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錐度控制在軟包裝材料卷取中的應用
時間:2014-05-30   來源: 包裝前沿   閱讀:12889次

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  摘要:軟包裝行業所用卷材在收卷過程中,因為收卷錐度設定或控制不當,導致軟包裝卷取材料卷芯起皺的現象在行業中普遍存在。卓技通過對大量設備的不同形式的錐度輸入以及輸出的特點,統計了不同的錐度計算和表示方法,從而得出錐度張力正確使用和控制的方法,以減少材料浪費,提高產品質量。

  不同設備制造廠家張力錐度的算法幾乎不同,但是最終的目標是一致的:隨著卷徑的變化,收卷的表面張力遞減,以避免在中心卷取的過程中,卷芯變形或者起皺。這也是控制收卷錐度的目的。

  由于計算方法不同,張力錐度沒有統一的標準,這樣給使用單位和設備操作人員都帶來了一定的困難。不同的設備制定了不同的工藝標準,在實際應用的過程中給軟包裝企業也帶來很多不便。

  在沒有行業標準的前提下,各個設計開發人員根據自己的愛好和編程手法和習慣,用不同的方法實現錐度控制。通過對各種計算方法進行比較,本文統計了目前常用的幾種設備張力錐度輸入控制方法,并分別做出分析,令廣大用戶對自己的設備錐度控制有更深的理解,從而正確設定相關參數,并用于收卷效果差的時候進行分析和故障檢查。

  一、不同的設備廠家的錐度控制分析

  錐度需要輸入相對應的錐度參數來控制,這些參數由不同的錐度計算方法得出。目前,各個設備生產廠家的錐度計算方法基本上有3種,如表一。

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  說明:“●” 表示必須輸入的參數;

  “○” 表示系統自動計算輸入或者系統開發人員預先導入的錐度計算參數,(不需要操作人員輸入);

  “×” 表示這種錐度計算方法不需要輸入的參數;

  “F預設張力 & F小”: 是指我們需要的“目標張力”或者小卷徑時的“初始張力”;

  “F大”:是指大卷徑時所需要的張力,比如收卷最大直徑為Φ600mm,也就是這卷材料卷外的張力值;

  “D小”:錐度起始直徑,就是說開始衰減的直徑,或者說開始進行錐度計算的直徑;

  “D大”:錐度結束直徑,或者說最大直徑;

  “K(張力錐度)”:錐度或者叫斜率,一般以百分比來表示或者用小數點表示(在表一中的第2種錐度控制法中,K是隱性的,雖然看不到K的大小或者沒有直接輸入錐度值,但是,還是一樣按照比例進行衰減);

  “D1 張力錐度補償”:只有在第1種算法中,采用了錐度補償的參數;

  “D 實時”:收卷的實時直徑,這個數據非常關鍵,通常是通過程序來進行計算的,而不是依靠人工進行輸入,材料直徑的計算方法有很多種,這里不做詳細描述。

  “F實時”:就是根據即時的卷徑,電機扭矩(作用到材料的表面拉力),就是我們平時所說的張力。

  由于設備制造廠家沒有采用統一的單位標準和統一的錐度計算方法,這也給用戶帶來不少的麻煩,特別在制作工藝單的時候要根據不同的設備來制定不同的設備工藝數據,這樣給設備使用單位帶來很大的麻煩,也是這個行業的技術部門沒有辦法將設備的工藝數據編寫到生產工藝單的根本原因。這樣一來,如果對設備不熟練,就會產生較高的廢品率。

  二、各種錐度計算方法分析

  1、F實時=F預設×{1-K[1-(D小+D補償)]/(D實時+D補償)} 非線性錐度

  這種方法輸入變量F預設張力 & F小、K(張力錐度)兩個參數就可以獲得錐度值,這種方法比較簡單,屬于非線性錐度計算方法,可以獲得各種不同的卷取效果。通過輸入卷取所需的初始張力F預設張力 & F小和錐度K(張力錐度),根據不同的卷徑和變化,可以得出不同的錐度輸出。

  例: 初始張力F=250N ,直徑單位為mm,錐度為20%,根據計算方法1,得出不同卷徑的張力值。如表2:

  

  根據表二的結果得到張力變化趨勢:

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  通過上述數據顯示,該錐度曲線為非線性錐度曲線,這種非線性錐度曲線可以通過調整輸入錐度補償來調整收卷效果,圖2 為設定錐度補償為500的情況下的卷取錐度曲線:

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  修改錐度補償值可以獲得不同的收卷曲線,但是作為用戶,通常對這個補償數據的大小設定,沒有一定的了解,所以設備使用者一般情況下不會設定該參數,這個補償系數也通常被工程師作為系統參數默認為“0”。上述非線性錐度近期被廣泛采用。D補償越大,則越接近線性,并且遞減率降低。

  2、F實時=F小-(F小-F大)×(D實時-D小)/(D大-D小)典型的線性錐度

  這種計算方法需輸入的變量有F預設張力 & F小 , F大 , D小,D大四個,應用較為普遍。

  列:初始張力F0=250 N, F大=208.17N,D小=98mm,D大=600mm,得出不同卷徑的張力值,如表3。

  

  根據上表數據生成的張力變化趨勢如 圖3:

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  上述錐度計算方法應用較為廣泛,比較直觀,容易被理解。企業使用時只需要設定最小卷徑和最大卷徑和對應的最大張力和最小張力值,即可得出控制錐度的參數。

  3、 F實時=F小-F小×K×(D實時-D小)/(D大-D小量 線性錐度

  這是一種較早采用的錐度法,和第2種方法的區別是不需要輸入大卷時的張力值,而是輸入錐度值,如表4所示:

  

  根據表4數據所生成的張力變化趨勢如 圖4:

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  通過上述3種錐度計算法,我們能了解到需要錐度遞減時,需要調整的參數。

  遞減的梯度和輸入的參數相關,不同的參數輸入會有不同的錐度值,企業應該對已有的設備錐度計算法有所了解,才能獲得正確和適合自己的錐度值。

  用戶如果要知道已有的設備收卷錐度的計算方法有兩個途徑:一個途徑是根據“表1”來對照上述3種計算方法,每一種計算方法都有對應的錐度參數輸入選項,對比后知道自己的設備使用的是哪一種計算方法,從而知道應該如何控制錐度;第二個途徑就是直接咨詢設備生產廠家。

  三、結論

  用戶掌握了上述3種錐度計算方法后,便可以正確地輸入控制錐度所需要的參數。同時,企業還要注意以下問題:閉環張力模式都會用力學單位標示,張力單位有“N”,“kg”;如果使用“%”作為張力單位的,一般是開環張力模式。分切設備收卷張力雖然有力學單位,但是其收卷張力普遍采用開環方式,其錐度的計算方法相同,但是其張力值都是經過計算模擬出來的,不是實際的張力,分切收卷有一定的特殊性,所以作為閉環控制的很少,這一點要引起重視。

  錐度標示法有以下幾種:“%”以及小于1的小數,還有些直接輸入“1~100”的整數來進行表示的,不管采用哪種表示法,讀者都應該將其轉換為比例來進行理解。

  要獲得比較理想的收卷效果務必做到以下幾點:

  1、設備張力必須做校準,實際輸出值和儀表顯示一致,才利于工藝的監控;

  2、檢查反饋用的張力傳感器靈敏度誤差≤5N;濾波時間應<1S;如果是擺桿控制方式的,檢查擺桿必須要靈活。檢查方法是:拆除低摩擦氣缸和擺桿的連接處,用手檢查擺桿能否自由靈活擺動;低摩擦氣缸和張力有直接關系,但是需要專業人員對其檢查,否則會損壞氣缸里面的氣囊。

  3、上述條件滿足后,輸入正確的錐度參數,收卷效果和控制損耗會有明顯改善。

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