摘要：随着包装工业的迅猛发展，对涂布产品的需求量日益增大。与此同时，为了提升包装工艺质量与水平，印刷包装机械的张力控制系统的设计水平对于印刷质量以及生产的安全性都具有十分重要的意义。鉴于此，本文以介绍涂布生产过程为切入角度，对涂布机的组成部分以及张力控制系统的工作原理进行阐述，最后对张力控制系统各部分的功能进行研究。
关键词：涂布机；张力控制系统；原理；功能
前言：改革开放以来，印刷包装业取得了长足发展，再加上入世以后国际和国内市场的需要，都要求我国的印刷包装机械和包装工艺的质量要有明显的提高和改善。特别是一些涂布复合设备的制造，大多数都是根据客户要求单件定做，这就不仅要求涂布设备的制造企业具有很强的机械设计实力，同时能够提供稳定的张力控制系统。
在现代制造产业中，张力控制系统已经成为包括涂布行业在内的多个行业的共性技术之一。尤其在太阳能背板、集成电路、光学膜等精密涂布行业，高精度张力控制系统已经成为支撑性的关键技术。本文对涂布机张力控制系统进行简单的研究分析。
1涂布生产过程
涂布生产过程的机械结构主要由放卷辊、涂布辊、牵引辊、烘箱和收卷辊等组成（见图1），整个生产过程如下：一卷待涂的基带，一般为聚酷塑料薄膜或纸放在放卷辊上，经各导向辊后，被拉到橡胶辊和涂布辊之间，并通过压缩空气把基带紧压在涂布辊上，涂布辊的下端被浸在涂料中，经涂布电机转动，涂料就粘附在涂布辊表面，再经过与紧压的基带接触，涂布辊表面的涂料就被转移到基带上了，涂好的潮湿基带，经牵引电机传送，送入烘箱干燥，出烘箱时，涂料已烘干，并经收卷辊收成整卷，完成整个涂布过程。
图1涂布过程张力，速度复合控制电气原理图
2张力控制系统的工作原理
在涂布机的张力控制系统中，PLC是整个系统的核心部分。工作时在触摸屏上设定工作参数，这些参数通过紫色电缆写到PLC的相应寄存器。当设备运行速度发生变化以及收放卷材料的直径发生变化时，PLC中相应的寄存器数据也写入触摸屏中，由触摸屏显示出来。系统中主要执行元件的动作均由PLC的输出点控制。PLC根据设计要求，时刻调整输出指令。其工作原理如图2所示。
图2涂布机控制系统工作原理
张力检测机构的工作通过摆辊和电位器来实现，摆辊和电位器通过齿轮来连接。当张力发生变化时，摆辊发生摆动，电位器的电压值随之发生变化。当张力设定值和张力的反馈值相同时，摆辊处在机械结构的中间位置，电位器P+和PG之间的电压为+10V，P-和PG之间的电压为-10V，U和PG之间的电压为0V。当摆辊发生摆动时，电位器的值即U和PG之间的电压也发生相应的变化，达到张力检测的目的。控制执行机构随之发生相应的改变，从而达到控制张力稳定的目的。具体如图3所示。
图3张力检测机构示意图
3 张力控制系统各部分功能
3.1放料单元
通常来讲，涂布机由两个或多个放料单元组成，其中，本文所列举的涂布机第一放料单元为被动放料。磁粉、张力控制器以及张力检测传感器是被动放料单元的重要组成部分。此外，由于涂布机放料单元技术比较成熟可靠，可以确保放料牵引与放料单元之间的张力稳定。主动放料为第二放料单元，放料摆辊会因为放卷卷径的逐渐变小而不断参与控制。PLC会对放卷卷径进行精确计算，从而加快工作电极的运转速度，以便确保张力可以稳定控制。另外，电机的轻微调整可以通过PID控制得以实现。
3.2放料储料架
为了实现放料的零速接料功能，需要在涂布机当中设置储料架。此外，由于涂布基材需要较大的张力，而且其具有较高的经济成本与涂布工艺的特殊性，所以对于生产来讲，普通的搭接难以满足生产要求。基于此，储料架单元对于涂布机来讲就具有非常关键的作用。在涂布机正常工作过程中，基材应将放料储料架填充完整，以便可以在放卷需要换料过程中可以不间断工作。其中，储料架的确切位置应在启动涂布机前准确进行判断，若是储料架中没有将燃料填充满则应首先将储料架上升，以便将基材储满，从而更好的完成接料准备工作。
接料完成后，工作人员可以按下按钮，随后放料牵引电机便会进行加速运动，而放料储料架则开始减速运行，并且放料牵引电机将会控制放料牵引摆辊进行工作。当放料牵引电机与主机速度相一致后，则放料储料架的速度逐渐降低为零。随后储料工作由放料储料架按规定速度开始进行，并且放料储料架呈现逐渐加速的状态直至达到预先设定的速度为止。在此过程中，为保证放料张力控制的稳定，需要放料牵引电机要在主机速度的基础上加上放料储料架的上升速度。随后，放料储料架在储料接近饱和状态后便会缓慢降低速度直至为零。与此同时，放料牵引会在放料储料架进行减速运动时一同开始减速。当放料储料架停止工作后，主机的速度便会
与放料牵引的速度相一致，上述过程便是完整的一次接料过程。
3.3涂胶部
由于涂胶辊具有固定不变的周长，因此涂布机主机速度加上摆辊的调节速度便是涂胶辊电机的转速。此外，涂胶单元到符合单元之间的张力可以通过涂布机中内部变频器的PID模块进行调节。
3.4复合部
涂布机的主机便是所谓的复合部，并且主机速度与复合部速度相一致，其它电机与复合电机呈跟随状态。
3.5收料储料架及收料单元
由于涂布机的工艺各种各样，收料时预驱轴应处于静止状态，因此就要求涂布机具有收料储料架机构。设备正常运行时收料储料架应该在储料机构的下端。当设备启动时，应该先判断收料储料架的位置，如果储料架不在下端，就应该先让储料架自动以一定的速度下降，做好接料准备工作。
当收料轴需要换料时，按下接料按钮，此时收料储料架从零开始加速，同时收料牵引和收料当前轴开始减速，在这个过程中，收料牵引摆辊控制收料牵引电机，收料储料架电机跟随主机的速度。当收料储料架的速度跟主机速度相同时，收料牵引和收料当前轴的速度减为零速。此时收料牵引摆辊由原来控制收料牵引电机切换为控制储料架电机，从而保证收料张力的稳定性。然后收料刀架进行相应的动作，完成接料工作。
当收料动作完成，收料大臂落下后，收料储料架开始减速，收料牵引和收料轴开始加速，同时收料牵引摆辊开始控制收料牵引电机。当收料储料架的速度减为零速时，收料牵引电机和收料轴速度为主机速度。然后收料储料架以一定的速度开始向下加速，直到设定速度。此时收料牵引电机和收料轴要在主机速度的基础上加上收料储料架的下降速度，以满足复合单元到收料储料架，收料储料架到收料部的张力稳定。当收料储料架快到位时，收料储料架开始由匀速减速，直到速度为零。当放料储料架开始减速时，放料牵引和收料轴也开始减速，收料储料架速度为零时，收料牵引和收料轴与主机同步，这样就完成了一次接料过程。在这个过程中，从复合单元到收料牵引以及收料牵引到收料轴的张力始终是稳定的。
4 结语
综上所述不难看出，张力控制系统是涂布机的关键技术，提高涂布机张力系统的稳定性以及国产化率是非常重要的，是提高国产涂布机质量且赶上世界先进水平的必要途径。
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论文作者:崔俊文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
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