卷径（半自动）控制
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开环和闭环
什么是开环
卷轴 进给辊 主轴
控制装置 巻径计算
编码器 接近开关 张力控制装置 卷径（半自动）控制
制动力计算 使制动力变化
开启（open） 控制流程的环（loop）
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手动控制
卷轴 主轴
调整旋钮 电源装置 功率放大器 手动控制
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手动控制
收卷控制
主轴进给速度 主轴进给速度 扭矩控 制信号 磁粉制动器 （ZKB-HBN） 张力控制器 AC伺服放大器 速度设定位置旋钮 进给轴 脉冲
卷轴脉冲
卷径演算单元 （LE-40MD）
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张力控制系统的基础
机械各部分的称呼
张力检测器 张力检测器（LX-TD） 收卷轴
中间轴控制
扭矩控 制信号 C伺 服电机 AC伺 服电机 张力 信号 磁粉离合器 （ZKB）
最低使用可能スリップ回転速度 最低可使用滑差转速
逆転 逆转 入力 输入
ＧＭ
巻 径 卷 径
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张力控制专用术语
如果不进行定滑差控制
張力 张力 検出 检测 器 器
没有可使用的磁粉离合器 2000
発熱量（Ｗ） 发热量（W）
発熱量 发热量 卷轴扭矩 巻軸トルク 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0
进给电机 （Motor）
伺服电机 （Servo Motor）
进给电机(Motor）
调节辊 （Dancer Roll） ●伺服电机(Servo Motor)的放卷调节器(Dancer)机构 绳子
●磁粉制动器(Powder Brake)的放卷扭矩(Toraue)控制
被牵引车 牵引绳 (Rope)
牵引车
后续车
锥度张力控制
定张力控制
控制张力 N
锥度比
锥度张力控制
０
最小直径
卷径
mmφ
最大直径
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张力控制专用术语
轴切换（卷轴转换）
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张力控制专用术语
逆转输入
張力 张力 検出 检测 器 器
卷轴转速 巻軸回転速度
巻出し 放卷辊 ロール
最低使用可能スリップ回転速度 最低可使用滑差转速
制动力 使张力变化 与目标张力比较 使制动力变化
张力控制装置
关闭（close） 控制流程的环（loop）
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开环和闭环
什么是开环
卷轴 进给辊
也称非反馈控制
主轴
编码器 接近开关 张力控制装置
在张力控制中，也称半自 动控制 在英文中，英語称为半自 动控制（semi automatic control ）
1000
励磁电流（％）
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电磁磁粉离合器和制动器的工作原理
离合器 定子 磁粉 线圈 传动体 从动体 轴承 从动体 轴(输出) 制动器
断 开 时
轴承 传动体 轴(输入)
电流断开时，将不传递扭矩 离合器 磁通
离合器的输出端固定
连 结 时
电流接通时，磁粉沿着磁 通连结成封闭状 → 传递 扭矩 扭矩传递路径
主轴进给速度 主轴进给速度 磁粉制动器 （ZKB-HBN） 扭矩控 制信号 张力控制器 AC伺服放大器 速度设定位置旋钮 进给轴 脉冲
卷轴脉冲
卷径演算组件 （LE-40MD）
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张力控制系统的基础
机械各部分的称呼
张力检测器 收卷轴 张力检测器 扭矩控 制信号 调节辊位置 C伺 服电机 AC伺 服电机 放卷轴 张力 张力控制器 变频器 AC伺 服电机 张力信号 张力表 AC伺服放大器 AC伺服放大器 进给轴 脉冲 收卷电机用 速度命令 张力检测器 张力 信号 磁粉离合器 （ZKB）
机械各部分的称呼
张力检测器 收卷轴 张力检测器 扭矩控 制信号 调节辊位置 张力 信号 磁粉离合器 （ZKB） 张力检测器
放卷控制
放卷轴 张力
AC伺服 电机 AC伺服 电机
张力控制器 变频器 AC伺服放大器 AC伺服放大器 进给轴 脉冲 收卷电机用 速度命令
AC伺 服电机 张力信号 张力表 （LM-10PD）
张力控制装置讲座
基础篇
德国海纳电子有限公司
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何谓张力控制？
做什么（目标）
纸张、胶片 → 称为 Web 线材、丝线 etc.
为什么（目的）
提高加工精度、提高时效、提高材料利用率
如何做（手段）
控制材料放卷、收卷、中间部分拉伸状况
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各种长尺寸材料
纸类 塑料薄膜、胶片 铝箔、压制品 铜箔、金属箔、电线类 纤维
收卷控制用 巻取制御用 インバ ー タ 变频器
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需要决定进给速度的部分！
由卷轴控制放卷速度
Ｍ
パ 磁粉离合器 ウ ダ クラッ チ
ＩＮＶ
放卷电机 巻出モ ー タ 放卷控制用 巻出制御用 再现选择 回生オ プ ショ ン 变频器 インバ ー タ
Ｍ
巻取モ ー タ 收卷电机
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张力控制系统的基础
先行车
●例如，用牵引绳(Rope)牵引没有驱动装置 (Driver)的车子
●例如，两辆车的同步驾驶
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能进行这样的控制吗？
使用磁粉制动器和离合器
パ磁粉制动器キ ウ ダ ブ レー
パ磁粉离合器 ウ ダ クラッ チ
Ｍ
收卷电机 巻取モ ー タ
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能进行这样的控制吗？
不能只往自己的一边拉！
Ｍ
巻取モ ー タ 收卷电机
ＩＮＶ
Ｍ
巻取モ ー タ 收卷电机
巻取制御用 收卷控制 インバ ー タ 用变频器
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何谓扭矩？
力的平衡
1m 1m
使物体绕旋转方向转 动的力
1m
1N
1N
1N
1N
扭矩 = 1(N) × 1(m) = 1Nm
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谁会赢？
转动棒球棒
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谁会赢？
矢量变频器
扭矩对指令成正比 无需保养 转动时在极低扭矩区 域的控制也较稳定 收卷取控制时需要注 意扭矩控制范围
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执行机的种类和特点
执行机有各自的特点
种类 项目 磁粉
离合器／制动器
磁滞
离合器／制动器
空气
离合器／制动器
AC 伺服电机
矢量 变频器
扭矩直线性 扭矩再现性
扭矩控制范围
Ｍ
ＩＮＶ
パ ウ ダ ブ レー キ 磁粉制动器
放卷电机 放卷控制 巻出モ ー タ 巻出制御用 回生オ プ ショ ン 再现选择 インバ ー タ 用变频器
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收卷控制
提起货物
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收卷控制
也称绕紧（wind） 拉紧材料进行收卷 必须加力（能量） 进行收卷
パ ウ ダ クラッ チ 磁粉离合器
200 300 400 500 卷 径 （mm￠） 巻径（mmφ）
600
离合器输入－定转动收卷控制例
离合器输入－定控制中离合器 发热量的变化
巻取ロール 收卷辊
1500 1000 500 0
巻軸センサ 卷轴传感器
HAEHNE LE-
磁粉 パウダ 离合器 クラッチ
0
100
テンション 张力控制器 コントローラ Ｍ
收卷电机 巻取モータ
計算条件 计算条件 巻径：１００～５００mmφ 卷径：100～500mm￠ 張力：２０ｋｇｆ 张力：20kgf ライン速度：１００m/min 线速度：100m/min クラッチ入力回転：３６０r/min一定 离合器输入转速：360r/min一定
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电磁磁粉离合器和制动器的工作原理
磁隙放大照片（从离合器端面用摄像机拍摄）
传动体（输入）
传动体 磁粉
（ 空 转 时 ）
励 磁 关 闭 时
从动体（输出）
磁
间 粉
隙
摄像机拍摄
从动 体
输入端
输出端
磁通
线圈 磁粉
（ 连 结 时 ）
励 磁 开 启 时
磁粉充满在磁隙中
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扭矩传递経路
执行机的种类和特点
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执行机的种类和特征
磁粉制动器、离合器
电流扭矩成正比关系
120 100 传 递 扭 矩 （ ％ ） 80 60 40 20 0 扭 矩 20 （ Nm ） 10 30 0.8A
可连续滑差运转
40
励磁电流 1.24A(一定)
0.5A
20
40
60
80
100 120
500 滑差转速（r/min）
パウダ 磁粉 ブレーキ 制动器
テンション 张力控制器 コントローラ
卷 径 巻 径
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张力控制专用术语
逆转输入
張力 张力 検出 检测 器 器
卷轴转速 巻軸回転速度
巻出し 放卷辊 ロール
磁粉 パウダ 离合器 クラッチ 逆转输入用 逆転入力用 齿轮电机 ギヤドモータ
テンション 张力控制器 コントローラ
空气制动器、离合器
气圧和扭矩几乎成正比 可以用孔数改变扭矩 扭矩因滑差转速而异 产生衬里及圆盘的摩耗 粉
静 扭矩（N·m） 动
气压（MPa）
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执行机的种类和特点
AC伺服
扭矩对指令成正比 无需保养 在极低扭矩区域，控 制不稳定 不适合低速下的控制 （扭矩波动）
○ ○ ◎1～100% ○磁粉 ◎
○ ◎ ○5～100% ◎ △