沖床的數(shù)控改造及全自動送料裝置中的張力控制

1、沖床的數(shù)控改造及全自動送料裝置中的張力控制張力控制，通俗的講就是要控制卷取物休時保持物體相返拉長或者繃緊的力.早期的工業(yè)應(yīng)用中，張力控制并未引起人們足夠的重視，直到人們對卷収材料的質(zhì)量和表面質(zhì)量提岀趣來越嚴(yán)格要求的時候，張力控制技術(shù)才逐漸被各國電工程師車視起來.特別楚張力應(yīng)用咼廣泛的纖維造紙、塑料薄膜.電線、印刷品、磁帶等輕工業(yè)中F帶材或統(tǒng)材的收放卷張力對產(chǎn)品的質(zhì)罐起著至關(guān)重要的作用，在我們改造的設(shè)備中所用材料為0+07斑廉厚的鋁箔，卷的丈緊，容易使材料變形拉斷，卷的太松又容易便材料產(chǎn)生褶皺I所以要對材料張力進(jìn)荷控制確保系統(tǒng)穩(wěn)定，保證產(chǎn)品質(zhì)量.3,2張力控制方案的類型與選擇從控制方式上分類,張

2、力控制一般可以分為手動*半自動、全自動三類I叫它們的扶同之處.都是控制連接在卷筒上的制動器（或看是離舍器）轉(zhuǎn)距而得到合適的張力，從張力控制方式來看，手動和半自動都是屬于開壞控制.特別是手動式.靠人手動給定調(diào)節(jié)信號*以適應(yīng)轉(zhuǎn)矩的變化。而半自動可自動檢測.但不是閉環(huán)控制，所以控制精度不高，全自動是閉環(huán)控制，一般箱度較高，全自動張力控制是采用張力傳感器氏接測定卷料的張力，根據(jù)實測張力與設(shè)定目標(biāo)張力的差值按照特定的算法運慕之后口動改變磁粉離合器或若強(qiáng)務(wù)制動器的激勵電流，從而獲得所需姜的張力窮根據(jù)控制系統(tǒng)輸出的控制對象分，目麗主要有兩種張力控制系統(tǒng);一種是以磁粉制動器（離合器）為主要執(zhí)疔部件的張力控制設(shè)

3、備由于磁粉制動器的輸出轉(zhuǎn)距與通過其電感線圈的電流具有優(yōu)良的線性關(guān)系，因而貝要通過相應(yīng)的壓力檢測器件檢測現(xiàn)場的壓力值，對應(yīng)此輸岀相應(yīng)的通過磁粉制動器的激勵電流就能實現(xiàn)動恣控制，保持現(xiàn)場張力的恒定取這類張力控制系統(tǒng)主要用于低張力控制的造紙，紡織尊行業(yè)中；另外一種就是M變頻電機(jī)為執(zhí)荷部件的張力控制系統(tǒng)，茸主要特點就是通過控制變頻器的電流或者電壓來實現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速前控制方從而實現(xiàn)現(xiàn)場壓力的恒定，該類系統(tǒng)只要應(yīng)用于對速度狎張力都有較高要求的大規(guī)模工業(yè)系統(tǒng)中，如鋼鐵廳業(yè)，電纜制造業(yè)錚。磁粉制動器由干其體積小.重量輕，激磁功率小且具育良好的控制特性，再者考慮我們此次設(shè)計的系統(tǒng)中張力控制只是完成一定的張緊力控制控

4、制精度并不需要根萬，以及價糕問題，所以我們選取了手動控制方式的匾粉制動器作為張力控制的部件.3.3磁粉制動器的結(jié)構(gòu)與工作原理圖礎(chǔ)粉制動器的結(jié)構(gòu)磁粉制動器主要由主動轉(zhuǎn)子、從動轉(zhuǎn)子、固定支撐二部分組成.在主動轉(zhuǎn)子和從動轉(zhuǎn)子之間有工作間隙，其中填充著一定數(shù)量的軟磁性磁粉.必粉制動器設(shè)有勵磁線圈,軟磁材料和氣隙周國線圈組成磁賂在制動器線圈不通電的情況下（無激磁狀態(tài)），當(dāng)圓柱體旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，磁粉被壓在圓柱體的內(nèi)壁，磁粉與轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生間隙，離合器幾乎不產(chǎn)生空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，因而也幾乎不產(chǎn)生熱雖。當(dāng)線圈通電的時候，線圈中就產(chǎn)生了電流，隨后在磁路中就建立了磁場。主動件和從動件Z間的磁粉就連接成鏈狀，這時由

5、于存在磁粉間的連接力及主動件、從動件和碗粉之間的摩擦等，就可以傳遞轉(zhuǎn)距。主動件旋轉(zhuǎn)的時候，磁粉鏈傾斜成一個角度，電磁吸力分成法向力和切向力兩個分力，各磁路鏈切向力之和形成了總切向力，該切向力作用于從動轉(zhuǎn)子的半徑上就產(chǎn)生了傳遞的轉(zhuǎn)矩.激勵電流越大，則間隙中的険感應(yīng)強(qiáng)度增大，電磁吸力加大，傳遞的轉(zhuǎn)矩變大；反之，激勵電流減小，則傳遞的轉(zhuǎn)矩變小。調(diào)節(jié)激磁電流的大小，則能調(diào)節(jié)傳遞轉(zhuǎn)距的大小。當(dāng)激勵電流斷開時，則盛粉迅速恢復(fù)為無激磁狀態(tài)，解脫對制動器的控制.在磁粉制動器中，決定其特性好壞的一個很關(guān)鍵的要素就是磁粉性能的好壞，磁粉的導(dǎo)磁率越高并且剰磁越少，磁粉制動器的控制特性越好；磁粉導(dǎo)磁率越高，則通電時候

6、磁通建立的越迅速，主動旋轉(zhuǎn)部件和從動旋轉(zhuǎn)部件之間的力矩傳遞也更加完全.剩磁越少，則相應(yīng)的斷電瞬間力矩釋放越快，更能實現(xiàn)快速的控制效果。電流控制器主要為磁粉制動器提供一定功率的可變電流，以滿足激磯電流的需要，這部分要求大小能在一5安培之間調(diào)節(jié).3.4磁粉制動器的電氣工作特性轉(zhuǎn)矩和激勵電流的關(guān)系磁粉制動器轉(zhuǎn)矩和激勵電流的關(guān)系一般都稱作為靜特性。它是磁粉制動器主動端轉(zhuǎn)速n恒定，從動端制動時，磁粉制動器的激勵電流和輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系（切.當(dāng)磁粉制動簽激勵線圈沒有通電流的時候，由于主動旋轉(zhuǎn)部件和靜止部件Z間不存在磁的耦合，故只有一個初始的空載轉(zhuǎn)矩T”當(dāng)磁粉線圈通以激勵電流.這就在主動部件和靜止部件之間很

7、快的形成一種磁的耦合，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。其轉(zhuǎn)矩電流特性曲線如圖3.4.1所示。從圖中,我們可以看到磁粉制動器的曲線可以分為三個部分：非線性段.線性段和飽和段。非線件段就是前述的當(dāng)磁粉制動器勵磁線圈未通電時候，存在一個初始的空載轉(zhuǎn)矩T“這是由于軸承，密封摩擦以及剩磁等綜合作用的結(jié)果。線性段是最好的工作區(qū).由于此區(qū)間的3.4.2磁粉制動器的機(jī)械特性曲線圖戰(zhàn)粉制動器的杭械特性行；當(dāng)TaTTb時，n2隨T的增加而下降,時,n2=0.呈制動狀態(tài).圖是在磁粉制動器的主動端轉(zhuǎn)速nl,和激勵電流I為常數(shù)時，制動器從動端轉(zhuǎn)速n2和傳遞的a扭矩T之間的關(guān)系。當(dāng)負(fù)載、t轉(zhuǎn)矩TTa的時候,n2=nlF主動件與從動件同步運

8、即n2nl,這時呈滑差運行；當(dāng)TMTb轉(zhuǎn)矩和激勵電流近似的成線性關(guān)系.利用此特性就可以控制電流來控制轉(zhuǎn)矩，其調(diào)節(jié)范圍較寬，因而很容易應(yīng)用于工業(yè)控制當(dāng)中.當(dāng)激勵電流施加過大的時候，可以看到磁粉制動器力矩的輸出不再隨勵磁電流的增大而線性增加，這是由于磁性材料的飽和而形成的飽和段：當(dāng)激勵電流下降的時候.轉(zhuǎn)矩則沿著略高丁初始上升曲線的另一條曲線下降，這是由于導(dǎo)磁材料有剩磁和磁滯特性引起的緣故。35磁粉制動器的選型根抵控制要求，我們選取了山東淄博博山華碩磁粉制動器廠的FZ系列磁粉制動器，型號為FZ-25N.M,電流1.25A,電壓24V,轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試長時間運行，實踐證明性能穩(wěn)定可靠，運行良好。3.6小結(jié)本章主要介紹了張力控制的作用與意義，控制方案的選取,最后重點介紹了磁粉制動器的結(jié)構(gòu)與工作原