CN106865355A - 金属箔分条机张力控制系统及其控制方法 - Google Patents

金属箔分条机张力控制系统及其控制方法 Download PDF

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谢维维
吴小兵
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension
    • B65H59/384—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension using electronic means
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Abstract

本发明揭示了一种金属箔分条机张力控制系统，金属带由开卷机构输送至分切机构，所述分切机构分割出的金属条分别经独立的S辊输送至不同的收卷机构，每个所述收卷机构包括电机、收卷辊、联接电机和卷筒的齿轮箱，每个所述收卷机构均设有采集单元，所述采集单元包括设置在S辊与卷筒之间的金属条线速度采集单元，所述采集单元输出所采集的信号至控制器。本发明的分条张力控制需要考虑金属内应力释放导致的长度不均衡，所以采用了恒张力收卷的方式来进行带材卷取，对箔材分切有很大的优势空间，通过微机来计算并控制速度、张力，会给分切工作带来很大程度的便利，对成品率的提升、员工劳动强度的降低都有很大的好处。

Description

金属箔分条机张力控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及铜箔分条机领域。
背景技术
铜箔分条机主要运用在有色金属加工的箔材加工的最后一道机械加工工序，由于有其特定的装机标准，主要采用放卷机、剪切刀具、收卷机分离的模式，长期以来一直都是采用活套坑匹配的速度控制，对于箔材分切有一定局限性，对操作工的技能及熟悉程度要求高，且稍有不慎就会造成擦伤、拉伸而报废。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够为分条机提供恒张力的系统，并能合理可靠的对张力进行控制。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：金属箔分条机张力控制系统，金属带由开卷机构输送至分切机构，所述分切机构分割出的金属条分别经独立的S辊输送至不同的收卷机构，每个所述收卷机构包括电机、收卷辊、联接电机和卷筒的齿轮箱，每个所述收卷机构均设有采集单元，所述采集单元包括设置在S辊与卷筒之间的金属条线速度采集单元，所述采集单元输出所采集的信号至控制器，所述控制器输出电流调节信号至电机的直流调速器。
所述采集单元包括采集收卷机构卷径的卷径采集单元，所述卷径为卷筒和卷筒上金属条厚度之和。
所述控制器为西门子S7-200PLC。
所述金属条线速度采集单元为接触金属条且具有转速采集功能的滚轮，所述卷径采集单元为支撑滚轮且具有支撑力采集功能的支架。
系统获取金属条的线速度，并根据获取的线速度对电机的电枢进行电流补偿，输出至电枢的电流包括张力电流、动态补偿电流和空载补偿电流。
系统同线速度计算出卷曲带材的收卷锥度，再利用获取收卷锥度的获得电机负载力矩，根据获取的电机负载力矩利用输出电流的补偿进行张力调整。
系统获取收卷机构卷径，并根据获取的收卷机构卷径对电机的角速度进行调整。
本发明的分条张力控制需要考虑金属内应力释放导致的长度不均衡，所以采用了恒张力收卷的方式来进行带材卷取，对箔材分切有很大的优势空间，通过微机来计算并控制速度、张力，会给分切工作带来很大程度的便利，对成品率的提升、员工劳动强度的降低都有很大的好处。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1为金属箔分条机张力控制系统的卷曲头力矩的换算原理图；
图2为金属箔分条机张力控制系统的电流电势复合系统示意图；
图3为金属箔分条机张力控制系统的电流补偿示意图；
图4为金属箔分条机张力控制系统的电机角速度补偿示意图；
图5为金属箔分条机张力控制系统的电气控制原理图。
具体实施方式
金属箔分条机的金属带由开卷机构输送至分切机构，分切机构将金属带(如铜带)分割成多个金属条(如铜条)，根据分割的金属条数量需要配备相应数量的收卷机构，收卷机构同时收卷所分隔的金属条，分切机构分割出的金属条分别经独立的S辊输送至不同的收卷机构，S辊的作用是把生产线的张力控制分隔成2段：开卷段和卷取段，开卷段张力较小，卷取段张力较大，二段张力互不影响，如图1所示，每个收卷机构包括电机、收卷辊、联接电机和卷筒的齿轮箱。
系统增加一套控制器，控制器采用西门子S7-200PLC，利用控制器调节直流调速器，进行速度与张力控制，形成恒张力收卷，如图2所示，每个所述收卷机构均设有采集单元，采集单元包括设置在S辊与卷筒之间的金属条线速度采集单元，采集单元输出所采集的信号至控制器，控制器输出电流调节信号至电机的直流调速器。此外，采集单元包括采集收卷机构卷径的卷径采集单元，卷径为卷筒和卷筒上金属条厚度之和，通过采集单元对线速度和卷径采集，能够实时的对电机进行调节，从而控制张力。
金属条线速度采集单元为接触金属条且具有转速采集功能的滚轮，一般采用一个橡胶轮，在橡胶轮上设置电子转速器，卷径采集单元为支撑滚轮且具有支撑力采集功能的支架，即在支撑滚轮的支架与支撑支架的安装座之间设置压力传感器，通过压力传感器获取上述支撑力。
如图3所示，卷取机电机和带材均有运动惯性，在卷取速度发生变化时，会产生动态力矩，从而使张力发生波动，所以要对电枢电流补偿以消除速度变化时对带材张力的影响，每次速度V发生变化时，S辊后的编码器通过检测后得到带材的线速度，再根据收卷机的编码器进行带材角速度的检测后经过PLC运算得出卷取带材锥度，同时通过直流调速器根据张力的设定进行张力调整，此时在传动系统中均应有相应的补偿电流投入。所以在卷径和速度的变化的同时，可以保证张力的恒定。
收卷锥度计算公式：
其中：
F为锥度计算后输出的力矩；
X为锥度设定0-100；
Dx为当前收卷直径
Dmin为最小收卷直径；
Fx为设定的收卷力矩；
电机负载力矩的计算
其中：
T为电机的负载力矩；
F为收卷张力；
Dx为当前收卷直径；
基于上述系统，该系统通过取金属条的线速度，并根据获取的线速度对电机的电枢进行电流补偿，控制电动机的电流应该包括三个部分：张力电流、动态(惯性)补偿电流和空载补偿电流。系统获取收卷机构卷径，并根据获取的收卷机构卷径对电机的角速度进行调整。如图4所示，在恒张力控制系统中，卷径是一个非常重要的参数，直接影响着张力控制的结果。线速度给定V取自速度控制模式S辊的线速度，当前电机运行的角速度由编码器测得D。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.金属箔分条机张力控制系统，金属带由开卷机构输送至分切机构，所述分切机构分割出的金属条分别经独立的S辊输送至不同的收卷机构，每个所述收卷机构包括电机、收卷辊、联接电机和卷筒的齿轮箱，其特征在于：每个所述收卷机构均设有采集单元，所述采集单元包括设置在S辊与卷筒之间的金属条线速度采集单元，所述采集单元输出所采集的信号至控制器，所述控制器输出电流调节信号至电机的直流调速器。
2.根据权利要求1所述的金属箔分条机张力控制系统，其特征在于：所述采集单元包括采集收卷机构卷径的卷径采集单元，所述卷径为卷筒和卷筒上金属条厚度之和。
3.根据权利要求1或2所述的金属箔分条机张力控制系统，其特征在于：所述控制器为西门子S7-200PLC。
4.根据权利要求3所述的金属箔分条机张力控制系统，其特征在于：所述金属条线速度采集单元为接触金属条且具有转速采集功能的滚轮，所述卷径采集单元为支撑滚轮且具有支撑力采集功能的支架。
5.基于权利要求1-4所述金属箔分条机张力控制系统的控制方法，其特征在于：系统获取金属条的线速度，并根据获取的线速度对电机的电枢进行电流补偿，输出至电枢的电流包括张力电流、动态补偿电流和空载补偿电流。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：系统同线速度计算出卷曲带材的收卷锥度，再利用获取收卷锥度的获得电机负载力矩，根据获取的电机负载力矩利用输出电流的补偿进行张力调整。
7.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：系统获取收卷机构卷径，并根据获取的收卷机构卷径对电机的角速度进行调整。
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