輪轉(zhuǎn)印刷機張力控制研究

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1、輪轉(zhuǎn)印刷機張力控制研究陳圣江CHENSheng-jiang（湖北科技學院核技術(shù)與化學生物學院，咸寧437100）摘要院影響印刷品質(zhì)量的一個非常重要的因素是轉(zhuǎn)輪印刷機的張力控制。轉(zhuǎn)輪印刷機控制張力設(shè)施的能力大小直接影響著紙帶是否可以平穩(wěn)運行，并能適應不同類型的紙張，此外，在機速增減、紙卷直徑變化及自動接紙時能保持穩(wěn)定，印品套印無大的變化。基于動力學原理，本文分析了印刷機械中的張力控制,并介紹了變頻收卷張力控制系統(tǒng)以及在轉(zhuǎn)輪印刷機上的應用實例。該系統(tǒng)精度高、控制簡單合理，采用此系統(tǒng)后企業(yè)取得了非常好的經(jīng)濟效益，值得大力推廣。..關(guān)鍵詞院印刷機械；張力控制；變頻收卷中圖分類號院TS8文

2、獻標識碼院A院1006-4311（2015）27-0097-020引言輪轉(zhuǎn)印刷機在實際的運行過程中必須要保持紙帶一定的張力，這個張力必須要保持恒定不能忽大忽小造成印刷質(zhì)量下降甚至事故。如果轉(zhuǎn)輪印刷機紙帶張力過大就很容易造成轉(zhuǎn)輪印刷機的負荷過重從而接導致斷紙事故；如果紙帶張力過小的話，紙帶無法收緊，很容易造成紙張打皺、套印不準，更嚴重的后果則會使紙張偏向轉(zhuǎn)輪的一側(cè)引起折頁機堵紙，或是紙張卷進橡皮滾筒或墨輥中，進而造成停機事故影響生產(chǎn)造成浪費。本文就傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪印刷機出現(xiàn)的問題進行分析，提出采用技術(shù)改造的方式改造傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪印刷機收卷裝置為變頻收卷裝飾，取得了非常好的效果。1轉(zhuǎn)輪印刷機張力控

3、制原理當卷筒紙輪轉(zhuǎn)印刷機工作時，因為紙卷外徑處于不斷變化的狀態(tài)，很多的因素都會影響到紙帶上的張力變化，比如紙卷不夠圓、機器工作速度變化、更換紙卷等，這些因素很可能會導致走紙不穩(wěn)、紙張斷裂等嚴重的印刷問題，造成不可估量的經(jīng)濟損失。因此對于相關(guān)設(shè)計人員來說，如何保持紙張在印刷過程中的張力恒定是其一個重要課題。圖1為印刷機械張力控制系統(tǒng)的基本環(huán)節(jié)，圖2為收卷裝置受力分析。2傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪印刷機收卷系統(tǒng)的弊端傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪印刷機收卷裝置采用的是機械傳動，在其傳動過程中會對機械造成很大的磨損，因此通常采用這種收卷系統(tǒng)的機械使用壽命只有一年左右。并且在使用過程中需要經(jīng)常進行維護，不僅耗時耗力，還會給客

4、戶帶來不便。特別是印刷設(shè)備通常開機后都不會中途停車的，因為一旦停車將造成極大的經(jīng)濟損失。因此，必須改進傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)輪印刷機收卷系統(tǒng)，張力控制變頻收卷系統(tǒng)就是在這種形勢下應運而生的。3張力控制變頻收卷的優(yōu)點在轉(zhuǎn)輪印刷機中應用張力控制變頻收卷系統(tǒng)示意圖，如圖3。淤張力設(shè)定在人機上設(shè)定，人性化的操作，單位為力的單位：牛頓。于使用先進的控制算法：卷徑的遞歸運算；空心卷徑激活時張力的線性遞加；張力錐度計算公式的應用；轉(zhuǎn)矩補償?shù)膭討B(tài)調(diào)整等等。盂卷徑的實時計算，精確度非常高，保證收卷電機輸出轉(zhuǎn)矩的平滑性能好。且當出現(xiàn)意外情況時能實現(xiàn)自我修正。榆因為收卷裝置的轉(zhuǎn)動慣量是很大的，當卷徑由小變大時，若采

5、用傳統(tǒng)的收卷系統(tǒng)，一旦裝置進行某種變化時，比如停車、激活、減速和加速等，很可能出現(xiàn)爆紙或松紙等情況，進而影響到最終的印刷質(zhì)量，而張力控制變頻收卷裝置的出現(xiàn)有效避免了上述問題的出現(xiàn)，確保了印刷質(zhì)量。虞與傳統(tǒng)機械傳動收卷相比，張力控制變頻收卷操作簡便，而且成本更低，同時改造周期也很短，通常只需2-3天。愚彌補了傳統(tǒng)機械收卷容易造成磨損的不足，不僅提高了機械的使用壽命，也利于維護。4變頻收卷張力控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)輪印刷機上的應用4.1張力控制變頻收卷的應用方案（圖3所示）主軸速度由PLC通過模擬信號AL3對INV1進行頻率給定并由PG1編碼器反饋進行速度控制；PLC根據(jù)設(shè)定張力要求輸出轉(zhuǎn)矩信

6、號AL2至矢量變頻器INV2對電機進行轉(zhuǎn)矩控制，調(diào)節(jié)收卷張力的大??；過AL0張力反饋信號形成收卷張力PID閉環(huán)控制。圖中AL1為收卷速度限制信號，其作用是防止由于收卷斷料造成飛車。變頻收卷的目的是完成張力控制，即能控制電機的運行電流。4.2張力控制變頻收卷的工藝要求在整個收卷過程中保持恒定的張力或者錐度張力。在啟動大卷時，不出現(xiàn)松紙現(xiàn)象；啟動小卷時，不出現(xiàn)斷紙現(xiàn)象。無論機械進行哪項操作都不影響印刷的質(zhì)量。能實現(xiàn)張力量化。4.3變頻收卷對變頻器性能要求淤變頻收卷實質(zhì)是要完成張力控制，即能控制電機運行電流，三相異步電機電磁轉(zhuǎn)距T=CT椎1I2憶cos椎2，與電流成正比。當負載有突變時

7、能夠保證電機機械特性曲線比較硬。必須用矢量變頻器，必須要加編碼器閉環(huán)控制。于市場上能進行張力控制變頻收卷變頻器主要有:安川、艾默生、倫次等。比如艾默生TD3300就是一款收放卷專用變頻器。調(diào)試過程：淤首選自整定電機，把電機的各項參數(shù)讀入變頻器。于將編碼器的信號接至變頻器，并在變頻器上設(shè)定編碼器的線數(shù)。然后用面板給定頻率和啟?？刂?，觀察顯示的運行頻率是否在設(shè)定頻率的左右波動。盂在程序中設(shè)定空芯卷徑和最大卷徑的數(shù)值。通過前面卷徑計算的公式算出電機尾部所加編碼器產(chǎn)生的最大脈沖量（P2）