CN110255257A - 一种收卷张力的控制方法及收卷系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于卡纸等大卷径卷状材料的加工技术领域，具体涉及一种收卷张力的控制方法及收卷系统。本发明通过获取收卷相关数值、启动收卷装置、获取收卷材料长度值和计算电机输出力矩值四个步骤，解决了目前传统收卷张力控制不能控制卷径变化超过15:1的卷材问题，最大卷径超过1600mm，尤其适用于纸张等各种大卷径的卷材，并且收卷系统不再采用张力传感器机构，简化了收卷系统，节约了成本。

Description

一种收卷张力的控制方法及收卷系统

技术领域

本发明属于卡纸等大卷径卷状材料的加工技术领域，具体涉及一种收卷张力的控制方法及收卷系统。

背景技术

设备卷状材料的收卷直接影响到下一道工序的再加工或者产品成品率的大小，对于卷状材料的加工起着至关重要的作用，所以收卷张力稳定不变化是一个非常关键的因素。

传统常用的收卷张力控制一般采用张力传感器实时监测收卷张力，根据反馈值进行PID运算后控制，或者采用张力摆动辊监测控制收卷张力，其缺点是收卷卷径变化不能太大，卷径太大时张力波动大，张力控制不稳定。

发明内容

本发明提供了一种收卷张力的控制方法及收卷系统，目的在于提供一种张力波动小、张力控制稳定且能够实现大卷径卷材张力的控制方法及收卷系统系统。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种收卷张力的控制方法及收卷系统，包括如下步骤：

步骤一：获取收卷相关数值

量取待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值；

步骤二：启动收卷装置

将步骤一量取的待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值输入收卷系统中的控制终端，启动收卷装置；

步骤三：获取收卷材料长度值

通过收卷材料长度测量装置获取收卷材料长度值，并实时传输给控制终端；

步骤四：计算电机输出力矩值并输出

控制终端通过步骤一获取的待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值及步骤三获取收卷材料长度值，计算得出电机输出力矩值并将电机输出力矩值传输给电机控制器，电机控制器对收卷装置上的电机进行控制。

所述的步骤四中计算电机输出力矩值的采用如下公式计算得到：

其中：L为材料长度，单位m；

d为材料厚度，单位mm；

Dcore为卷芯直径，单位mm；

Z为收卷张力，单位N；

M为电机输出力矩，单位Nm。

所述的步骤三中收卷装置启动后收卷装置持续工作，收卷装置上的收卷材料的卷径不断增大，收卷装置上的收卷材料的长度也不断增加，通过收卷材料长度测量装置获取收卷装置上收卷材料的长度值，并传输给控制终端。

一种收卷系统，至少包括牵引装置，还包括

控制终端，

收卷材料长度测量装置，收卷材料长度测量装置连接在牵引装置上并与控制终端电信号连接，用于测量收卷装置上的收卷材料的长度；

电机控制器，电机控制器与控制终端电信号连接；

收卷装置，收卷装置中的电机与电机控制器电信号连接。

所述的收卷材料长度测量装置、电机控制器与控制终端电信号连接。

所述的收卷材料长度测量装置采用的是E6B2-CWZ6C欧姆龙的长度测量传感器。

所述的电机控制器采用的型号是安川H1000型。

所述的收卷装置中的电机采用的是22kw带编码器的异步变频电机。

有益效果：

本发明通过获取收卷相关数值、启动收卷装置、获取收卷材料长度值和计算电机输出力矩值并输出四个步骤，简单的通过收卷材料的长度进行收卷张力控制的一种方法。本发明解决了超大卷径收卷特别是卷径变化比超过15:1的收卷张力控制的稳定性问题，并对收卷张力控制更加精细。本发明的收卷系统与现有技术相比去掉了张力传感器机构，简化了收卷系统，节约了成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明流程图；

图2是本发明收卷系统连接关系示意图。

图中：1-控制终端；2-电机控制器；3-收卷装置；4-长度测量装置；5-牵引装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

根据图1所示的一种收卷张力的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：获取收卷相关数值

量取待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值；

步骤二：启动收卷装置3

将步骤一量取的待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值输入收卷系统中的控制终端1，启动收卷装置3；

步骤三：获取收卷材料长度值

通过收卷材料长度测量装置4获取收卷材料长度值，并实时传输给控制终端1；

步骤四：计算电机输出力矩值并输出

控制终端1通过步骤一获取的待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值及步骤三获取收卷材料长度值，计算得出电机输出力矩值并将电机输出力矩值传输给电机控制器2，电机控制器2对收卷装置3上的电机进行控制。

在实际使用时，首先量取待卷材料的厚度值和收卷卷芯直径尺寸值，然后将待卷材料的厚度值和收卷卷芯直径尺寸值输入控制终端1，再启动收卷装置3。收卷装置3启动后，随着收卷装置3的持续工作，收卷装置3上的收卷材料的卷径不断增大，收卷装置3上的收卷材料的长度也不断增加，通过收卷材料长度测量装置4获取收卷装置3上实时的收卷材料的长度值，并传输给控制终端1，通过控制终端1的计算和处理，得出电机输出力矩值，控制终端1将处理结果经电机控制器2输送给收卷装置3中的电机进行收卷张力控制，保证了收卷卷材松紧均匀，卷材平整，解决了摆动辊和张力传感器控制的收卷所不能达到的收卷控制效果。本发明解决了超大卷径收卷特别是卷径变化比超过15:1的收卷张力控制的问题，并对收卷张力控制更加精细。本发明的控制方法，在原有收卷系统基础上实施，不仅不增加设备，还减少了现有技术收卷系统中所采用的张力传感器机构，简化了收卷系统，节约了成本，并且本发明使得收卷的最大卷径超过1600mm，扩大了使用的范围。

在本实施例中的控制终端1就是现有技术的计算机，使用简单、方便。

实施例二：

根据图1所示的一种收卷张力的控制方法，与实施例一不同之处在于：所述的步骤四中计算电机输出力矩值的采用如下公式计算得到：

其中：L为材料长度，单位m；

d为材料厚度，单位mm；

Dcore为卷芯直径，单位mm；

Z为收卷张力，单位N；

M为电机输出力矩，单位Nm。

公式的得出，通过如下具体过程：

因为

式中：Dact为实际卷径，单位为mm；

由(1)得到：

将(2)式，代入下面公式(3)中

M＝Z×Dact (3)

即得到

根据以上公式可知：其它参数皆为定值，则实际卷径只和材料长度L相关。如图1所示，在牵引装置5的作用下，收紧卷材1的卷径随着收卷装置3的持续工作不断变大，因此收卷装置3上所收的收紧卷材1的长度也不断增加；根据收卷装置3上材料的长度以及厚度计算出收卷的卷径，从而计算出与卷径成比例的电机输出力矩值。当收卷电机收到根据计算得出的力矩值后，进行收卷张力的控制，保证了收卷张力的稳定，从而保证了收卷质量。

实施例三：

根据图1所示的一种收卷张力的控制方法，与实施例一不同之处在于：所述的步骤三中收卷装置3启动后收卷装置3持续工作，收卷装置3上的收卷材料的卷径不断增大，收卷装置3上的收卷材料的长度也不断增加，通过收卷材料长度测量装置4获取收卷装置3上收卷材料的长度值，并传输给控制终端1。

在实际使用时，通过收卷材料长度测量装置4实时获取收卷装置3上的收卷材料的长度值，并传输给控制终端1，经控制终端1数据处理后对收卷装置3上的电机实施实时的控制，保证了收卷质量始终处于良好状态。

实施例四：

根据图2所示的一种收卷系统，至少包括牵引装置5，还包括

控制终端1，

收卷材料长度测量装置4，收卷材料长度测量装置4连接在牵引装置5上并与控制终端1电信号连接，用于测量收卷装置3上的收卷材料的长度；

电机控制器2，电机控制器2与控制终端1电信号连接；

收卷装置3，收卷装置3中的电机与电机控制器2电信号连接。

在实际使用时，本实施例中的收卷装置3、控制终端1、电机控制器2和收卷材料长度测量装置4均为现有技术，控制终端1采用的是现有技术的计算机，计算机中具有现有技术的可编程控制器，可编程控制器采用的是西门子S7-1200可编程控制器；通过西门子S7-1200可编程控制器的高速计算器完成对长度的采集，然后转换成浮点数计算，保证了输出力矩的精度。收卷材料长度测量装置4实时获取收卷材料长度数据，并传输给控制终端1，控制终端1进行数据处理并将处理后的数据发送给电机控制器2，电机控制器2对收卷装置3中的电机进行控制，确保收卷张力的稳定不变，从而保证了收卷质量。对电机控制器2的类型和型号不加限制，只要能够实现其接受并传输控制信号功能即可。收卷材料长度测量装置4连接在牵引装置5上，长度测量装置4连接的位置只要能够测量收卷材料长度即可。

本发明的技术方案与现有技术相比，不仅没有增加任何设备，还减少了现有技术设备中所采用的张力传感器机构，简化了收卷系统，节约了成本，精确的控制了收卷张力，保证了收卷张力的稳定不变，从而保证了收卷具有较好的质量。

实施例五：

根据图1所示的一种收卷系统，与实施例四不同之处在于：所述的收卷材料长度测量装置4采用的是E6B2-CWZ6C欧姆龙的长度测量传感器。

在实际使用时，收卷材料长度测量装置4采用的是E6B2-CWZ6C欧姆龙的长度测量传感器的技术方案，保证了长度测量的误差精度在1mm以内，从而保证了后续力矩计算的精度。

实施例六：

根据图1所示的一种收卷系统，与实施例四不同之处在于：所述的电机控制器2采用的型号是安川H1000型。

在实际使用时，安川H1000型电机控制器2采用矢量控制方法，有力保证了控制的精度。

实施例七：

根据图1所示的一种收卷系统，与实施例四不同之处在于：所述的收卷装置3中的电机采用的是22kw带编码器的异步变频电机。

在实际使用时，电机采用的是22kw带编码器的异步变频电机造价低、易于采购且适于通用设备的控制。

如上所述，本发明通过获取收卷相关数值、启动收卷装置、获取收卷材料长度值和计算电机输出力矩值并输出四个步骤，简单的通过收卷材料的长度进行收卷张力控制的一种方法。本发明解决了超大卷径收卷特别是卷径变化比超过15:1的收卷张力控制的问题，并对收卷张力控制更加精细。本发明的收卷系统与现有技术相比去掉了张力传感器机构，简化了收卷系统，节约了成本，扩大了使用的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种收卷张力的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：获取收卷相关数值

量取待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值；

步骤二：启动收卷装置(3)

将步骤一量取的待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值输入收卷系统中的控制终端(1)，启动收卷装置(3)；

步骤三：获取收卷材料长度值

通过收卷材料长度测量装置(4)获取收卷材料长度值，并实时传输给控制终端(1)；

步骤四：计算电机输出力矩值并输出

控制终端(1)通过步骤一获取的待卷材料的厚度值、收卷卷芯直径尺寸值及步骤三获取收卷材料长度值，计算得出电机输出力矩值并将电机输出力矩值传输给电机控制器(2)，电机控制器(2)对收卷装置(3)上的电机进行控制。

2.如权利要求1所述的一种收卷张力的控制方法，其特征在于，所述的步骤四中计算电机输出力矩值的采用如下公式计算得到：

其中：L为材料长度，单位m；

d为材料厚度，单位mm；

Dcore为卷芯直径，单位mm；

Z为收卷张力，单位N；

M为电机输出力矩，单位Nm。

3.如权利要求1所述的一种收卷张力的控制方法，其特征在于：所述的步骤三中收卷装置(3)启动后收卷装置(3)持续工作，收卷装置(3)上的收卷材料的卷径不断增大，收卷装置(3)上的收卷材料的长度也不断增加，通过收卷材料长度测量装置(4)获取收卷装置(3)上收卷材料的长度值，并传输给控制终端(1)。

4.一种收卷系统，至少包括牵引装置(5)，其特征在于：还包括

控制终端(1)，

收卷材料长度测量装置(4)，收卷材料长度测量装置(4)连接在牵引装置(5)上并与控制终端(1)电信号连接，用于测量收卷装置(3)上的收卷材料的长度；

电机控制器(2)，电机控制器(2)与控制终端(1)电信号连接；

收卷装置(3)，收卷装置(3)中的电机与电机控制器(2)电信号连接。

5.如权利要求4所述的一种收卷系统，其特征在于：所述的收卷材料长度测量装置采用的是E6B2-CWZ6C欧姆龙的长度测量传感器。

6.如权利要求4所述的一种收卷系统，其特征在于：所述的电机控制器(2)采用的型号是安川H1000型。

7.如权利要求4所述的一种收卷系统，其特征在于：所述的收卷装置(3)中的电机采用的是22kw带编码器的异步变频电机。