專利名稱：在拉幅機中拉伸塑料薄膜的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明所涉及的技術領域是用來拉伸塑料薄膜的拉幅機，特別是關于采用線性馬達拉伸塑料薄膜的方法及裝置。
特別是本發(fā)明涉及通過用同步線性馬達借助所連的拉幅鐵推進主動小車來拉伸薄膜。這些相同的馬達也用來在進入拉幅機之前以可控速度并在聚集段推進許多這些小車。磁滯線性馬達用來將這些小車推入堆列中，另外本發(fā)明還提供一裝置用來在完成拉伸過程之后沿著拉幅機的返回側借助于惰鐵推進被動的小車。
正如上所述，本發(fā)明的方法及裝置首先是用來在拉幅機中拉伸一條薄板或薄膜。通過在機器方向(MD)上沿對置的軌道以不斷增加的速率成對地推進夾持薄膜的拉幅鐵以將成對的拉幅鐵彼此隔開來拉伸薄膜，由此沿縱向拉伸薄膜。當拉幅鐵沿著軌道的岔開部分而行進時發(fā)生橫向(TD)拉伸。
在Habozit的美國專利3890421和日本專利公開48-38779以及法國專利2317076中說明了以這種方式拉伸薄膜的典型方法。然而，根據這些公開未給出該發(fā)明在拉伸薄膜中所需的細致地聯動控制。在這樣的發(fā)明中，彼此直接對置的成對拉幅鐵以相同速率和與相鄰的、對置的拉幅鐵對有精確的間隔被推進，而同時保持其相對定位，該過程通過采用同步線性馬達來完成。
特別是在本發(fā)明的拉幅機裝置和方法中，兩個環(huán)形軌道在環(huán)路中為各自的主動小車導向，這些環(huán)路彼此相對置，而薄膜在環(huán)路之間通過。同步次級線圈被連接到這些小車上，而拉幅鐵也連接到其上以夾持薄膜的邊緣。細長的初級線圈彼此相對置設置在每個環(huán)路的薄膜拉伸側或前側上，并且它們與小車上的同步次級線圈相鄰，電磁地與同步次級線圈相偶合。在發(fā)明的有效區(qū)域中，每個初級線圈包括許多組線圈，而在一個初級線圈中的線圈組的尺寸與另一初級線圈中的、相對置的線圈組相配合，并且每個相對的線圈組用電連接并形成了一個單控區(qū)。動力被提供到這些控制區(qū)域用來通過每個控制區(qū)域并從一個控制區(qū)域到下一個區(qū)域貫通拉幅機，以對稱地推進對置的成對小車，象在普通的拉幅機中那樣，在每個環(huán)路中的軌道能岔開，且同時隨小車沿軌道行進夾持薄膜邊緣的小車能在機器方向和橫向被分離。由此該薄膜同時被雙軸向地拉伸。
同步次級線圈確保主動小車同步地偶合或鎖定在其上，由初級線圈產生的電磁波由控制指令所產生。因此，只要小車被連續(xù)地供給到環(huán)路的前側，最好以可控速度推進堆列中，那么在每個控制區(qū)域中的相對線圈組就同時接收由相同的預定控制指令所產生的交流電，這些相同的預定控制指令與相鄰的控制區(qū)域指令同時聯動，隨著這些小車沿兩個環(huán)路的前側被連續(xù)推進，它們仍會保持對稱。
以上所提到的技術沒有說明或建議剛剛描述的方法。
Habozit專利和與其相關的法國專利僅說明了一個閉合環(huán)路線性馬達系統(tǒng)，其中沿相對的環(huán)路分別控制的磁場繞組使帶有薄膜的小車經過拉幅箱加速。感應次級線圈被連接到每個小車上，以貫穿環(huán)路推進這些小車。沒有提到如何獲得相對的拉幅鐵的對稱運動，也沒有提到如何解決控制帶有所聯的同步次級線圈的許多小車的異常問題。
日本專利公開48-38779僅說明了一種裝置，它用來用“短芯型線性馬達”在相對的環(huán)路中推進拉幅鐵以拉伸薄膜。但未提供用來確保相對的成對鐵實現對稱運動的裝置。
通過提供這種可控的對稱運動，本發(fā)明在拉幅鐵的技術上進行了改進。
本發(fā)明還涉及線性馬達的使用，該線性馬達在閉合環(huán)路中把小車從小車聚集段的出口推進達到第二級或以更大的速度將小車分離開(其中在該小車聚集段小車在堆列中以恒定同步速度鄰接運動)。此后在到達聚集段的出口之前小車被推回到堆列中。在與堆列接觸后小車的運動速度由小車聚集段中的鄰接小車的速度來確定，剛到達堆列的小車不斷地壓在鄰接小車上，在與堆列接觸之后并在到達聚集段的入口之前這些小車非同步地運動。
由也連接到小車上的磁滯次級線圈控制主動的小車移入堆列中。這些次級線圈由電磁波來偶合，該電磁波是由與磁滯次級線圈相鄰設置的線性馬達初級線圈的區(qū)域獨立地產生的。這些電磁波其速度可變以控制小車的加速和減速。
另外，根據本發(fā)明的另一方面，在拉幅機的每個環(huán)路中，一個或多個被動的或惰鐵可被放置在每個主動的拉幅鐵之間以減少薄膜邊緣毛邊現象，例如在預先提及的法國專利2317076中所示，在薄膜拉伸過程中裝有這些被動鐵的小車不被施加動力。這樣的被動小車最初通過其上帶有同步次級線圈的主動小車來推進。在主動小車分離拉伸薄膜時，然后在拉幅機的前側通過被動鐵與移動的薄膜相接合來推進被動鐵。
在松開薄膜之后，在返回到拉幅機的薄膜加工段之前將這些小車同主動的小車一道沿環(huán)路的返回側返回到小車的堆列中。這通過將磁滯次級線圈連接到被動小車上來實現。這些次級線圈與相同的初級線圈相鄰，這些初級線圈在主動的小車上與磁滯次級線圈相接合。由這初級線圈產生的電磁波其作用是在小車到達正以恒定可控速度在與拉幅機的入口相鄰的小車聚集段中被推進的那些部分堆列之前沿返回側推進小車并推入該堆列中。采用磁滯線性馬達在環(huán)路的返回側推進小車并推入小車的堆列中，這是本發(fā)明的一個重要特點。
當然從現有技術已得知線性馬達，而這樣的馬達能用來在閉合環(huán)路中推進小車或軌道式車輛。
Starkey的美國專利3803466是一個例子，它說明了采用線性同步推進系統(tǒng)來在環(huán)路中獨立地推進軌道式車輛。該車輛或進入的車列被選擇地加速，然后在適當位置被減速以使它們以低速并在選擇的間隔通過一站運行。
Habozit的美國專利3890421是另一個例子，它說明了采用線性感應馬達控制安裝在小車上的夾子雙軸向地拉伸塑料薄膜，其中該小車在閉合環(huán)路中移動。而日本專利申請48-38779又是另一個例子，它說明了采用線性馬達在閉合環(huán)路中推進拉幅鐵雙軸向地拉伸熱塑型合成樹脂。然而沒有說明小車在環(huán)路的返回側上是如何被控制的。
另外是個普通的實踐，在包括在閉合環(huán)路中運行的小車或車輛的系統(tǒng)中提供有一個載重站或啟動段，在此處，正如美國專利3，803，466所述，小車以低速移動用于裝載乘客或用于別的工序，然后在工作段被加速。在該啟動段這些小車是密集的并常常群聚或集聚成一堆列，例如，在上述的專利中所示。在加速或完成操作例如在薄膜拉伸之后，這些小車被返回到堆列中或載重段，以準備再次啟動該操作。
一般地來說，要求小車在環(huán)路中移動和通過環(huán)路時總是處于控制狀態(tài)。當常常正以高速移動的這些小車或軌道式車輛被返回到堆列時這尤為正確，否則損壞碰撞會發(fā)生或使機器運轉受到影響。
已經發(fā)展了各種技術來解決這類問題。一種這樣的解決方案在由本發(fā)明的代理人所代理的Hommes和Keegan的美國專利4675582中所公開。該專利(這里全面地參見該專利)公開了一個線性同步馬達控制系統(tǒng)，例如，它能被用來在一對相對的環(huán)路的前側以不斷增加的速度精確地推進連接到小車上的同步次級線圈來拉伸薄膜。這種相同的系統(tǒng)也能被用來在這種環(huán)路的返回側上使小車在控制下減速。在該系統(tǒng)中(其中小車速度和間隔是變化的)，在初級線圈的一組電分離的線圈繞組，或區(qū)域中在某一時間決不能有多于一個小車存在。這一限制需要許多初級區(qū)域和其相連的區(qū)域控制。這樣一個系統(tǒng)有效地完成了將小車貫穿一個閉合環(huán)路連續(xù)地推進，但其裝備造價高并且復雜，尤其在返回側發(fā)生堆列，可以不需要小車的這樣精確的同步控制。
在小車或軌道式車輛推進系統(tǒng)中，在啟動時的小車位置和速度常常是最重要的。例如，在上述的Starkey專利中的軌道式車輛在該位置以所選擇的間隔適當地運行來完成載重目的。同樣在其它系統(tǒng)中也是這樣，包括在剛描述的Hommes和Keegan專利中所示的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，在恒速段中用其在加速之前已知的其精確位置來控制次級線圈，這在系統(tǒng)的操作中是很重要的。
本發(fā)明確保小車堆列在小車聚集段同步移動并以可控恒速鄰接，另外本發(fā)明還確保在啟動時的小車將處于適當的位置并且它們將以適當的可控速移動。因此，這種發(fā)明提供了一個改進的或變化的方法尤其在返回側用來實施如US3803466和US4675582的發(fā)明。
為了在拉幅機中拉伸薄膜，在啟動時小車的定位和速度也是首要重要的。例如，在拉伸一條薄膜中，重要的是小車以已知間隔進入拉幅機，其中拉幅鐵被連接到小車上。同樣在其它系統(tǒng)中也是這樣。
特別是在實施該發(fā)明的過程中，小車在第一控制區(qū)必須與電磁波同步地進入拉幅機，在機器啟動之前，將小車互相壓靠，小車車體鄰接并且頭車保持靜止。這就以已知的非變值形成了間隔，在該間隔處，小車次級線圈的磁極距與由初級線圈中的線圈確定的電磁波磁極距相匹配。
在此預啟動之后，形成了小車的定向，而環(huán)路前側的剩余部分沒有小車，拉幅機能被啟動，并且小車將沿著前側與電磁波相同步地一個接一個地被推進并沿返回側返回。如果以可控方式停止拉幅機的前側，則能保持小車的相對位置且重新啟動不需要重新排列小車。
本發(fā)明確保小車堆列在小車聚集段同步地移動并鄰接，另外本發(fā)明還確保在啟動時的小車會處于適當位置并且將以適當可控速度移動。
本發(fā)明的拉幅系統(tǒng)也具有用來改變MD拉伸率而且連續(xù)同時地雙軸向拉伸薄膜的裝置。這允許薄膜以低MD拉伸率穿過，然后逐步地將MD同時的雙軸向拉伸率變成一較高的程度以用于連續(xù)的操作。隨著MD拉伸率增加，在每個環(huán)路的返回側上的堆列形成段也能逐步地改變減速速率和堆列長度以適應許多小車從薄膜加工段到堆列形成段的轉移;其中，拉伸率的增加一般來說也伴隨著在最高車速中成比例增加。用來可靠地和迅速地改變拉伸率的這一獨特特點也允許迅速的、低成本的最佳化的薄膜拉伸率，而不用關閉線路和生產及安裝用于新增大變化的拉伸率的新部件。在工廠用的同時雙軸薄膜拉幅機中，在啟動之后，不能改變同時的MD拉伸，因此啟動時的同時的MD拉伸率和用來進行連續(xù)操作的同時的MD拉伸率不得不是同樣的。然而對于某些薄膜聚酯來說，存在著當薄膜以高拉伸率穿過時發(fā)生薄膜撕裂這樣的問題。而本發(fā)明的系統(tǒng)克服了這個問題。此外，這樣的發(fā)明用少數移動的部件和一個開環(huán)(沒反饋)控制系統(tǒng)提供小車運動的、精確的、可預測的控制，而不用固定螺距的螺釘和鏈條或位置和驅動信號反饋系統(tǒng)。該同時的雙軸向拉幅機能以比以前可能高得多的拉伸率和線速度工作。
所以，本發(fā)明適用于對現有技術的改進方法和裝置，用來在拉幅機中環(huán)繞環(huán)路推進小車，并且通過提供由同步馬達控制的、有效薄膜拉伸操作和通過確?？渴褂孟鄬Φ蛢r的磁滯馬達以可控的方式將小車移回到小車堆列中來解決至今現有技術所面臨的各種問題。這樣的發(fā)明還確保在小車聚集段中的并在部分堆列中的小車總是鄰接的，并且在進入拉幅機的前側之前它們也以適當可控恒速移動。
該發(fā)明不僅在線性馬達系統(tǒng)的技術中而且也在用來在拉幅機中雙軸向地拉伸塑料薄膜的已知系統(tǒng)的技術中都體現出了較大的進步性。
簡要地描述本發(fā)明，本發(fā)明提供了一個用來在拉幅機中拉伸薄膜的改進方法和裝置，其中，用同步和磁滯馬達在總體控制下貫穿拉幅機的相對環(huán)路來推進拉幅鐵。


圖1是本發(fā)明的一個線性馬達推進系統(tǒng)的一個等角視圖，該系統(tǒng)用來環(huán)繞一個閉口環(huán)路或軌道推進小車或履帶式車輛。
圖2是本發(fā)明的雙次級線圈小車的等角圖。
圖3是隨著次級線圈環(huán)繞閉合環(huán)路運行一種情況的次級線圈(小車)速度與位置的函數關系的曲線圖。
圖4是恰好在一給定的時刻的該系統(tǒng)的典型平面圖，示出了環(huán)繞閉合環(huán)路分布的小車。
圖5是用來圍繞一部分環(huán)路推進小車的一個上部的第一初級線圈的平面圖。
圖6是用來圍繞剩余部分環(huán)路推進小車的一個下部的第二初級線圈的平面圖。
圖7是用于線性磁滯馬達的與滑移的函數關系的曲線圖。
圖8是當次級線圈圍繞閉合環(huán)路運行時三種情況的次級線圈(小車)速度與位置的函數關系的曲線圖。
圖9是用于堆列形成段的兩個穩(wěn)定的特性曲線的曲線圖，示出了在小車上改變摩擦的效果。
圖10是本發(fā)明的同時雙軸向的拉幅機的頂視圖。
圖11是沿圖10中線11-11取的兩個相對的環(huán)路的典型截面視圖。
圖12是在薄膜加工段中與細長的初級線圈相鄰的、從圖11中的12所見的主動小車典型的放大截面圖。
圖13是在堆列形成段中與細長的初級線圈相鄰的、從圖11中的13所見的主動小車的典型放大截面圖。
圖14是在輸送段中鄰接的并夾持薄膜的主動和被動小車的頂視圖。
圖15是在拉伸段的末端分開的并夾持薄膜的主動和被動小車的頂視圖。
圖16是從圖15中的16-16所見的主動和被動小車的側視圖。
圖17是沿圖10中的線17-17取的在薄膜加工段的末端與小車相接合的摩擦輪的截面圖。
圖18是本發(fā)明的控制系統(tǒng)有代表性的部分的方框圖，并基于來自US4675582的圖1。
圖19是隨著主動和被動小車圍繞被簡化的拉幅機的一個閉合環(huán)路運行主動和被動小車(次級線圈)速度三種情況對位置的函數關系的曲線圖。
圖20是圖18所示的用于在環(huán)路的小車聚集和工作段的典型控制區(qū)的控制區(qū)驅動的詳圖，并且基于來自US4675582的圖8。
圖21是在環(huán)路工作段上的細長初級線圈中的一個轉折點的平面圖。
圖22是圖21的轉折點的截面圖。
圖23是圖20中所示的控制區(qū)驅動電流控制和門邏輯電路的詳細示圖。
圖24是電流對時間的函數關系的有代表的曲線圖，示出圖23的邏輯電路如何限制控制區(qū)驅動半導體的轉換率。
圖25是用于圖19的曲線圖的簡單化的拉幅機環(huán)路的簡圖。
在用來圍繞一個閉合環(huán)路推進小車的線性馬達推進系統(tǒng)中，存在著加速和分離小車的各種方式，但至今仍沒有適用的簡單可靠的方法以及裝置用于以可控方式使小車減速，從而使移動的堆列重新結合。
本發(fā)明的系統(tǒng)提供這樣一種方法通過控制與小車相鄰設置的一個線性馬達初級線圈來產生對連接到每個小車上的磁滯次級線圈起作用的電磁波來連續(xù)地將分開的小車推入一個堆列中。該初級線圈被電劃分成多組線圈繞組或區(qū)域，而每個繞組或區(qū)域被獨立地控制。能對這些區(qū)域施加動力以致正在堆列的第一速度上將磁滯次級線圈同步或異步地從第二速度推到第三速度上來。當小車碰到堆列時，在堆列入口處的區(qū)域異步地推進磁滯線圈以致將小車壓在一起。這就以已知的值使小車定位，因此能夠對小車移動和間隔作出相繼精確的控制。
在較好方式中的本發(fā)明采用了磁滯和同步次級線圈相結合，以圍繞環(huán)路并推進小車通過堆列。該系統(tǒng)提供了在環(huán)路的工作側上和在環(huán)路的返回側上小車的連續(xù)可預測的控制，其中，在環(huán)路的工作側小車間隔和速度被精確地控制，而在環(huán)路的返回側能實現小車在堆列中可控的鄰接。使用于操作和返回側的線性馬達控制協(xié)調，因此當在工作側改變間隔規(guī)格時，能夠適應在返回側上的小車數量的變化，而不增加小車或從環(huán)路中移去小車。用于這兩側的控制也能使在操作側上的速度遞增和在返回側上的并在制動和堆積條件下的總變化協(xié)調。
由同步次級線圈在環(huán)路的工作側上細致地和恒定地控制小車的移動，并且由磁滯次級線圈控制小車移入堆列中。在每個小車上的雙次級線圈的這一新應用在該系統(tǒng)的最佳實例的操作中起到了重要作用。
次級線圈在本申請中，“同步次級線圈”是指它具有存在于一個磁場中的一個或多個永久磁極并與作用在其上的馬達初級線圈的電磁場無關仍保持其永久磁極，而“磁滯次級線圈”是指它具有存在于一個磁場中的一個或多個暫時磁極并且如果該電磁場例如馬達初級線圈的電磁場不改變極性，這樣使該電磁場不與磁滯線圈匹配，仍然保持其暫時磁極。當在一個強無排列的磁場中，磁滯次級線圈的極性變化以對應于新電磁場的極性(反極性)。
由于傳播的電磁波(此后常稱作一個“電磁波”)推動同步次級線圈，并且當其極性恰好與該電磁波一致時，當次級線圈以相同速度也就是無滑移時，同步次級線圈只能產生其額定磁力。當發(fā)生移差時，同步次級線圈磁力和速度變成不穩(wěn)定的，且該次級線圈可停下來。
當磁滯次級線圈基本上與傳播的電磁波同步地(無移差或移差非常低)運行時，它至少能產生第一磁力，或當與傳播的電磁波異步地(相當大的移差)運行時能產生第二磁力。在很低的移差區(qū)域中，該磁力處于無移差和很大移差的程度之間。只要反力不超過其第二磁力，因此它以與電磁波相同或相近速度運行，該磁滯次級線圈能基本上與電磁波同步地被推進。磁滯次級線圈也能以基本上不同于電磁波的速度異步地運行推進，并且連續(xù)地產生其第二磁力而與移差量無關。當其第二磁力大于反磁力時，磁滯次級線圈速度將基本上達到電磁波的速度。當其第一磁力大于反磁力時，磁滯次級線圈速度將達到電磁波的速度，并且其極性將與電磁波的極性相對應(反磁極)，而次級線圈將與其同步運行。
概括地說，同步次級線圈只能與電磁波同步地被推進，而磁滯次級線圈與該電磁波基本上同步或異步地被推進。在本發(fā)明中，在小車接觸堆列之后和它們到達小車聚集段的入口之前，這后面的原理使連接到小車上的磁滯次級線圈總是壓在一起，其中在本發(fā)明的系統(tǒng)操作的啟動之前在小車聚集段控制小車的移動。
閉合環(huán)路特別是參見附圖，圖1示出了根據本發(fā)明正被推進的小車運行的閉合環(huán)路。這樣的小車1由一個軌道2支撐并被導向，該軌道2確定小車圍繞環(huán)路運行的通道。上和下次級線圈3和4被連接到每個小車體上。該軌道使次級線圈3和4與上、下線性馬達初級線圈5和6成固定距離定位，初級線圈與軌道相鄰定位。
最好如圖1和2所見，每個小車1基本上為主要地圍繞著軌道2的“C”形結構。在“C”形的外面是適合的第一表面7，例如用來固定要被小車移動的物品。
在較好實例中，在“C”形小車1的頂部一個同步線性馬達次級線圈3被連接到第2表面8上。這樣的次級線圈包括兩個帶有向外指向以形成11所示的磁力線通道的永久磁鐵9和10，該磁力線通道包括上初級線圈5。被附貼到一個高導磁率護鐵料12例如鋼或鑄鐵上的這些磁鐵用其磁極分隔開等于上初級線圈5的磁極矩的距離，λS，它們形成了與初級線圈5的相對置表面的形狀相適應的第三表面85。該磁鐵材料可以為普通永久磁鐵材料例如鎢或鉻磁鋼，或永久稀土磁鐵例如鋁鎳鈷合金(鐵鎳鋁鈷合金)，鈷磁鋼，或最好為釤鈷。
另外在該實例中，在“C”形小車1的底部上一個磁滯線性馬達次級線圈4被連接到第四表面13上。這個磁滯次級線圈由磁滯材料15組成，當在由下初級線圈6產生的電磁場中時它在其下表面形成磁場。該次級線圈最好也可包括一個高導磁率護鐵14。然而在某些情況下，可更方便地將磁滯材料固定到具有低導磁率例如鋁的一個表面上或一個非金屬表面，或者將該磁滯材料沿其具有背面的邊緣固定。有時也可需要將磁滯材料固定在開槽的、高導磁率表面。這樣的變化常用在旋轉的磁滯馬達中。該磁滯材料的下表面形成了一個與下初級線圈的對置表面的形狀相適合的第五表面86。小車體84可由通常也形成護鐵12和14的一個高導磁率鐵或鋼組成。該磁滯材料的幾何形狀(厚度、形狀、面積)是確定在電磁磁場中產生的磁力的一個因素。該磁滯材料是具有高磁滯的材料并可以是如上面所列舉未磁化的磁料，最好是未磁化的鐵鎳鋁鈷合金。用下初級線圈6和該磁滯次級線圈4形成類似于11所示的磁力線通道的磁力線通道。這個帶雙次級線圈3和4的新小車1在本發(fā)明的較好操作中是很重要的。
下初級線圈6的磁極距，λh，不必與上初級線圈5的磁極距λS相匹配，且由于磁滯材料沒有固定的磁極，下初級線圈的磁極距能是任何普通磁距。然而在較好實施例中，上、下初級線圈的磁極距是相同的，也就是，λS＝λh＊＝λ。
正如所示，在每個小車上的8個輥子16的系統(tǒng)在矩形軌道2的4個細長表面上轉動以保持小車的定向，并且為沿軌道的小車提供減摩擦運行。如圖1和2所示，磁鐵9和10以及磁滯材料15的外表面與初級線圈5和6的相鄰表面緊密地隔有恒定距離間隙。正如所示，初級線圈和磁鐵以及磁滯材料的表面能是平面的，或者對于某些應用來說該初級線圈可以具有細長的凹或凸表面，而磁鐵和磁滯材料的形狀是相匹配的。例如，該磁鐵能確定一個凸出表面，并在運行的方向上延伸，該凸出表面與延伸的凹初級線圈表面緊密地隔開。如果當磁滯次級線圈與下初級線圈相鄰時它總是沿一個半徑運行，該外表面也能是一個圓環(huán)形表面。一般地來說，次級線圈的外表面和初級線圈的相適應表面其形狀應在移動的次級線圈表面和靠近的初級線圈表面之間保持一恒定間隙。
最好如圖1、4、5和6所見，與軌道2相鄰在部分環(huán)路中如17所示，在適當位置上設置上部或第一初級線圈5以對每個小車上的上同步次級線圈3起作用。而與軌道2相鄰在另一部分環(huán)路中如18所示，設置下部或第二初級線圈6由此作用在每個小車上的下磁滯次級線圈4上。在閉合環(huán)路中這些初級線圈推進雙次級線圈和連接到其上的小車通過該系統(tǒng)的三個主要作用段;一個小車聚集段41，一個工作段42和一個堆列形成段43。以后將更詳細地描述在這些段中的工作。
圖4是由圓圈表示的正圍繞閉合環(huán)路運行的小車1的“快照”的平面圖。示出這些小車加在上和下初級線圈5和6上。圖5和6是這樣的初級線圈(示出陰影)的平面圖，示出其在環(huán)路中17和18的相對位置。
上初級線圈如圖5所示，上線性馬達初級線圈5被分成許多區(qū)域，例如第一區(qū)域19和第二區(qū)域20、21、22等以致使同步次級線圈3在環(huán)路的小車聚集段和工作段41、42中在其運動中得以同步控制。在前述的Hommes和Keegan的US4675582中示出了用來控制這樣的次級線圈的適用系統(tǒng)。
在該專利中，同步線性馬達初級線圈被電劃分成許多組線圈繞組或區(qū)域，而每個區(qū)域被分別施以動力并被控制。每個區(qū)域由帶有轉換直流電壓的轉換器的區(qū)域驅動器施以動力以致將同步的三相交流電力波形供到每個區(qū)域中的線圈上。每個區(qū)域驅動器具有一個用穩(wěn)態(tài)記憶和存取器控制的區(qū)域以向用于給定操作條件的區(qū)域驅動器提供轉換指令。在每個區(qū)域控制器中的這些記憶器包括有同樣數量的預定二元轉換指令以形成能在頻率中兩個極限之間傾斜的一個轉換波形。這些穩(wěn)態(tài)轉換指令同時從所有區(qū)域控制器輸出并被一共用時基進行調整以一致地啟動，逐步通過，結束并再啟動在每個區(qū)域控制器中的每個記憶器的存取。在本發(fā)明的工作段42的一個加速部分57中，這就使改變速度、重復電磁波沿及時被協(xié)調的初級線圈所產生以分別一個接一個地推進同步次級線圈通過該加速部分。這樣一個波的頻率對時間的函數關系曲線是鋸齒波形的。在該部分中，在一個區(qū)域中在某個時間決不會存在多于一個的次級線圈。當需要改變操作條件時，存取在每個區(qū)域控制器中的過渡記憶，這具有用來推進幾個次級線圈，如需要分別推進每個次級線圈的指令。在該過渡結束時，重復地存取不同的穩(wěn)態(tài)記憶以同樣地推進每個次級線圈，因為只需要保持在新的操作條件下。一個中心控制器使在所有區(qū)域中從一個控制記憶到另一個的同時轉換協(xié)調。一個系統(tǒng)計算機使系統(tǒng)工作全面地協(xié)調。
使本發(fā)明系統(tǒng)的小車聚集和工作段41和42緊密地配合，并且在這部分的環(huán)路中在該些段中的小車移動處于上第一初級線圈5的控制之下。在這些段中，包括第一區(qū)域19，第二區(qū)域20到22的初級線圈的每個區(qū)域具有其自己的獨立驅動器和控制器例如23、24和25等，它們分別被電連到這些區(qū)域上并由一個中心控制器27所協(xié)調，該中心控制器27包括一個時基40和一個計算機51以形成線性同步馬達控制系統(tǒng)。當由區(qū)域19施以動力時并由驅動和控制器23控制時，該系統(tǒng)為在小車聚集段41中在部分鄰接的小車堆列中的許多小車提供同步控制。當每個小車沿環(huán)路的工作段42加速并從相鄰的小車分離時，該系統(tǒng)也能為每個小車1提供獨立的同步控制，雖然在工作段的加速部分57中所示有許多區(qū)域，但在最簡單的情況下即當小車鄰接時，在相鄰的小車上的同步次級線圈被拉寬分離開，加速部分57可僅由幾λ長的一個單拉區(qū)組成。借助這最初的寬度間隔，次級線圈能被分別地加速，并且在一個加速度區(qū)域中在某一時間決不會存在多于一個的次級線圈。
下初級線圈在剛描述的同步線性馬達系統(tǒng)是高效率的用來加速小車并還可用來將小車返回到堆列期間，本發(fā)明提供了一改進系統(tǒng)，特別用來在環(huán)路的返回側使小車成堆。該堆列工作是在下線性馬達初級線圈6的控制之下的。
正如圖6所示，這樣的線性馬達初級線圈也被分成許多區(qū)域，例如第三區(qū)域28，29，30和31，以致在小車通過環(huán)路的堆列形成段43時使小車得到可控的逐步的減速，并在小車遇到在小車聚集段41中的聚集的小車堆列前使這些小車得到可控的碰撞和壓靠。在每個下初級線圈區(qū)域中電磁波的速度是恒定的，不是變化的，并且由于不總是出現與小車上的磁滯次級線圈具有同步關系，所以在這些區(qū)域之間沒有臨界相位關系，該臨界相位關系在這些區(qū)域之間要求精確的波形協(xié)調。由于這些原因，普通馬達驅動和控制能被用于下初級線圈6的每個區(qū)域例如驅動器/控制器58，59，60，61，它們分別被電連接到初級線圈的第三區(qū)域28，29，30和31上。普通的轉換型驅動器最好用在系統(tǒng)的這部分上。根據系統(tǒng)需要，其頻率由計算機51控制。
如圖4所示，小車聚集段41具有一個入口和一個出口。在本發(fā)明的系統(tǒng)操作中，臨界情況是在小車1到達聚集段的入口之前，將在磁滯次級線圈4的控制之下的小車推入移動的小車堆列中。特別是，在堆列形成部分43的這部分中由下初級線圈6的區(qū)域31推進這些小車，該區(qū)域作用在每個磁滯次級線圈4上以致小車先于到達聚集段41的入口被推入堆列中并連續(xù)作用壓力以將小車推在一起。
小車堆列在系統(tǒng)操作期間，重要的是在環(huán)路中有一個移動的小車堆列，例如圖4所示。這種堆列具有一大約在34處的入口和一大約在33處的出口。小車的“移動隊列”或“移動堆列”是指小車鄰接的一個區(qū)域，它具有在環(huán)路中有“固定”位置的區(qū)域的出口端，并具有連續(xù)進入的入口端、通過該堆列并離開出口端的移動小車。在該堆列的出口端，這些小車應該以一個精確地已知速度和位置被同步地推進，該速度和位置由與小車接合的某些裝置例如鏈輪、螺桿或同步地作用線性馬達來確定。這就確保當需要分離小車時，精確地知道其準確位置和速度，而不必需要感測器或其它反饋。堆列80自身沒有圍繞環(huán)路運行，但堆列的一端可隨堆列變化中小車的數量而移動。在小車移動通過堆列時，在該堆列內的小車都以相同速度運行。在該堆列內，小車之間的間隔是恒定的，并且小車最好是鄰接的。由于小車同時地鄰接或從堆列分離開由此重新確定堆列端的位置，所以不同于小車聚集段的入口和出口，堆列入口和出口端的環(huán)路中的位置至少根據這些小車的寬度來變化。
鄰接的小車堆列80必須完全充滿小車聚集段41，在該段，需要同步地推進部分堆列。如圖4所示，小車聚集段由第一同步區(qū)域19形成，而該區(qū)域接合在鄰接的小車上的許多同步次級線圈3以逐漸地產生一個推進力，該力超過作用在堆列中的小車上的任何其它的力。這些其它力可以是堆列壓迫力(在堆列形成段中產生，以后要解釋)，作用在小車上的正摩擦力和置于堆列中的小車上的外力，例如薄膜張力，其中本發(fā)明系統(tǒng)用在薄膜拉伸操作中。如果所有這些作用在堆列中的小車上的力是低的，那么該小車聚集段能是比所示的要短，例如它可僅僅從圖4中的位置69延伸到33，其中，所示的小車在堆列中被工作段中的區(qū)域20和21同步地推進。然而最好是提供一個分離的區(qū)域，區(qū)域19，以致為部分堆列提供同步推進。在小車上的次級線圈3必須總是以固定的間隔并與在那所產生的電磁波同步地進入區(qū)域19。
小車的鄰接是用來在環(huán)路的堆列形成段中將次級線圈精確地固定到次級線圈間隔上的最好方式，其中，磁滯次級線圈4能在電磁波上滑移變量，但在可預測的極限內。由于在小車進入小車聚集段41之前，在磁滯次級線圈上產生的力形成了使小車保持鄰接的總壓力，所以必須總是將在堆列中的尾隨的小車設置在下初級線圈6的端部之前。靠區(qū)域31的端部74將下初級線圈的端部固定在環(huán)路中，堆列入口34必須也位于大約在52處的一個位置之后，在該處，小車減速到略為大于堆列速度的一個“超速”。該位置在環(huán)路中不是固定的而是隨給定操作條件而變化的，當在討論圖8和9中將會更好地理解。由在堆列形成段的端部的磁滯區(qū)域31中的預先設定的電磁波速來預定該超速。該速度可以是高于由在同步區(qū)域19中的電磁波所確定的堆列速度的大約5-100英寸/分。碰撞速度由超速和堆列速度之間的差異來確定，但必須保持較低以避免損壞進入堆列的小車。由與一個磁滯次級線圈偶合的電磁波確定的超速其作用是借助堆列的入口端推進小車進入可控的鄰接狀態(tài)并在堆列之內將小車推入壓靠的鄰接狀態(tài)。
由起始小車速度，小車總重，在小車上的摩擦載荷，和由在一個磁滯次級線圈上的電磁波產生的力(線圈電流的作用，磁氣隙，滑移以及次級線圈幾何形狀的函數)來確定每個小車的最小減速距離。當確定在環(huán)路的堆列形成側上的堆列位置的最大可允許的入口端時必須考慮這些因素。在大多數情形中，努力使所有這些因素保持恒定，但機械的容差從小車到小車引起略為變化。然而，這些變化的隨機特性將在許多小車上平均為一個“恒值”。
在小車離開堆列形成段并進入小車聚集段之前的32處出現鄰接的小車堆列的入口端。然而，堆列的速度由在區(qū)域19中、作用在同步次級線圈3上的電磁波的速度設定，在該區(qū)域19，無滑移發(fā)生，并且堆列以恒定已知速度推進。在區(qū)域19中的電磁波的磁極距等于成堆小車的磁極距，所以在該區(qū)域中的所有小車能以公用電磁波被同時推進。然而，從堆列的一端34到下初級線圈區(qū)域31的端部74，在堆列形成段中區(qū)域31的電磁波正在每個小車上的磁滯次級線圈4上產生一個力以將小車推入鄰接的狀態(tài)。這個磁滯次級線圈堆列力必須總是小于在堆列中的同步次級線圈的總拉出力，因此保持同步地推進堆列。對于不同的操作條件即其中堆長增加并且在堆列更多的磁滯次級線圈正被推進，可減小由每個磁滯次級線圈產生的力以保持低于總同步拉出堆列力的總磁滯堆列力。也需要將該總磁滯堆列力保持得較低以避免小車之間的高接觸力。
系統(tǒng)總述一般而論，簡述的本發(fā)明包括，一推進小車的系統(tǒng)，利用一線性馬達，通過在一環(huán)軌2上推動小車，使小車從其聚集段41的堆積狀態(tài)到其間隔狀態(tài)，再回到其聚集段。該系統(tǒng)，在最佳實施例1中包括，一沿著軌道第一部分設置的第一初級線圈5和沿著軌道第二部分設置的第二初級線圈6，該小車被繞軌道引導，每一個都有一個設置在第一初級線圈5鄰近的同步次級線圈3和一設置在第二初級線圈6鄰近的磁滯次級線圈4，每一初級線圈都備有控制裝置，從而，第一初級線圈5推進小車通過聚集段41，并使其從一鄰接狀態(tài)加速至間隔狀態(tài)，由此，第二初級線圈6使小車減速，將其推到運動堆列的鄰接狀態(tài)，并在聚集段的入口前貼緊該鄰接的小車。
小車聚集段41的入口設置在第一初級線圈5的頭端，鄰接小車移動堆列的尾隨的小車，總是在第二初級線圈6的末端前。
此外，本實施例中，第一初級線圈5，備有電性分區(qū)的線圈，包括第一區(qū)域19和一系列第二區(qū)域20～22，第二初級線圈6也有其電性分成一系列第三區(qū)域28～31的線圈。
系統(tǒng)的基本操作單元包括一小車聚集段41，一工作段42和一堆列形成段43。小車聚集段有一入口和一出口，且第一初級線圈5的第一區(qū)域19的一端32位于小車聚集段41入口的鄰近。而另一端69最好位于該小車聚集段出口的鄰近。此外，本實施例中，第一初級線圈5的一系列第二區(qū)域20～22的第一個的一端，鄰近工作段42的始端，而第一初級線圈5的一系列第二區(qū)域的最后一個的另一端，鄰近工作段的終點。第二初級線圈6的一系列第三區(qū)域28～31，鄰近堆列的形成段。該系統(tǒng)有在各個區(qū)域獨立產生電磁波的裝置，來控制推動小車1通過所有段。
借助新的方法或操作方法，上述系統(tǒng)適用于推動小車環(huán)繞環(huán)路，并進到和通過一堆列。在最佳實施例中，這樣做可以推動小車，將一有磁滯和同步的次級線圈3和4的線性馬達，裝在小車1上，該小車在由導軌確定的一環(huán)路上連續(xù)運行，并由鄰近軌道的線性馬達的初級線圈的獨立的區(qū)域推動。該方法包括步驟以第一恒速，在小車聚集段41中，通過作用同步次級線圈3，推動一堆列中處于鄰接關系的小車，使小車沿第一初級線圈的第一區(qū)域19推進;
在工作段42，通過一個接一個地作用同步次級線圈3，使小車從小車鄰接的第一速度，加速到小車間隔的第二速度，以便沿第一初級線圈的第二區(qū)域或區(qū)域20～22推動小車;
在小車堆列形成段43，通過作用磁滯次級線圈4，使小車從小車間隔的第二速度減速到小車緊靠在一起的第三速度，該第三速度大于第一速度，以便至少沿第二初級線圈的第三區(qū)域31推動小車;
在堆列形成段43中在與鄰接的小車接觸之前，沿第三區(qū)域31的一部分，以第三速度，基本同步地推動小車;以及在堆列形成段43，沿第三區(qū)域31的另一部分，異步地推動小車，以產生一鄰接力迫使小車進到鄰接的小車中，這些鄰接的小車以第一速度運動。
本發(fā)明還包括控制推動一系列間隔的小車進入移動的鄰接小車的堆列的方法，包括步驟，用一線性馬達，以第一速度推動鄰接的堆列，并在小車抵達尾隨堆列中的小車之前，借助比第一速度大的第三速度推動間隔的小車，使該小車被推動以受控制地碰撞并與鄰接的小車堆列鄰靠。
本發(fā)明還包括，利用一線性馬達，控制推動一系列間隔的小車進入一運動的鄰接小車的堆列的方法，包括步驟在堆列形成段43，在抵達尾隨小車之前，以基本上與一電磁波同步的第三速度推動一間隔的小車，該尾隨小車在堆列中以較第三速度低的第一速度運行，并在堆列形成段43，在小車抵達堆列之后，相對于相同電磁波異步地推動這些小車。在該方法中，線性馬達包括一初級線圈，和至少一個磁滯次級線圈裝在每一個小車上，堆列中鄰接的小車以第一速度相對于另一電磁波同步地運行。
本發(fā)明還包括方法在堆列的一部分相對一電磁波異步地推動小車和在堆列的另一部分相對于另一電磁波同步地推動小車。小車相對于下部的初級線圈5的區(qū)域31產生的電磁波被異步地推動和相對于上部初級線圈5的區(qū)域19產生的電磁波被同步地推動。
在小車進入小車聚集段41之前，下部初級線圈的第三區(qū)域31作用于磁滯次級線圈4，以推動小車進入堆列，在該過程中，該次級線圈和相關的初級線圈一起，在整個系統(tǒng)的這個重要部分，起到了一磁滯線性馬達的作用。
磁滯線性馬達較詳細地，一磁滯線性馬達，在一個大的差速范圍產生大約恒定的力，即在滑行中，其速度在第二速度與電磁波速度之間。如用任意的馬達一樣，電磁波的速度由初級線圈的固定極間距(λ)和線圈中交流電的頻率確定(電磁波速度＝2λf)。由磁滯馬達的構造產生的力度由初級線圈中的電流量決定，該初級線圈產生電磁波作用于磁滯次級線圈上。圖7所示為給定線圈電流時線性磁滯馬達力與滑動關系曲線的典型圖。力度和曲線的斜率將隨電流變化，例如也隨75、76處的曲線滑動有稍微的變化。
如圖7所見到的，零滑動時，磁滯力并不保持在其第二力度87和88上，而是在大約+/-3λ/sec滑動的范圍內衰減，該區(qū)域曲線的實際特性是不確定的，因此沒有圖示。在零滑動或同步速度，馬達的特性類似于一永久磁鐵同步馬達，并且，產生的力正好足以平衡馬達的負載。在本實施例中，作用于小車的摩擦力如附加的77、78所示，以便比較。在圖的左面，磁滯馬達和摩擦力作用于同一方向，因此，它們一起工作，以減慢小車和減少滑動，在圖的右側，它們作用于相反的方向，如果在零滑動(如78所示)，摩擦力大于第一馬達力81，摩擦力將一直使小車減速，直到小車較電磁波為慢和出現正滑動。此時系統(tǒng)在圖的右側工作，隨小車一直減慢，滑動增加，且磁滯馬達力增加，直到它等于如79處的摩擦力，然后出現力平衡和滑動穩(wěn)定，摩擦力不再使小車減速。此時小車速度穩(wěn)定下來，或基本上以所示的約1.4λ/sec的低速滑動跟隨電磁波的速度，當該電磁波速度和小車速度實際上偶合時，該實質上的跟隨條件勿需出現，但是它在一可預定的低速滑動處確實屢次地出現。如果81處的摩擦力較第一馬達力小，小車速度實際上將與電磁波速度偶合，在該穩(wěn)定的，實質上的跟隨條件下，特別是當小車以實際上的該電磁波的速度同步運行時，小車之間隨機變異的影響基本上得到消除，所有的小車以基本相同的速度運行，這顯然是一種理想的情況，這種情況防止了小車碰撞。
為了簡化采用一磁滯次級線圈馬達可能的操作模式，可以按下列操作“實際上同步”或“同步”-當在圖7中約81和87處以及滑動為零時，施加外力較第一水平的力小時，這是可能的;
“基本同步”-當施加外力較圖7中約87和88處的第二水平低，可預見的滑動有較低值和隨負載輕微變化時，是可能的;
“異步”-當施加外力較圖7中約87和88處的第二水平高，滑動隨負載顯著變化時，是可能的。
系統(tǒng)操作當使小車減速時，該線性磁滯馬達在一定距離內產生一反向基本上恒定的力，從而消除小車的動能，小車的能量由其質量和速度決定。由于消除了動能，從而減小了其速度。減速度可以用一種或兩種方法改變。第一種方法是改變初級線圈的電流，從而改變作用在磁滯次級線圈以及小車上的力。第二種方法是保持電流不變，因此力也恒定，而是改變力所作用的距離。第二種方法是通過改變在磁滯次級線圈實質上跟蹤電磁波之前發(fā)生滑動的距離來實現的。運動小車上的摩擦力作用也使其減速，但這通常是一種難以控制的力，并且各小車也可能是不一樣的。因此，理想的是，通過以相當高的力度操作磁滯馬達，摩擦力微小變化的影響減至最小，以使摩擦力的變化對作用于小車上的總的作用力的影響相當小。由于這個原因，改變減速度的第二種方法較好，因為馬達力可以保持在一接近恒定的高水平。特別參照圖3，將對這一方法作詳細的描述本發(fā)明一典型的系統(tǒng)操作最好參見圖3、4、5和6。為了簡化討論，假定零滑動時可獲及的最大馬達力較摩擦力大，因此小車速度等于該電磁波速度，小車實際上將同步運行。圖3中，速度與位置關系圖的實線表示小車速度，點劃線表示一次級線圈經歷的電磁波速度，所示明顯地稍微有偏差。曲線的起始和末端位置連接確定了一環(huán)路，大致相應于圖4中的位置53。小車由一從環(huán)路的工作段42的位置33排列的連續(xù)堆列，被推成至35處的間隔狀態(tài)，然后一起沿著環(huán)路的堆列形成段43運行，大約在34處進入堆列，并以由電磁波控制的速度通過處于鄰接狀態(tài)的小車聚集段41，其電磁波由區(qū)域19產生，并作用于每個小車的上部同步次級線圈3。小車在加速段57，由獨立控制的上部初級線圈5的上部初級區(qū)域20～22分別加速，該區(qū)域產生的電磁波起到分別加快上部同步次級線圈3的作用，所示的實施例中，在從69至35的工作段，有13個獨立受控的區(qū)域。
圖4所示的實施例中，環(huán)路中有36個小車。小車以22.2λ/sec的第一速度運行，相互鄰接并且兩個中心距間隔一個小車的長度，進入到工作段42的加速段57。在加速段的末端，它們相隔4個小車的距離，并在離開工作段42之前達到最后的第二速度88.8λ/sec。小車以一定速度運行并且間隔變化4x。產生電磁波的交流電頻率在每一區(qū)域以重復的鋸齒形圖案變化，以產生這種加速。然而，在鋸齒形圖的一個區(qū)域的換向部，次級線圈并不在這一區(qū)域，它們只是連續(xù)地增加電磁波，如圖3點劃線的傾斜部所示。在工作段42的這些區(qū)域，一次不會有兩個以上的小車在一個區(qū)域內。
在工作段42一端的附近，下部初級線圈從70處開始設置，并產生作用于每一小車的下部磁滯次級線圈4的電磁波。由區(qū)域22產生的最后的上部初級線圈電磁波，以其最大速度，如圖3中44處所示的88.8λ/sec的速度運行，并當每一小車到達該區(qū)域的末端時，以該速度推動同步次級線圈3，區(qū)域28的第一下部初級線圈電磁波，以45處的約76.9λ/sec的速度運行，該速度由初級線圈中產生該波的交流電的恒定頻率決定。小車上的磁滯次級線圈將首先在該波上滑動，并當其進入堆列形成段在35處開始減速。該小車將連續(xù)減速，直到它達到大約46處，區(qū)域28的電磁波速度。在一個減速區(qū)域，如區(qū)域28，一次可以有幾個小車。磁滯次級線圈4在達到電磁波速度時將停止滑動，并象一同步次級線圈那樣工作，且使小車以76.9λ/sec的波速運行。
在下一個下部初級線圈區(qū)域產生電磁波，如點劃線47處所示，以59.4λ/sec的速度傳送，該電磁波將起到進一步使設置在每一小車上的磁滯次級線圈4從76.9λ/sec減速到59.4λ/sec。下一個下部初級線圈區(qū)域30進一步使小車減速至33.9λ/sec，如48處，且其后區(qū)域31使小車降到一個超速度，或第三速度，如49處的速度26.7λ/sec。
小車碰到堆列，該堆列在區(qū)域31內，大約在位置34處，以第一速度22.2λ/sec運行。在小車聚集段41，該堆列速度由區(qū)域19內點劃線50處的電磁波速度22.2λ/sec決定。差速，或撞擊時小車與堆列間的撞擊速度是4.5λ/sec。該速度低得足以由小車上的通常的吸震裝置，如一種橡膠吸震器吸收。撞擊吸震之后，該吸震裝置不應阻止小車以適當間距鄰接，該間距與同時推動多個小車，如小車聚集段41的區(qū)域19處的一共同的電磁波相協(xié)調。由于區(qū)域19內，次級線圈并不是獨立的加速，因此在該區(qū)域，它們都能夠由一共同的電磁波同步驅動。
對于環(huán)路中給定總數的小車而言，堆列長度的變化，是環(huán)路工作段小車間隔變化和所達最終速度變化的結果。如果工作段小車間隔減小，則該段小車數增加，堆列形成段小車數減少，相反，如果工作段小車數增加，則該段小車數減少，堆列形成段的小車數增加。
然而，小車在堆列形成段的分布是可以變化的，這取決于所消耗的能量量值(取決于小車的最終速度)，和下述的一些“理想結果”的限制。在一些例子中，在環(huán)路中希望使小車數減至最小的地方，可以在小車離開工作段并進入堆列形成段的時候，增加小車速度，使其超過第二速度。這會使小車較所述堆列形成段不產生加速的最佳情況要早到達堆列。對于相同的堆列長度，當小車較早到達堆列時，從而系統(tǒng)中在堆列形成部的小車就要求少一些。堆列的長度或堆列入口位置將受小車分布的影響，這一點，將參見圖8和在以后的討論中更加明白。
減速與堆列在采用的減速圖中，即小車減速時的速度-位置關系圖中，通常，有許多不同的圖形可以獲得理想的結果，應該控制的關鍵性的參數是堆列入口端的位置，必須維持兩個關鍵性的條件第一，最小或最短的堆列入口位置“B”應該在小車離開最后一個下部初級線圈(磁滯)區(qū)域之前出現如圖3所示的區(qū)域31;反之，小車將不被推壓在一起，并不隨上部初級線圈區(qū)域19的電磁波同步到達，其后小車在同步加速段的控制就不可能。
第二，最大或最長的堆列入口位置，在小車達到超速例如前面的“0”位之前，不應該出現;反之，撞擊速度不再被準確地控制，小的堆列端位置的變化即導致撞擊速度的大的變化，其結果會損壞小車。
這兩個條件還有待解決選擇未確定的精確的操作條件。其他有助于回復區(qū)選擇定點電磁波速度的限制將會討論到。在對上述磁滯馬達的描述中，控制磁滯馬達的最佳方法是保持力(即電流)恒定，以及改變小車在每一區(qū)域減速的距離，在恒力下減速小車的一些“理想結果”如下A.每一小車應基本上跟隨每個減速區(qū)域的電磁波，而后才離開該區(qū)域，以便小車速度在每個區(qū)域被控制到一已知值;
B.每一小車在達到超速(位置“0”)后，應到達堆列實際入口位(S)，至少相隔一預選距離P(比方4λ)，和至少某預選定距離r(比方10λ)才達到堆列位置B的最小一端。這就為位置S的某種變化創(chuàng)造了條件，而勿需達到兩個關鍵條件的極限。
C.每一小車在達到實際堆列端位之前以超速度運行，距離d被減至比某一預定距離u(比方8λ)小的最小值，d值的減小導致小車更迅速地趕上堆列。然而，d值也應較P大一些，以避免在一極限附近運轉，該極限用來改變用于操作狀態(tài)時微小變化的幾個控制區(qū)域的頻率設置。而后，距離d大于P而小于u(4λ＜d＜8λ;實際值，包括小車數、速度等，將隨系統(tǒng)的整體尺寸變化)。
D.當從一個工作狀態(tài)變到另一個工作狀態(tài)時，減速總是以平穩(wěn)有體系的方式從一個區(qū)域到下一個區(qū)域逐漸交替進行。
E.堆列應盡可能地保持在其他制約的限制內。為此，在堆列成形區(qū)的所有區(qū)域小車速度，應盡可能地高，長的堆列使在實際操作中堆列長度上產生最大的漂移，然后違反了第一個關鍵條件，導致系統(tǒng)誤操作。
這最后的“理想結果”是重要的一個，它具有顯著的益處，即增強了系統(tǒng)的可靠操作。當小車運行基本上跟隨恒定速度的電磁波時，小車的運行是最能夠預見的。通過在堆列形成部保持盡可能高的恒速，然后在短距離內迅速減速，小車迅速抵達堆列而保持了長的堆列。在高的恒速下碰撞機會極小;顯然，在堆列中沒有碰撞;快速減速使小車受到可能的最短時間的碰撞。此外，用于快速減速的較大馬達力傾向于使一些隨機影響，如摩擦力減至最小。
減速區(qū)域的電磁波的速度由其驅動頻率決定，它能夠利用任何位數的控制算法來選擇。一個這樣的控制算法是利用一套基于每一區(qū)域中能量消耗的百分比迭代法進行。一個區(qū)域內消耗的能量百分比等于該區(qū)域內用于減速小車的能量，由平均減速力F乘以發(fā)生減速的距離△L除以總能量得到，總能量為一個區(qū)域的力F乘以該區(qū)域的長度L獲得。該算法要求在每一個小車減速的區(qū)域消耗的能量百分比相同。在一迭代中，選擇了一組可能的減速區(qū)速度，然后這些速度被送入一運動模型，該運動模型基于已知的減速力，如從圖7得到，計算小車通過系統(tǒng)的運動。最初的一組迭代決定了減速開始的地方(或那一個區(qū)域)，最后一組迭代調整消耗在每一減速區(qū)域的能量百分比，直到結果與所有限制(如上述的“理想結果”)一致。
系統(tǒng)的穩(wěn)定性圖8示出了類似于圖3的環(huán)路中速度-位置關系的三條曲線37、38、39，但所示的三條不同的速比示出了系統(tǒng)是怎樣補償的以及堆列端位的實際入口是如何移動的。曲線37表示4∶1的速比(如圖3)，但以較低的速度得到的第一操作狀態(tài)。注意堆列端入口S，在圖3中在135λ處，而在圖4中，S-37是在121λ處，加長了堆列。然而，堆列形成段的小車數，在兩種情況下都相同，但圖3中，小車從88.8λ/sec減速，其小車能量較圖8中的大得多，圖8中小車從44.4λ/sec減速。由于減速力在兩種情況下最好相等，圖3中施加的力就要經過較長的距離來消耗較大的能量。由于小車不能在一減速區(qū)域的中部開始減速，減速區(qū)域的長度和數值也影響次級線圈的分布。減速的“步驟”只能在區(qū)域的入口處開始，如圖3和圖6中所示的70，71，72和73處。
曲線38所示為以5∶1的速比得到的工作狀態(tài)，它較曲線37在工作段增加了小車的分離，因此，也增加了堆列形成段的小車數，這導致了堆列長度有微量增加，如由堆列端S-38移到S-37的左側所示出的。
曲線39所示為以速比3∶1得到的一工作狀態(tài)，與曲線37比較，它減小了小車在操作段的分離，因此，減小了小車在堆列段的數目。這導致了堆列長度的微量減小，如由堆列端S-39移至S-37的右側所示出的。
盡管事實上，在環(huán)路回行側用于推動小車的磁滯線性馬達不總是同步的，以及并沒有采用反饋，然而，它在單個小車驅動力或摩擦力的預定變化下是一個穩(wěn)定和可靠的系統(tǒng)。這是由于下列原因1.在離開每一區(qū)域之前，當磁滯次級線圈達到同步速度時，每一正在減速的小車的速度在每一區(qū)域被控制到一設定值，因此，限制了發(fā)生變化的時間和距離。
2.以恒定的超速驅動小車進入堆列，使小車趕上，或堆列長度快速變化，以補償不受控制的變量的變化，因此，防止了堆列的入口端到達非工作位置。
3.對在堆列形成段挑選的區(qū)域定點頻率進行選擇，使堆列入口端位首先處于已討論過的會引致操作問題的兩個極限位置之間。
為示出系統(tǒng)自行補償的能力，重要的是要了解，一個小車在堆列形成段花的總時間是用于同步工作段的給定工作狀態(tài)的一固定時間。由于每一小車都離開工作段，進入堆列形成段，小車就該離開堆列形成段，進入堆列，從而返回工作段。圖9所示為在堆列形成段非控制變量變化對系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響，如小車摩擦力的影響。
為建立評估摩擦力變化的系統(tǒng)模式的基本狀態(tài)，保留了圖3的工作段的狀態(tài)，通過假定小車摩擦力的數值變化來改變堆列形成段的狀態(tài)。為夸大不良狀態(tài)的影響，設基本狀態(tài)的小車摩擦力為平均小車減速力的17%。(正常摩擦力較大一些，如圖3的1 3/4 %)。對于這一基本狀態(tài)，每一減速區(qū)域電磁波的工作速度(與驅動頻率有關)是確定的。圖9中，這些速度值和其他變量保持恒定，而平均小車摩擦力變化為加減50%，對于具有17%的摩擦力的基本情況，堆列位置S-54為75.3λ，為清楚起見，省去了基本狀態(tài)的減速曲線，點劃線曲線55表示將小車摩擦力減到約8 1/2 %的結果，此時小車減速并不是太快(由于摩擦力也減速)，因此，小車較快到達堆列，以便通過在S-55處向左移位7＊4λ，逐漸增加堆列來補償。然而，由于堆列的增加，小車以較低的速度運行較長，所以使堆列形成段的總時間保持相同，而且，建立了曲線55的新的穩(wěn)定工作狀態(tài)。
曲線56表示假定小車平均摩擦力增加到25 1/2 %的相反狀態(tài)。在這種情況下，小車更迅速地減速，并花較長時間到達堆列，該堆列為進行補償已經在S-56處右移到76.7λ而稍微縮短了一些，然而，此時小車以較高超速運行較長，從而使堆列形成段的總時間保持相同，而且，建立了曲線56的新的穩(wěn)定工作狀態(tài)。特別注意，在曲線55和56的兩種情況下，堆列入口位置S-55和S-56并未達到此工作狀態(tài)的關鍵極限O-55，0-56和B。
在此處所示的狀態(tài)中，減速段短，從而受間隔變化影響的小車數較少，堆列入口位置的變化可用幾個λ來測得。在具有長的加速段的環(huán)路中，該長的加速段也包括比圖3中44處所示較長的一恒速段，該環(huán)路中，在到達堆列形成段之前有許多小車，但在這種情況下，磁滯馬達工作正常并能容易適應堆列入口位置的100λ以上的大的變化。
線上變化在從零速度起動期間以及如圖8所示的從一個速比到另一個速比期間，堆列形成段每一區(qū)域的電磁波速度在操作過程中應周期性地調節(jié)，這就要求當小車改變能量(速度)和/或改變進入堆列的間隔時，使堆列入口維持一個穩(wěn)定的狀態(tài)，通過將驅動頻率調整到約每 1/2 秒的新的計算值，來不斷修正堆列形成段的電磁波速度，將會在堆列形成段獲得所需的穩(wěn)定性，小車速度和進入堆列形成段的間隔可由工作段預定的操作狀態(tài)得知，這些已在前面引述的Hommes和Keegan的專利US4675582中討論，系統(tǒng)計算機51控制堆列形成段區(qū)的驅動頻率的調節(jié)，并使其與工作段的操作狀態(tài)相一致，計算機控制系統(tǒng)的這種功能對該領域的普通技術人員來說已知的，因此勿需對詳細的控制進行進一步討論。
系統(tǒng)變異在圖1和圖4所示環(huán)路范疇的方案中，由于在下部初級線圈的末端74和上部初級線圈始端32之間存在間隙，因此，線性馬達的初級線圈并不是連續(xù)地作用于一個或另一個次級線圈。
在改進的系統(tǒng)中，沿堆列形成段，下部初級線圈也可以在區(qū)域之間突出間隙，以節(jié)省初級線圈的造價以及使結構簡便。由于小車被從一升高的速度減速，它們就有足夠的慣性以可預定的方式通過這些間隙。由于希望保證小車在斷路時不至于“擱淺”，可以在這些間隙處提供某種形式的輔助設備或操作助推器。
在區(qū)域19，小車聚集段也可以具有間隙。例如，由于彎曲的初級線圈制造困難，造價昂貴，區(qū)域19可以由在前的兩個直線段和緊跟的彎繞處無初級線圈的彎繞曲線組成。由于鄰接小車上的次級線圈塞進了直線段和曲線段，因此，兩個單獨的直線段可以象在一個區(qū)域內那樣一起工作，并能以相同的節(jié)距機械地隔開，鄰接的小車可以被推過不加力的曲線段。
采用一具有同步和磁滯次級線圈的方案已作了描述，此處，一個初級線圈一次只作用于一個次級線圈。再一個方案是，無論什么時候作用于同步次級線圈，可以加一個初級線圈，同時利用相同或不同的電磁波，也作用于磁滯次級線圈，這樣就具有在小車上提供附加驅動力的益處，以及可以用來阻息與同步次級線圈有關的速度振蕩。
還有一個方案是，可以去掉同步次級線圈和上部初級線圈，而且，可以延長初級線圈，以繞環(huán)路完全推動磁滯次級線圈。在小車聚集段，可以同步推動磁滯次級線圈，以保證小車在環(huán)路的各點已知的位置-時間關系，在環(huán)路操作的一側，既可以用相同的區(qū)域和用于同步次級線圈的電磁波段，來同步地推動磁滯次級線圈，也可以相對用于堆列形成側的方式異步和基本上同步地推動磁滯次級線圈。當異步推動磁滯次級線圈時，應將系統(tǒng)中給定位置每一小車負載的百分差減至最小，以保證從小車到小車的可預見的運行。要求每一小車通過工作側所需的時間可以預見，且每一小車都能重復。這將減少在堆列形成側減速期間非控制碰撞的可能性。
在本發(fā)明最佳實施例中，線性馬達由于整個過程的推動，但通過線性馬達結合一裝在小車上的機械鏈輪和/或螺桿來推動小車也是有益的。例如，在一薄膜拉幅系統(tǒng)中，如Hutzenlamb的美國專利US3932919所公開的，一鏈輪與堆列的小車配合，并用與一驅動裝置的非滑動結合，以第一速度同步地推動這些小車，其驅動裝置的速度和位置能夠精確地控制，并起著如小車聚集段的作用。然后，通過增加與鏈輪同步嚙合傳動的螺距，以與螺桿鄰接的方式傳送小車(即，保持同步)。螺桿起到工作段一樣的作用，同步地使小車間隔，并將小車同步推動到第二速度。該處，本發(fā)明的磁滯線性馬達可用來連接小車，并以第二速度推動這些小車，并通過將小車減速至第三速度，使小車返回到堆列，以一受控的碰撞速度與堆列鄰接，并將小車壓入堆列，從而起著如堆列形成段那樣的作用。這樣的一個系統(tǒng)省去了一個環(huán)路中昂貴重雜的速度限制系統(tǒng)(用于本專利)，采用了用于返回小車的組件，它們是減少了螺旋線間距和可調螺旋線間距的組件，該組件每一次都必須改變，使其成為增加了不同螺旋線間距的組件。為獲得改進的操作，每一小車設有一磁滯次級線圈，并且一具有一系列控制區(qū)域的初級線圈，可以沿環(huán)路設置在適當的位置。根據本發(fā)明的技術，可以操縱磁滯線性馬達，使小車返回堆列。
拉幅機在本發(fā)明的最佳實施例中，線性馬達用于在拉幅機相對的整個環(huán)路上推動小車，來拉伸一材膜料，如塑料膜。在環(huán)路的工作段，分別控制一對小車使其與相鄰的一對小車間隔，該處薄膜在拉幅機的薄膜加工段被縱向拉伸。還有另外一個實施例，其中，由線性馬達將從動小車引導在整個環(huán)路上被主動驅動的小車之間，從動小車在拉幅機的小車聚集和工作段不施加動力，在堆列形成段，主動和從動小車都由線性馬達推動。
更特別地，尤其是參照圖10，11，12和13，所示一裝置或拉幅機901，適用于拉伸一片膜料961，如塑料薄膜，來改進其特性。圖10的拉幅機由兩個相對的、鏡象對稱的夾持環(huán)路900和902組成，該環(huán)路使薄膜沿設備的前進側移動，以同時在橫向和機器方向傳送、拉伸和穩(wěn)定化處理薄膜，橫向拉伸(TD)是用通常的方式使每個環(huán)路的夾持導向軌離異而獲得，機器方向的拉伸是通過沿著導軌的前進側加速一對主動夾持小車如906和908，用同步線性馬達使其從主動夾持小車對相鄰的小車(如898和899)分離，以在相鄰的夾子之間拉伸薄膜。未驅動的從動夾持小車設置在主動夾持小車之間，以減小扇形薄膜邊緣，當夾持小車到達環(huán)路前進側端頭時，它們與摩擦輪993和995在返回側相接，摩擦輪松開夾子以脫開薄膜邊緣，并將小車從前進側的第一初級線圈傳送到返回側的第二初級線圈，在返回側主動和從動小車都用線性磁滯馬達減速，并鄰接成堆列，其后，在離開返回側之前，主動小車再次由同步線性馬達驅動。夾持小車再次循環(huán)到前進側入口，以夾住進入的薄膜。在每個環(huán)路的前進(薄膜)側，一控制系統(tǒng)，由計算機1018監(jiān)控，同時并獨立地精確控制著幾百個夾持小車，并將所有的小車一起帶入返回側的堆列而沒有損壞性的碰撞。
在該設備的操作中，一要拉伸的薄膜由供給源916供給，如一供給輥或來自于一薄膜鑄塑工序，并由適當的裝置送進一對相對設置的長型環(huán)形軌導環(huán)路900和902之間的拉幅機901。兩個環(huán)路900和902對稱，其組件鏡面對稱。為便于描述環(huán)路的組件，該處，一個組件僅示于一個環(huán)路中，另一環(huán)路將以第一個組件的“′”標示。小車，例如主動小車906，908，927和928，分別成對對稱地沿環(huán)路900和902的前進側910和912被推動，即成對小車如906和908沿直線914對中，成對小車如927和928沿直線925對中，所劃兩條直線均與兩環(huán)路前進側之間對中的中心線904垂直。
每個軌道的環(huán)路具有數個部分，落入拉幅機的前進側910和912以及返回側903和923之中。軌道的第一部分確定了拉幅機的一輸送段918，在該段，在進行拉伸之前，薄膜通過將其加熱至要求的溫度進行整理，而不允許出現拉伸。軌道的第二部分確定了拉幅機前進側的關鍵的拉伸段922。軌道的這些部分典型地從機器的中心線向外分開，用以使膜在機器方向被拉伸的同時在橫向也被拉伸。軌道的第三部分與拉幅機前進側的第二部分相連接。這些部分互相相對，一般與機器的中心線等距，并在其間確定了設備的一穩(wěn)定處理段926，在穩(wěn)定處理段可能發(fā)生小量的MD和TD拉伸或松馳。拉伸和穩(wěn)定化處理段之間的劃分線924，隨薄膜加工條件的變化，最好能上移和在拉幅機的下游，這將會在以后討論到。
這些軌道的第一、第二和第三部分，一起確定了構成拉幅機前進側910和912的薄膜加工段。由構成返回側903和923的第四部分使機器的軌道完備，在該返回側，拉幅機的夾子松離薄膜。返回段將軌道的第一部分和第三部分連接，以完備環(huán)路。
參照圖10，設置了許多主動小車如927、928、896、897，用于在長形軌道環(huán)路900和902上運動。如圖，在主動小車927和897、以及928和896之間分別設置了許多如931和933，935和937的從動小車。最好參見圖12所示的主動小車，其中，主動小車和從動小車都有裝于其上的拉幅機夾子959。它用于當其進到拉幅機901時，夾住薄膜的邊緣，并在它由小車使其通過前進側之后放松薄膜。在拉幅機的前進側，從動小車首先由主動小車之間夾帶推動，然后，當主動小車分離，以及拉伸薄膜的時候，由所連接的薄膜推動。在松脫薄膜之后，主動和從動小車都沿拉幅機的返回側被推到重復拉伸操作的位置。圖14示出了主動小車和從動小車，如927，931，933，897，它們出現在拉幅機前進側的輸送段，此處它們鄰接，并夾住未拉伸薄膜的邊緣。圖15中，示出了相同的小車，它們出現在拉幅機的拉伸或穩(wěn)定化處理段，此處主動小車分離，從而，拉伸薄膜，而從動小車，由于與薄膜夾在一起，也由薄膜自身將其拉動。圖15中，間斷線表示，如果沒有從動小車夾子，薄膜邊緣會出現的過大的扇形。
主動的夾子小車具有同步的次級線圈與其相連，它們在如環(huán)路902的前進側和返回側的一端，由機械地可分開的第一初級線圈975，977，979，981，983，985，989和991與其電磁偶合。環(huán)路900有相應的第一初級線圈，其位置與環(huán)路902的成鏡象。前述的線性同步馬達控制系統(tǒng)用于第一初級線圈，來控制主動小車的推動，如沿軌道上的前進側910和912的906和908。計算機1018操縱著該系統(tǒng)的控制。兩前進側以某種方式并列連接，當每一成對的夾子通過拉伸段和其他薄膜加工段時，對這些成對的夾子進行總的控制。
主動和從動的夾子小車都裝有磁滯次級線圈，它們在兩環(huán)路的返回側，由環(huán)路902中機械地可分開的第二初級線圈939，941，943，945和947與其電磁偶合。環(huán)路900具有與環(huán)路902相應第一初級線圈的鏡象位置。相對環(huán)路上第二初級線圈以對成組，它們從計算機1018接到相同的操作指令，來實現控制的目的。上述線性磁滯馬達控制系統(tǒng)用來控制主動和從動小車的推動和堆列，并當作用于主動小車的同步次級線圈由第一初級線圈，如環(huán)路902中的975，再次偶合時，維持堆列中小車的壓力鄰接，然后離開返回側。
在典型的應用中，材料膜或薄膜961成形于上游916，并被喂入拉幅機的入口920。相對主動小車對上的拉幅機夾子沿相對的薄膜邊緣在920處相繼夾住之后的邊緣區(qū)域，并拉動它以恒速通過輸送段918，在此薄膜被加熱而不拉伸。夾在主動小車之間的從動的夾子小車在輸送段也夾住薄膜的邊緣，并被鄰接的主動小車帶走。軌道在921處離異，從而橫向拉伸薄膜，大約與此同時，相對的主動小車對分別被加速，使其與相鄰的一對分離，并在拉伸段922同時縱向地拉伸薄膜。在拉伸段，在烘爐的外殼895中對薄膜連續(xù)加熱，以在拉伸期間控制薄膜溫度。而后，使軌道大致平行，單獨相對的成對小車在拉伸段924的末端達到第二速度，薄膜在926這段被穩(wěn)定化處理。小車的速度和薄膜的拉伸率在穩(wěn)定化處理段可以有輕微的變化。在穩(wěn)定化處理段，薄膜的溫度控制是連續(xù)的，該溫度控制也包括連續(xù)加熱或冷卻。然后，在拉幅機出口929，薄膜從拉幅機夾子上被釋放，并連續(xù)接到一通常的卷取機上。每一環(huán)路上獨立的主動和從動小車，被沿兩小車環(huán)路的返回側903和923，返回到拉幅機入口920。
如果想要在拉伸或穩(wěn)定段于機器方向放松或松馳薄膜，可以按照任一個所希望的程序逐漸或相繼地輕微減小由線性馬達控制的主動小車的速度，從而獲得對薄膜收縮和均勻度的直接控制。在穩(wěn)定化處理段，通過使拉幅機軌道如938處所示的那樣稍微收斂，使拉幅機夾子側向靠得更近，也可以進行松馳。
小車沿環(huán)路900和環(huán)路902的前進側之間運動的對稱性可由下列保證
-相鄰的每一軌道上提供一線性馬達初級線圈，每一初級線圈包括多組線圈，一個初級線圈的線圈組的尺寸與另一初級線圈相對的線圈組的尺寸匹配，每一相對組的線圈電性連接，并確定了一個單獨的控制區(qū);
-每一主動小車上裝一同步次級線圈，裝設的次級線圈被相鄰的一個初級線圈操縱;
-向相對初級線圈的每一控制區(qū)域的所有線圈組同時提供預定的協(xié)同控制指令，從而在所有控制區(qū)域產生預定的協(xié)同電磁波，因此，對稱地推動兩環(huán)路上相對成對的主動小車通過每一控制區(qū)域，并從一個控制區(qū)域到下一個控制區(qū)域通過拉幅機。
同步次級線圈跟隨初級線圈產生的電磁波，并且，只要主動小車被連續(xù)成行地供到環(huán)路的前進側，而且每個控制區(qū)域的相對線圈組同時收到由相同的預定控制指令產生的交流電流，這些指令同時與相鄰的控制區(qū)域的指令協(xié)同，那么，在主動小車沿兩環(huán)路的前進側被推動時，將保持對稱。
推動拉幅小車繞單個環(huán)路的操作類似于圖4，5，6所示的系統(tǒng)。由預定的協(xié)同的控制區(qū)域的波形控制小車沿每一環(huán)路前進側的推動，已于前述的美國專利us4，675，582中公開。
圖4表示拉幅機推動小車的兩環(huán)路之一。圖4的小車聚集段41和工作段42如前所述的那樣工作，以控制推動主動小車通過圖10的前進側910和912的小車聚集段949/949′和工作段951/951′。堆列形成段象前述那樣工作，以控制推動主動和從動小車通過圖10返回側903和923的堆列形成段953/953′。小車聚集段949/949′的工作是推動主動小車通過返回側的其余部分。
拉幅機環(huán)路的控制區(qū)域包括電性連接的相對線圈組。該線圈組如環(huán)路902的第一和第二初級線圈部分所示那樣。為清楚起見，在圖10中，僅僅示出了環(huán)路902初級線圈和線圈組，但它們也在環(huán)路900的鏡象位置，為便于討論，它們以環(huán)路902的數字加撇號“′”后綴表示。例如，如下表示相對的線圈組-環(huán)路902的第一初級線圈977和979的線圈組930，與相對環(huán)路900的相應第一初級線圈977′和979′的線圈組930′電性連接，以構成一控制區(qū)域A;
-環(huán)路902的第一初級線圈983的線圈組932與相對環(huán)路900的第一初級線圈983′的相應線圈組932′電性連接，以構成一控制區(qū)域B;
-環(huán)路902的第一初級線圈985的線圈組934與相對環(huán)路900的第一初級線圈985′的相應線圈組934′電性連接，以構成一控制區(qū)域C。
特別注意，線圈組930，930′來自兩個機械上可分的第一初級線圈，其重要性以后將加以討論。
剛才討論的第一初級線圈的線圈組，與沿著回路前進側的主動小車的同步初級線圈相鄰。它們相應于圖4中的區(qū)域19，20，21和22。凡是使小車分離的地方，如工作段951/951′，控制區(qū)域都經尺寸化，從而，對于一理想的工作狀態(tài)來說，當沿第一初級線圈對稱地推動主動的成對小車時，在一個控制區(qū)域內，同時決不會有一對以上的成對小車。然而，該情況并不適用于第一恒速控制區(qū)域，如981，981′(圖10)，在此，小車都間隔很近，或以整體的多個λ鄰接，并以相同的速度運行。在這些控制區(qū)域中，能有許多成對小車。
拉幅小車、軌道，以及線性馬達圖11所示為圖10中沿橫過環(huán)路900和902的前進側和返回側的線11-11截取的一典型剖視圖。剖視圖所示為主動小車，分別如在前進側910和912上的927/928，以及在返回側903和923上的886/887。烘箱殼體895包圍前進側的大部分，以控制加熱薄膜，而軌道殼888和889包圍返回側的大部分，以便于控制夾子的溫度，防止開始用夾子夾持薄膜時粘到薄膜上，或使薄膜驟冷。軌道殼還起到移動小車的安全防護罩的作用。
圖12所示為圖11中橫過環(huán)路900的前進側91012處的放大圖。主動小車927示出其側視圖。圖14和圖15所示為主動和從動小車放大了的平面圖，圖16為主動和從動小車的正視圖。所設的導軌如942繞行整個環(huán)路900的前進側和返回側，并與前進側和返回側相連。該導軌用附件支承在機架962上。該導軌為一撓曲結構，使得轉折處平滑彎曲，其結構例如示于美國專利US3，456，608和英國專利GB1，504，450中，參見其中的實施例。小車由可旋轉安裝在車體960上的8個輥子944，946，948，950，952，954，956和958支承在導軌942上。在MD或縱向上(圖15向里)，輥子交錯地對準并且不重合，使小車得以穩(wěn)定地支承。這也可參見圖16，水平軌道表面的輥子944和958在縱向上對準，而水平輥子946和956也在縱向上對準，但在縱向上與輥子944和958留有間隔，或不重合。同樣，垂直軌道表面的輥子948和952在縱向上對準，而垂直輥子950和954也在縱向上對準，但在縱向上偏離輥子948和952。只要小車沿導軌的自由滑動或滾動的支承穩(wěn)定，也可以采用其它數目的輥子或滑動件。斷續(xù)的軌道裝置也是可行的。輥子使小車緊靠在軌道上，并承載由小車重量產生的負荷、由薄膜夾子夾緊薄膜的張力、馬達的軸向力、以及初級線圈和次級線圈之間的不平衡磁力。
最好如圖14和圖15所示，兩個從動小車，如931和933，裝配在每兩個主動小車，如927和897之間。從動小車與主動小車相似，但是沒有附裝同步次級線圈。因此，當主動小車與小車927和897的典型制動裝置997和999鄰接時，從動小車垂直地裝設在主動小車的懸吊的同步次級線圈之間。如前所述，交錯排列每一小車上的水平和垂直的輥子，從而使相鄰小車之間發(fā)生輥子的“筑巢”。如果使用較小的輥子或在小車間采用較大的間隔，就勿需這種“筑巢”。然而，為了獲得較大的拉伸比，需要使薄膜夾的初始間隔緊密，以使扇形邊緣減至最小。
參照圖14和圖15，每個小車具有一彈性減震器，來緩沖當小車在環(huán)路的堆列形成段鄰接時發(fā)生的受控碰撞。當一小車的摩擦力稍有變化或當磁滯次級線圈和返回側初級線圈之間的空氣隙從一個小車到另一小車稍有變化時，也會在返回側的控制區(qū)域內偶然發(fā)生輕度的碰撞。參見圖14和15的虛線，主動小車927具有一減震器1001和碰撞表面1003，從動小車931具有一減震器1005和碰撞表面1007。操作時，相鄰的減震器與碰撞表面，如減震器1005與表面1003走在一起，以緩沖相鄰小車之間的碰撞。只有當主動小車927和897之間插入的減震器都受到有限度的壓力時，小車927和897上的制動器997和999才如圖14那樣接觸。
薄膜夾如典型地示于圖12的那樣，主動和從動小車都安裝有薄膜夾959。車體960安裝了一薄膜夾杠桿964，該杠桿在966處呈可轉動連接。一夾持面968可繞樞軸轉動，以壓靠在砧座面970上，該砧座使繞樞軸的運動停止，從而夾住薄膜。薄膜961通過在箭頭972方向上施力于杠桿964而被夾緊，并通過在箭頭974的方向上施力于杠桿964而被放松。杠桿964的上端形成緊接表面963和965的凸輪。圖10中，凸輪表面967和969，在拉幅機的入口處作用于小車的表面965，來移動杠桿以夾緊薄膜，而在拉幅機的出口處，摩擦輪993和995的圓周表面作用于小車的表面963，來移動杠桿，以放松薄膜。在杠桿964和小車體960之間可以連接如彈簧這樣的張力裝置，來維持夾子的打開和夾緊的位置，這樣，夾子只是在凸輪表面的作用下，被迫進入對面的位置。最好是采用該裝置，以便只需在拉幅機的入口和出口設置凸輪967，969和摩擦輪，來打開和夾緊夾子。表面968和砧座970的縱向尺寸(圖12向里)很窄，以便當薄膜在夾子之間被拉伸時，讓薄膜有自由的縱向運動。已經得知，薄膜被夾子夾緊的地方，也有縱向拉伸。用于同時雙軸向拉伸薄膜的夾子，已在前述的拉幅機專利以及美國專利US3，391，421中公開，勿需再作進一步的解釋。
次級線圈圖12中，主動小車體960的上部和底部安裝了同步次級線圈976和978。它們類似于圖2及美國專利US4，675，582(參照前面的實施例)中描述的同步次級線圈。圖12中，它們每一個都由置于980和982處的磁鐵和984和986處的襯鐵組成，類似于圖2所示的次級線圈3。最好如圖14和15所示，980處的磁鐵包括一個北極朝外的磁鐵和相鄰的第二磁鐵，第二磁鐵南極朝外，它們間隔1λ。如圖14所示，參見次級線圈927和897，最好配置成與相鄰主動小車次級線圈的磁極相反。當相鄰主動小車在其最近距離的時候，即本拉幅機發(fā)明中主動小車車體鄰接的時候，如US4，675，582專利中所述的，次級線圈磁鐵邊緣之間有1λ的間距。參見如897這樣的單個主動小車前進的左側的上部次級線圈976的磁鐵和小車前進側左側位于底部次級線圈978的磁鐵都具有相同的極朝外。例如，在小車前進側的左側，上部和底部次級線圈都具有北極。如圖14和15所示，磁鐵最好相對軌道的中心線1009傾斜。這將有利于消除在運動小車上力的變動，這種變動是由于磁鐵吸引垂直于軌道中心線的齒形層狀初級線圈而引起的，該初級線圈如圖21所示。主動小車上部的磁鐵最好與小車底部的磁鐵朝向相反。最好在上部與側面，用非磁性的導電殼1001(圖14)將磁鐵罩起來，如用銅或鋁把磁鐵罩上，并對移動的小車提供動態(tài)的電磁緩沖(為清楚起見，圖中省去了薄的上蓋)。通過使相鄰主動小車927與897制動器997和999鄰接，實際上在主動小車之間形成了1λ的無極間距。
參照圖12，在薄膜夾底下，主動小車傾斜表面上的位置940處為一磁滯次級線圈，它類似于根據圖2討論的磁滯次級線圈，它由安裝在組成小車車體960的襯鐵上的磁滯材料936構成。在從動小車與此相同的相關位置上，也有一磁滯次級線圈。磁滯材料最好是未磁化的AlnicoV(高保磁力磁鐵)，如圖12所示，它在主動小車和從動小車上具有相同的厚度和高度。圖13是圖11中橫過環(huán)路900的返回側903的13處的放大圖。圖13中，在主動和從動小車的位置940處，磁滯次級線圈與第二初級線圈(943′)相鄰，以便由第二初級線圈的電磁波耦合。由于主動與從動小車常常具有不同的質量，因此在相同速度下具有不同的動能，在各自小車上的磁滯次級線圈的尺寸如圖16中可看到的那樣，是不一樣的，圖16為圖15中沿線16-16截取的剖視圖。磁滯次級線圈以交叉線示出，在此可以看到，主動小車的區(qū)域1021較從動小車的區(qū)域1023寬些。當借助相同的第二初級線圈的電磁波來耦合這兩個次級線圈時，在主動小車上產生的力比在從動小車上產生的力要大些，該較大的力與主動小車較大的質量成正比，并且由于a＝F/m，因此在相同的速率下使兩個小車減速(負的加速度)。
排列主動小車的次級線圈主動的鋼夾小車必須以已知的間隔，以及與第一控制區(qū)域A(參照線圈組930/930′)的電磁波同步地進入拉幅機。在機器起動之前將小車以鄰接的小車制動器一個壓靠在另一個上，且頭一個主動小車在如921處保持靜止。這就以一個已知的定值形成了間隔。小車次級線圈的磁極距以該值耦合由初級線圈的繞組，如組成控制區(qū)域A的第一初級線圈977/979和977′/979′決定的電磁波的極距。可以采用各種裝置將小車推在一起，如線性馬達裝置、皮帶傳送裝置、重力裝置等。在本發(fā)明最佳的實施例中，在返回側903/923上，采用了線性磁滯馬達。由于最佳裝置具有兩個不同磁極的主動小車，因此如前所述，在兩前進側910/912的921處，必須設置適當磁極的主動小車。例如，在小車前進側910的聚集段，如果起動電磁波要求一磁鐵的北極在小車前進側921處的左側，那么，在前進側912的小車聚集段，也要求一磁鐵的北極在小車前進側921處的左側。作為最佳的方案，無論什么時候，相鄰小車次級線圈上的磁極總是相反的，這種特殊的排列是必要的。顯然，當采用象這些交替磁極的小車時，在每個環(huán)路上，一定總是有對等數量的小車，以便當小車連續(xù)環(huán)繞環(huán)路時，維持磁極的輪流反向。
最好是小車的預定起動定位，能夠由小車手動定位來完成，或者由計算機1018正確操作線性馬達控制系統(tǒng)來完成。所用控制系統(tǒng)的程序步驟如下1.例如在輸送段，第一初級線圈的起始部分是斷開的;然后，如在拉伸段，計算機1018以低值的適當極性的直流電流，使第一初級線圈的第二部分激勵，致使三相線圈沿第二部分產生固定的、交變電極電磁波。
2.計算機1018使剩余的第一初級線圈、摩擦輪和第二初級線圈，慢慢推進所有小車到拉伸之外和穩(wěn)定各段，以及在返回側上堆列它們。在返回側的磁滯線性馬達，推動小車通過輸送段并進入拉伸段，直到穩(wěn)定電極的作用在拉伸段上的幾十個鄰接小車的聯合力，足以克服磁滯馬達的壓力為止。沿第二部分的小車由電磁波保持穩(wěn)定的或固定的耦合。
3.計算機1018使拉伸段第一初級線圈的電流增加到正常工作值。當小車借助電磁波往回移動時，有一短暫延遲。
4.計算機1018以相應極性的直流電，使在輸送段上的第一初級線圈激勵，使線圈產生穩(wěn)定的電磁波耦合鄰接的小車，保持它們在同相中穩(wěn)定，或在電磁波上“鎖住”。
5.計算機1018使在拉伸段的初級線圈斷開。
6.在輸送段端部大約在位置921處，計算機1018監(jiān)控檢測器，查明在每一前進側上主動小車的類型(北極朝前或南極朝前)，這個檢測器能夠檢測小車上的物理特性。如果兩小車是適合的類型，則到步驟9。
7.如果在前進側912上921處的小車是不正確的，僅在前進側912上推進相極，使小車逐步向前，直到適合的小車在前進側912上921處被檢測到為止。
8.如果在前進側910上921處的小車是不正確的，僅在前進側910上推進相極，使小車逐步向前，直到適合的小車在前進側910上921處被檢測到為止。
9.計算機1018使在拉伸段和穩(wěn)定段的第一初級線圈、摩擦輪和返回側上的第二初級線圈，慢慢推進不需要的小車到前進側之外，并在返回側上堆列。
10.系統(tǒng)現在被恢復，并且小車能夠在希望起動同時拉伸外形時，以起動速度開始運行(注意到在某些情況下，起動拉伸外形和最后拉伸外形可能不同，如后文解釋的那樣)。
11.在小車運行之后，薄膜能以普通方式通過，安裝在拉幅機的入口處。
在小車預起動定位形成之后，回路前進側的剩余部分沒有小車，拉幅機能被起動，而小車將與電磁波同步，沿著前進側一個接一個地推進，并沿著返回側返回，如圖10所示。這類似于圖4中單個環(huán)狀回路的工作情況，并且該預起動系統(tǒng)也可用于這樣的單個回路。如果拉幅機的前進側，以控制方式被停住，那么小車的相應位置能被固定，而且在起動時，不需要重新排列小車。
原級線圈參照圖10、11和12，拉幅機環(huán)路的第一細長初級線圈，存在于每一環(huán)路的小車聚集和工作段。這些第一初級線圈如985/985′，包括上初級線圈985U/985′U和下初級線圈985L/985L′，分別與每一主動小車上的上下同步次級線圈進行電磁上的相互聯系。圖4中，這些初級線圈相應于上線性馬達初級線圈5。拉幅機環(huán)路的第2細長初級線圈，存在于每一環(huán)路的堆列形成段。在圖11的13處，第二初級線圈943/943′是對角布置的，與主動和被動小車上的對角布置的磁滯次級線圈進行電磁上的相互聯系。圖4中，這些第二初級線圈相應于下線性馬達初級線圈6。拉幅機第一和第二初級線圈，分別排列到控制區(qū)域，并且這些控制區(qū)域的控制，分別類似于根據圖4討論的上下初級線圈5和6區(qū)域的排列和控制。
圖2、12、13、21和22以及在美國專利US4，675，582的圖2，表示了一種典型的初級線圈結構。它通常由置于層狀金屬齒之間槽中的線圈組成。預定的交變電流通過導體，如992和994，供給初級線圈。利用沿前進側選定部分的上下初級線圈，給主動小車提供最大推力。主動小車由其兩個同步次級線圈976和978同時推進的。在拉幅機的某些段不需要最大推力，因此省去上下初級線圈其中一個，例如第一初級線圈的上線圈977、979、981、989和991可能方便些。這樣，上下初級線圈在小車上，也提供一平衡磁性吸力。因此，在省去一個時，小車上垂直配置的輥子變得負載更重，而且必須相應加大軸承。初級線圈安置成離開小車次級線圈小的間距，小車的次級線圈僅由圖12中的清理間隙996和998和圖中的間隙1013分開。
圖12中，前進側架962還包括一些支承板，當上下初級線圈都存在時，用于支撐上下初級線圈985′U和985′L。這些支承板直接連接初級線圈的后部，并且每個都具有通道，如1017和1019，用來循環(huán)冷卻液，以保持初級線圈的工作溫度下降。每個初級線圈，如985，具有其磁芯和封裝的末端線圈，對線圈提供機械保護，并有效地把熱從線圈傳導至冷卻支承板。封裝的化合物，如充滿的環(huán)氧樹酯、硅樹酯或陶瓷材料都是適宜的，只要它們具有的熱阻和熱導率適合于施加在初級線圈上的熱負載。一種最好的封裝方法是，除了馬達一側具有鋼架外，全部被包圍起來，用氧化鋁陶瓷砂充滿馬達，然后施加一份或兩份環(huán)氧樹酯。這樣，填充物的體積填充百分比大約為80%。這樣的技術，對封裝變壓器是已知的。具有雙酚A類人造樹酯和nadic甲基酸酐硬化成分的兩份環(huán)氧樹酯已經成功地被使用。這個機架最好保持為馬達的整體部分。初級線圈中的熱，基本上來自I2R的電損失和來自從加熱薄膜的爐吸收的熱。在關鍵地方放置屏蔽，可提供某些附加保護，免受發(fā)熱爐上的熱。
楔形件沿拉幅機的前進側有幾個位置，這些位置是第一初級線圈的開始部和端部，如在920處為下初級線圈，在921處為上初級線圈，在892處為上初級線圈，在929處為下初級線圈。在這些位置上，同步次級線圈從有空氣與其相鄰變成有初級線圈鐵芯的層狀鐵板與其相鄰。在這些位置上已經發(fā)現，提供金屬楔形件是有利的。如在典型環(huán)路902中，在1060、1062、1064和1066處就示出了這些楔形件。它們使同步次級線圈磁鐵接近第一初級線圈的引導端和離開其末端的不利影響最小。楔形件結構和功能上的這種作用及細節(jié)，已在相應的申請中(與本申請同時提交的另一申請)有所描述，在此可結合參考。沿拉幅機的返回側有幾個位置，在這些位置有一些間隙，在這些間隙處，小車沒有可控制的推進裝置對其起作用。參見圖10的環(huán)路902，這些間隙存在于摩擦輪995的出口和第二初級線圈939之間，以及在各轉彎處，如在第二初級線圈939和941之間、941和943之間、943和945之間等等。在這些間隙處提供金屬的雙楔形件是有利的，如在典型環(huán)路902中在1068、1070、1072、1074和1076處，就示出了這些雙楔形件，如圖13中的1072′與下同步次級線圈978相鄰，并作用于同步次級線圈，以致當小車慣性不足以使小車穿過間隙時，提供推進力以低速越過這些間隙。為使感應磁阻力減至最小，雙楔形件出現在高速運動小車的面前。該雙楔形件的結構最好為彼此在一起的層狀薄板，類似于初級線圈的鐵芯。雙楔形結構的工作和細節(jié)也在上述相應申請中有所描述。
轉彎處參照圖10，在環(huán)路中的軌道和第一初級線圈由直道構成可調節(jié)的角度變化，從而可能存在許多轉彎處。由于第一初級線圈在轉彎處被中斷，這些轉彎處在保持小車推進的精確控制方面出現了問題，例如這些轉彎處存在于輸送和拉伸段之間的921處和環(huán)路前進側上的拉伸和穩(wěn)定段之間的924處，在另一前進側各位置上也有許多轉彎處。在各位置上，當拉幅機調節(jié)到恰好協(xié)調的TD拉伸比時，移動軌道以適應角度的變化。軌道上的轉彎處也存在于返回側的相應位置上，但是由于小車運動的控制移動在返回側上是較不精確的，故在此不存在問題。圖21和圖22表示了轉彎處的放大圖，如前進側910的912處。在轉彎處，已經發(fā)現省去初級線圈最方便，這樣能使彎曲自由地存在，并且線圈的金屬線不受反復彎折，以致最后引起疲勞和斷裂。省去線圈，也使為了進行維修而去掉部分線圈又不干擾初級線圈的剩余部分成為可能。采用下列步驟能夠使由于省去線圈，在轉彎處招致的電磁力損失減至最小-在轉彎處省去線圈的一相組;
-由相同的電力波形給在轉彎處兩側的任一側上的線圈加電源;
-在轉彎處提供重疊的襯鐵。
第二步的特殊意義在于控制區(qū)域界線，決不會出現在轉彎處。這是由于轉彎處的兩側由相同波形提供電力，即相同的波形來自一單個控制區(qū)域。
圖22是圖21轉彎處的剖視圖。每個初級線圈包括薄鋼片層1015，它們膠合并用螺栓固定在一起，使其形成交錯槽，如1020和齒，如1022，以及襯鐵1024。線圈線，如1026放置在所示的槽中。在這個例子中，此處的三相交流電源用來激勵線圈，相鄰線圈A、C和B三相形成線圈的一相組。初級線圈981′能夠繞樞軸順時針轉動，或者相對于初級線圈983′繞樞軸中心1028反時針轉動。在轉彎處的每個初級線圈的端部在1030、1032和1036處，都同樣切出斜面，以便在樞軸轉動期間為清理提供保證。
初級線圈981′在1038處有齒和襯鐵切開部分，初級線圈983′在1040處去掉一些襯鐵。因此，在1040處初級線圈983′的襯鐵能和在1038處的初級線圈981′的襯鐵重疊，如圖所示。在1042和1044處的襯鐵端部都切出斜面，如同初級線圈的端部一樣，在樞軸轉動期間為清理提供保證。在襯鐵重疊部分之間有一小的清理間隙1058，這樣，當初級線圈安置在支承板1046和1048上時，它們能繞樞軸自由轉動而沒有約束。這些支承板也具有斜面，以便在樞軸轉動期間進行清理。
在轉彎處，三個相鄰的線圈已被移去(圖22中示出的部分剖視圖)，它們是從線圈的正常三相漸進移去的，此處已沒有轉彎處，即一個A、C和B相線圈在轉彎處是不存在的，只有一相組線圈。值得注意的是，在轉彎處初級線圈間的斷裂或連接出現在槽中而不在齒上，齒最好保持不損傷，因為在次級線圈的磁力線通道中，它是一重要元件。為使電磁波變形最小，在轉彎處的任一側的同相線圈中的電流必須具有同一頻率、相位和波幅。這將在這些齒上產生特有的“庶極”。為保證這個條件，在轉彎處兩側的線圈最好由三相交流的同一電源供電，即它們是同一控制的部分。例如表示在圖22中樞軸左側的初級線圈981′部分中所有線圈，以及在樞軸右側1045處的線圈A，在1047處的線圈C和在1049處的線圈B，將是在相同控制區(qū)域之內的，這就消除了可能發(fā)生的相移。如果轉彎處任一側初級線圈的每一段，由它們自己單獨的三相電源來激勵，就可能發(fā)生相移，這就清楚了較早討論的為什么形成典型控制區(qū)A的線圈組930，由兩個機械可分離的、在轉彎處相遇的第一初級線圈977和979構成。
摩擦輪圖17表示通過出口的摩擦輪995的典型截面圖，如圖10中沿17-17剖開。轉動輪具有一個上部水平直徑1050，它適用于接觸拉幅機夾959上的凸輪跟隨面963，以便主動和被動小車在摩擦輪下通過時，迫使夾子打開。這樣一來夾子把薄膜放松。下部水平直徑1052由一個彈性環(huán)1054組成，該彈性環(huán)強制與主動和被動小車上的后表面1056接合。小車軌道942具有與摩擦輪相同的半徑中心，并且當摩擦輪和小車一起在沒有滑動接合狀態(tài)下一起運行，使摩擦輪轉動大約180°時，保持小車靠著彈性環(huán)1054。在轉動大約180°之后，導軌942拉直，并且引導小車離開摩擦輪。兩個摩擦輪993和995通過機械傳動裝置，由一單個旋轉馬達103驅動，這個馬達的速度由計算機1018調節(jié)，以一預定的方式工作，從而轉動摩擦輪，以便在退出拉幅機的前進側時，下部直徑1052的表面速度與小車的預定線速度接近一致。由于在直徑1052和小車之間的接合是摩擦的且不固定，由于借助齒輪或鏈輪上的齒，所以不要求精確的速度匹配和位置匹配，并且小車的任何間距都能夠加以調節(jié)。這是在另一已知同步雙軸薄膜拉幅機上進行的改進，并由線性馬達或其他裝置提供動力。因此，此處的小車間距和軸向拉伸比，是由一特殊出口鏈輪來確定的。
控制區(qū)圖18表示本發(fā)明的全部控制系統(tǒng)的典型接線圖，它是基于美國專利US4，675，582的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)計算機100相當于圖10系統(tǒng)計算機1018，通過聯系總線102與全部第一初級線圈驅動器和第二初級線圈驅動器以及摩擦輪驅動裝置保持聯系。檢測器101把有關進入拉幅機薄膜速度的信息輸入計算機，以便拉幅機能與薄膜外形的前面部分相配合。
在小車聚集和工作段，沿拉幅機的前進側，每一個第一初級線圈包括許多線圈組，這些線圈組在定尺寸的環(huán)路中的一個初級線圈內，以便與相對環(huán)路中另一初級線圈的線圈組相匹配。每一相對的線圈組是電聯系的，并確定一單個控制區(qū)域。這些控制區(qū)域是獨立控制的，其中的線圈組全部同時接收調整或同一驅動器的指令。在前面有關用于上初級線圈，圖4的線性同步馬達系統(tǒng)的討論中，一個區(qū)域僅由單個線圈組繞組組成，為了獨立控制該單個線圈組繞組，它需要一個區(qū)域驅動器和一個區(qū)域控制器，如在描述拉幅機時已討論的那樣，一個控制區(qū)域由相對的線圈組繞組組成。
在要求高拉伸力的拉幅機范圍內，用于兩個環(huán)路的第一初級線圈的一個控制區(qū)域，是由四組初級線圈組成的。參照由線圈組934/934′(圖10)組成的控制區(qū)域C，它包括第一上線圈組934′U和在工作側910內的第二下線圈組934′L，以及第三上線圈組934U和在工作側912內的第四下線圈組934L。參照圖11，這些線圈組是上第一初級線圈985U/985′U和下第一初級線圈985L/985′L的一部分。在控制區(qū)域二中的線圈組，是電連接到控制區(qū)域驅動器裝置1000。該驅動器裝置可由單個區(qū)域驅動器組成，如圖18示意的和在圖20詳細示出的136，或由兩區(qū)域驅動器組成，一個用于每個前進側中的下部和下部線圈組，或由四個區(qū)域驅動器組成，一個用于控制區(qū)域中的每個線圈組。選擇使用多少個區(qū)域驅動器，取決于依一個區(qū)域驅動器的額定功率不轉移的每個線圈組的功率需要量之間的功率匹配。這些線圈組可與控制區(qū)域驅動器電連接，或連到成串聯、并聯或串聯/并聯的多個驅動器上，也取決于上述功率匹配。重要的是控制區(qū)域控制器裝置，如用于控制區(qū)域C的1002，對這個區(qū)域的所有控制區(qū)域驅動器是公用的。這個控制區(qū)域控制器裝置也可是一單個控制區(qū)域控制器，如圖18中的128，或由于控制器容量之故，它可以是兩個或更多控制區(qū)域控制器。在每一控制器中存入相同的控制指令。在最好的實施例中，控制區(qū)域驅動器裝置1000由單個控制區(qū)域驅動器組成，區(qū)域控制器裝置1002由單個控制區(qū)域控制器組成，線圈如圖18的138表示在拉幅機控制區(qū)域內全部四個線圈組，而圖18畫的是用于線性馬達拉幅機控制系統(tǒng)的典型部分。
上述情況也可設想利用幾個控制區(qū)域來推進小車。在此，用于這些控制區(qū)域的指令都是相同的。例如，在輸送段的小車正以相同的速度鄰接運行，在那里可能是幾個控制區(qū)域，例如控制區(qū)域A，由幾個分離的控制區(qū)域驅動器和幾個區(qū)域控制器提供動力。然而，這些區(qū)域控制器將全部同時提供相同的指令給控制區(qū)域驅動器，此時這些控制區(qū)域全都工作，同樣推進這些小車。對于特殊情況，如小車起始時，各個控制區(qū)域也能獨立工作。
正如典型的控制區(qū)域C連接到一區(qū)域驅動器裝置和區(qū)域控制器裝置一樣，典型的控制區(qū)域如A和B也分別連接到區(qū)域驅動器裝置1004/1006和1008，以及區(qū)域控制器1010/1012和1014。類似于圖18，所有的區(qū)域控制器都連接到中央控制器1016。它相當于圖18中的中央控制器108和中央程序控制時標106。中央控制器和區(qū)域控制器也與系統(tǒng)計算機1018聯系，1018相當于圖18中的系統(tǒng)計算機100，為清楚起見，在圖10中僅表示與中央控制器1016的聯系。
用于第二初級線圈的控制區(qū)域是相類似的，但是不完全與第一初級線圈的控制區(qū)域相同。用于第二初級線圈的一個控制區(qū)D，如初級線圈943/943′，最好由兩個線圈組，如在環(huán)路902返回側中的890和環(huán)路900返回側中的890′組成。這兩個線圈組將接收相同的控制指令。這些線圈組可連接到驅動裝置和驅動控制器上，或每一組可具有一單獨的驅動裝置和具有兩個驅動裝置的驅動控制器和接收相同控制指令的幾個驅動控制器。如圖10所示那樣，線圈890將由驅動裝置1078和驅動控制器1086提供動力，線圈890′將由驅動裝置1080和驅動控制器1088提供動力;兩個驅動裝置接收來自計算機1018的同一控制指令。同樣，線圈組894和894′將分別連接到驅動裝置和驅動控制器1082、1090和1084、1092上，并且將組成控制區(qū)域E。
上述線路布置反映在圖18的簡圖上，它表示了兩個典型的第二初級線圈區(qū)域線圈143和145，它們分別連接到驅動裝置和驅動控制器141、139和147、149上，用來與相當于圖10中的計算機1018的系統(tǒng)計算機100相聯系。由于第二初級線圈控制區(qū)域以恒定頻率工作，并且在同一區(qū)域內同時可有許多小車，所以控制要求比第一初級線圈控制要求簡單得多。因此，對于中央控制器就不需要精確地調整給予第二初級線圈多個控制區(qū)域的指令。然而，第二初級線圈的控制區(qū)域，仍有可使小車在大約對稱的環(huán)路中，從一個環(huán)路運動到下一個環(huán)路。但是，成對小車在正常情況下，不會發(fā)生精確的對稱運動，也不要求精確的對稱運動。
第二初級線圈的線上的指令變化，以便調節(jié)拉幅機的線速度變化，或MD拉伸比的變化，這種調節(jié)是由計算機1018以固定間隔來校正指令而實現的。對于第一初級線圈，這種校正將出現在一轉換工作中指令發(fā)生變化期間。在涉及單環(huán)路線性馬達控制系統(tǒng)時，這種校正在以前已討論過。在薄膜僅僅允許逐漸變化的拉幅機中，一個合適的校正間隔從大約1/2秒到大約10秒，它取決于工作速度。對于第一和第二初級線圈，在合適的工作條件變化之間，在進一步變化之前，該系統(tǒng)將允許穩(wěn)態(tài)工作一個周期以穩(wěn)定該系統(tǒng)。當對第二初級線圈校正指令時，所有指令都能同時改變，而對已經在返回側的小車或正好進入返回側的小車來說，沒有顯著的干擾，這是因為線性磁滯馬達系統(tǒng)的固有穩(wěn)定性。
區(qū)域驅動器重要的是在每一控制區(qū)域內，要有足夠的電流來推進環(huán)繞環(huán)路的小車。適合于此目的，一個利用電壓控制器的區(qū)域驅動器，已在我們前面提及的美國專利US4，675，582中描述過。
當這種驅動器非常有效地推進小車時，已經發(fā)現，利用電流控制器的驅動器也能用來保證在每一控制區(qū)域內總有足夠的電流。為了這一目的，美國專利US4，675，582中圖8的驅動器能夠適當地加以改進。這樣改進的驅動器已在圖20中表示了示意形式，它為這個系統(tǒng)提供了快速感應恒定電流控制器。本發(fā)明不需外加的磁通感應電流，相似類型的轉動馬達驅動器也在美國專利US4，259，620中有所描述。因此，在此可結合參考。
已改進的驅動器解決如下的問題，在拉幅機雙環(huán)路中，當一對被推進的同步次級線圈進入空的控制區(qū)(沒有次級線圈存在于線圈之上)時，有兩種情況使電流變化，人們認為一種是該控制區(qū)域的電感由于線圈上有次級線圈而增加，第二是該控制區(qū)域的線圈中感生反電動勢。在這個控制區(qū)域的線圈中的電流流動中，這些作用引起突然瞬時的電壓降，從而減少接合次級線圈的電磁力。次級線圈(小車)在高速度時，這個問題更加明顯，并且在一小控制區(qū)域內，與次級線圈的λ長度相比具有一小的λ長度。在次級線圈和初級線圈之間，在具有高電感耦合的較大功率同步馬達中，這個問題更加明顯。當一個次級線圈進入一控制區(qū)域時，電流的快速變化，把瞬時脈沖力有效地傳給了小車，因此引起振動。在極端情況下，這種振動可使次級線圈失去與控制區(qū)域的電磁波的同步，從而小車停止。這個問題能由提供一快速響應電流系統(tǒng)，使其對反電動勢和電感變化起迅速反應加以克服，并且可通過對線圈增加有效的動力加以補償。
快速響應電流控制能由下列措施完成-向驅動器開關晶體管提供一個高的有效的電壓;
-用晶體管檢測電流輸出的表征電流，并確定檢測出的電流和所要求的電流值之間的差值;
-根據這個差值，切斷接通晶體管的指令，從而調整驅動器的電流輸出，以保持線圈電流在要求的值，另外還能包括下列步驟-限制切斷頻率，使其小于晶體管的開關極限，為此可避免晶體管過熱。
圖20表示一改進的區(qū)域驅動器，它類似于美國專利US4，675，582的圖8所示的驅動器。其電壓控制電路圖已經省略掉低電壓的第二條總線531(US4675582的圖8)，因此，現在僅有一單個高壓總線529附加了電流檢測器550、552和554，用以分別地在相位線圈A、B和C中直接檢測電流。檢測器的輸出流向一新區(qū)域驅動器電流控制器和門邏輯556，用以代替US4，675，582圖8中的區(qū)域驅動器門邏輯520。輸出保護仍由在線路510上的508提供。美國專利US4，675，582圖8中，電壓變換器的電壓給定值和頻率在圖20中表示成可與508有效地分開，并且現在用來調整新電路556線路558上的電流控制給定值。
圖23表示該區(qū)域驅動器電流控制器和門邏輯556。在圖的右側表示A、B和C相電流檢測器的輸入端。在圖的底部是控制信息的3個畢特，它們供沿邏輯線路500的區(qū)域控制器的A、B和C相輸入端之用。在圖的左側是線路558上的全部三相和線路510上輸出保護控制器的電流給定值的輸入端。這個輸出保護是用來防止破壞電流狀況，這種狀況可產生于受到破壞的驅動部分，但它不是本發(fā)明的主題，因此為清楚起見，其工作過程被省略了。在圖的頂部表示電路556的輸出線路，用于標志A，A和B，B和C，C的每一相的上部和下部的晶體管。本發(fā)明的電流控制沿如同將要說明的這些相控制線來完成。
所有三相電流都獨立地被檢測和控制，因此對于一相的說明將同樣適合于另外兩相。A相電流控制表示在圖23的左側，A相的相控制信息被輸入在線路506上，并且提供一輸入信號到線路562上“與”門560的基區(qū)。該信息也由在線路566上的變換器564進行變換，并且向“與”門的基區(qū)提供一輸入信號。在線路562和566上的信息，分別為上部和下部A相功率晶體管530和532(圖20)，提供所要求的預定的開關轉換方式。同樣，在線路570和572上的信息，為B相晶體管提供預定的開關轉換方式，以及在線路574和570上的信息，為C相晶體管提供預定的開關轉換方式。然而取決于該相中的實際電流值，預定的開關轉換方式可由電流控制電路切斷。該電流控制電路向“與”門560、568、578、580、582和584的基區(qū)提供另外的輸入信息。
現在解釋說明該電流控制電路，再一次參考A相，但它也適合于所有三相。希望的電流值參考信號施加在線路558上，作為A相比較電路586基區(qū)的一個輸入信號，其中比較電路是參考電流的死區(qū)限制電路系統(tǒng)。
比較電路確定被檢測電流和要求的死區(qū)參考電流之間的差值。如果被檢測電流比下部死區(qū)限制的參考電流小，比較電路的輸出信號則低，如果被檢測電流比上部死區(qū)限制的參考電流大，比較電路輸出信號則高，如果被檢測電流在死區(qū)限制之內，則比較電路恢復最終輸出信號。比較電路輸出信號，是A相電流控制速率限制電路598的兩個邏輯門586和588線路590上輸入信號中的一個。
由于線路529上總是出現高壓，以便提供要求的電流，然而，僅偶爾要求高電壓。電流信號常常在限量之上，因此，電流控制電路常常把功率晶體管斷開和接通，以力求保持電流在死區(qū)限制之內。為防止功率晶體管過量的轉換率(該轉換率通常由相線圈的L/R時常數來決定)，將轉換率的限制引入電流控制電路中。過量轉換率能引起過熱，因此，必須避免附加到正常晶體管熱負載上。
邏輯門588的電流信號與最終從線路592上接收的信號進行比較，這種“或”門比較，送到一不可再起動的邏輯電路594。當輸入信號不同時，作為一個例子，對晶體管來說，如果電流是“on”，且其值超過上部死區(qū)限制，則芯片邏輯線路向外輸送一信號給線路596，線路596須經由示出的RC元件代表的定時電路。邏輯電路594防止定時器因狀態(tài)變化再一次起動，直到它完全定時完結為止。這個定時線路598限制開關轉換率，因此，電流控制電路能完成防止功率晶體管在高電流下過量的開關轉換?！胺腔颉遍T586的輸出信號被反向，而且變成“與”門560和568基區(qū)的其他輸入信號。對該電路有用的典型集成電路芯片，是Motrola非再觸發(fā)的“oneshot”芯片，零件號為MC145388。
MC145388來自MotrolaInc.Anstin，TX.。如所述的那樣，電流控制電路開關轉換率必然地尋找由L/R時常數確定的值，時常數改變電流量，但是這已被提供的速率限制電路所限制。圖24表示了這個結果，這是適用于一電感負載的典型電流時間曲線圖。給典型電感負載以動力的電壓總線，是足以驅動電流通過負載，該電流大于要求的電流。對于不同的工作情況，例如對于起動和對于高速度連續(xù)工作，電流值可能是低的或高的或在它們之間。對于低和高電流，電流大約在4個時常數內形成和衰減，然而，對于在最初接通和切斷時，高電流曲線比低電流曲線陡得多。這是由于高電流在與低電流相同時間中，必定上升到一較高值并從較高值下降。高電流在其死區(qū)內的上升和下降，對相同死區(qū)而言，將比低電流快得多。因此，對于高電流，每單位時間發(fā)生的開關轉換數量，必然較多，當相同的死區(qū)限制適合于兩電流值時，結果表明低電流在543處，高電流在545處。由此可以看出，對高電流而言，固有開關轉換率比低電流頻繁得多。低電流速率是可接受的，而高電流速率在功率晶體管中引起過熱。當應用電流控制電路的速率限制邏輯時，高電流跡線將類似虛線跡線547。
在工作中，當線506上的指令要求A相中電流是“on”時，由于線路529上的超額電壓，電流會上升，直到它超過上部死區(qū)限制。如在549在這個時間上，比較電路在590上的輸出升高到速率限制電路598，如果這個時間由于最終比較電路狀態(tài)已經終止，速率限制電路輸出一信號給“與”門560和568，切斷A相電流“on”指令，并且速率限制電路598，在這個新狀態(tài)開始定時。然后，在A相線圈中的電流開始衰減，并下降到下部死區(qū)，在此時間，比較電路輸出下降。如果速率限定的時間已終止，電流的“on”指令能夠不間斷的，則線圈電流將被接通。如果速率限制的時間沒有終止，“on”指令仍被切斷，則電流繼續(xù)衰減，直到時間終止為止。在后一種情況下，電流跡線類似于虛線，在死區(qū)限制之上和之下上升。
參照虛線跡線，現在速率已被限制到一個滿意的值，但電流強度變動比原有的死區(qū)限制稍微大些。實際上，狹窄的死區(qū)限制對于高電流值(已利用速率限制邏輯電路)而言，已加寬用來控制超量的開關轉換。因此，可防止功率晶體管的過熱。如果對驅動器選擇低電流，在確定開關轉換率時，狹窄的死區(qū)限制可以是控制因素。因此，甚至在低電流時也允許快速響應。這種形成速率限制的方法，最好是固定死區(qū)限制，對于不同電流值，一定要重新調整固定死區(qū)限制，以便在限制高電流中是更有效的，要在低限制時，沒有減慢電流響應的相同死區(qū)限制。這種限制方法允許驅動器提供最大的電流響應，而對于工作條件的特殊裝置，無論什么電流值都可以被選用。
在具有預定的、搖控電源、相控制指令的晶體管化的變換器型的驅動器中，最好的電路已示出能用來提供快速響應電流控制。然而，在本發(fā)明的范圍內，其他裝置也可用來提供一超量電壓總線，并通過在一控制速率切斷預定指令來限制電流。一個加以解釋說明的簡化電路，其中在正的直流總線上僅使用單個電路檢測器，并省去晶體管開關線路A，B和C上的“與”門(很象美國專利US4，259，620中的電路)，該簡化電路也將完成同樣的控制。因為，有一有效快速響應電流控制電路，一控制區(qū)域的線圈電流就能被快速地控制，保持電流在要求的值。這樣，在主動小車的運行中可以避免有時不希望的振動。
在拉幅機控制系統(tǒng)中，線性馬達區(qū)域驅動器，對于維修和零件儲存都是一樣方便的，但是所述的驅動器對于第一和第二初級線圈是不同的。對于第二初級線圈而言，它們在控制區(qū)域之間的相位和頻率不要求匹配，給控制區(qū)以動力的驅動器可以是一通用的變換型可調節(jié)頻率驅動器，并具有某些電流控制形式。通用的門邏輯將包括以通用方式開關晶體管的裝置。然而，對于第一初級線圈，為了開關晶體管，總是要求帶有專門指令的控制區(qū)域控制器。
區(qū)域控制器結合參照前面所述的美國專利US4，675，582，拉幅機控制系統(tǒng)中的第一初級線圈的控制區(qū)域控制器，完全根據該專利圖5中的區(qū)域控制器構成。這些控制區(qū)域控制器，包括一個第一穩(wěn)態(tài)記憶裝置，如404，用以在第一穩(wěn)態(tài)工作條件下操作控制區(qū)域;一個第二穩(wěn)態(tài)記憶裝置，如412，用以在第二穩(wěn)態(tài)工作條件下操作控制區(qū)域;以及一個第三轉變記憶裝置，如408，用以操作控制區(qū)域，實現由第一穩(wěn)態(tài)到第二穩(wěn)態(tài)工作條件的轉變。在拉幅機中，由一穩(wěn)態(tài)工作條件轉變到另一穩(wěn)態(tài)工作條件的這種能力，允許拉幅機改變MD拉伸比，從一連續(xù)工作拉伸比到另一連續(xù)工作拉伸比同時連續(xù)拉伸材料薄膜而沒有中斷。
可變的拉伸比這里特殊的特征，即能夠容易地改變工作狀態(tài)，即拉伸比，對于控制區(qū)域而言，拉幅機夾小車通過該控制區(qū)域推進而不停止，這是本發(fā)明拉幅機提供的獨特性能。首先，使拉幅機起動，并且薄膜首先在一個低的第一穩(wěn)態(tài)同步雙軸拉伸比下通過。然后，在連續(xù)拉伸薄膜時，變到另一較高穩(wěn)態(tài)同步雙軸拉伸比。其次，在工作期間允許微調同步雙軸拉伸比，以使流程最佳化，并使薄膜達到以前所不能達到的質量。這是由于現有技術的同步雙軸拉幅機，僅能由長度使遞增的MD拉伸比改變，并且線路的起動和關閉裝置代價也高。
在工作期間薄膜的TD拉伸，也能由間歇的驅動器調節(jié)螺栓裝置進行調節(jié)和微調，如907移動環(huán)路彼此靠近和離開，在環(huán)路轉彎處，軌道彎曲和滑動使適應角度變化。這種傾向調節(jié)特征，已在美國專利US3，150，433中示出。在此結合參考這個專利。用來調節(jié)拉幅機寬度的螺栓和旋轉安裝的螺母，具有一右旋螺紋段，如911以及螺母，如913和915，可用于一個環(huán)路。對于另一環(huán)路，具有一左旋螺紋段，如917以及螺母，如919和909。以這種方式轉動的軸向固定螺栓，如904，移動兩個環(huán)路在其相對方向彼此靠近和離開。一個馬達，如905，連接于螺栓，并且在拉幅機工作之前和工作期間，由操作人員控制，使其完成螺栓的旋轉。因此，在需要時，能夠改變MD和TD兩拉伸比而連續(xù)同步地雙軸拉伸薄膜。
在低MD和TD拉伸比時，安裝薄膜相對容易些，而在高的拉伸比時，通常的經驗表明，多數聚合物薄膜容易扯破和斷裂，如聚乙烯對苯二酸酯薄膜。
在薄膜以低MD和TD拉伸比運行之后，用本發(fā)明的裝置，可通過調節(jié)拉幅機寬度來增加TD拉伸，并且可通過對第三轉換工作條件的拉幅機夾的開關控制，來增加MD拉伸。此處的MD拉伸比正連續(xù)不斷地變化，直到到達第二穩(wěn)態(tài)MD拉伸比為止。然后，控制系統(tǒng)能夠使拉幅機夾的控制轉變到第二穩(wěn)態(tài)MD拉伸比，得以進行連續(xù)的工作，這樣，允許以高同步雙軸MD拉伸比運行。這在現有技術拉幅機中是不可能的，因為它們僅以一個固定雙軸MD拉伸比工作，當是高拉伸比時，薄膜不能安裝。高同步雙軸MD拉伸比超過3X，或較好為5X，或更好為7X和最好為9X。在同步雙軸拉伸的薄膜中的這個結果，以前在單級拉伸中連續(xù)進行是不可能的。單級的意思就是不超出拉幅機的單個拉伸部分。
順序拉伸由上看出，根據本發(fā)明薄膜的縱向拉伸是可精確調節(jié)的，這是由于就其縱向運動而論，使用了許多線性馬達分別驅動受控制的成對小車，而這些成對小車獨立于其他成對小車。這樣，薄膜的雙軸拉伸可象已描述的那樣同步地完成，或者也可以順序地完成。在順序拉伸中，橫向拉伸先于縱向拉伸，反過來也是一樣。如果要求橫向拉伸薄膜先于縱向拉伸，在導軌分叉處的小車速度是保持恒定的。這樣以致于僅完成橫向拉伸并且在此之后，在穩(wěn)定段中小車的速度逐漸增加到薄膜的縱向拉伸。如果希望這種工作方式，作為示于圖10中穩(wěn)定段的控制區(qū)域內的線圈線的某些尺寸，將不得不重新設計，以便當小車彼此分隔開時，在一個控制區(qū)域里同時絕不會有一對以上的小車。為了縱向拉伸薄膜先于橫向拉伸，在拉伸段的導軌，被重新調整為連續(xù)平行的，而且在拉伸段的平行部分中，小車的速度是逐漸增加的，以提供縱向拉伸。在此之后，在穩(wěn)定段小車的速度和軌道分叉處一樣保持恒定，以便僅完成橫向拉伸。此外，如果僅要求縱向拉伸而沒有橫向拉伸，導軌從921到929可保持平行，從而不提供薄膜的任何橫向拉伸。同樣，如果僅要求橫向拉伸而沒有縱向拉伸，軌道將如圖10那樣分叉，但小車都以一個恒定的速度運行，在拉幅機的整個前進側，小車始終沒有被分隔開。只要全部主動小車以相同速度鄰接地運行，在工作段控制區(qū)內可以同時有一個以上的小車。
MD同步拉伸變化由本發(fā)明可獲得許多優(yōu)點，這些優(yōu)點實質上產生于細長的固定初級線圈分成為幾個控制區(qū)域，這些控制區(qū)域對移動線性馬達的成對同步次級線圈產生影響，以便把預定的速度給予主動小車而沿初級線圈搬運次級線圈和拉幅機夾。這樣，由于每一對主動小車是被獨立推進的(即獨立于其他成對小車可精確地移動)，為了把橫向拉伸加在一預定的、控制的縱向拉伸上，可以確定一加速程序。因此，在薄膜移過拉伸段期間，加于薄膜的縱向移動始終是可被精確地調節(jié);同樣，薄膜的速度在輸送和穩(wěn)定段可精確地控制。無論在何處，主動小車都被分隔開，選出控制區(qū)域長度，這樣同時在控制區(qū)的一個初級線圈組中絕不會有一個以上的主動小車。因此，通過預先確定頻率和加到每一初級線圈控制區(qū)域的相位，薄膜任何希望的拉伸都能完成，如改變MD拉伸比和總數量的比和在拉伸段中MD與TD拉伸的比率，例如MD應變速率在薄膜的同步雙軸拉伸期間，在拉幅機中各個位置上能夠被控制。應變速率的確定如下發(fā)生在拉伸期間，兩個不同時間、兩相鄰夾子之間的應變速率或瞬時應變速率確定如下
應變速率(SR)＝( (L2)/(L0) - (L1)/(L0) )×100％/(t2- t1)SR＝每分鐘應變%式中L0＝時間 t0＝0，薄膜在開始拉伸時，兩相鄰夾子之間薄膜未拉伸長度。
L1＝時間＝t1時，兩相鄰夾子之間薄膜的拉伸長度。
L2＝時間＝t2時，兩相鄰夾子之間薄膜的拉伸長度。
平均應變速率(ASR)是應變速率的特殊情況，這里的拉伸是從時間為t0的未拉伸狀態(tài)到時間為t2的完全拉伸狀態(tài)測量的，在這種情況下，L1＝L0;t1＝t0;t2-t0＝總的拉伸時間，這個結果如下平均應變速率(ASR)＝( (L2)/(L0) - (L0)/(L0) )×100％/(t2- t0)ASR = ( (L2)/(L0) - 1) × 100%/拉伸時間應變速率能夠在整個MD同步拉伸中被控制為一個恒定值，或在MD同步拉伸期間它能夠逐漸增大，或者在同步拉伸期間它能快速增大然后逐漸減小。與商品化的已知的拉幅機相比較，本發(fā)明的拉幅機能夠產生大2到3倍的應變速率。這是因為對于任何給定的MD拉伸距離和應變速率控制，本發(fā)明的拉幅機能夠以比任何現有技術的拉伸機大2到3倍，有時大10倍的工作速度運行，對薄膜進行同步雙軸拉伸。例如，上述的美國專利US3，150，433各種商品形式的拉幅機，僅能達到小于大約500英尺/每分鐘的連續(xù)加工薄膜的出口速度，本發(fā)明的拉幅機能夠達到大約1200英尺/每分鐘的加工薄膜的出口速度。當拉伸一薄膜，是以大約1200英尺/每分鐘出口速度和一個5×MD同步雙軸拉伸比在大約9英尺距離，以恒定MD應變速率拉伸時，其結果是MD應變速率大約32000%/每分鐘。
為了更充分理解本發(fā)明的優(yōu)點，聚合的薄膜在本發(fā)明的線性同步馬達拉幅機上使用不同的速度、各種拉伸率等，同時在MD和TD方向上被雙軸拉伸。雖然，在現有技術的機械設備中，同時在雙方向上雙軸拉伸薄膜已經完成，但直到薄膜的拉伸在已描述的設備上能夠容易改變完全同步雙軸拉伸比時，才獲得本發(fā)明的薄膜的顯著的特性-在雙向上完全同步地雙軸拉伸這些薄膜，而在機械設備方向上沒有預拉伸，或在精確地預定控制方式中雙軸拉伸這些薄膜。
這樣，這些薄膜能夠以最小3X，在雙方向上，以由10000%/每分鐘到高達60000%/每分鐘的應變速率進行拉伸。較好的薄膜能以最小5X拉伸;最好的薄膜能夠以最小7X和最好能以最小9X拉伸。薄膜可以是下列任何一種材料聚酯，例如聚乙烯對苯二酸酯和聚丁烯對苯二酸酯、聚胺、聚丙烯酸酯、聚烯烴，例如低密度和高密度聚乙烯、聚丙烯等等，丙烯-乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯醇、聚氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亞胺、乙烯和乙烯醇的共聚物、聚苯硫、偏二氯乙烯和氯乙烯的共聚物以及具有烯烴未飽和單體乙烯的共聚物，如醋酸乙烯酯、甲基丙稀酸甲酯，乙基甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、異丁烯酸或丙烯酸以及它的離子鍵共聚物。
用由本發(fā)明加工的雙軸定向聚乙烯對苯二酸酯薄膜特別好，并且可具有許多意想不到的良好特征，如具有高的機械強度、非常低的熱收縮性和極好的尺寸穩(wěn)定性，這些特征將使其在錄音機磁帶、唱片、電容器等中用作基膜的引人注意的選擇對象。作為良好的備用材料，對于這些薄膜雙軸拉伸高達5X或7X，這將使其特性特別明顯。
在用本發(fā)明的拉幅機拉伸一卷薄膜時，已經發(fā)現這種具有主動和被動小車，且這些小車以超過大約3X的拉伸比和以超過大約每分鐘200英尺的出口端速度被推進的拉幅機，能在已改進的薄膜上留下一特有的夾痕。在薄膜離開拉幅機時，這個夾痕在加厚的薄膜卷邊上是明顯的，并且對僅由本發(fā)明的工藝第一次生產的這種薄膜產品來說，這個夾痕是獨特的。這些主動夾在卷邊上留有應力痕紋，該痕紋從薄膜的中心部位向邊緣朝著薄膜被縱向拉伸的方向成一角度。被動夾在卷邊上留有應力痕紋，該痕紋在薄膜被拉伸方向的相反方向成一角度。
圖15中，由主動夾留下的應力痕紋夾痕的總方向由箭頭988表示，并與朝著薄膜拉伸方向成一角度，這個薄膜拉伸方向由箭頭955表示。由被動夾留下的應力痕紋夾痕的總方向由箭頭990表示，并與箭頭955相反方向成一角度。
拉幅機環(huán)路操作圖19表示夾子小車速度與位置的三條預測關系曲線，這些曲線用于模擬本發(fā)明的拉幅機環(huán)路的簡化環(huán)路。為簡化系統(tǒng)的分析，控制區(qū)域的數量與長度減少了并省去控制區(qū)域返回側之間的間隙;拉幅機的穩(wěn)定段也省去了。三條曲線的目的在于示出三種不同薄膜拉伸線圖，如何能由主動和被動小車推進系統(tǒng)加以調節(jié)，并且特別是不同的線圖如何影響返回側主動和被動小車減速和小車聚集。圖19中虛線表示對于小車速度的每一曲線的電磁波速度。數字1、2或3表示與其曲線相聯系的電磁波速度，曲線260與數字3相關聯;曲線262與數字2相關聯;曲線264與數字1相關聯。曲線260表示具有(33.3λ/每秒)/(11.1λ/每秒)或3.0X的拉幅機加工縱向拉伸比;曲線262的縱向拉伸比為44.4/11.1或4.0X，曲線264的縱向拉伸比為88.8/22.2或4X。圖25是簡化拉幅機的一個有代表性的環(huán)路的圖形。它表示在簡化的拉幅機環(huán)路中小車速度與小車位置之間有代表性關系的曲線是楔形的。
速度與位置關系曲線的中心部分是由于拉伸薄膜所希望的工作狀態(tài)預定的。例如參考曲線260從266到268夾子的引入速度，也即堆列速度是由薄膜速度確定的;然而加速度、最終拉伸比和從268到270夾子的速度也是取決于薄膜拉伸的需要。曲線的這些部分可以取許多值和采用各種形式，而不由線性馬達系統(tǒng)確定，因此在此將不討論。參照圖25，在環(huán)路左邊區(qū)域位置在位置“a”相應于圖19中曲線的水平軸線上的區(qū)域位置，從“a”到“b”是前進側，從“b”-“c”-“d”-“e”-“f”-“a”是返回側。第一初級線圈從位置“a”一直到“b”，并且推動主動小車。由與主動小車鄰接或與薄膜接合，使被動小車從“a”推進到“b”，這是由主動小車攜帶的。薄膜在“a”被夾住，在“b”被放松，從“b”到“c”，摩擦輪推進主動小車和被動小車。第二初級線圈從“c”一直到“d”，并推進主動和被動小車。從“d”到“e”既沒有第一初級線圈也沒有第二初級線圈;主動和被動小車在此是鄰接的，而且在前的“d”由前面的第二初級線圈推動，從“e”到“f”是第一初級線圈的一部分，推進主動小車;被動小車由主動小車推動。從“f”到“a”既沒有第一初級線圈也沒有第二初級線圈，主動和被動小車被推動通過這部分。
在曲線260上，小車進入拉幅機在266處成鄰接堆列。在268處是堆列出口端，此處小車開始加速并且分離，直到它們達到最終速度(33.3λ/sec)，并在270處分隔開。圖示為3X的拉伸比，在進入第第二初級線圈、磁滯區(qū)域271處之前，在270處的小車由摩擦輪以恒定速度被推進。在較低的拉伸比3X下，大量的小車是在前進側，因此，返回側的速度必須保持較高，以便使剩余的小車快速地回到堆列入口端。因此，在控制區(qū)域276內，電磁波的速度要達到以33.3λ/秒的速度使小車得以連續(xù)推進。在控制區(qū)域278內，這個電磁波的速度保持不變。在控制區(qū)域280內，通過把電磁波速度降低到大約26λ/秒，使小車開始減速。在控制區(qū)域280末端之前，惰輪和機動小車的速度下降到大約24λ/秒，這樣，不管減速速率的微小變化，所有小車在離開控制區(qū)域280以前達到大約相同的速度，并且這些小車以這個可預測的速度進入下一區(qū)域運行。因此，在這些小車進入任何磁滯控制區(qū)域的各種條件是已知恒定的，并且從一個控制區(qū)域到下一個區(qū)域，速度的微小變化是不相疊加的。在控制區(qū)域282內，小車在進入控制區(qū)域時再次減速，并且達到一平衡速度，在小車達到堆列進入端288處之前，控制區(qū)域282正施加推力以克服小車的摩擦。重要的是，入口堆列段總是出現在小車離開第二初級線圈之前。實際的堆列入口端可以出現在兩個磁滯控制區(qū)域之間的間隙處，或一個磁滯控制區(qū)域之內。最后的磁滯控制區(qū)域最好總是充滿小車，以便產生足夠的堆列力，以壓緊小車減震器，因此在第一初級線圈控制區(qū)域261的開始端266處，使小車在適當間距上以便與電磁波匹配。
在某些情況下，可能希望在圖19和圖10中的286處，設置一個短的同步控制區(qū)域，這相當于圖10中的第一初級線圈975，這在控制區(qū)域261提供一個有助于最初幾個小車的力，這幾個小車對拉幅機入口端的薄膜施加第一個張力?？刂茀^(qū)域261對應于圖10中的控制區(qū)域A(線圈930/930′)。在控制區(qū)域286內接合的每個主動小車上的兩個同步次級線圈，在緊湊的空間內產生的力，比在控制區(qū)域282內的主動和被動小車上的單個磁滯次級線圈產生的力要大很多。最好是用這個強制輔助裝置，因為為了維持引入薄膜中的張力，在輸送段918中(圖10)，對第一主動小車進行任何強制移動都可能導致輕微拉伸，在此是不希望的。
曲線262表示在返回側，一個較高拉伸比4X對3X的結果。在這種情況下，較多的主動和被動小車移動到返回側，這樣，它們的能量經過一個較短的距離被除去，以便適應較長的堆列長度?？刂茀^(qū)域280以一個比用于曲線260更低的電磁波速度(即來自其驅動器較低的頻率)工作，因此，所有預堆列的減速發(fā)生在這個控制區(qū)域，控制區(qū)域280和282以相同的電磁波速度工作。由于在返回側有更多的次級線圈處在這個較高的拉伸比，所以堆列長度稍微增加，如同沿環(huán)路從曲線260上288到曲線262上284往回移動的堆列入口端已證明的那樣。
曲線264表示按比例加大線速度的結果，這時保持和曲線262相同的拉伸率，由于小車進入返回側速度較高因此能量較高的結果，減速力必定施加到主動和被動小車上，以便在它們到達堆列的入口端之前較早達到一低的碰撞速度。注意，在每個控制區(qū)域里耗損的能量百分比是增加的，以便達到低速碰撞速度。這個能量百分比是減速力F(它是根據磁滯次級線圈導出的計算的力)乘長度δL(在此長度上發(fā)生減速)(FxδL);與相當于每個控制區(qū)域的總長度(FXL)相同的力F相似。如果控制區(qū)域是不相等的長度，但是在相同電流值下工作，在較長控制區(qū)域內，可能損耗的總能量將是較大的。參考曲線264，由于小車在一較長的長度δL上減速，在每個控制區(qū)域內損耗的能量百分比得以增加。由于這種不同減速線圖的結果，與曲線262的堆列端284處比較，曲線264的堆列端290處較短，盡管這兩條曲線是用于返回側上相同數量的小車。在兩個極端，堆列入口端一定總是出現在到達最后磁滯控制區(qū)域的末端之前，和進入任何同步控制區(qū)域之前;并且在小車達到最終平衡速度之后，堆列一定出現某個距離。該最終平衡速度被認為是堆列超速。小車趕上堆列的速度應當總是足夠高的，但是當沖撞堆列的速度在造成主動和被動小車損壞的數值以下時，保持碰撞的速度應當總是足夠低的。
權利要求
1.一種在拉幅機中使用線性馬達拉伸塑料薄膜的方法，包括下列步驟在成對的對稱相對置的環(huán)路中，在拉幅機的薄膜加工段，以預定速度用連接到小車上的拉幅機夾推進主動小車以拉伸該薄膜；形成小車的堆列；并且在小車進入拉幅機的薄膜加工段之前，在小車聚集段推進小車的堆列。
2.根據權利要求1的方法，其中，使用同步馬達來拉伸該薄膜。
3.根據權利要求1的方法，其中，使用磁滯馬達將小車推入小車的堆列。
4.根據權利要求1的方法，其中，同步馬達用來在小車進入拉幅機的薄膜加工段之前，在小車聚集段，以第一受控速度推進部分小車堆列。
5.根據權利要求1的方法，其中，還包括下列步驟推進成對對置在小車聚集段和薄膜加工段中的小車，并且使用同步馬達使小車從一個第一速度到大于第一速度的第二速度推進成對的小車通過薄膜加工段，由此這些成對的小車被間隔開;在堆列形成段推進被間隔開的小車并通過堆列形成段，其中在這些小車到達小車聚集段之前，使用磁滯馬達從第二速度將小車推入正以第一速度運行的小車堆列中。
6.根據權利要求1的方法，其中，在每個回路中的主動小車之間，設置至少一個被動小車，并且這些被動小車在薄膜拉伸步驟期間未加動力。
7.根據權利要求6的方法，其中，采用磁滯馬達在堆列形成段推進這些主動和被動小車，并通過該堆列形成段進入小車的堆列。
8.一種使用線性馬達借助連接到主動和被動小車上的拉幅機夾拉伸塑料薄膜的方法，包括下列步驟將一個同步和一個磁滯次級線圈連接到每個主動小車上;將一個被動小車設置在每個主動小車之間;將一個磁滯次級線圈連接到每個被動小車上;沿一對對置的閉合環(huán)路的前進側，提供第一線性馬達初級線圈，與同步次級線圈相鄰設置該第一初級線圈，并且它與主動小車上的同步次級線圈連接以拉伸薄膜;沿每個環(huán)路的返回側提供第二初級線圈，與主動和被動小車上的磁滯次級線圈相鄰設置該第二初級線圈，并與主動和被動小車上的磁滯次級線圈連接，以便將小車返回到環(huán)路的前進側。
9.在拉幅機中，一種將許多間隔開的主動和被動小車推入移動的鄰接的小車堆列中的控制方法，包括下列步驟以第一速度推進鄰接的小車堆列;在小車到達堆列之前，通過使用磁滯線性馬達，以大于第一速度的第二速度推進間隔開的小車，進入與已經鄰接的小車堆列受控碰撞鄰接狀態(tài)。
10.一種使用一個線性馬達以恒定速率使具有兩種不同質量的、沿一條細長通道運行的許多小車加速的方法，包括下列步驟將一個第一磁滯次級線圈連接到一個第一小車上，該次級線圈具有與第一小車的質量成正比的尺寸;沿該通道設置一個線性馬達初級線圈，并與第一和第二磁滯次級線圈相鄰設置;使第一和第二磁滯次級線圈與由初級線圈產生的一個電磁波相接合，該電磁波以不同于許多小車速度的速度傳播，由此將所有小車以基本上相同的不變速率加速。
11.通過使用線性馬達在由一對彼此對置的小車導軌限定的對置環(huán)路中，以預定速度推進具有連接其上的拉幅機夾的各個小車來拉伸一卷塑料薄膜的一種裝置，它包括第一細長的初級線圈彼此對置地放置在環(huán)路的前進側。第二細長的初級線圈彼此對置地放置在環(huán)路的返回側。許多主動小車環(huán)繞軌道被引導，具有連接其上的一個同步次級線圈的每個小車與第一初級線圈相鄰設置，用來在拉幅機的一個薄膜加工段中，以預定速度成對地同步地推進這些主動小車以便拉伸由拉幅機夾夾住的薄膜;具有連接其上的一個磁滯次級線圈的每個主動小車與第二初級線圈相鄰設置，用來在堆列形成段推進主動小車，并通過該堆列形成段進入在環(huán)路返回側上的小車堆列中。
12.根據權利要求11的裝置，其中，在每個環(huán)路中的每個主動小車之間設置至少一個被動小車，具有連接其上的一個磁滯次級線圈的每個這樣的被動小車與第二初級線圈相鄰設置，用來在堆列形成段中推進被動小車，并通過該堆列形成段進入環(huán)路返回側上的小車堆列中。
13.一種在一個拉幅機的對置閉合環(huán)路中，使用一個線性馬達推進許多小車以拉伸薄膜的控制方法，其中該環(huán)路具有彼此對置的前進側和返回側，并且小車具有連接其上的薄膜夾，該方法包括下列步驟將一個線性馬達同步和磁滯次級線圈連接到主動地拉伸薄膜的每個小車上;將一個線性馬達磁滯次級線圈連接到被動地輸送薄膜的每個小車上，這些被動小車設置在相鄰的主動小車之間;沿每個環(huán)路的前進側與主動小車的同步次級線圈相鄰設置第一線性馬達初級線圈，并且沿每個環(huán)路的返回側與主動和被動小車的磁滯次級線圈相鄰設置第二線性馬達初級線圈;將第一初級線圈設置在每個環(huán)路中，以便包括許多線圈組，使其在已定尺寸的一個環(huán)路的初級線圈中的線圈組與另一環(huán)路的初級線圈中對置的線圈組相匹配，并使其每個對置的線圈組被電連接并確定了一單個控制區(qū)域;將第二初級線圈設置在每個環(huán)路中，以便包括許多線圈組，使其在已定尺寸的一個環(huán)路的初級線圈中的線圈組與另一環(huán)路的初級線圈中對置的線圈組相匹配，并使其每個相對置的線圈組被電連接并確定了一單個控制區(qū)域;以預定方式激勵控制區(qū)域，由此使小車接合，并沿成對對稱的環(huán)路的前進側推進主動小車，以及沿基本上對稱的環(huán)路的返回側推進主動和被動小車。
14.一種在具有前進側和返回側的一個閉合環(huán)路中起始許多小車的方法，其中這些小車由一個線性馬達推進，該方法包括下列步驟將一個同步和磁滯線性馬達次級線圈連接到這些小車上;沿環(huán)路的前進側與同步次級線圈相鄰設置一個第一線性馬達初級線圈，并且沿環(huán)路的返回側與磁滯次級線圈相鄰設置一個第二初級線圈;使前進側第一初級線圈的開始部分去激勵;將一個低直流電流施加到前進側第一初級線圈的第二部分，以固定地接合那兒的小車;激勵前進側第一初級線圈的剩余部分和返回側第二初級線圈，以推進剩余的小車并使小車成為鄰接的，這種激勵在剩余的小車上提供了一個力，該力小于固定地接合在前進側的開始部分中鄰接的小車的那個力;將一個直流電流施加到第一初級線圈的開始部分;激勵第一初級線圈的第二和剩余部分和第二初級線圈，用以將這些小車推出該第二和剩余部分，并且使這些小車成為鄰接的;激勵第一和第二初級線圈，以沿閉合環(huán)路連續(xù)地推進這些小車。
15.一種在具有彼此對置的前進側和返回側的一對對置的閉合環(huán)路中，起始許多小車的方法，其中由一個線性馬達推進這些小車，該方法包括下列步驟將一個同步和磁滯線性馬達次級線圈連接到這些小車上，這些交替的小車具有相反極性的同步次級線圈;沿環(huán)路對置的前進側與同步次級線圈相鄰設置第一線性馬達初級線圈，并且沿回路的返回側與磁滯次級線圈相鄰設置第二初級線圈;使每個第一初級線圈的開始部分去激勵;將一個低直流電流施加到每個第一初級線圈的第二部分上，以固定地接合那兒的小車;激勵第一初級線圈的剩余部分和第二初級線圈，以推進剩余的小車，并使這些小車成為鄰接的，這種激勵在剩余的小車上提供了一個力，該力小于固定地接合在第一初級線圈的開始部分中鄰接的小車的那個力;將一高直流電流加到第一初級線圈的第二部分上;將一直流電流施加到第一初級線圈的開始部分上;使第一初級線圈的第二部分去激勵;檢測在環(huán)路之一的開始部分中領頭小車的次級線圈的極性;逐步地推進在一個環(huán)路的開始部分中的小車直到檢測到所需的極性次級線圈為止;檢測在另一環(huán)路的開始部分中領頭小車的次級線圈的極性;逐步地推進在另一環(huán)路的開始部分中的小車直到領頭小車次級線圈極性與在那一個環(huán)路中的相匹配;激勵第一初級線圈的第二和剩余部分和第二初級線圈，以便將小車推出第二和剩余部分，并使小車成為鄰接的;同時激勵兩個環(huán)路的第一和第二初級線圈，以致沿成對對稱的閉合環(huán)路連續(xù)地推進這些小車;
16.一種使薄膜夾脫離，將小車從薄膜拉伸側推進到一個拉幅機的一個閉合環(huán)路的返回側的方法，包括下列步驟提供一個輪子橫跨在薄膜拉伸側的末端和返回側的開始處之間，該輪具有用來接合薄膜夾，以將其打開的第一直徑和用來接合小車以將其推進的第二直徑;在具有一中心的弧形處，將小車從薄膜拉伸側的末端引導到返回側的開始處，該中心與第一和第二直徑的中心成一直線，并且用來使接合第二直徑的小車定位;以一速度轉動該輪，以致第二直徑圓周速度大約與在薄膜拉伸側末端處的小車速度相同。
17.一種在閉合環(huán)路中，使用具有連接到小車上的同步和磁滯次級線圈的一個線性馬達，控制許多小車的移動的工序。
18.一種在帶有一個線性馬達的一個拉幅機中，使用帶有同步和磁滯次級線圈連接到其上的拉幅機夾來拉伸一卷薄膜的工序。其中，在拉幅機夾拉伸薄膜時，由同步次級線圈使這些夾子在成對對稱位置的環(huán)路中推進，并且在拉幅機夾與薄膜脫離時，由磁滯次級線圈使這些夾子在該環(huán)路中推進。
19.同時雙軸地拉伸薄膜包括沿兩條縱邊帶有較厚卷邊的一薄條，具有夾痕的卷邊，在拉伸期間，薄膜被夾持在該夾痕處，其中夾痕包括許多第一夾痕，每個夾痕具有在薄膜被縱向拉伸的方向上成角度的應力痕紋;在第一夾痕之間出現的第二夾痕，每個第二夾痕具有相反于薄膜被縱向拉伸的方向上成角度的應力痕紋。
全文摘要
通過沿對置的環(huán)路將各個小車從在小車聚集段中堆列鄰接的第一速度推進到在一個拉幅機的一個拉伸段中間隔開的第二速度，并推進到在堆列形成段中的第三速度，在該堆列形成段，這些小車返回到在堆列中的第一速度。與每個環(huán)路的一部分相鄰設置的第一初級線圈產生電磁波用來接合連接到主動小車上的同步次級線圈，從而為這些小車提供受控的間隔，并且與環(huán)路的另一部分相鄰的第二初級線圈產生另外的電磁波，用來接合連接到主動和被動小車上的磁滯次級線圈，從而為這些小車提供受控的相接程度。
文檔編號B29CGK1042110SQ8910656
公開日1990年5月16日 申請日期1989年6月22日 優(yōu)先權日1988年6月22日
發(fā)明者威廉·約翰·霍姆斯, 小約翰·約瑟夫·基根 申請人:納幕爾杜邦公司