破局传动控制难点 威科达张力控制方案显身手

在长材料的加工过程中，张力控制是传动控制的难点。

目前，张力控制技术已经广泛应用包装、印刷、标签、造纸、塑料、成衣、线缆、无纺、瓦楞纸加工等行业。

事实上，卷绕的好坏将是决定产品质量的关键，卷得太紧，容易使材料变形、拉断，卷得太松又容易使材料不紧凑，不利于搬运和运输，因而为了达到使卷绕紧凑，保证产品的质量，都要求在卷绕过程中，在材料上建立一定的张力，并保持张力为恒定值。

张力控制的方式分为三种：手动张力控制、开环张力控制和闭环张力控制。

手动控制好理解，就是输出或张力完全靠操作人员手动调节，因此当收卷或放卷的卷径变化时，张力也会发生变化。当卷径变化时，操作人员需要通过感觉来调整控制输出以保证张力不会过大或过小。对操作人员的经验要求比较高。

然而，手动张力控制受操作人员的状态影响较大，且效率比较低，因此逐渐被半自动和全自动的张力控制方式所替代。

半自动张力控制即开环张力控制方式通过控制电机、磁粉离合器、制度器等的转矩，间接控制片路的张力。输出或张力受操作人员调节和传感器输入计算；而全自动张力控制即使用张力传感器、浮动辊、自由式浮动辊等反馈器件，通过PID调节，实时修正电机速度、转矩，从面实现较高的张力精度。

深圳市威科达科技有限公司在张力控制技术上已经有十多年的研发经验，其开发出的基于专用伺服的恒张力控制系统，在锂电池隔膜分切机张力控制环节，把被动式拉力改进为主动换卷收卷式拉力，实现了微张力完美收放、启停时平稳控制、大小卷径不限制等控制特色，满足了锂电池材料隔膜生产过程中对9μ、12μ、16μ薄料分切的应用需求。

需要特别指出的是，之所以将被动式拉力改进为主动换卷收卷式拉力，是因为被动式拉力是中心卷曲收卷，完全跟随轴运动，而主动收卷体现的是伺服控制，主动收卷比被动收卷要求更高：在卷曲材料非常薄的时候，是没有办法用中心卷曲的方式收卷，只能依靠主动换卷收卷的方式；此外，主动换卷收卷式拉力要被动式拉力的速度快。

据悉，影响系统的张力的因素多种多样，如阻尼系数、线速度、卷径、卷材密度和宽度、芯轴直径等，然而在进行动态分析时，有些因素可看为定值或可忽略不计，其中对张力影响最大的为线速度和卷径，而且这种影响远远高于张力对他们的反作用。

因此，有业内人士提出，在设计时应着重对这两个因素进行综合考虑，使系统不仅对卷径的变化具有较强的鲁棒性，而且对速度的冲击具有较强的抵抗能力。

在威科达开发的全伺服张力控制解决方案中，采用伺服的专用算法计算卷径，系统简单高效，精准度高，可实现收放卷开环张力控制、收放卷闭环张力控制、过程张力控制等功能，达到高速生产（150-200m/min）、起动平稳（张力波动≤1N）、低速无抖动；收放卷径范围宽泛；加减速或急停急起时，张力稳定，张力精度控制在传感器量程的1-5%等理想的应用效果。

其中，威科达收放卷张力闭环控制解决方案适用于高精度要求的收放卷张力控制，如薄膜、标签纸、各种物料提出高要求收放卷张力控制的，性价比高。

该系统由张力传感器+信号放大器+专用伺服驱动器VBHG+伺服电机或张力摆角传感器+专用伺服驱动器VBHG+伺服电机组成，其优势主要体现在：

1、起动平稳，低速无任何抖动；

2、收放卷径范围宽泛，基本不受限制；

3、加减速或急停急起时，保证张力稳定，可以控制在0.1kg左右；

4、用伺服的专用算法计算卷径，系统简单高效，精准度高；

5、系统产品免维护，使用寿命达6-10年。

而在系统张力要求不高的情况下，如收放钢板、电缆等，为了节省成本，一般采用收放卷张力开环控制解决方案。该方案由接近开关（或编码器或模拟量信号）+伺服驱动VBH+伺服电机组成，具有伺服驱动直接计算卷径，省去PLC运算，伺服电机节能效率高以及系统简单，故障点降低的优势。

物料在进行印刷、涂布、烫金等工艺时，需要做过程张力控制。在这一方面，威科达产品拥有两个解决方案：一是由主机伺服+传感器+从机伺服组成的主从轴做随动控制实现过程张力控制，具有系统简捷高效，节省成本和伺服产品节能、免维护、使用寿命长的特点。

而方案二是运动控制板器做运动叠加，通过伺服实现精准过程张力控制，该系统将运动控制板卡、传感器、伺服驱动和伺服电机有机组合在一起，除了实现节省成本和延长使用寿命之外，还具有张力稳定的优势，使张力实时控制在0.1kg左右，不受加减速影响。

以开发细分行业解决方案为方向，依托威科达在张力解决方案上多年的深入研究，手握全伺服张力解决方案的威科达在印前印后设备、金属加工设备、包装设备、锂电设备、机器人等行业不断开疆拓土，其方案将张力信号放大器、张力控制器、伺服驱动器合三为一，使系统简单、成本降低，性价比高。同时，从站伺服与倍福、欧姆龙通讯顺畅、使用简单，与自有主站无缝配合。