Control de tensión en máquinas cortadoras: circuito abierto versus circuito cerrado

En el funcionamiento de una máquina cortadora, el control de tensión es una tecnología fundamental. Ya sea que se corte papel, película o papel de aluminio, la estabilidad de la tensión determina directamente la planitud del producto terminado, la precisión del corte y la calidad del bobinado.

El control de tensión se divide principalmente en dos modos: circuito abierto y circuito cerrado. Su lógica subyacente y sus escenarios de aplicación difieren significativamente.

1. Control de tensión de circuito abierto

El control de bucle abierto no monitorea directamente el valor de tensión real. En lugar de ello, 'estima' y genera el par requerido basándose en parámetros predichos y preestablecidos.

Principio de funcionamiento:

El sistema de control calcula el par (par) requerido por el motor de accionamiento (normalmente un freno de polvo magnético o un servomotor) en función del diámetro del rollo actual, , el ancho del material y el valor de tensión objetivo..

T es el par de salida,

F es la tensión establecida, y

R es el diámetro del rollo en tiempo real.

• Requisito clave : debe tener un cálculo de diámetro de alta precisión (mediante codificadores, sensores ultrasónicos o conversión de velocidad lineal).

• Ventajas : Estructura simple, bajo costo y sin necesidad de costosos sensores de tensión o rodillos danzantes.

• Contras: Falta de corrección en tiempo real. Si el espesor del material es desigual, la fricción mecánica cambia o los factores ambientales fluctúan, el sistema no puede percibir la desviación de tensión real, lo que conduce a una menor precisión.

2. Control de tensión de circuito cerrado

El control de circuito cerrado monitorea el valor real en tiempo real a través de sensores y lo compara con el valor establecido, utilizando un algoritmo PID para corregir automáticamente la salida.

A. Retroalimentación del sensor de tensión (bucle cerrado directo)

• Proceso: especializadas (detectores de tensión) debajo de los rodillos guía. células de carga Se instalan

• Características: Refleja directamente la tensión física sobre la superficie del material. Es extremadamente sensible e ideal para equipos de corte de alta velocidad.

B. Rodillo danzante/brazo de péndulo (bucle cerrado indirecto)

• Proceso : La presión del aire controla el rodillo danzante para ejercer una fuerza constante. La tensión del material se equilibra con esta presión. Cuando la tensión fluctúa, el brazo se mueve; un potenciómetro detecta este desplazamiento y lo devuelve al sistema.

• Características : El rodillo danzante actúa como amortiguador y almacenamiento de energía , absorbiendo los impactos durante el arranque o paradas de emergencia para evitar roturas del material.

3. Comparación: circuito abierto frente a circuito cerrado

Característica	Control de bucle abierto	Control de circuito cerrado
Elemento de detección	Ninguno (o sólo detección de diámetro)	Células de carga o rodillo danzante
Precisión	Medio-bajo; sensible a la interferencia	Extremadamente alto; compensación automática
Estabilidad	Intrínsecamente estable; sin oscilación	Requiere ajuste PID para evitar oscilaciones
Costo de hardware	Bajo	Alto
Escenarios típicos	Desenrolladores, máquinas de gama baja, materiales consistentes	Cortadoras de alta velocidad, Rebobinado, materiales ultrafinos

4. Por qué el rebobinado utiliza a menudo 'control de bucle cerrado + control cónico'

En la etapa de rebobinado de una máquina cortadora, mantener una tensión estrictamente constante puede hacer que las capas internas queden demasiado sueltas o que las capas externas aplasten el núcleo (el efecto 'telescópico' o 'coliflor').

Por lo tanto, el control de circuito cerrado generalmente se combina con un algoritmo Tension Taper : a medida que aumenta el diámetro del rollo, la tensión establecida se reduce automática y linealmente.

K es el coeficiente de conicidad y

R es el diámetro actual.

Resumen

• Solución básica/económica : control de bucle abierto con freno de polvo magnético para desenrollar; modo de torsión simple para rebobinar.

• Solución de alta gama/alta velocidad : control total de circuito cerrado. El extremo de desenrollado utiliza un motor activo con sensores, mientras que el extremo de rebobinado utiliza servomotores con control de circuito cerrado y compensación dinámica de conicidad para garantizar bordes limpios y una distribución científica de la tensión interna.