[發明專利]基于運動控制器的收放卷系統張力控制裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201910150658.3
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN109896326A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 陳明鴻;周大慶;葉木清
• 申請（專利權）人: 廈門正艾科技有限公司
• 主分類號: B65H23/198
• 分類號: B65H23/198;B65H23/192;B65H23/185
• 代理公司: 銅陵市天成專利事務所(普通合伙) 34105
• 代理人: 吳晨亮

本發明公開了基于運動控制器的收放卷系統張力控制裝置及其控制方法，它包括牽引輥（9）、收放卷輥（3）和壓力反饋裝置（5），所述牽引輥通過牽引馬達（7）驅動，所述收放卷輥通過收放卷馬達（2）驅動，所述牽引馬達和收放卷馬達分別通過第一變頻器/第一伺服驅動器（1）和第二變頻器/第二伺服驅動器（8）與運動控制器（4）信號連接，所述壓力反饋裝置和運動控制器信號連接，本發明的有益效果是由于張力控制是基于運動控制器實現的，因此可以實現多軸控制和多軸協調，數據交互簡單容易，跟隨響應快速，無需輸入準確卷徑，卷徑計算快速自學習；可以滿足一些對張力要求高的場合；比如鋰電行業；薄膜、標簽等微小張力的設備。

技術領域

本發明涉及張力控制技術領域，尤其涉及基于運動控制器的收放卷系統張力控制裝置及其控制方法。

背景技術

目前的張力控制技術分為三類，第一類是采用磁粉離合器加張力控制器構成的張力控制技術，第二類是采用變頻器加異步電機構成的張力控制技術，第三類是采用伺服驅動器加伺服電機構成的張力控制系統，對于第三類的張力控制系統其缺點是在卷徑估算不準確的情況下，張力波動較大，甚至出現張力發散的情況，中國發明專利公開號CN106339010A公開了一種高精度張力控制系統及控制方法，包括上位機控制系統、張力控制伺服驅動器、主軸伺服驅動器、主軸電機、張力傳感器和收/放卷軸電機，述張力控制伺服驅動器包括卷徑濾波模塊、層厚補償模塊、卷徑PI調節模塊和卷徑評估模塊，所述卷徑濾波模塊、層厚補償模塊和卷徑PI調節模塊分別輸出卷徑濾波信號和層厚補償信號及需要增加的卷徑值至卷徑評估模塊進行卷徑評估，最終得到電子齒輪比。該控制系統存在以下缺陷：

一：卷徑計算必須是收卷軸轉一圈才能計算一次卷徑，卷徑測量太慢，對于啟動時系統卷徑未知情況下不能快速準確計算出當前卷徑，會造成用戶如果沒有準確輸入卷徑的話張力波動大。

二：該系統在伺服驅動器內完成，只適用于單軸控制，數據交互較復雜，不適用于需要多軸控制和協調的場合。為此設計一種適用于多軸控制和協調的張力控制系統是必要的。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有的采用伺服驅動器加伺服電機構成的張力控制系統存在無法多軸控制和協調，數據交互較復雜，為此提供一種基于運動控制器的收放卷系統張力控制裝置及其控制方法。

運動控制器按給定位置和速度指令規劃運動軌跡并把運動指令發送到伺服驅動器；伺服驅動器把運動指令轉換成開關信號，通過控制驅動功率模塊的通斷來控制電機的三相電的通電順序和時間；伺服電機按照三相電的通電節拍完成相應的運動。

本發明的技術方案是：基于運動控制器的收放卷系統張力控制裝置，它包括牽引輥、收放卷輥和壓力反饋裝置，所述牽引輥通過牽引馬達驅動，所述收放卷輥通過收放卷馬達驅動，所述牽引馬達和收放卷馬達分別通過第一變頻器/ 第一伺服驅動器和第二變頻器/第二伺服驅動器與運動控制器信號連接，所述壓力反饋裝置和運動控制器信號連接，所述第二變頻器/第二伺服驅動器包括牽引馬達外部脈沖接收模塊、PID補償模塊、隨動系數模塊和控制器發脈沖模塊。

上述方案中所述壓力反饋裝置為壓力輥、浮動輥或擺桿。

上述方案中該收放卷系統張力波動<±0.5N。

基于運動控制器的收放卷系統張力控制裝置的控制方法，它包括以下步驟： (1)、運動控制器控制牽引輥做變速運動；(2)、運動控制器接收牽引馬達的信號來測量送料長度和速度；(3)、運動控制器由收放卷輥轉一圈測量出對應牽引軸編碼器脈沖數從而計算得出卷徑；(4)、根據卷徑及牽引軸一米脈沖數和收卷軸一圈脈沖數計算出電子齒輪比/隨動系數；(5)、根據壓力反饋裝置反饋給運動控制器的壓力大小動態修補電子齒輪比/隨動系數，同時控制好牽引輥和收放卷輥的張力。