纸卷的张力控制

三、纸卷的张力控制

卷筒纸胶印机依靠纸带的张力带着纸前进，完成各个环节的工作。因此纸带张力控制便成为卷筒纸胶印机中最重要的控制对象。

张力太小会导致皱褶、套印不准等弊病，张力过大又会增加机器的负荷和增大纸带应力。如果纸带应力超过其强度极限就会断裂，张力不稳定的纸带会发生跳动，以致出现套印不准、重影等问题。

使纸带进入印刷装置的拉力一般由印刷滚筒产生，有些机器也采用专门的送纸辊装置来产生拉力。不管用什么方式拉着纸带进入印刷装置都不能让纸卷自由打开，必须进行制动。

1.印刷机部件间的纸带张力控制

印刷部件间的纸带的张力主要受印刷副拉力的影响。因此，各印刷部件间纸带的张力控制要依靠在滚筒上采取措施来实现。例如，为了减轻印版滚筒与橡皮滚筒空档相遇时所产生的跳动对纸带张力的影响，常采用肩铁接触的方式。又如，在机组式的多色卷筒纸胶印机中，为了补偿因纸带伸长而松弛的现象，可以采用逐级增加滚筒包衬的方法。

但是仅仅采取上述措施往往还不能有效地控制印刷装置间的纸带张力，而且上述措施对于进入第一色印刷装置前的纸带张力基本上起不到控制作用。比如，由于一些偶然因素或在自动更换纸卷时，纸卷制动器不能迅速地、及时地调整制动力，以致进入印刷装置的纸带的张力波动过大。为了精确地控制进入印刷装置的纸带张力，往往在纸带路径中安装送纸辊。

送纸辊(即图9－32中的6和10)又称为纸带驱动辊或续纸辊，控制纸带速度并将纸带平稳送出，通常安装在印刷装置的前面和印刷装置与折页装置之间。这样从纸卷上展开的一段纸带张力的波动和进入折页装置前的一段纸带张力的波动就不会影响进入印刷装置的纸带张力。因此，送纸辊又起到了稳定印刷和折页装置的纸带张力的作用。

如图9－43中所示为B－B型卷筒纸胶印机上布置送纸辊的情况。第Ⅰ组送纸辊安装在第一色印刷装置之前，这样从纸卷到第一色印刷装置纸带被分成两段来控制:第一段为纸卷至第Ⅰ组送纸辊，第二段为第Ⅰ组送纸辊至第一色印刷装置。第Ⅱ组送纸辊设置在第二色印刷装置与折页装置之间，用于抑制折页装置产生的对纸带猛拉、冲击作用对第二色印刷装置产生的影响。调节驱动第Ⅱ组送纸辊的无级变速器，就可以得到第二色印刷装置与第Ⅱ组送纸辊间所需要的纸带张力。

图9－43　送纸辊的位置图

送纸辊机构通常由三个辊子组成，其结构如图9－44所示。两个主动的硬质送纸钢辊1、6与一个被动的软质送纸胶辊3组成了送纸辊组。由空转的送纸胶辊把纸带压在一个主动送纸钢辊1上，由送纸钢辊1带其旋转。送纸钢辊l、6的转动通过一个无级变速箱和主传动系统相连接，且表面速度可以进行无级调节。也有把送纸钢辊1、6设计成由单独的调速电机驱动，以便调节其转速。送纸钢辊1和送纸胶辊3之间的接触压力可以通过靠刹螺钉7来调节，靠刹螺钉7在送纸胶辊的两端各有一个，以便使辊的两端压力一致。为了便于穿纸，软质胶辊3可以脱开抬起，其动作是由一个气缸2推动实现。

装配时为了使送纸胶辊3的轴线与送纸钢辊1、6的轴线平行支撑软质辊3，左、右轴承的摆杆9空套在摆杆轴5上，卡套8与摆杆轴5相连，卡套上有两个调节螺钉从上、下两面顶住摆杆的筋，调节两螺钉可使送纸胶辊3与送纸钢辊1、6的轴线平行，如图9－44(b)所示。

图9－44　送纸辊结构图

1、6－送纸钢辊;2－气缸;3－送纸胶辊;4－摆臂;5－杆轴;7－靠刹螺钉;8－卡套;9－轴承摆杆

2.张力控制系统

在印刷过程中，受纸带物理特性、纸带速度以及打滑等因素的影响，纸带张力会产生波动。为了使纸带张力恒定，必须使纸卷制动力能够根据纸带张力波动的情况自动地进行调整，因此现代卷筒纸胶印机都有张力自动控制系统。

纸带张力的调整、控制一般依靠纸卷制动机构和控制纸卷制动力矩的传感机构配合实现，其作用有三:第一，除了自动接纸期间外，保证在打开纸卷的整个时间内，纸卷张力稳定;第二，在机器起动、升速、降速、停机以及容易发生断纸的情况下，制动机构及时调整制动力，保证纸带不会断纸，也不会使纸带松卷产生拥纸;第三，在纸卷打开过程中能自动进行张力调整。

纸带张力的影响因素较多，利用传感机构进行张力信号反馈，进而实施闭环控制是解决张力问题的根本。根据产生控制信号的原理，纸带张力控制系统有多种类型。

(1)位移反馈(浮动辊)张力控制系统

浮动辊张力控制系统是用浮动辊的位移产生控制信号的控制系统，如图9－45所示。浮动辊3和2在纸带张力正常时处于纸带张力与挂重G₁和G₂相互平衡的状态中。当张力有变化时，浮动辊就向上或向下运动，因而使电位器R₁和R₂的电阻值发生变化。通过电路C₁和C₂调节电机M₁和M₂的速度从而使制动带4和浮动辊3的速度发生变化，达到张力恢复正常的目的。

浮动辊轴端结构如图9－46所示。

浮动辊由滚动轴承支承，能自由转动，轴承座由压簧支撑，弹簧的压力可通过调节螺母预先调节好。当纸带张力改变时，浮动导纸辊和活动轴承座上下移动，从而减缓振动。

浮动辊的作用是使由纸卷形状不规则引起的纸带张力变化得到缓冲，同时也不至于因强行控制张力变化而断纸。另一方面，浮动辊可以调节纸卷两端缠卷松紧不一致而引起的走纸松边严重飘动，从而稳定走纸张力。该结构曾用于国产PJ787－01型卷筒纸印刷机上。

图9－45　浮动辊张力控制系统

1－纸带;2、3－浮动辊;4－制动带

图9－46　浮动辊轴端结构

1－浮动辊;2－轴承;3－轴承座;4－弹簧; 5－调节螺母;6－导杆;7－橡胶垫

浮动轴两端结构相同，在开机前一定要调节两端调节螺母，使浮动辊的支承力一致。

该系统比较简单，但是浮动辊在探测张力变化过程中运动的路径较长，因此反应较慢，灵敏度较低，特别在张力波动较大时(如换纸卷时)不能有效地使张力稳定下来。

(2)力反馈张力控制系统

为了提高系统的反应能力，将系统中的浮动辊换成直接测量张力的传感器。传感器装在过纸辊的支架上，直接探测过纸辊上的压力变化，并把这种变化转换成电信号，这种压力传感器一般是压电敏感元件，如图9－47所示。

(3)磁粉制动器张力控制系统

磁粉制动器张力控制系统原理如图9－48所示。磁粉制动器2作为纸卷1的轴制动器，其转子与纸卷芯部相联。虚线方框所表示的控制线路对磁粉制动器输入的激磁电流I进行运算。当纸带张力稳定不变时，张力感应辊4的弹簧5所产生的拉力P与纸带张力F₁平衡，这时磁粉制动器的制动力矩为给定值。由于某种原因引起张力改变时，张力辊就会绕其支点摆动一个角度，传感器6就发出相应的信号，送至控制电路。例如，传感器为一线绕滑动电阻，当张力感应辊摆动时滑动触点的电压就变化，这个电压变化信号输入控制电路。进入控制电路的信号经放大变换后，调节输入磁粉制动器的激磁电流，使制动力矩相应地变化，纸带张力恢复到给定值，张力辊也回到原来的平衡位置。图9－48中3为阻尼器，用于减缓系统振动。

(4)气动式张力控制系统

如图9－49所示为气动式张力控制系统。纸卷1依靠运动的带子2制动。改变运动带对纸卷的压力就改变了制动力，而运动带对纸卷的压力由气缸3产生。压印滚筒的转动经过齿轮传动带动齿轮4转动而使带子运动。

图9－47　力反馈张力控制系统

1－纸带;2－辊;3－皮带

图9－48　磁粉制动器张力控制系统

1－纸卷;2－制动器;3－阻尼器; 4－感应辊;5－弹簧;6－传感器

图9－49　气动式张力控制系统

1－纸卷;2－制动带;3－气缸;4－齿轮;5－拉杆;6－张力感应辊;7－凸轮板;8－调节阀; 9、12－电磁阀;10－减压阀;11－操纵盒;13－卸荷阀;14－过滤器

正常运转期间，压缩空气经过过滤器14、卸荷阀13、调节阀8、减压阀10和电磁阀12通入气缸3而使带子对纸卷施加压力。张力感应辊6可绕一固定轴摆动，其摆动杆在纸带张力和膜片所受气体压力作用下平衡。在操纵盒11上调节膜片上的气压就可给定一个所需的张力。当纸带张力减小时，张力感应辊6就顺时针摆动，通过拉杆5使凸轮板7绕其摆动中心顺时针摆动，从而带动调节阀8使进入气缸3的气压增大，制动力增大，纸带张力就增大到给定值。当纸带张力大于给定值时，控制过程相反。在需急速刹住纸卷(如断纸)时，电磁阀12的阀芯受到控制而上升，盖住来自减压阀10的压缩空气入口而接通来自卸荷阀13的空气入口;气缸3就直接与卸荷阀13接通，获得较高的气压，因而纸卷制动力剧增，纸卷被迅速刹住。此时，电磁阀9也关闭，膜片不承受气压。

这个系统张力控制效果较好，但气路比较复杂。