复卷机引纸过程的张力自动控制方法

专利名称：复卷机引纸过程的张力自动控制方法

技术领域：

本发明涉及一种复卷机引纸过程的张力自动控制方法，适用于放卷为制动发电机的复卷机。

背景技术：

目前主流的造纸复卷机的放卷轴都为制动发电机控制。放卷轴的电机(以下简称为放卷电机)主要有两种工作状态1、速度控制；2、转矩控制。在引纸时，放卷电机为速度控制，向前放纸，方便操作工将纸幅引入复卷轴支撑辊；当引上纸后，放卷电机应为转矩控制，向后拉纸，并根据设置的张力计算出对应转矩，使得纸幅具有一定张力。纸幅引入支撑辊后，需要及时通过转换操作把放卷电机的控制方式转换为转矩控制，使用计算电磁力的方式控制放卷电机，保持张力。若操作不及时，因为放卷的直径测量误差，复卷支撑辊与放卷轴的表面速度不一致，使得纸幅张力过大或过小，容易造成引纸断纸。而转换操作的时机需要依靠复卷操作工的熟练度来掌握，增加了操作的难度和强度，不利于复卷机生产效率的提闻。发明名称为一种复卷机申请号201020621078. 2的本实用新型公开了一种造纸机械中的复卷机，由动力传动系统、尚合系统、卷纸系统和张力控制系统组成。动力传动系统通过主轴与卷纸系统联接，卷纸系统通过纸带与张力控制系统联接。这种方法利用放卷轴与支撑辊的表面速度差形成纸幅张力，并通过张力传感器检测纸幅实际张力，在达到设定引纸张力后，自动转换放卷电机的控制方式。该方法需要设备安装价格昂贵的张力传感器，提高了设备的制造成本。并且在纸幅张力达到设定引纸张力后的切换过程中，纸幅张力会有一定波动，容易造成纸幅断裂。发明名称为一种印刷机的输纸传动的调节方法，申请号99101745. 5的本发明提出一种印刷机输纸的传动调节方法，其中，在运行过程中传动装置以一定的转数V旋转并产生一个传动转矩或纸张张力，其特征在于，按照荷载特性曲线，转数V的下降或上升与荷载转矩有关，所以传动同时调节目的参数，转数和传动力矩或纸张张力，而且参考额定值特别是以转数额定值或位置额定值的形式按照荷载特性曲线进行补偿。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，不需要采用张力传感器、并可自动化实现速度控制与转矩控制之间转换的复卷机引纸过程的张力自动控制方法。本发明解决上述问题所采用的技术方案是该复卷机引纸过程的张力自动控制方法，其特征在于，包括以下几个阶段

复卷机引纸，纸幅进入支撑辊后，放卷轴转动时产生的表面速度小于支撑辊转动时产生的表面速度，由于放卷轴与支撑辊转动存在表面速度差，纸幅被拉紧，放卷轴的表面速度被纸幅带动拉快，放卷电机的转速反馈变快，放卷电机的速度PID调节器自动调节放卷电机的转矩，调节放卷电机的转矩逐渐反方向(正方向定义为送纸方向)增大，达到反向转矩限制，此时纸幅被拉紧，放卷轴、支撑辊的表面速度趋近一致，放卷电机的输出转矩等于反向转矩限制，所述反向转矩限制通过设定引纸张力计算所得；通过此技术可以在不安装张力传感器的条件下，实现放卷电机控制方式的自动转换，提高了生产效率，降低设备制造成本。在延时判断后，放卷电机的控制方式由速度控制转换为转矩控制，反向转矩限制值恢复到正常值。在延时判断过程前后，纸幅张力都能稳定在设定值，使得转换过程更加稳定，避免张力波动引起的纸幅断裂。本发明所述反向转矩的计算公式矩Te的计算公式Te(%)=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100，其中F为纸幅张力(单位牛顿/米)，W为纸幅宽(单位米)，i为传动速比，D为放卷直径(单位米)，PN为电机额定功率(单位千瓦)，nN为电机额定转速(单位转/分钟)。本发明所述延时判断的时间的确定方法为比较输出转矩与反向转矩，若相等在延时2-5秒后切换为转矩控制。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果不安装张力传感器的条件下，实现放卷电机控制方式的自动转换，提高了生产效率，降低设备制造成本。使得转换过程更加稳定，避免张力波动引起的纸幅断裂。

图I是本发明实施例放卷电机的自动控制框图。图2是本发明实施例图I中A虚线框内的自动控制框图。图3是本发明实施例图I中B虚线框内的自动控制框图。图4是本发明实施例控制过程数据曲线示意图。图4中V2表示支撑辊表面速度；

Vl表示放卷轴表面速度；

Tact表示放卷电机输出转矩；

Fact表示纸幅张力；

tl表示纸幅引入支撑辊前时间段；

t2表示纸幅引入支撑辊后时间段，张力逐渐增大，放卷转速逐渐增大；

t3表示放卷电机转矩达到限制值后时间段，延时一定时间，过程中张力保持稳定；

t4表示放卷电机转换为转矩控制后时间段，张力保持稳定。

具体实施例方式下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。参见图I-图4，本发明实施例复卷机引纸过程的张力自动控制方法，包括以下几个阶段

a) 复卷机引纸，纸幅进入支撑辊后，引纸命令启动后，放卷轴以低于设定引纸速度的表面速度向前送纸，放卷轴转动时产生的表面速度小于支撑辊转动时产生的表面速度，由于放卷轴与支撑辊转动存在表面速度差，纸幅被拉紧，纸幅张力逐渐增大，拉动放卷轴逐渐转快，放卷轴的表面速度被纸幅带动拉快，使得放卷轴的转速反馈大于其转速给定，放卷电机的转速反馈变快，放卷电机的速度PID调节器自动调节放卷电机的转矩，此时放卷电机的输出转矩是由速度PID调节器产生的，其速度PID调节器输出的调节转矩在积分环节的作用下趋于反向饱和，此过程是渐变的。当调节转矩超过反向转矩后，在反向转矩的限制下，实际输出的转矩即为反向转矩，而其必定与引纸张力的反向转矩相等。比较输出转矩与反向转矩，若相等在延时2-5秒后切换为转矩控制。调节放卷电机的转矩逐渐反方向(正方向定义为送纸方向)增大，达到反向转矩限制，此时纸幅被拉紧，放卷轴、支撑辊的表面速度趋近一致，放卷电机的输出转矩等于反向转矩限制，反向转矩限制通过设定的引纸张力计算所得。b) 在延时判断后，放卷电机的控制方式由速度控制转换为转矩控制，反向转矩限制值恢复到正常值。在延时判断过程前后，纸幅张力都能稳定在设定值，使得转换过程更加稳定，避免张力波动引起的纸幅断裂。在切换转矩控制前后，纸幅张力都是由反向转矩产生的一个稳定值，因此切换过程非常平稳，不会造成张力波动。延时判断的主要目的是避免在将纸幅引入支承辊前，由于人为拉扯等原因造成的调节转矩的短时变大而误切模式，造成提前投入转矩控制。投入转矩控制后，反向转矩限制值恢复到反向转矩正常值。反向转矩正常值即为正常工作时反向转矩的设定值，一般根据电机的过载能力进行设定如_100%-300%。本实施例中反向转矩的计算公式Te=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100，其中F为纸幅张力(单位牛顿/米)，W为纸幅宽(单位米)，i为传动速比，D为放卷直径(单位米)，PN为电机额定功率(单位千瓦)，nN为电机额定转速(单位转/分钟)。本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

权利要求

1.一种复卷机引纸过程的张力自动控制方法，其特征在于，包括以下几个阶段复卷机引纸，纸幅进入支撑辊后，放卷轴转动时产生的表面速度小于支撑辊转动时产生的表面速度，纸幅被拉紧，放卷轴的表面速度被纸幅带动拉快，放卷电机的转速反馈变快，放卷电机的速度PID调节器自动调节放卷电机的转矩，调节放卷电机的转矩逐渐增大， 达到反向转矩限制，此时纸幅被拉紧，放卷电机的输出转矩等于反向转矩限制，所述反向转矩限制通过设定引纸张力计算所得；延时判断后，放卷电机的控制方式由速度控制转换为转矩控制，反向转矩限制值恢复到电机正常工作时反向转矩的设定值。

2.根据权利要求I所述的复卷机引纸过程的张力自动控制方法，其特征在于所述反向转矩由如下计算公式Te (%)=F*W*2*i/D/9549/PN*nN*100其中F为纸幅张力，W为纸幅宽，i为传动速比，D为放卷直径，PN为电机额定功率，nN 为电机额定转速。

3.根据权利要求I所述的复卷机引纸过程的张力自动控制方法，其特征在于所述延时判断采用比较输出转矩与反向转矩，比较输出转矩与反向转矩若相等，则在延时2-5秒后切换为转矩控制。

全文摘要

本发明公开了一种复卷机引纸过程的张力自动控制方法，其特征在于包括以下几个阶段复卷机引纸，通过放卷电机的速度PID调节器自动调节放卷电机的转矩，调节放卷电机的转矩逐渐增大，达到反向转矩限制，此时纸幅被拉紧，并经过延时判断后，放卷电机的控制方式由速度控制转换为转矩控制，反向转矩限制值恢复到电机正常工作时反向转矩的设定值。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果不安装张力传感器的条件下，实现放卷电机控制方式的自动转换，提高了生产效率，降低设备制造成本。使得转换过程更加稳定，避免张力波动引起的纸幅断裂。

文档编号B65H26/04GK102976136SQ20121049023

公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日

发明者宋剑俊, 徐小伟, 张庆华 申请人:浙江华章科技有限公司