智能全数字恒张力控制方法 本发明涉及机组式柔性版印刷机和缠绕、复合设备的基材收卷、开卷过程中的张力控制方法。
在背景技术中，各种印刷机械的基材卷绕、收卷、放卷是一个牵涉质量的重要环节。在卷绕印刷设备的运行过程中，放料卷和收料卷的半径在运行过程中会出现必然的变化，如制动器、离合器的力矩不作相应调整，则必然导致基材张力的变化。为了保证印刷质量，就要保证基材印刷过程中的张力恒定。原技术中，见图1所述，其基本思想是当放料轴2上缠绕的基材12半径逐步减少时，相应地改变放料轴2上磁粉制动器1或收料轴5上磁粉离合器13(或力矩电机)的电压投入，即改变放料轴2或收料轴5上的力矩，从而达到基材12张力的恒定控制。其传统的控制方法是在放料张力测量辊3轴向二侧有导向辊4，张力测量辊3端部机座上有力传感器6，对工作着的基材12的张力进行直接测量，测量到的信号经放大器7，模拟信号转换器8(A/D或V/F转换)送给计算机9处理，处理后的信号经功放10控制磁粉制动器1的电流大小，这样运行过程中，料卷的张力变化经力传感器6通过自动控制系统闭环，来控制放料轴2(磁粉制动器的电流)从而实现基材12的恒张力控制，目前市售的或进口地恒张力控制器系统都是基于这种技术构思进行工作的。在长期的实践中我们发现，这种系统在应用中存在以下几个力面的缺陷：
1、加装张力测量传感器，必须改动结构、制作、安装，工作量大，成本高。
2、采用测力方式，存在着模拟量测量的诸多麻烦，如放大器、A/D或V/F变换等均为不可缺少的环节，测控系统较复杂，且存在着定期校正的问题，一般生产厂家用户很难保证良好的使用状态，如何维护长期工作的稳定性是每一个用户潜在而难以解决的问题。
3、机械运行过程中，整个张力测量控制系统对机械振动、机器加减速、基材椭圆跳动等干扰较为敏感，易出现张力控制的抖动和振荡等现象，导致张力测量不准，控制不准，难以保证基材印刷质量。
本发明的目的是克服上述背量技术中的不利因素，设计的一种全新的智能全数字恒张力控制方法。彻底解决了原技术存在的基材张力测量不准、不精确、又难以稳定控制，印刷质量以及工作效率不能保证的问题，利用全新的测量控制工作原理，达到基材张力的恒定控制，确保产品质量的稳定。
本发明的技术解决方案如下：
包括如下技术方案；机座上的放料轴2和收料轴5分别装配磁粉制动器1和磁粉离合器13，传感器输出端经计算机9连接功放10，功放10输出分别连接磁粉制动器1和磁粉离合器13，组成张力测控系统，其特征是：在放料轴12与收料轴5之间装配通过基材12的过辊14(它可以是设备上任一个包角较大的被动辊，无需专门设置)，在放料轴2、过辊轴14和收料辊轴5的轴端分别安装转速传感器11，转速传感器11的转速数字信号直接输出至计算机9。
本发明的技术解决方案还包括：
控制磁粉制动器1的功放10的输出电流
控制磁粉离合器13的功放10的输出电流I2＝K2·n/n2
本发明的附图说明如下：
图1是背景技术中传统恒张力测量控制原理示意图；
图2是本发明智能恒张力测量控制原理示意图。
图中标号说明如下：
n-过辊轴14的转速 n1-放料轴2的转速
n2-收料轴5的转速 I1-放料轴上磁粉制动器的工作电流
I2-收料轴5上磁粉离合器的工作电流
另外设：I1°-设定基材张力值时的磁粉制动器的电流；
I2°-设定基材张力值时的磁粉制动器的电流；
(n/n1)°-设定基材张力值时的过辊14与放料轴2的转速比；
(n/n2)°-设定基材张力值时的过辊14与收料轴5的转速比；K1＝I1°/(n/n1)°，K2＝I2°/(n/n2)°。本发明依附图作进一步详述：参图一，这是背景技术的恒张力测控原理图，其主要特点是通过力传感器6侧基材12张力，通过自动控制系统闭环控制制动器1的电流大小来实现恒张力控制，其不足之处如前所述，在此略述。参见图2，这是本发明的工作原理图，由于基材12张力随放料轴2和收料轴5上的基材半径的大小而变化，因利用力方式模拟量测重传感存在很多问题，故本发明利用放料轴2与过辊14转速之比进行有效准确地测量，实现控制磁粉制动器的电流，或者利用收料轴5与过辊14的转速之比的测量，实现控制磁粉离合器13的电流调节，最终达到基材12在运转过程中的张力恒定，有效地控制产品质量的目的。
本发明的转速传感器11，可用市售的光电管、码盘，接近开关等器件从轴上齿轮、凸台等测点拾取脉冲信号，三组脉冲信号送给计算机9(计算机型号可以是单片机、单板机或PC机等均可使用，都是现有技术)，经计算机运算，可求出n1、n、n2进而求出：I1＝K1n/n1，I2＝K2n/n2，式中K1和K2均为常数，即K1＝I1°/(n/n1)°，K2＝I2°/(n/n2)°，计算机9将控制电流信号经功放10直接连接磁粉制动器1和磁粉离合器13，这样放、收料卷径变化导致轴(2和5)辊(14)转速变化，通过测转速变化，又来调整制动器1和离合器13的电流大小，保持张力恒定。
本发明的优点和效果如下：
1、由于通过测量轴转速来控制基材张力，故打破了传统测量基材张力(直接用力传感器测)的方法，克服了原来存在模拟量测试的缺陷，检测量全部为数字信号，大幅度地提高了整个控制系统的精度和稳定性。
2、由于采用转速测量数字电路控制方法，故省去了原来需要的导向辊及其它零部件，成本降低，提高了市场的竞争力。
3、由于本发明无需变动轴、辊等机械结构，很方便地在轴或辊上测点拾取脉冲信号，故本发明使得整个工作过程与轴齿轮齿数或转盘分辨率无关，即装即用，具有方便可靠，适应性很强等特点。
4、由于本发明不考虑基材卷的半径因素，故基材卷径突变时(如因工作需要中途换卷等情况)，张力测控系统自动适应，避免了过去需要人工重新设定张力，误工费时的问题，工人操作方便又准确。
5、由于本发明仅需一次张力设定，就能连续工作，整个系统自动工作，故避免了过去考虑其它参数，如卷径、基材厚度等参数的输入，操作简单，大幅度地提高了工作效率，人机兼容性尤佳。
6、本发明在应用于复合卷绕设备上，当收、放料轴数增加时，可以实现多点联动控制。每增加一个料轴，仅需增加一路脉冲信号传感器，简便易行，克服了传统方法，每一组张力辊(两过辊一张力辊)，只能控制一个料轴，每增加一点，必须增加一组张力辊，多点控制时结构复杂，成本骤增的问题。