分切机的张力控制及应用
分切机的张力控制及应用
分切机是一种将宽幅纸张、云母带或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备，广泛应用于造纸机械、电线电缆云母带及印刷包装机械等领域。随着机械化程度的提高，对分切机的收卷作业效率要求也越来越高。本文将详细介绍分切机的张力控制原理、实现方式及其在实际应用中的重要性。
张力控制是指能够持久、稳定地控制原料在设备上输送时的张力的能力。分切机张力控制基本为手动张力控制和自动张力控制两种方式。手动张力控制是在收卷或放卷过程中，当卷径变化到某一阶段，由操作者调节手动电源装置，从而达到控制张力的目的。
全自动张力控制则是通过张力传感器直接测定料带的实际张力值，然后把张力数据转换成张力信号反馈回张力控制器。控制器通过对比实际张力值与预设张力值，计算出控制信号，自动控制执行单元，使实际张力值与预设张力值相等，以达到稳定张力的目的。
张力控制对分切机的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停机的情况下，也应有能力保证被分切原料不划伤或破损。张力控制的稳定与否直接关系到分切产品的质量。若张力不足，原料在运行中产生松动或漂移，会出现分切复卷后成品料起皱现象；若张力过大，原料又易被拉断，使分切复卷后成品料断头增多。
为此，要求进行恒张力控制，即在卷绕的过程中使原料承受最佳张力，且张力始终保持不变。由于所选的检测元件和转矩调节元件不同，可以有各种不同的张力控制方案。
张力的形成
张力的形成有多种实现形式，但其基本原理都是一致的。张力的形成是一个积分环节。在启动过程中，收料卷运行线速度大于放料卷运行线速度，以使收卷辊内产生一定的张力，当收卷达到我们所要求的合适张力后，及时调节动力机构使收料卷和放料卷运行线速度稳定，这样，原料就在此张力下稳定运行。张力控制系统就是要满足整机的张力稳定。
影响张力稳定的因素
张力产生波动和变化的因素往往比较复杂，其主要影响因素大致有以下几个方面：
- 机器的升降速变化必然会引起整机张力的变化
- 分切机在收、放卷过程中，收卷和放卷直径是不断变化的，直径的变化必然会引起原料张力的变化。放卷在制动力矩不变的情况下，直径减少，张力将随之增大。而收卷则相反，如果收卷力矩不变时，随着收卷直径增大，张力将减少。这是在运行中引起原料张力变化的主要因素
- 原材料卷的松紧度变化同时会引起整机张力的变化
- 分切原材料材质的不均匀性。如材料弹性的波动，材料厚度沿宽度、长度方向变化等，料卷的质量偏心，以及生产环境温度、湿度变化，也会对整机的张力波动带来影响
- 分切机的各传动机构（如导向辊、浮动辊、展平辊等）存在不平衡以及气压不稳等因素
- 分切时速度的变化影响张力的变化：当运转提速或减速时，主电机转速发生变化。首先引起放卷牵引至收卷段材料张力的瞬间变化，而且必须经过一段时间材料小幅振动，逐渐使张力平稳。这段张力的不稳定，表现在成品卷上是收卷不齐整，端面有凹凸现象，影响产品质量。
分切机放卷张力检测系统
张力传感器检测，是对张力直接检测，与机械紧密结合在一起，设有移动部件的检测方式。通常两个传感器配对使用，将它们装在检测导辊两侧的端轴上。料带通过检测导辊两侧的施加负载，使张力传感器敏感元件产生位移或变形，从而检测出实际张力值，并将此张力数据转换成张力信号反馈给张力控制器。
浮动辊间接张力检测系统：在跟踪辊前装一套浮动辊，浮动辊的位置用一个电位器进行检测，张力控制的方式是靠维持浮动辊的位置不变来保持张力恒定。
用磁粉离合器控制输入收卷辊的转动力矩来达到张力控制：磁粉离合器由主动部分和从动部分组成，通过万向联轴器等传动机构与收卷辊相连，中间填入微细铁磁粉作为力矩传递媒介。在激磁线圈中通入一定电流而形成磁场，磁粉被磁化。磁化后的磁粉互相吸引而形成链条状排列，主动部分以恒速转动时，破坏磁粉之间的联接力而形成圆周切向力，该切向力与磁粉圈半径的乘积便是驱动从动部分收卷的转动力矩，实现在连续的转动中将输出力矩从主动部分耦合到从动部分，从而达到控制张力的目的。
分切放卷能力与速度张力检测系统主要采用磁粉张力制动来控制放卷速度，其工作原理为：在磁粉制动器中安装有连轴器，以及带有磁性线圈的输入部件和输出部件。在磁性线圈下面是一环形沟槽，沟槽的下面是一环形转子即输出部件。环形沟槽位于输出部件的中心，沟槽内充满磁性粉末。当磁性线圈中有励磁电流时，线圈便产生磁通量使磁粉沿磁场方向排列，这样就在输入部件与输出部件之间产生阻尼，传递转矩的大小。如果加大或减小施加在铝箔上的张力与速度，只要改变励磁电流的大小，或者说变化放大器施加给联轴器线圈的电流值或电压值，就可有效地控制张力与速度的大小。
具有张力控制的变频器系统：该系统的特点是取消了张力控制器，将张力控制器的各项功能及参数，如卷径的计算功能，卷径输出，系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量，要进行相应的转矩静态及动态转矩补偿；断膜报警功能；系统急停时有效地防止系统“飞车”功能等。全部内置于变频器种，用变频器做张力控制器，使得整个过程的张力很稳定。