隨著我國(guó)包裝行業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)引進(jìn)的雙軸拉伸生產(chǎn)線也越來(lái)越多，作為配套的分切機(jī)在產(chǎn)品的分切及質(zhì)量控制方面起著關(guān)鍵的作用。它主要負(fù)責(zé)把生產(chǎn)線24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)的不同寬度、不同長(zhǎng)度、不同厚度的母卷分切成用戶需求的各種規(guī)格的產(chǎn)品。我司從德國(guó)布魯克納公司引進(jìn)全套雙軸拉伸聚酯薄膜(簡(jiǎn)稱BOPET)生產(chǎn)線和技術(shù)的同時(shí)也從英國(guó)著名分切機(jī)生產(chǎn)商阿特拉斯公司引進(jìn)了聚酯薄膜分切機(jī)作為拉膜生產(chǎn)線的配套設(shè)備，現(xiàn)就分切機(jī)的放卷張力控制進(jìn)行分析。
分切機(jī)的工藝流程如下，3米寬PET薄膜母卷裝在放卷臺(tái)上，薄膜穿過(guò)牽引輥1后，經(jīng)過(guò)一條跳動(dòng)輥2，再經(jīng)過(guò)牽引輥3、4、5、6、7、弓形展平輥8、牽引輥9、在分切刀輥槽10進(jìn)行分切后再經(jīng)牽引輥11、12、13，然后分成兩邊收卷成規(guī)格產(chǎn)品。在這放卷分切再收卷的分切生產(chǎn)當(dāng)中，涉及的工藝參數(shù)比較多，有放卷張力控制，分切機(jī)速度控制、分切后每卷產(chǎn)品的收卷張力和壓力控制，其中放卷張力控制直接關(guān)系到每一卷分切產(chǎn)品的收卷質(zhì)量，現(xiàn)就分切機(jī)放卷張力控制系統(tǒng)的原理進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。
分切機(jī)的放卷張力控制系統(tǒng)的組成部分有穩(wěn)壓信號(hào)電源、精密氣缸式滑動(dòng)電位器、比例、積分、微積分調(diào)節(jié)器(P.I.D)及SSD545直流調(diào)速系統(tǒng)等組成。方框圖如圖2所示。分切機(jī)放卷拖動(dòng)及速度控制主要由SSD545直流調(diào)速器及放卷直流馬達(dá)和測(cè)速發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)。它們自己構(gòu)成一個(gè)速度閉環(huán)對(duì)放卷速度進(jìn)行控制，以達(dá)到按給定信號(hào)要求的放卷速度。SSD545直流調(diào)速器主要進(jìn)行把三相380V交流電源整流成直流電，并根據(jù)速度給定信號(hào)和測(cè)速發(fā)電機(jī)的反饋信號(hào)，輸出一定電壓供給放卷馬達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)速度進(jìn)行控制，達(dá)到給定的分切線速度。由跳動(dòng)輥、氣缸、牽引輥及精密氣缸式滑動(dòng)電位器構(gòu)成對(duì)張力的檢測(cè)，同時(shí)把檢測(cè)信號(hào)反饋到P.I.D調(diào)節(jié)器，通過(guò)P.I.D輸出信號(hào)變化來(lái)控制放卷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)達(dá)到張力控制，具體分析如下：
跳動(dòng)輥的上下擺使電位器跟著上下滑動(dòng)，從而改變由穩(wěn)壓信號(hào)電源經(jīng)電位器后由5號(hào)線輸出的給定信號(hào)電壓。對(duì)應(yīng)跳動(dòng)輥在最高位置、中間位置、最低位置時(shí)，從5號(hào)線輸出的給定電壓分別為－5V、0V、＋5V，當(dāng)分切機(jī)按下啟動(dòng)按鈕后，此時(shí)跳動(dòng)輥在最高位置，放卷張力為0，此時(shí)從P.I.D輸入的速度給定信號(hào)為－5V，從SSD545直接調(diào)速器來(lái)的電流反饋信號(hào)為0，由P.I.D輸出的至545的可控硅觸發(fā)信號(hào)為0。放卷馬達(dá)沒(méi)有電流，也無(wú)力矩輸出。但分切的收卷馬達(dá)及牽引馬達(dá)接到啟動(dòng)信號(hào)后開(kāi)始運(yùn)行，速度由0開(kāi)始加速，把薄膜牽引、分切并收卷，這樣使放卷薄膜拉緊，帶動(dòng)跳動(dòng)輥入下移，此時(shí)與跳動(dòng)輥懸臂相連的滑動(dòng)電位器滑動(dòng)，從而使由5號(hào)線輸出的電壓信號(hào)由－5V往0V方向增加，向P.I.D調(diào)節(jié)器輸入端輸入電信號(hào)，由P.I.D輸出的電信號(hào)使SSD545可控硅觸發(fā)導(dǎo)通。直流馬達(dá)開(kāi)始工作。實(shí)際上跳動(dòng)輥由上往下移的過(guò)程也就是增大速度給定信號(hào)的過(guò)程，使放卷馬達(dá)加速運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程，直到跳動(dòng)輥基本處于中間位置，這時(shí)候由氣缸對(duì)跳動(dòng)輥進(jìn)行對(duì)薄膜所產(chǎn)生的張緊力就是所設(shè)定的放卷張力。當(dāng)分切機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，跳動(dòng)輥處于上限位置與下限位置的中間，把這時(shí)的5號(hào)線電壓定為V0，由于母卷的放卷過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，母卷因?yàn)楸∧だ爝^(guò)程不可能完全為某一標(biāo)準(zhǔn)厚度，總是在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，而且母卷的收卷由于空氣被帶入母卷卷繞的PET薄膜層與層之間，因此母卷也就不可能完全收卷得很圓很緊實(shí)，因此，這些因素造成母卷在分切機(jī)上的放卷過(guò)程也在波動(dòng)，而且母卷在放卷時(shí)，每轉(zhuǎn)一周，則直徑按薄膜厚度約2倍的級(jí)數(shù)遞減，而放卷馬達(dá)的轉(zhuǎn)速必須增加，以保證一定的線速度。
當(dāng)放卷速度偏大時(shí)或薄膜在拉伸過(guò)程的某一段比標(biāo)稱厚度薄，使相同時(shí)間內(nèi)放卷出來(lái)的薄膜長(zhǎng)度增加。跳動(dòng)輥在氣缸作用下向上方移動(dòng)，如果這種趨勢(shì)不得到修正，則可能最后導(dǎo)致氣缸行程走到盡頭，而放卷也就失去了張力。由于分切機(jī)是集放卷分切收卷功能于一身，因此當(dāng)放卷張力失去時(shí)，從放卷經(jīng)牽引輥到分切刀槽輥10的薄膜處于松馳狀態(tài)，使薄膜在經(jīng)分切時(shí)產(chǎn)生切邊不整齊，并導(dǎo)致分切破膜，生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行，為避免這種情況發(fā)生，必須對(duì)這種偏差進(jìn)行糾正，因此當(dāng)跳動(dòng)輥向上移動(dòng)時(shí)，懸臂也跟著移動(dòng)，這時(shí)從電位器輸入端5號(hào)線處的電壓信號(hào)發(fā)生改變，此時(shí)的輸出電壓定為V1，此信號(hào)傳送到P.I.D調(diào)節(jié)器(圖二)與SSD545直流調(diào)速系統(tǒng)(圖二)中7的電流反饋信號(hào)進(jìn)行比較后，從P.I.D調(diào)節(jié)器輸出控制信號(hào)從6送給SD545直流調(diào)速系統(tǒng)，改變可控硅導(dǎo)通角，使它給直流驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的輸出電壓降低，從而使放卷速度變慢，這樣，在一定時(shí)間內(nèi)放卷的長(zhǎng)度減少，跳動(dòng)輥在薄膜的拉動(dòng)下回到原來(lái)的位置，保持放卷薄膜受一定向上的力而張緊，使生產(chǎn)得以順利進(jìn)行。
反之，當(dāng)放卷速度變慢或薄膜厚度偏厚使相同時(shí)間內(nèi)放卷的薄膜長(zhǎng)度減少時(shí)，跳動(dòng)輥被薄膜拉下向下擺動(dòng)，如果這種狀態(tài)得不到及時(shí)糾正，會(huì)使動(dòng)輥被拉到使汽缸完全收縮到行程為0，而產(chǎn)生遠(yuǎn)大于工藝要求的張力，這張力一方面會(huì)傳遞到分切收卷的產(chǎn)品上，使產(chǎn)品由于過(guò)大的張力而產(chǎn)生縱向拉力紋，使產(chǎn)品收卷的表面不平整而成為不合格廢次品，甚至由于過(guò)大張力而使薄膜在放卷分切再收卷的過(guò)程出現(xiàn)冷卻拉伸使薄膜變形、厚度變薄甚至拉斷。因此，這種現(xiàn)象必須及時(shí)進(jìn)行糾正。這個(gè)糾正同樣是由張力控制系統(tǒng)來(lái)完成，當(dāng)跳動(dòng)輥被薄膜往下拉動(dòng)發(fā)生擺動(dòng)時(shí)，與跳動(dòng)輥懸臂相連的精密電位器跟著滑動(dòng)，從5號(hào)線輸出一個(gè)給定電壓信號(hào)，設(shè)定它為V2，V2大于V0，V2送到P.I.D調(diào)節(jié)器與SSD545的反饋信號(hào)進(jìn)行比較后，從P.I.D調(diào)節(jié)器輸出比原來(lái)對(duì)應(yīng)V0時(shí)大的控制信號(hào)從6號(hào)線輸送給SSD545直流調(diào)速系統(tǒng)，增大可控硅導(dǎo)通角使它的輸出電壓增大，從而提高放卷速度，增加放卷長(zhǎng)度，跳動(dòng)輥上升而使跳動(dòng)輥回復(fù)到中間位置保持相對(duì)穩(wěn)定的放卷張力，使放卷分切再收卷的生產(chǎn)順利進(jìn)行。
由于母卷放卷是直徑越來(lái)越小，這就要求放卷的轉(zhuǎn)速必須越來(lái)越大，以保持一定的分切收卷速度，這也是通過(guò)這放卷張力系統(tǒng)來(lái)不斷修正放卷速度而達(dá)到的。因?yàn)楫?dāng)分切機(jī)運(yùn)行過(guò)程、放卷直流馬達(dá)按P.I.D從6號(hào)線輸出信號(hào)穩(wěn)定運(yùn)行。由于馬達(dá)按一定轉(zhuǎn)速在運(yùn)轉(zhuǎn)，由于是放卷，所以大母卷每轉(zhuǎn)一周，放卷長(zhǎng)度都比原因要少，但分切機(jī)牽引、收卷是按穩(wěn)定的線速度運(yùn)行的，這樣就單位時(shí)間里使放卷的長(zhǎng)度小于牽引、收卷的長(zhǎng)度，也即是放卷的線速度(等于母卷放卷轉(zhuǎn)速乘于放卷母卷半徑)，小于牽引、收卷線速度。從而使跳動(dòng)輥被薄膜往下拉，這樣帶動(dòng)與跳動(dòng)輥懸臂相連的電位計(jì)滑動(dòng)，改變了5號(hào)線的輸出電壓，也即速度給定信號(hào)，從而改變P.I.D輸出信號(hào)，使直流調(diào)速系統(tǒng)輸出更高的電壓，增加放卷馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，使放卷線速度等于牽引、收卷線速度，使跳動(dòng)輥又回升到中間位置。
從上面的分析可以看出，一般的直流調(diào)速系統(tǒng)是在給定信號(hào)不變的情況下，保持直流電機(jī)在某一穩(wěn)定速度運(yùn)行，通過(guò)直流測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)的電壓反饋信號(hào)及電流反饋信號(hào)進(jìn)行比較后來(lái)控制直流電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。而分切機(jī)張力控制系統(tǒng)，是不斷地增大及修正速度給定信號(hào)來(lái)不斷增加放卷直流馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)一定的放卷線速度，從而實(shí)現(xiàn)了張力的基本穩(wěn)定不變，保證分切生產(chǎn)順利進(jìn)行及分切產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定合符要求。
