【正文】 AE 根據(jù)這個(gè)信號(hào)和張力設(shè)定的數(shù)值信號(hào)進(jìn)行控制。 6— 紙帶 。檢測(cè)裝置將印刷機(jī)運(yùn)行的速度信號(hào)送到給紙機(jī)的控制系統(tǒng) ,控制系統(tǒng)依據(jù)張力設(shè)定的數(shù)值和印刷速度大小 ,發(fā)出適當(dāng)?shù)碾妷盒盘?hào) ,驅(qū)動(dòng)皮帶輪電機(jī)按照一定的速度大小運(yùn)行。羅蘭 UN IPASER 給紙機(jī)張力控制系統(tǒng) ,采用制動(dòng)帶式的圓周制動(dòng)方法對(duì)紙帶進(jìn)行制動(dòng) [29]。比例積分微分調(diào)節(jié)規(guī)律就是按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的控制器簡(jiǎn)稱為 PID(Proportional Integral Differential )調(diào)節(jié)器。速度控制方式進(jìn)行的張力控制 ,可以在給紙部分和印刷機(jī)各個(gè)功能單元部分進(jìn)行。 假設(shè)芯模左極孔半徑 r0 處初始纏繞角為 90,則對(duì)應(yīng)任意半徑 rmi處的纏繞角為 ami,此時(shí)有 : sinami=r0/rmi 整理得 :Vsi=Vlirmi/r0 由于紗線在落紗點(diǎn)處與芯模表面之間沒有任何相對(duì)運(yùn)動(dòng) , 因此紗線在該點(diǎn)的絕對(duì)速度與芯模的轉(zhuǎn)動(dòng)速度相等 ,即 :Vli= Vmi= Wmirmi,Wmi為芯模角速度 所以 Vsi=r2miWmi/r0 而對(duì)于紗團(tuán)來說 :Vsi= 2∏ rsiWsi Wsi為紗團(tuán)軸角速度 , rsi為紗團(tuán)半徑 整理得 : Wsi=r2miWmi/2∏ rsir0,即 Wsi(t)=(Wsi+1Wsi)/△ ti 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 張力控制 系統(tǒng)的深入研究 卷筒 紙張力控制系統(tǒng)的原理 目前卷筒紙印刷機(jī)張力控制系統(tǒng) ,主要采用閉環(huán)的電磁式或氣動(dòng)式張力控制等。 其中 J(t)隨紗團(tuán)半徑 R(t) 而變化 ,它們之 間關(guān)系為 : J(t)= Js+∏ hp/2[R4(t)Rmin4 ]。 系統(tǒng)采用了開環(huán)控制、通過軟件對(duì)給定張力進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償?shù)姆桨?。k2 。ω為靜特性斜率。d n/d t=GD2/375放卷時(shí)系統(tǒng)的 實(shí)際滑差功率 (按恒張、恒線考慮 )為 vTnMP ???? 602? 式中 P 為功率 ,W。 圖 31 顯然 Z1作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 ,調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速以維持系統(tǒng)線速度恒定 ,由 A 控制器完成。在機(jī)器啟動(dòng)和剎車期間 (就是在加速和減速時(shí) )可以防止料帶過載和隨意松開 。該系統(tǒng)的基本原理是通過控制器、電一氣比例閥、氣缸的調(diào)節(jié)作用，使與紙帶張力大小對(duì)應(yīng)的輸入電壓信號(hào)與紙帶張力檢測(cè)輥位移反饋信號(hào)進(jìn)行比較得到電壓之差，實(shí)現(xiàn)紙卷芯軸處氣缸活塞位移的變化，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力大小的改變，達(dá)到張力數(shù)值穩(wěn)定的目的。浮動(dòng)輥會(huì)繞著支撐軸心回轉(zhuǎn)，安裝在支撐軸心部的電位計(jì)將這個(gè)回轉(zhuǎn)帶來的電壓的變化檢出并輸出一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的張力電壓信號(hào)控制張力系統(tǒng)紙卷制動(dòng)力的大小。張力傳感器放置在輸紙路線中某一個(gè)浮動(dòng)輥處。這樣紙帶在驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)的作用下連續(xù)不斷地進(jìn)入印刷裝置中實(shí)現(xiàn)印刷工作。氣動(dòng)式張力控制系統(tǒng)控制平穩(wěn)、動(dòng)作迅速、控制質(zhì)量好而在高檔卷筒紙印刷機(jī)中得到了非常廣泛的應(yīng)用 [7]。 目前張力控制的方法主要有電磁式、氣動(dòng)式和電子張力控制等。 紙帶張力變化太大。紙卷在制造過程中紙帶纏繞的不均、歪斜；紙卷在運(yùn)輸和儲(chǔ)存中受到擠壓都會(huì)導(dǎo)致紙卷形狀的變化、產(chǎn)生偏心、外圓不規(guī)則等狀況。在高速運(yùn)行中完成印刷圖像所有細(xì)節(jié)的轉(zhuǎn)移，要求紙帶和印刷裝置的瞬間速度必須一致。 因 此，在保持紙帶張力穩(wěn)定的前提 下 ，隨著紙卷半徑的減小，制動(dòng)力必須按照一定的規(guī)律隨之減小 [13]。因此卷筒紙印刷機(jī)在印刷過程中 ,紙帶必須具 有一定的張力 ,以便控制紙帶的運(yùn)動(dòng) ,并保證紙帶在印刷過程中張力大小恒定不變。紙卷在輸送紙帶的過程中 ,使紙帶處于拉緊狀態(tài)的力稱為張力。這就要求印刷操作者不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，掌握規(guī)律，在較差的條件下印出好的印刷品來。不同的紙張不同的含水量將有不同的結(jié)果 ，只能分別試驗(yàn)。為了克服卷筒紙膠印機(jī)這個(gè)不利條件，在卷筒紙給紙機(jī)上，一般都使紙帶經(jīng)過盡量多的過紙輥，使紙多次受力和恢復(fù)變形。第一次拉伸力約為 28磅／英寸 (5k巧／ cm)，永久變形約為 ％。減少 A 輥的表面速度或增加 B 輥的表面速度，都可以增加紙帶張力；反之增加 A輥的表面速度或降低 B輥的表面速度則可減小張力。打滑直接影響紙帶張力，為此在卷簡(jiǎn)紙膠印機(jī)上應(yīng)盡量減少紙帶和主動(dòng)過紙輥及印刷滾筒表面的打滑。紙的彈性系數(shù)取決于紙的原材料、物理結(jié)構(gòu)并最容易受印刷諸多因素的影響等。 按裁切長度分類 實(shí)際上，卷筒紙膠印機(jī)的最主要規(guī)格應(yīng)該是其裁切長度。目前，我國常用的有 1575mm，即兩個(gè) 787mm 標(biāo)哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 準(zhǔn)幅寬。在機(jī)器精度上又沒必要像商業(yè)卷筒紙膠印機(jī)那樣要求嚴(yán)格。商業(yè)卷筒紙膠印機(jī)，一般采用熱固性油墨，因 此，需要配備烘干裝置、冷卻裝置、加硅裝置等。從已經(jīng)推出的這些印刷機(jī)所顯示出的概念來看是可行的，在經(jīng)濟(jì)上也是有意義的 [5]。 大型烘干箱 (我國企業(yè)采用 MEGTEC 的產(chǎn)品 )。 無縫滾筒：膠版印刷機(jī)由于滾筒存在上版版口，在印刷過程中容易產(chǎn)生振動(dòng)影響印刷質(zhì)量。 (3)可變尺寸印刷。 國內(nèi)外卷筒紙印刷機(jī)的特點(diǎn) 卷筒紙膠印機(jī)是以紙帶的形式連續(xù)供紙，連續(xù)不斷的高速完成印刷、折頁、收帖等過程的印刷機(jī)。不僅要求印刷多色化、高質(zhì)量的印品，而且要求周期短、價(jià)格低，有很強(qiáng)的時(shí)效性。膠印水性油墨、無水印刷油墨、膠印用 UV 油墨等的研制和逐步推廣，都將進(jìn)一步促進(jìn)膠印的發(fā)展。使膠印制版簡(jiǎn)單、便捷、成本低。于 19061907 年在德國制造成功了第一臺(tái) 3 滾筒的膠印機(jī)。 通過計(jì)算得出理論上的走紙張力，從而 研究 出 一套較完整的適用于各種印刷方式的張力控制理論和方法 ，使 設(shè)計(jì)的控制結(jié)構(gòu)具有良好的可靠性能 ， 對(duì)提高國哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 產(chǎn)卷筒紙印刷機(jī)張力控制系統(tǒng)的精度具有重要意義 。 然而 卷筒紙膠印機(jī) 印刷技術(shù)也正處在高速發(fā)展的階段，相對(duì)于單張紙膠印機(jī)，卷筒紙之所以能快速的發(fā)展，在市場(chǎng)上有著很多的占有率，主要 原因是卷筒紙膠印機(jī)有著自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。 顯而易見， 單張紙膠印機(jī) 正向著高速度、高度自動(dòng)化、高精度印刷質(zhì)量、 高水平的維護(hù)性 的方向發(fā)展 [1]。從而提高印刷生產(chǎn)效率、減少廢品的產(chǎn)生，并使 系統(tǒng)控制平穩(wěn)、動(dòng)作迅速、 印品 質(zhì)量 控制均衡。羅倍爾發(fā)明膠印機(jī)及膠印工藝后，當(dāng)時(shí)在美國哈里斯公司工作的德籍美國人卡斯帕．赫爾曼 (CaspaHermann)把這個(gè)重要發(fā)明帶回德國。自動(dòng)照排機(jī)和電子分色機(jī)的發(fā)明和推廣應(yīng)用，不但提高了膠印制版的質(zhì)量，更重要的是大大縮短了膠印制版周期。 (4)研制成功了各種各樣的適應(yīng)高速印刷的油墨。社會(huì)的發(fā)展，人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)、文化需求，彩色電視、互聯(lián)網(wǎng)、多媒體出版的出現(xiàn)和發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)印刷提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。最后是印刷市場(chǎng)的需求增長，如彩色雜志印品的不斷增加，報(bào)紙彩色銅板紙插頁的增加，彩色商品廣告及彩色課本、圖書、電話簿類書籍的增加，使商業(yè)卷筒紙印刷機(jī)市場(chǎng)不斷擴(kuò)展，從而形成商業(yè)卷筒紙印刷機(jī)進(jìn)口的高峰 [2]。 由于卷筒紙膠印機(jī)效率高、換版快及其他自動(dòng)化、智能化控 制的應(yīng)用，卷筒紙膠印機(jī)印刷輔助時(shí)間大大縮短，廢品率大大降低。這種印刷起源于柔性版印刷技術(shù)，應(yīng)用前景較好。張力控制系統(tǒng) (我國使用日本三菱的技術(shù) )。如果安裝了更多的熱固型干燥裝置，則從一開始就能與熱固型的雜志印刷機(jī)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 主要印刷彩色期刊 雜志、各種商業(yè)廣告、畫報(bào)、商品目錄、宣傳畫、掛歷和部分包裝等。在速度和效率上不像報(bào)紙卷筒紙要求那樣高。目前國內(nèi)卷筒紙膠印機(jī)按紙帶寬度可以分為以下三種： 1. 雙幅卷筒紙膠印機(jī) 紙帶寬為兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)紙幅寬。報(bào)紙機(jī)和書報(bào)兩用機(jī)采用的標(biāo)準(zhǔn)寬度是 394mm，書刊、商業(yè)卷筒紙膠印機(jī)采用的標(biāo)準(zhǔn)寬是440mm 或 445mm。拉力和打滑是張力的決定因素，表面速度和打滑決定了紙速。但實(shí)際上打滑的情況是經(jīng)常發(fā)生的，如紙帶和主動(dòng)過紙輥、冷卻輥表面就容易打滑。當(dāng) B輥的表面速度大于 A 輥表面速度時(shí)，則在紙帶上形成一個(gè)拉力即張力。圖 22為紙受力和變形的試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)紙帶依次送到印刷機(jī)組時(shí)，將產(chǎn)生較大的彈性恢復(fù)，這對(duì)卷筒紙膠印印刷是非常不利的，不像單張紙膠印機(jī)那樣，事先晾紙進(jìn)行處理，上機(jī)后變形很少。紙帶的含水量對(duì)彈性系數(shù)有多大影響，目前還難確定一個(gè)準(zhǔn)確的比例關(guān)系。而紙張上機(jī)前的含水量并非最主要的因素。 為了實(shí)現(xiàn)卷筒紙印刷工作 ,紙帶在進(jìn)入印刷裝置之前必須保持平整、蹦緊程度適中 ,就是要保持一定的走紙張力。當(dāng)紙帶張力不穩(wěn)時(shí) ,也會(huì)造成套印不準(zhǔn)、重影、縱向皺褶等印刷故障 ,影響印刷生產(chǎn)。 可以看出，隨著紙卷 半 徑的減小，如果不改變制動(dòng)力的大小，紙帶所受 到 的張力會(huì)越 來 越 大 ，最終會(huì)使紙帶被拉斷。印刷機(jī)印刷速度是 3 萬～ 8萬轉(zhuǎn)／ h。紙卷在制造、運(yùn)輸和使用過程中形狀的變化會(huì)引起紙卷在工作中的抖動(dòng)、偏斜等?？刂萍垘埩Φ难b置就是紙帶張力控制系統(tǒng)。 MEG制動(dòng)采用軸制動(dòng)方式，在紙卷軸端設(shè)置閘瓦，制動(dòng)力 采用氣壓式加載方式，即采用芯軸制動(dòng)的氣動(dòng)式張力控制系統(tǒng)。一般是用于紙卷開卷部分。 氣動(dòng)張力控制 1. 氣動(dòng)張力控制原理 在 卷筒紙印刷工作中，紙帶在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下向前運(yùn)行，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)紙帶形成一定的約束，就必須給紙帶施加一定的制動(dòng)阻力。系統(tǒng)的張力檢測(cè)是通過安裝在浮動(dòng)輥回轉(zhuǎn)軸處的旋轉(zhuǎn)電位計(jì)進(jìn)行測(cè)量的，并將其轉(zhuǎn)換成 4～20 m ADC的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送到給紙機(jī)控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過電氣轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)變成 ～ MPa氣信號(hào)送到氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)閥的開度大小改變氣動(dòng)制動(dòng)器的制動(dòng)狀態(tài)。如果紙帶開卷的張力小于設(shè)定的張力，即開卷速度高于印刷速度，則浮動(dòng)輥上升，使紙帶路徑增長，同時(shí)增大紙卷的制動(dòng)力，減慢開卷速度；如果紙帶開卷的張力大于設(shè)定的張力，即開卷速度低于印刷速度，則浮 動(dòng)輥下降，使紙帶路徑縮短，同時(shí)減小紙卷的制動(dòng)力，加快開卷速度。氣動(dòng)張力控制實(shí)際上是一個(gè)位置伺服控制系統(tǒng)。張力控制系統(tǒng)的制動(dòng)器大都采用磁粉制動(dòng)器 ,通過對(duì)其激磁電流的控制就可以做到 :在機(jī)器的印刷速度恒定時(shí) ,保證料帶張力穩(wěn)定在設(shè)定的數(shù)值上 。 Tf 為張力檢出。 選用磁粉制動(dòng)器在其額定轉(zhuǎn)矩滿足要求的同時(shí) ,還應(yīng)保證使用的實(shí)際滑差功率小于其允許滑差功率。 Md為動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩 , Md =GD2/375 T /2Kω。 B = k增加動(dòng)態(tài)電流補(bǔ)償環(huán)節(jié)有利于進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。 整理 得： 2. 加速度補(bǔ)償 由于出紗速度非勻速而引起的張力變化 ,即 J(t)W(t) 變化。 由芯模上出紗速度與落紗點(diǎn)速度關(guān)系可知 :Vsi=Vli/cosB,B 為紗線與緯圓在落紗點(diǎn)處切線的夾角由測(cè)地線方程和克勞雷定理可知 : cosB=sina,rsina=h(常數(shù) ),a 為纏繞角 [22]。力調(diào)整方式主要是在給紙部分進(jìn)行張力控制 ,通過采用各種不同的制動(dòng)器對(duì)紙卷進(jìn)行制動(dòng)。 張力控制系統(tǒng)主要采用 PID 控制。 張力控制系統(tǒng) 以羅蘭卷筒紙印刷機(jī)張力控制系統(tǒng)為例對(duì)張力控制進(jìn)行剖析。對(duì)于皮帶輪電機(jī)速度的控制 ,是由 EAE張力控制器進(jìn)行速度控制的。 5— 導(dǎo)紙輥 。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí) ,浮動(dòng)輥檢測(cè)紙帶的張力大小 ,并將張力大小對(duì)應(yīng)的電壓值送入 EAE 張力控制器中。串級(jí)控制具有很多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)副回路中的干擾有很強(qiáng)的克服能力；哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 改善了對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，時(shí)間常數(shù)減少；提高了工作效率；有一定自適應(yīng)能力。為了獲得好的張力控制質(zhì)量必須選擇適當(dāng)精度的張力檢測(cè)裝置，采用合適的控制規(guī)律。張力的檢測(cè)裝置的精度和穩(wěn)定性，影響張力數(shù)值的準(zhǔn)確程度。內(nèi)環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)皮帶輪電機(jī)速度進(jìn)行檢測(cè) ,調(diào)整電機(jī)的運(yùn)行速度 。 9— 張力檢測(cè)器 設(shè)定的。這個(gè)設(shè)定值是根據(jù)工藝和實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)