【正文】 控制的。 張力控制系統(tǒng)主要采用 PID 控制。 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]。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。T /2Kω。 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。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 。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(zhǎng)，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 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。 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)。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。 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。 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。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。圖 22為紙受力和變形的試驗(yàn)結(jié)果。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。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。在速度和效率上不像報(bào)紙卷筒紙要求那樣高。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)。這種印刷起源于柔性版印刷技術(shù)，應(yīng)用前景較好。最后是印刷市場(chǎng)的需求增長(zhǎng)，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]。 (4)研制成功了各種各樣的適應(yīng)高速印刷的油墨。羅倍爾發(fā)明膠印機(jī)及膠印工藝后，當(dāng)時(shí)在美國(guó)哈里斯公司工作的德籍美國(guó)人卡斯帕．赫爾曼 (CaspaHermann)把這個(gè)重要發(fā)明帶回德國(guó)。 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]。 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(guó)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 。使膠印制版簡(jiǎn)單、便捷、成本低。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。 (3)可變尺寸印刷。 大型烘干箱 (我國(guó)企業(yè)采用 MEGTEC 的產(chǎn)品 )。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。目前，我國(guó)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。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。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。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。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。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。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。 紙帶張力變化太大。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]。張力傳感器放置在輸紙路線中某一個(gè)浮動(dòng)輥處。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。 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。d n/d t=GD2/375k2 。 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 ]。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。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]。 6— 紙帶 。 圖 37 張力控制系統(tǒng)框圖 影響控制系統(tǒng)精度印刷分析和結(jié)論 有很多因素影響張力控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。因此選擇控制規(guī)律一定既要保證系統(tǒng)誤差小、反映快、超調(diào)小，又要系統(tǒng)穩(wěn)定。 8— 張力檢測(cè)輥 。制動(dòng)皮帶由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn) ,皮帶輪旋轉(zhuǎn)使皮帶運(yùn)動(dòng) ,從而驅(qū)動(dòng)紙卷運(yùn)轉(zhuǎn) ,將紙帶輸送到印刷單元。張力自動(dòng)控制器。 Js—— 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 張力系統(tǒng)調(diào)節(jié)方案如圖 24 。dv/dt。系統(tǒng)對(duì)放卷輥的主要要求是 :建立恒定張力 ,并在一定范圍內(nèi)可調(diào) ,在起動(dòng)和加減速過程中張力波動(dòng)小 ,停車時(shí)有一定靜張力 [18]。 紙帶張力在生產(chǎn)中時(shí)不斷變化的，當(dāng)張力變化值超過一定范圍時(shí)，控制系統(tǒng)開始進(jìn)行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)中的浮動(dòng)輥在起到穩(wěn)定紙帶張力，通過浮動(dòng)輥位置變化來給紙卷施加一定的阻力。 2. 張力控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 根據(jù)張力控制器的力矩平衡原理得出卷軸的力矩方程 : ? ? ? ? ? ? ? ?tMtRFttJ ?? 0? (1) 式中 : ??tJ —— 卷軸的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 。 解決辦法 :檢查紙卷是否有問題，檢查張力控制系統(tǒng)調(diào)整是否有誤和失靈，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。在印刷過程中紙帶的張力需要恒定不變和大小適當(dāng)。對(duì)于卷簡(jiǎn)紙輪轉(zhuǎn)膠印機(jī)來說，最重要的就是張力控制，作為輪轉(zhuǎn)機(jī)，采用連續(xù)進(jìn)紙、連續(xù)印刷模切的方式，一旦張力不 穩(wěn)，套準(zhǔn)偏差大 ，浪費(fèi)的印刷材料少則十 幾 米，多則 幾十 米，不僅影響質(zhì)量，也使廢品率上升。卷筒紙印刷機(jī)已經(jīng)非常廣泛的應(yīng)用在報(bào)紙、書刊、精美產(chǎn)品的印刷中卷筒紙印刷生產(chǎn)主要是應(yīng)用在報(bào)紙、畫冊(cè)、圖書等印刷工作中 [11]。 紙的含水量 紙的含水量大小，直接影響紙的彈性系數(shù)。 2. 3 紙張性質(zhì) 紙張的性質(zhì)特別是彈性系數(shù)，對(duì)紙帶張力影響很大。 紙速 紙速應(yīng)該是紙的“表面速度”。 2. 單幅卷筒紙膠印機(jī) 紙帶寬為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)紙幅寬。 這是一種介于報(bào)紙卷筒紙膠印機(jī)和商業(yè)卷筒紙膠印機(jī)之間的一種機(jī)型。 商業(yè)卷筒紙印刷機(jī)在新技術(shù)應(yīng)用方面還包括變頻調(diào)速技術(shù)、調(diào)偏技術(shù)、可編程序控制器技術(shù)、墨色遙控技術(shù)、墨輥控溫技術(shù)等 [4]。 (4)折頁開本多樣化。所以得到了快速發(fā)展。到了上世紀(jì) 90年代，膠印印版的計(jì)算機(jī)直接制版 (CTP)的發(fā)明，更鞏固了膠印印刷的地位。在一次印刷中，他的助手沒有把紙續(xù)進(jìn)印刷機(jī)，機(jī)器空轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)，印版上的圖文直接印在了橡皮布上。 其中 數(shù)國(guó)際印刷設(shè)備制造三巨頭的產(chǎn)品最引人注目。根據(jù)這一無意發(fā)現(xiàn)，羅倍爾把機(jī)器進(jìn)行改裝，在直接印刷的兩個(gè)滾筒之間增加了一個(gè)包橡皮布的滾筒。 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 (3)數(shù)字印刷的發(fā)展，在機(jī)制版的有版數(shù)字印刷機(jī)，首推的也是數(shù)字膠印機(jī)。其次是由于商業(yè)卷筒紙印刷機(jī)在技術(shù)上已經(jīng)取得突破，銅板紙的印刷質(zhì)量已經(jīng)接近單張紙印刷機(jī)的印刷質(zhì)量。 卷筒紙印刷機(jī)科技 成果 隨著科技的 高速 發(fā)展 ，很多科技成果已經(jīng)在卷筒紙印刷機(jī)中進(jìn)行了應(yīng)用，應(yīng)用的主要科技成果有以下四個(gè)方面： 1. 四無技術(shù) 無軸技術(shù)：商業(yè)卷筒紙印刷機(jī)高科技含量體現(xiàn)在各功能機(jī)組采用獨(dú)立傳動(dòng)技術(shù)，使印刷機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，使操作脫離傳統(tǒng)的手工作業(yè)，使設(shè)備智能化。這是相當(dāng)有關(guān)系的，因?yàn)閳?bào)紙印刷機(jī)每天只操作大約 6個(gè)小時(shí)。商業(yè)卷筒紙膠印機(jī)對(duì)效率的要求相對(duì)來說是處于第二位。 3. 半幅卷筒紙膠印機(jī) 這種機(jī)器使用的比較少。這樣當(dāng)轉(zhuǎn)速不變時(shí)，增加或減小主動(dòng)過紙輥或印刷滾筒直徑即可改變紙帶速度。實(shí)驗(yàn)證明，最大的永久變形發(fā)生在第一次拉力作用下。紙帶經(jīng)過烘干后，其中部分水分在烘干中被蒸發(fā)，紙帶失水而收縮，彈性系數(shù)馬上增大。羅蘭 (MAN在印刷過程中，隨著紙卷直徑不 斷減小，為保持紙帶張力的恒定， 需要對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。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，以便保證紙帶的運(yùn)動(dòng)；同時(shí) 要保證紙帶在印刷過程中張力大小恒定不變。這些給紙系統(tǒng)主要有美國(guó)巴特爾 (Butler)、康泰 (Conti)、寶德溫 (BALDWIN)、 AMAL和英克 (ENKEL)SE接紙系統(tǒng)、美國(guó)馬汀接紙系統(tǒng)。 哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ??tR —— 卷軸半徑 。初始張力的設(shè)定是通過浮動(dòng)輥處的一個(gè)氣缸進(jìn)行的。氣動(dòng)張力控制系統(tǒng)哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 的控制質(zhì)量還收到檢測(cè)傳感器精度和可靠性的影響，紙帶的高速運(yùn)行和一定程度上的抖動(dòng)和振動(dòng)影響著測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確；氣動(dòng)位置系統(tǒng)的工作狀態(tài)和精度也是影響張力控制系統(tǒng)不可忽視的因素。當(dāng)激磁電流不變 ,轉(zhuǎn)矩將會(huì)穩(wěn)定輸出 ,不受滑差速度 (v)的影響 (圖 33) 圖 32 圖 33 磁粉制動(dòng)器的選擇 ,主要根據(jù)系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)矩范圍 ,轉(zhuǎn)矩上限受電磁容量及機(jī)械機(jī)構(gòu)限制 ,最高使用轉(zhuǎn)矩為磁粉制動(dòng)器額定轉(zhuǎn)矩。Md 對(duì)應(yīng)激磁電流應(yīng)為 ID = IT177。為了防止這種變動(dòng) ,加速時(shí)按 GD2 產(chǎn)哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 生轉(zhuǎn)矩的大小 ,減小電機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 ,減速時(shí)則增大 ,進(jìn)行前饋式補(bǔ)償 ,以減輕張力控制單元應(yīng)負(fù)擔(dān)的補(bǔ)償轉(zhuǎn) 矩任務(wù)。 p—— 紗線密度 。控制器主要是接收由變送器送來的表示生產(chǎn) 過程被調(diào)變量變化的信號(hào) ,并與設(shè)定的被調(diào)參數(shù)的給定信號(hào)比較得到差值 [26] 。 在紙卷半徑尺寸發(fā)生變化或各種干擾造成紙帶張力大小偏離張力的設(shè)定值時(shí) ,張力控制系統(tǒng)便通過改變皮帶輪電機(jī)的運(yùn)行速度實(shí)現(xiàn)張力大小的調(diào)整。檢測(cè)張力的傳感 器是旋轉(zhuǎn)方式的 ,它的量程為1kΩ電位計(jì) ,被安置在浮動(dòng)輥的回轉(zhuǎn)軸上。對(duì)于高質(zhì)量的印刷系統(tǒng)，如果給紙張力控制不能滿足印刷要求，還需要建立兩套張力控制系統(tǒng)能，進(jìn)一步穩(wěn)定張力數(shù)值。 串級(jí)控制系統(tǒng)是一種常用的復(fù)雜控制系統(tǒng)。 3— 紙卷 。這種控制器適用于負(fù)荷變化大、 容量滯后大、控制質(zhì)量要求高的系統(tǒng)。 1種是控通過紙卷制動(dòng)裝置的制動(dòng)力大小調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)張力控制 。 U—— 電位計(jì)輸出電壓 。d v( t)/d t (5) 其中 A = km ,M T = TD/2。A ,B 為Z1 ,Z2 的控制器 。張力閉環(huán)控制框圖如圖 31所示。 2. 氣動(dòng)紙帶張力控制系統(tǒng) 一般情況下，印刷生產(chǎn)工藝要求單位寬度的紙帶張力為 7～ 20 kg／ m，紙帶