CN102311009A

CN102311009A - 主动式张力调控方法

Info

Publication number: CN102311009A
Application number: CN2010102182769A
Authority: CN
Inventors: 刘冠志; 林崇田
Original assignee: Metal Industries Research and Development Centre
Current assignee: Metal Industries Research and Development Centre
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2030-06-29
Also published as: CN102311009B

Abstract

本发明涉及一种主动式张力调控方法，其是调控该张力摆动轮组的转矩，以控制张力感测轮量测该薄膜材料的张力接近于一张力设定值，在调控张力摆动轮组的转速及转矩，以并使张力摆动轮组移动的线速度接近于送料轮的线速度的一半，且张力感测轮量测该薄膜材料的张力仍接近于张力设定值，之后反复进行该薄膜材料的放料及送料。本发明的主动式张力调控方法可解决放料轮、张力摆动轮组及送料轮走走停停连续间断运动所造成的张力不均匀现象。

Description

主动式张力调控方法

技术领域

本发明是有关于一种张力调控方法，特别是指一种主动式张力调控方法，可解决放料轮、张力摆动轮组及送料轮走走停停所造成的张力不均匀现象。

背景技术

胶片为薄膜材料，因此在胶片卷对卷制程加工时，多半以一放料轮将薄膜材料输送至一送料轮，而放料轮与与送料轮之间具有一张力摆动轮组相配合，使胶片于输送加工时维持一定的张力。然而，薄膜材料于卷对卷制程中，如面对类似网版印刷须连续但间断式传送的方式时，常因送料轮启动及停止频繁，反而造成送料轮与张力摆动轮组之间因惯性而造成晃动，进而影响到薄膜材料张力不稳定的现象，最后影响加工质量。

现有技术已有利用张力摆动轮组的位置回馈目前薄膜张力变化值，再协调计算搭配控制放料马达的转速，使之与送料马达转速匹配。例如，以日本专利JP2007-045567，其是可藉由张力摆动轮组的位置回馈目前张力变化的情形，并且依据回馈的张力变化主动控制放料轮马达转速，且此前案增加转速变化的加减速扭矩控制，以降低启动停止时的惯性影响。然而，此专利以放料轮控制张力，因此必须考虑目前料卷直径与重量，因此机台的反应较慢，所以仅适合连续式产线，虽然前案使用加减速控制，但毕竟与真实薄膜的张力变化仍有一时间常数的关系，且张力摆动轮组上并无主动提供能量予以抵销振动所以仅能算是半主动的控制。

另外如美国专利号US06314333，其是使用伺服马达驱动滑轮，再由滑轮带动张力摆动轮组上下运动，伺服马达的运动考虑到滑轮旋转惯量与滚轮的惯性惯量，在张力控制时可将运动保持平顺，且此前案考虑到摩擦力、张力的变化量、及滚轮加速的变化，再经演算得到反作用力的大小，再用此反作用力抵销张力摆动轮组的晃动，故此前案必须将各种薄膜的变异数予以量测，以演算张力摆动轮组应该反映的加减速数值，最后以牛顿第二定律推导运动方程式，以推导当薄膜产生张力变化时，该产生多少力量予以补偿或抵销。然而，前案的结构过于复杂，因多组滑轮时线材本身的弹性应变，机械损失，滑轮的旋转惯性矩的影响比薄膜本身还复杂，且前案采用反作用力来抵销张力摆动轮组的晃动，如果改变材料的材质，或机台使用条件不同时则会发生误差，必须要重新校正。如此则降低薄膜材料加工效率。

因此，便有需要提供一种主动式张力调控方法，能够解决前述的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种主动式张力调控方法，可解决放料轮、张力摆动轮组及送料轮走走停停所造成的张力不均匀现象。

为了达到上述的目的，本发明是一种主动式张力调控方法，包含下列步骤：

(a)提供一薄膜材料的传送装置，该传送装置包含一放料轮、一张力摆动轮组、一张力感测轮及一送料轮，该薄膜材料依序通过该放料轮、该张力摆动轮组、该张力感测轮及该送料轮；

(b)调控该张力摆动轮组的转矩，使该张力感测轮量测该薄膜材料的张力接近于一张力设定值；

(c)调控该张力摆动轮组的转速及转矩，使该张力摆动轮组的线速度接近于该送料轮的线速度的一半，且该张力感测轮量测该薄膜材料的张力为于该张力设定值；以及

(d)反复进行步骤(b)与步骤(c)。

本发明中，其中在步骤(b)中，驱使该张力摆动轮组的摆动轮自一第一位置移动至一第二位置，该张力摆动轮组的摆动轮的第二位置由该传送装置的一位置传感器所决定。

本发明中，其中在步骤(b)中，驱动该放料轮及该张力摆动轮组。

本发明中，其中在步骤(b)中，依据该薄膜材料的张力量测值与该张力设定值的差值，以调控该张力摆动轮组的转矩。

本发明中，其中在步骤(c)中，驱使该张力摆动轮组自该第二位置回复至该第一位置，该张力摆动轮组的第一位置由该送料轮的角位移所决定。

本发明中，其中在步骤(c)中，驱动该送料轮及该张力摆动轮组。

本发明中，其中在步骤(c)中，依据该送料轮的线速度量测值、该张力摆动轮组的线速度量测值的差值，以调控该张力摆动轮组的转速，并且依据该薄膜材料的张力量测值与该张力设定值的差值，以调控该张力摆动轮组的转矩。

本发明具有的有益效果：本发明所述的主动式张力调控方法，在放料步骤中，在该张力感测轮量测该薄膜材料的张力接近于一张力设定值；在送料步骤中，该张力摆动轮组移动的线速度接近于该送料轮的线速度的一半，且该张力感测轮量测该薄膜材料的张力仍接近于该张力设定值。因此，本发明的主动式张力调控方法可解决放料轮、张力摆动轮组及送料轮走走停停所造成的张力不均匀现象。再者，该张力摆动轮组的伺服马达的放料及送料控制模式可有效降低材料于张力摆动轮作用区中摆动轮本身惯性惯量的影响，大幅降低薄膜材料的晃动，使薄膜材料能更平顺的传送。

附图说明

图1A为本发明较佳实施例的薄膜材料的传送装置的结构示意图，其显示薄膜材料的放料步骤；

图1B为本发明较佳实施例的薄膜材料的传送装置的结构示意图，其显示待机预备；

图1C为本发明较佳实施例的薄膜材料的传送装置的结构示意图，其显示薄膜材料的送料步骤；以及

图2为本发明较佳实施例的主动式张力调控方法的流程图；以及

图3为本发明另一较佳实施例的薄膜材料的传送装置的结构示意图。

【图号简单说明】

10 薄膜材料 20 放料轮

30 张力摆动轮组 31 摆动轮

32 驱动轮 33 位置传感器

40 送料轮 42 比例调频器

60 张力感测轮 100 传送装置

C21 转矩控制器

C22 转速控制器 E2 编码器

E3 编码器 M1 伺服马达

M2 伺服马达 M3 伺服马达

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

请参阅图1A、图1B与图1C，其为薄膜材料的传送装置(例如用于卷对卷制程的网版印刷传送装置)的作动示意图。也请一并参阅图2，其为主动式张力调控方法的步骤示意图；如图所示，本发明的主动式张力调控方法用于薄膜材料10的一传送装置100。薄膜材料10的传送装置100应用于间断连续式送料制程中(亦即连续式薄膜材料以间断式送料)，如薄膜材料10的传送装置100可为用于卷对卷制程的网版印刷传送装置、太阳能板电极印刷传送装置、FPCB(软性电路板)连续式曝光机等。当进行间断连续式送料的动作时，可大幅降低因惯性所造成薄膜张力不当的变化。薄膜材料10的传送装置100包含一放料轮20、一张力摆动轮组30、一张力感测轮60及一送料轮40。该薄膜材料10依序通过该放料轮20、张力摆动轮组30、张力感测轮60及送料轮40。

本发明的主动式张力调控方法包含下列步骤：首先，进行步骤S1，命令开始，然后进行步骤S2，让伺服马达M2的控制模式为放料控制模式。而伺服马达M1及伺服马达M2分别驱动该放料轮20及该张力摆动轮组30，并藉由伺服马达M2调控该张力摆动轮组30的转矩，以进行该薄膜材料10的放料步骤(图1A)。在放料步骤中，在该张力感测轮60量测该薄膜材料10的张力接近于一张力设定值(例如张力感测轮60的张力为6Kgf，薄膜材料10的张力为3Kgf)。在步骤S2中，一转矩控制器C21依据该薄膜材料10的张力量测值与该张力设定值的差值，以伺服马达M2调控该张力摆动轮组30的转矩。张力摆动轮组30的转矩乘上该张力摆动轮组30的半径为该张力摆动轮组30的张力。在步骤S2中，该张力摆动轮组30的摆动轮31自一第一位置移动至一第二位置。该张力摆动轮组30的摆动轮31的第二位置由该传送装置100的一位置传感器33所决定。当该位置传感器33量测该张力摆动轮组30的摆动轮31到达第二位置时，则伺服马达M1及伺服马达M2分别停止驱动该放料轮20及该张力摆动轮组30。

进行步骤S3，待机预备(如图1B所示)，等待该薄膜材料10的送料命令。若获得送料命令，则进行步骤S4，将伺服马达M2的控制模式由放料控制模式切换至送料控制模式。然后，伺服马达M3及伺服马达M2分别驱动该送料轮40及该张力摆动轮组30，并藉由伺服马达M2调控该张力摆动轮组30的转速及转矩，以进行该薄膜材料10的送料步骤(图1C)。在送料步骤中，该张力摆动轮组30的线速度V21接近于该送料轮40的线速度V31的一半(亦即该薄膜材料10在该张力摆动轮组30的线速度V22接近于该薄膜材料10在该送料轮40的线速度V32)，且该张力感测轮60量测该薄膜材料10的张力仍接近于该张力设定值(例如张力感测轮60的张力为6Kgf，薄膜材料10的张力为3Kgf)。

在步骤S4中，一转速控制器C22依据该送料轮40的线速度V3量测值、该张力摆动轮组30的线速度V2量测值的差值，以伺服马达M2调控该张力摆动轮组30的转速。该送料轮40的线速度V3量测值讯号可经由一同步控制器(例如比例调频器42)送至转速控制器C22。一速度设定值亦可同时送至该转速控制器C22，并与该送料轮40的线速度V31量测值、该张力摆动轮组20的线速度V21量测值作比较，在本实施例中，该速度设定值为0。该送料轮40的线速度V3量测值是由编码器E3所量测的转速乘上该送料轮40的半径，而该张力摆动轮组30的线速度V2量测值是由编码器E2所量测的转速乘上该张力摆动轮组30的驱动轮32的半径。再者，该转矩控制器C21依据该薄膜材料10的张力量测值与该张力设定值的差值，以伺服马达M2调控该张力摆动轮组30的转矩。在步骤S4中，该张力摆动轮组30的摆动轮31自该第二位置回复至该第一位置。该张力摆动轮组30的摆动轮31的第一位置由该送料轮40的角位移及半径所决定。将编码器E3所量测的转数换算该送料轮40的角位移，再乘上该送料轮40的半径，可得知该薄膜材料10的移动距离。当该薄膜材料10的移动距离等于该第二位置与该第一位置之间距的2倍时，则伺服马达M3及伺服马达M2分别停止驱动该送料轮40及该张力摆动轮组30。

进行步骤S5，反复进行该薄膜材料10的放料步骤、待机预备及该薄膜材料10的送料步骤，以进行间断连续式传送该薄膜材料10。待薄膜材料10完成加工后，进行步骤S6，命令结束。

请参阅图3，其为本发明另一较佳实施例的薄膜材料的传送装置的结构示意图；如图所示，此实施例与图1A实施例的不同处在于张力摆动轮组30的运作方式不同。在图1A～C的实施例中，张力摆动轮组30的移动方式为水平移动。在图3的实施例中，张力摆动轮组30的移动方式为垂直移动。

综上所述，本发明的主动式张力调控方法，在放料步骤中，在该张力感测轮量测该薄膜材料的张力接近于一张力设定值；在送料步骤中，该张力摆动轮组的线速度接近于该送料轮的线速度，且该张力感测轮量测该薄膜材料的张力仍接近于该张力设定值。因此，张力摆动轮组的伺服马达的放料及送料控制模式可有效降低材料于张力摆动轮作用区中摆动轮本身惯性惯量的影响，大幅降低薄膜材料的晃动，使薄膜材料能更平顺的传送。

综上所述，仅为本发明的一较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims

1.一种主动式张力调控方法，其特征在于，包含下列步骤：

(d)反复进行步骤(b)与步骤(c)。

2.如权利要求1所述的主动式张力调控方法，其特征在于，其中在步骤(b)中，驱使该张力摆动轮组的摆动轮自一第一位置移动至一第二位置，该张力摆动轮组的摆动轮的第二位置由该传送装置的一位置传感器所决定。

3.如权利要求1所述的主动式张力调控方法，其特征在于，其中在步骤(b)中，驱动该放料轮及该张力摆动轮组。

4.如权利要求1所述的主动式张力调控方法，其特征在于，其中在步骤(b)中，依据该薄膜材料的张力量测值与该张力设定值的差值，以调控该张力摆动轮组的转矩。

5.如权利要求1所述的主动式张力调控方法，其特征在于，其中在步骤(c)中，驱使该张力摆动轮组自该第二位置回复至该第一位置，该张力摆动轮组的第一位置由该送料轮的角位移所决定。

6.如权利要求1所述的主动式张力调控方法，其特征在于，其中在步骤(c)中，驱动该送料轮及该张力摆动轮组。

7.如权利要求1所述的主动式张力调控方法，其特征在于，其中在步骤(c)中，依据该送料轮的线速度量测值、该张力摆动轮组的线速度量测值的差值，以调控该张力摆动轮组的转速，并且依据该薄膜材料的张力量测值与该张力设定值的差值，以调控该张力摆动轮组的转矩。