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《真空镀膜机卷绕系统中张力控制的研究_邵文韫硕士》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、机床与液压2004No12123真空镀膜机卷绕系统中张力控制的研究邵文韫,王阳明(上海大学机械电子工程与自动化学院,上海200072)摘要:本文对真空镀膜机卷绕系统进行了分析,找到了影响张力控制的机械环节,设计采用了放膜和收膜的全自动闭环式张力控制方式。关键词:卷绕系统;张力控制;全自动闭环控制中图分类号:TH605文献标识码:A文章编号:1001-3881(2004)12-123-2StudyonTensionControlinWindingSystemofVacuumCoatingMach
2、ineSHAOWen-yun,WANGYang-ming(SchoolofMechanicalandElectronicEngineeringandAutomation,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China)Abstract:Theunwinding/windingsystemofvacuumcoatingmachinewasanalyzed,themechanicalfactorsthatimpairtensioncontrolwerefoundout,andtheau
3、tomaticclosed-loopcontrolmodeofunwindingfilmandwindingfilmsystemwasdesigned.Keywords:Theunwinding/windingsystem;Tensioncontrol;Automaticclosed-loopcontrolmode0引言图1中,未镀膜母卷安装在放膜辊1上,母卷最此次开发的真空镀膜机主要用于PET、OPP、大直径550mm,经过如图1所示的穿膜方式,在主辊BOPP等塑料薄膜上连续蒸镀单面金属膜,可用于生5底部位置
4、上镀膜,最终由收卷辊10收成成品电容产镀铝及镀锌铝电容膜。其中卷绕张力控制技术是真膜卷。空镀膜机中的关键技术,卷绕张力控制的精度、稳定性直接影响真空镀膜机对原料膜的适应能力和产品的质量。在设备运行过程中材料行走的稳定性直接影响镀膜质量,要防止横向滑移、起伏、辊轴间的滑动。材料张力小,则材料和辊轴间摩擦力小,容易发生相对滑动,且材料可能会产生皱纹;张力大,同样也会产生皱纹且材料会在拉伸的状态下镀膜。无论是在有皱纹的情况下镀膜,还是在拉伸的状态下镀膜都会影响镀膜精度。若材料张力不合适且经常变动则镀膜精度大大降低。另外
5、,若镀膜精度问题解决得好,但收膜时张力图1真空镀膜机卷绕系统的结构简图控制不好亦会使电容膜产生皱纹、横向错位及间隙。图1中主辊5的速度决定了整机的镀膜速度,与影响收卷紧密度和收卷直径,并最终影响到电容膜的张力无关,只是张力大的话,马达的输出功率将变精度。大。为了保证镀膜精度,该速度应尽可能保持稳定,1系统设计为此,采用伺服电机保证主辊的恒定速度。电机与主该系统包括三大部分:放膜张力控制、主辊速度辊之间通过齿轮系进行运动传递,以便实现减速和增[1,2]控制、收膜张力控制。大力矩的目的,图2是主辊控制的原理图。1
6、1放膜/收膜时张力F和卷径D的关系:放膜/收膜时施加在卷绕轴上的转矩T和卷径D有如下关系:T=FD/2=DF/2(1)DF=T=2T/D(2)2图2主辊控制的原理图由(1)式可以看出,当转矩一定时,张力与卷图2中伺服电机的转矩Mm,主辊转矩ML,齿轮径呈反比,由(2)式可以看出,当张力保持一定时,1转矩M1,齿轮2转矩M2,齿轮1和齿轮2转速、转矩与卷径成正比。因此在放膜和收膜时为了保持张齿数、粘性摩擦系数和转动惯量分别用1,Z1,f1,力恒定,就必需使转矩随卷径的变化而变化。J1和2,Z2,f2,J
7、2表示,然后用力学中定轴转动12真空镀膜机卷绕系统的动静法分别写出齿轮1和齿轮2的运动方程:124机床与液压2004No12d1此采用了三菱LE-齿轮1:J1+f11+M1=Mmdt40MTB-E型张力控齿轮2:Jd2+f+M=M制器进行闭环控制。2dt22L2因为电容膜收消去中间变量2,M1,M2图3放膜卷张力控制框图卷质量和镀膜质量可得主辊系统微分方程式:22均受收卷张力的影响,所以收卷时在收膜过程中通过Z1d1Z1Mm=J1+J2+f1+f21+使用LE-40MD型卷径计算单
8、元与LE-40MTB-E型Z2dtZ2[4,5]Z2张力控制器联合使用,采用外部锥度控制可高精1ML(3)Z2度地进行张力控制。控制框图如图4所示。从(3)式可以看出:对于主辊而言,由于1是保持不变的,所以齿轮系的机械损耗转矩的变动和加速减速时速度变动的惯性影响很有限。然而在放膜辊和收膜辊上由于卷径是时刻变化的,为了保持定张力,放膜和收膜的速度也必定是时刻变化的,这样一
