Контроль натягу в машинах для різання: розімкнутий проти замкнутий

Контроль натягу є основною технологією в роботі машини для різання. Незалежно від того, розрізаєте папір, плівку чи алюмінієву фольгу, стабільність натягу безпосередньо визначає площинність готового продукту, точність розрізу та якість намотування.

Контроль натягу в основному поділяється на два режими: відкритий і замкнутий. Їх базова логіка та сценарії застосування значно відрізняються.

1. Контроль напруги з розімкнутим контуром

Управління з відкритим контуром безпосередньо не контролює фактичне значення натягу. Замість цього він 'оцінює' і виводить необхідний крутний момент на основі прогнозованих і попередньо встановлених параметрів.

Принцип роботи:

Система керування обчислює крутний момент (крутний момент), необхідний приводному двигуну (зазвичай магнітно-порошковому гальму або серводвигуну) на основі поточного діаметра рулону , , ширини матеріалу та цільового значення натягу.

T вихідний момент,

F - встановлена ​​напруга, а

R — діаметр рулону в реальному часі.

• Ключова вимога : він повинен мати високоточне обчислення діаметра (через кодери, ультразвукові датчики або перетворення лінійної швидкості).

• Переваги : ​​проста конструкція, низька вартість і відсутність необхідності в дорогих датчиках натягу або танцюючих роликах.

• Мінуси: відсутність корекції в реальному часі. Якщо товщина матеріалу нерівномірна, механічне тертя змінюється або фактори навколишнього середовища коливаються, система не може сприймати фактичне відхилення натягу, що призводить до зниження точності.

2. Контроль натягу в замкнутому контурі

Контроль із замкнутим контуром контролює фактичне значення в режимі реального часу за допомогою датчиків і порівнює його з заданим значенням, використовуючи алгоритм PID для автоматичної корекції вихідного сигналу.

A. Зворотний зв'язок датчика натягу (прямий замкнутий контур)

• Процес: спеціальні датчики навантаження (детектори натягу). під напрямними роликами встановлюються

• Характеристики: безпосередньо відображає фізичну напругу на поверхні матеріалу. Він надзвичайно чуйний і ідеально підходить для високошвидкісного обладнання для різання.

B. Танцювальний ролик/маятниковий важіль (непрямий замкнутий контур)

• Процес : тиск повітря контролює танцювальний валик, щоб застосовувати постійну силу. Матеріальне напруження врівноважує цей тиск. Коли напруга коливається, рука рухається; потенціометр виявляє це зміщення та подає його назад у систему.

• Характеристики : Танцювальний ролик діє як буфер і накопичувач енергії , поглинаючи удари під час запуску або аварійної зупинки, щоб запобігти пошкодженню матеріалу.

3. Порівняння: розімкнутий і замкнутий контур

Особливість	Управління з відкритим контуром	Контроль із замкнутим контуром
Елемент виявлення	Немає (або лише датчик діаметра)	Датчики навантаження або танцювальний ролик
Точність	Середній-Низький; чутливий до перешкод	Надзвичайно високий; автокомпенсація
Стабільність	Властиво стабільний; немає коливань	Потрібна настройка PID для запобігання полювання
Вартість обладнання	Низький	Високий
Типові сценарії	Розмотування, недорогі машини, однорідні матеріали	Високошвидкісні різальні машини, перемотування, ультратонкі матеріали

4. Чому при перемотуванні часто використовується 'замкнутий цикл + контроль конусності'

На стадії перемотування різальної машини підтримка суворо постійного натягу може призвести до того, що внутрішні шари будуть занадто пухкими або зовнішні шари розчавлять серцевину (ефект 'телескопічної' або 'цвітної капусти').

Тому керування замкнутим контуром зазвичай поєднується з алгоритмом конусності натягу : у міру збільшення діаметра рулону заданий натяг автоматично та лінійно зменшується.

К - коефіцієнт конусності і

R - поточний діаметр.

Резюме

• Рішення початкового рівня/економічне : керування з розімкнутим контуром з магнітним порошковим гальмом для розмотування; простий моментний режим для перемотування.

• Висококласне/високошвидкісне рішення : повний замкнутий цикл керування. Розмотувальний кінець використовує активний двигун із датчиками, тоді як перемотувальний кінець використовує серводвигуни з замкнутим циклом керування та динамічною компенсацією конусності для забезпечення акуратних країв і наукового розподілу внутрішньої напруги.