變頻器在卷筒紙印刷機張力控制上的應用

卷筒紙印刷機的驅動(dòng)方式已經(jīng)擯棄主電機通過(guò)長(cháng)軸帶動(dòng)各機組運行的落后方式，改為用伺服電機獨立驅動(dòng)各印刷機組的模式，采用變頻器控制的張力系統(見(jiàn)圖5)，不但使卷筒紙印刷機實(shí)現數字化，而且還節約了大量的資源。

3 變頻器控制張力的工作原理

卷筒紙印刷機在印刷過(guò)程中，紙帶的線(xiàn)速度保持不變，紙卷在不同的轉速下完成收放卷過(guò)程。為保證印刷質(zhì)量，紙卷和印刷機組之間要保持一定的張力，才能保證印刷準確，不至于出現紙張松弛、斷裂和影響套印精度等的問(wèn)題。

3.1 卷筒紙放卷過(guò)程

卷筒紙紙帶放卷過(guò)程的原理，實(shí)際上是一條螺旋升角為紙張厚度的阿基米德螺線(xiàn)，為計算簡(jiǎn)單可以將紙卷近似看成若干同心圓，在放卷時(shí)，紙卷當前直徑可按式(1)計算(如圖6所示)。

D=D0-2nd (1)

式中：D為當前的卷徑;

D0為放卷為紙卷起始外徑(收卷時(shí)D0為紙心直徑，紙卷直徑D=D0+2nd);

n為紙帶層數;

d為紙帶厚度。

3.2 紙卷的轉速計算

放卷過(guò)程卷筒紙直徑不斷縮小，每一層紙張的轉速都在變化，但印刷過(guò)程的紙張行進(jìn)的線(xiàn)速度基本固定不變，每層紙張的轉速可由式(2)求出(如圖7 所示)。

如果卷筒紙印刷機的印刷速度為40 000 張/h，每張印品裁切幅面為0.546 m，那么紙張的線(xiàn)速度為364 m/min。如果紙卷的起始直徑為D=1.2 m，其周長(cháng)為3.14伊1.2 m=3.768 m，紙卷的第一層轉速為96 r/min。當紙卷放卷轉到紙心時(shí)，如果D=0.2 m時(shí)，其周長(cháng)為3.14伊0.2=0.628 m，則最后一層的轉速為580 r/min。為保持一定的張力，紙卷的轉速應該滯后一些(如圖7所示)。

根據卷筒紙印刷機的實(shí)際印刷速度和紙卷外徑及內徑尺寸，可以計算出放卷到一定的直徑時(shí)的紙卷的轉速，從而得出如圖8 所示速度變化曲線(xiàn)圖，以此可作為變頻器調速變化設定的依據。

4 結語(yǔ)

目前，變頻器市場(chǎng)上已經(jīng)出現用于張力控制系統的專(zhuān)用變頻器，變頻器廠(chǎng)家還提供了豐富的張力控制專(zhuān)用模塊，主要模塊包括卷徑計算模塊、張力錐度模塊、慣量力矩補償模塊、自動(dòng)換卷模塊、斷帶檢測模塊等。這些配套模塊可以實(shí)現張力開(kāi)環(huán)轉矩模式、張力閉環(huán)速度模式、張力閉環(huán)轉矩模式等控制方式。變頻器應用的產(chǎn)品除卷筒紙印刷機放卷張力控制以外，凹印機、表格機、分切機、復卷機的放卷和收卷張力控制系統也可以得到解決。