CN104627713B - 出卷位置可控的恒张力胶带复卷机 - Google Patents

出卷位置可控的恒张力胶带复卷机 Download PDF

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Abstract

出卷位置可控的恒张力胶带复卷机。在机架上设卷有胶带的放卷气胀轴和收卷气胀轴,两轴间设送卷轴。出卷位置设有上下红外线光电传感器、PLC控制器、步进电机等双闭环出卷位置控制系统；胶带进入辗平轮。送卷轴处设含编码器、计米器、电磁继电器、调速电机、变频器的卷绕长度控制系统。收卷端设含红外转动传感器、锥度张力控制器、磁粉离合器等的半闭环张力控制系统；并设一字激光对标定位的手动纠偏；压紧组件等。彻底解决了因张力波动大导致胶带应力过大及严重变形,且胶带初始和运行精度均高,极大提高胶带卷产品质量。同时实现胶带卷长度可控；上下卷、拆換、安装等效率高；使用操作便捷等功能。可用于将大卷的聚四氟乙烯胶带卷做成需要尺寸的胶带复卷机。

Description

出卷位置可控的恒张力胶带复卷机
(一)技术领域
本发明涉及一种筒状胶带产品的复卷装置，即是通过复卷装置将已涂粘胶的筒状胶带卷做成需要的大小或要求尺寸的胶带卷。特别是聚四氟乙烯薄膜筒状胶带产品的复卷机。属薄料的传送类(B65H)。
(二)技术背景
目前复卷机已经被广泛使用，针对不同材质、不同工序的薄膜筒状胶带，对复卷机的相关要求也有所不同。现有的聚四氟乙烯薄膜筒状胶带的制作，首先是通过可称为凃胶卷模机或复卷机将聚四氟乙烯原料膜经膜加工设备在它的表面处理后覆盖上有机硅压敏胶粘剂，从而获得聚四氟乙烯薄膜筒状胶带。然后，通过可称为的胶带复卷机将上述已覆盖胶的聚四氟乙烯薄膜筒状胶带,按用户需要或工艺要求对筒状胶带由大卷复卷为多个小卷或要求尺寸的胶带卷等。现有的胶带复卷机存在如下问题：：1)由于上工序原料膜经凃胶卷模机中制成的薄膜筒状胶带也可能存在卷膜厚度、松紧不均等问题,因而使本工序胶带复卷机放出的原胶带出卷时胶带张力不稳定，应力累积，胶带发生形变；当应力过大时，胶带很容易被拉坏。2)因为放卷端卷筒的旋转运动，导致胶带在放卷端始终不能以一个恒定的可控角度输出，从而致使传送中的胶带张力产生波动。3)收卷端成品,卷筒卷径变化时，薄膜线速度变化，复卷胶带质量差。4)由于现有复卷机或卷模机传送行程很长，导致传送中收卷端的横向位置不稳定，出现偏差，进而胶带在收卷气涨轴很不易收齐。5)收、放卷气胀轴多为悬臂梁，其平行度会随生产时间的加长而降低，进而影响胶带质量。6)胶带在传送过程中经过的接触辊轮过多,特别是是收卷端接触辊轮设置太多,影响胶带质量。
中国专利已公开的用于凃胶的卷模机、凃胶复卷机、或卷材张力测控装置等中虽然也提供了恆张力、恆速、纠偏等功能的控制系统,但由于产品不同、复卷或测控目的不同、工艺流程或使用场合不同；进而技术方案及技术效果均不同。因此也未能解决胶带复卷机现存在的上述胶带质量问题。
(三)发明内容
本发明提供的出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，就是要解决现有的胶带复卷机复卷的筒状胶带严重变形、胶带跑偏、质量差、合格率低、生产效率低及不能符合现阶段聚四氟乙烯胶带复卷加工要求等问题。
技术方案如下：
出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，包括：机架；在放卷端设卷有胶带的放卷气胀轴；在收卷端设卷有胶带的收卷气胀轴；其特征是：
1)设如下双闭环出卷位置控制系统1，包括：
①在放卷气胀轴上的胶带出卷位置沿轴向X左侧设发出和接收光电信号并输出电信号的上、下两个红外线光电传感器1.1A,1.1B、沿胶带出卷位置轴向右侧设对应反射传感器光信号的位置高于传感器的上、下两个反光板1.2A、1.2B；两个红外线光电传感器安装轴线与放卷气胀轴轴线间夹角C,20°<C<40°；②设接受两传感器电信号输出速度脉冲信号的可编程控制器PLC1.3；③设接受速度脉冲信号并驱动放卷气胀轴转动的步进电机1.4,步进电机通过放卷齿轮1.6与放卷气胀轴1.5传动连接。2)胶带从两个红外线传感器检测区域穿过，再穿过平辗轮2后经过送卷轴3.1再传送到放卷气胀轴4.4。3)在送卷轴处设有卷绕长度控制系统3，包括：送卷轴、接收送卷轴发出的速度信号并发出脉冲信号的编码器3.2、接受编码器采集的脉冲信号并发出电信号且实时显示胶带卷绕长度的计米器3.3、接受计米器发出电信号并控制调速电机3.5暂停与恢复的电磁继电器3.4。调速电机输入端与变频器3.6相连。调速电机与送卷轴用送卷皮带3.7传动。同时,电磁继电器的输出端与放卷端可编程控制器PLC输入端直接连接。4)在收卷端设如下半闭环张力控制系统4，包括:将检测的收卷气胀轴的转动信号转为电信号的红外转动传感器4.1、接受红外传感器采集信号转为控制信号的锥度张力控制器4.2、接受张力控制器控制信号转为受控转矩的磁粉离合器4.3。磁粉离合器输入轴通过同轴的送卷从动齿轮4.5与送卷主动齿轮3.8的啮合传动与送卷轴传动连接；磁粉离合器输出轴通过收卷齿轮组4.6与收卷气胀轴4.4传动连接；固定于机架滑板上的红外转动传感器设置位置为正对收卷齿轮组。5)收卷端设置的纠偏装置5,包括:在收卷气胀轴径向Y后侧上方机架上,装设用径向合叶铰链5.2铰接的大功率激光发射器5.1。
上述收卷端可设如下压紧组件6:收卷气胀轴径向Y后侧上方,设轴向X与收卷气胀轴平行的压紧辊6.1,压紧辊下设两根支杆6.2,支杆下端装在固定在机架上的压辊支架6.4上,在支杆下端与压辊支架上平面间装使支杆和压紧辊可同时绕轴向X向下转动的轴向合叶铰链6.3。上述放卷气胀轴和放卷气胀轴两端均可安装在直接固定在机架上的两个U型快拆轴承座上。上述锥度张力控制器4.2、变频器3.6、计米器3.3、电磁继电器3.4均可装于控制柜内.放在机架上的控制面板9上。上述胶带与送卷轴间可凃防粘结材料。
本发明有益效果:
1)首先因控制放卷出膜位置恆定,使聚四氟乙烯胶带卷放卷速度穏定、输出张力恒定，保证在初始时胶带受力均匀；又因同时控制收卷端张力恒定，有利于入卷时张力稳定，应力小,从而总体实现胶带张力平稳，彻底解决了因张力波动大导致胶带应力过大、严重变形的问题。2)与现有的胶带复卷机相比，本发明总体上选择同时设置放卷出膜位置自控系统、平辗轮、卷绕长度自控系统、收卷张力自控系统、激光手动纠偏装置、收卷压紧等装置；产生优化的恆张力、胶带平整、复卷胶带长度可控、胶带初始和运行精度高、收卷胶带卷压紧等融合控制多功能效果。3)对胶带卷进行辗平，提高了胶带卷的质量。4)采用编码器与计米器等，自动有效的测出胶带卷的长度。5)采用大功率红激光发射器，实现一字激光对标定位，通过手动纠偏保证了复卷机每次换卷轴时的放卷轴、送卷轴、收卷轴初始安装精度与运行精度。解决了安装和卷膜时出现的严重跑偏，极大地提高了胶带卷产品的质量。6)计米器、张力控制器、变频器等各种控制器统一集中安装在机架一侧的一个面板上，使机架的利用率高。磁粉离合器与普通调速电机安放在机架的中后端，步进电机放在机架前端，使得整台机器占地面积减小，便于运输。7)收卷与放卷两端均采用气胀轴U型快拆轴承座,使上下卷、拆換、安装等效率高。8)采用预设参数的可编程控制器，可实现一键式启动，使人机界面友好，使用操作便捷。
(四)附图说明
图1本发明原理、组成系统整体框图示意图。
图2放卷端双闭环出卷位置控制系统1立体图(也是图6N向视图)。
图3送卷轴、调速电机等长度控制系统3反馈及简支梁结构图(也是图6M向视图)。
图4收卷端磁粉离合器、收卷气胀轴等张力控制系统5反馈及收卷简支梁结构图(也是图6M向视图)
图5为图3和图4的K向视图。
图6本发明整体布置结构立体图。
(五)具体实施方式
本实施例出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，如下形成:
见图6,在机架9上,在放卷端设有支撑在放卷简支梁上的卷有胶带7的放卷气胀轴1.5。在收卷端设支撑在收卷简支梁上的卷有胶带7的收卷气胀轴4.4。见图1，在放卷气胀轴1.5和收卷气胀轴4.4之间设有:双闭环出卷位置控制系统1；辗平轮2；送卷轴3.1及卷绕长度控制系统3；收卷端的半闭环张力控制系统4、纠偏装置5、压紧组件6。为了保证机架强度，实际制作时可采用4040欧标重型工业铝型材及专用连接件，调整件。
1)见图1、图2,双闭环出卷位置控制系统1,包括:①在放卷气胀轴上的胶带7出卷位置沿轴向X左侧设上红外线光电传感器1.1A和下红外线光电传感器1.1B,在胶带后侧设对应的上反光板1.2A和下反光板1.2B。反光板应高于对应传感器的摆放位置。两个红外线光电传感器安装轴线与放卷气胀轴轴线间夹角C取为30°。红外线光电传感器可向反光板发射和接受光信号并输出电信号；红外线光电传感器工作时应恰好保证胶带从其两者向对应的反光板发射光线的中间区域穿过。②设接受两传感器釆集的电信号输出速度脉冲信号的可编程控制器PLC1.3。③设接受速度脉冲信号并驱动放卷气胀轴转动的步进电机1.4；步进电机通过放卷齿轮1.6与放卷气胀轴1.5传动连接。④见图2,放卷气胀轴两端安装两个U型快拆轴承座1.8上,两个U型快拆轴承座固定在机架上，形成放卷端简支梁结构。⑤见图1,可编程控制器PLC外接一个程序即时启动暂停的物理开关1.7。
见图1、图2,出卷位置调整过程:当胶带出膜位置在理想出卷位置上方时，上红外线光电传感器1.1A接受不到反光板1.2A反射的光线，传感器1.1A会实时给可编程控制器PLC发脉冲信号，进而驱动步进电机1.4加速，最终达到提高放卷气胀轴的放卷速度，使出卷角度得以下移。同理，当胶带卷出膜位置在理想出卷位置下方时，红外线光电传感器1.1B也接受不到反光板1.2B反射的光线，传感器1.1B会实时给PLC控制器1.3发脉冲信号，进而驱动步进电机减速，最终达到降低放卷气胀轴的放卷速度，使出卷角度得以上移。两个闭环系统最终实现出卷角度可控的目的。
2)见图1,图6,胶带7从两个红外线传感器检测区域穿过后，再经过辗平轮2辗平后斜向上绕过送卷轴3.1,最后卷在收卷气涨轴4.4上。送卷轴和胶带间涂有一层防粘接材料，避免胶带与送卷轴发生粘接而增加阻力。
3)见图1、图3、图6,送卷轴处设有卷绕长度控制系统3，包括：送卷轴3.1、接收送卷轴发出的速度信号并发出脉冲信号的编码器3.2、接受编码器采集的脉冲信号并发出电信号且实时显示胶带卷绕长度的计米器3.3、接受计米器发出电信号并控制调速电机3.5暂停与恢复的电磁继电器3.4。调速电机输入端与变频器3.6相连。调速电机与送卷轴用送卷皮带3.7传动。同时,电磁继电器3.4的输出端与放卷端可编程控制器PLC1.3输入端直接连接。可编程控制器PLC外接一个程序可即时启动暂停的物理开关1.7。
见图1,卷绕长度控制系统3工作过程:当经过送卷轴胶带达到预定值时，计米器发出电信号控制电磁继电器3.4闭合,此时,电磁继电器3.4一路是控制可编程控制器PLC1.3停止工作，进而控制步进电机1.4和放卷气胀轴1.5停止转动；另一路是电磁继电器3.4同时切断给调速电机3.5供电的电源，从而实现放卷气胀轴1.5、送卷轴3.1、收卷气胀轴4.4均同时停止转动。当需再启动,按下计米器的复位键后，放卷气胀轴、送卷轴、收卷气胀轴同时开始转动，进行下一轮的收放卷工作。
4)见图1、图4、图5在收卷端设半闭环张力控制系统4，包括:将釆集的转动信号转为电信号的红外转动传感器4.1、接受红外线传感器采集转动信号转为控制信号的锥度张力控制器4.2、接受张力控制器控制信号转为受控转矩的磁粉离合器4.3。见图4,磁粉离合器4.3输入轴与送卷从动齿轮4.5转轴为同一根轴,见图3,送卷轴3.1与送卷主动齿轮3.8转轴为同一根轴,见图5(同时见图1),通过送卷主动齿轮3.8与送卷从动齿轮4.5啮合传动,磁粉离合器4.3从送卷轴3.1获得动力来源。见图4,磁粉离合器4.3输出轴通过收卷齿轮组4.6与收卷气胀轴4.4传动连接。釆集收卷气胀轴转动信号的红外转动传感器4.1固定在机架滑台上,设置位置是正对收卷齿轮组4.6。收卷气胀轴4.4两端安装两个U型快拆轴承座4.7上,两个U型快拆轴承座固定在机架9上，形成收卷端简支梁结构。
半闭环张力控制系统4工作原理过程:在胶带复卷机工作前，先测定出胶带的厚度值，再将胶带的厚度值输入到锥度张力控制器4.2中并进行输出设定。复卷机开始工作后，见图1,变频的调速电机3.5通过磁粉离合器4.3给收卷气胀轴4.4输出受控转矩，并传给胶带7。当胶带张力(或收卷气胀轴4.4卷径大小)发生变化时，收卷气胀轴的转动速度发生变化。当红外转动传感器4.1将采集到的收卷气胀轴4.4转动信号传递给锥度张力控制器4.2，
锥度张力控制器接受信号并根据预先的输出设定进行运算，然后给磁粉离合器输出实时可控信号，磁粉离合器根据信号产生相应滑差，进而向收卷气胀轴4.4传递实时可控转矩，并向收卷胶带传递实时可控张力，形成半闭环张力控制系统。
见图6,张力控制器4.2、变频器3.6、计米器3.3、电磁继电器3.4装于控制柜内.放在机架上的控制面板8上。
5)收卷端设置如下纠偏装置5:
见图6,在收卷气胀轴4.4径向Y后侧上方机架上,装设用径向合叶铰链5.2铰接的大功率激光发射器5.1。这里大功率激光发射器5.1用径向合叶铰链铰接在机架上的压辊支架6.4上平面,可使大功率激光发射器绕径向Y旋转。
手动纠偏方法:开启大功率激光发射器5.1，使得放卷气胀轴1.5、送卷轴3.1和收卷气胀轴4.4处的胶带一侧的边缘线与大功率激光发射器发射的激光束相切并处于同一竖直平面(Z-Y)内，可用上述大功率激光发射器绕径向Y旋转调整激光束方向。此时，便完成全程手动纠偏。
6)收卷端设压紧组件6:
见图6,在收卷气胀轴4.4径向Y后侧上方,设轴向X与收卷气胀轴4.4平行的压紧辊6.1,压紧辊下设两根支杆6.2,支杆下端装在固定在机架上的压辊支架6.4上,在支杆6.2下端与压辊支架6.4上平面间装使支杆和压紧辊可同时绕轴向X向下转动的轴向合叶铰链6.3。
收卷胶带压紧过程:当收卷气胀轴4.4上的胶带卷7按要求复卷完成,便自动控制使支杆6.2和压紧辊6.1同时绕轴向X向下转动压在胶带卷7上相对滾动压紧胶带,完成后,支杆和压紧辊绕轴向X向上转动复位。
整机操作及工作过程步骤如下：
1)穿胶带7：见图1，图6，首先将筒状胶带卷安置于放卷气胀轴1.5的适当位置处，再依次将胶带经过红外线光电传感器1.1A和1.1B，辗平辊2，送卷轴3.1，最终胶带的另一端粘接于收卷气胀轴4.4的圆筒上。
2)手动纠偏:开启大功率激光发射器5.1，使得放卷轴1.5、送卷轴3.1和收卷轴4.4处的胶带一侧的边缘线与纠激光发射器5.1发射的激光束相切并处于同一竖直平面内。这样便调整收卷气胀轴1.5的圆筒、送卷轴上胶带7轴向X的位置与放卷轴一致。
3)设预定值：①设放卷轴的初始转速:主机电源启动，计算出放卷轴的理想运行速度，再通过编写可编程控制器PLC1.3程序,控制步进电机1.4的转速，使得放卷轴的初始转速与其理想运行速度相同。②设计米器3.3上收卷胶带长:按产品需求在计米器3.3上设定相应收卷胶带长。③设输出转矩:首先用测量工具测出胶带每层的厚度，然后在锥度张力控制器4.2上进行输出转矩的相应设定。
4)胶帶复卷机启动和运行:启动物理开关1.7,复卷机启动开始工作，见图1,图2,首先放卷端步进电机1.4与放卷气胀轴1.5通过放卷齿轮啮合实现传动，当放卷气胀轴上胶带卷的出卷位置不在最佳的出卷位置时，通过双闭环出卷位置控制系统1,使胶带卷的出卷位置实时加以控制。详见上述<出卷位置调整过程>。
5)胶带长度控制:在送卷轴处，通过卷绕长度控制系统3,实现收卷胶带长度达到要求,整机停运。按计米器的复位键后,进行下一轮的收放卷运行。详见上述<卷绕长度控制系统3工作过程>。
6)收卷端张力控制:通过半闭环张力控制系统4实现复卷机收卷端的恒张力的功能。详见上述<半闭环张力控制系统4工作原理过程>。
7)收卷胶带卷压紧:详见上述<收卷胶带压紧过程>。

Claims (5)

1.出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，包括：机架(9)；在放卷端设卷有胶带的放卷气胀轴；在收卷端设卷有胶带的收卷气胀轴；其特征是：
1)设如下双闭环出卷位置控制系统(1)，包括：①在放卷气胀轴上的胶带出卷位置沿轴向X左侧设发出和接收光电信号并输出电信号的上、下两个红外线光电传感器(1.1A,1.1B)、沿胶带出卷位置轴向右侧设对应反射红外线光电传感器光信号的位置高于红外线光电传感器的上、下两个反光板(1.2A、1.2B)；两个红外线光电传感器安装轴线与放卷气胀轴轴线间夹角C,20°<C<40°；②设接受两红外线光电传感器电信号输出速度脉冲信号的可编程控制器PLC(1.3)；③设接受速度脉冲信号并驱动放卷气胀轴转动的步进电机(1.4),步进电机通过放卷齿轮(1.6)与放卷气胀轴(1.5)传动连接；
2)胶带(7)从两个红外线光电传感器检测区域穿过，再穿过平辗轮(2)后经过送卷轴(3.1)再传送到放卷气胀轴(4.4)；
3)在送卷轴处设有卷绕长度控制系统(3)，包括：送卷轴(3.1)、接收送卷轴发出的速度信号并发出脉冲信号的编码器(3.2)、接受编码器采集的脉冲信号并发出电信号且实时显示胶带卷绕长度的计米器(3.3)、接受计米器发出电信号并控制调速电机(3.5)暂停与恢复的电磁继电器(3.4)；调速电机输入端与变频器(3.6)相连；调速电机与送卷轴用送卷皮带(3.7)传动；同时,电磁继电器的输出端与放卷端可编程控制器PLC输入端直接连接；
4)在收卷端设如下半闭环张力控制系统(4)，包括:将检测的收卷气胀轴的转动信号转为电信号的红外转动传感器(4.1)、接受红外转动传感器采集信号转为控制信号的锥度张力控制器(4.2)、接受张力控制器控制信号转为受控转矩的磁粉离合器(4.3)；磁粉离合器输入轴通过同轴的送卷从动齿轮(4.5)与送卷主动齿轮(3.8)的啮合传动与送卷轴传动连接；磁粉离合器输出轴通过收卷齿轮组(4.6)与收卷气胀轴(4.4)传动连接；固定于机架滑板上的红外转动传感器设置位置为正对收卷齿轮组；
5)收卷端设置的纠偏装置(5),包括:在收卷气胀轴径向Y后侧上方机架上,装设用径向合叶铰链(5.2)铰接的大功率激光发射器(5.1)。
2.按权利要求1所述出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，其特征是在收卷端设如下压紧组件(6):收卷气胀轴径向Y后侧上方,设轴向X与收卷气胀轴平行的压紧辊(6.1),压紧辊下设两根支杆(6.2),支杆下端装在固定在机架上的压辊支架(6.4)上,在支杆下端与压辊支架上平面间装使支杆和压紧辊可同时绕轴向X向下转动的轴向合叶铰链(6.3)。
3.按权利要求1所述出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，其特征是放卷气胀轴两端均安装在直接固定在机架上的两个U型快拆轴承座上。
4.按权利要求1所述出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，其特征是锥度张力控制器(4.2)、变频器(3.6)、计米器(3.3)、电磁继电器(3.4)装于控制柜内,放在机架上的控制面板(9)上。
5.按权利要求1所述出卷位置可控的恒张力胶带复卷机，其特征是所述胶带与送卷轴间凃防粘结材料。
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