在工業(yè)生產(chǎn)的諸多行業(yè)，經(jīng)常會遇到卷繞控制問題。如在紙張、紡織品、塑料薄膜、金屬帶線材等的生產(chǎn)過程中，帶料或線材的開卷、卷取張力對產(chǎn)品的質(zhì)量至關(guān)重要，為此要求進行恒張力控制，即在卷繞的過程中使產(chǎn)品承受佳張力，且自始至終保持不變。
若張力過大，會造成加工材料的拉伸變形；張力過小，會使卷取的材料的層與層之間的應(yīng)力變形，造成收卷不整齊，影響加工質(zhì)量。由此可見，在帶材卷取系統(tǒng)中，張力控制系統(tǒng)占有重要的位置。
張力控制器是一種由單片機或者一些嵌入式器件及外圍電路開發(fā)而成的系統(tǒng)，是一種控制儀表。張力控制的目的就是保持線材或帶材上的張力恒定。
張力控制器是紡織、造紙等卷繞加工過程中的核心調(diào)控裝置，其主要作用是實時監(jiān)測并動態(tài)調(diào)節(jié)材料的張力，確保收放卷過程中材料張力穩(wěn)定、均勻，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量、提升生產(chǎn)效率并降低損耗。
一、張力控制器在紡織加工收放卷工序中的作用
紡織行業(yè)的收放卷工序常見于紡紗（如絡(luò)筒、并紗）、織造（如整經(jīng)、漿紗）、印染（如退煮漂、定型）及后整理（如涂層、復(fù)合）等環(huán)節(jié)，涉及紗線、織物（棉、化纖、絲綢等）的卷繞或展開。張力控制器的關(guān)鍵作用體現(xiàn)在以下方面：
1.穩(wěn)定紗線/織物張力，避免斷頭或松弛
- 放卷側(cè)：在整經(jīng)、漿紗等工序中，原材料（如筒子紗、坯布）需從放卷軸展開。若張力過小，材料會因松弛導(dǎo)致堆疊不整齊（如“塌邊”“起皺”）；若張力過大，則可能拉斷紗線（尤其是細旦化纖）或撕裂織物（如絲綢）。張力控制器通過傳感器實時檢測放卷張力，聯(lián)動電機/制動器調(diào)整放卷速度，維持張力在設(shè)定范圍內(nèi)（如棉紗張力通常控制在0.5~2N/根，化纖紗更敏感，需0.1~1N/根）。
- 收卷側(cè)：在絡(luò)筒、驗布等工序中，加工后的紗線或織物需卷繞成均勻的筒子或布卷。若張力不穩(wěn)定，會導(dǎo)致卷裝密度不均（如“松芯”“硬邊”），后續(xù)退繞時易卡頓或斷頭。張力控制器通過調(diào)節(jié)收卷電機的扭矩或轉(zhuǎn)速，確保卷繞張力隨卷徑增大而動態(tài)調(diào)整（卷徑越大，需降低收卷力矩以保持張力恒定），實現(xiàn)“內(nèi)緊外松”的理想卷裝結(jié)構(gòu)。
2.減少材料浪費，提升成品率
- 防斷頭停機：張力失控是紡織斷頭的主要原因之一（占比超30%）。張力控制器通過快速響應(yīng)（響應(yīng)時間≤10ms）避免張力突變，可將斷頭率降低50%以上，減少停機接頭的耗時。
- 降低廢品率：穩(wěn)定的張力可避免織物因拉伸過度導(dǎo)致的“縮水率超標”（如針織布）或“色差”（如染色布因張力不均導(dǎo)致上染率差異），成品合格率提升。
3.適配多規(guī)格材料，提高產(chǎn)線柔性
紡織材料種類多樣（如棉、滌綸、氨綸、混紡），不同材質(zhì)的張力敏感程度差異大。張力控制器支持參數(shù)預(yù)設(shè)（如根據(jù)材料類型調(diào)用不同的張力曲線），可快速切換生產(chǎn)不同規(guī)格的產(chǎn)品（如從32支棉紗切換到75旦滌綸絲），產(chǎn)線換型時間縮短60%以上。
二、張力控制器在造紙加工收放卷工序中的作用
造紙行業(yè)的收放卷工序主要出現(xiàn)在原紙分切（如將寬幅原紙分切成不同規(guī)格的卷筒紙）、涂布（如銅版紙、離型紙）及復(fù)卷（如衛(wèi)生紙、包裝紙）環(huán)節(jié)，涉及紙卷的展開、加工與重新卷繞。張力控制器的關(guān)鍵作用如下：
1.防止紙張拉伸變形，保證尺寸精度
紙張是典型的脆性材料（尤其是低克重紙，如30g/m2的薄頁紙），對張力較敏感。
- 放卷側(cè)：分切或涂布時，原紙從放卷軸展開，若張力過大，紙張會被過度拉伸，導(dǎo)致縱向伸長（如原紙長度1000m，拉伸后可能增至1005m），分切后成品長度偏差超標準（如±3mm）；若張力過小，紙張松弛會導(dǎo)致褶皺、跑偏（如分切刀與紙邊不對齊）。張力控制器通過檢測放卷張力（精度±0.5N），聯(lián)動磁粉制動器或氣脹軸調(diào)整放卷阻力，確保紙張平整展開。
- 收卷側(cè)：復(fù)卷時，紙張需緊密卷繞但無拉伸。若張力不穩(wěn)定，會導(dǎo)致紙卷“松緊不一”（如內(nèi)層過緊起拱、外層過松塌邊），后續(xù)分切時易出現(xiàn)“荷葉邊”或斷紙。張力控制器通過跟蹤紙卷直徑（通過編碼器或超聲波測距），動態(tài)調(diào)整收卷力矩（卷徑增大時降低力矩），實現(xiàn)恒張力卷繞，紙卷硬度偏差可控制在±5%以內(nèi)。
2.減少斷紙事故，提升生產(chǎn)效率
造紙斷紙會導(dǎo)致整卷原紙報廢，造成多方面損失。張力控制器通過實時監(jiān)測張力波動（如檢測到張力突增＞20%時立即報警并停機），可將斷紙率從8%降至1%以下，單機日均產(chǎn)量提升15%~20%。
3.保障涂層/復(fù)合質(zhì)量（針對加工紙）
在涂布或復(fù)合工序中，紙張需與涂料、膠黏劑等均勻貼合。若張力不穩(wěn)定，紙張會因拉伸不均導(dǎo)致涂層厚度偏差（如局部過厚或過薄）或復(fù)合層氣泡（如紙張松弛處膠層不勻）。張力控制器確保紙張勻速、平整傳輸，涂層/復(fù)合均勻度可提升30%以上。
總結(jié)
在工業(yè)生產(chǎn)的很多行業(yè)，都要進行精確的張力控制，保持張力的恒定，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量。諸如造紙、印刷印染、包裝、光纖電纜、紡織、皮革等行業(yè)都被廣泛應(yīng)用。
在紡織及造紙的收放卷工序中，自動張力控制器通過精準、動態(tài)的張力調(diào)控，解決材料拉伸變形、卷裝不均、斷頭/斷紙等行業(yè)痛點，實現(xiàn)“高質(zhì)量、高效率、低損耗”的生產(chǎn)目標。
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