摘 要： 由于隔膜行业所需张力比较小，传统的气缸带摆辊控制主动辊，会造成隔膜材料表面孔变形，所以提出伺服电机控制摆辊，通过组建硬件系统，编写软件程序，对伺服电机通过力矩模式张力摆辊进行了研究，整机采用全伺服电机控制，实现了隔膜涂布机的小张力控制，最终形成了一套完整的隔膜线电气控制系统解决方案。全伺服隔膜涂布系统张力稳定、响应速度快，极大提升了设备性能。
关键词 电机控制摆辊 力矩模式 微张力 全伺服系统
1.概述
1.1背景介绍
隔膜涂布机的基材大多是PE、PP与之类似的表面有空薄膜，基材厚度一般为5-25μm，表面的孔要求锂离子可以通过，电子不可以通过，所以对张力要求比较高，一般张力设定在5至15N之间，防止由于张力问题造成膜表面的孔变形，影响产品质量，主要应用在锂电池行业。随着国家对环境保护的力度越来越大，新能源市场也就随之扩大，这就对隔膜需求量会越来越大，对产品的性能要求也越来越高。我公司开发了全伺服隔膜涂布机控制系统，由于小张力的原因，传统的超低摩擦气缸控制摆辊对隔膜材料张力控制效果不是很理想，达不到所需要的小张力要求，还会造成表面孔会损坏，所以无法实现隔膜小张力控制，因此对原先摆辊用超低摩擦气缸进行了革新，采用伺服电机控制摆辊。
1.2系统结构
隔膜涂布机的结构图一般由下述单元组成：
(1)卷材的走料路线：放料单元→放料牵引单元→涂布单元→收料牵引单元→收料单元。收卷、放卷、收卷牵引都是带张力反馈的闭环张力控制。要保证涂布的高精度要求，首先要保证整个张力系统地精度。
(2)放料单元: 所要涂布的卷筒料置于放料架上,配有接料平台，放料为单工位；
(3)收放料牵引单元：提供卷材运转的动力。
(4)涂布单元：涂布单元包括中微凹辊、封闭刮刀、撑料辊、胶槽。涂布为反向、接触式涂布方式，旋转方向与料膜的走料方向相反，即逆涂方式，逆涂时微凹辊速度可以调节。
(5)收料单元:卷材经涂布并且烘干后到收料单元，收料处有行走装置机构，可以间隙收料，也可压力收料，收料亦采用单工位。
2.控制系统研究
与一般涂布机不同的是，隔膜涂布机属于微张力涂布，对整机张力的要求特别严格，因此除了一般的涂布设备所具备的张力控制功能之外，还要适应微张力的控制调节，所以整机采用全伺服控制，摆辊也由伺服电机驱动，可以更好的控制张力，避免对基材的影响。
传统的气缸控制摆辊，是气缸间接控制主动辊，而现在所提出伺服电机取代原先气缸驱动摆辊，实现伺服电机力矩模式控制微张力系统。下面流程图显示了如何实现微张力系统的控制。
摆辊伺服电机采用力矩模式，通过给定伺服一个力矩值，再给定伺服电机很小的一个转速，使伺服摆辊电机往一个方向转动，类似气缸作用，而这个给定的转速正负与主动辊方向有关，摆辊轴端通过齿轮安装的电位器，电位器信号反馈给控制系统，控制系统根据电位器的位置判断，主动辊伺服电机是加速还是减速，从而使摆辊恢复到原来的平衡位置，张力达到设定值附近。
在程序中需要编写一个力矩限制程序，用来设定摆辊伺服的张力，再通过力矩与力的转换关系，，只需在人机界面上设定张力即可。
3.结论
隔膜涂布机全伺服控制系统已成功应用在隔膜实验线上，设备运行速度可达80m/min，张力控制精度正负0.5N，涂布稳定性更高。着重对摆辊由伺服电机通过力矩模式控制进行了研究并编程，实现了微张力控制， 突破了传统摆辊控制的理念，配合全伺服精确稳定的控制系统使设备性能得到了极大提升。
参考文献
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