卷筒紙印刷機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式已經(jīng)擯棄主電機(jī)通過(guò)長(zhǎng)軸帶動(dòng)各機(jī)組運(yùn)行的落后方式，改為用伺服電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)各印刷機(jī)組的模式，采用變頻器控制的張力系統(tǒng)(見(jiàn)圖5)，不但使卷筒紙印刷機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，而且還節(jié)約了大量的資源。

3 變頻器控制張力的工作原理

卷筒紙印刷機(jī)在印刷過(guò)程中，紙帶的線速度保持不變，紙卷在不同的轉(zhuǎn)速下完成收放卷過(guò)程。為保證印刷質(zhì)量，紙卷和印刷機(jī)組之間要保持一定的張力，才能保證印刷準(zhǔn)確，不至于出現(xiàn)紙張松弛、斷裂和影響套印精度等的問(wèn)題。

3.1 卷筒紙放卷過(guò)程

卷筒紙紙帶放卷過(guò)程的原理，實(shí)際上是一條螺旋升角為紙張厚度的阿基米德螺線，為計(jì)算簡(jiǎn)單可以將紙卷近似看成若干同心圓，在放卷時(shí)，紙卷當(dāng)前直徑可按式(1)計(jì)算(如圖6所示)。

D=D0-2nd (1)

式中：D為當(dāng)前的卷徑;

D0為放卷為紙卷起始外徑(收卷時(shí)D0為紙心直徑，紙卷直徑D=D0+2nd);

n為紙帶層數(shù);

d為紙帶厚度。

3.2 紙卷的轉(zhuǎn)速計(jì)算

放卷過(guò)程卷筒紙直徑不斷縮小，每一層紙張的轉(zhuǎn)速都在變化，但印刷過(guò)程的紙張行進(jìn)的線速度基本固定不變，每層紙張的轉(zhuǎn)速可由式(2)求出(如圖7 所示)。

如果卷筒紙印刷機(jī)的印刷速度為40 000 張/h，每張印品裁切幅面為0.546 m，那么紙張的線速度為364 m/min。如果紙卷的起始直徑為D=1.2 m，其周長(zhǎng)為3.14伊1.2 m=3.768 m，紙卷的第一層轉(zhuǎn)速為96 r/min。當(dāng)紙卷放卷轉(zhuǎn)到紙心時(shí)，如果D=0.2 m時(shí)，其周長(zhǎng)為3.14伊0.2=0.628 m，則最后一層的轉(zhuǎn)速為580 r/min。為保持一定的張力，紙卷的轉(zhuǎn)速應(yīng)該滯后一些(如圖7所示)。

根據(jù)卷筒紙印刷機(jī)的實(shí)際印刷速度和紙卷外徑及內(nèi)徑尺寸，可以計(jì)算出放卷到一定的直徑時(shí)的紙卷的轉(zhuǎn)速，從而得出如圖8 所示速度變化曲線圖，以此可作為變頻器調(diào)速變化設(shè)定的依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，變頻器市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)用于張力控制系統(tǒng)的專用變頻器，變頻器廠家還提供了豐富的張力控制專用模塊，主要模塊包括卷徑計(jì)算模塊、張力錐度模塊、慣量力矩補(bǔ)償模塊、自動(dòng)換卷模塊、斷帶檢測(cè)模塊等。這些配套模塊可以實(shí)現(xiàn)張力開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)矩模式、張力閉環(huán)速度模式、張力閉環(huán)轉(zhuǎn)矩模式等控制方式。變頻器應(yīng)用的產(chǎn)品除卷筒紙印刷機(jī)放卷張力控制以外，凹印機(jī)、表格機(jī)、分切機(jī)、復(fù)卷機(jī)的放卷和收卷張力控制系統(tǒng)也可以得到解決。