卷料加工中的跑偏與糾偏控制

卷料加工中的跑偏與糾偏控制2021-05-12卷對卷加工中卷料運行的跑偏與糾偏跑偏與糾偏跑偏卷料在加工運行過程中，由于多種因素的影響，造成卷料圍繞前進方向中心軸心左右擺動或偏向一側(cè)的現(xiàn)象，成為卷料運行跑偏。跑偏的危害卷料跑偏會造成卷料加工中收卷不齊，從而造成物料加工裕量浪費和下一道工序的加工不良；卷料跑偏會嚴(yán)重影響本道工序中物料的加工定位精度，從而造成本工序的加工不良單純以增加張力的方式校正卷料運行跑偏，有可能造成卷料拉斷或張力引起的漲縮變形，從而增大本工序的加工不良；糾偏定義采用非張力控制方式實現(xiàn)對卷料跑偏的中心校正或補償方式稱為糾偏動作；方式糾偏機構(gòu)依據(jù)卷料偏移檢測傳感器的布置方式分為EPC（邊緣檢測）和CPC（中心檢測）糾偏方式；卷對卷加工中卷料運行跑偏的影響要素卷對卷加工物料運行跑偏原因物料缺陷物料結(jié)構(gòu)張力不平衡、分條裁切不規(guī)整、物料表面平整度較低都有可能引起卷料運行跑偏設(shè)備設(shè)計物料傳輸輥筒結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)、設(shè)備糾偏與張緊機構(gòu)設(shè)計不當(dāng)都有可能造成卷料運行跑偏設(shè)備安裝設(shè)備輥筒系筒安裝不水平、同一立面不垂直、輥筒加工幾何公差超差、安裝穩(wěn)定性差，都有可能造成卷料運行跑偏輥筒不良輥筒加工不良、安裝不良、表面磨損不良都會造成卷料運行中受到的張力和摩擦力橫向不均勻而造成卷料運行跑偏前工序不良前工序加工收卷張力不均勻、收卷出現(xiàn)塔型偏差也都會造成卷料運行跑偏加工工藝加工工藝安排不合理，物料張力、糾偏設(shè)置過近、封閉面加工不平整也會造成卷料運行跑偏物料運行方向應(yīng)該與輥筒軸線方向成90°垂直夾角，偏離垂直夾角的方位角“α”稱為跑偏角。

卷料進給搖擺產(chǎn)生的位置偏差制作不精確的料卷或安裝位置不穩(wěn)定的料卷，在喂料時會產(chǎn)生周期性的搖擺位置錯誤材料運行中產(chǎn)生的位置偏差在實際生產(chǎn)中，材料在運行過程中由于，機械結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、氣流等影響使材料位置出現(xiàn)偏差

卷對卷加工中卷料運行跑偏的原因卷料加工的輥筒轉(zhuǎn)動慣量、張力和糾偏關(guān)系輥筒的半徑、材質(zhì)、輥長決定輥筒的轉(zhuǎn)動慣量大小輥筒的轉(zhuǎn)動慣量決定了卷料張緊的張力大小和分布張力大小和分布影響卷料跑偏的作用力分布和大小跑偏作用力決定了糾偏作用力的大小輥筒的半徑、材質(zhì)和輥長對糾偏器的選型有直接影響卷料加工設(shè)備的輥筒安裝水平度、張力和糾偏關(guān)系卷料加工設(shè)備的輥筒安裝的上下水平度、左右水平度、圓度和輥筒材質(zhì)表面狀態(tài)決定了卷料在運行中與輥筒的表面摩擦力分布輥筒對卷料運行的表面摩擦力分布決定了卷料運行跑偏的驅(qū)動力分布卷料運行跑偏的驅(qū)動力分布和大小影響了卷料運行所需的張緊力和糾偏力的大小卷料加工設(shè)備輥筒安裝的高度水平度和左右水平度對卷料運行跑偏和糾偏有重要的直接影響卷對卷加工中卷料運行跑偏量的計算計算公式：F＝K

x

Lxtanα

式中：

F——

卷料跑偏量，單位：mm;K——

卷料跑偏系數(shù)；L——

卷料的自由帶料長度，單位：mm;α——

卷料跑偏角，單位：度。卷對卷加工中卷料運行跑偏速度的計算計算公式：Vα＝vkxVcxtanα

式中:

Vα——

卷料跑偏速度，單位：mm/s;vk——

卷料跑偏速度系數(shù)，其大小與輥筒表面狀態(tài)、卷料與輥筒包角等

有關(guān)，理想狀況下可取值1.0；Vc——

輥筒的圓周線速度，單位：mm/s；

α——

卷料跑偏角，單位：度。卷對卷加工中卷料運行的張緊力與卷料運行跑偏的關(guān)系張緊力與卷料運行跑偏關(guān)系張緊力不足張力不足會造成卷料運行中的橫向偏移得不到抵消控制，因而容易造成卷料運行跑偏張緊力波動張緊力波動造成卷料運行中的橫向偏移力波動和糾偏系統(tǒng)工作的不穩(wěn)定，從而容易造成卷料運行跑偏張緊力偏大張緊力適當(dāng)或略強有助于抵消卷料橫向偏移力并提高糾偏機構(gòu)的工作穩(wěn)定性，因而有助于改善卷料跑偏量，但張力往往受工藝限制卷料運行糾偏機構(gòu)的組成與功能卷料糾偏機構(gòu)組成傳感器實時感知卷料運行的偏移量并發(fā)送偏移量信號控制器提供偏移量、偏移檢測靈敏度、糾偏量計算和控制信號處理執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)對控制糾偏信號的響應(yīng)、執(zhí)行與信號反饋動作糾偏機架聯(lián)結(jié)與固定糾偏執(zhí)行機構(gòu)并保證糾偏動作的持續(xù)穩(wěn)定重復(fù)做動卷料運行糾偏機構(gòu)的工作原理及系統(tǒng)組成ControllerInterfaceActuatorSensorsOperatorpanelWebposition傳感器：檢測物料的當(dāng)前位置控制器：計算對比當(dāng)前材料位置與材料目標(biāo)位置，驅(qū)動糾偏電機執(zhí)行機構(gòu)：移動改變物料位置物料：移動到目標(biāo)位置卷料運行糾偏器的傳感器類型糾偏傳感器光電傳感器原理通過可見光圖像識別信號檢測卷料邊緣與設(shè)定中心值的偏差進行卷料偏移量檢測和校正特點結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性高，適合檢測各類標(biāo)線或邊沿規(guī)整的卷料紅外傳感器原理利用紅外信號的光電轉(zhuǎn)換實現(xiàn)對卷料邊緣糾偏位移量檢測特點適用于怕光、透氣或網(wǎng)狀物料的邊緣跑偏位移量的檢測電磁傳感器原理利用金屬卷料通過電磁傳感器引起的電磁參數(shù)的變化進行卷料偏移量的檢測與校正特點可以同時對金屬卷料的寬度和厚度變化進行檢測，特別適用于金屬導(dǎo)體卷料的應(yīng)用超聲波傳感器原理通過超聲波信號的壓電轉(zhuǎn)換量檢測卷料邊緣與設(shè)定中心值的偏差進行卷料偏移量的檢測與校正特點結(jié)構(gòu)簡便，但對卷料邊緣打引導(dǎo)孔的物料容易造成檢出信號的不穩(wěn)定，常用于透明卷料檢測卷料運行糾偏器的位移傳感器光電線性糾偏傳感器紅外光電糾偏傳感器超聲波糾偏傳感器卷料運行糾偏器的執(zhí)行結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)導(dǎo)正輥P型糾偏器，適用于較長導(dǎo)入路徑的卷料糾偏機構(gòu)雙輥回轉(zhuǎn)導(dǎo)正輥P型糾偏器，適用于較長路徑的重載卷料糾偏機構(gòu)框架式P型糾偏器，適用于在最短路徑上校正高頻進料蛇形偏移波動一體式收料P型糾偏器，適用于在最短路徑上校正收料隨動偏移卷料運行糾偏機構(gòu)動作原理分類糾偏動作原理比例式糾偏機構(gòu)原理以機架的整體扭轉(zhuǎn)運動帶動卷料出料端與設(shè)定中心的偏移校正特點響應(yīng)速度快，動作效率高，入料和出料端距離小，糾偏量與糾偏機架調(diào)整距離成比例積分式糾偏機構(gòu)原理通過纏繞糾偏輥的卷料運行的積分效應(yīng)對進料端進行反饋調(diào)整，實現(xiàn)出料端與中心設(shè)定值的回歸對準(zhǔn)特點結(jié)構(gòu)簡單，但需要糾偏路徑長，響應(yīng)時間滯后，動作幅度小，糾偏扭矩大比例積分式糾偏機構(gòu)原理是比例-積分效應(yīng)的綜合應(yīng)用，可以靈活滿足各類糾偏應(yīng)用需求特點可以靈活設(shè)定比例-積分糾偏的權(quán)重，從而便于多樣化設(shè)計糾偏機構(gòu)卷料運行糾偏的比例糾偏輥筒機構(gòu)卷料運行糾偏比例效應(yīng)糾偏輥筒的糾偏量計算計算公式：

±C＝Ue·sinβ

（1)

式中

：C——糾偏調(diào)整量，單位：mm;Ue——入帶和出帶平面的距離，單位：mm;β——糾偏角，單位：度。卷料運行糾偏比例效應(yīng)糾偏輥機構(gòu)的入/出料自由長度計算計算公式：Lentry或Lexit＝0.00357xWxβx（ExWxH/T）1/2

(2)式中:

Lentry

——入帶自由長度，單位：mm;Lexit——出帶自由長度，單位：mm;E——卷料彈性模量，單位：MPa;W——卷料寬度，單位：mm;

β——糾偏角度，單位：度；H——卷料厚度，單位：mm;T——卷料張力，單位：N。卷料運行糾偏積分糾偏輥筒機構(gòu)卷料運行糾偏積分糾偏速度的計算計算公式：Vα＝vkxVcxtanα

(3)式中

：Vα——

帶鋼橫向糾偏速度，單位：mm/s;vk——

糾偏速度系數(shù)，其大小與輥子表面狀態(tài)、帶鋼與輥子包角等有關(guān)，

理想狀況下可取1.0；Vc——帶鋼運行速度，單位：mm/s;

α

——糾偏角度，單位：度。卷料運行糾偏積分糾偏調(diào)整量的計算計算公式：

±C＝Lxsinαx（1–e-vkVcxt/L)

(4)

式中：

C——糾偏調(diào)整量，單位：mm;L——入帶自由長度，單位：mm;t——積分調(diào)整時間，單位：s；

其它參數(shù)同公式（3）。卷料運行糾偏連桿式比例積分糾偏輥筒機構(gòu)卷料運行糾偏連桿式比例積分糾偏機構(gòu)糾偏量的計算

計算公式：

±C＝Rxsinα+LxKxsinα

(5)

式中：

C——

糾偏調(diào)整量，單位：mm;R——比例糾偏半徑，單位：mm;L——入帶自由長度，單位：mm;K——積分糾偏系數(shù)，

金屬取0.65;

α——糾偏角，單位：度。卷料運行糾偏前移積分輥筒的比例積分型糾偏輥筒機構(gòu)卷料運行糾偏前移積分輥筒比例積分糾偏的糾偏調(diào)整量計算計算公式：

±C＝D/2xsinα+LxKxsinα

(6)

式中：

D——輥子直徑，單位：mm;

K——糾偏系數(shù)，金屬取0.65；

L——自由入帶長度，單位：mm;

α——糾偏角度，單位：度。卷料運行糾偏傾斜比例輥筒實現(xiàn)的比例積分糾偏機構(gòu)卷料運行糾偏傾斜比例輥筒實現(xiàn)的PI型糾偏機構(gòu)糾偏量計算計算公式：

±C＝Ue·sinβ+L·K·sinα

(7)

式中：

Ue——入帶和出帶平面的距離，單位：mm;

β——糾偏角，單位：度；L——入帶自由長度，單位：mm;K——糾偏系數(shù)，金屬取0.65;

α——積分角，單位：度；

γ——機架傾斜角，單位：度。積分角的計算公式為：

α＝sin-1(sinγxsinβ）卷料運行糾偏器執(zhí)行機構(gòu)類型分類