專利名稱：復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法，適用于放卷為制動發(fā)電機的復(fù)卷機。

背景技術(shù)：

目前主流的造紙復(fù)卷機的放卷軸都為制動發(fā)電機控制。放卷軸的電機(以下簡稱為放卷電機)主要有兩種工作狀態(tài)1、速度控制；2、轉(zhuǎn)矩控制。在引紙時，放卷電機為速度控制，向前放紙，方便操作工將紙幅引入復(fù)卷軸支撐輥；當(dāng)引上紙后，放卷電機應(yīng)為轉(zhuǎn)矩控制，向后拉紙，并根據(jù)設(shè)置的張力計算出對應(yīng)轉(zhuǎn)矩，使得紙幅具有一定張力。紙幅引入支撐輥后，需要及時通過轉(zhuǎn)換操作把放卷電機的控制方式轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，使用計算電磁力的方式控制放卷電機，保持張力。若操作不及時，因為放卷的直徑測量誤差，復(fù)卷支撐輥與放卷軸的表面速度不一致，使得紙幅張力過大或過小，容易造成引紙斷紙。而轉(zhuǎn)換操作的時機需要依靠復(fù)卷操作工的熟練度來掌握，增加了操作的難度和強度，不利于復(fù)卷機生產(chǎn)效率的提聞。發(fā)明名稱為一種復(fù)卷機申請?zhí)?01020621078. 2的本實用新型公開了一種造紙機械中的復(fù)卷機，由動力傳動系統(tǒng)、尚合系統(tǒng)、卷紙系統(tǒng)和張力控制系統(tǒng)組成。動力傳動系統(tǒng)通過主軸與卷紙系統(tǒng)聯(lián)接，卷紙系統(tǒng)通過紙帶與張力控制系統(tǒng)聯(lián)接。這種方法利用放卷軸與支撐輥的表面速度差形成紙幅張力，并通過張力傳感器檢測紙幅實際張力，在達到設(shè)定引紙張力后，自動轉(zhuǎn)換放卷電機的控制方式。該方法需要設(shè)備安裝價格昂貴的張力傳感器，提高了設(shè)備的制造成本。并且在紙幅張力達到設(shè)定引紙張力后的切換過程中，紙幅張力會有一定波動，容易造成紙幅斷裂。發(fā)明名稱為一種印刷機的輸紙傳動的調(diào)節(jié)方法，申請?zhí)?9101745. 5的本發(fā)明提出一種印刷機輸紙的傳動調(diào)節(jié)方法，其中，在運行過程中傳動裝置以一定的轉(zhuǎn)數(shù)V旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生一個傳動轉(zhuǎn)矩或紙張張力，其特征在于，按照荷載特性曲線，轉(zhuǎn)數(shù)V的下降或上升與荷載轉(zhuǎn)矩有關(guān)，所以傳動同時調(diào)節(jié)目的參數(shù)，轉(zhuǎn)數(shù)和傳動力矩或紙張張力，而且參考額定值特別是以轉(zhuǎn)數(shù)額定值或位置額定值的形式按照荷載特性曲線進行補償。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，不需要采用張力傳感器、并可自動化實現(xiàn)速度控制與轉(zhuǎn)矩控制之間轉(zhuǎn)換的復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法。本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是該復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法，其特征在于，包括以下幾個階段

復(fù)卷機引紙，紙幅進入支撐輥后，放卷軸轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的表面速度小于支撐輥轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的表面速度，由于放卷軸與支撐輥轉(zhuǎn)動存在表面速度差，紙幅被拉緊，放卷軸的表面速度被紙幅帶動拉快，放卷電機的轉(zhuǎn)速反饋變快，放卷電機的速度PID調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩逐漸反方向(正方向定義為送紙方向)增大，達到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時紙幅被拉緊，放卷軸、支撐輥的表面速度趨近一致，放卷電機的輸出轉(zhuǎn)矩等于反向轉(zhuǎn)矩限制，所述反向轉(zhuǎn)矩限制通過設(shè)定引紙張力計算所得；通過此技術(shù)可以在不安裝張力傳感器的條件下，實現(xiàn)放卷電機控制方式的自動轉(zhuǎn)換，提高了生產(chǎn)效率，降低設(shè)備制造成本。在延時判斷后，放卷電機的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到正常值。在延時判斷過程前后，紙幅張力都能穩(wěn)定在設(shè)定值，使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動引起的紙幅斷裂。本發(fā)明所述反向轉(zhuǎn)矩的計算公式矩Te的計算公式Te(%)=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100，其中F為紙幅張力(單位牛頓/米)，W為紙幅寬(單位米)，i為傳動速比，D為放卷直徑(單位米)，PN為電機額定功率(單位千瓦)，nN為電機額定轉(zhuǎn)速(單位轉(zhuǎn)/分鐘)。本發(fā)明所述延時判斷的時間的確定方法為比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩，若相等在延時2-5秒后切換為轉(zhuǎn)矩控制。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果不安裝張力傳感器的條件下，實現(xiàn)放卷電機控制方式的自動轉(zhuǎn)換，提高了生產(chǎn)效率，降低設(shè)備制造成本。使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動引起的紙幅斷裂。

圖I是本發(fā)明實施例放卷電機的自動控制框圖。圖2是本發(fā)明實施例圖I中A虛線框內(nèi)的自動控制框圖。圖3是本發(fā)明實施例圖I中B虛線框內(nèi)的自動控制框圖。圖4是本發(fā)明實施例控制過程數(shù)據(jù)曲線示意圖。圖4中V2表示支撐輥表面速度；

Vl表示放卷軸表面速度；

Tact表示放卷電機輸出轉(zhuǎn)矩；

Fact表示紙幅張力；

tl表示紙幅引入支撐輥前時間段；

t2表示紙幅引入支撐輥后時間段，張力逐漸增大，放卷轉(zhuǎn)速逐漸增大；

t3表示放卷電機轉(zhuǎn)矩達到限制值后時間段，延時一定時間，過程中張力保持穩(wěn)定；

t4表示放卷電機轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制后時間段，張力保持穩(wěn)定。

具體實施例方式下面結(jié)合附圖并通過實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實施例。參見圖I-圖4，本發(fā)明實施例復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法，包括以下幾個階段

a) 復(fù)卷機引紙，紙幅進入支撐輥后，引紙命令啟動后，放卷軸以低于設(shè)定引紙速度的表面速度向前送紙，放卷軸轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的表面速度小于支撐輥轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的表面速度，由于放卷軸與支撐輥轉(zhuǎn)動存在表面速度差，紙幅被拉緊，紙幅張力逐漸增大，拉動放卷軸逐漸轉(zhuǎn)快，放卷軸的表面速度被紙幅帶動拉快，使得放卷軸的轉(zhuǎn)速反饋大于其轉(zhuǎn)速給定，放卷電機的轉(zhuǎn)速反饋變快，放卷電機的速度PID調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩，此時放卷電機的輸出轉(zhuǎn)矩是由速度PID調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的，其速度PID調(diào)節(jié)器輸出的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩在積分環(huán)節(jié)的作用下趨于反向飽和，此過程是漸變的。當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩超過反向轉(zhuǎn)矩后，在反向轉(zhuǎn)矩的限制下，實際輸出的轉(zhuǎn)矩即為反向轉(zhuǎn)矩，而其必定與引紙張力的反向轉(zhuǎn)矩相等。比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩，若相等在延時2-5秒后切換為轉(zhuǎn)矩控制。調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩逐漸反方向(正方向定義為送紙方向)增大，達到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時紙幅被拉緊，放卷軸、支撐輥的表面速度趨近一致，放卷電機的輸出轉(zhuǎn)矩等于反向轉(zhuǎn)矩限制，反向轉(zhuǎn)矩限制通過設(shè)定的引紙張力計算所得。b) 在延時判斷后，放卷電機的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到正常值。在延時判斷過程前后，紙幅張力都能穩(wěn)定在設(shè)定值，使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動引起的紙幅斷裂。在切換轉(zhuǎn)矩控制前后，紙幅張力都是由反向轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的一個穩(wěn)定值，因此切換過程非常平穩(wěn)，不會造成張力波動。延時判斷的主要目的是避免在將紙幅引入支承輥前，由于人為拉扯等原因造成的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩的短時變大而誤切模式，造成提前投入轉(zhuǎn)矩控制。投入轉(zhuǎn)矩控制后，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到反向轉(zhuǎn)矩正常值。反向轉(zhuǎn)矩正常值即為正常工作時反向轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值，一般根據(jù)電機的過載能力進行設(shè)定如_100%-300%。本實施例中反向轉(zhuǎn)矩的計算公式Te=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100，其中F為紙幅張力(單位牛頓/米)，W為紙幅寬(單位米)，i為傳動速比，D為放卷直徑(單位米)，PN為電機額定功率(單位千瓦)，nN為電機額定轉(zhuǎn)速(單位轉(zhuǎn)/分鐘)。本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明說明書的內(nèi)容或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。

權(quán)利要求

1.一種復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法，其特征在于，包括以下幾個階段復(fù)卷機引紙，紙幅進入支撐輥后，放卷軸轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的表面速度小于支撐輥轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的表面速度，紙幅被拉緊，放卷軸的表面速度被紙幅帶動拉快，放卷電機的轉(zhuǎn)速反饋變快，放卷電機的速度PID調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩逐漸增大， 達到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時紙幅被拉緊，放卷電機的輸出轉(zhuǎn)矩等于反向轉(zhuǎn)矩限制，所述反向轉(zhuǎn)矩限制通過設(shè)定引紙張力計算所得；延時判斷后，放卷電機的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到電機正常工作時反向轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值。

2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法，其特征在于所述反向轉(zhuǎn)矩由如下計算公式Te (%)=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100其中F為紙幅張力，W為紙幅寬，i為傳動速比，D為放卷直徑，PN為電機額定功率，nN 為電機額定轉(zhuǎn)速。

3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法，其特征在于所述延時判斷采用比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩，比較輸出轉(zhuǎn)矩與反向轉(zhuǎn)矩若相等，則在延時2-5秒后切換為轉(zhuǎn)矩控制。

全文摘要

本發(fā)明公開了一種復(fù)卷機引紙過程的張力自動控制方法，其特征在于包括以下幾個階段復(fù)卷機引紙，通過放卷電機的速度PID調(diào)節(jié)器自動調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)放卷電機的轉(zhuǎn)矩逐漸增大，達到反向轉(zhuǎn)矩限制，此時紙幅被拉緊，并經(jīng)過延時判斷后，放卷電機的控制方式由速度控制轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩控制，反向轉(zhuǎn)矩限制值恢復(fù)到電機正常工作時反向轉(zhuǎn)矩的設(shè)定值。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點和效果不安裝張力傳感器的條件下，實現(xiàn)放卷電機控制方式的自動轉(zhuǎn)換，提高了生產(chǎn)效率，降低設(shè)備制造成本。使得轉(zhuǎn)換過程更加穩(wěn)定，避免張力波動引起的紙幅斷裂。

文檔編號B65H26/04GK102976136SQ20121049023

公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日

發(fā)明者宋劍俊, 徐小偉, 張慶華 申請人:浙江華章科技有限公司