชุดควบคุม และเส้นทางกลไกระหว่างสิ่งเหล่านั้น ที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้วัสดุอยู่เรียบ ลงทะเบียนได้ และถูกม้วนที่ความหนาแน่นที่ทำซ้ำได้

ปัญหาความตึงส่วนใหญ่ไม่ใช่ปัญหาของชุดควบคุม แต่เป็นปัญหาของสถาปัตยกรรม แหล่งแรงบิดอยู่ผิดที่ หนึ่งโซนมีสองตัวควบคุมความเร็วที่กำลังต่อสู้กัน หรือเซนเซอร์กำลังวัดแรงที่แทบไม่เกี่ยวข้องกับผืนวัสดุ บทความนี้อธิบายระบบในฐานะระบบ เพื่อให้คุณพบบล็อกที่ผิดพลาดได้ก่อน

ความตึงมาจากแรงบิด ไม่ใช่จากชุดควบคุม

ทุกการสนทนาเรื่องความตึงเริ่มต้นด้วยสมการเดียวกัน:

T (N·m) = F (N) × R (m)

T คือแรงบิดที่จ่ายที่เพลาม้วน F คือความตึงผืนวัสดุรวมคร่อมความกว้างเต็ม และ R คือรัศมีม้วน ณ ขณะนั้น กลับสมการแล้วคุณจะได้รูปแบบที่สำคัญต่อผู้ปฏิบัติงานคือ F = T ÷ R

การกลับสมการนี้อธิบายอาการความตึงส่วนใหญ่บนสายการผลิต เมื่อม้วนคลายม้วนว่างลง R ลดลง ดังนั้นแรงบิดเบรกเท่าเดิมจะสร้างความตึงมากขึ้น และผืนวัสดุจะตึงขึ้นเรื่อย ๆ เว้นแต่ชุดควบคุมจะลดแรงบิดตามสัดส่วนกับเส้นผ่านศูนย์กลาง เมื่อม้วนเก็บโตขึ้น R เพิ่มขึ้น ดังนั้นแรงบิดคลัตช์เท่าเดิมจะสร้างความตึงน้อยลง และม้วนจะอ่อนตรงกลาง เว้นแต่จะเพิ่มแรงบิด ไม่มีอะไรในชุดควบคุมเปลี่ยนไป มีเพียงรัศมีที่เปลี่ยน

ชุดควบคุมไม่ได้สร้างความตึง มันตัดสินใจเพียงว่ากระแสจะไปถึงแอคชูเอเตอร์มากเพียงใด แรงจริงในผืนวัสดุมาจากเบรก คลัตช์ หรือมอเตอร์ขับ เมื่อมีคนรายงานว่า "ชุดควบคุมความตึงไม่ยอมรักษาความตึง" คำถามแรกที่ตรงไปตรงมาคือแอคชูเอเตอร์กำลังทำอะไรอยู่

สี่บล็อกพื้นฐาน

1. แอคชูเอเตอร์ — ที่ซึ่งแรงบิดถูกสร้าง ในฝั่งคลายม้วน ปกติคือเบรกผงแม่เหล็ก ซึ่งหน่วงม้วนแม่ไว้เพื่อให้ผืนวัสดุต้องถูกดึงออกภายใต้โหลด ในฝั่งม้วนเก็บคือคลัตช์ผงแม่เหล็ก ซึ่งดึงผืนวัสดุเข้าแกน ที่ nip ที่ถูกขับคือมอเตอร์และเกียร์บ็อกซ์ อุปกรณ์ผงแม่เหล็กครอบงำงานความตึงเพราะแรงบิดตามกระแสคอยล์เกือบเป็นเส้นตรง ไม่มีการสึกของแผ่นเสียดทาน และไม่มีสติกสลิปที่ความเร็วต่ำ

2. เซนเซอร์ — ที่ซึ่งความตึงถูกวัด โหลดเซลล์ใต้ลูกกลิ้งเปลี่ยนแรงของผืนวัสดุเป็นสัญญาณไฟฟ้า เซนเซอร์วัดแรงตึงแบบ Pillow blockติดตั้งใต้บล็อกตลับลูกปืนและอ่านแรงรวมบนลูกกลิ้ง โหลดเซลล์วัดความตึงแบบยื่นติดตั้งบนเพลาอยู่กับที่ในพื้นที่จำกัด และเซนเซอร์วัดความตึงผืนวัสดุแบบเพลาทะลุเปลี่ยนลูกกลิ้งเฉพาะให้เป็นองค์ประกอบการวัด

3. ชุดควบคุม — ที่ซึ่งการตัดสินใจเกิดขึ้น มันเปรียบเทียบจุดตั้งกับค่าที่วัดได้ และปรับกระแสแอคชูเอเตอร์ ปกติหลายพันครั้งต่อวินาที ชุดควบคุมความตึงขนาดกะทัดรัดเหมาะกับสถานีผืนวัสดุแคบเดี่ยวที่มีจอแสดงผลในพื้นที่ ส่วนชุดควบคุมความตึงผืนวัสดุอัตโนมัติแบบเต็มจัดการการม้วนเก็บแบบปิดลูปพร้อมความตึงแบบเทเปอร์ การตามเส้นผ่านศูนย์กลาง และหลายโซน

4. เส้นทางกลไก — ที่ซึ่งความตึงถูกเพิ่มหรือสูญเสีย ตลับลูกปืนลูกกลิ้งเดินเบา มุมพัน แขนแดนเซอร์ สายพานที่สึก และลูกกลิ้งที่จัดศูนย์ผิด ล้วนเปลี่ยนแรงที่ไปถึงผืนวัสดุ ชุดควบคุมที่สมบูรณ์แบบไม่สามารถชดเชยลูกกลิ้งเดินเบาที่ยึดตายได้ บล็อกนี้ถูกข้ามบ่อยที่สุดระหว่างการแก้ปัญหา และเป็นสาเหตุของการแปรผันแบบ "สุ่ม" ส่วนใหญ่

หนึ่งตัวควบคุมความเร็วและหนึ่งแหล่งแรงบิดต่อหนึ่งโซน

นี่คือกฎที่แยกสายการผลิตที่เสถียรออกจากสายที่แกว่ง และเป็นส่วนที่ผู้ซื้อแทบไม่เคยได้รับการบอกกล่าว

โซนความตึงคือความยาวของผืนวัสดุระหว่างสองจุดที่ควบคุมมัน ระหว่างขอบเขตเหล่านั้น หนึ่งจุดต้องควบคุมความเร็วและอีกจุดต้องควบคุมแรงบิด ไม่ใช่ทั้งสองในลักษณะเดียวกัน

• สองจุดที่ควบคุมความเร็วในโซนเดียวกันจะต่อสู้กัน แต่ละจุดพยายามกำหนดความเร็วผืนวัสดุ ความไม่ตรงกันเพียงเศษเสี้ยวของเปอร์เซ็นต์จะปรากฏเป็นการแกว่งของความตึงอย่างรุนแรง เพราะผืนวัสดุแข็งและข้อผิดพลาดไม่มีที่ไป
• สองจุดที่ควบคุมแรงบิดทำให้ความเร็วไม่ถูกกำหนด ไม่มีอะไรกำหนดว่าผืนวัสดุเคลื่อนที่เร็วเพียงใด วัสดุจึงลอยตัว กระชาก หรือหยุดชะงัก
• หนึ่งจุดความเร็วบวกหนึ่งจุดแรงบิดคือความเสถียร ความเร็วกำหนดความเร็วการเคลื่อนที่ แรงบิดกำหนดความตึง และทั้งสองไม่เคยโต้แย้งกัน

บนเครื่องตัดซอย-ม้วนเก็บทั่วไป สิ่งนี้ให้สองโซน โซนหนึ่งวิ่งจากเบรกคลายม้วนถึง nip ป้อน เบรกคือแหล่งแรงบิดและไดรฟ์ nip ป้อนคือตัวควบคุมความเร็ว โซนสองวิ่งจาก nip ป้อนถึงม้วนเก็บ nip ป้อนยังคงเป็นตัวควบคุมความเร็ว และคลัตช์ม้วนเก็บคือแหล่งแรงบิด nip ป้อนคือขอบเขตร่วมและเป็นตัวควบคุมความเร็วเดียวบนเครื่อง

เมื่อสายการผลิตแกว่งที่ความถี่คงที่ ให้ตรวจสอบกฎนี้ก่อน ไดรฟ์แบบปรับความถี่ได้ตัวที่สองที่ถูกเพิ่มเข้ามาภายหลัง "เพื่อช่วยดึง" คือการละเมิดแบบคลาสสิก และไม่มีการจูนชุดควบคุมใดจะแก้มันได้

สามวิธีที่สายการผลิตสร้างความตึง

วิธี	ที่ที่มันออกฤทธิ์	แอคชูเอเตอร์ทั่วไป	เหมาะที่สุดสำหรับ
ความตึงย้อนกลับฝั่งคลายม้วน	เบรกม้วนแม่	เบรกผงแม่เหล็ก	การตัดซอย การพิมพ์ การเคลือบประกบ
แรงดึงฝั่งม้วนเก็บ	ขับม้วนสำเร็จรูป	คลัตช์ผงแม่เหล็ก	การม้วนเก็บ การม้วนเข้าหลอด
การดึง หรือความแตกต่างความเร็ว	ระหว่างสอง nip ที่ถูกขับ	ไดรฟ์เซอร์โวหรือเวกเตอร์สองตัว	การเคลือบผิว เตาอบแห้ง สายหลายโซน

เครื่องส่วนใหญ่ผสมวิธีเหล่านี้ เครื่องตัดซอย-ม้วนเก็บใช้ความตึงย้อนกลับฝั่งคลายม้วนบวกแรงดึงฝั่งม้วนเก็บ เครื่องเคลือบผิวที่มีเครื่องอบยาวมักใช้การควบคุมการดึงผ่านเตาอบและเบรกที่คลายม้วน

เปิดลูป ปิดลูป และการควบคุมแบบแดนเซอร์

• เปิดลูป ตั้งกระแสแอคชูเอเตอร์จากการคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางม้วน และไม่เคยวัดความตึงจริง มันถูกและเพียงพอสำหรับกระดาษ กระดาษแข็ง และวัสดุที่ทนทานที่ความเร็วปานกลาง
• ปิดลูป วัดแรงผืนวัสดุจริงและแก้ไขอย่างต่อเนื่อง แทบจะจำเป็นสำหรับฟิล์มต่ำกว่าประมาณ 25 µm ฟอยล์อะลูมิเนียม ขั้วและแผ่นกั้นแบตเตอรี่ลิเธียม และสายการผลิตใดที่นิวตันไม่กี่นิวตันตัดสินว่าม้วนจะถูกจัดส่งได้หรือไม่
• การควบคุมแบบแดนเซอร์ ใช้ลูกกลิ้งเคลื่อนที่บนกระบอกลมหรือน้ำหนัก เป็นทั้งเซนเซอร์และตัวสะสม มันดูดซับการรบกวนระยะสั้นได้ดี แต่เพิ่มความเฉื่อยและต้องการการตั้งค่าทางกลที่ระมัดระวัง

ตำแหน่งที่คุณวัดสำคัญไม่แพ้สิ่งที่คุณวัด

ผืนวัสดุระหว่างสองลูกกลิ้งไม่แข็ง มันประพฤติตัวเหมือนสปริงยาวและเบา ทุกเมตรของช่วงอิสระเพิ่มความยืดหยุ่นและความล่าช้า เซนเซอร์ที่วางห่างจากเบรกสามเมตรจะเห็นการเปลี่ยนแปลงความตึงช้ากว่าที่วางห่างครึ่งเมตร และเมื่อสัญญาณมาถึง ชุดควบคุมก็แก้ไขเกินไปแล้ว อาการคือการแกว่งที่เติบโตช้า ซึ่งการลดเกนใด ๆ ก็ไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้

กฎปฏิบัติ วัดให้ใกล้กระบวนการที่คุณสนใจมากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ทางกลไก รักษาลูกกลิ้งที่ถูกวัดให้ปราศจากแรงต้านตลับลูกปืนและแรงดึงสายพานด้านข้าง และชั่งน้ำหนักลูกกลิ้งกับรูปทรงการพันออกก่อนที่จะเชื่อค่าที่อ่านได้

ห้าตัวเลขที่ต้องระบุก่อนซื้อ

1. ช่วงความตึง ในหน่วยนิวตันรวมหรือ N/mm ของความกว้าง ค่าต่ำสุดและสูงสุด
2. ช่วงเส้นผ่านศูนย์กลางม้วน จากแกนถึงเต็ม ทั้งฝั่งคลายม้วนและม้วนเก็บ สิ่งนี้กำหนดอัตราลดแรงบิดที่แอคชูเอเตอร์ต้องส่งมอบ
3. ความเร็วสายการผลิตสูงสุด ซึ่งร่วมกับความตึงกำหนดกำลังงานสลิปที่แอคชูเอเตอร์ต้องกระจายเป็นความร้อน
4. วัสดุและความกว้างของผืนวัสดุ ซึ่งกำหนดว่าแถบ tolerance ต้องแน่นเพียงใด
5. จำนวนโซนความตึง ซึ่งตัดสินว่าชุดควบคุมเดียวพอหรือแต่ละสถานีต้องมีของตัวเอง

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: ชุดควบคุมความตึงเหมือนกับระบบควบคุมความตึงหรือไม่? ไม่เหมือน ชุดควบคุมคือบล็อกการตัดสินใจ ระบบยังรวมแอคชูเอเตอร์ เซนเซอร์ และเส้นทางกลไก และความผิดพลาดในหนึ่งในสี่อย่างให้ผลอาการเดียวกัน

ถาม: ทำไมความตึงถึงเพิ่มขึ้นเมื่อม้วนคลายม้วนว่างลง? เพราะรัศมีลดลงและ F = T ÷ R หากไม่มีการชดเชยเส้นผ่านศูนย์กลาง แรงบิดเบรกเท่าเดิมจะให้ความตึงสูงขึ้นเรื่อย ๆ

ถาม: ต้องมีโหลดเซลล์ไหมหากมีเบรกผงแม่เหล็กอยู่แล้ว? เฉพาะสำหรับปิดลูป เบรกเพียงลำพังคือแหล่งแรงบิดแบบเปิดลูป และจะดริฟท์เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางม้วนเปลี่ยนไป

สรุปและขั้นตอนต่อไป

ระบบควบคุมความตึงผืนวัสดุคือสี่บล็อกและหนึ่งกฎ บล็อกคือแอคชูเอเตอร์ที่สร้างแรงบิด เซนเซอร์ที่วัด ชุดควบคุมที่ตัดสินใจ และเส้นทางกลไกที่นำแรง กฎคือหนึ่งตัวควบคุมความเร็วและหนึ่งแหล่งแรงบิดต่อหนึ่งโซน ทำสิ่งเหล่านี้ให้ถูกต้อง แล้วความผิดปกติของความตึงจะกลายเป็นความล้มเหลวของชิ้นส่วนธรรมดาที่คุณหาได้ภายในบ่ายวันเดียว ทำผิดแล้วไม่มีค่าตั้งของชุดควบคุมใดจะช่วยสายการผลิตได้

ส่งวัสดุ ความกว้าง ช่วงความตึง เส้นผ่านศูนย์กลางม้วน และความเร็วสายการผลิตมาให้ XW Machinery เราจะทำแผนที่โซนความตึงของคุณ เลือกขนาดแอคชูเอเตอร์และเซนเซอร์ และเสนอราคาชุดควบคุมที่เข้าชุดกัน โดยไม่มีค่าใช้จ่าย

ขั้นตอนต่อไป: ระบุตัวเลขให้ชัด

เปลี่ยนแนวคิดให้เป็นคำสั่งซื้อด้วยการระบุช่วงแรงบิด วิธีควบคุม อินพุตเซนเซอร์ และการสื่อสาร: 6 N.m ถึง 400 N.m สำหรับชุดผงแม่เหล็กมาตรฐาน 1 N.m ถึง 5 N.m สำหรับชุดไมโคร การควบคุม PI แบบปิดลูปพร้อมการสุ่มตัวอย่าง 50 ms อินพุตเซนเซอร์ 30 mV หรือ 300 mV และ RS485 / Modbus-RTU เสริม ดูการควบคุมความตึงผืนวัสดุ: ช่วงความตึงและวิธีควบคุม จากนั้นชมกลุ่มผลิตภัณฑ์ระบบควบคุมความตึงผืนวัสดุ

บทความที่เกี่ยวข้อง

• วิธีเลือกระบบควบคุมความตึงผืนวัสดุ
• ผู้ผลิตระบบควบคุมความตึงอุตสาหกรรมในจีน