Contrôle de la tension dans les machines à refendre : boucle ouverte ou boucle fermée

Dans le fonctionnement d'une machine à refendre, le contrôle de tension est une technologie de base. Qu'il s'agisse de refendre du papier, du film ou du papier d'aluminium, la stabilité de la tension détermine directement la planéité du produit fini, la précision de refendage et la qualité de l'enroulement.

Le contrôle de tension est principalement divisé en deux modes : boucle ouverte et boucle fermée. Leurs logiques sous-jacentes et leurs scénarios d’application diffèrent considérablement.

1. Contrôle de tension en boucle ouverte

Le contrôle en boucle ouverte ne surveille pas directement la valeur réelle de la tension. Au lieu de cela, il « estime » et génère le couple requis en fonction de paramètres prédits et prédéfinis.

Principe de fonctionnement :

Le système de contrôle calcule le couple (couple) requis par le moteur d'entraînement (généralement un frein à poudre magnétique ou un servomoteur) en fonction de la du diamètre du rouleau , largeur actuelle du matériau et de la valeur de tension cible..

T est le couple de sortie,

F est la tension réglée, et

R est le diamètre du rouleau en temps réel.

• Exigence clé : il doit disposer de haute précision d'un calcul de diamètre (via des encodeurs, des capteurs à ultrasons ou une conversion de vitesse linéaire).

• Avantages : Structure simple, faible coût et pas besoin de capteurs de tension ou de rouleaux dansants coûteux.

• Inconvénients : Manque de correction en temps réel. Si l'épaisseur du matériau est inégale, si le frottement mécanique change ou si les facteurs environnementaux fluctuent, le système ne peut pas percevoir l'écart de tension réel, ce qui entraîne une moindre précision.

2. Contrôle de tension en boucle fermée

Le contrôle en boucle fermée surveille la valeur réelle en temps réel via des capteurs et la compare à la valeur définie, en utilisant un algorithme PID pour corriger automatiquement la sortie.

A. Rétroaction du capteur de tension (boucle fermée directe)

• Processus : spécialisées Des cellules de charge (détecteurs de tension) sont installées sous les rouleaux de guidage.

• Caractéristiques : Il reflète directement la tension physique sur la surface du matériau. Il est extrêmement réactif et idéal pour les équipements de refendage à grande vitesse.

B. Rouleau dansant/bras pendulaire (boucle fermée indirecte)

• Processus : La pression de l’air contrôle le rouleau dansant pour exercer une force constante. La tension matérielle s’équilibre contre cette pression. Lorsque la tension fluctue, le bras bouge ; un potentiomètre détecte ce déplacement et le renvoie au système.

• Caractéristiques : Le rouleau dansant agit comme un tampon et un stockage d'énergie , absorbant les chocs lors du démarrage ou des arrêts d'urgence pour éviter la casse du matériel.

3. Comparaison : boucle ouverte et boucle fermée

Fonctionnalité	Contrôle en boucle ouverte	Contrôle en boucle fermée
Élément de détection	Aucun (ou seulement détection de diamètre)	Cellules de charge ou rouleau dansant
Précision	Moyen-Faible ; sensible aux interférences	Extrêmement élevé ; compensation automatique
Stabilité	Intrinsèquement stable ; pas d'oscillation	Nécessite un réglage PID pour empêcher la chasse
Coût du matériel	Faible	Haut
Scénarios typiques	Dérouleur, machines bas de gamme, matériaux cohérents	Découpeuses à grande vitesse, rembobinage, matériaux ultra-fins

4. Pourquoi le rembobinage utilise souvent « Contrôle en boucle fermée + cône »

Lors de l' étape de rembobinage d'une machine à refendre, le maintien d'une tension strictement constante peut entraîner un relâchement excessif des couches internes ou un écrasement du noyau par les couches externes (effet de « télescopage » ou de « chou-fleur »).

Par conséquent, le contrôle en boucle fermée est généralement combiné avec un algorithme de tension conique  : à mesure que le diamètre du rouleau augmente, la tension réglée est automatiquement et linéairement réduite.

K est le coefficient de conicité et

R est le diamètre actuel.

Résumé

• Solution entrée de gamme/économique : Contrôle en boucle ouverte avec frein à poudre magnétique pour le déroulement ; mode couple simple pour le rembobinage.

• Solution haut de gamme/haute vitesse : contrôle complet en boucle fermée. L'extrémité de déroulement utilise un moteur actif avec des capteurs, tandis que l'extrémité de rembobinage utilise des servomoteurs avec contrôle en boucle fermée et compensation dynamique de la conicité pour garantir des bords nets et une répartition scientifique des contraintes internes.