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锥度控制在软包装材料卷取中的应用
时间:2014-05-30   来源: 包装前沿   阅读:4113次

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  摘要:软包装行业所用卷材在收卷过程中,因为收卷锥度设定或控制不当,导致软包装卷取材料卷芯起皱的现象在行业中普遍存在。卓技通过对大量设备的不同形式的锥度输入以及输出的特点,统计了不同的锥度计算和表示方法,从而得出锥度张力正确使用和控制的方法,以减少材料浪费,提高产品质量。

  不同设备制造厂家张力锥度的算法几乎不同,但是最终的目标是一致的:随着卷径的变化,收卷的表面张力递减,以避免在中心卷取的过程中,卷芯变形或者起皱。这也是控制收卷锥度的目的。

  由于计算方法不同,张力锥度没有统一的标准,这样给使用单位和设备操作人员都带来了一定的困难。不同的设备制定了不同的工艺标准,在实际应用的过程中给软包装企业也带来很多不便。

  在没有行业标准的前提下,各个设计开发人员根据自己的爱好和编程手法和习惯,用不同的方法实现锥度控制。通过对各种计算方法进行比较,本文统计了目前常用的几种设备张力锥度输入控制方法,并分别做出分析,令广大用户对自己的设备锥度控制有更深的理解,从而正确设定相关参数,并用于收卷效果差的时候进行分析和故障检查。

  一、不同的设备厂家的锥度控制分析

  锥度需要输入相对应的锥度参数来控制,这些参数由不同的锥度计算方法得出。目前,各个设备生产厂家的锥度计算方法基本上有3种,如表一。

       

  说明:“●” 表示必须输入的参数;

  “○” 表示系统自动计算输入或者系统开发人员预先导入的锥度计算参数,(不需要操作人员输入);

  “×” 表示这种锥度计算方法不需要输入的参数;

  “F预设张力 & F小”: 是指我们需要的“目标张力”或者小卷径时的“初始张力”;

  “F大”:是指大卷径时所需要的张力,比如收卷最大直径为Φ600mm,也就是这卷材料卷外的张力值;

  “D小”:锥度起始直径,就是说开始衰减的直径,或者说开始进行锥度计算的直径;

  “D大”:锥度结束直径,或者说最大直径;

  “K(张力锥度)”:锥度或者叫斜率,一般以百分比来表示或者用小数点表示(在表一中的第2种锥度控制法中,K是隐性的,虽然看不到K的大小或者没有直接输入锥度值,但是,还是一样按照比例进行衰减);

  “D1 张力锥度补偿”:只有在第1种算法中,采用了锥度补偿的参数;

  “D 实时”:收卷的实时直径,这个数据非常关键,通常是通过程序来进行计算的,而不是依靠人工进行输入,材料直径的计算方法有很多种,这里不做详细描述。

  “F实时”:就是根据即时的卷径,电机扭矩(作用到材料的表面拉力),就是我们平时所说的张力。

  由于设备制造厂家没有采用统一的单位标准和统一的锥度计算方法,这也给用户带来不少的麻烦,特别在制作工艺单的时候要根据不同的设备来制定不同的设备工艺数据,这样给设备使用单位带来很大的麻烦,也是这个行业的技术部门没有办法将设备的工艺数据编写到生产工艺单的根本原因。这样一来,如果对设备不熟练,就会产生较高的废品率。

  二、各种锥度计算方法分析

  1、F实时=F预设×{1-K[1-(D小+D补偿)]/(D实时+D补偿)} 非线性锥度

  这种方法输入变量F预设张力 & F小、K(张力锥度)两个参数就可以获得锥度值,这种方法比较简单,属于非线性锥度计算方法,可以获得各种不同的卷取效果。通过输入卷取所需的初始张力F预设张力 & F小和锥度K(张力锥度),根据不同的卷径和变化,可以得出不同的锥度输出。

  例: 初始张力F=250N ,直径单位为mm,锥度为20%,根据计算方法1,得出不同卷径的张力值。如表2:

  

  根据表二的结果得到张力变化趋势:

        

  通过上述数据显示,该锥度曲线为非线性锥度曲线,这种非线性锥度曲线可以通过调整输入锥度补偿来调整收卷效果,图2 为设定锥度补偿为500的情况下的卷取锥度曲线:

        

  修改锥度补偿值可以获得不同的收卷曲线,但是作为用户,通常对这个补偿数据的大小设定,没有一定的了解,所以设备使用者一般情况下不会设定该参数,这个补偿系数也通常被工程师作为系统参数默认为“0”。上述非线性锥度近期被广泛采用。D补偿越大,则越接近线性,并且递减率降低。

  2、F实时=F小-(F小-F大)×(D实时-D小)/(D大-D小)典型的线性锥度

  这种计算方法需输入的变量有F预设张力 & F小 , F大 , D小,D大四个,应用较为普遍。

  列:初始张力F0=250 N, F大=208.17N,D小=98mm,D大=600mm,得出不同卷径的张力值,如表3。

  

  根据上表数据生成的张力变化趋势如 图3:

        

  上述锥度计算方法应用较为广泛,比较直观,容易被理解。企业使用时只需要设定最小卷径和最大卷径和对应的最大张力和最小张力值,即可得出控制锥度的参数。

  3、 F实时=F小-F小×K×(D实时-D小)/(D大-D小量 线性锥度

  这是一种较早采用的锥度法,和第2种方法的区别是不需要输入大卷时的张力值,而是输入锥度值,如表4所示:

  

  根据表4数据所生成的张力变化趋势如 图4:

        

  通过上述3种锥度计算法,我们能了解到需要锥度递减时,需要调整的参数。

  递减的梯度和输入的参数相关,不同的参数输入会有不同的锥度值,企业应该对已有的设备锥度计算法有所了解,才能获得正确和适合自己的锥度值。

  用户如果要知道已有的设备收卷锥度的计算方法有两个途径:一个途径是根据“表1”来对照上述3种计算方法,每一种计算方法都有对应的锥度参数输入选项,对比后知道自己的设备使用的是哪一种计算方法,从而知道应该如何控制锥度;第二个途径就是直接咨询设备生产厂家。

  三、结论

  用户掌握了上述3种锥度计算方法后,便可以正确地输入控制锥度所需要的参数。同时,企业还要注意以下问题:闭环张力模式都会用力学单位标示,张力单位有“N”,“kg”;如果使用“%”作为张力单位的,一般是开环张力模式。分切设备收卷张力虽然有力学单位,但是其收卷张力普遍采用开环方式,其锥度的计算方法相同,但是其张力值都是经过计算模拟出来的,不是实际的张力,分切收卷有一定的特殊性,所以作为闭环控制的很少,这一点要引起重视。

  锥度标示法有以下几种:“%”以及小于1的小数,还有些直接输入“1~100”的整数来进行表示的,不管采用哪种表示法,读者都应该将其转换为比例来进行理解。

  要获得比较理想的收卷效果务必做到以下几点:

  1、设备张力必须做校准,实际输出值和仪表显示一致,才利于工艺的监控;

  2、检查反馈用的张力传感器灵敏度误差≤5N;滤波时间应<1S;如果是摆杆控制方式的,检查摆杆必须要灵活。检查方法是:拆除低摩擦气缸和摆杆的连接处,用手检查摆杆能否自由灵活摆动;低摩擦气缸和张力有直接关系,但是需要专业人员对其检查,否则会损坏气缸里面的气囊。

  3、上述条件满足后,输入正确的锥度参数,收卷效果和控制损耗会有明显改善。

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