CN1023453C - 在拉幅机中拉伸塑料薄膜的装置 - Google Patents

Abstract

一种通过沿对置环路将单个小车从在小车聚集段中堆列靠接的第一速度推进到在拉幅机的拉伸段中分隔开的第二速度、并推进到在堆列形成段中的第三速度、然后返回到堆列中的第一速度来生产新颖拉伸薄膜的方法与装置。设在每环路一部分上的第一初级产生电磁波以接合装在主动小车上的同步次级以给小车提供受控间隔，设在环路另一部分上的第二初级产生另外的电磁波以接合装在主动和从动小车上的磁滞次级以为小车提供受控的靠接。

Description

本发明所涉及的技术领域是用来拉伸塑料薄膜的拉幅机，特别是关于采用线性马达拉伸塑料薄膜的方法及装置。

具体来说，本发明涉及通过用同步线性马达推进主动小车借助所附的拉幅夹来拉伸薄膜。这些同一的马达也用来在进入拉幅机之前以受控速度在聚集段推进这些小车的堆列。磁滞线性马达用来将这些小车推入堆列中，另外本发明还提供一种装置用来在完成拉伸过程之后沿着拉幅机的返回侧推进带有从动夹的从动小车。

正如上所述，本发明的方法及装置首先是用来在拉幅机中拉伸一个片材或薄膜幅料。通过在机器方向（MD）上沿对置的轨道以不断增加的速率成对地推进夹持薄膜的拉幅夹以将成对的拉幅夹彼此分隔开来拉伸薄膜，由此沿纵向拉伸薄膜。当拉幅夹沿着轨道的岔开部分行进时发生横向（TD）拉伸。

在Habozit的美国专利3890421和日本专利公开48-38779以及法国专利2317076中说明了以这种方式拉伸薄膜的典型方法。然而，这些公开文件未给出该发明在拉伸薄膜中所需的细致地协调的控制。在这样的发明中，彼此直接对置的成对拉幅夹以相同速率和与相邻的、对置的拉幅夹对有精确的间隔被推进，而同时保持其相对定位，该过程通过采用同步线性马达来实现。

更具体地说，在本发明的拉幅机装置和方法中，两个闭合轨道在环路中为各自的主动小车导引，这些环路彼此相对置，而薄膜在环路之间通过。同步次级被连接到这些小车上，而拉幅夹也连接到其上以夹持薄 膜的边缘。长形的初级彼此相对置地设置在每个环路的薄膜拉伸侧或前进侧上，并且它们与小车上的同步次级相邻，与同步次级电磁偶合。在本发明的一个有特殊意义的方面中，每个初级包括多组线圈，在一个次级中的线圈组要设计成与另一初级中的、相对置的线圈组相配合，并且每个相对的线圈组进行电连接并形成一个单个控制区域。动力提供到这些控制区域中来对称地推进对置的成对小车通过整个拉幅机的每个控制区域并从一个控制区域到下一个区域。在每个环路中的轨道能象在常规的拉幅机中那样岔开，且夹持薄膜边缘的小车能在小车沿轨道行进时同时沿机器方向和横向分开。由此该薄膜同时被双轴向地拉伸。

同步次级确保主动小车同步地接合或锁定在由初级按控制指令产生的电磁波上。因此，只要小车被连续地送到环路的前进侧，最好是按可控速度推进的堆列，那么在每个控制区域中的相对线圈组就同时接收由相同的预定控制指令所产生的交流电流，这些相同的预定控制指令与相邻的控制区域指令同时协调，小车在它们沿两个环路的前进侧连续推进时仍保持对称。

以上所提到的现有技术没有说明或建议刚刚描述的方法。

Habozit专利和与其相关的法国专利仅说明了一个闭合环路线性马达***，其中沿相对的环路独立控制的磁场绕组使带有薄膜夹的小车加速通过拉幅机加热炉。感应次级连接到每个小车上以在整个环路内推进这些小车。没有提到如何获得相对的拉幅夹的对称运动，也没有提到如何解决控制固定有同步次级的许多小车的独特问题。

日本专利公开48-38779仅说明了一种装置，它用来用“短芯型线性马达”在相对的环路中推进拉幅夹以拉伸薄膜。但未提供用来确保相对的成对夹子实现对称运动的装置。

通过提供这种可控制的对称运动，本发明在拉幅机的技术上进行了改进。

本发明还涉及使用线性马达把在闭合环路中的小车从小车在其中成堆列靠接着按恒定同步速度运动的小车聚集段的出口推动到达第二级或更大的速度将小车分离开，此后小车在到达聚集段的入口之前被推回到堆列中。小车在与堆列接触后的运动速度由在小车聚集段中的靠接着的小车的速度来确定，刚到达堆列的小车不断地压在靠接着的小车上。在与堆列接触之后并在到达聚集段的入口之前这些小车非同步地运动。

主动小车进入堆列中的运动由也连接到小车上的磁滞次级控制。这些次级跟由与磁滞次级相邻设置的线性马达初级的区域独立地产生的电磁波偶合。这些电磁波可改变其速度以控制小车的加速和减速。

另外，根据本发明的另一方面，在拉幅机的每个环路中，一个或多个从动夹可被放置在每个主动的拉幅夹之间以将薄膜边缘的扇形形成、例如在前面提及的法国专利2317076中所示的、减到最小。在薄膜拉伸过程中装有这些从动夹的小车不被施加动力。这样的从动小车起初通过与其上带有同步次级的主动小车靠接来推进。在主动小车分开来拉伸薄膜时，从动夹在拉幅机的前进侧通过与移动着的薄膜的接合来推进。

在松开薄膜之后，这些小车同主动的小车一道在返回到拉幅机的薄膜加工段之前沿环路的返回侧返回到小车的堆列中。这通过将磁滞次级连接到从动小车上来实现。这些次级跟与在主动的小车的磁滞次级接合的相同初级相邻。由这初级产生的电磁波起作用来推送小车使其在到达以恒定可控速度在与拉幅机的入口相邻的小车聚集段中被推进的那些部分的堆列之前沿返回侧进入该堆列中。采用磁滞线性马达在环路的返回侧推进小车并推入小车堆列中，这是本发明的一个重要特点。

当然线性马达在现有技术是公知的，这样的马达能用来在闭合环路中推进小车或轨道式车辆。

Starkey的美国专利3，803，466是一个例子，它说明了采用线性同步推进***来在环路中独立地推进轨道式车辆。该车辆或进入的车列被 有选择地加速，然后在适当位置被减速以使它们以低速并以选定的间隔运行通过一个站。

Habozit的美国专利3，890，421是另一个例子，它说明了采用线性感应马达控制安装在在闭合环路中移动的小车上的夹子以双轴向地拉伸塑料薄膜，而日本专利申请48-38779又是另一个例子，它说明了采用线性马达推进在闭合环路中的拉幅夹以双轴向地拉伸热塑性合成树脂薄膜。然而没有说明小车在环路的返回侧上是如何被控制的。

在包含有小车或车辆的闭合环路中运行的***中提供有一个装料站或启动段，在此处，如美国专利3，803，466所述，小车以低速移动以装载乘客，或用于别的操作，然后在工作段被加速，这是普通实践。在该启动段中，这些小车是密集的并常常群聚或集聚成一堆列，例如在上述的专利中所示。在加速或完成操作、例如在薄膜拉伸之后，这些小车返回到堆列中或装料段，以准备再次启动该操作。

一般地来说，要求小车在环路中移动和通过环路时总是处于控制状态。在常常正以高速移动的这些小车或轨道式车辆返回到堆列时尤其需要如此，否则损坏碰撞会发生或使机器运转受到影响。

已经发展了各种技术来解决这种类型的问题。一种这样的解决方案在由本发明的承让人所拥有的Hommes和Keegan的美国专利4，675，582中所公开。该通过引证全部结合到本申请中的专利公开了一个线性同步马达控制***，这个***例如可用于在一对相对的环路的前进侧以不断增加的速度精确地推进连接到小车上的同步次级来拉伸薄膜。这同一***也能被用来在这种环路的返回侧上使小车在控制下减速。在这样一个小车速度和间隔是变化的***中，在初级的一组电分开的线圈线组或区域中在一个时间决不能有多于一个小车存在。这一限制需要许多初级区域和与其相联的区域控制装置。这样一个***有效地实现将小车在整个闭合环路内连续地推进，但其装备造价高并且复杂，特别是在出现堆列并 且小车可以不需要这样精确的同步控制的返回侧时更明显。

在小车或轨道式车辆推进***中，在启动时的小车位置和速度常常是最重要的。例如，在上述的Starkey专利中的轨道式车辆在站上以所选择的间隔合适地运行来完成装载目的。同样在其它***中也是这样，包括在刚描述的Hommes和Keegan专利中所示的***，在该***中，在恒速段中用其在加速之前已知的精确位置来控制次级，这在***的操作中是很重要的。

本发明通过确保小车堆列在小车聚集段同步移动并以可控恒速靠接，进一步确保小车在启动时将处于正确的位置上并且它们将以正确的可控速度移动。因此，这种发明提供了一个改进的或替代的方法来实施如US    3，803，466和US4，675，582的发明，特别是例如在返回侧上。

对在拉幅机中拉伸薄膜，小车在启动时的位置和速度也是最重要的。例如，在拉伸一个薄膜幅料中，重要的是装有拉幅夹的小车以已知间隔进入拉幅机。同样在其它***中也是这样。

更具体地说，在实施本发明的过程中，小车在第一控制区必须与电磁波同步地进入拉幅机。在机器启动之前，小车互相压靠，小车车体靠接着并且头车保持静止不动。这就按已知的不变值形成了间隔，处在该不变值间隔上，小车次级的磁极距与由初级中的线圈确定的电磁波极距相匹配。

在小车预启动排列形成后，同时环路前进侧的剩余部分没有小车，拉幅机就能启动，小车将沿着前进侧与电磁波同步地一个接一个地被推进并沿返回侧返回。如果按可控方式停止拉幅机的前进侧，可以保持小车的相对位置并且重新启动不需要重新排列小车。

本发明通过确保小车堆列在小车聚集段同步地移动并靠接进一步确保在启动时小车会处于正确的位置并且将以正确的可控速度移动。

本发明的拉幅***也具有在连续同步双轴向拉伸薄膜的同时改变MD 拉伸比的装置。这使薄膜能在低MD拉伸比下穿引，然后逐步地将MD同步双轴向拉伸比变到连续操作的较高的水平。在每个环路的返回侧上的堆列形成段也能随着MD拉伸比增加逐步地改变减速速率和堆列长度以适应多个小车从薄膜加工段到堆列形成段的转移;拉伸比的增加一般也伴随着最高车速的成比例的增加，这要求改变减速的速率。这个容易地和迅速地改变拉伸比的独特特点也使薄膜拉伸比能够迅速地、低成本地实现最佳化，而不用关闭生产线，不用为新增量改变的拉伸比制造和装备新部件。在商品同步双轴向薄膜拉幅机中，在启动后不能改变同步MD拉伸，因此启动时的同步MD拉伸比和连续操作的同步MD拉伸比不得不是同样的。然而对于一些薄膜聚合物来说，存在着在高拉伸比下穿引时出现薄膜撕裂的问题。而本发明的***克服了这个问题。此外，本发明用少数移动部件和一个开环（没反馈）控制***提供小车运动的精确的可预测的控制，而不用固定螺距的机械螺杆和链条或位置和驱动信号反馈***。本发明的同步双轴向拉幅机能以比以前可能的高得多的拉伸比和生产线速度工作。

所以，本发明给本技术领域提供改进的方法和装置来在拉幅机中环绕着环路推进小车，并且通过提供由同步马达控制的、有效的薄膜拉伸操作和通过确保靠使用相对低价的磁滞马达以可控的方式将小车移回到小车堆列中来解决至今现有技术所面临的各种问题。本发明还确保在小车聚集段中的堆列的那些部分中的小车总是靠接着的，并且在进入拉幅机的前进侧之前它们也是以正确的可控恒速移动的。

本发明不仅在线性马达***上而且也在拉幅机中双轴向地拉伸塑料薄膜的已知***上体现出本技术领域的较大的进步。

简要地描述本发明，本发明提供了一个用来在拉幅机中拉伸薄膜的改进方法和装置，其中，用同步和磁滞马达在总体控制下贯穿拉幅机的相对环路来推进拉幅夹。

图1    是本发明的一个线性马达推进***的一个等角视图，该***用来环绕一个闭合环路或轨道推进小车或履带式车辆。

图2    是本发明的双次级小车的等角图。

图3    是随着次级小车环绕闭合环路运行一种情况的次级（小车）速度对位置的函数关系的曲线图。

图4    是在一给定的时刻的该***的示范平面图，示出了环绕闭合环路分布的小车。

图5    是用来围绕一部分环路推进小车的一个上部的第一初级的平面图。

图6    是用来围绕剩余部分环路推进小车的一个下部的第二初级的平面图。

图7    是线性磁滞马达的力对滑移的函数关系的曲线图。

图8    是当次级围绕闭合环路运行时三种情况的次级（小车）速度对位置的函数关系的曲线图。

图9    是堆列形成段的两条稳定的工作曲线的曲线图，示出了改变小车上的摩擦的效果。

图10是本发明的同步双轴向的拉幅机的示意顶视图。

图11是沿图10中线11-11取的两个相对的环路的典型截面视图。

图12是在薄膜加工段中与长形的初级相邻的、从图11中的12所见的主动小车的典型的放大截面图。

图13是在堆列形成段中与长形的初级相邻的、从图11中的13所见的主动小车的典型放大截面图。

图14是在输送段中靠接并夹持薄膜的主动和从动小车的顶视图。

图15是在拉伸段的末端分开并夹持薄膜的主动和从动小车的顶视图。

图16是从图15中的16-16所见的主动和从动小车的前视图。

图17是沿图10中的线17-17取的在薄膜加工段的末端与小车相接合的摩擦轮的截面图。

图18是本发明的控制***的有代表性的部分的方框图，其基础是US    4    675    582的图1。

图19是在小车围绕一个简化的拉幅机的一个闭合环路运行时的主动和从动小车（次级）的三种情况的速度对位置的函数关系的曲线图。

图20是图18所示的在环路的小车聚集和工作段的典型控制区的控制区驱动器的详细示意图，其基础是自US    4    675    582的图8。

图21是在环路的工作段上的长形初级中的一个转折点的平面图。

图22是图21的转折点的截面图。

图23是图20中所示的控制区驱动器的电流控制和门逻辑电路的详细示意图。

图24是电流对时间的函数关系的有代表性的曲线图，示出图23的逻辑电路如何限制控制区驱动器的半导体的开关转换率。

图25是图19的曲线图的简化的拉幅机环路的简图。

在用来围绕一个闭合环路推进小车的线性马达推进***中，存在着加速和分开小车的各种方式，但至今仍没有适当的简单可靠的方法以及装置来以可控制方式使小车减速使之与移动着的堆列重新结合。

本发明的***提供这样一种方法：通过控制与小车相邻设置的一个线性马达初级来产生对连接到每个小车上的磁滞次级起作用的电磁波来连续地将分开的小车推入一个堆列中。该初级被电划分成多组线圈绕组或区域，而每个绕组或区域被独立地控制。能对这些区域施加动力以致正在堆列的第一速度上将磁滞次级同步或异步地从第二速度推到第三速度上来。当小车碰到堆列时，在堆列入口处的区域异步地推进磁滞线圈以致将小车压在一起。这就以已知的值使小车定位，因此能够对小车移动和间隔作出相继的精确控制。

本发明的优选形式采用了磁滞和同步次级相结合，以围绕环路并推进小车通过堆列。该***提供了在环路的工作侧上和在环路的返回侧上小车的连续可预测的控制，其中，在环路的工作侧的小车间隔和速度被精确地控制，而在环路的返回侧能实现小车在堆列中可控的靠接。使用于操作和返回侧的线性马达控制协调，因此当在工作侧改变间隔规格时，能够适应在适回侧上的小车数量的变化，而不增加小车或从环路中移去小车。用于这两侧的控制也能使在操作侧上的速度递增和在返回侧上的制动和堆列条件的总变化协调。

由同步次级在环路的工作侧上细致地和恒定地控制小车的移动，并且由磁滞次级控制小车移入堆列中。在每个小车上的双次级的这一新应用在该***的最佳实施例的操作中起到了重要作用。

次级

在本申请中，“同步次级”是指它具有存在于一个磁场中的一个或多个永久磁极并与作用在其上的马达初级的电磁场无关而仍保持其永久磁极;“磁滞次级”是指它具有存在于一个磁场中的一个或多个暂时磁极，并且如果该电磁场例如马达初级的电磁场不改变极性来使该电磁场不与磁滞次级匹配，则仍然保持其暂时磁极。当在一个强非匹配的磁场中，磁滞次级的极性起变化以对应于新电磁场的极性（反极性）。

只有当次级以与推动它的电磁行波（此后常称为“电磁波”）同一速度同步地运动、即无滑移时，并且当其极性正确地与该电磁波一致时，同步次级才能产生其额定力。当发生滑移时，同步次级的力和速度变成不稳定的，该次级可能停下来。

当磁滞次级基本上与电磁波同步地（无滑移或滑移非常低）运行时，它至少能产生第一力，或当与电磁波异步地（相当大的滑移）运行时能产生第二力。在很低的滑移区域中，该力处于无滑移和很大滑移的程度之间。只要反力不超过其第二力，使它以与电磁波相同或相近速度 运行，该磁滞次级就能基本上与电磁波同步地被推进。磁滞次级也能以基本上不同于电磁波的速度异步地运行推进，并且连续地产生其第二力而与滑移无关。当其第二力大于反力时，磁滞次级速度将基本上达到电磁波的速度。当其第一力大于反力时，磁滞次级速度将达到电磁波的速度，并且其极性将与电磁波的极性相对应（反磁极），而次级将与其同步运行。

概括地说，同步次级只能与电磁波同步地被推进，而磁滞次级与该电磁波基本上同步或异步地被推进。在本发明中，在小车接触堆列之后和它们到达小车聚集段的入口之前，这后面的原理使连接到小车上的磁滞次级总是将小车压在一起，在本发明的***操作启动之前在小车聚集段的小车的移动受到控制。

闭合环路

具体参阅附图，图1示出了根据本发明被推进的小车运行的闭合环路。这样的小车1由一个轨道2支承着并被导引，该轨道2限定小车围绕环路运行的路径。上和下次级3和4被连接到每个小车车体上。该轨道使次级3和4跟上、下线性马达初级5和6成固定距离（为清楚地见夸大了）设置，初级与轨道相邻设置。

在图1和2清楚地可见，每个小车1基本上为主要地围绕着轨道2的“C”形结构。在“C”形的外面是适合例如用来固定要被小车移动的物品的第一表面7。

在一个优选实施例中，在“C”形小车1的顶部，一个同步直线马达次级3被连接到第2表面8上。这样的次级包括两个带有向外指向以形成以11表示的磁通路径的永久磁铁9和10，该磁通路径包括上初级5。被固定到一个高导磁率护铁12、例如钢或铸铁上的这些磁铁，其磁极分隔开等于上初级5的磁极矩的距离λs，它们形成了与初级5的相对置表面的形状相适应的第三表面85。该磁铁材料可以为普通永久磁铁材 料例如钨或铬磁钢，或永久稀土磁铁例如铝镍钴合金、钴磁钢、或最好为钐钴。

另外在该实施例中，在“C”形小车1的底部上，一个磁滞线性马达次级4被连接到第四表面13上。这个磁滞次级由磁滞材料15组成。当在由下初级6产生的电磁场中时它在其下表面形成磁场。该次级最好也可包括一个高导磁率护铁14。然而在某些情况下，可更方便地将磁滞材料固定到具有低导磁率例如铝的一个表面上或一个非金属表面上，或者将该磁滞材料沿其边缘固定，不带衬垫表面。有时也最好将磁滞材料固定在开槽的、高导磁率的表面上。这样的变化常用在旋转的磁滞马达中。该磁滞材料的下表面形成了一个与下初级的对置表面的形状相适合的第五表面86。小车车体84可由通常也形成护铁12和14的一种高导磁率铁或钢组成。该磁滞材料的几何参数（厚度、形状、面积）是确定在电磁磁场中产生的力的一个因素。该磁滞材料是具有高磁滞的材料并可以是如上面所列举的未磁化的磁铁材料，最好是未磁化的铝镍钴合金。下初级6和该磁滞次级4形成类似于11所示的磁通路径。这个带双次级3和4的新颖小车1在本发明的优选操作中是很重要的。

下初级6的磁极距λh不必与上初级5的磁极距λs相匹配，且由于磁滞材料没有固定的磁极，下初级的磁极距可以是任何常规磁极距。然而在优选实施例中，上、下初级的磁极距是相同的，也就是，λs＝λh＝λ。

正如所示，在每个小车上的8个辊子16的***在矩形轨道2的4个长形表面上运动以保持小车的定向，并且为沿轨道的小车提供减摩擦运行。如图1和2所示，磁铁9和10以及磁滞材料15的外表面与初级5和6的相邻表面贴近地隔开恒定距离的间隙82与83（为清楚而夸大示出）。正如所示，初级和磁铁以及磁滞材料的表面可以是平面的，或者对于某些应用场合来说该初级可以具有长形的凹或凸表面，而磁铁和磁 滞材料的形状是相匹配的。例如，该磁铁能形成一个凸形表面，并在运行的方向上延伸，该凸形表面与延伸的凹形初级表面贴近地隔开。如果当磁滞次级与下初级相邻时它总是沿一个半径运行，该外表面也可以是一个圆环形表面。一般来说，次级的外表面和初级的相适应表面构形成使得在移动的次级表面和靠近隔开的初级表面之间保持一恒定间隙。

在图1、4、5和6中可清楚看出，上部或第一初级5贴近轨道2设置在以17标示的环路部分内、在对每个小车上的上同步次级3起作用的位置上。下部或第二初级6贴近轨道2设置在以18标示的环路另一部分内以作用在每个小车上的下磁滞次级4上。这些初级在闭合环路中推进双次级和它们连接到其上的小车通过该***的三个主要作用段：一个小车聚集段41、一个工作段42和一个堆列形成段43。以后将更详细地描述在这些段中的工作。

图4是由圆圈表示的围绕闭合环路运行的小车I的“快照”的平面图。示出这些小车装设在上和下初级5和6上。图5和6是这样的初级（阴影部分）的平面图，示出其在环路中的相对位置17和18。

上初级

如图5所示，上线性马达初级5被分成多个区域，诸如第一区域19和第二区域20、21、22等以使同步次级3在环路的小车聚集段和工作段41、42内的运动中能够同步控制。在前述的Hommes和Keegan的专利US4，675，582中示出了用来控制这样的次级的适用***。

在该专利中，同步线性马达初级被电划分成多组线圈绕组或区域，每个区域独立供电、独立控制。每个区域由带有转换开关来转换直流电压以提供一个合成的三相交流电力波形到每个区域中的线圈上的区域驱动器供电。每个区域驱动器具有一个带有稳态记忆和存取器的区域控制器以按给定操作条件向区域驱动器提供转换指令。在每个区域控制器中的这些记忆器包括有同样数量的预定二元转换指令以形成能在频率中两 个极限之间倾斜的一个转换波形。这些稳态转换指令同时从所有区域控制器输出并被一共用时基进行调整以一致地启动、逐步通过、结束并再启动在每个区域控制器中的每个记忆器的存取。在本发明的工作段42的一个加速部分57中，这就使速度变化着的、重复的电磁波沿及时被协调的初级所产生以分别一个接一个地推进同步次级通过该加速部分。这样一个波的频率对时间的函数关系曲线是锯齿波形的。在该部分中，在一个区域中在某个时间决不会存在多于一个的次级。当需要改变操作条件时，存取在每个区域控制器中的过渡记忆，这过渡记忆具有用来推进几个次级的指令，每个指令按需要分别推进每个次级。在该过渡终止时，只要需要保持在新的操作条件下，就要重复地存取不同的稳态记忆以同样地推进每个次级。一个中心控制器协调在所有区域中从一个控制记忆到另一个的同时转换。一个***计算机协调整个***的工作。

本发明的***的小车聚集和工作段41和42紧密地协调，并且在这部分的环路中在该些段中的小车移动处于上第一初级5的控制之下。在这些段中，包括第一区域19、第二区域20到22的初级的每个区域具有其自己的独立驱动器和控制器例如23、24等和25，它们分别被电连接到这些区域上并由一个中心控制器27所协调，该中心控制器27包括一个时基40和一个计算机51以形成线性同步马达控制***。当由区域19供能并由驱动器和控制器23控制时，该***为在小车聚集段41中在部分靠接的小车堆列中的多个小车提供同步控制。当每个小车沿环路的工作段42加速并从相邻的小车分开时，该***也能为每个小车1提供独立的同步控制，虽然在工作段的加速部分57中所示有多个区域，但在最简单的情况下即当小车靠接时，在相邻的小车上的同步次级拉宽分离开，加速部分57可仅由几λ长的一个单一区组成。借助这起始宽间隔，次级能被分别地加速，并且在一个加速度区域中在某一时间决不会存在多于一个的次级。

下初级

虽然刚描述的同步线性马达***用来加速小车是高效率的并还可用来将小车返回到堆列中，本发明提供了一个改进***，特别是用来在环路的返回侧使小车堆列。该堆列工作是在下线性马达初级6的控制之下的。

如图6所示，这样的线性马达初级也被分成多个区域，例如第三区域28、29、30和31，以致在小车通过环路的堆列形成段43时使小车得到受控的逐步的减速，并在小车遇到在小车聚集段41中的聚集的小车堆列前使这些小车得到受控的碰撞和压靠。在每个下初级区域中电磁波的速度是恒定的，不是变化的，并且由于不总是存在与小车上的磁滞次级具有同步关系，所以在这些区域之间没有临界相位关系，该临界相位关系在这些区域之间要求精确的波形协调。由于这些原因，常规马达驱动和控制能被用于下初级6的每个区域，例如驱动器/控制器58、59、60、61，它们分别被电连接到初级的第三区域28、29、30和31上。常规的反相器型驱动器最好用在***的这部分上。根据***需要，其频率由计算机51控制。

如图4所示，小车聚集段41具有一个入口和一个出口。在本发明的***操作中，临界情况是在小车1到达聚集段的入口之前，将在磁滞次级4的控制之下的小车推入移动的小车堆列中。特别是，在堆列形成部分43的这部分中这些小车由下初级6的区域31推进，该区域作用在每个磁滞次级4上以致在小车到达聚集段41的入口前被推入堆列中并连续施压以将小车推在一起。

小车堆列

在***操作期间，重要的是在环路中有一个移动的小车的堆列80，如图4所示。这种堆列具有一大约在34处的入口和一大约在33处的出口。小车的“移动队列”或“移动堆列”是指小车靠接着的一个区域，它具有在环路中的位置是“固定”的区域的出口端，并具有移动小车连续 进入入口端、通过该堆列并离开出口端。在该堆列的出口端，这些小车应该以一个精确地已知速度和位置被同步地推进，该速度和位置由与小车接合的某些装置例如链轮、螺杆或同步地作用的线性马达来确定。这就确保当需要分开小车时，精确地知道其准确位置和速度，而不必需要感测器或其它反馈。堆列80自身没有围绕环路运行，但堆列的一端可随堆列变化中小车的数量而移动。在小车移动通过堆列时，在该堆列内的小车都以相同速度运行。在该堆列内，小车之间的间隔是恒定的，并且小车最好是靠接着的。堆列入口和出口端在环路中的位置，不同于小车聚集段的入口和出口，在小车瞬时地靠接或从堆列分离开时，变化至少一个小车的宽度，从而重新确定堆列端部的位置。

靠接着的小车堆列80必须完全充满小车聚集段41，在该段，需要同步地推进部分堆列。如图4所示，小车聚集段由第一同步区域19形成，而该区域接合在靠接的小车上的多个同步次级3以逐渐地产生一个推进力，该推进力超过作用在堆列中的小车上的任何其它的力。这些其它的力可以是堆列压迫力（在堆列形成段中产生，以后要解释），加上作用在小车上的摩擦力和加到堆列中的小车上的外力、例如本发明***用在薄膜拉伸操作中的薄膜张力。如果所有这些作用在堆列中的小车上的力是低的，那么该小车聚集段就能够比所示的要短，例如它可仅仅从图4中的位置69延伸到33，在此处所示的小车在堆列中被工作段中的区域20和21同步地推进。然而最好是提供一个分立的区域，区域19，来为部分堆列提供同步推进。在小车上的次级3必须总是以固定的间隔并与在那里所产生的电磁波同步地进入区域19。

小车的靠接是在环路的堆列形成段中精确地固定次级到次级的间隔的最好方法，在此段中，磁滞次级4能在电磁波上滑移可变的量，但在可预测的极限内。由于在小车进入小车聚集段41之前，在磁滞次级上产生的力形成了使小车保持靠接的总压力，所以必须总是将在堆列中的在 最后面的小车设置在下初级6的端部之前。下初级的端部在区域31的端部74处固定在环路中。堆列入口34必须也设在大约52处的一个位置之后，在该处，小车减速到略为大于堆列速度的一个“超速”。该位置在环路中不是固定的而是随给定操作条件而变化的，当在讨论图8和9中将会更好地理解。该超速由在堆列形成段的端部的磁滞区域31中的预设定的电磁波速度来预定。该速度可以是高于由在同步区域19中的电磁波所确定的堆列速度的大约12.7至254cm/分。碰撞速度由超速和堆列速度之间的差异来确定，并且必须保持较低以避免损坏进入堆列的小车。由与一个磁滞次级接合的电磁波确定的超速起作用来推进小车使之受控地与堆列的入口端靠接并在堆列内将小车推入压靠状态。

由起始小车速度、小车总重、在小车上的摩擦载荷和由电磁波在磁滞次级产生的力（是线圈电流、磁空气隙、滑移以及次级几何参数的函数）来确定每个小车的最小减速距离。当确定在环路的堆列形成侧上的最大可允许的入口堆列端位置时必须考虑这些因素。在大多数情况中，努力使所有这些因素保持恒定，但机械的容差对一小车接一小车引起轻微变化。然而，这些变化的随机特性将在许多小车上平均为一个“恒值”。

在小车离开堆列形成段并进入小车聚集段之前的32处出现靠接着的小车堆列的入口端。然而，堆列的速度由在区域19中、作用在同步次级3上的电磁波的速度设定，在该区域19中，无滑移发生，并且堆列以一个恒定的已知速度推进。在区域19中的电磁波的磁极距等于成堆列的小车的磁极距，所以在该区域中的所有小车能被一个共同电磁波同时推进。然而，从堆列的一端34到下初级区域31的端部74，在堆列形成段中的区域31中的电磁波正在每个小车上的磁滞次级4上产生一个力以将小车推入靠接的状态。这个磁滞次级堆列力必须总是小于在堆列中的同步次级的总拉出力，因此保持同步地推进堆列。对于不同的操作条件，即 其中堆长增大并且在堆列中更多的磁滞次级正被推进，由每个磁滞次级产生的力要降低以将总的磁滞堆列力保持低于总同步拉出堆列力。也需要将该总磁滞堆列力保持得较低以避免小车之间的高接触力。

***总述

总起来说，本发明简要说来包括一推进小车的***，利用一线性马达通过沿一环轨2推动小车，使小车从其聚集段41的堆积状态到其间隔状态，再回到其聚集段。该***，在一最佳实施例中包括一沿着轨道第一部分设置的第一初级5和沿着轨道第二部分设置的第二初级6，该小车被绕轨道引导，每一个都有一个贴近第一初级5设置的同步次级3和一贴近第二初级6设置的磁滞次级4，每一初级都设有控制装置，从而，第一初级5推进小车通过聚集段41，并使其从一靠接状态加速至间隔状态，由此，第二初级6使小车减速，将其推到运动堆列的靠接状态，并在聚集段的入口前对靠接的小车施加压力。

小车聚集段41的入口设置在第一初级5的起始端，在靠接小车移动堆列中的在最后面的小车总是在位于第二初级6的端部之前。

此外，在本实施例中，第一初级5设有按电性分成区域的线圈，包括第一区域19和多个第二区域20～22，第二初级6的线圈也是按电性分成多个第三区域28～31。

***的基本操作单元包括一小车聚集段41、一工作段42和一堆列形成段43。小车聚集段有一入口和一出口，且第一初级5的第一区域19的一端32靠近小车聚集段41的入口设置，而另一端69最好靠近该小车聚集段的出口设置。此外，在本实施例中，第一初级5的多个第二区域20～22的第一个的一端靠近工作段42的始端设置，而第一初级5的多个第二区域的最后一个的另一端靠近工作段的终点设置。第二初级6的多个第三区域28～31靠近堆列形成段设置。该***具有在各个区域独立产生电磁波的装置，以控制推动小车1通过所有段。

上述***用于通过新的方法或操作方法推动小车环绕环路进入和通过一个堆列。在最佳实施例中，这样做使小车通过一个具有磁滞和同步的次级3和4装在小车1上的线性马达推动，这些小车1在由导轨确定的一个闭合环路上连续运行，并由靠近轨道设置的线性马达的初级的分立的区域推动。该种方法包括以下步骤：

通过作用在同步次级3上来推动小车使之在小车聚集段41中成靠接关系的堆列以使小车沿第一初级的第一区域19以一个第一恒速推进;

通过一个接一个地作用在同步次级3来将在工作段42内的小车从小车靠接的第一速度加速到小车分开的第二速度来推动小车使之沿第一初级的第二区域或区域20～22移动;

通过作用在磁滞次级4上将在堆列形成段内的小车从小车分开的第二速度减速到小车紧靠在一起的第三速度来推动小车使之沿第二初级的至少一个第三区域31移动，该第三速度大于第一速度;

在与在堆列形成段43中的靠接着的小车接触之前，基本同步地推动小车沿该第三区域31的一部分以第三速度运动;以及

异步地推动小车以产生一靠接力迫使小车进到靠接的小车中，这些靠接的小车以第一速度在堆列形成段43内运动。

本发明还包括一种控制推动多个分隔开的小车进入移动着的靠接着的小车的堆列的方法，包括利用一线性马达以第一速度推动靠接着的小车堆列，和通过在小车抵达堆列中的最后面的小车之前以比第一速度大的第三速度推动分隔开的小车来推动一个分隔开的小车使之跟靠接着的小车堆列进行受控制地碰接的步骤。

本发明还包括利用一线性马达控制推动多个分隔开的小车进入一个运动着的靠接着的小车的堆列的方法，包括以下的步骤：在抵达堆列的最后面的小车之前，在堆列形成段43中以基本上与一电磁波同步的第三速度推动一个分隔开的小车，该最后面的小车以较第三速度低的第一速 度运行;和在小车抵达堆列之后在堆列形成段43内相对于同一电磁波异步地推动这些小车。在此方法中，线性马达包含一初级和至少一个固定在每一个小车上的磁滞次级，堆列中的靠接着的小车以第一速度相对于另一电磁波同步地运行。

本发明还包括一种在堆列的一部分相对于一个电磁波异步地推动小车和在堆列的另一部分相对于另一电磁波同步地推动小车的方法。小车相对于下部初级5的区域31产生的电磁波被异步地推动，并且相对于上部初级5的区域19产生的电磁波被同步地推动。

在小车进入小车聚集段41之前，下部初级的第三区域31作用于磁滞次级4以推动小车进入堆列。在该过程中，该次级和相关的初级一起在整个***的这个重要部分起到了一磁滞线性马达的作用。

磁滞线性马达

较详细地说，一磁滞线性马达在一个在第二速度与电磁波速度之间的大的差速、即滑移内产生大致恒定的力。如任何的马达一样，电磁波的速度由初级绕组的固定的极间距（λ）的线圈中的交流电的频率来确定（电磁波速度＝2λf）。由磁滞马达的构形产生的力度由初级的线圈中的电流量决定，该初级产生作用于磁滞次级上的电磁波。图7所示为给定线圈电流的线性磁滞马达力与滑移关系曲线的典型图。力度和曲线的斜率将随电流变化，例如也随75、76处沿曲线的滑移有稍微的变化。

在图7可见，在零滑移时，磁滞力并不保持在其第二力度87和88上，而是在大约±3λ/秒滑移的范围内衰减，该区域内的曲线的准确性质是不确定的，因此图中没有示出。在零滑移或同步速度时，马达的特性类似于一永久磁铁同步马达，所产生的力刚好足以平衡马达的负载。在本实施例中，作用于小车的摩擦力示出在77、78处叠加，以便比较。在图的左面，磁滞马达和摩擦力作用于同一方向，因此，它们一起工作以减慢小车和减小滑移。在图的右侧，它们作用于相反的方向，如 果在零滑移（如78所示）时摩擦力大于第一马达力81，摩擦力将一直使小车减速，直到小车较电磁波为慢，出现正滑移。此时***在图的右侧工作。随着小车继续减慢，滑移增大，磁滞马达力增大，直到它等于如79处的摩擦力，然后出现力平衡和滑移稳定，摩擦力不再使小车减速。此时小车速度稳定下来，或基本上锁定在所示的约1.4λ/秒的低滑移的电磁波的速度上。当该电磁波速度和小车速度准确地匹配时，这个基本上锁定的状态出现，但是它在一可预定的低滑移的状态下反复地出现。如果在81处的摩擦力较第一马达力小，小车速度将准确地与电磁波速度匹配，在这个稳定的、基本上锁定的状态下，特别是当小车准确地按该电磁波的速度同步运行时，小车之间随机变数的影响基本上得到消除，所有的小车以基本相同的速度运行。这显然是一种防止小车碰撞的合乎需要的状态。

概括采用一磁滞次级马达的可能的操作模式，可以按以下方式操作：

“准确地同步”或“同步”-当外加力小于在图7中的约81和89处的第一力度以及滑移为零时，是可能的;

“基本上同步”-当外加力小于如图7中的约87和88处的第二力度，并且滑移是一个可预料的低值并随负载只有轻微变化时，是可能的;

“异步”-当外加力大于在图7中的约87和88处的第二力度并且滑移随负载显著变化时，是可能的。

***操作

当使小车减速时，该线性磁滞马达在一定距离内产生一反向的基本上是恒定的力，从而消除小车的动能，小车的能量由其质量和速度决定。由于消除了动能，从而减小了其速度。减速度可以用一种或两种方法改变。第一种方法是改变初级的电流，从而改变作用在磁滞次级以及 小车上的力。第二种方法是保持电流恒定，因此也保持力恒定，而改变力所作用的距离。第二种方法是通过改变在磁滞次级跟电磁波基本上锁定之前发生滑移的距离来实现的。作用在运动着的小车上的摩擦力也使小车减速，但这通常是一种难以控制的力，并且也可能各小车不一样。因此，最好通过以比较高的力度操作磁滞马达来使摩擦力中的微小变化的影响减至最小，以使摩擦力的变化对作用于小车上的总的降速力只有小的相对影响。由于这个原因，改变减速度的第二种方法较好，因为马达力可以保持在一接近恒定的高水平。将特别参照图3对这一方法作详细的描述。

本发明的***的一个典型的操作参阅图3、4、5和6就可清楚看出。为了简化讨论，假定零滑移时可达致的最大马达力较摩擦力大，因此小车速度等于该电磁波速度，小车将准确地同步运行。在图3中，速度与位置关系图的实线表示小车速度，虚线表示一个次级承受的电磁波速度，为清楚起见稍微错开地示出。曲线的起始和末端位置连接形成一个环路，大致相应于图4中的位置53。小车由一从环路的工作段42的位置33伸展的连续贴靠着的堆列被推动成在35处的分隔开的状态，然后一起沿着环路的堆列形成段43运行，大约在34处进入堆列，并以由电磁波控制的速度通过处于靠接状态的小车聚集段41，其电磁波由区域19产生，并作用于每个小车的上部同步次级3。小车在加速段57由独立控制的上初级5的上初级区域20～22分别加速，上初级产生的电磁波起到分别加速上同步次级3的作用。在所示的实施例中，在从69伸展至35的工作段中有13个独立受控的区域。

在图4所示的实施例中，环路中有36个小车。小车以22.2λ/秒的第一速度运行，相互靠接并且两个中心距离间隔一个小车的长度，进入工作段42的加速段57。在加速段的末端，它们隔开4个小车的距离，并在离开工作段42之前达到最后的第二速度88.8λ/秒。小车以一定速度 运行并且间隔变化4倍。产生电磁波的交流频率在每一区域按重复的锯齿形波形变化，以产生这种加速。然而，在锯齿形波形的一个区域的回程部，次级并不在这一区域内，它们只是承受一个连续地增大的电磁波，如图3中的虚线的倾斜部所示。在工作段42的这些区域，一次不会有两个以上的小车在一个区域内。

在工作段42一端的附近，下初级从70处开始设置，并产生作用于每一小车的下磁滞次级4的电磁波。由区域22产生的最后的上初级的电磁波，以其最大速度、如图3中44处所示的88.8λ/秒的速度运行，并当每一小车到达该区域的末端时，以该速度推动同步次级3，区域28的第一下初级的电磁波，以45处的约76.9λ/秒的速度运行，该速度由在初级中产生该电磁波的交流电的恒定频率决定。小车上的磁滞次级将起先在该电磁波上滑移，并当其在35处进入堆列形成段即开始减速。该小车将连续减速，直到在大约46处达到区域28的电磁波速度。在单独的一个减速区域，如区域28，一次可以有几个小车。磁滞次级4在达到电磁波速度时将停止滑移，并象一同步次级那样工作，且使小车以76.9λ/秒的电磁波速度运行。

在下一个下初级区域产生的电磁波，如虚线47处所示，以59.4λ/秒的速度运动，该电磁波将起到进一步使设置在每一小车上的磁滞次级4从76.9λ/秒减速到59.4λ/秒。下一个下初级区域30进一步使小车减速至在48处的33.9λ/秒，且其后的区域31使小车在49处降到一个超速度、或第三速度26.7λ/秒。

小车碰到堆列，该堆列在区域31内大约在位置34处以第一速度22.2λ/秒运行。在小车聚集段41，该堆列速度由区域19内虚线50处的电磁波速度22.2λ/秒决定。撞击时小车与堆列间的差动速度或撞击速度是4.5λ/秒，该速度低到足以被每小车上的常规吸震装置、诸如一种橡胶吸震器所吸收。在撞击吸震之后，该吸震装置不应妨碍小车正确间 距靠接，使之与在小车聚集段41的区域19内同时推动多个小车的一个共同的电磁波同步。由于次级在区域19内并不是独立地加速，因此在该区域它们都能够由一共同的电磁波同步驱动。

对于环路中给定总数的小车而言，堆列长度的变化是环路工作段小车间隔变化和所达最终速度变化的结果。如果工作段小车间隔减小，则该段小车数增大，堆列形成段小车数减少。相反，如果工作段小车间隔增大，则该段小车数减少，在堆列形成段的小车数增大。

然而，小车在堆列形成段的分布是可以变化的，这取决于必须消耗的能量的量（根据小车的最终速度）和下述的一些“想望的结果”的限制。在一些例子中希望使环路中的小车数减至最少，可以在小车离开工作段并进入堆列形成段的时候增大小车速度，使其超过第二速度。这会使小车较所述堆列形成段不产生加速的优选情况要早到达堆列。对于同一堆列长度，当小车较早到达堆列时，在堆列形成段中、从而在***中所需的小车就要少一些。堆列的长度或堆列入口位置将受小车分布的影响，这一点，参看在以后要讨论的图8就会明白。

减速与堆列

在选用减速特性曲线、亦即小车减速时的速度对位置关系曲线时，通常有许多不同的曲线可以获得想要的结果。必须控制的关键参数是堆列入口端的位置。必须维持两个关键条件：

第一，最小或最短的堆列入口位置“B”必须在小车离开最后一个下初级（磁滞）区域31之前出现，如图3所示;否则小车将不被推压在一起，并且到达时不与上初级区域19的电磁波同步，随后的在同步加速段控制小车就不可能。

第二，最大或最长的堆列入口位置在小车达到诸如前面“0”位之前必须不出现;否则，撞击速度不再被准确地控制，小的堆列端位置的变化即导致撞击速度的大变化，其结果会损坏小车。

这两个条件仍不能决定选择精确的操作条件的解决方案。其他有助于选择回程区电磁波速度设定点的限制将要讨论到。在对上述磁滞马达的描述中，控制磁滞马达的最佳方法是保持力、即电流恒定，以及改变小车在每一区域减速的距离，在恒定力下减速小车的一些“想望的结果”叙述如下：

A.每一小车在离开每个减速区域前应基本上锁定在该区域的电磁波上，因此小车速度在每个区域按一已知值来校核;

B.每一小车在达到超速（位置“0”）后应到达堆列实际入口端位置（S），至少相隔一预选距离p（比方4λ），和至少某预选定距离r（比方10λ）才到达堆列位置B的最小一端。这就使位置S能有一些变化，而勿需达到两个关键条件的极限。

C.每一小车在到达实际堆列端位之前以超速度运行的距离d被减至比某一预定距离u（比方8λ）的小的最小值，小值的d导致小车更迅速地赶上堆列。然而，距离d也应较p稍大一些，以避免靠近一个对操作状态的小变化需要改变几个控制区域的频率设定的极限来运作。因而，距离d应大于p而小于u（4λ＜d＜8λ;实际值将随***的总体尺寸、牵涉及的小车数、速度等来改变。

D.当从一个工作状态变到另一个工作状态时，减速总是以平稳有***的方式从一个区域到下一个区域逐步地进行。

E.堆列应在其他制约的限制内尽可能地长。为此，在堆列成形区的所有区域内小车速度应尽可能地高。长的堆列允许堆列长度在实际操作中导致***误操作的第一个关键条件被破坏以前有最大的变化。

这最后的“想望结果”是重要的结果，它具有显著的益处，增强了***的可靠操作。当小车运行基本上锁定在恒定速度的电磁波上时，小车的运行是最能够预见的。通过在堆列形成段尽可能长的时间保持高的恒速，然后在短距离内迅速减速，小车迅速抵达堆列就能保持了长的堆 列。在高的恒速下碰撞机会极小;显然，在堆列中没有碰撞;快速减速使小车只在可能的最短时间内受到碰撞。此外，快速减速所需的较大马达力倾向于使一些随机影响、诸如摩擦力减至最小。

由其驱动频率决定的减速区域的电磁波的速度可以用多种算法的任一种来选择。一个这样的控制算法利用一套根据每一区域中能量消耗的百分比的迭代法进行。在一个区域内消耗的能量百分比等于由平均减速力F乘以发生减速的距离△L得出的该区域内用于减速小车的能量除以由该力F乘以该区域的长度L得出的该区域能提供的总能量。该算法要求在每一个小车减速的区域内消耗的能量百分比相同。在一次迭代运算中，选择了一组可能的减速区速度，然后这些速度被送入一运动模型，该运动模型根据已知的减速力、如从图7得到的、计算小车通过***的运动。最初的一组迭代运算决定减速应开始的地方（那一个区域），最后一组迭代运算调整消耗在每一减速区域的能量百分比，直到结果与所有限制条件、如上述的“想望结果”一致。

***的稳定性

图8示出类似于图3的环路中的速度对位置关系的三条曲线37、38与39，但所示的三条不同的速比示出***是怎样补偿的以及堆列端位的实际入口是如何移动的。曲线37表示达致4：1速比的第一操作状态，如图3所示，但速度较低。注意堆列端入口S，在图3中是135λ处，而在图8中，S-37是在121λ处，使堆列长一些。然而，在堆列形成段内的小车数，在两种情况下都相同，但在图3中，小车从88.8λ/秒减速，其小车能量（1/2Mv²）较图8中的大得多，图8中小车从44.4λ/秒减速。由于减速力在两种情况下最好相等，在图3中力必须在一个长得多的距离上作用才能消耗该较大的能量。由于小车不能在一减速区域的中部开始减速，减速区域的长度和数量也影响次级的分布。减速“步骤”只能在各区域的入口处开始，如图3和图6中所示的70、71、72和73处。

曲线38表示达致5：1速比的一个工作状态，它较曲线37在工作段增大了小车的间隔，因此，也增大了在堆列形成段的小车数，这导致了堆列长度有小量增加，如由堆列端S-38移到S-37的左侧所示。

曲线39表示达致3：1速比的一个工作状态，与曲线37比较，它减小了小车在操作段的间隔，因此，减小了在堆列形成段的小车数目。这导致了堆列长度有小量减小，如由堆列端S-39移至S-37的右侧所示。

尽管事实上用于在环路回行侧推动小车的磁滞线性马达不总是同步的，以及并没有采用反馈，然而，它在单个小车驱动力或摩擦力的预期变化下是一个稳定和可靠的***。这是由于下列原因：

1.当磁滞次级在离开每一区域之前达到同步速度时，每一正在减速的小车的速度跟在每一区域的一个设定值进行校核，从而限制了发生变化的时间和距离。

2.以恒定的超速驱动小车进入堆列，使小车能够赶上、或堆列长度能快速变化，以补偿不受控制的变量的变化，从而防止了堆列的入口端到达非工作位置。

3.对在堆列形成段的区域频率设定点要选择成使堆列入口端位起始设置在已讨论过的、会引致操作问题的两个极限位置之间。

为示出***自行补偿的能力，重要的是要了解，一个小车在堆列形成段花的总时间，对同步工作段的一个给定工作状态是一个固定时间。对每一个离开工作段并进入堆列形成段的小车来说，一个小车必须离开堆列形成段，进入堆列，并从而将一辆小车送回工作段。图9示出在堆列形成段中的一个非控制变量、诸如小车摩擦力、的变化对***的稳定性的影响。

为建立用于评估摩擦力变化的***模式的基本状态，保留了图3的工作段的状态，通过假定小车摩擦力的数值变化来改变堆列形成段的状态。为夸大最坏状态的影响，设基本状态的小车摩擦力为平均小车减速 力的17%。（正常摩擦力近似于图3情况的13／4%）。对于这个基本状态，每一减速区域电磁波的工作速度（与驱动频率有关）是确定了的。在图9中，这些速度值和其他变量保持恒定，而平均小车摩擦力变化为加减50%。对于具有17%的摩擦力的基本情况，堆列位置S-54为75.3λ。为清楚起见，省去了基本状态的减速曲线。虚线曲线55表示将小车摩擦力降到约81/2%的结果，此时小车减速并不是太快（由于摩擦力有助于减速），因此，小车较快到达堆列，以便通过向左移动到在S-55处的位置74λ使堆列稍为增大来补偿。然而，由于堆列增大，小车以较低的速度运行较长时间，使堆列形成段的总时间保持相同，这就建立了曲线55的新的稳定工作状态。

曲线56表示假定小车平均摩擦力增大到251／2%的相反状态。在这种情况下，小车更迅速地减速，并花较长时间到达堆列，该堆列为进行补偿已经向右移动到在S-56处的位置76.7λ而稍微缩短了一些。然而，此时小车以较高超速运行较长距离，从而使堆列形成段的总时间保持一样，而且，建立了曲线56的新的稳定工作状态。特别要注意，在曲线55和56的两种情况下，堆列入口位置S-55和S-56并未达到该工作状态的关键极限O-55、O-56或B。

在此处所示的状态中，减速段短，从而受间隔变化影响的小车数较少，堆列入口位置的变化可以以几个λ来测量。在具有一个也可包括比图3中44处所示的为长的一个恒定速段的长的加速段的环路中，在到达堆列形成段之前涉及更多的小车，但在这种情况下，磁滞马达工作正常并能容易适应堆列入口位置的100λ以上的大的变化。

线上变化

在从零速度起动期间以及在如图8所示的从一个速比变到另一个速比期间，堆列形成段内的每一区域的电磁波速度必须在操作过程中周期性地进行调节。这是在小车改变能量（速度）和/或改变进入堆列的间 隔时维持一个稳定的堆列入口状态的需要。通过约每1/2秒将驱动频率调整到新的计算值来不断修正堆列形成段的电磁波速度，将会在堆列形成段获得所需的稳定性。小车速度和进入堆列形成段的间隔可由工作段预定的操作状态得知，这些已在前面引述的Hommes和Keegan的专利US4675582中讨论过。***计算机51控制堆列形成段的区域驱动频率调节，并使其与工作段的操作状态协调。计算机控制***的这种功能对该领域的普通技术人员来说是公知的，因此毋须对控制的细节进行进一步讨论。

***变异

在图1和图4所示闭合环路概念的方案中，由于在下部初级的末端74和上部初级的始端32之间存在间隙，因此，线性马达的初级并不是连续地作用于一个或另一个次级上。

在一个改进的***中，沿堆列形成段，下部初级也可以在区域之间具有间隙，以节省初级的造价以及为了结构上的方便。由于小车被从一提高了的速度减速，它们就有足够的惯性以可预定的方式通过这些间隙。由于希望保证小车在断路时不至于“搁浅”，可以在这些间隙处提供某种形式的辅助设备或操作助推器。

小车聚集段也可以在区域19含有间隙。例如，由于弯曲的初级制造困难，造价昂贵，区域19可以在转弯的曲线节段的前后含有两个直线节段，在曲线节段里没有设初级。两个分立的直线节段可以像一个单一的区域一样一起工作，并能按在充满直线节段和曲线节段的靠接着的小车上的次级同样的节距机械地分隔开。靠接着的小车可以被推过不供能的曲线节段。

采用一个具有同步和磁滞次级的小车的方案已作了描述，此处，一个初级一次只作用于一个次级上。还设想到在同步次级经受作用时，可以加进一个初级同时也作用在磁滞次级上，用相同或不同的电磁波。这 样就具有在小车上提供附加驱动力的益处，并可以用来阻息与同步次级相连的速度振动。

还设想到，可以去掉同步次级和上初级，而且，可以将下初级延伸以推动磁滞次级完全地围绕环路。在小车聚集段，可以同步推动磁滞次级以保证小车在环路的各点的已知的位置对时间的关系。在环路的工作侧，既可以用用于同步次级的相同的区域和电磁波节段来同步地推动磁滞次级，也可以异步地和用与堆列形成侧的方式相对的方式来基本上同步地推动磁滞次级。当磁滞次级被异步推动时，应将在***中的给定位置的每一小车的负载的百分差减至最小，以保证从小车至小车的可预见的运动。这是需要的，使每一小车通过工作侧所需的时间可以预见并能重复。这将降低在堆列形成侧减速期间不受控制的碰撞的可能性。

在本发明的最佳实施例中，线性马达用于整个过程的推动，但通过磁滞线性马达结合一个跟小车接合的机械链轮和/或螺杆来推动小车也是有利的。例如，在一薄膜拉幅***中，如Hutzenlamb的美国专利3，932，919所公开的，一链轮跟堆列中的小车接合，并跟一个速度和位置能够精确地控制的驱动装置防滑移接合以第一速度同步地推动这些小车，并起着小车聚集段的作用。然后，小车毗邻着转到（即，保持同步）一个与链轮同步啮合的、带有增大的螺距的螺杆。螺杆起工作段一样的作用，同步地使小车分隔开，并将小车同步推动到第二速度。在这点上，本发明的磁滞线性马达可用来跟小车接合，并以第二速度推动这些小车，然后通过将小车减速至第三速度使小车返回到堆列，以一受控的碰撞速度与堆列靠接，并将小车压入堆列，从而起着堆列形成段那样的作用。这样的一个***省去了使小车返回的、诸如链条、降螺距螺杆和可调节距螺杆构件的昂贵的、复杂的速度限制***（用于本专利），这些构件在每次选换不同增大螺距的螺杆时都必须更换。为实现改进的操作，每一小车设置一个磁滞次级，一个带有多个区域与控制装置的初级在沿 循环路的适当的位置设置。根据本发明的技术，可以操纵磁滞线性马达使小车返回堆列。

拉幅机

在本发明的最佳实施例中，线性马达用于在拉幅机的整个相对环路上推动小车来拉伸一材料幅料，如塑料薄膜。在环路的工作段中，控制单独的小车对使其与相邻的小车对分隔开，在该处薄膜在拉幅机的薄膜加工段被纵向拉伸。还有另外一个实施例，其中，在每个由线性马达在整个环路上供能的小车之间加入从动小车，从动小车在拉幅机的小车聚集段和工作段不承受动力。在堆列形成段中，主动和从动小车都由线性马达推动。

更具体地，尤其是参照图10、11、12和13，示出一个装置或拉幅机901，适用于拉伸一片状材料幅料961，如塑料薄膜，来改进其特性。图10的拉幅机由两个相对的、镜象对称的夹持环路900和902组成，该环路使薄膜沿设备的前达侧移动，以同时在横向和机器方向传送、拉伸和稳定化处理薄膜，横向（TD）拉伸是用常规的方式使每个环路的薄膜夹持导引轨扩展开而获得。机器方向（MD）的拉伸是通过沿着导轨的前进侧加速一对主动夹持小车如906和908，用同步线性马达使其从相邻的主动夹持小车对、如898和899上分离开，以在相邻的夹子之间拉伸薄膜。无动力的从动夹持小车设置在主动夹持小车之间，以减小薄膜边缘的扇形形成。当夹持小车到达环路前进侧端头时，它们在返回侧的摩擦轮993和995相接合，摩擦轮松开夹子以脱开薄膜边缘卷边，并将小车从前进侧的第一初级传送到返回侧的第二初级。在返回侧主动和从动小车都用线性磁滞马达减速，并靠接成堆列，其后，在离开返回侧之前，主动小车再次由同步线性马达驱动。夹持小车再次循环到前进侧入口，以再次接合进入的薄膜。在每个环路的前进（薄膜）侧，一个由计算机1018监控的控制***同时并独立地精确控制着几百个主动夹持小车，并将所有的 夹持小车一起带入返回侧的堆列而没有损坏性的碰撞。

在该设备的操作中，一个要拉伸的薄膜幅料由供给源916供给，如由一个供给辊或从一个薄膜铸塑工序来，并由适当的装置送进一对相对设置的长形闭合轨环路900和902之间的拉幅机901。两个环路900和902对称，其组件镜面对称。为便于描述环路的组件，一个组件仅示于一个环路中，另一环路将以第一个组件加上′标示。小车，例如主动小车906、908、927和928，分别成对对称地沿环路900和902的前进侧910和912被推动，即成对小车如906和908沿直线914对准，成对小车如927和928沿直线925对准，所划两条直线均与两环路前进侧之间对中的中心线904垂直。

每个轨道的环路具有数个部分，落入拉幅机的前进侧910和912以及返回侧903和923之中。轨道的第一部分确定了拉幅机的一个输送段918，在该段，在进行拉伸之前，薄膜通过将其加热至要求的温度进行整理，而不允许出现拉伸。轨道的第二部分确定了拉幅机前进侧的关键的拉伸段922。轨道的这些部分典型地从机器的中心线向外分开，用以使幅料在机器方向被拉伸的同时在横向也被拉伸。轨道的第三部分与拉幅机前进侧的第二部分相连接。这些部分互相相对，一般与机器的中心线等距，并在其间确定了设备的一个稳定处理段926，在稳定处理段可能发生小量的MD和TD拉伸或松驰。拉伸和稳定化处理段之间的划分线924，随薄膜加工条件的变化，最好能在拉幅机的上下游移动，这将会在以后讨论到。

这些轨道的第一、第二和第三部分，一起确定了构成拉幅机前进侧910和912的薄膜加工段。由构成返回侧903和923的第四部分使机器的轨道完整，在该返回侧，拉幅机的夹子松离薄膜。返回侧将轨道的第一部分和三部分连接，以完成环路。

参照图10，设置了许多主动小车如927、928、896、897，用于在 长形轨道环路900和902上运动。如图所示，在主动小车927和897、以及928和896之间分别设置了许多如931和933、935和937的从动小车。最好参见图12所示的主动小车，其中，主动小车和从动小车都有装于其上的拉幅机夹子959。它用于当其进到拉幅机901时，夹住薄膜的边缘，并在它由小车使其通过前进侧之后松开薄膜。在拉幅机的前进侧，从动小车首先夹在主动小车之间推动，然后，当主动小车分离开和拉伸薄膜的时候，由所连接的薄膜推动。在松脱薄膜之后，主动和从动小车都沿拉幅机的返回侧被推到重复拉伸操作的位置。图14示出了主动小车和从动小车，如927、931、933和897，它们出现在拉幅机前进侧的输送段，在此处它们靠接，并夹住未拉伸薄膜的边缘。在图15中，示出了相同的小车，它们出现在拉幅机的拉伸或稳定化处理段，在此处主动小车分离开，从而拉伸薄膜，而从动小车，由于与薄膜夹在一起，也由薄膜自身将其拉动。在图15中，间断线表示，如果没有从动小车夹子，薄膜边缘会出现的过大的扇形。

主动夹持小车具有同步的次级与其相连，它们在环路902的前进侧和返回侧的一端由机械地可分开的第一初级975、977、979、981、983、985、987、989和991与其电磁偶合。环路900有相应的第一初级，其位置与环路902的成镜象。前述的线性同步马达控制***用于第一初级来控制主动小车的推动，如沿轨道上的前进侧910和912的906和908。计算机1018监察着该***的控制。两前进侧以某种方式并列连接，当每一成对的夹子通过拉伸段和其他薄膜加工段时，对这些成对的夹子进行总的控制。

主动和从动夹持小车都装有磁滞次级，它们在两环路的返回侧由环路902中机械地可分开的第二初级939、941、943、945和947与其电磁偶合。环路900具有与环路902相应的第一初级的镜象位置。相对环路上的第二初级以对成组，它们从计算机1018接到相同的操作指令来 实现控制的目的。上述线性磁滞马达控制***用来控制主动和从动小车的推动和堆列，并当作用于主动小车的同步次级由第一初级、如环路902中的975、再次偶合时，维持堆列小车的压力靠接，然后离开返回侧。

在典型的应用中，材料幅或薄膜961成形于上游916，并被喂入拉幅机的入口920。相对的主动小车对上的拉幅机夹子沿相对的薄膜边缘在920处顺序夹住相继的区域，并拉动它以恒速通过输送段918，在此薄膜被加热而不拉伸。夹在主动小车之间的从动夹持小车在输送段也夹住薄膜的边缘，并被靠接的主动小车带走。轨道在921处扩展开，从而横向拉伸薄膜，大约与此同时，相对的主动小车对分别被加速，使其与相邻的一对分离开，并在拉伸段922同时纵向地拉伸薄膜。在拉伸段，在烘炉的外壳895中对薄膜连续加热，以在拉伸期间控制薄膜温度。而后，使轨道大致平行，单独相对的成对小车在拉伸段924的末端达到第二速度，薄膜在926这段被稳定化处理。小车的速度和薄膜的拉伸率在稳定化处理段可以有轻微的变化。在稳定化处理段，薄膜的温度控制是连续的，该温度控制也包括连续加热或冷却。然后，在拉幅机出口929，薄膜从拉幅机夹子上被释放，并连续接到一个常规的卷取机上。每一环路上的独立的主动和从动小车，沿两小车环路的返回侧903和923返回到拉幅机入口920。

如果想要在拉伸或稳定段在机器方向放松或松驰薄膜，可以按照任一个所希望的程序逐渐或逐步地轻微减小由线性马达控制的主动小车的速度，从而获得对薄膜收缩和平整度的直接控制。在稳定化处理段，通过使拉幅机轨道如938处所示的那样稍微收敛，使拉幅机夹子侧向靠得更近使薄膜沿TD向松驰。

小车沿环路900和环路902的前进侧之间运动的对称性可由以下保证：

-邻近每一轨道提供一线性马达初级，每一初级包括多组线圈，一个初级的线圈组设计成与另一初级的相对的线圈组匹配，每一相对组的线圈电性连接，并形成了一个单独的控制区;

-每一主动小车上装一同步次级，装设的次级邻近一个初级导引;

-给每一个起始跟在拉幅机入口的一个控制区内的线圈组产生的匹配电磁波同步的环路提供连续供给的靠近分隔开设置的或贴靠的主动小车;

-向相对的初级的每一控制区域的所有线圈组同时提供预定的协同控制指令，从而在所有控制区域产生预定的协同电磁波，因此，对称地推动两环路上相对成对的主动小车通过每一控制区域，并从一个控制区域到下一个控制区域通过拉幅机。

同步次级跟初级产生的电磁波锁定，并且，只要主动小车被连续成行地供到环路的前进侧，而且每个控制区域的相对的线圈组同时收到由相同的预定控制指令产生的交流电流，这些指令同时与相邻的控制区域的指令协同，那么，主动小车在沿两环路的前进侧被推动时将保持对称。

推动拉幅小车绕单个环路的操作类似于图4、5、6所示的***。由预定的协同的控制区域的波形控制小车沿每一环路前进侧的推动，已于前述的美国专利4，675，582中公开。

图4表示拉幅机推动小车的两环路之一。图4的小车聚集段41和工作段42如前所述的那样工作，以控制推动主动小车通过图10的前进侧910和912的小车聚集段949/949′和工作段951/951′。堆列形成段象前述那样工作，以控制推动主动和从动小车通过图10中的返回侧903和923的堆列形成段953/953′。小车聚集段949/949′的工作是推动主动小车通过返回侧的其余部分。

拉幅机环路的控制区域包括电性连接的相对的线圈组。这些线圈组 在环路902的第一和第二初级以方框示出。为清楚起见，在图10中，仅仅示出了环路902的初级和线圈组，但它们也在环路900的镜象位置出现，为便于讨论，它们以环路902的数字后加撇号表示。例如，如下表示相对线圈组：

-环路902的第一初级977和979的线圈组930，与相对的环路900的相应第一初级977′和979′的线圈组930′电性连接，以构成一控制区域A;

-环路902的第一初级983的线圈组932与相对的环路900的第一初级983′的相应线圈组932′电性连接，以构成一控制区域B;

-环路902的第一初级985的线圈组934与相对环路900的第一初级985′的相应线圈组934′电性连接，以构成一控制区C。

特别要注意，线圈组930、930′来自两个机械上可分开的第一初级，其重要性以后将加以讨论。

刚才讨论的第一初级的线圈组，与沿着环路前进侧的主动小车的同步次级相邻。它们相应于图4中的区域19、20、21和22。凡是使小车分离开的地方，如在工作段951/951′，控制区域都设计成使对于一个想望的工作状态来说，当沿第一初级对称地推动主动的小车对时，在一个控制区域内同时决不会有一对以上的小车对。然而，该情况并不适用于第一恒速控制区域、如981、981′（图10），在该处小车都间隔很近，或以λ的整倍数相靠接，并以相同的速度运行。在这些控制区域中，能有许多的小车对。

拉幅小车、轨道、以及线性马达

图11所示为图10中沿横过环路900和902的前进侧和返回侧的线11-11截取的一个典型剖视图。剖视图所示为主动小车，分别如在前进侧910和912上的927/928，以及在返回侧903和923上的886/887。烘箱壳体895包围着前进侧的大部份，以控制薄膜的加热，而轨道壳888和 包围着返回侧的大部分，以便于控制夹子的温度，防止夹子在开始夹持薄膜时粘到薄膜上，或使薄膜骤冷。轨道壳还起到移动小车的安全防护罩的作用。

图12所示为图11中横过环路900的前进侧910的12处的放大图。主动小车927以其侧视图示出。图14和图15所示为主动和从动小车的放大了的平面图，图16为主动和从动小车的正视图。所设的导轨如942绕行整个环路900的前进侧和返回侧，并使前进侧和返回侧相连。该导轨用附件支承在机架962上，该导轨为一挠性结构，使得转折点平滑弯曲，其结构例如示于通过引证结合在本申请中的美国专利3，456，608以及英国专利1，504，450中。小车由可旋转地安装在车体960上的8个辊子944、946、948、950、952、954、956和958支承在导轨942上。在MD或纵向上（图15向里），辊子交替地对准与错开，使小车得以稳定地支承着。这也可参见图16，水平轨道表面的辊子944和958在纵向上对准，而水平辊子946和956也在纵向上对准，但在纵向上跟辊子944和958隔开设置，或错开。同样，垂直轨道表面的辊子948和952在纵向上对准，而垂直辊子950和954也在纵向上对准，但在纵向上跟辊子948和952错开。只要小车沿导轨稳定地支承着自由滑动或滚动，也可以采用其它数目的辊子或滑动件。其它方案的轨道布置也是可行的。辊子使小车紧靠在轨道上设置，并承载由小车重量产生的负荷、由薄膜夹子夹紧的薄膜的张力、马达的牵引力、以及初级和次级之间的不平衡磁力。

在图14和图15中可清楚看出，两个从动小车，如931和933，装配在每两个主动小车、如927和897之间。从动小车与主动小车相似，只是没有装同步次级。这样，当主动小车与小车927和897的典型止动装置997和999靠接时，从动小车垂直地装设在主动小车的悬吊着的同步次级之间。如前所述，每一小车上的水平和垂直的辊子交错排列，从而使 相邻小车之间发生辊子“套嵌”。如果使用较小的辊子或在小车间采用较大的间隔，就不需要这样的“套嵌”。然而，为了获得较大的拉伸比，需要使薄膜夹的初始间隔紧密，以使扇形边缘减至最小。

参看图14和图15，每个小车具有一个弹性体减震器来吸收小车在环路的堆列形成段靠接时发生的受控碰撞。当一小车的摩擦力稍有变化或当小车的磁滞次级和返回侧初级之间的空气隙稍有变化时，也会在返回侧的控制区域内偶然发生轻度的碰撞。参见图14和15的虚线，主动小车927具有一减震器1001和碰撞表面1003，从动小车931具有一减震器1005和碰撞表面1007。操作时，相邻的减震器与碰撞表面，如减震器1005与表面1003走在一起以缓冲相邻小车之间的碰撞。只有当主动小车927和897之间***的减震器都受到有限度的压力时，小车927和897上的止动器997和999才如图14那样接触。

薄膜夹

如典型地示于图12的那样，主动和从动小车都安装有薄膜夹959。车体960安装了一薄膜夹杠杆964，该杠杆在966处呈可摆动连接。一夹持面968可绕枢轴摆动以将薄膜夹靠在砧座面970上，该砧座面使绕枢轴的运动停止。薄膜961通过沿箭头972方向施力于杠杆964而被夹紧，并通过沿箭头974的方向施力于杠杆964而被松开。杠杆964的上端形成凸轮随动表面963和965。在图10中，在拉幅机的入口处的凸轮表面967和969作用于小车上的表面965上来移动杠杆以夹紧薄膜，而在拉幅机的出口处的摩擦轮993和995的圆周表面作用于小车上的表面963来移动杠杆以松开薄膜。在杠杆964和小车体960之间可以连接如弹簧这样的合适的张力装置来将夹子维持在打开和夹紧位置，这样，夹子只是在凸轮表面的作用下才被迫进入相对的位置。最好是采用这个装置，以便只需在拉幅机的入口和出口设置凸轮967、969和摩擦轮来打开和关闭夹子。表面968和砧座970的纵向尺寸（图12向里）很窄，以 便当薄膜在夹子之间被拉伸时让薄膜有自由的纵向运动。已经发现，薄膜被夹子夹紧的地方也有纵向拉伸。用于同步双轴向拉伸薄膜的夹子，已在前述的拉幅机专利以及美国专利3，391，421中公开，无须再作进一步的解释。

次级

在图12中，在主动小车体960的上部和底部安装了同步次级976和978。它们类似于图2及美国专利4，675，582（通过引证结合到本申请中）中描述的同步次级。在图12中，它们每一个都由置于980与982处的磁铁和984与986处的衬铁组成，类似于图2所示的次级3。在图14和15中可清楚看出，980处的磁铁包含一个北极朝外的磁铁和一个南极朝外、隔开1λ设置的相邻的第二磁铁。如图14所示，关于次级927′和897，最好配置成使相邻的主动小车上的次级的磁极布置相反。当相邻主动小车在其最近距离的时候，即本拉幅机发明中的主动小车车体靠接的时候，如US4，675，582专利中所述的，次级的磁铁边缘之间有1λ的间距。关于如897这样的单个主动小车，靠近小车前进侧在顶部次级976上的磁铁和靠近小车前进侧在底部次级978上的磁铁都具有相同的朝外的磁极。例如，上部和底部次级在靠近小车前进侧都具有北极。如图14和15所示，磁铁最好相对轨道的中心线1009成一个角度。这将有利于消除在运动着的小车上的力的波动，这些波动是由于磁铁吸引如图21所示的、叠层初级的垂直于轨道中心线的齿而引起的。在主动小车顶部的磁铁的取向角度最好与小车底部的磁铁的取向角度相反。磁铁最好在上部与侧面用如铜或铝的非磁性的导电壳1011（图14）罩起来，并对移动着的小车提供动态的电磁缓冲（为清楚起见，图中省去了薄的上盖）。在主动小车之间的1λ无磁极间距由在相邻主动小车927与897上的靠接着的止动器997和999实体地形成。

参照图12，在主动小车上、在薄膜夹下面的倾斜表面上的位置940 处为一磁滞次级，它类似于参照图2讨论的磁滞次级。它由安装在组成小车车体960的衬铁上的磁滞材料936构成。在从动小车上与此相同的相关位置上，也有一磁滞次级。磁滞材料最好是未磁化的Alnico    V，如图12所示，它在主动小车和从动小车上具有相同的厚度和高度。图13是图11中通过环路900的返回侧903的13处的放大图。参看图13，在主动和从动小车的位置940处，磁滞次级靠近第二初级（943′）以与第二初级的电磁波耦合。由于主动与从动小车常常具有不同的质量，因此在相同速度下具有不同的动能，在相应小车上的磁滞次级的尺寸如图16中可看到的那样，是不一样的，图16为图15中沿线16-16截取的前视图。磁滞次级以交叉线示出，在此可以看到，主动小车的区域1021较从动小车的区域1023宽些。当两个次级跟相同的第二初级的电磁波耦合时，在主动小车上产生的力比在从动小车上产生的力要大些，该较大的力与主动小车的较大的质量成正比，并且由于a＝F/m，因此在相同的速率下使两个小车减速（负的加速度）。

对准主动小车的次级

主动夹持小车必须按已知的间隔并与第一控制区域A（对应线圈组930/930′）的电磁波同步地进入拉幅机。在机器起动之前小车相互压靠着、小车的止动器靠接着、且头一个主动小车在921处保持静止。这就以一个已知的定值形成了间隔，小车次级的磁极距跟由初级、如组成控制区域A的第一初级977/979和977′/979′的线圈决定的电磁波的极距匹配。可以采用各种装置将小车压靠在一起，诸如采用线性马达装置、传送带装置、重力装置等。在本发明的最佳实施例中，在返回侧903/923上采用了线性磁滞马达。由于最佳装置具有两个不同极性的主动小车，如前所述，正确极性的主动小车必须设置在两前进侧910/912的921处。例如，如果起动电磁波在前进侧910的小车聚集段中的921处、在靠近小车前进侧要求一个北极磁铁，那么，在前进侧912的小车 聚集段的921处、在靠近小车前进侧也要求一北极磁铁。当相邻小车次极上的极性如推荐那样反转，这种特殊对准是必要的。显然，当采用象这些交替极性的小车时，在每个环路内必须总是有偶数的小车，以便在小车在环路内连续循环时维持极性的交替反转。

小车的这种推荐预起动定位可以通过手动定位或者通过计算机1018的线性马达控制***的正确操作来完成。采用控制***的程序步骤如下：

1.断开诸如在输送段的第一初级的起始部分;然后，计算机1018以低值的正确极性的直流电流给诸如在拉伸段的第一初级的第二部分赋能，致使三个相的线圈产生沿第二部分的电磁波的固定的、交变的磁极。

2.计算机1018使剩余的第一初极、摩擦轮和第二初级缓慢地将所有小车推出拉伸段和稳定段，并将它们在返回侧上堆列。在返回侧的磁滞线性马达推动小车通过输送段并进入拉伸段，直到固定电极作用在拉伸段中的几个靠接小车上的合力足以克服磁滞马达的压力为止。沿第二部分的小车由电磁波保持固定或固定地接合。

3.计算机1018将在拉伸段内的第一初级的电流增大到正常工作值。当小车借助电磁波往回移动时，有一短暂延迟。

4.计算机1018以正确极性的直流电给在输送段里的第一初级赋能，使线圈产生电磁驻波来跟靠接着的小车接合，保持它们跟电磁波同相，或在电磁波上“锁住”。

5.计算机1018使在拉伸段内的初级断开。

6.计算机1018监控在输送段端部大约在位置921处的检测器，查明在每一前进侧上的主动小车的类型（北极朝前或南极朝前）。这个检测器能够检测小车上的物理特征。如果两小车是正确的类型，则跳到步骤9。

7.如果在前进侧912上921处的小车是不正确的，仅在前进侧912上推进相位极性使小车按步前进，直到在前进侧912上921处检测到正确的小车为止。

8.如果在前进侧910上921处的小车是不正确的，仅在前进侧910上推进相位极性使小车按步前进，直到在前进侧910上921处检测到正确的小车为止。

9.计算机1018使在拉伸段和稳定段的第一初级、摩擦轮和返回侧上的第二初级缓慢地将不需要的小车推出前进侧并进入返回侧上的堆列。

10.***现在恢复起始状态，小车能够按所要求的起动同时拉伸特性曲线的起动速度开始运行（应注意到在某些情况下，起动拉伸特性曲线和最后拉伸特性曲线可能不同，如后文解的那样）。

11.在小车运行之后，薄膜能以常规方式在拉幅机的入口处穿引。

在小车预起动定位形成之后，环路的前进侧的剩余部分没有小车，拉幅机能被起动，而小车将与电磁波同步沿着前进侧一个接一个地推进，并沿着返回侧近回，如图10所示。这类似于图4中的单个闭合环路的工作情况，并且该预起动***也可用于这样的单个环路。如果拉幅机的前进侧以受控制的方式被停住，小车的相对位置能被保持住，而且在重新起动时不需要重新对准。

初级

参照图10、11和12，拉幅机环路的第一长形初级存在于每一环路的小车聚集段和工作段。这些第一初级、诸如由上初级985U/985′U和下初级985L/985L′构成的985/985′分别与每一主动小车上的上下同步次级电磁上相互作用。在图4中，这些第一初级相当于上线性马达初级5。拉幅机环路的第2长形初级存在于每一环路的堆列形成段。在图11的13处，第二初级943/943′是对角布置的，与主动和被动小车上的对角布置的磁滞次级电磁上相互作用。在图4中，这些第二初级相当于下线性马 达初级6。拉幅机第一和第二初级在控制区域内的设置与这些控制区域的控制，分别类同于参照图4讨论的上下初级5和6的区域的设置和控制。

图2、12、13、21和22以及美国专利4，675，582的图2，示出一种典型的初级结构，它通常含有置于叠层金属齿之间的槽中的线圈。预定的交变电流通过导体、如992和994、供给初级。沿前进侧选定部分采用上下初级，通过其两个同步次级976和978的同时推进给主动小车提供最大推力。在拉幅机不需要最大推力的某些段，可以方便地省去上下初级其中一个，例如第一初级977、979、981、989和991的上初级。但是，上下初级在小车上还是提供了一个平衡的磁性吸力，因此，在省去一个时，小车上垂直配置的辊子变得负载加重，因而必须相应加大轴承。初级设置成使之跟小车次级离开很小的距离，只由图12中的间隙996与998和图13中的间隙1013分开。

在图12中，前进侧框架962还包括一些用于在上下初级都存在时，支撑上下初极985′U和985′L的支承板。这些支承板直接连接初级的后部，并且每个都具有通道、如1017和1019、用来循环冷却液，以降低初级的工作温度。每个初级、如985、具有其铁芯和末端线圈，末端线圈进行封装以对线圈提供机械保护并有效地把热从线圈传导至冷却支承板。封装的化合物、如灌注用的环氧树酯、有机硅或陶瓷材料都是合适的材料，只要它们的热阻和热传导率适合于施加在初级上的热负载。一种最好的封装方法是，除了马达一侧外，全部用钢框架包起来，用氧化铝陶瓷砂充填马达，然后敷上单组分或双组份的环氧树酯，使填充物的体积填充百分比大约为80%。这样的用于封闭变压器的技术是公知的。具有双酚A树脂和nadic甲基酸酐（nadic methyl anhydride NMA）硬化剂的双组分环氧树酯已经成功地被使用。这个框架最好保持成马达的整体部分。初级中的热，主要来自I²R的电损耗和来自从薄膜加热炉吸收 的热。在关键地方放置屏蔽可对炉子的辐射热提供某些附加防护。

楔形件

沿拉幅机的前进侧有几个位置，这些位置是第一初级开始和结束的位置、诸如在下初级的920处，在上初级的921处，上初级的892处和在下初级的929处。在这些位置上，同步次级从有空气与其相邻变成有初级铁芯的叠层钢片与其相邻。在这些位置上，发现设置诸如那些示出在代表性的环路902中的1060、1062、1064和1066处的金属楔形件是有利的。这些楔形件使趋近第一初级的开头端和离开其尾端的一个同步次级磁铁的不利影响减至最小。楔形件结构和功能上的这些作用及细节，在与本申请同时提交的、申请号为07/209，909的共同待决的申请中有所描述，该申请通过引证结合在本申请中。沿拉幅机的返回侧有几个位置，在这些位置上有间隙，在这些间隙处，小车没有可控制的推进装置对其起作用。参见图10中的环路902，这些间隙存在于摩擦轮995的出口和第二初级939之间，以及在各转折点、如在第二初级939与941之间、941与943之间、943与945之间等等。在这些间隙处，发现设置诸如那些示出在有代表性的环路902中的1068、1072、1074和1076处的金属双楔形件是有利的，这些双楔形件、诸如图13中的1072′、与下同步次级978相邻，并作用于同步次级以在小车惯性不足以带动小车穿过间隙时提供推进力以低速越过这些间隙。为使感应磁阻力减至最小，双楔形件提供给高速运动的小车。双楔形件的结构最好是薄片叠合在一起，类似于初级的铁芯。双楔形件的结构的工作和细节也在上述共同待决的申请中描述。

转折点

参照图10，在环路中可能存在许多转折点，在其上轨道和第一初级有对直道的可调节的角度变化。由于第一初级在转折点被打断，这些转折点使保持小车推进的精确控制出现问题。例如这些转折点出现在输送 和拉伸段之间的921处和环路前进侧上的拉伸和稳定段之间的924处。在另一前进侧的位置上也可有转折点，在这些转折点上，轨道在拉幅机要调节来细调TD拉伸比时要移动来适应角度的变化。轨道上的转折点也存在在返回侧的相应位置上，但是由于小车运动的控制程度在返回侧上不是太精确，故在此不出现问题。图21和图22示出转折点的放大图，如在前进侧910的912处。在转折点上，发现省去初级最方便，这样就能自由地弯折，并且线圈的金属线不会由于经受反复弯折以致最后引起疲劳和断裂。省去线圈也使移走部分初级段来进行维修而不干扰初级的其余部分成为可能。采用下列步骤能够使由于省去线圈而在转折点招致的电磁力损失减至最小：

-在转折点去掉线圈的一个相组;

-由相同的电力波形给在转折点两侧的线圈供电;

-在转折点设置搭接的衬铁。

第二步的特殊意义在于控制区域分界线决不会在转折点出现，这是由于转折点的两侧由相同波形供电，即相同的波形来自单一的一个控制区域。

图22是图21的转折点的剖视图。每个初级包含薄钢叠片1015，它们胶合并用螺栓固定在一起以形成如1020的槽和如1022的齿以及衬铁1024的交替布置。由线构成的线圈，如1026，放置在槽中，如图所示。在这个例子中三相交流电源用来激励线圈，相邻线圈是A、C和B相，形成线圈的一个相组。初级981′能够相对于初级983′绕枢轴中心1028顺时针方向或反时针方向摆动。在转折点的每个初级的端部在1030、1032和1036处，都切出同样的斜面，以便在摆动期间提供间隙。

初级981′在1038处的齿和衬铁部分切去。初级983′在1040处去掉衬铁的一部分。因此初级983′的衬铁在1040处能和初级981′的在1038处的衬铁搭接，如图所示。在1042和1044处的衬铁端部都切出斜面，如同初 级的端部一样，在摆动期间提供间隙。在衬铁搭接部分之间有一小的间隙1058，这样它们就在初级安装在支承板1046和1048上时能够自由摆动而没有约束。这些支承板也具有斜面，以便在摆动期间提供间隙。

在转折点，三个相邻的线圈已从其假定不存在转折点的情况下的正常三相线圈排列位置取走（在图22中以虚线示出）。即是一套A、C和B相线圈在转折点缺少了，就是说缺少了一个相组的线圈。应当注意到，在转折点的初级之间的断开或接头出现在槽中而不在齿上，齿最好保持完整，因为它是在到次级去的的磁通路径中的一个重要元件。为使电磁波波形失真降到最小，在转折点两侧的同相线圈中的电流必须具有同一频率、相位和振幅。这将在这些齿上产生正确的“庶极”。为保证这个条件，在转折点两侧的线圈最好由同一三相交流电源供电，即它们是同一控制区域的部分。例如示出在图22中的支点的左侧的初级981′部分中的所有线圈，以及在支点右侧的1045处的线圈A、在1047处的线圈C和在1049处的线圈B，将是在同一控制区域内，这就消除了在转折点两侧的每段初级由其各自的分开的三相电源来驱动的情况下可能发生相移的可能性。这就澄清了较早讨论的为什么形成有代表性的控制区A的线圈组930由两个机械上可分开的、在转折点相遇的第一初级977和979构成。

摩擦轮

图17示出通过出口摩擦轮995的、沿图10中的17-17剖开的典型截面图。旋转轮具有一个上层直径1050，它适用于接触在主动和被动小车在摩擦轮下通过时前进的拉幅机夹子959上的凸轮从动表面963，迫使夹子打开，如图所示。这样一来夹子把薄膜松开。下层直径1052由一个弹性体的环1054构成，该弹性体的环强制与主动和被动小车上的后表面1056接合。小车轨道942具有与摩擦轮相同的半径中心，并且当摩擦轮和 小车一起在没有滑移的接合状态下运行摩擦轮一转的大约180°时，保持小车靠着弹性体的环1054。在转动大约180°之后，导轨942拉直，并且引导小车离开摩擦轮。两个摩擦轮993和995通过机械传动装置由一个单一的旋转马达103驱动，这个马达的速度由计算机1018调节，以一预定的方式工作来转动摩擦轮，使得下层直径1052的表面速度在小车退出拉幅机的前进侧时与小车的预定线速度紧密匹配。由于在直径1052和小车之间的接合是摩擦接合而不是跟齿轮或链轮上的齿那样是固定的接合，所以不要求精确的速度匹配和位置匹配，并且小车的任何间距都能够调出。这是对其它的公知同步双轴向薄膜拉伸机进行的改进，这些拉伸机由线性马达或其他装置提供动力，小车间距、从而纵向拉伸比、是由一特殊的出口链轮来确定的。

控制区

图18示出本发明的总体控制***的示范性图解，其基础是美国专利4，675，582的控制***。***计算机100相当于图10中的***计算机1018，通过联系母线102与全部第一初级驱动器和第二初级驱动器以及摩擦轮驱动装置保持连通。检测器101把有关进入拉幅机的薄膜速度的信息输入计算机，以便拉幅机能与薄膜生产线的前面部分协调。

在小车聚集和工作段，沿拉幅机的前进侧，每一个第一初级包括多个线圈组，在一个环路中的一个初级的线圈组设计成跟相对环路中另一初级的线圈组相匹配，每一相对的线圈组是电连接的，并构成一个单个控制区域。这些控制区域是独立控制的，其中的线圈组全部同时接收匹配的或同一驱动器的指令。在前面有关用于上初级的图4的线性同步马达***的讨论中，一个仅由单个线圈组绕组组成的区域需要一个区域驱动器和一个区域控制器来独立控制单个线圈组的绕组，如在描述拉幅机时讨论过的一个控制区域由相对的线圈组绕组组成。

在要求高拉伸力的拉幅机范围内，用于两个环路的第一初级的一个 控制区域可包含四组初级的线圈。参照含有线圈组934/934′（图10）的控制区域C，它包含在工作侧910内的第一上线圈组934′U和第二下线圈组934′L，以及在工作侧912内的第三上线圈组934U和第四下线圈组934L。参照图11，这些线圈组是上第一初级985U/985′U和下第一初级985L/985′L的一部分。在控制区域C中的线圈组是电连接到控制区域驱动器装置1000。该驱动器装置包含如在图18中示意地示出的和在图20详细地示出的136的单个区域驱动器;或包含两个区域驱动器，每个用于每个前进侧中的上部和下部线圈组;或包含四个区域驱动器，每个用于控制区域中的每个线圈组。选择使用多少个区域驱动器取决于每个线圈组的功率需要量与一个区域驱动器的额定功率之间的功率匹配。这些线圈组可以串联、并联或串联/并联地电连接到一个或多个区域驱动器上，也取决于上述的功率匹配。重要的是控制区域控制器装置、如用于控制区域C的1002、对这个区域的所有控制区域驱动器是公用的。这个控制区域控制器装置也可是一个单个的控制区域控制器、如图18中的128，或由于控制器容量之故，它可以是两个或更多的控制区域控制器，在每一控制器中存入相同的控制指令。在一个最佳实施例中，控制区域驱动器装置1000包含一个单个控制区域驱动器，区域控制器装置1002包含一个单个控制区域控制器，如图18的138的线圈代表在拉幅机控制区域内全部四个线圈组，而图18示出的是用于线性马达拉幅机的控制***的典型部分。

也可设想到利用几个控制区域来推进同样的小车，在此，用于这些控制区域的指令都是相同的。例如，在小车以相同的速度靠接着运行的输送段中，可能有几个控制区域、例如控制区域A，由几个分离的控制区域驱动器和几个区域控制器提供动力。然而，这些区域控制器将全部同时提供相同的指令给控制区域驱动器，此时这些控制区域全都工作来推进这些小车。对于特殊情况，如小车起动时，各个控制区域也能独立地 工作。

正如典型的控制区域C连接到一区域驱动器装置和区域控制器装置一样，典型的控制区域如A和B也分别连接到区域驱动器装置1004/1006和1008，以及区域控制器1010/1012和1014。类似于图18，所有的区域控制器都连接到中央控制器1016，它相当于图18中的中央控制器108和中央程序控制时基106。中央控制器和区域控制器也与***计算机1018连通，1018相当于图18中的***计算机100，为清楚起见，在图10中仅示出与中央控制器1016连通。

用于第二初级的控制区域是类似的，但是不完全与第一初级的控制区域相同。用于第二初级、如初级943/943′的一个控制区D最好包含两个线圈组、如在环路902的返回侧中的890和环路900的返回侧中的890′。这两个线圈组将接收完全相同的控制指令。这些线圈组可连接到单个的驱动装置和驱动控制器上，或每一组可具有一单独的驱动装置和驱动控制器，两个驱动装置和驱动控制器接收完全相同的控制指令。如图10所示，线圈组890将由驱动装置1078和驱动控制器1086提供动力，线圈组890′将由驱动装置1080和驱动控制器1088提供动力;两个驱动装置接收来自计算机1018的完全相同的控制指令。同样，线圈组894和894′将分别连接到驱动装置和驱动控制器1082、1090和1084、1092上，并且将组成控制区域E。

上述线路布置反映在图18的简图上，它示出两个典型的第二初级区域线圈143和145分别连接到驱动装置和驱动控制器141、139和147、149上来与相当于图10中的计算机1018的***计算机100连通。由于第二初级控制区域以恒定频率工作，并且在同一区域内同时可有许多小车，所以控制要求比第一初级控制要求简单得多。因此，就不需要中央控制器来精确地协调给予第二初级的多个控制区域的指令。然而，第二初级的控制区域仍要使小车大约对称地从一个环路运动到下一个环 路，但是成对小车在正常情况下不会精确地对称运动，而且也不需要。

第二初级的线上的、适应拉幅机的线速度变化，或MD拉伸比的变化的指令变化可由计算机1018按固定间隔来校正指令来实现。对于第一初级，这种校正将出现在一转换工作中指令发生变化期间。这种校正在涉及单环路线性马达控制***时在以前已讨论过。在薄膜仅仅允许逐渐变化的拉幅机中，一个合适的校正间隔从大约1/2秒到大约10秒，取决于工作速度。对于第一和第二初级，在适度工作条件变化之间，在进一步变化之前。该***将允许稳态工作一个周期以稳定该***。当对第二初级的指令进行校正时，所有指令都能同时改变，而对已经在返回侧的小车或正好进入返回侧的小车来说，没有显著的干扰，这是因为线性磁滞马达***的固有稳定性。

区域驱动器

重要的是在每一控制区域内要有足够的电流来推进环绕环路的小车。适合于此目的一个利用电压控制器的区域驱动器已在我们前面提及的美国专利4，675，582中描述过。

虽然这种驱动器对推进小车非常有效，但是已经发现，利用电流控制器的驱动器也能用来保证在每一控制区域内总有足够的电流。美国专利4，675，582中的图8的驱动器能够为此目的适当地加以改进。这样改进的驱动器在图20中以示意图形式示出，它为这个***提供了快速响应恒定电流控制。带有本发明不需要的附加的磁通响应线路的一种相似类型的旋转马达驱动器也在美国专利4，259，620中描述，此专利通过引证结合到本申请中。

下面是经改进的驱动器解决的问题。当一对在拉幅机双环路中推进的同步次级进入空的控制区（在线圈上没有次级）时，有两种情况使电流变化。其一是，相信是在该控制区域的线圈感应出一个反电动势;其二是，该区域的电感由于在线圈上存在有次级而增大。这些作用在这个 控制区域的线圈中流动的电流中引起突然的瞬时降落，从而减少接合次级的电磁力。这个问题在高的次级（小车）速度和在一个其λ长度比次级的λ长度小的小控制区的情况下更为显著。在次级与初级之间具有高感应耦合的较大功率的同步马达中，这个问题也更为显著。当一个次级进入一控制区域时，电流的快速变化把瞬时力脉冲有效地传给了小车，因此引起振动。在极端情况下，这种振动可使次级与控制区域的电磁波脱离同步，从而停止了小车。这个问题能够通过提供一快速响应电流***以对反电动势和电感变化起迅速反应来克服，并且可通过线圈增大有效的动力加以补偿。

快速响应电流控制能由下列措施完成：

-向驱动器开关晶体管提供一个高的有效的电压;

-用晶体管检测表征电流输出的电流，并确定检测出的电流和所要求的电流值之间的差值;

-根据这个差值，切断接通晶体管的指令，从而调整驱动器的电流输出，以保持线圈电流在要求值上。另外还能包括下列步骤：

-限制切断的频率，使其小于晶体管的开关极限，以避免晶体管过热。

图20示出一个改进的区域驱动器，它类似于美国专利4，675，582的图8所示的驱动器。在第二条母线531上提供一个降低的电压（US4，675，582的图8）的电压控制线路已经省略掉，因此，现在仅有一个单个的高压母线529。增加了电流检测器550、552和554，用以分别地在相线圈A、B和C中直接检测电流。从检测器的输出导向一个新区域驱动器电流控制器和门逻辑556，用以代替US4，675，582的图8中的区域驱动器门逻辑520。输出保护仍由在线路510上的508提供。美国专利US4，675，582的图8中的电压变换器的电压给定值和频率在图20中示出与508有效地分开，并且现在用来设定新电路556的入线558上的电流 控制给定值。

图23示出该区域驱动器电流控制器和门逻辑556。在图的右侧示出从A、B和C相电流检测器的输入端。在图的底部是3个毕特的控制信息，它们供沿逻辑线500从区域控制器来的A、B和C相输入端之用。在图的左侧是线558上的全部三相和线510上的输出保护控制器的电流给定值的输入端。这个输出保护是用来防止破坏电流状况，这种状况可产生于失效的驱动元件，但它不是本发明的主题，因此为清楚起见，其工作过程被省略了。在图的顶部示出电路556的每一相的上部和下部晶体管的输出线，标志为A、 A和B、 B和C、 C。本发明的电流控制沿这些相的控制线来实现，这将在下面说明。

所有三相电流都独立地被检测和控制，因此对一相的说明将同样适于另外两相。A相电流控制示出在图23的左侧，A相的相控制信息在线506上输入，并且提供一输入信号到线562上的“与”门560的基区。该信息也由在线566上的反相器564进行倒相，并且向“与”门568的基区提供一输入信号。在线562和566上的信息分别为上部和下部A相功率晶体管530和532（图20）提供所要求的预定的开关转换方式。同样，在线570和572上的信息为B相晶体管提供预定的开关转换方式，以及在线574和576上的信息为C相晶体管提供预定的开关转换方式。然而，取决于该相中的实际电流值，这个预定的开关转换方式可由向“与”门560、568、578、580、582和584的基区提供另外的输入信息的电流控制电路切断。

现在解释说明该电流控制电路，再一次参看A相，但它也适合于所有三相。想望的电流值参考信号施加在线558上，作为A相比较器586基区的一个输入信号，在比较器内是参考电流的死区限制电路。

比较器确定被检测电流和所要求的参考电流死区之间的差值。如果被检测电流比参考电流的下部死区限值小，比较器的输出就低;如果被 检测电流比参考电流的上部死区限值大，比较器的输出就高。如果被检测电流在死区限值之内，从比较器的最后输出持续。比较器的输出信号是在线590上输入A相电流控制速率限制电路598的两个逻辑门586和588的输入中的一个。

由于在母线529上总是出现高压以提供所要求的电流，然而仅偶尔需要高电压，所以电流信号常常在限值之上。因此，电流控制电路常常把功率晶体管切断和接通，以力求保持电流在死区限值之内。为防止功率晶体管出现过量的开关转换率（该开关转换率通常由相线圈的L/R时间常数来决定），在电流控制电路中设置开关转换率的限制装置。过量的开关转换率当加到正常晶体管热负载上时要引起过热，因此必须避免。

送到逻辑门588的电流信号跟存在在线592上的接收到的最后信号进行比较。这种“或”门比较的结果送到一不可再触发的逻辑电路594。当输入信号不同时，作为一个例子，对晶体管来说，如果电流是“通”，且其值超过上部死区限值，则芯片逻辑电路向外输出一信号给线596，线路带有由示出的RC元件代表的定时电路。逻辑电路594防止定时器因状态变化再一次起动，直到它定时完全完结为止。这个定时线路598限制开关转换率，使电流控制电路能实现防止功率晶体管在高电流下过量开关转换。“非或”门586的输出被倒向，而且变成“与”门560和568的基区的另一输入。对该电路有用的典型集成电路芯片594是Motorola公司生产的非再触发的“单触发”芯片，型号为MC145388。如前所述，电流控制电路开关转换率必然地寻找由L/R时间常数确定的值，该时间常数改变电流值，但是这已被设置的开关转换率限制电路所限制。图24示出这个结果，在这个图中可看到加到一个电感负载上的典型电流时间曲线。给典型电感负载供电的电压母线足以驱动一个电流通过负载，该电该大于所要求的电流。对于不同的工作情况，诸如对于起动和对于高速度连续工作，电流值可能设定成低的或高的或在高低之 间。对于低的和高的电流，电流大约在4个时间常数内形成和衰减。然而，在起始接通和切断时，高电流的曲线比低电流的曲线陡得多，这是由于高电流必须在与低电流相同的时间内上升到一较高值并从较高值下降。高电流在其死区内的上升和下降，对同一死区而言，将比低电流快得多。因此，对于高电流，每单位时间发生的正常开关转换数将会较多。当同样的死区限值应用到两个电流值上时，低电流的结果示出在543处，高电流的结果示出在545处。由此可以看出，对高电流而言，正常开关转换率比低电流频繁得多。低电流的开关转换率是可接受的，而高电流的开关转换率将在功率晶体管中引起过热。当应用电流控制电路的开关转换率限制逻辑时，高电流迹线将类似于虚线迹线547。

在工作中，当线506上的指令要求A相中电流是“通”时，由于母线529上的超额电压，电流会上升，直到它超过在549处的上部死区限值，此时比较器在进入开关转换率限制电路598的线590上的输出升高。如果比较器最后一个状态的时间已经终止，开关转换率限制电路输出一个信号给“与”门560和568，切断A相电流“通”指令，并且开关转换率限制电路598开始对这个新状态定时。然后，在A相线圈中的电流开始衰减，并下降到下部死区，在此时间，比较器输出下降。如果开关转换率限定的时间已终止，电流的“通”指令能够不被切断，则线圈电流将被接通。如果开关转换率限制的时间没有终止，“通”指令仍被切断，则电流继续衰减，直到时间终止为止。在后一种情况下，电流迹线类似于虚线，超出死区的上下限值。

参照虚线迹线，现在开关转换率已被限制到一个可接受的水平，但电流摆幅比原有的死区限制稍为大些。实际上，用于高电流值的狭窄的死区限制电路（原采用开关转换率限制逻辑电路）已扩展到用来控制过量开关转换，从而防止功率晶体管过热。如果给驱动器选择低电流，狭窄的死区限制可以是在确定开关转换率时的控制因素，从而即使在低电 流时也能够快速响应。这种建立开关转换率限制的方法推荐用于固定死区限制，这种固定死区限制对于不同电流值一定要重新调整使之对限制高电流有效、而在低限时不会减慢电流响应。这种限制方法，对一组特定的工作条件，无论选用什么电流值都可以使驱动器提供最大的电流响应。

推荐的电路一直用于在具有预定的、遥控源的、相控制指令的晶体管化的反相器型的驱动器中来提供快速响应电流控制，然而，在本发明的范围内，其他装置也可用来提供一过量电压母线，并通过按一个受控制的开关转换率切断预定指令来限制电流。一个说明过的电路的简化电路，在正的直流母线上仅使用单一个电路检测器，并省去到晶体管去的开关线 A、 B、和 C上的“与”门（很象美国专利4，259，620中的电路），该简化电路也可实现同样的控制。采用一个有效的快速响应电流控制电路，到一个控制区域的线圈的电流就能够快速地被控制来将电流保持在所要求的值上，因而避免了在主动小车的运行中有时出现的不希望有的振动。

为了维修和零件储备的方便，在拉幅机控制***中的线性马达区域驱动器可以全部一样，但是可以第一和第二初级不同。在控制区域之间的相位和频率不要求匹配的第二初级，给控制区供动力的驱动器可以是一常规的反相器型的可调节频率的驱动器，带有某些形式的电流控制。常规的门逻辑将包括以常规方式开关晶体管的装置。然而，对于第一初级，总是需要带有专门指令来开关晶体管的控制区域控制器。

区域控制器

拉幅机控制***中的第一初级的控制区域控制器，完全根据前面所述的美国专利4，675，582的图5中的区域控制器构成。这些控制区域控制器包括一个第一稳态记忆装置、如404、用以在第一稳态工作条件下操作控制区域;一个第二稳态记忆装置、如412、用以在第二稳态工作 条件下操作控制区域;以及一个第三转换记忆装置、如408、用以操作控制区域来实现从第一稳态到第二稳态工作条件的转变。在拉幅机中，这个从一个稳态工作条件转变到另一个稳态工作条件的这种能力，使拉幅机能够在连续拉伸材料幅料而不中断的同时、从一个连续工作拉伸比转变到另一个连续工作拉伸比来改变MD拉伸比。

可变的拉伸比

这个特殊的特征，即能够容易地改变控制区的工作状态、即改变拉伸比、而不停止拉幅机夹持小车通过该控制区域的推进的特征，给本发明的拉幅机提供独特的能力。首先，使拉幅机能够起动，并且薄膜首先按一个低的第一稳态同步双轴向拉伸比穿引，然后，在连续拉伸薄膜的同时转变到另一较高的稳态同步双轴向拉伸比。其次，在工作期间能够细调同步双轴向拉伸比以使加工过程最佳化并使薄膜达到以前所不能达到的质量，这是由于现有技术的同步双轴向拉幅机只能通过冗长的、费用大的关闭与起动生产线来获得按增量的MD拉伸比变化。

薄膜的TD拉伸也可以在工作期间通过间歇地驱动移动环路彼此靠近和离开的、如907的调节螺杆进行调节和细调。轨道在环路转折点弯曲和滑动来适应角度变化。这种横向调节特征示出的美国专利3，150，433中，此专利通过引证结合到本申请中。用来调节拉幅机宽度的螺杆和可摆转地安装着的螺母具有用于一个环路的一个如911的右旋螺纹段以及如913和915的螺母，对于另一环路，具有一个如917的左旋螺纹段以及如919和909的螺母。这样，如907的轴向固定螺杆的转动移动两个环路在其相对方向彼此靠近和离开。一个连接到螺杆上并且由操作人员控制的、如905的马达，在拉幅机工作之前和工作期间实现螺杆的旋转。因此，在需要时，能够在连续同步双轴向拉伸薄膜的同时改变MD和TD两个拉伸比。

在低MD和TD拉伸比时，穿引薄膜相对容易些，而在高的拉伸比时， 对很多薄膜聚合物、诸如聚对苯二甲酸乙二酯薄膜，常常会发生扯破和断裂。

在薄膜按低MD和TD拉伸比运行之后，用本发明的装置就有可能通过调节拉幅机宽度来增加TD拉伸，和通过将拉幅夹的控制转变到第三转换工作条件来增大MD拉伸，在第三转换工作条件中，MD拉伸比连续地变化，直到达到第二稳态MD拉伸比为止。然后，该控制***能够使拉幅机夹子的控制转变到第二稳态MD拉伸比，得以连续工作，这就允许以高的同步双轴向MD拉伸比运行，这在现有技术拉幅机中是不可能的，因为它们仅按一个固定的同步双轴向MD拉伸比工作，在高拉伸比时薄膜好穿引。高的同步双轴向MD拉伸比超过3X，或较好为5X，或更好为7X和最好为9X。结果得出同步双轴向拉伸的薄膜，这是以前在单级拉伸中连续进行所不可能达到的。单级的意思就是在一个拉幅机的单个拉伸段内。

顺序拉伸

由上看出，根据本发明的薄膜的纵向拉伸是可精确调节的，这是由于相对于其纵向运动使用了多个独立于其它小车对单独控制的、由线性马达供动力的小车对。这样，薄膜的双轴向拉伸可象已描述的那样同步地完成，或者也可以顺序地完成。在顺序拉伸中，横向拉伸先于纵向拉伸，或者反过来。如果要求在纵向拉伸前先横向拉伸薄膜，在导轨扩开处的小车速度保持恒定，这样就仅实现了横向拉伸，在此之后，在稳定段中小车的速度逐渐增加到将薄膜纵向拉伸。如果这种工作模式是所要求的，示于图10中的稳定段的控制区域内的线圈组的一些尺寸将要重新设计，使之在小车要分隔开时、在一个控制区域里同时绝不会有一对以上的小车。为了在横向拉伸前纵向拉伸薄膜，在拉伸段的导轨进行重新调整成连续平行，并在拉伸段的平行部分中逐渐增加小车的速度以提供纵向拉伸，并在此之后在轨道叉开后的稳定段内小车的速度保持恒定以实现横向拉伸。此外，如果仅要求纵向拉伸而不要横向拉伸，导轨从 921到929可保持平行，从而不提供薄膜的任何横向拉伸。同样，如果仅要求横向拉伸而不要纵向拉伸，轨道将如图10那样叉开，但小车都按一个恒定的速度运行，在拉幅机的整个前进侧小车始终没有被分隔开。只要全部主动小车按相同速度靠接地进行，在工作段控制区内可以同时有一个以上的小车。

MD同步拉伸变化

本发明取得的优点基本上产生于长形的固定初级分成为几个控制区域，这些控制区域作用在移动着的线性马达的成对同步次级上，以把预定的速度赋予沿着初级的、带着次级和拉幅机夹的主动小车。这样，由于每一对主动小车是被独立地推进的（即可独立于其他成对小车精确地移动），可以确定一个加速程序来在横向拉伸上叠加一个预定的、受控制的纵向拉伸。因此，在薄膜移过拉伸段期间，加于薄膜上的纵向移动可以在所有时间精确地调节;同样，薄膜的速度在输送和稳定段可精确地控制。当主动小车要被分隔开，控制区域的长度就要选择成使在控制区的一个初级的线圈组中绝不会有一个以上的主动小车。然后，通过预先确定的加到每一初级控制区域的频率和相位，任何要求的薄膜拉伸都能实现，诸如在拉伸段内改变MD拉伸比和MD对TD的拉伸量与拉伸率的比率。例如在薄膜的同步双轴向拉伸期间的MD应变率能够在拉幅的各个位置上进行控制。应变率按如下确定：

在拉伸期间发生在两个不同时间的两个相邻夹子之间的应变率或瞬时应变率确定如下：

应变率（SR）＝( (L2)/(L0) - (L1)/(L0) )×100%（t₂-t₁）

SR＝每分镜应变%

式中：

L₀＝在时间t₀＝0时在开始拉伸时两相邻夹子之间的未拉伸薄膜的长度。

L₁＝在时间＝t₁时两相邻夹子之间的拉伸过的薄膜的长度。

L₂＝在时间＝t₂时两相邻夹子之间的拉伸过的薄膜的长度。

平均应变率（ASR）是应变率的特殊情况，这里的拉伸是从时间为t₀的未拉伸状态到时间为t₂的完全拉伸状态测量的，在这种情况下，L₁＝L₀;t₁＝t₀;t₂-t₁＝总的拉伸时间，这个结果如下：

平均应变率（ASR）＝( (L₂)/(L₁) - (L₀)/(L₀) )×100%（t₂-t₀）

ASR＝( (L₂)/(L₀) -1)×100%/拉伸时间

应变率能够在整个MD同步拉伸中被控制为一个恒定值，或在MD同步拉伸期间能够逐渐增大，或者在同步拉伸期间能快速增大然后逐渐减小。与商品的已知的拉幅机相比较，本发明的拉幅机能够产生大2到3倍的应变率。这是因为对于任何给定的MD拉伸距离和应变率控制，本发明的拉幅机能够按比任何现有技术的拉伸机大2到3倍、有时大10倍的工作速度运行来对薄膜进行同步双轴向拉伸。例如，上述的美国专利3，150，433的各种商品拉幅机，仅能达到小于约500英尺/分的连续加工薄膜的出口速度，本发明的拉幅机能够达到大约1200英尺/分的加工薄膜的出口速度。当拉伸一薄膜是以大约1200英尺/分的出口速度和一个5X    MD同步双轴向拉伸比、在大约9英尺距离以恒定MD应变率进行拉伸时，其结果是MD应变率大约是32，000%/分。

为了更充分理解本发明的优点，聚合物薄膜在本发明的线性同步马达拉幅机上使用变化的速度、变化的拉伸比等，同时在MD和TD方向上被 双轴向拉伸。虽然，在现有技术的机械设备中，同时在双方向上进行双轴向拉伸薄膜已经实现，但直到薄膜在所描述的设备上进行拉伸才能够容易地改变完全同步双轴向拉伸比来获得本发明的薄膜的卓越的特性-在两个方向上完全同步地双轴向拉伸、而在机械设备方向上没有预拉伸的薄膜，或在精确地预定控制方式中进行双轴向拉伸的薄膜。

这样，这些薄膜能够以最小3X、在两个方向上以从10000%/分到高达60000%/分的应变率进行拉伸。优选的薄膜能以最小5X拉伸;最好的薄膜能够以最小7X和最小9X拉伸。薄膜可以用下列任何一种材料：聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚烯烃，例如低密度和高密度聚乙烯、聚丙烯等等，聚丙烯-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、聚酰亚胺、乙烯和乙烯醇的共聚物、聚亚苯基硫醚、偏二氯乙烯和氯乙烯的共聚物以及乙烯跟其有烯烃未饱和单体、如醋酸乙烯酯、甲基丙稀酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯腈、异丁烯酸或丙烯酸以及其离子交联聚合物等等的共聚物。

特别推荐用由本发明的方法制备的双轴向定向聚对苯二甲酸乙酯薄膜，它可具有许多意想不到的良好特征，诸如具有高的机械强度、非常低的热收缩性和极好的尺寸稳定性，这些特征将使其在记录磁带、磁片、电容器等之中用作基体薄膜的卓越选择对象。在高达5X或7X拉伸的这些薄膜特别好。

在用本发明的拉幅机拉伸一个薄膜幅料时，发现这种具有主动和从动小车、且这些小车以超过大约3X的拉伸比和以超过大约每分钟200英尺的出口端速度推进的拉幅机在经改进的薄膜上留下一特有的刻印。这个刻印在薄膜离开拉幅机时明显地位于加厚的薄膜卷边上，并且认为是对仅由本发明的工艺第一次生产出的这种薄膜产品是独特的。主动小车的夹子在卷边上留有的应力花纹从幅料的中心部位向边缘朝着薄膜被纵 向拉伸的方向成一角度。从动小车的夹子在卷边上留有的应力花纹与薄膜被拉伸方向的相反方向成一角度。

在图15中，由主动小车的夹子留下的应力花纹刻印的总方向以箭头988表示，与朝着薄膜拉伸方向成一角度，这个薄膜拉伸方向由箭头955表示。由从动小车的夹子留下的应力花纹刻印的总方向以箭头989表示，并与箭头955相反方向成一角度。

拉幅机环路操作

图19示出夹持小车的速度对位置的三条预测关系曲线，这些曲线用于模拟本发明的拉幅机环路的简化环路。为简化***的分析，控制区域的数量与长度减小了并省去返回侧控制区域之间的间隙;拉幅机的稳定段也省去了。三条曲线的目的在于示出三种不同薄膜拉伸特征曲线如何能被主动和从动小车推进***加以采用，特别是不同的曲线如何影响返回侧的主动和从动小车的减速和小车堆列。在图19中，虚线表示小车速度的每一曲线的电磁波速度。数字1、2或3表示电磁波速度与那一条曲线联系。曲线260与数字3相关联;曲线262与数字2相关联;曲线264与数字1相关联。曲线260表示拉幅机以（33.3λ/秒）/（11.1λ/秒）或3.0X的纵向拉伸比进行工作;曲线262的纵向拉伸比为44.4/11.1或4.0X;曲线264的纵向拉伸比为88.8/22.2或4.0X。图25是简化拉幅机的一个有代表性的环路的图形。它对应于简化的拉幅机环路中小车速度与小车位置之间有代表性关系的曲线。

速度与位置关系曲线的一些部分是由拉伸薄膜所想望的工作状态预定的。例如参考曲线260，从266与268的夹子的引入速度、也即堆列速度是由薄膜速度确定的;而加速度、最终拉伸比和从268到270的夹子的出口速度也是取决于薄膜拉伸的要求。曲线的这些部分可以取不由线性马达***确定的许多值和形式，因此在此将不讨论。参照图25，在环路左边区域在位置“a”的0位置相应于图19中的曲线的水平轴线上的 0位置。从“a”到“b”是前进侧，从“b”到“c”到“d”到“e”到“f”到“a”是返回侧。第一初级从位置“a”伸展到“b”，并且推动主动车。从动小车通过与主动小车靠接或与由主动小车带动的薄膜接合而被从“a”推进到“b”。薄膜在“a”被夹住，在“b”被松开。从“b”到“c”，摩擦轮推进主动小车和从动小车。第二初级从“c”伸展到“d”，并推进主动和从动小车。从“d”到“e”既没有第一初级也没有第二初级;主动和从动小车在此是靠接着的，而且在“d”的前面由前面的第二初级推动。从“e”到“f”是推进主动小车的第一初级的一部分;从动小车由主动小车推动。从“f”到“a”既没有第一初级也没有第二初级;主动和从动小车被推动通过这部分。

在曲线260上，小车在266处成靠接堆列进入拉幅机。在268处是堆列出口端，此处小车开始加速并且分离开，直到它们在270处达到最终速度（33.3λ/秒）并分隔开。图示的是3X的拉伸比。在270处，小车在进入第二初级、磁滞区域271处之前被摩擦轮以恒定速度推进。在较低的拉伸比3X下，大量的小车是在前进侧，因此，返回侧的速度必须保持较高以便使剩余的小车快速地回到堆列入口端。因此，在控制区域276内，电磁波的速度要达到以33.3λ/秒的速度使小车得以连续推进。在控制区域278内，这个电磁波的速度保持不变。在控制区域280内，通过把电磁波速度降低到大约26λ/秒，使小车开始减速。在控制区域280的末端之前，从动小车和主动小车的速度下降到大约24λ/秒。这样，不管减速速率有微小变化，所有小车在离开控制区域280以前达到大约相同的速度，并且这些小车以这个可预测的速度进入下一区域运行。因此，在这些小车进入任何磁滞控制区域的各种条件是已知的常数，并且速度的微小变化从一个控制区域到下一个区域是不相叠加的。在控制区域282内，小车在进入控制区域时再次减速，并且达到一 平衡速度，在小车达到在288处的堆列进入端之前，控制区域282一直在施加推力以克服小车的摩擦力。重要的是堆列的入口部总是出现在小车离开第二初级之前。实际的堆列入口可以出现在两个磁滞控制区域之间的间隙处或在一个磁滞控制区域之内。最后的磁滞控制区域最好总是充满小车，以便产生足够的堆列力以压缩小车减震器，因此使小车在第一初级控制区域261的开始端在266处按正确间距堆列以与电磁波匹配。

在某些情况下，在图19和图25中的286处设置一个短的同步控制区域可能是合乎需要的。这相当于图10中的第一初级975。这给在控制区域261的最初几个小车提供一个助力，这几个小车对拉幅机入口端的薄膜施加起始的张力。控制区域261对应于图10中的控制区域A（线圈930/930′）。在控制区域286内接合的每个主动小车上的两个同步次级在紧凑的空间内产生的力，比在控制区域282内的主动和从动小车上的单个磁滞次级产生的力要大得多。这个助力是值得推荐的，因为在输送段918中（图10）的第一主动小车的任何为了维持进入的薄膜中的张力的强制移动都可能导致轻微拉伸，在此处是不希望有的。

曲线262示出一个较高拉伸比，4X对3X，对返回侧的影响。在这种情况下，较多的主动和从动小车移动到返回侧，这样，它们的能量在一个较短的距离内被撤去以适应一个较长的堆列长度。控制区域280以一个比曲线260上的更低的电磁波速度（即来自其驱动器的较低的频率）工作，因此，所有堆列前的减速发生在这个控制区域内。控制区域280和282以相同的电磁波速度工作。由于在返回侧有更多的次级是这个较高的拉伸比，所以堆列长度在沿环路从曲线260上的288到曲线262上的284往回移动的堆列入口端稍微增大。

曲线264表示按比例加大线速度同时保持和曲线262相同的拉伸比的效果。由于小车进入返回侧速度较高因此能量较高的结果，减速力必 定施加到主动和从动小车上，以便在它们到达堆列的入口端之前较早达到一低的碰撞速度。要注意到在每个控制区域里消耗的能量百分比是增大了以便达到低速碰撞速度。这个能量百分比是减速力F-磁滞次级产生的额定力-乘以在其上发生减速的长度△（F×△L）;与作用于该控制区域的总长度上的同一力F相比（F×L）。如果控制区域具有不相等的长度，但是在相同电流值下工作，在较长控制区域内可能消耗的总能量将会较大。参看曲线264，由于小车在每个控制区域内在一较长的长度△L上减速，消耗的能量百分比增大了。由于这种不同的减速曲线，与曲线262的284处的堆列端比较，曲线264的290处的堆列端较短，尽管这两条曲线是对应于返回侧上相同数量的小车。在两个极端，堆列入口端一定总是出现在到达最后的磁滞控制区域的末端之前并在进入任何同步控制区域之前，并且总是出现在小车达到最终平衡速度之后的一定距离上。该最终平衡速度被称为堆列超速。这个超速应当总是高到足以使小车迅速赶上堆列、但是低到足以在小车冲撞堆列时将冲撞保持低于一个对主动和从动小车造成损坏的水平之下。

Claims (2)

1、通过使用线性马达在由一对彼此对置的小车导轨限定的对置环路中、以预定速度推进其上连接有拉幅夹的各个小车来拉伸塑料薄膜坯的一种装置，其特征在于该装置包括：

彼此对置地放置在环路的前进侧的第一长形初级；

彼此对置地放置在环路的返回侧的第二长形初级；

多个环绕轨道被引导的主动小车，每个小车具有一个连接在其上的同步次级，这同步次级与第一初级相邻设置以在拉幅架的薄膜加工段中，以预定速度成对地同步地推进主动小车来拉伸由拉轴夹夹住的薄膜；

每个主动小车还具有一个连接在其上的磁滞次级，这磁滞次级与第二初级相邻设置以推动在堆列形成段内的主动小车，并通过堆列形成段进入在环路返回侧上的小车堆列内。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于在每个环路中在每个主动小车间设置最少一个从动小车，每个这样的从动小车具有一个连接在其上的磁滞次级，这磁滞次级与第二初级相邻设置以推动在堆列形成段内的从动小车，并通过堆列形成段进入在环路返回侧上的小车堆列内。

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