變頻器在卷筒紙印刷機張力控制上的應用

0 引言

卷筒紙印刷機是一種高效印刷設備，在印刷機械設備中有著(zhù)廣泛的用途，主要用于報紙、書(shū)刊和彩色商業(yè)印刷，是印刷工業(yè)的骨干設備之一。

印刷承印物的材料有多種形式，紙張印刷和加工占最大的份額。紙張的印刷和加工有兩種形態(tài)，一種是單張紙間歇式印刷，另一種是卷筒紙連續式印刷。在印刷和加工卷筒紙的過(guò)程中，紙帶在線(xiàn)速度不變的前提下，卷筒紙卷在放卷的過(guò)程中由大直徑向小直徑變化，也就是轉速逐漸加快，在完成印刷以后，再經(jīng)過(guò)裁切、折頁(yè)、收頁(yè)，達到裝訂工序的要求。還有一種放卷和收卷的設備，紙卷收卷過(guò)程由小直徑向大直徑變化，也就是轉速逐漸減小，同時(shí)要求在放卷和收卷之間，紙帶張力的變化應該在允許的范圍之內。

1 傳統卷筒紙印刷機的張力控制系統

在傳統的卷筒紙印刷機上，印刷滾筒帶動(dòng)紙帶運動(dòng)，放卷軸上聯(lián)接磁粉制動(dòng)器，并給予紙帶適當的制動(dòng)扭矩，二者之間形成張力控制。卷筒塑料凹版印刷機、卷筒塑料柔性版印刷機、縱向分切機等設備，配備有收紙機構，收紙張力控制系統采用磁粉離合器。放卷的張力控制系統由磁粉制動(dòng)器、傳感輥、電位器等組件構成。在給定張力值的基礎上，如果放卷紙帶張力發(fā)生變化，則傳感輥中心的位置發(fā)生變化，從而帶動(dòng)電位器的阻值發(fā)生變化，使磁粉制動(dòng)器的勵磁電流變化，改變磁粉制動(dòng)力矩從而達到張力恒定的目的。相反，收卷過(guò)程也需要保持一定的張力，在收紙軸上連接磁粉離合器起到控制張力的作用。為達到張力控制作用，卷筒紙印刷機還可以用空氣摩擦盤(pán)裝置、機械摩擦盤(pán)裝置和抱閘式張力控制系統來(lái)實(shí)現。

2 變頻器控制張力的基本考慮

2.1 傳統張力控制系統的缺點(diǎn)

采用傳統結構的張力控制系統，有以下幾個(gè)缺點(diǎn)。

1)磁粉制動(dòng)器和離合器的工作原理是在磁場(chǎng)作用下，使轉子和定子間的純鐵磁粉磁化，形成磁粉鏈對轉子產(chǎn)生拉力，從而對紙帶產(chǎn)生一定的阻尼轉矩，形成印刷紙張的張力控制系統。由于紙帶張力不斷波動(dòng)，磁粉鏈在磁力變化的作用下，始終處在相互摩擦的狀態(tài)中，因此會(huì )不斷產(chǎn)生熱量，影響磁滯性能的穩定和印刷設備的正常工作。為此，設備還需要配備冷卻系統，以防止磁粉使用過(guò)程中會(huì )生銹和老化，影響張力控制的穩定性。

2)磁粉制動(dòng)器和離合器的結構比較復雜，磁粉裝填量、轉子和定子之間的間隙和磁通量呈函數關(guān)系，更換磁粉可能影響原來(lái)設定的磁性能指標，從而造成調整張力過(guò)程時(shí)紙張的浪費。磁粉制動(dòng)器的結構如圖1所示，電氣原理如圖2 所示。

3)傳統的張力控制系統工作原理是利用磁粉制動(dòng)器和離合器的滑差控制紙帶的張力，滑差過(guò)程伴有大量的熱量產(chǎn)生，這種張力控制系統部分將電能轉化為熱能，因此還需要附加水冷卻系統或冷熱風(fēng)交換系統，造成能源和資源的浪費。

2.2 采用變頻器控制的張力控制系統

采用變頻器控制的張力控制系統(見(jiàn)圖4)替代傳統的張力控制系統(見(jiàn)圖3)，就克服了以上的缺點(diǎn)，使卷筒紙印刷機的張力控制系統實(shí)現數字化。

采用變頻器控制張力完成印刷和收、放卷的過(guò)程，使設備的結構大大簡(jiǎn)化，并可以達到節約大量資源和電能的目的(見(jiàn)圖5)。

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