التحكم في التوتر في آلات الحز: الحلقة المفتوحة مقابل الحلقة المغلقة

في تشغيل آلة الحز، يعد التحكم في التوتر تقنية أساسية. سواء تم قطع الورق، أو الفيلم، أو رقائق الألومنيوم، فإن استقرار التوتر يحدد بشكل مباشر استواء المنتج النهائي، ودقة القطع، وجودة اللف.

ينقسم التحكم في التوتر بشكل أساسي إلى وضعين: الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة. تختلف سيناريوهات المنطق والتطبيق الأساسية بشكل كبير.

1. التحكم في توتر الحلقة المفتوحة

لا يراقب التحكم في الحلقة المفتوحة قيمة التوتر الفعلية بشكل مباشر. وبدلاً من ذلك، فإنه 'يقدر' ويخرج عزم الدوران المطلوب بناءً على المعلمات المتوقعة والمحددة مسبقًا.

مبدأ التشغيل:

يقوم نظام التحكم بحساب عزم الدوران (عزم الدوران) الذي يتطلبه محرك القيادة (عادةً فرامل مسحوق مغناطيسي أو محرك مؤازر) بناءً على قطر اللفة الحالية , عرض مادة وقيمة شد الهدف.

T هو عزم الدوران الناتج،

F هو التوتر المحدد، و

R هو قطر اللفة في الوقت الحقيقي.

• المتطلبات الأساسية : يجب أن يكون لها عالي الدقة حساب قطر (عبر أجهزة التشفير أو أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية أو تحويل السرعة الخطية).

• الإيجابيات : بنية بسيطة، وتكلفة منخفضة، ولا حاجة إلى أجهزة استشعار توتر باهظة الثمن أو بكرات راقصة.

• السلبيات: عدم وجود تصحيح في الوقت الحقيقي. إذا كان سمك المادة غير متساوٍ، أو تغير الاحتكاك الميكانيكي، أو تقلب العوامل البيئية، فلن يتمكن النظام من إدراك انحراف التوتر الفعلي، مما يؤدي إلى انخفاض الدقة.

2. التحكم في توتر الحلقة المغلقة

يقوم التحكم في الحلقة المغلقة بمراقبة القيمة الفعلية في الوقت الفعلي عبر أجهزة الاستشعار ومقارنتها بالقيمة المحددة، باستخدام خوارزمية PID لتصحيح الإخراج تلقائيًا.

أ. ردود فعل مستشعر التوتر (حلقة مغلقة مباشرة)

• العملية: يتم تركيب المتخصصة خلايا الحمل (كاشفات التوتر) أسفل بكرات التوجيه.

• الخصائص: يعكس بشكل مباشر التوتر الجسدي على سطح المادة. إنها سريعة الاستجابة ومثالية لمعدات القطع عالية السرعة.

ب. الأسطوانة الراقصة / الذراع البندول (حلقة مغلقة غير مباشرة)

• العملية : يتحكم ضغط الهواء في الأسطوانة الراقصة لبذل قوة ثابتة. يتوازن التوتر المادي ضد هذا الضغط. عندما يتقلب التوتر، تتحرك الذراع؛ يكتشف مقياس الجهد هذا الإزاحة ويعيده إلى النظام.

• الخصائص : تعمل الأسطوانة الراقصة كمنطقة عازلة ومخزن للطاقة ، وتمتص الصدمات أثناء بدء التشغيل أو التوقف في حالات الطوارئ لمنع تكسر المواد.

3. المقارنة: الحلقة المفتوحة مقابل الحلقة المغلقة

ميزة	التحكم في الحلقة المفتوحة	التحكم في الحلقة المغلقة
عنصر الكشف	لا شيء (أو استشعار القطر فقط)	خلايا الحمل أو الأسطوانة الراقصة
دقة	متوسط-منخفض؛ حساسة للتدخل	عالية للغاية؛ التعويض التلقائي
استقرار	مستقرة بطبيعتها. لا تذبذب	يتطلب ضبط PID لمنع الصيد
تكلفة الأجهزة	قليل	عالي
السيناريوهات النموذجية	آلات الفك المنخفضة الجودة والمواد المتسقة	قطع عالية السرعة، إعادة اللف، مواد رقيقة جداً

4. لماذا تستخدم عملية إعادة اللف غالبًا 'الحلقة المغلقة + التحكم في الاستدقاق'

في مرحلة إعادة اللف لآلة الحز، يمكن أن يؤدي الحفاظ على توتر ثابت تمامًا إلى أن تكون الطبقات الداخلية فضفاضة للغاية أو أن الطبقات الخارجية تسحق القلب (تأثير 'التلسكوب' أو 'القرنبيط').

لذلك، عادةً ما يتم دمج التحكم في الحلقة المغلقة مع خوارزمية Tension Taper : مع زيادة قطر اللفة، يتم تقليل التوتر المحدد تلقائيًا وخطيًا.

K هو معامل الاستدقاق و

R هو القطر الحالي.

ملخص

• مستوى الدخول/الحل الاقتصادي : التحكم في الحلقة المفتوحة باستخدام فرامل مسحوق مغناطيسي للفك؛ وضع عزم الدوران البسيط لإعادة اللف.

• حل متطور/عالي السرعة : تحكم كامل في الحلقة المغلقة. يستخدم طرف الفك محركًا نشطًا مزودًا بأجهزة استشعار، بينما يستخدم طرف إعادة اللف محركات مؤازرة مع تحكم في الحلقة المغلقة وتعويض مستدق ديناميكي لضمان حواف أنيقة وتوزيع علمي للضغط الداخلي.