УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НАТЯЖЕНИЕМ БУМАЖНОГО ПОЛОТНА В РУЛОННЫХ ПЕЧАТНЫХ МАШИНАХ

Техническое решение относится к устройствам стабилизации натяжения бумажного полотна на заданном уровне и может быть использовано в полиграфии, в частности, в рулонных печатных машинах.
Для обеспечения стабильной работы рулонной печатной машины необходимо поддерживать постоянное натяжение бумажного полотна для получения качественной печатной продукции. Такая стабилизация достигается применением системы автоматического регулирования натяжения полотна, включающей датчик натяжения полотна и исполнительный орган, обеспечивающий это натяжение.
В большинстве рулонных печатных машинах натяжение бумажного полотна создается тормозным устройствами различных конструкций, например, устройством с применением прошковой муфты, воздействующим на шпиндель, на котором рулон закреплен [1].
Недостатками таких тормозов являются:
- низкая точность регулирования тормозного момента, особенно при малой скорости вращения рулона и работе с тонкими ленточными материалами;
- напряженный тепловой режим, требующий дополнительной вентиляции тормозной системы.
Известно устройство стабилизации натяжения обрабатываемого рулонного материала, где в качестве исполнительного устройства используется двигатель постоянного тока (ДПТ), вал которого механически связан с осью рулона [1].
Недостатком такого способа управления натяжением является использование ДПТ, который требует профилактического обслуживания коллекторно-щеточного узла и имеет ограниченный срок службы из-за износа коллектора.
Технической задачей полезной модели является создание эффективной системы автоматического управления натяжением бумажного полотна благодаря подержанию точности заданного натяжения бумажного полотна в процессе проводки его через секции рулонной печатной машины.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи, достигается тем, что в устройстве стабилизации натяжения используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД), установленный соосно с рулоном и управляемый преобразователем частоты (ПЧ). Контроль натяжения осуществляется тензометрическим датчиком, установленным на подвижном валу лентопроводящей системы, выходной
сигнал которого служит обратной связью в системе управления. Предлагаемое техническое решение отличается конструктивной простотой и удобством настройки.
На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства автоматического управления натяжением бумажного полотна, которая содержит следующие узлы и элементы: 1 - асинхронный двигатель с короткозамкнутый ротором (АД), установленный соосно с рулоном; 2 - датчик натяжения полотна (ДН); 3 - измерительный усилитель (ИУ); 4 - рулон обрабатываемого материала; 5 - регулятор натяжения (РН); 6 - преобразователь частоты (ПЧ).
д.нат.
о.с.нат.
з.нат.
у
с
с
1
1
эм.
нат.
нат.
л
з.нат.
На чертеже также обозначены следующие параметры: U - выходное напряжение тензометрического датчика; U - напряжение обратной связи по натяжению; U - напряжения задания натяжения полотна, U - напряжение управления ПЧ; U - трехфазное переменное напряжение сети; ƒ - частота напряжения сети; U, ƒ - напряжение и частота на выходе ПЧ; М - электромагнитный тормозной момент двигателя; М - момент от усилия натяжения полотна; ω - угловая скорость рулона; F - сила натяжения полотна; V - линейная скорость полотнп; U - напряжения задания номинального натяжения.
эм
нат
з.нат.
о.с.нат.
з.нат.
эм.
Устройство работает следующим образом. Для обеспечения работоспособности рулонной печатной машины необходимо обеспечить проводку бумажного полотна через печатные секции машины с номинальным натяжением, величина которого должна регулироваться автоматически. Необходимое натяжение полотна создается за счет приложением к оси рулона тормозного момента М, действие которого противоположно действию момента натяжения М. Для этого на регулятор натяжения 5 подается напряжение задания номинального натяжения U. После сложения его с напряжением U от измерительного усилителя в регуляторе натяжения РН подается сигнал в систему управления ПЧ, на выходе у которого формируется напряжение питания асинхронного двигателя 1 заданной амплитуды и частоты. От датчика натяжения 2 подается на вход регулятора U напряжение задания номинального натяжения полотна.. В результате асинхронный двигатель 1 устройства создает электромагнитный тормозной момент М и обеспечивает автоматическое регулирование натяжения полотна согласно заданию в автоматическом режиме.
нат.
нат.
эм.
о.с.нат.
у
з.нат.
о.с.нат.
у
у
з.нат.
у
1
1
эм.
В процессе работы печатной машины радиус рулона уменьшается, что приводит к уменьшению момента М и увеличению натяжения ленты, в результате чего нарушается равенство моментов натяжения полотна М и тормозным моментом М создаваемым двигателем. Изменение натяжения полотна вызывает изменение напряжения на выходе датчика натяжения 2 и соответственно напряжения U, что приводит, в свою очередь, к изменению U подаваемого на ПЧ, согласно зависимости: =(U-U)·K, где K - коэффициент усиления РН, U - напряжение задания номинального натяжения задаваемое с учетом механических характеристик полотна. Изменение U приводит к изменению U и ƒ, что в свою очередь, ведет к изменению электромагнитного момента М двигателя, что обеспечивает стабилизацию натяжения.
у
у
эм.
нат.
В зависимости от величины натяжения полотна напряжения U может менять знак, что определяет режим работы асинхронного двигателя 1. В том случае, когда фактическое натяжение ленты больше заданного значения, с помощью регулятора натяжением 2 автоматически устанавливается двигательный режим асинхронного двигателя 1, который приводит к увеличению скорости разматывания рулона, в результате чего уменьшается натяжение полотна. Если фактическое натяжение полотна меньше заданного значения, то так же автоматически устанавливается режим торможения, что приводит к снижению скорости разматывания рулона и увеличению натяжения полотна. Если фактическое натяжение равно заданному натяжению, то напряжением управления U задается электромагнитный момент торможения М, действие которого направлено противоположно моменту натяжения М, что обеспечивает номинальное натяжение бумажного полотна.
у
Таким образом, сущность полезной модели состоит в том, что устройство способно осуществлять автоматическое регулирование натяжение бумажного полотна как в двигательном режиме в зависимости от знака напряжения управления U преобразователя частоты, так и в режим торможения путем противовключения.