CN103979256B - 一种导带平衡调节装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导带平衡调节装置及其方法，主要由检测机构、纠偏机构、控制机构组成，其特征在于：检测机构安装于导带的两侧，呈对称设置，所述检测机构采用压力检测机构，通过检测导带两侧的压力，判断导带是否发生偏移；纠偏机构为垂直纠偏机构，通过纠偏辊的垂直运动，对导带进行纠偏。本发明通过对导带的实时压力检测，并通过检测机构的导轮和垂直纠偏机构对导带进行分级调节，一方面可以减少导带的磨损，另一方面，具有检测实时、调节精确的优点。

Description

一种导带平衡调节装置及其方法

技术领域：

本发明涉及一种导带平衡调节装置及其方法，属于导带平衡调节技术领域。

背景技术：

导带作为一种用于传送物料的媒介，目前在很多领域得到了广泛的应用，导带在传输的时候容易出现左右偏移的问题，这种问题是由于导带传输系统的机械制造和装配精度不高所造成的。导带在传输时出现偏移，导致其传输定位精度受到影响，从而限制其在需要较高传输定位精度要求的技术领域应用，如传输介质为布匹的印花机导带传输，对偏移容忍量非常小，较大的偏移即会使布面起皱、钩丝，从而使印花最终所得为次品。

现有技术如专利号为200510050020.0所述的机构，通过设置检测机构、纠偏机构来调整导带的偏移，这种装置能有效地对导带的偏移进行调整，具有较好的效果，但也存在一些缺点：

1、现有技术的工作原理是采用光电传感器来检测导带的边缘，在导带边缘跑出其范围的情况下，传输给纠偏装置，对导带实行纠偏。这种采用光电传感器来判定导带边界的方式，需要在导带偏移较大距离后，才能检测出偏移状态，然后再纠偏，滞后性比较大；由于纠偏的滞后，很容易影响传输效果。

2、上述专利的纠偏机构，是通过一端固定，另一端与传动机构相连的纠偏辊动作，通过纠偏辊与导带发生水平的位移，并通过不停的超调、回归的办法进行纠偏，由于纠偏辊不停地拉扯导带，对导带的位置进行调整，长时间如此，导带会产生波浪形卷边，降低导带寿命。

3、采用单一的开关信号，只能检测导带偏移和未偏移两种状态，无法检测偏移量的大小，无法评估偏移状态的轻微或严重程度，从而无法进行有效的分级纠偏，最终导致波动较大，实际纠偏效果差。

发明内容：

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的第一方面目的是提供一种导带平衡调节装置，在未发生实质性偏移距离的情况下，即能检测出导带左右的非平衡状态，实施对应的实时自动纠偏，从而达到非滞后纠偏效果。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种导带平衡调节装置，主要由检测机构、纠偏机构、控制机构组成，其特征在于：

检测机构安装于导带的两侧，呈对称设置，所述检测机构采用压力检测机构，通过检测导带两侧的压力，判断导带是否发生偏移；

纠偏机构为垂直纠偏机构，通过纠偏辊的垂直运动，对导带进行纠偏。

优选的设置在于：

所述纠偏机构包括纠偏辊，纠偏辊的一轴端固定，纠偏辊的另一轴端通过升降块安装于丝杆上，丝杆与减速机相连，减速机与驱动电机相连。

所述检测机构为压力传感器。

所述检测机构包括用以与导带接触的导轮，与导轮连接的滑块，与滑块相连的弹簧，压力传感器与弹簧相连，滑块活动连接于导轨上。

所述导轨、压力传感器安装于安装板上。

所述的导轮采用弹性导轮，导轮的圆周面上开设有导引槽，所述的导引槽上部大、下部小。

所述的导引槽为V形槽或U形槽。

所述的纠偏辊的一轴端固定于导带一侧的升降块上，该轴端为活动端，纠偏辊的另一轴端固定于导带另一侧的固定轴承座上。

在纠偏辊的活动端上方安装有电机底座，在纠偏辊的活动端下方安装有丝杆固定座，丝杠的两端分别固定在电机底座和丝杆固定座上，丝杆上的螺母与升降块相互固定。

本发明的另一方面目的是提供一种导带平衡调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、数据采集：在导带工作时，采集导带的压力值，并传输给控制机构；

（2）、控制机构根据采集的导带压力值，判断导带偏移位置，控制纠偏机构进行调节；

（3）、在导带运行一定距离后，再检测导带的压力值，重复步骤（1）、（2）。

所述步骤（2）中：

采集的导带压力值，经数据处理生成压力有效值，并对压力有效值分为四个区间段：平衡区、初级调节区、次级调节区、报警区，根据不同区间段，控制纠偏机构进行调节；

平衡区：压力有效值处于0-20N区间，导带处于左右平衡状态，此时，纠偏辊固定不动，无需动作；

初级调节区：压力有效值处于20-50N区间，导带发生微小偏移，某一侧压力有效值偏大，且值已超过平衡区，此时，控制机构控制纠偏辊位移至指定位置，完成动作后，采集并计算生成压力有效值，如压力有效值仍在初级调节区间，且纠偏辊已移动至指定位置，则纠偏辊无需再次动作；

3、次级调节区：

压力有效值处于50-80N区间，导带发生较大偏移，某一侧压力有效值大大超过另一侧，且值已大于初级调节区，进入到次级调节区区间，此种情况下,如果是首次进入次级调节区，则纠偏辊直接移动至指定位置，使导带快速回到平衡区或初级调节区；如果是连续两次或两次以上进入次级调节区，则更新纠偏辊的的移动位置，采集并计算生成压力有效值，上述动作不停循环直至压力有效值跑出此区域或纠偏辊超过极限位，触发暂停报警；

4、报警区：

某一侧的压力有效值超过报警极限大于80N，报警并停止运行导带。

本发明与现有的导带纠偏机构相比，具有以下优点：

1、提供了一种新型的纠偏检测机构，该纠偏检测机构不仅提供实时的导带偏移检测，而且该纠偏检测机构还增加了夹持功能，即采用弹性滚轮夹持住导带边缘，在导带发生微量偏移时即可提供一反向力使其达到力平衡状态，从而最大限度的减少纠偏辊介入的频率，延长导带寿命；

2、纠偏检测机构采用连续式的模拟量压力值检测而非开关量，这样对导带的偏移状况可以有更好的实时性监测；

3、通过压力传感器检测，判断导带偏移位置，以及压力超过报警值时自动报警，压力值可以直接反应导带的偏移状况，可以在无需让导带发生实际偏移的情况下，即可判定导带的偏移状况；

4、采用细分的分级纠偏方案，使导带纠偏更有效，波动更小。

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

附图说明：

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明的正面视图；

图3为本发明的侧面视图；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明所述检测机构的结构示意图；

图6为本发明纠偏机构向下纠偏状态图；

图7为本发明纠偏机构向上纠偏状态图；

图8为本发明的工作原理示意图

图9为本发明的控制原理框图。

具体实施方式：

参见图1-图8所示，本发明的一种导带平衡调节装置，主要由检测机构1、纠偏机构2、控制机构3组成。

检测机构1安装于导带4的两侧，呈对称设置，用于检测导带4是否发生偏移，本发明的检测机构1采用压力检测机构，通过检测导带4两侧的压力，从而判断导带4是否发生偏移。所述的检测机构1可以采用压力传感器。

为了使导带4两侧的压力检测更为实时、精确，图3-5所示的优选实施例中，检测机构1包括用以与导带4接触的导轮10,与导轮10连接的滑块11，与滑块11相连的弹簧12，压力传感器13与弹簧12相连，用于检测弹簧12所受压力，滑块11活动连接于导轨14上，导轨14、压力传感器13安装于安装板15上。安装板15可安装于导带机的两边侧板上。

采用上述结构的检测机构，当导带4发生偏移时，会接触到导轮10，导带4左右偏移的力依次传递到导轮10、滑块11，再经过弹簧12的缓冲，更加均匀准确的传递到压力传感器13上，从而使压力传感器13给出的压力指数准确，继而再通过纠偏机构2的调整，使导带4不再左右偏移，导带4也能一直保持正常工作状态。这种检测机构不仅检测更为精确，而且对导带4的冲击、影响较小，有利于导带4的平稳运行，并提高导带4的使用寿命。

作为更进一步的优选方案，所述的导轮10采用弹性导轮，所述的导轮10的圆周面上（与导带4接触面）开设有导引槽101，所述的导引槽101上部大、下部小，优选为V形槽或U形槽。

由于导引槽101的作用，一方面可以对导带4起到引导作用，另一方面，当导带4发生偏移，导带4与导轮10接触，导引槽101可以对导带4起到夹持作用，并在导带发生微量偏移时，即可提供一反向力使其达到力平衡状态，从而最大限度的减少纠偏辊介入的频率，延长导带寿命。

纠偏机构2包括纠偏辊20，纠偏辊20的一轴端固定，纠偏辊20的另一轴端通过升降块21安装于丝杆22上，丝杆22与减速机23相连，减速机23与驱动电机24相连。

作为优选的设置：

由于纠偏辊20的一轴端固定于导带4一侧的升降块21上，该轴端为活动端，纠偏辊20的另一轴端固定于导带4另一侧的固定轴承座5上。此两端均有某种角度偏移的自由度。即纠偏辊20可以按与导带4运行方向垂直的方向进行上下升降，从而产生对导带4的侧边压迫和放松，改变导带的平衡状态。

电机底座25安装于纠偏辊20的活动端上方，丝杆固定座26安装于纠偏辊20的活动端下方，丝杠22的两端分别固定在电机底座25和丝杆固定座26上，丝杆22上的螺母与升降块21相互固定，所述的升降块21跟纠偏辊20的一轴端相固定。

工作时，驱动电机24工作，带动减速机23转动，从而使丝杆22转动，随着丝杆22的转动，升降块21沿丝杆22做垂直的上下移动，纠偏辊20的活动端与升降块21固定，亦随升降块21做垂直的上下移动。

结合图3、图6-图7，本发明的纠偏过程如下：

1、如图3所示，初始状态下，导带4与纠偏辊20之间保持张紧状态，导带4未发生偏移时，纠偏辊20不动作；

2、如图6所示，当导带4向左偏移时，检测机构1检测导带4左边压力较大，控制机构3发出信号，驱动电机24转动，带动减速机23加速转动增加扭矩，丝杆22随着减速机23转动，带动升降块21向下位移，联动纠偏辊20的活动端随之向下移动，由于纠偏辊20的活动端下压，此时，纠偏辊20右侧的活动端给予导带4的压力较大，会使导带4的右边张力大，使导带4逐步向右调节直至重新回到平衡；

3、如图7所示，当导带4向右偏移时，检测机构1检测导带4右边压力较大，控制机构3发出信号，驱动电机24反向转动，带动升降块21向上位移，联动纠偏辊20的活动端随之向上移动，由于纠偏辊20的活动端上升，此时，纠偏辊20右侧的活动端给予导带4的压力较小，而纠偏辊20左侧的轴端给予导带4的压力较大，会使导带4的左边张力大，使导带4逐步向左调节直至重新回到平衡。

这样，通过纠偏辊20的上下偏置，给予导带4运动方向的垂直张力，这个张力会使导带4的单边张力大，就能实现导带4的偏移矫正。

本发明的上述纠偏机构，采用纠偏辊20垂直的上下移动，通过导带4运动方向的垂直张力，实现导带4的偏移矫正。与现有的水平纠偏辊方式相比，无需对导带4进行不停的超调、回归，不需要拉扯导带4，因此，可以有效的降低导带4的损耗，提高导带4使用寿命。

控制机构3可采用现有的控制电脑、可编程控制器或嵌入式控制器，优选采用嵌入式控制器。

本发明的一种导带平衡调节装置，其工作过程如下：

操作时，导带4循环转动，检测机构1实时检测导带两边压力，并传输给控制机构3，控制机构3可以看出导带4两侧的压力为多少，一般是两侧压力均等时为最佳，当一侧压力过大，即导带4偏离正常工作位置时，控制机构3就会启动纠偏机构2，驱动电机24的正反转、移动速度以及偏置大小是由控制机构3根据两侧压力传感器数值决定。

以下结合图9具体阐述本发明的一种导带平衡调节方法，包括以下步骤：

（1）、数据采集：在导带工作时，采集导带的压力值，并传输给控制机构；

步骤（1）中：

导带可能采取连续式运动，或间歇式运动，在导带运动时进行压力值的采集，当导带静止时不进行采集。

（2）、控制机构将采集的导带压力值，并根据压力值，判断导带偏移位置，控制纠偏机构进行调节；

步骤（2）中：

作为优选的方案，采集的导带压力值，经数据处理生成压力有效值，并对压力有效值分为四个区间段：平衡区、初级调节区、次级调节区、报警区，根据不同区间段，控制纠偏机构进行调节；

所述的压力有效值：是指对压力传感器采集的原始数据经过数据处理后获得的可以作为下一个步骤的有效输入的值，即为压力有效值。

所述的数据处理是指压力传感器按实时的方式采集到一定数量的原始数据，在某一时刻，对前面累积的数据做平均处理取平均值，就得到了此时刻的有效值。有效值是每时每刻都可以产生的一个值，是实时获取的。

注：对于导带压力值的采集，可以取较大的压力值，或者取左右压力值的差值，本实施例中采取的是取较大的压力传感器值。

例：如果导带往左偏，则左侧的压力传感器值会较大，右侧的值将接近为零（导带边缘已脱离导轮），即只需考虑左侧传感器的值即可；反之，亦然。在控制纠偏辊时，如果导带左偏，则纠偏辊的活动端下压；导带右偏，纠偏辊活动端上升。

作为替换的方案，对于导带压力值的采集，也可以取左右两侧的压力传感器的差值，亦可得相同效果。

例：如果导带往左偏，则左侧的压力传感器值会较大，右侧的值将接近为零，对左右的压力有效值相减，得到为正值。因此，对左右的压力有效值相减（左减右），若为负值，则表明导带右偏；正值，则表明导带左偏。然后取绝对值，对此绝对值再进行分区调节。这种采用取左右两侧的压力传感器的差值，可以更加明确对导带左右偏移的状况如何判定的方法。

为了使导带纠偏更有效，波动更小，本发明采用了细分的分级纠偏方案，即对压力有效值，进行分段，并采用区分对待的方式，将有效值的范围分作四个区间：平衡区、初级调节区、次级调节区、报警区。

1、平衡区：

压力有效值处于0-20N区间，导带处于左右平衡状态，两侧压力均在稳定区间内。此时，纠偏辊固定不动，无需动作。

2、初级调节区：压力有效值处于20-50N区间，导带发生微小偏移，某一侧压力有效值偏大，且值已超过平衡区。此时，控制机构控制纠偏辊向某一方向（上或下）移动一小量位移至指定位置。完成动作后，采集一定数量的压力值并计算生成有效值，如有效值仍在初级调节区间，且纠偏辊已移动至指定位置，则纠偏辊无需再次动作。

3、次级调节区：

压力有效值处于50-80N区间，导带发生较大偏移，某一侧压力有效值大大超过另一侧，且值已大于初级调节区，进入到次级调节区区间。此种情况下,如果是首次进入次级调节区，则纠偏辊直接移动至指定位置，使导带快速回到平衡区或初级调节区；如果是连续两次或两次以上进入次级调节区，则更新纠偏辊的偏移数值，移动纠偏辊至更新位置。上述连续多次进入次级调节区的动作不停循环直至压力有效值跑出此区域或纠偏辊超过极限位，触发暂停报警。

4、报警区：

某一侧的压力有效值超过报警极限大于80N，报警并停止运行导带，起到保护导带的作用。检查机械故障，排除故障或重新装配后再重新运行。

注：本发明的导带稳定区实际为两个即“平衡区和初级调节区”，区别在于：初级调节区内纠偏辊位置会微小移动一次，以保证压力有效值会更稳定。

控制纠偏：如果导带往左偏，则左侧的压力传感器值会较大，右侧的值将接近为零（导带边缘已脱离导轮），在控制纠偏辊时，需要纠偏辊的活动端下压，使导带重新回到平衡区；反之，如果导带右偏，则纠偏辊活动端上升。

本实施例中，控制机构优选采用嵌入式控制器；嵌入式控制器控制驱动电机移动纠偏辊，纠偏辊的移动位置是根据压力值由控制器内置程序决定,一般而言，纠偏辊的移动位置或移动距离是指当前压力值下回到平衡状态时纠偏辊的运动位移，并将上述压力值转换为纠偏辊的位移内置于控制器的程序之中。

如：初始状态时，纠偏辊和导带平行，处于水平状态，假设导带向右偏移，导致右侧压力传感器的值达到30N，进入初级调节区，控制器根据该反馈值，向上移动纠偏辊的活动端到指定位置，在导带运行一段距离后，再次检测压力值，如果压力传感器值还在20-50N的初级调节区间之间，则导带压力处于正常范围内，就继续运行导带并检测压力值。如果压力值大于50N，处于次级调节区，就向上移动纠偏辊的活动端较大距离，可以快速使导带往左偏，减小右侧传感器压力，使导带回到平衡区或初级调节区。

（3）：在导带运行一定距离后，再检测导带的压力值，重复步骤（1）、（2）。

Claims (1)

1.一种导带平衡调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、数据采集：在导带工作时，采集导带的压力值，并传输给控制机构；

（2）、控制机构根据采集的导带压力值，判断导带偏移位置，控制纠偏机构进行调节；

所述步骤（2）中：

采集的导带压力值，经数据处理生成压力有效值，并对压力有效值分为四个区间段：平衡区、初级调节区、次级调节区、报警区，根据不同区间段，控制纠偏机构进行调节；

平衡区：压力有效值处于0-20N区间，导带处于左右平衡状态，此时，纠偏辊固定不动，无需动作；

初级调节区：压力有效值处于20-50N区间，导带发生微小偏移，某一侧压力有效值偏大，且值已超过平衡区，此时，控制机构控制纠偏辊位移至指定位置，完成动作后，采集并计算生成压力有效值，如压力有效值仍在初级调节区间，且纠偏辊已移动至指定位置，则纠偏辊无需再次动作；

次级调节区：压力有效值处于50-80N区间，导带发生较大偏移，某一侧压力有效值大大超过另一侧，且值已大于初级调节区，进入到次级调节区区间，此种情况下，如果是首次进入次级调节区，则纠偏辊直接移动至指定位置，使导带快速回到平衡区或初级调节区；如果是连续两次或两次以上进入次级调节区，则更新纠偏辊的的移动位置，采集并计算生成压力有效值，上述动作不停循环直至压力有效值跑出此区域或纠偏辊超过极限位，触发暂停报警；

报警区：某一侧的压力有效值超过报警极限大于80N，报警并停止运行导带；

（3）、在导带运行一定距离后，再检测导带的压力值，重复步骤（1）、（2）。