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關于糾偏器的精度問題解答

文章來源:惠州市愛博智控設備有限公司 人氣:3189 發表時間:2016-09-23 10:27:08
  作為卷材糾偏器的供給商, 我們會被問到一個最常見的題目: “你們的糾偏器的精度是多少?” 假如我給你一個快速的回答:例如 “我們的精度通常在+/-多少個毫米以內?!?你就應該懷疑我的回答得出處。由于在你的題目中沒有提供足夠的信息來確定糾偏器的終極精度。

  通常,糾偏器的精度決定于三個因素:進卷卷材的偏差,糾偏系統本身的精度,糾偏器的安裝精度。僅僅根據糾偏系統的設計詢問糾偏器的精度就像僅根據汽車和輪胎的設計詢問汽車能多短的時間內停下來一樣。假如我們不知道汽車停止前行的駛速度和公路的路況(水泥表面,石子路,或尼清表面),我們是不能夠正確地回答這個題目的。進一步說,卷材的特有行為:進卷卷材的位置偏置,卷材的橫向運動或擺動的大小都是決定糾終極糾偏精度的重要因素。


  讓我們先來問一個簡單的題目:我們為什么需要糾偏器?答案對于業內人士一目了然:我們可能必須在涂層、印刷、復合、分切、收卷工藝之前把卷材的邊或中心線對準,否者卷材的橫向錯位便會造成浪費甚至停機。這就是我們為什么要采用糾偏器的原因。通常糾偏器的跟蹤方式由三種:跟邊,跟中線和跟線糾偏。


  那么我們又如何定義糾偏器的精度呢?糾偏器通常是安裝在關鍵工藝的上游,而且離該工藝越近越好,從而最大限度的減少進進關鍵工藝時的位置偏差錯誤。作為糾偏器的供給商,我們只能關注卷材剛從探頭出來時的邊,線或中線的位置。所以我們建議在離關鍵工藝最近的位置安裝糾偏器,但假如終端用戶在糾偏器和關鍵工藝之間又安裝上什么樣的機器,或是輥軸的精度或平行度不好而影響了糾偏的精度,我們是無法控制的。所以,從糾偏器供給商的角度(也是這篇文章的角度),糾偏系統的精度定義為卷材在剛從探頭出來時的位置精度。

  大家都知道,糾偏器的驅動器是有一個驅動極限的。 所有的糾偏器都可以糾正一定范圍內的位置偏移,而這個范圍是一定要小于驅動器的驅動極限的。驅動器的極限是可以跟據用戶的需要而調整的。大多數的的驅動器都有正負75毫米的驅動極限。對于這種驅動器來說,假如進卷卷材的位置偏移超過75毫米,糾偏器便會由于移動到極限位置而停止,無法教準超過75毫米的那部分的位置偏移。

  卷材的橫向運動如何影響糾偏的精度是一個較復雜的題目。橫向運動速度(Vy) 由三個組成部分:(1)橫向移動的大小 (S)(2)卷材的長度 (L) (3)卷材的速度(Vx)我們可以得到橫向運動速度 (Vy) 其他三個變量的關系:公式一。

  通常,橫向移動的速度越快,糾偏的困難越大,根據這個公式,橫向移動發生的時間是非 (tx)是一個影響糾偏精度的重要因素。

  當橫向位置偏移發生在極短時間內時我們稱這種位置偏移為即時位置偏置。 這種偏置通常是在卷材的長度短較短或卷材速度很高時產生的。 這種即時的位置偏置也可能是由材料,設備,或工藝變化 (例如張力忽然變化)而造成的。譬如由于不理想的卷材切換粘接時而產生的橫向位置偏置。由于這種位置偏移是即時的, 所以這種位置偏移的橫向速度是無窮的,也因而是最具挑戰的位置偏移。之所以最具挑戰是由于糾偏器不可能有一個無窮大的跟蹤速度,從而,對于這種即時位置偏置,糾偏器會有一個糾偏滯后。為了進步糾偏的質量,我們要盡量避免或減少進卷時的即時位置偏置。

  假如橫向偏移(S)始終保持在中心線的一邊,我們稱之為穩定狀態的偏置。這是放卷過程中常見的偏置。卷材穩定狀態的偏移通常是由于卷材與卷筒,卷筒與脹氣軸, 放卷機架與后續工藝中心線之間的偏差所造成的。另外,在傳輸過程中,穩定狀態的偏置也會由于不平行的導輥,不均直徑的導輥,卷材自身的袋狀特性,或外力,例如空氣氣流而產生。穩定狀態的偏置沒有橫向的運動速度。因此,只要糾偏器的驅動器的驅動極限大于卷材穩定偏置的間隔,穩定狀態的橫向偏置不會影響糾偏精度。

  除了即時位置偏置和穩定狀態的偏置之外,卷材也會產生漸進的橫向位置偏移,這種偏移產生的原因有很多種:卷材的不整潔或傾斜的邊,袋狀邊,松動的滾軸的移動,卷材在滾軸上的滑動或粘碾都會造成卷材的游移;機器或工藝的工作條件改變也會造成漸進的卷材位置偏移。例如張力,速度,潤滑,或溫度的改變都會干擾卷材傳輸的機制,從而引起卷材逐漸偏移。

  另外,糾偏器也可能引起卷材偏移。 假如控制回路沒有調整好,探頭的盲區太大,或者驅動器有連接松動/反彈的現象,那么糾偏器系統便會造成卷材的偏移。其中造成驅動器連接松動/反彈的原因有多種:驅動器連接件與機架的配合不緊密,滾軸軸承的軸向微移,糾偏器框架的變形等等。每一種糾偏器都有幾個重要的安裝指標,其中包括:校準寬度,卷材纏繞角度,擺動中心的位置和擺動的方向等等。假如安裝和設計時忽略了這些因素的安裝要求,糾偏器便可能造成卷材偏移和不穩定控制。在這里我們就不具體討論這些指標了。


  糾偏器采用按比例反饋的控制回路。顯而易見,控制回路由卷材,探頭,控制器,和驅動器組成。探頭探測卷材的偏移,發送給控制器一個偏移信號;控制器再發出一個校準信號給驅動器;驅動器提供一個校準速度推動卷材向相反的方向移動。驅動器移動的速度將與探頭探測到的偏移信號成比例。


  敏感的糾偏器通常都有較高增益(GAIN)設置,從而具有較快的響應速度。整個系統的增益是每一個組成部分的增益的函數。

  探頭的增益(K1)是隨卷材偏移而變化的電流或電壓信號;驅動器的增益(K3)是驅動速率(毫米每秒),驅動速率是隨輸進電壓而變化的; 控制器的增益(K2)是調整整個控制回路的,并有補償連接件的松動/反彈和其他非理想的元件的誤差的功能。為達到最優化的系統增益,糾偏器供給商要設計和計算每一個組成部分及系統的增益。

  整體開放性系統的增益可以用Ks來表示,Ks(系統)=K1*K2*K3。這些增益的單位分別是:毫安/英寸,伏特/毫安, 和英寸/秒/伏特, 這樣我們便有了系統增益的單位:英寸/秒/英寸或1/秒(又稱逆秒)。實際上,整個開放性系統能夠獲得低到4逆秒或更低,高到40逆秒或更高。 整個系統的增益越高,精確度就越好。精確度或校準后的偏移可以用位置偏移速度 (Vy:由公式1得到)除以系統增益來得到 (公式2)。

  例如,假如系統的增益是20逆秒(20/秒), 而橫向偏移率為12毫米每秒, 實際精確度將為0.6毫米。假如系統增益增至40逆秒, 精確度將為0.3毫米。當橫向偏移率為4毫米每秒,系統增益為40逆秒時,糾偏精度便可以達到0.1毫米。

  這里我們假設系統沒有任何連接件松動/反彈。但通常系統都會有一定程度的宋東/反彈。而連接件松動/反彈會產生兩個題目, 第一,直接增加了糾偏器的輸出錯誤。 第二,破壞控制回路穩定性,迫使其降低增益, 進一步降低了系統的正確性。 例如,在橫向偏移速率為2.5毫米每秒和系統增益為40逆秒, 正確度將為0.0625毫米。然而,假如系統有連接件松動/反彈時,系統的精確度便會大大降低,甚至會超出0.3毫米。所以,系統連接件的安裝一定要緊湊,避免任何松動和反彈。

  另外一個值得留意的誤區是:驅動器僅擁有足夠快響應的速度是不夠的,它還需要有足夠大的起始推動力以克服起始推動時和反方向拉動時的大阻力。對一個有兩噸重的放卷機構,驅動器需要的起始推動力要遠遠大于行進間糾偏系統的驅動器的起始推動力。螺旋推桿式的機電驅動器可推動高達50噸的載荷,和40毫米每秒的速度,這是液壓系統無法媲美的。

  糾偏系統也有一個內設的響應速度(頻率帶寬),該頻寬能夠對高頻率的偏移進行反應。 系統的頻率帶寬可以用開放性控制回路的收益除以2p來得到。 一個增益為40逆秒的糾偏系統有大約6.4 赫茲的帶寬, 因此,該系統可以糾正頻率低于6.4赫茲的漸進卷材偏移。頻率帶寬也決定了即時位置偏移經過糾偏后的輸出的錯誤的大小。頻率帶寬越大對即時位置偏移的響應速度就越快,輸出的校準后的偏移也越小。

  現在,讓我們回到原來的題目:“你們的糾偏器的精度是多少?”要能夠自信的回答:“不到+/- 0.1毫米”。 你的糾偏器和卷材需要具有以下幾個條件:
  1) 輸進的卷材偏移是穩定狀態的偏置。
     2) 輸進的卷材偏移是在驅動器極限范圍以內的漸變的卷材偏移。
     3) 糾偏器連接件的松動/反彈或探頭的盲區要足夠小。
     4) 驅動器的起始推動力要足夠大。

  另外,你還要確認你的糾偏系統具有以下的特性:
  1) 40逆秒的增益
  2) 最大的橫向位置偏移率小于4毫米/秒 (25米每分鐘線速度時,橫向偏移角小于6度)
  3) 任何機架或卷材的橫向周期擺動的頻率小于6.4赫茲。(25米線每分鐘速度時,周期擺動的波長大于76 毫米)
  當增加卷材的線速度到250米每分鐘時,要達到0.1毫米的精確度,那么橫向偏移角就要小于0.6度, 周期擺動的波長就要大于760毫米。

  這些條件聽起來似乎有些苛刻,但要達到0.1毫米或更小的精確度,卷材,糾偏器,設備便一定要滿足以上要求。通常0.3毫米的精度便可以滿足大多數的卷曲應用,這也是大多數糾偏器在常規設置的情況下能夠達到的精度。這樣的精度對進卷卷材的質量和設備的要求也大大降低了。

  綜上所訴,假如你想購買一架糾偏器并要求其達到一定的正確性,你不但要考慮糾偏器的糾偏能力,而且要考慮到你的卷材的特性和其在你的設備上的運動行為。假如較高的精確度可以使你的生產線生產出更有競爭力的產品,并同時減少你的生產浪費,那么你就需要購買一臺具有較大的系統增益,較快的驅動器反應速度,盡可能小或沒有連接件松動和驅動器反彈的糾偏系統。
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