[发明专利]一种薄膜生产中张力控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜、布料等柔软介质生产加工领域，尤其涉及一种薄膜生产加工领域中薄膜张力的控制方法及对应的装置，即在工业薄膜、丝、线、薄钢板等可绕性原料收放料过程中对其张紧力进行控制，避免原料因张力过大或过小而导致设备产生故障。

背景技术

张力控制是指能够持久控制料带上诸如金属薄膜、纺织物、钢板、电线电缆等各类可绕性材料在收、放卷过程中保持恒定张力的能力,在机器加速、减速和匀速运动的过程中均保持恒定的张力，是工业生产中重要的组成部分，并且在机器紧急制动的情况下，张力控制器也会确保不会损坏料带。尤其在工业薄膜切割领域，为使切刀顺利完成切割，放料过程要求保持恒定的张紧力。张紧力过小薄膜松弛则无法实现切割加工，张力过大又会导致薄膜断裂。

传统薄膜生产与加工过程中张力控制基本方法如下：

1.手动张力控制：在收料或放料的过程中，当料卷直径尺寸改变到某一程度时，由操作者手动调节磁粉制动器的控制装置，从而达到张力控制的目的，这种方法精度很低，无法适应现代工业生产的需要。

2.料卷直径检测式张力控制。指接近开关安装在卷轴处，检测卷轴的转速，通过所设定的卷轴初值和薄膜材料的厚度，计算当前料卷的直径，根据料卷的变化输出控制信号，以控制收放料卷的扭矩，从而间接调整料带的张力。这种控制方式能够实现稳定的张力控制，但是，由于传动装置扭矩，机械损耗以及线性变化等因素的影响，这种控制线性度较差。

3.张力传感器方式：指直接使用张力传感器对张力进行实时监测，通常两个传感器同时使用，安装在检测导辊两侧的端轴上。料带通过导辊施加压力，张力传感器从而检测出薄膜的实际张力，并将所测的张力数据传送给张力控制器，从而实现张紧力的闭环控制。缺点是系统对较强的干扰不能及时做出反应，料带的张力变化较大时，控制系统无法及时达到平衡状态，而且价格较高。

上述技术为本领域重要的应用技术,但是在实践中各有优缺点。在薄膜切割的实际生产中，需要一种具有可操作性，高稳定和持久性的张力控制方法。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，一种薄膜生产中张力控制装置及其控制方法。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种薄膜生产中张力控制方法，采用带温度补偿的超声波检测模块实时检测薄膜料卷半径尺寸的变化量，张力控制器根据料卷半径尺寸的变化产生控制信号，通过控制可控恒流源输出的电流，以控制磁粉制动器相应改变输出的扭矩，以确保薄膜保持恒定的张力。

一种张力控制装置，主要包括张力控制器、磁粉制动器、可控恒流源和超声波检测模块，超声波检测模块实时检测薄膜料卷直径的变化量，张力控制器接收超声波检测模块所检测的料卷尺寸的变化量，产生控制信号，可控恒流源接收所述控制信号，并驱动磁粉制动器改变输出扭矩，确保薄膜保持恒定的张力。

所述超声波检测模块由信号处理模块和超声波传感器组成，信号处理模块有温度传感器，依据所在环境温度选择超声波速度参数，安装时，超声波传感器对准料卷轴中心线；精确测量超声波传感器距离料卷中心线的距离X，超声波检测模块检测的距离为Y，则料卷的半径R=X-Y。

所述张力控制器通过串口与超声波检测模块连接，实时获取料卷半径尺寸数据，并采用PID跟踪算法，通过其DA端口输出控制信号给可控恒流源，驱动磁粉制动器相应改变输出扭矩，保证薄膜保持恒定的张力。

可控恒流源的输入端为控制信号，输出端是与输入控制信号成线性关系的恒定电流；可控恒流源电流输出端与磁粉制动器相连接。

本发明可以全程自动完成原料张力调整与控制，减少人力成本，提高生产效率。它的优点是：①对执行部件的控制与原料卷径形成闭环系统，能实现实时张力控制；②无需张力传感器，使用微控制器、磁粉制动器及超声波测距模块，成本低；③产品针对以工业薄膜为主的各类可绕性柔软介质原料的生产加工领域，针对性强。

附图说明

图1是本发明控制示意图。

图2是一种恒定张力控制装置实施例。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。