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分切复卷机的张力控制与纠偏系统是两大核心子系统,二者的协同工作直接影响分切质量(如卷材平整度、端面齐整度)和生产效率。以下是它们的协同工作原理及关键技术要点:
1. 张力控制系统的作用
• 核心功能:保持卷材在分切、复卷过程中张力的动态稳定,避免材料拉伸变形或松弛起皱。
• 关键技术:
◦ 闭环控制:通过张力传感器(或间接通过电机电流计算)实时检测张力,PLC/PID算法调整放卷、牵引、收卷电机的转矩或速度。
◦ 锥度张力控制:收卷时随卷径增大逐步降低张力,防止内层材料受压变形。
◦ 分段控制:分切机通常分为放卷区、牵引区、收卷区,各段张力需独立调节并平滑过渡。
2. 纠偏系统(EPC)的作用
• 核心功能:实时检测卷材边缘或中心线位置,通过横向调整确保分切后的卷材边缘对齐。
• 关键技术:
◦ 光电/超声波检测:传感器实时扫描材料边缘位置,信号传输至控制器。
◦ 执行机构:通过伺服电机驱动纠偏辊或滑台横向移动,调整材料走带路径。
◦ 控制算法:通常采用PID或模糊控制,响应速度需与生产线速度匹配(毫秒级)。
3. 协同工作机制
(1)信号联动
• 张力对纠偏的影响:张力波动会导致材料轻微伸缩或横向偏移(如薄膜的“蛇行”现象),纠偏系统需根据张力变化动态补偿调整量。
• 纠偏对张力的影响:纠偏辊的横向移动可能改变材料包角,间接影响局部张力,需通过张力控制系统快速微调。
2)动态补偿逻辑
• 同步控制:在高速分切时(如>600m/min),PLC或专用控制器需同步处理张力与纠偏信号,避免因系统延迟导致振荡。
• 材料特性适配:
◦ 弹性材料(如薄膜):张力波动易引发纠偏频繁动作,需降低控制灵敏度。
◦ 刚性材料(如铝箔):纠偏调整需更精确,张力需保持极高稳定性。
3)典型协同场景
• 启动/减速阶段:张力系统按预设曲线缓升/降,纠偏系统同步调整灵敏度(低速时降低响应频率)。
• 分切换卷时:新卷初始卷径小,纠偏系统需配合锥度张力策略调整横向位置基准。
4. 技术难点与解决方案
• 挑战1:高速下的振荡
方案:采用自适应PID算法,或引入前馈控制(如预判卷径变化对张力的影响)。
• 挑战2:材料厚度不均
方案:张力系统增加厚度检测闭环,纠偏系统切换至“中心线控制”模式。
• 挑战3:多分切条同步
方案:各分切条独立纠偏(如多气刀分切),主张力系统需平衡整体与局部张力。
5. 先进技术趋势
• 智能集成控制:AI算法预测张力与纠偏的耦合关系,实现自学习优化(如深度学习模型训练历史数据)。
• 无传感器张力控制:通过电机参数估算张力,减少传感器维护成本。
• 视觉纠偏系统:采用CCD摄像头替代传统光电传感器,适应复杂图案材料的边缘识别。
总结
张力控制与纠偏系统的协同本质是“纵向-横向”的动态平衡,需根据材料特性、速度、分切精度要求进行参数整定。现代分切复卷机通常通过总线通信(如EtherCAT)实现毫秒级数据交互,确保两者在高速运行下的稳定配合。