张力控制与涂布质量的基本概念

时间：2024-05-15

作者：苏州爱发迈思机电科技有限公司

张力控制系统被广泛应用在锂电池、柔性电子、水处理(过滤膜)光伏、造纸、光学膜、包装、印刷和纺织印染等行业中。本文介绍了张力的基本概念、检测方法、影响张力变化的因素和张力引发的涂布缺陷以及张力控制。

容易混淆的概念

界面张力

:两相间界面上的张力。

表面张力

:专指液相与气相之间界面

上的力。

张力:弹性物体拉长时产生的应力。

基本概念

力:推力或拉力。

力矩:描述力对物体的转动作用。

扭矩:在一定距离处产生或倾向于产生旋转的力。

张力:涂布过程中，电机通过制造扭力，使传动辊和收放卷能够转动，电机依程序要求控制扭矩和速度，进而控制各传动辊之间基材的力，称为张力。

张力检测

张力检测是张力控制过程中的重要环节，检测信号的精度直接影响着控制精度。根据检测方式的不同，大致分为

称重传感器检测

和

摆辊检测

两类。

称重传感器检测

称重传感器是一种测力系统，是通过弹簧元件和应变片的组合，将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。

分类:

按工作原理可以分为电阻应变式电感式、电容式、压电式、压磁式、振弦式等

按结构形式可以分为S型、柱式悬臂梁式、剪切梁式、轮辐式、圆环式、箱式等。

优点:测量实际张力，响应速度快，线性好，范围宽，维护韃长O

缺点:蓄积量小，对高频扰动响应差，设备的加减速难以处理，不容易实现高速切换卷等

摆辊检测
摆辊检测张力是通过电位器来检测摆辊偏离中心零位 (摆辊自然垂直位置)的角度，而间接检测张力的大小和变化波动，这个过程需要使用摆辊反馈信号，通过摆辊的位置偏差来反映张力的波动量。
分类:按机械结构可以分为重量调节器式、弹簧调节器式和蓄积器
优点:吸收或隔离张力的扰动，结构简单、价格低廉。
缺点:导辊摆动式会导致张力波动，精度不高、寿命短

影响张力的因素

影响张力的各种因素广泛存在于涂布机的各个环节，如放卷单元、涂布单元干燥单元和收卷单元。

放卷单元
①基材缠绕不均匀、质量不均匀:卷芯偏心等;
②基材的内在质量水平，如均匀性、直线性和表观弊病等;
③卷料的直径变化、不停机接换卷料、翻转架和卷轴切换导致的机器振动等。
涂布单元
①涂布环境，如温度、湿度、压力、静电和洁净度等;
②涂布工艺参数，如涂布速度、
涂布单元
①涂布环境，如温度、湿度、压力、静电和洁净度等;
②涂布工艺参数，如涂布速度、涂层厚度等;
③涂布液的性质，如黏度、表面张力和固含量等
干燥单元
①涂层体积收缩和重量变化;
②基材受到导辊拉伸产生弹性应变
③基材产生热应变;
④热风干燥中烘箱长度、风速、温度、风嘴分布及排列方式等
收卷单元
收卷单元影响张力的因素与放卷单元相同。
收卷单元主要功能为实现基材的收取及保收卷段张力平稳，避免带材靠内芯处出现皱折或挤成锥形突起。

张力引发的涂布缺陷
如果生产加工过程张力控制效果不能达到工艺控制的基本要求，将严重影响涂布过程和产品的表观质量。

张力控制重要的原因
卷料传送流程的主要在于保证小的料带损伤，同时以大的速度传动。为了达到此目的，卷料张力控制至关重要，原因如下:
①影响料带的结构，比如料带的长度和宽度;
②有助于减少褶皱，较高的张力有助于减少因卷辊错位而产生的褶皱，但过高的张力反而会引起多褶皱;
③影响卷辊外层的张力，从而影响产品辊的外形，终影响产品的质量，
张力控制方法
为了使张力保持在一个相对稳定的状态，一般使用的控制方式有:手动控制、开环控制、闭环控制。

词条
词条说明
什么是锂电池卷绕机张力控制系统原理？
放卷速度和收卷速度不一致时，张力辊将偏离平衡位置，当收卷速度大于放卷速度时，张力辊向右方向偏转:当收卷速度小于放卷速度时，张力辊向左方向偏楼控制器周期性的检测张力辊的位置，计算出张力大小，通过特定的算法(如PID算法)，计算出放卷机构的放卷速度，最后输出到直流电机。所以放卷机构是闭环控制的系统，而收卷机构则是开环系统，是放卷跟随收卷的系统。简单地说就是通过控制放卷电机的线速度来控制张力辊位置，使之
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