Hệ thống kiểm soát lực căng vật liệu là gì?
Share
Hệ thống kiểm soát lực căng vật liệu là gì?
Hệ thống kiểm soát lực căng vật liệu là vòng kín tạo ra, đo và giữ lực kéo trên một dải vật liệu đang chuyển động khi nó đi từ tháo cuộn qua cắt xẻ, in, tráng hoặc cán đến quấn lại. Nó không phải một thiết bị đơn lẻ. Nó là nguồn mô-men, một điểm đo, một bộ điều khiển và đường cơ khí giữa chúng, phối hợp để vật liệu phẳng, thẳng hàng và quấn đến một mật độ lặp lại được.
Hầu hết các vấn đề lực căng không phải vấn đề bộ điều khiển. Chúng là vấn đề kiến trúc: nguồn mô-men nằm sai chỗ, một vùng có hai chủ tốc độ tranh nhau, hoặc cảm biến đo một lực chẳng liên quan gì đến vật liệu. Bài viết này giải thích hệ thống như một hệ thống để bạn tìm đúng khối bị lỗi trước tiên.
Lực căng đến từ mô-men, không từ bộ điều khiển
Mọi thảo luận về lực căng đều bắt đầu với cùng một phương trình:
T (N·m) = F (N) × R (m)
T là mô-men áp tại trục cuộn, F là tổng lực căng vật liệu trên toàn bề rộng, và R là bán kính cuộn tại thời điểm đó. Đảo ngược nó và bạn có dạng quan trọng với người vận hành: F = T ÷ R.
Sự đảo ngược đó giải thích hầu hết triệu chứng lực căng trên dây chuyền. Khi cuộn tháo rỗng dần, R giảm, nên cùng mô-men phanh tạo ra lực căng lớn hơn và vật liệu bò căng hơn trừ khi bộ điều khiển giảm mô-men theo đường kính. Khi cuộn quấn lại dày lên, R tăng, nên cùng mô-men ly hợp tạo ra lực căng nhỏ hơn và cuộn mềm ở giữa trừ khi mô-men được tăng. Không có gì ở bộ điều khiển thay đổi; chỉ bán kính thay đổi.
Bộ điều khiển không tạo ra lực căng. Nó chỉ quyết định bao nhiêu dòng đến bộ truyền động. Lực thực trong vật liệu đến từ một phanh, một ly hợp hoặc một động cơ truyền động. Khi ai đó báo rằng "bộ điều khiển không giữ được lực căng," câu hỏi trung thực đầu tiên là bộ truyền động đang làm gì.
Bốn khối cấu thành
1. Bộ truyền động — nơi tạo ra mô-men. Trên tháo cuộn đây thường là một phanh bột từ, giữ cuộn mẹ lại để vật liệu phải được kéo ra dưới tải. Trên quấn lại là một ly hợp bột từ, kéo vật liệu vào lõi. Trên nip dẫn động là một động cơ và hộp giảm tốc. Thiết bị bột chiếm ưu thế trong nhiệm vụ lực căng vì mô-men bám theo dòng cuộn dây gần như tuyến tính, không mòn đĩa ma sát và không dính–trượt ở tốc độ thấp.
2. Cảm biến — nơi đo lực căng. Một cảm biến tải dưới trục lăn biến lực vật liệu thành tín hiệu điện. Cảm biến lực căng gối đỡ nằm dưới các gối đỡ và đọc tổng lực trên một trục lăn. Cảm biến lực căng côngxôn gắn trên trục cố định khi không gian chật. Một cảm biến lực căng xuyên trục biến một trục lăn chuyên dụng thành phần tử đo.
3. Bộ điều khiển — nơi ra quyết định. Nó so sánh điểm đặt với giá trị đo và điều chỉnh dòng bộ truyền động, thường hàng nghìn lần một giây. Một bộ điều khiển lực căng nhỏ gọn hợp với một trạm vật liệu hẹp đơn với màn hình cục bộ. Một bộ điều khiển lực căng tự động đầy đủ xử lý quấn lại vòng kín với lực căng giảm dần, bám đường kính và nhiều vùng.
4. Đường cơ khí — nơi lực căng được tăng hoặc mất. Vòng bi trục lăn dẫn, góc ôm, cần nhún, dây đai mòn và trục lăn lệch đều làm thay đổi lực đến với vật liệu. Một bộ điều khiển hoàn hảo không bù được một trục lăn dẫn bị kẹt. Khối này hay bị bỏ qua nhất khi khắc phục sự cố, và nó gây ra hầu hết biến thiên "ngẫu nhiên".
Một chủ tốc độ và một nguồn mô-men cho mỗi vùng
Đây là quy tắc phân biệt một dây chuyền ổn định với một dây chuyền dao động, và là phần người mua hiếm khi được nói cho biết.
Một vùng lực căng là đoạn vật liệu giữa hai điểm kiểm soát nó. Giữa các ranh giới đó, một điểm phải kiểm soát tốc độ và điểm kia phải kiểm soát mô-men. Không bao giờ cả hai theo cùng cách.
- Hai điểm điều khiển tốc độ trong một vùng tranh nhau. Mỗi cái cố đặt tốc độ vật liệu. Lệch vài phần mười phần trăm biểu hiện thành dao động lực căng dữ dội, vì vật liệu thì cứng và sai số không có chỗ thoát.
- Hai điểm điều khiển mô-men khiến tốc độ không xác định. Không có gì đặt tốc độ vật liệu, nên vật liệu trôi, giật hoặc đứng.
- Một điểm tốc độ cộng một điểm mô-men là ổn định. Tốc độ đặt vận tốc, mô-men đặt lực căng, và hai cái không bao giờ cãi nhau.
Trên một máy cắt xẻ quấn lại điển hình điều này tạo ra hai vùng. Vùng một chạy từ phanh tháo cuộn đến nip cấp liệu: phanh là nguồn mô-men và bộ truyền động nip cấp liệu là chủ tốc độ. Vùng hai chạy từ nip cấp liệu đến quấn lại: nip cấp liệu vẫn là chủ tốc độ, và ly hợp quấn lại là nguồn mô-men. Nip cấp liệu là ranh giới chung và là chủ tốc độ duy nhất trên máy.
Khi một dây chuyền dao động ở tần số đều, hãy kiểm tra quy tắc này trước. Một bộ truyền động biến tần thứ hai thêm vào sau đó "để phụ kéo" là vi phạm kinh điển, và không lượng chỉnh bộ điều khiển nào sửa được nó.
Ba cách một dây chuyền tạo lực căng
| Phương pháp | Nơi nó tác động | Bộ truyền động điển hình | Tốt nhất cho |
|---|---|---|---|
| Lực căng ngược tháo cuộn | Phanh cuộn mẹ | Phanh bột từ | Cắt xẻ, in, cán màng |
| Kéo quấn lại | Truyền động cuộn thành phẩm | Ly hợp bột từ | Quấn lại, cuộn ống |
| Kéo dãn, hoặc chênh lệch tốc độ | Giữa hai nip dẫn động | Hai bộ truyền động servo hoặc vector | Tráng, lò sấy, dây chuyền nhiều vùng |
Hầu hết máy kết hợp các phương pháp. Máy cắt xẻ quấn lại dùng lực căng ngược tháo cuộn cộng kéo quấn lại. Máy tráng với máy sấy dài thường dùng điều khiển kéo dãn qua lò và phanh ở tháo cuộn.
Vòng hở, vòng kín và điều khiển cần nhún
- Vòng hở đặt dòng bộ truyền động từ phép tính đường kính cuộn và không bao giờ đo lực căng thực. Rẻ và đủ cho giấy, bìa và vật liệu dễ dung ở tốc độ vừa phải.
- Vòng kín đo lực vật liệu thực và hiệu chỉnh liên tục. Gần như bắt buộc với màng dưới khoảng 25 µm, lá nhôm, điện cực và màng ngăn lithium, và bất kỳ dây chuyền nào mà vài newton quyết định một cuộn có xuất được không.
- Điều khiển cần nhún dùng một trục lăn di động trên xi lanh khí hoặc quả nặng vừa làm cảm biến vừa làm bộ đệm. Nó hấp thụ tốt nhiễu ngắn, nhưng thêm quán tính và cần cơ cấu thiết lập cẩn thận.
Bạn đo ở đâu quan trọng như đo cái gì
Vật liệu giữa hai trục lăn không cứng; nó hoạt động như một lò xo dài, nhẹ. Mỗi mét nhịp tự do thêm độ đàn hồi và độ trễ. Một cảm biến đặt cách phanh ba mét về phía hạ lưu thấy sự thay đổi lực căng muộn hơn một cảm biến cách nửa mét, và đến khi tín hiệu đến nơi bộ điều khiển đã hiệu chỉnh quá đà. Triệu chứng là dao động chậm, tăng dần mà không lượng giảm độ lợi nào chữa trọn được.
Quy tắc thực tế: đo càng gần quy trình bạn quan tâm càng tốt về mặt cơ khí, giữ trục lăn đo không có lực cản vòng bi và lực kéo dây đai bên, và trừ bì trọng lượng trục lăn cùng hình học góc ôm trước khi tin vào số đọc.
Năm con số cần chỉ định trước khi mua
- Dải lực căng, tính bằng tổng newton hoặc N/mm bề rộng, tối thiểu và tối đa.
- Dải đường kính cuộn, từ lõi đến đầy, trên cả tháo và quấn lại. Điều này đặt tỷ lệ giảm mô-men mà bộ truyền động phải đạt.
- Tốc độ dây chuyền tối đa, cùng với lực căng đặt công suất trượt bộ truyền động phải tiêu tán dưới dạng nhiệt.
- Vật liệu và bề rộng vật liệu, đặt mức băng dung sai phải chặt thế nào.
- Số vùng lực căng, quyết định một bộ điều khiển đủ hay mỗi trạm cần cái riêng.
Câu hỏi thường gặp
H: Bộ điều khiển lực căng có giống hệ thống kiểm soát lực căng không? Không. Bộ điều khiển là khối ra quyết định. Hệ thống còn gồm bộ truyền động, cảm biến và đường cơ khí, và lỗi ở bất kỳ khối nào trong bốn khối cũng tạo ra cùng triệu chứng.
H: Vì sao lực căng tăng khi cuộn tháo rỗng dần? Vì bán kính giảm và F = T ÷ R. Không có bù đường kính, cùng mô-men phanh cho lực căng tăng đều.
H: Tôi có cần cảm biến tải nếu đã có phanh bột từ không? Chỉ cho vòng kín. Phanh riêng rẽ là nguồn mô-men vòng hở và sẽ trôi khi đường kính cuộn thay đổi.
Kết luận & Bước tiếp theo
Hệ thống kiểm soát lực căng vật liệu là bốn khối và một quy tắc. Các khối là bộ truyền động tạo mô-men, cảm biến đo, bộ điều khiển ra quyết định, và đường cơ khí mang lực. Quy tắc là một chủ tốc độ và một nguồn mô-men cho mỗi vùng. Làm đúng những điều đó và lỗi lực căng trở thành lỗi linh kiện bình thường bạn tìm được trong một buổi chiều. Làm sai và không cài đặt bộ điều khiển nào cứu được dây chuyền.
Gửi cho XW Machinery vật liệu, bề rộng, dải lực căng, đường kính cuộn và tốc độ dây chuyền. Chúng tôi sẽ vẽ bản đồ vùng lực căng, tính cỡ bộ truyền động và cảm biến, và báo giá một bộ điều khiển khớp — miễn phí.
Bước tiếp theo: chỉ định các con số
Biến khái niệm thành đơn hàng bằng cách chỉ định dải mô-men, phương pháp điều khiển, đầu vào cảm biến và truyền thông: 6 N.m đến 400 N.m trên thiết bị bột từ tiêu chuẩn, 1 N.m đến 5 N.m trên thiết bị micro, điều khiển PI vòng kín với lấy mẫu 50 ms, đầu vào cảm biến 30 mV hoặc 300 mV, và tùy chọn RS485 / Modbus-RTU. Xem Kiểm soát lực căng: Dải lực căng và phương pháp điều khiển, rồi xem bộ sưu tập hệ thống kiểm soát lực căng.