CN100586825C - 一种非线性收卷张力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非线性收卷张力控制方法，在印刷收卷工艺中，根据POP、OPP、PE等复合材料的不同要求，在0＜K＜1范围内选取张力锥度系数K的值，并同时设定初始张力F₀、初始卷径D₀，根据卷径D的实时变化，按照F＝F₀[1-K(1-D₀/D)]函数式，计算得到实时输出张力F的数值，控制收卷装置及时调整收卷张力即可。本发明的收卷张力控制方法对于PE、OPP、POP及一些复合材料收卷质量好，收卷整齐，使印刷成品的合格率大幅度提高，提高了生产效率。

Description

一种非线性收卷张力控制方法

技术领域

本发明属于印刷机械技术领域，涉及一种非线性收卷张力控制方法。

背景技术

在整个印刷工艺流程中，收卷张力是用来控制印后产品的卷曲效果，一般的卷曲过程，需要张力随着卷径增大而相应降低，以防止损伤卷轴和出现收卷过程中内松外紧的菜心现象，这也会给后道工序带来麻烦和困难，所以收卷张力控制在整个印刷工艺流程中是一个很重要的环节。现行收卷张力控制系统的张力衰减和卷径增大是一种线性关系，张力和卷径的变化关系随直线方程的斜率K1的值不同而不同，但是对于定向聚丙烯(薄膜，简称OPP)，聚对苯二甲酸乙二醇脂(薄膜，简称PET)，聚乙稀(薄膜，简称PE)等一些复合材料的收卷张力控制，这种线性关系的张力控制方式不是很适合，收卷效果不能满足技术上的要求，将给后道工序带来很多质量上的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种非线性收卷张力控制方法，适用于OPP、PET、PE等一些复合材料的收卷张力控制，使印品的收卷质量明显提高。

本发明所采用的技术方案是，一种非线性收卷张力控制方法，在印刷收卷工艺中控制张力F满足函数关系式 $F=F_0[1-K(1-\frac{D_0}{D})],$

其中，F₀为初始张力、D₀为初始卷径、D为实时卷径、F为实际输出张力；K为张力锥度系数，取值范围为0＜K＜1。

本发明的收卷张力控制方法，对PE、OPP、PET等一些复合材料的收卷效果较原来有显著改善，收卷整齐，使印刷成品的合格率大幅度提高，使后道工序能够直接加工，免掉了复卷这道工序，提高了生产效率。

附图说明

图1是现有技术的张力衰减和卷径增大之间线性关系图；

图2是本发明方法的张力和卷径之间的函数关系图；

图3是本发明第一组实施例张力和卷径之间的函数关系图；

图4是本发明第二组实施例张力和卷径之间的函数关系图；

图5是本发明第三组实施例张力和卷径之间的函数关系图；

图6是本发明第四组实施例张力和卷径之间的函数关系图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1是现有技术的张力衰减和卷径增大之间线性关系图，图中张力和卷径线性关系的斜率K₁＝(F₂-F₁)/(D₂-D₁)，其中D₁为初始卷径，D₂为结束卷径，F₁为结束张力，F₂为初始张力。现行收卷张力控制系统的张力衰减和卷径增大是一种线性关系，张力和卷径的变化关系随直线方程的斜率K₁的值不同而不同，但是，这种线性关系的张力控制方式对于OPP、PET、PE等复合材料的收卷不是很适合，收卷质量明显不能满足技术上的要求。

图2为本发明方法的收卷张力和卷径之间的函数关系图，该图中收卷张力和卷径之间的函数关系表达式为：

$F=F_0[1-K(1-\frac{D_0}{D})]$ (D≥D₀0＜K＜1)

其中：F：实际输出张力    F₀：设定张力    K：张力锥度系数

D₀：初始卷径    D：实时卷径

在本发明方法中，一般对于单层容易拉申的复合材料张力锥度系数K要设置偏小一些，而对于比较厚的复合材料张力锥度系数要设置的偏大一些。将此函数关系式应用到收卷张力控制方法中，符合OPP、PET、PE等一些复合材料的卷曲特性，能达到较好的收卷效果，

由图2的函数曲线可知此函数为反函数，它的数学模型为：

$y=\frac{a}{X}+b$ α、b为常数(x≥D₀)    (1)

把x＝D₀，y＝F₀代入公式(1)得

$F_0=\frac{a}{D_0}+b$ 化简此公式得： $b=F_0-\frac{a}{D_0}---\left(2\right)$

把x＝D，y＝F代入公式(1)得 $F=\frac{a}{D}+b---\left(3\right)$

把公式(2)代入公式(3)得 $F=\frac{a}{D}+F_0-\frac{a}{D_0}$

化简此公式得 $F=F_0-\frac{a}{D_0}(1-\frac{D_0}{D})$

再化简得 $F=F_0[1-\frac{a}{F_0{D}_0}(1-\frac{D_0}{D})]---\left(4\right)$

因为a，F₀，D₀都为常数，

令 $K=\frac{a}{F_0{D}_0}$ 得 $F=F_0[1-K(1-\frac{D_0}{D})]---\left(5\right)$

由于F的物理含义为收卷的实际输出张力，所以

$0<1-K(1-\frac{D_0}{D})<1$

$0<K(1-\frac{D_0}{D})<1$

$0<K<\frac{D}{D-D_0}$

$0<K<\frac{1}{1-\frac{D_0}{D}}$

因为K在这里的物理含义为张力锥度系数，所以取0＜K＜1，

得到图2的函数曲线的数学模型为 $F=F_0[1-K(1-\frac{D_0}{D})]$ 其中D≥D₀、0＜K＜1，得到了一个张力与卷径的函数关系式。

本发明控制方法的原理是，将此函数关系式应用到PET、OPP、PE等复合材料的收卷张力控制系统中，通过上位HMI输入设定的初始张力F₀、初始卷径D₀，并针对PET、OPP、PE等复合材料的不同设定相应的张力锥度系数K的值，在工艺运行中程序由公式(5)实时算出不同卷径实时对应的不同张力，使收卷装置上的收卷张力按实时算出的张力F控制，即可得到收卷质量符合要求的料卷。

实施例

如表1所示，选取四种材料，并分别设定四组材料的初始收卷数据，然后由张力与卷径的函数关系式(5)得出它们各自的函数表达式，得到各组材料相应的张力与卷径的曲线图3、图4、图5和图6。

表1为四种材料设定的初始数据

组别	材料类型	D<sub>0</sub>(mm)	F<sub>0</sub>(kg)	K
					第一组	PET	200	40	0.2
第二组	OPP	300	30	0.4
					第三组	PE	400	25	0.5
第四组	铝箔与PE的复合材料	500	20	0.8

第一组表达式： $F=40[1-0.2(1-\frac{200}{D})]$ 化简得

$F=\frac{1600}{D}+32$ (D≥200，0＜F≤40)，得到图3，

第二组表达式： $F=30[1-0.5(1-\frac{300}{D})]$ 化简得

$F=\frac{4500}{D}+15$ (D≥300，0＜F≤30)，得到图4，

第三组表达式： $F=25[1-0.7(1-\frac{400}{D})]$ 化简得

$F=\frac{7000}{D}+7.5$ (D≥400，0＜F≤25)，得到图5，

第四组表达式： $F=20[1-0.8(1-\frac{500}{D})]$ 化简得

$F=\frac{8000}{D}+4$ (D≥500，0＜F≤20)，得到图6。

由曲线图3、图4、图5和图6可以看出，四组实施例的函数关系图的变化规律和图2基本相符合，因此本发明方法的非线性函数：

$F=F_0[1-K(1-\frac{D_0}{D})]$ (D≥D₀0＜K＜1)(5)

是完全适合上述特殊材料实际收卷张力要求的，收卷质量好，具有巨大的应用价值和经济推广效益。

Claims (1)

1、一种非线性收卷张力控制方法，其特征在于，对于PET、OPP或PE复合材料，在印刷收卷工艺中控制张力F满足函数关系式：

$F=F_0[1-K(1-\frac{D_0}{D})],$

其中，F为实际输出张力、F₀为初始张力、D₀为初始卷径、D为实时卷径，K为张力锥度系数，对于PET复合材料，K取值为0.2；对于OPP复合材料，K取值为0.4；对于PE复合材料，K取值为0.5。

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