张力检测器的设置方法和故障排除法

  张力检测器的安装方法

图15  张力检测器选型软件

    如果在选型计算中，不存在张力检测器的安装状况及材料角度等问题的话，那么基本上可以自行安装。但是，检测辊及材料与地面垂直时，不能使用。

    在机械上安装张力检测器的方法有两种。一种是把台架的底面安装在机械上，它是使用枕块状轴承的张力检测器最常见的安装方法。另一种是利用台架侧面螺栓孔安装在墙面上。无论采用哪种方法，当使用两个检测器时，都需要注意包括检测器在内的检测辊水平度。此外，还要注意检测辊和其前后导辊间的平行度（如图16所示）。

图16 张力检测器的安装示意图

    把轴承座安装在张力检测器上的方法也有两种，一种是利用轴承座固定用螺栓孔把轴承座固定在底座上，另一种是利用选装板固定轴承座的方法。位于检测器底座上的轴承座固定用螺栓孔的间隔以 UCP 型的特定型号为基准，不能用于其他轴承座。这时，可以利用选装板简单地安装轴承座（如图17所示）。

图17 轴承座的固定方法

    把轴承座固定在张力检测器的底座上时，为了决定张力检测器和检测辊的位置关系，需要使张力检测器底座侧面上的中心点和检测辊中心连线与台架的底面垂直。

　轴承座的选定

    最近，采用纠偏控制装置（LPC、EPC ……）的机械也有所增加，通常会固定纠偏控制装置的位置传感器进行使用，所以材料宽度发生变化时，作用于左右张力检测器的张力逐渐失去平衡。在此状态下，由于左右张力检测器的位移量不同，导致检测辊产生倾斜（如图18所示）。

图18 材料行进路线偏移

    此外，有时还会遇到胶片等材料左右厚度不均，以及机械精度问题，造成检测辊左右受力不均。这时，左右张力检测器的位移量也不同（如图19所示）。

图19  自动调心式轴承座的功效

    为了消除这些因素，使用两台张力检测器时，建议一定要使用自动调心式轴承座。通过使用自动调心式轴承座，即使检测辊发生倾斜，也会释放检测辊倾斜所引起轴承部扭转方向的力，只向张力检测器传递张力，从而减少张力检测的机械性误差。

    对于不能单侧拉伸的布等材料而言，虽然会降低张力检测精度，可以只用单侧1台检测器检测张力。这时，未设置张力检测器的辊，其端部虽然设置了与张力检测器相同高度的台阶，但是张力作用时位移的只有张力检测器侧。由于此时检测辊也会发生倾斜，所以必须采用自动调心式轴承座。

　检测辊的伸缩

    金属会因温度变化而发生伸缩。辊往往是用棒状或筒状金属制成，因此也会因温度而发生伸缩。特别是在机械架和辊的材质不同时，因热膨胀系数不同，所以在辊的长度方向会产生力的作用。

    张力检测辊同样也会因辊的伸缩而在长度方向上产生力，如果不释放该力，则张力检测器将检测出该辊伸缩引起的力。因此，张力检测机构需要设置一个机构以吸收这种因辊的温度变化而引起的长度变化（如图20所示）。

图20 由于检测辊伸缩的影响

    在固定轴承座和检测辊的轴时，使用轴承座轴承部法兰盘上的轴固定用螺栓，如果事先松开左右轴承座中单边的轴固定用螺栓，那么即使检测辊的长度因温度变化而发生变化时，在轴固定用螺栓松开的一侧，检测辊的轴可以横向滑动，因此可以释放因检测辊长度变化而产生的力。

  检测辊失衡

    如果辊相对旋转方向失去平衡，则会产生与辊旋转同步进行的周期性机械噪音。由于张力检测辊由弹簧支撑，所以其机械共振频率比其他的自由辊低，容易受到辊失衡的影响。严重失衡时，将会引起机械振动，希望大家注意所有辊的旋转平衡问题。

    辊失衡问题可以采用手动测试方法来判断，用手旋转辊，观察其启动是否平滑，以及辊停下来的瞬间，是否没有摆动而缓慢地停止下来。如果辊在停下来的瞬间，像摆那样总是停在一侧的话，可以说辊的安装及平衡存在问题。对于这种机械，无论在电子控制方面花多少钱都不能控制张力的变动。

　轴承的机械损耗

    如果在辊轴承上的摩擦较严重的话，则会导致辊输入侧和输出侧的张力不一。因而，张力计算的结果和实际值也会有偏差。虽然仅仅这种情况不会有多大问题，但是轴承摩擦较大，也意味着静摩擦和动摩擦之差、机械运行中的摩擦变化很大。

    静摩擦和动摩擦之差将表现为张力检测器调零和跨度调整时及运行时的张力之差。调零和跨度调整时，由于辊没有旋转，辊摩擦处于静摩擦领域，运行中的辊处于连续旋转状态，所以处于动摩擦领域。与动摩擦相比，静摩擦较大的话，则不能检测准确的张力值（如图21所示）。

图21 机械损耗对张力的影响

    机械运行中。如果辊的摩擦变动较大，将会引起张力的变动。摩擦变动较大时，如果张力较小的话，那么辊的转速也会变化，这样又会进一步增加张力的变动。

    因此，只要不是特殊情况，进行张力控制的机械驱动部分的轴承最好不要使用接触密封片而是选用摩擦较少的密封片。此外，根据使用温度条件，建议选用软润滑油。

　空气卷入检测辊中的影响

    材料行进中,材料周围的空气也会随材料一起移动。材料通过辊上面时，辊和材料之间会发生卷入空气的现象。在张力检测机构中，在检测辊上卷绕材料，但是由于材料离心力的作用，也容易卷入空气。一般情况下，材料速度越快、张力越低，越容易巻入空气。如果材料和检测辊之间存在空气，将不能得到准确的张力值。此外，如果卷入空气，材料和辊或接触或分离，因此会引起较大的张力变动，所以对于速度快和张力小的机械，需要采取空气卷入辊中的对策（如图22所示）。

图22  空气被卷入检测辊中

    在预防空气卷入对策中，众所周知有在辊上开槽的方法。辊上的槽因其种类不同，还具有使材料行进稳定的作用和拉直材料皱纹的效果，请根据各自的目的加以选用。

　配线长度的影响

    三菱电机的张力检测器所附带的连接配线标准长度为 7ｍ。若加长的话，则会发生配线电压下降和对配线产生的电子干扰（噪音）问题（如图23所示）。

图23 影响张力检测器配线的电子干扰

    如果电压下降是因为配线长度，则通过选择可提高输出电压的张力检测器，即可解决这个问题。

    为了解决对配线的电子干扰问题，应尽量使电源、电机及变频器等电线与张力检测器分开配线。另一个办法是尽量将张力检测器配线的屏蔽线连接到接地电阻较低的地线上。此外，接地时，张力检测器的屏蔽线、张力控制装置及张力表的接地线虽然可以共同连接，但需要与电机及变频器等的接地线分开。

    当使用条件及电子环境条件较好时，虽有配线长度约 100ｍ 的实绩。但是，一般应控制在在 50ｍ 以下。

 

结语

    本文介绍了有关张力检测器使用的基础知识。这里所介绍的内容只不过是一般传感器的说明和张力检测机构所发生的一些物理现象。此外，机械中所发生的各种现象是所有物理现象的组合。

    自德国人古滕贝格发明了活字印刷机以来，已经过了数百年，但是将纸及胶卷在辊上进行印刷的方法还不到一百年。从这点上来说，张力控制技术还是一个新的技术。如今，虽然在各种产品的制造过程中都使用了张力控制技术，单从技术领域来看，可以说这项技术还是一个亟待充分研究、挖掘的特殊技术。但是，该技术性要素均为物理现象的组合，现实中机械所出现的现象也都是物理现象的组合。

    不用说，最好的故障对策是预测故障发生，在制造机械前采取预防对策。这样的话，则可以使机械所出现的物理现象防范于未然。本文解说了三菱电机客户的一些常见问题，希望阅读后，能够对减少机械所发生的故障有所帮助。