CN103979346A - 一种卷材张力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种卷材张力控制系统，包括固定板、固定辊和活动辊，其特征在于：所述固定辊和活动辊各自成组地位于固定板的两侧，活动辊的一端安装在滑动板上，在固定板上还安装有相平行的无杆气缸和直线位移传感器，滑动板与无杆气缸的气缸滑台和直线位移传感器的滑块相连接；无杆气缸始终给滑动板一个远离固定辊组的推力，这个推力与卷材的预设张力相平衡，当所述推力与预设张力的平衡打破时滑块位移并向控制单元发出信号，当滑块位移量超过设定范围时，控制单元发出指令调整放卷电机的转速。本发明结构简单、安装调试方便，调节行程大并且可以用数值设定，响应速度快，设备结构紧凑、体积小，节省安装空间。

Description

一种卷材张力控制系统

技术领域

本发明涉及柔性材料生产线，尤其涉及一种卷材张力控制系统。

背景技术

在一次性生活用品的全自动生产线上，生产产品的各种柔性原材料卷绕在辊上，原材料在运送过程中，要求材料的张力即延伸率是恒定的，否则就会造成材料宽窄不均，甚至断裂。这就需要控制材料在设备上输送时的张力，这种生产线的放卷装置一般设有张力储料装置。目前现有张力储料装置采用的张力控制的方法有：1、摆杆式储料，但这种方式储料有限，换接料时难以适应设备的高速运行，不能实现高速切换卷；2、重锤重力控制材料的张力，但是受惯性力的影响，设备在运行过程中，材料易断裂。针对这些问题，中国发明专利CN101767729A提出了一种柔性材料张力控制装置，但是此张力控制装置的结构和调试也都较为复杂，需要安装大轮、小轮，气缸活塞杆通过钢丝绳与小轮连接，再通过小轮、轮轴、大轮和钢丝绳与辊连接，张力传递路径长，响应速度慢，并且连接大、小轮的轮轴旋转不能超过一周，否则电位器就无法正确反馈信号，因而调节行程受限；并且设备的安装调试复杂、耗时，大、小轮和竖立的气缸都需要安装空间，设备占用空间大。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于提供一种卷材张力控制系统，它结构简单、安装调试方便，调节行程大并且可以用数值设定，响应速度快，设备结构紧凑、体积小，节省安装空间。

本发明的技术方案如下：一种卷材张力控制系统，包括固定板、固定辊和活动辊，所述固定辊通过辊轴可转动地固定安装在固定板上，所述活动辊平行于固定辊，并且活动辊可作相对于固定辊的移动，所述固定辊和活动辊各自成组地位于固定板的两侧，活动辊的一端安装在滑动板上，在固定板上还安装有相平行的无杆气缸和直线位移传感器，滑动板与无杆气缸的气缸滑台和直线位移传感器的滑块相连接；无杆气缸始终给滑动板一个远离固定辊组的推力，这个推力与卷材的预设张力相平衡，当所述推力与预设张力的平衡打破时滑块位移并向控制单元发出信号，当滑块位移量超过设定范围时，控制单元发出指令调整放卷电机的转速。

进一步地，所述无杆气缸是磁耦无杆气缸，所述气缸滑台与滑动板的中部连接，直线位移传感器位于无杆气缸的旁侧；在所述固定板上还安装有导杆，导杆与所述直线位移传感器和无杆气缸的中心线平行，所述导杆上的滑动导座与滑动板相连接。

进一步地，所述固定辊和活动辊分别位于固定板的左、右两侧，所述无杆气缸、直线位移传感器和导杆水平布置，所述导杆为两根滚珠丝杆，所述滑动导座为轴承箱，两导杆上的轴承箱分别固定在所述滑动板的上部和下部。

进一步地，所述直线位移传感器位于无杆气缸的上侧，所述上导杆上的轴承箱为一个，所述下导杆上的轴承箱为两个。

进一步地，所述导杆通过导杆座安装在固定板上，在所述活动辊侧的导杆座内侧安装有减震套，减震套穿装在导杆上。

进一步地，所述无杆气缸的进气管上装有储气罐和调压阀，调压阀位于储气罐的上游侧。

进一步地，所述滑动板通过L形连接板与所述直线位移传感器的滑块连接。

进一步地，所述固定辊和活动辊呈“1”字形地纵向排列，所述活动辊的数量小于固定辊的数量，活动辊悬臂地安装在所述滑动板上。

进一步地，所述固定板通过支撑柱安装在机架墙板上。

本发明在固定辊和活动辊之间的空位中设置无杆气缸，通过无杆气缸来给予活动辊一个向外撑开的推力，使固定辊和活动辊之间始终有一个向外分离的趋势，无杆气缸给滑动板施加的推力与卷材的理想张力相平衡。当卷材的实际张力与理想张力(即预设张力)不符时平衡打破，无杆气缸的气缸滑台滑移，若卷材的张力过大时，滑动板在活动辊上卷材的作用下，克服气缸内的气压力向内侧即靠近固定辊的方向移动，从而使固定辊和活动辊之间的距离缩小，材料的张力减小，而滑动板的位移会通过与之相联的直线位移传感器读出，当位移量超过设定值时，直线位移传感器向控制单元发出电信号，由控制单元调整放卷电机的转速，由放卷电机提高转速来解决张力过大的问题。反之，若卷材的张力过小时，滑动板无法与气缸内的气压力平衡，滑动板向外侧即远离固定辊的方向移动，从而使固定辊和活动辊之间的距离增加，材料的张力提升，当直线位移传感器读出的位移量超过设定值时，直线位移传感器向控制单元发出电信号，由控制单元发出指令来降低放卷电机的转速，从而解决张力过小的问题。因而，是先由气缸滑台的小位移来自动调整张力，若位移量过大，则由放卷电机的转速来调整。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、由于是在固定辊和活动辊之间的空位设置无杆气缸，有效利用设备的现有空间，不需要单独设计空间来安装传统控制装置的大轮和小轮，以及外置的竖向气缸，设备结构紧凑、体积小，占用空间小。

2、无杆气缸水平放置，不受重力影响，并且无杆气缸的整体安装尺寸小，轴向空间空间小，比普通标准气缸节省轴向空间40％，而且无杆气缸由于无活塞杆，其推力和拉力两端的活塞面积相等，因此推力和拉力数值相等，容易实现中间定位，定位精度高，并且也不存在因活塞杆表面积灰和生锈，而使杆部密封圈吸入灰尘杂质，导致泄漏的问题，特别是采用磁耦无杆气缸时，其外部气缸滑台没有动密封件，无外部泄漏。

3、装有活动辊的滑动板同时与无杆气缸的气缸滑台和直线位移传感器的滑块相连接，气缸滑台直接推动滑动板移动，或滑动板直接带动气缸滑台移动，而滑动板的微小位移都能直接反应到直线位移传感器，由控制单元读出数据，并可设置允许的位移范围。较之传统结构还要气缸通过钢丝绳、大轮、转轴、小轮、电位器来响应，电位器只能在一周的角度变化范围内正确反馈信号，本发明的传递路径短、反应灵敏、响应速度快，调节行程大，并且设备调整简单、方便。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1中滑块所在部位的结构示意图。

图3是本发明安装在机架墙板上的侧视图(储气罐和调压阀未示出)。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是图1中滑块的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。

请参阅图1至图5，一种卷材张力控制系统，包括固定板1、固定辊2和活动辊3，所述固定板1通过支撑柱4安装在竖立的机架墙板5上，固定板1为矩形板，其长度大于高度。所述固定辊2和活动辊3各自成组地位于固定板1的左、右两侧。固定辊2和活动辊3呈“1”字形地纵向排列，两侧固定辊2和活动辊3在高度方向交错排列，所述活动辊3的数量小于固定辊2的数量，固定辊2通过辊轴可转动地固定安装在固定板1上，所述活动辊3平行于固定辊2，并且活动辊3可作相对于固定辊2的移动。

活动辊3的一端安装在滑动板6上，活动辊3另一端悬空为悬臂状。在固定板1上还安装有相平行的无杆气缸7和直线位移传感器8，所述无杆气缸7、直线位移传感器8水平布置在固定板1的中部，位于固定辊2和活动辊3之间，当安装卷材或调整设备时，活动辊3可以靠近固定辊2，活动辊3的移动范围大，无杆气缸7水平放置，不受重力影响。所述无杆气缸7是磁耦无杆气缸7，直线位移传感器8位于无杆气缸7的上侧。滑动板6的中部通过螺栓与无杆气缸7的气缸滑台71相连接，滑动板6的中上部通过L形连接板9和螺栓与直线位移传感器8的滑块81连接，L形连接板9的两块相垂直相交板分别与滑动板6和滑块81相靠。无杆气缸7的整体安装尺寸小，轴向空间空间小，比普通标准气缸节省轴向空间40％，而且无杆气缸7由于无活塞杆，其推力和拉力两端的活塞面积相等，因此推力和拉力数值相等，容易实现中间定位，定位精度高，并且也不存在因活塞杆表面积灰和生锈，而使杆部密封圈吸入灰尘杂质，导致泄漏的问题，特别是采用磁耦无杆气缸时，其外部气缸滑台71没有动密封件，无外部泄漏。

在无杆气缸7的进气管10上装有储气罐11和精密调压阀12，调压阀12位于储气罐11的上游侧。通过精密调压阀12能精密控制进气管10路和气缸内的压力，储气罐11能缓冲、平衡气压系统的气压。通过进气压力，无杆气缸7始终给滑动板6一个远离固定辊组的推力，这个推力与卷材的预设张力相平衡，当所述推力与预设张力的平衡打破时滑块81位移，若直线位移传感器8的滑块81位移量超过设定范围就向控制单元发出电信号，由控制单元调控制、整放卷电机的转速，直线位移传感器8与控制单元、控制单元与放卷电机的变频器通过导线电连接。气缸滑台71直接推动滑动板6移动，或滑动板6直接带动气缸滑台71移动，而滑动板6的微小位移都能直接反应到直线位移传感器8，由控制单元读出数据，并可设置允许的位移范围。较之传统结构还要气缸通过钢丝绳、大轮、转轴、小轮、电位器来响应，电位器只能在一周的角度变化范围内正确反馈信号，本发明的传递路径短、反应灵敏、响应速度快，调节行程大，并且设备调整简单、方便。

在所述固定板1上还安装有导杆13，导杆13通过导杆座14安装在固定板1上，导杆13与所述直线位移传感器8和无杆气缸7的中心线平行，所述导杆13上的滑动导座131与滑动板6相连接。在本实施例中，导杆13为两根滚珠丝杆，分别位于固定板1的上部和下部，所述滑动导座131为轴承箱，两导杆13上的轴承箱分别固定在所述滑动板6的上部和下部。为更好地分担重力，同时又简化设备，所述上导杆13上的轴承箱为一个，所述下导杆13上的轴承箱为两个。

在所述活动辊3侧的导杆座14内侧安装有减震套132，所述滑动板6靠近远离固定辊2一端的导杆座14内侧，减震套132穿装在导杆13上，减震套132位于导杆座14与滑动导座131之间。

本发明的工作过程是：当卷材的实际张力与理想张力(即预设张力)不符合时，无杆气缸7给滑动板6施加的推力与活动辊3受到的卷材拉力不平衡，无杆气缸7的气缸滑台71滑移，若卷材的张力过大时，滑动板6在活动辊3上卷材拉力的作用下，克服气缸内的气压力向内侧即靠近固定辊2的方向移动，从而使固定辊2和活动辊3之间的距离缩小，材料的张力减小，而滑动板6的位移会通过与之相联的直线位移传感器8反馈给控制单元，当位移量超过设定值时，由控制单元调整放卷电机的转速，通过放卷电机提高转速来解决张力过大的问题。反之，若卷材的张力过小时，滑动板6上活动辊3所受的卷材拉力小，滑动板6无法与气缸内的气压力平衡，滑动板6向外侧即远离固定辊2的方向移动，从而使固定辊2和活动辊3之间的距离增加，材料的张力提升，当直线位移传感器8的滑块81位移量超过设定值时，由控制单元发出指令来降低放卷电机的转速，从而解决张力过小的问题。因而，是先由气缸滑台71的小位移来自动调整卷材张力，若位移量过大，则由放卷电机的转速来调整。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种卷材张力控制系统，包括固定板、固定辊和活动辊，所述固定辊通过辊轴可转动地固定安装在固定板上，所述活动辊平行于固定辊，并且活动辊可作相对于固定辊的移动，其特征在于：所述固定辊和活动辊各自成组地位于固定板的两侧，活动辊的一端安装在滑动板上，在固定板上还安装有相平行的无杆气缸和直线位移传感器，滑动板与无杆气缸的气缸滑台和直线位移传感器的滑块相连接；无杆气缸始终给滑动板一个远离固定辊组的推力，这个推力与卷材的预设张力相平衡，当所述推力与预设张力的平衡打破时滑块位移并向控制单元发出信号，当滑块位移量超过设定范围时，控制单元发出指令调整放卷电机的转速。

2.根据权利要求1所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述无杆气缸是磁耦无杆气缸，所述气缸滑台与滑动板的中部连接，直线位移传感器位于无杆气缸的旁侧；在所述固定板上还安装有导杆，导杆与所述直线位移传感器和无杆气缸的中心线平行，所述导杆上的滑动导座与滑动板相连接。

3.根据权利要求2所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述固定辊和活动辊分别位于固定板的左、右两侧，所述无杆气缸、直线位移传感器和导杆水平布置，所述导杆为两根滚珠丝杆，所述滑动导座为轴承箱，两导杆上的轴承箱分别固定在所述滑动板的上部和下部。

4.根据权利要求3所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述直线位移传感器位于无杆气缸的上侧，所述上导杆上的轴承箱为一个，所述下导杆上的轴承箱为两个。

5.根据权利要求2或3或4所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述导杆通过导杆座安装在固定板上，在所述活动辊侧的导杆座内侧安装有减震套，减震套穿装在导杆上。

6.根据权利要求1所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述无杆气缸的进气管上装有储气罐和调压阀，调压阀位于储气罐的上游侧。

7.根据权利要求1所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述滑动板通过L形连接板与所述直线位移传感器的滑块连接。

8.根据权利要求1所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述固定辊和活动辊呈“1”字形地纵向排列，所述活动辊的数量小于固定辊的数量，活动辊悬臂地安装在所述滑动板上。

9.根据权利要求5所述的卷材张力控制系统，其特征在于：所述固定板通过支撑柱安装在机架墙板上。