CN102372175B - 一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统，它用于卷筒纸柔版印刷机，且该柔版印刷机包括交流伺服驱动器、分别与该交流伺服驱动器连接的三相降压隔离变压器、开关电源和交流伺服电机，所述的控制系统包括一齿轮编码器、一复卷启动钮、一同时与所述齿轮编码器和复卷启动钮连接的可编程控制器和一与该可编程控制器连接的数模转换模块，其中，所述可编程控制器通过一复卷伺服启动继电器和一复卷伺服双环切换继电器与所述交流伺服驱动器连接。本发明结构简单，容易实现，能防止柔版在伺服扭矩状态下复卷(收卷)时卷径增大，而可能损伤卷轴并最终影响卷曲质量的问题发生。

Description

一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统
技术领域
本发明涉及一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统。
背景技术
目前，卷筒纸柔版印刷机中的复卷通常是采用系统恒张力控制的，在复卷的过程中系统不断对卷曲进行持续自动调整，以保证设定张力的稳定和恒定，这种方式满足了大部分产品的需求。
然而，由于某些产品随着卷径增大会压迫卷轴变型而影响产品卷曲质量，故在复卷这类产品过程中，不仅需要系统不断对卷曲进行持续自动调整以保证设定张力的稳定和恒定，还需要材料张力随着卷径增大而相应降低；这种降低不是线性的降低，而是对材料张力进行弧度型的张力锥度控制，以达到在伺服扭矩状态下复卷内紧外松保护卷材的功能。因此，现在迫切需要开发一种用于控制材料张力锥度的技术，以满足使用要求。所以在此开发了复卷伺服扭矩锥度张力技术。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统，以防止柔版在伺服扭矩状态下复卷(收卷)时卷径增大，而可能损伤卷轴并最终影响卷曲质量的问题发生。
本发明所述的一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统，它用于卷筒纸柔版印刷机，且该柔版印刷机包括交流伺服驱动器、分别与该交流伺服驱动器连接的三相降压隔离变压器、开关电源和交流伺服电机，所述的控制系统包括一齿轮编码器、一复卷启动钮、一同时与所述齿轮编码器和复卷启动钮连接的可编程控制器和一与该可编程控制器连接的数模转换模块，其中，所述可编程控制器通过一复卷伺服启动继电器和一复卷伺服双环切换继电器与所述交流伺服驱动器连接。
在上述的复卷伺服扭矩锥度张力控制系统中，所述复卷伺服双环切换继电器的线圈与所述可编程控制器连接，复卷伺服双环切换继电器的开关与所述交流伺服驱动器连接，且该开关闭合时与所述开关电源连通，打开时与所述数模转换模块的输出端连通。
在上述的复卷伺服扭矩锥度张力控制系统中，所述复卷伺服启动继电器的线圈与所述可编程控制器连接，复卷伺服启动继电器的开关与所述交流伺服驱动器连接。
由于采用了上述的技术解决方案，本发明采用的非恒张力的伺服扭矩锥度张力技术，即通过可编程控制器计算出瞬间的锥度张力值，并配合数模转换模块，实时控制交流伺服驱动器的状态，使交流伺服驱动器工作在扭矩模式下时自动估测负载惯量进行自动调整，并在数模转换模块的反馈下进行复卷伺服扭矩锥度张力的控制，从而防止柔版在伺服扭矩状态下复卷(收卷)时卷径增大，而可能损伤卷轴并最终影响卷曲质量的问题发生。
附图说明
图1是本发明一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统的安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施例进行详细说明。
如图1所示，本发明，即一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统，它用于卷筒纸柔版印刷机，这种柔版印刷机包括交流伺服驱动器10、分别与该交流伺服驱动器10连接的三相降压隔离变压器20、开关电源30和交流伺服电机40。本发明的控制系统包括一齿轮编码器1、一复卷启动钮2、一同时与齿轮编码器1和复卷启动钮2连接的可编程控制器3和一与该可编程控制器3连接的数模转换模块4，其中，
可编程控制器3通过一复卷伺服启动继电器和一复卷伺服双环切换继电器与交流伺服驱动器10连接；具体地说，即复卷伺服双环切换继电器的线圈51与可编程控制器3连接，复卷伺服双环切换继电器的开关52与交流伺服驱动器10连接，且该开关52闭合时与开关电源20连通，打开时与数模转换模块4的输出端连通，用于接收数模转换模块4反馈的模拟量输出控制信号；复卷伺服启动继电器的线圈61与可编程控制器3连接，复卷伺服启动继电器的开关62与交流伺服驱动器10连接。
本发明通过在可编程控制器3中固化下述有关复卷伺服扭矩锥度张力的编程数学公式：
1)伺服复卷齿轮比N＝N1/N2(其中，N1为卷轴齿轮，N2为伺服传动齿轮)；
2)伺服复卷厚度积分D＝D0+2nd(其中，D0为当前直径，n为卷数，d为纸张厚度)；
3)伺服复卷扭力M＝F*R(其中，F为表面张力，R为卷半径)；
4)伺服复卷锥度曲线F＝F0*[1-K*(1-D0/D)](其中，F0为设定张力，K为曲线系数)；
同时，将复卷锥度伺服驱动的参数固化在交流伺服驱动器10内，并编制人机界面软件来进行复卷伺服扭矩锥度张力的控制。
本发明中，可编程控制器3采用型号为FX3U-64MR的PLC，数模转换模块4采用型号为FX3U-4DA的产品，交流伺服驱动器10采用的是型号为ASD-A的伺服驱动器，交流伺服电机40采用3KW中惯量伺服电机，且交流伺服驱动器10和交流伺服电机40组成一套相当于双闭环的驱动系统。和传统双闭环不同的是，本发明，外环采用卷径的变化来驱动扭矩，由数模转换模块4来提供-10V～+10V的电压操纵交流伺服电机40的扭矩，即数模转换模块4跟踪卷径的变化而调整输出电压控制交流伺服电机40的扭矩；内环采用扭矩控制的PDFF(具有前馈的伪微分反馈控制)自动持续调整模式以达到高精度的锥度张力控制，并可在卷曲静止状态下交流伺服电机40也输出持续调整的扭力以保持张力恒定，一旦卷曲运动马上进入复卷锥度张力控制。
本发明在运作时，先通过人机界面设置锥度张力的参数，如复卷方向、初始张力、纸张克数等；按下复卷启动钮2，启动后，可编程控制器3计算出瞬间的锥度张力值，同时，齿轮编码器1实时反馈上述参数值；数模转换模块4对锥度张力值进行转换，并输出模拟量输出控制信号来控制交流伺服驱动器10，使交流伺服驱动器10配合内环持续调整扭矩，即使其随着卷径的增大，不断瞬间变化最佳锥度张力值(张力控制波动正负10克，锥度张力控制范围0-50公斤)；另外，需显示的各数值可转换成可显示的代码，送入人机界面显示。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种复卷伺服扭矩锥度张力控制系统，它用于卷筒纸柔版印刷机，且该柔版印刷机包括交流伺服驱动器、分别与该交流伺服驱动器连接的三相降压隔离变压器、开关电源和交流伺服电机，其特征在于，所述的控制系统包括一齿轮编码器、一复卷启动钮、一同时与所述齿轮编码器和复卷启动钮连接的可编程控制器和一与该可编程控制器连接的数模转换模块，其中，所述可编程控制器通过一复卷伺服启动继电器和一复卷伺服双环切换继电器与所述交流伺服驱动器连接，
所述复卷伺服双环切换继电器的线圈与所述可编程控制器连接，复卷伺服双环切换继电器的开关与所述交流伺服驱动器连接，且该开关闭合时与所述开关电源连通，打开时与所述数模转换模块的输出端连通，
所述复卷伺服启动继电器的线圈与所述可编程控制器连接，复卷伺服启动继电器的开关与所述交流伺服驱动器连接,
所述可编程控制器中固化下述复卷伺服扭矩锥度张力的编程数学公式：
1)伺服复卷齿轮比N=N1/N2（其中，N1为卷轴齿轮，N2为伺服传动齿轮）；
2)伺服复卷厚度积分D=D0+2nd（其中，D0为当前直径，n为卷数，d为纸张厚度）；
3)伺服复卷扭力M=F*R（其中，F为表面张力，R为卷半径）；
4)伺服复卷锥度曲线F=F0*[1-K*(1-D0/D)]（其中，F0为设定张力，K为曲线系数）。
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