CN102476756B - 物料卷取速度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述物料卷取速度控制方法，检测物料卷取周长以准确调节卷取辊的转动角速度，以浮动辊相对于平衡位置的波动来缓冲卷取辊转速的变化，实现卷取速度与输送线速度之间的匹配，防止物料被拉伸形变，提高物料卷取存放质量。所述控制方法包括，物料通过运输带输送至卷取辊完成与垫布的卷取，浮动辊悬浮支撑于物料下方以调节卷取辊的转动角速度ω。与现有技术的不同之处在于，卷取辊的转动角速度ω符合表达式ω＝V/C。其中，V是运输带的线速度，C是物料在卷取辊上卷取时的周长；卷取过程中设定浮动辊平衡位置与水平基准线的夹角为a0；检测浮动辊相对于平衡位置每增加转动一个Δa的角度，即对应地增加物料卷取周长一个ΔC的长度。

Description

物料卷取速度控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于物料卷取速度的控制方法，属于生产自动化与橡胶机械领域。

背景技术

按照现有橡胶轮胎制造加工工艺，需将构成胎胚半制品的所有物料在成型鼓上进行贴合、滚压加工，如将钢丝帘布、内衬层或带束层等物料依次输送、缠绕至成型鼓再实施定长裁切。

通常上述物料是在卷取装置上完成与垫布的卷取成卷的，卷取装置的主要作用是将连续生产、输送过来的物料卷曲成卷并存放。通过与垫布的卷取使得物料表面平整、无皱纹、卷边整齐而易于存放、运输。为防止物料被拉伸形变，要求在卷取时要保证卷曲松紧适中，即卷取速度与输送物料的生产线输送速度相一致。

卷取伊始，由于卷曲辊上没有物料或物料较少，卷曲辊的转速是一直快速增大的，而输送生产线的线速度则保持不变。随着物料卷取半径的增大，则相应地要求卷曲辊的转速逐渐减小，即卷取速度应当与输送生产线的线速度相匹配。

现有物料卷取速度的控制方法，通常是实时地检测卷取轴上物料的卷取半径变化，如采用超声波传感器测量卷取半径、以变频电机控制卷取轴的转速。

在此类卷取半径识别、控制卷取轴转速的过程中，卷取半径是一个快时变的参数，若半径变化量Δr设定地较小，则易出现卷取轴转速调节的滞后，导致卷取速度地忽快忽慢；若半径变化量Δr设定地较大，则不能及时地调节卷取轴转速、易导致物料被拉伸变形。

而且，采用如超声波传感器等装置测量卷取半径，其检测成本也较高。

发明内容

本发明提供一种物料卷取速度控制方法，其目的在于解决上述问题而采取检测物料卷取周长以准确调节卷取辊转动角速度的方式，以浮动辊相对于平衡位置的波动来缓冲卷取辊转速的变化。

本发明的目的在于，实现卷取速度与生产线输送线速度之间的匹配，防止物料被拉伸形变，提高物料卷取存放质量。

另一发明目的是，采取简易的检测设备与手段，提高检测准确度与计算速度，从而有利于提高整体生产效率。

为实现上述发明目的，所述物料卷取速度控制方法包括：

物料通过运输带输送至卷取辊完成与垫布的卷取成卷，速度调节装置的浮动辊悬浮支撑于物料下方以调节卷取辊的转动角速度ω。

与现有技术的不同之处在于，卷取辊的转动角速度ω符合表达式ω＝V/C。

其中，V是运输带的线速度，其设定为定值；

C是物料在卷取辊上卷取时的周长，是实时变化的变量；

物料卷取过程中，设定浮动辊平衡位置与水平基准线的夹角为a0；

检测浮动辊相对于平衡位置每增加转动一个Δa的角度，即对应地增加物料卷取周长一个ΔC的长度。

如上述基本方案，物料卷取周长C＝2лr，r即是卷取半径，由于物料在卷取轴上的变化相对地平缓，针对周长变化ΔC的检测就显得易于设定具体值和提高调节转速的精度。

另外，周长变化ΔC与所卷取物料的厚度无关，更为准确地反映物料在卷取轴上的速率变化，即通过物料卷取周长变化ΔC来测算卷取辊转动角速度变化Δω。

在物料卷取过程中，卷取角速度与生产线输送线速度相匹配反映在浮动辊处于平衡位置，理论上浮动辊不再干预卷取角速度。

当浮动辊被物料向下压时，表明卷取速度较快、物料有被拉伸变形的趋势而需降低卷取角速度；当浮动辊按其惯性向下顶起物料时，表明卷取速度较慢、易在生产线出现堆料现象而需提高卷取角速度。

因此，通过浮动辊相对于平衡位置的变化而输出对应的物料周长变化量ΔC，更易于、更准确地控制并调节卷取角速度的变化。

为进一步优化并提高调节卷取角速度变化的精确度，可采取的改进措施是：

在浮动辊的定位轴上，设置检测其实时转动角度的角度传感器。

采用PID变频控制器调节并控制卷取辊的转动角速度ω。

以角度传感器检测浮动辊相对于平衡位置的角度变化，更易于量化出具体数值变化量。

采用PID变频控制器比较浮动辊的设定值与采样值，有利于降低周长变化ΔC的系统误差。

更为优选的实例是，将浮动辊处于具体位置对应于设定控制电流信号值，

以浮动辊处于平衡位置时的电流信号值做为PID变频控制器的基准设定值sp，采集浮动辊相对于平衡位置转动时对应的电流信号值pv，采用PID算法比较设定值sp与采样值pv以调整输出物料卷取周长C。

为防止卷取辊的转动角速度出现较大的波动，仅是当浮动辊相对于平衡位置的转动角度达到或超过Δa时，由PID算法调整输出物料卷取周长ΔC。

在实际物料卷取过程中，浮动辊会不间断地出现小幅度浮动现象，即浮动辊转动角度小于Δa，对此可采取如下PID变频控制器自动转速修正措施：

浮动辊相对于平衡位置转动的角度小于Δa时，PID变频控制器将当前卷取辊的转动角速度按ω±1进行修正。

修正后的转动角速度ω做为下一修正周期的基准转速。

卷取辊的初始基准转速，是物料在卷取辊上开始卷取时的初始转动角速度。

综上内容，所述物料卷取速度控制方法具有以下优点和有益效果：

1、实现动态检测与调节卷取速度与输送线速度之间的匹配性，有利于避免物料被拉伸形变。

2、测算与调节卷取角速度变化Δω更为准确，有利于提高检测精度与计算速度。

3、采取简易的检测设备与手段，，有利于提高整体生产效率和降低成本。

附图说明

现结合附图对本发明做进一步的说明。

图1是应用本发明物料卷取速度控制方法的示意图；

如图1所示，运输带1、卷取辊2、速度调节装置3、浮动辊4、垫布导开辊5、垫布6。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，将所述物料卷取速度控制方法，应用于橡胶轮胎制造加工工艺中，胎胚半制品物料(如钢丝帘布、内衬层或带束层)通过运输带1输送至卷取辊2完成与垫布的卷取成卷。

速度调节装置3的浮动辊4悬浮支撑于物料下方，以动态地调节卷取辊2的转动角速度ω。

卷取辊2的转动角速度ω符合表达式ω＝V/C，其中，

V是运输带1的线速度，V设定为定值；

C是物料在卷取辊2上卷取时的周长，C＝2лr，r是物料卷取的半径，C是实时变化的变量。

物料卷取过程中，在浮动辊4的定位轴上设置检测其实时转动角度a的角度传感器，浮动辊4在初始工位与最大转动角度的范围在0-120°，同时设定浮动辊4平衡位置与水平基准线的夹角a0＝60°。

物料卷取前，卷取半径r0＝0；

卷取伊始，卷取辊2的转动角速度ω较大，卷取半径r增长得也较为快速，此时浮动辊4的转动角度a也快速地接近于60°；

随着卷曲半径r地增加，物料在卷取辊2上卷取和每圈周长C也在显著变化，卷取辊2的转动角速度ω逐渐地减小；

当浮动辊4与水平基准线的夹角a0＝60°时，浮动辊4达到平衡位置；

当浮动辊4与水平基准线的夹角a＜60°时，卷取辊2的转动角速度ω过慢，卷取速度慢于运输带1的线速度，相当于物料在运输带1上出现堆积现象，此时为防止物料卷取时发生折叠等不平整问题而需提高卷取辊2的转动角速度ω；

即浮动辊4相对于平衡位置每减小转动一个Δa＝5°(如a＝55°)时，即对应地减小物料卷取周长一个ΔC＝0.05-0.1米的长度；

当浮动辊4与水平基准线的夹角a＞60°时，卷取辊2的转动角速度ω过快，卷取速度快于运输带1的线速度，相当于物料被拉伸或扯紧，此时为防止物料被拉伸变形而需降低卷取辊2的转动角速度ω。

即浮动辊4相对于平衡位置每增加转动一个Δa＝5°(如a＝65°)时，即对应地增加物料卷取周长一个ΔC＝0.050.1米的长度。

在具体调节卷取辊2转动角速度ω时采用PID变频控制器调节，将浮动辊4处于具体位置对应于设定控制电流信号值，浮动辊4转动角度在0-120°时，设定输出电流信号4-20毫安。

例如，当浮动辊4处于与水平基准线夹角a0＝60°的平衡位置时，输出电流信号12毫安。

以浮动辊4处于平衡位置时的电流信号值做为PID变频控制器的基准设定值sp，采集浮动辊4相对于平衡位置转动时对应的电流信号值pv，采用PID算法比较设定值sp与采样值pv以调整输出物料卷取周长C。

为防止卷取辊2的转动角速度出现较大的波动，仅是当浮动辊4相对于平衡位置的转动角度达到或超过Δa时，由PID算法调整输出物料卷取周长ΔC。

当浮动辊4的转动角度小于Δa时，由PID变频控制器自动进行转速修正。具体地，设定物料在卷取辊2上开始卷取时的初始转动角速度ω为初始基准转速。

浮动辊4相对于平衡位置增加转动的角度为1°(即a＝61°)时，PID变频控制器将当前卷取辊2的转动角速度按(ω-1)进行修正，修正后的转速(ω-1)做为下一修正周期的基准转速；

如果浮动辊4继续相对于平衡位置增加转动1°(即a＝62°)时，PID变频控制器继续自动修正卷取辊2的转速为(ω-1)-1，直至浮动辊4恢复至平衡位置或是浮动辊4相对于平衡位置增加5°以上(即a≥65°)。

另一种情况是，浮动辊4相对于平衡位置减小转动的角度为1°(即a＝59°)时，PID变频控制器将当前卷取辊2的转动角速度按(ω+1)进行修正，修正后的转速(ω+1)做为下一修正周期的基准转速；

如果浮动辊4继续相对于平衡位置减小转动1°(即a＝58°)时，PID变频控制器继续自动修正卷取辊2的转速为(ω+1)+1，直至浮动辊4恢复至平衡位置或是浮动辊4相对于平衡位置减小5°以上(即a≤55°)。

卷取辊2的转动角速度ω由PID变频器控制器调节并控制，进行PID算法可修正速度角速度ω范围在±1之间，能够满足精确控速的物料卷取成卷工艺。

如上所述，结合附图本实施例仅就优选实施例进行了描述。对于所属领域技术人员来说可以据此得到启示，而直接推导出符合本发明设计构思的其他替代结构，由此得到的其他结构特征也应属于本发明所述的保护范围。

Claims (4)

1.一种物料卷取速度控制方法，物料通过运输带(1)输送至卷取辊(2)完成与垫布的卷取成卷，速度调节装置(3)的浮动辊(4)悬浮支撑于物料下方以调节卷取辊(2)的转动角速度ω，其特征在于：卷取辊(2)的转动角速度ω符合表达式ω＝V/C，其中， 

V是运输带(1)的线速度，V设定为定值； 

C是物料在卷取辊(2)上卷取时的周长，C是实时变化的变量； 

物料卷取过程中，设定浮动辊(4)平衡位置与水平基准线的夹角为a0； 

检测浮动辊(4)相对于平衡位置每增加转动一个Δa的角度，即对应地增加物料卷取周长一个ΔC的长度； 

检测浮动辊(4)相对于平衡位置每减小转动一个Δa的角度，即对应地减小物料卷取周长一个ΔC的长度。 

2.根据权利要求1所述的物料卷取速度控制方法，其特征在于：在浮动辊(4)的定位轴上，设置检测其实时转动角度的角度传感器； 

采用PID变频控制器调节并控制卷取辊(2)的转动角速度ω。 

3.根据权利要求2所述的物料卷取速度控制方法，其特征在于：将浮动辊(4)处于具体位置对应于设定控制电流信号值， 

以浮动辊(4)处于平衡位置时的电流信号值做为PID变频控制器的基准设定值sp，采集浮动辊(4)相对于平衡位置转动时对应的电流信号值pv，采用PID算法比较设定值sp与采样值pv以调整输出物料卷取周长C。 

4.根据权利要求2或3所述的物料卷取速度控制方法，其特征在于：浮动辊(4)相对于平衡位置转动的角度小于Δa时，PID变频控制器将当前卷取辊（2）的转动角速度按ω±1进行修正，修正后的转动角速度ω’做为下一修正周期的基准转速； 

卷取辊(2)的初始基准转速，是物料在卷取辊(2)上开始卷取时的初始转动角速度。