CN104827646B - 挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置及方法，包括测厚仪、探头安装架、挤出机、PLC控制器和薄膜输送机构，测厚仪的探头通过探头安装架设于挤出复合膜表面，测厚仪和挤出机分别与PLC控制器电气连接，挤出复合膜通过薄膜输送机构进行传送，挤出机的模头设于薄膜输送机构上方；通过测厚仪实时测量挤出复合膜纵向截面各点的厚度，然后通过PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析，然后将分析结果转换成挤出机的螺杆转速控制，进而控制挤出机模头处的挤出量，最终实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节。本发明实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节，可有效提高挤出复合膜纵向厚度的均匀性。

Description

挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置及方法
技术领域
本发明涉及软包装材料的制造技术领域，特别涉及一种挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置及方法。
背景技术
对于挤出复合包装材料，挤出复合膜的厚薄均匀度和平整度控制是影响包装材料性能和成本的关键指标之一，但是在高速生产时，人工控制挤出薄膜厚薄均匀度的平均误差在10％以上，这远远满足不了复合包装材料的要求。在挤出复合膜的加工工艺中，挤出机模头的挤出量不仅影响着挤出复合膜的厚度，其挤出量控制的稳定性也往往影响着挤出复合膜的纵向厚度均匀性。
目前，在挤出复合设备上对挤出量的控制通常采用与复合线速度同步控制的方法，根据复合线速度的变化(升速、降速或稳定在某一线速度)，通过一定的比例关系调节变频器来控制马达的转数。在实际生产中，这种方式存在以下缺陷：1、在某一线速度下运转，变频器开环控制马达的转速不能完全按同一比例关系调节，造成薄膜的纵向厚度偏差大；2、复合线速度在升降速时，时间短、变化大，变频器开环控制马达的转速更加不能按同一比例关系调节，造成薄膜的纵向厚度偏差大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，该装置结构简单，实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节，可有效提高挤出复合膜纵向厚度的均匀性。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述装置实现的挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节方法。
本发明的技术方案为：一种挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，包括测厚仪、探头安装架、挤出机、PLC控制器和薄膜输送机构，测厚仪的探头通过探头安装架设于挤出复合膜表面，测厚仪和挤出机分别与PLC控制器电气连接，挤出复合膜通过薄膜输送机构进行传送，挤出机的模头设于薄膜输送机构上方。
所述测厚仪为非接触式的测厚仪，测厚仪中的探头沿挤出复合膜的横向截面来回移动。
所述探头安装架为O型架，探头固定与O型架上，挤出复合膜从O型架中部的空间穿过。
所述挤出机包括螺杆、螺杆驱动组件和模头，螺杆驱动组件和模头分别设于螺杆的两端，螺杆驱动组件与PLC控制器连接。
所述薄膜输送机构包括放卷辊、复合辊、收卷辊和多个传动辊，按照挤出复合膜的输送方向，放卷辊、复合辊和收卷辊依次设置，放卷辊和复合辊之间设有多个传动辊，复合辊和收卷辊之间也设有多个传动辊；放卷辊与复合辊之间为薄膜基材的传送，复合辊与收卷辊之间为挤出复合膜的传送，挤出机的模头设于薄膜基材上方，测厚仪的探头设于挤出复合膜上。其中，放卷辊放出薄膜基材后，由传动辊送至复合辊处，挤出机的模头向薄膜基材表面挤出复合材料，随着复合辊的转动，复合材料在薄膜基材表面覆盖形成复合层，经过复合辊的挤压，最终形成挤出复合膜，并由传动辊送至收卷辊处进行收卷处理。
为了保持较好的复合效果，所述挤出机的模头位于复合辊后侧的薄膜基材上方，模头与薄膜基材表面的距离为90～320mm，根据材料种类的不同，通过调节模头的模唇至复合辊表面的距离实现。
本发明通过上述装置可实现一种挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节方法，通过测厚仪实时测量挤出复合膜不同长度内各横向截面的厚度，然后通过PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析，然后将分析结果转换成挤出机的螺杆转速控制，进而控制挤出机模头处的挤出量，最终实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节。
其中，所述PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析的具体过程包括以下步骤：
(1)在PLC控制器中预先设定挤出复合膜的厚度额定值、偏差范围值和厚度补偿值；
(2)测厚仪通过探头在线测量挤出复合膜的厚度，在单位长度内的挤出复合膜上进行N次横向的厚度扫描，每横向扫描一次获得一组横向截面的厚度测量值，并将N次扫描获得的厚度测量值输送至PLC控制器；
(3)PLC控制器读取各厚度测量值后，计算各厚度测量值的平均值，然后将平均值与预先设定的厚度额定值进行对比分析，计算厚度偏差量；
(4)判断厚度偏差量是否超出预先设定的偏差范围值；若偏差量未超过偏差范围值，则PLC控制器停止计算，返回步骤(2)；若偏差量超过偏差范围值，则PLC控制器结合厚度补偿值，进行厚度补偿次数的计算；
(5)结合挤出机的螺杆转速，PLC控制器将得到的厚度补偿次数转换成螺杆转速的补偿次数，计算得到螺杆转速的每次补偿量，然后将螺杆转速的补偿次数和每次补偿量传送给挤出机的螺杆驱动组件，通过调整螺杆的转速控制模头的挤出量，从而调节挤出复合膜的纵向厚薄均匀度。
所述步骤(2)中，N次扫描获得的厚度测量值为纵向单位长度内，位于N个不同长度值上的挤出复合膜的横向截面厚度值组；根据实际需要，每横向截面所包含的横向截面厚度值个数可根据挤出复合膜的实际宽度进行设置。
所述步骤(4)中，偏差量超过偏差范围值时，包括挤出复合膜偏厚和偏薄两种情况，即偏差量大于偏差范围值的上限或偏差量小于偏差范围值的下限；
PLC控制器进行厚度补偿次数计算时，先将偏差量与偏差范围值进行对比，计算差额，将差额除以厚度补偿值，则得到厚度补偿次数。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置及方法通过在挤出复合膜的生产线上设置测厚仪及PLC控制器，实现了挤出复合膜纵向厚度的在线测量，并通过所获得的测量值实时调整挤出机模头的挤出量，从而调节挤出复合膜的纵向厚度，有效提高挤出复合膜的纵向厚度均匀性，有利于提高包括材料的表面均匀度及力学性能、材料成本等各项指标。
本挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置是在传统挤出复合膜的生产设备上进行改进的，其原理简单，与现有挤出复合膜生产设备的相容性好，测试结果准确而快速，有利于降低挤出复合膜的生产成本，并提高生产效率。
附图说明
图1为本挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置的结构示意图。
图2为PLC控制器进行计算分析的方法流程图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例一种挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，如图1所示，包括测厚仪(图中未示出整体结构)、探头安装架2、挤出机3、PLC控制器(图中未示出)和薄膜输送机构，测厚仪的探头1通过探头安装架设于挤出复合膜4表面，测厚仪和挤出机分别与PLC控制器电气连接，挤出复合膜通过薄膜输送机构进行传送，挤出机的模头设于薄膜输送机构上方。
测厚仪可采用市面已有的非接触式测厚仪，测厚仪中的探头沿挤出复合膜的横向截面来回移动。
探头安装架为O型架，探头固定与O型架上，挤出复合膜从O型架中部的空间穿过。
挤出机包括螺杆、螺杆驱动组件和模头5，螺杆驱动组件和模头分别设于螺杆的两端，螺杆驱动组件与PLC控制器连接。
薄膜输送机构包括放卷辊6、复合辊7、收卷辊8和多个传动辊9，按照挤出复合膜的输送方向，放卷辊、复合辊和收卷辊依次设置，放卷辊和复合辊之间设有多个传动辊，复合辊和收卷辊之间也设有多个传动辊；放卷辊与复合辊之间为薄膜基材10的传送，复合辊与收卷辊之间为挤出复合膜4的传送，挤出机的模头设于薄膜基材上方，测厚仪的探头设于挤出复合膜上。其中，放卷辊放出薄膜基材后，由传动辊送至复合辊处，挤出机的模头向薄膜基材表面挤出复合材料，随着复合辊的转动，复合材料在薄膜基材表面覆盖形成复合层，经过复合辊的挤压，最终形成挤出复合膜，并由传动辊送至收卷辊处进行收卷处理。
为了保持较好的复合效果，挤出机的模头位于复合辊后侧的薄膜基材上方，模头与薄膜基材表面的距离为100mm。根据实际生产中材料种类的不同，该距离一般在90～320mm的范围内选择。
上述挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置使用时，其原理是：通过测厚仪实时测量挤出复合膜不同长度内各横向截面各点的厚度，然后通过PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析，然后将分析结果转换成挤出机的螺杆转速控制，进而控制挤出机模头处的挤出量，最终实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节。
实施例2
本实施例通过实施例1所述装置实现一种挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节方法，通过测厚仪实时测量挤出复合膜不同长度内各横向截面各点的厚度，然后通过PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析，然后将分析结果转换成挤出机的螺杆转速控制，进而控制挤出机模头处的挤出量，最终实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节。
其中，PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析的过程如图2所示，具体包括以下步骤：
(1)在PLC控制器中预先设定挤出复合膜的厚度额定值、偏差范围值和厚度补偿值；其中，厚度额定值、偏差范围值和厚度补偿值均可根据实际工艺的需要，由用户自行在PLC控制器上设定即可；
(2)测厚仪通过探头在线测量挤出复合膜的厚度，在单位长度内的挤出复合膜上进行N次横向的厚度扫描，每横向扫描一次获得一组横向截面的厚度测量值，并将N次扫描获得的厚度测量值输送至PLC控制器；其中，N次扫描获得的厚度测量值为纵向单位长度内，位于N个不同长度值上的挤出复合膜的横向截面厚度值组；
(3)PLC控制器读取各厚度测量值后，计算各厚度测量值的平均值，然后将平均值与预先设定的厚度额定值进行对比分析，计算厚度偏差量；
(4)判断厚度偏差量是否超出预先设定的偏差范围值；若偏差量未超过偏差范围值，则PLC控制器停止计算，返回步骤(2)；若偏差量超过偏差范围值(包括挤出复合膜偏厚和偏薄两种情况，即偏差量大于偏差范围值的上限或偏差量小于偏差范围值的下限)，则PLC控制器结合厚度补偿值，进行厚度补偿次数的计算，具体为：PLC控制器进行厚度补偿次数计算时，先将偏差量与偏差范围值进行对比，计算差额，将差额除以厚度补偿值，则得到厚度补偿次数；
(5)结合挤出机的螺杆转速，PLC控制器将得到的厚度补偿次数转换成螺杆转速的补偿次数，计算得到螺杆转速的每次补偿量，然后将螺杆转速的补偿次数和每次补偿量传送给挤出机的螺杆驱动组件，通过调整螺杆的转速控制模头的挤出量，从而调节挤出复合膜的纵向厚薄均匀度。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (8)

1.挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，其特征在于，包括测厚仪、探头安装架、挤出机、PLC控制器和薄膜输送机构，测厚仪的探头通过探头安装架设于挤出复合膜表面，测厚仪和挤出机分别与PLC控制器电气连接，挤出复合膜通过薄膜输送机构进行传送，挤出机的模头设于薄膜输送机构上方；
挤出机包括螺杆、螺杆驱动组件和模头，螺杆驱动组件和模头分别设于螺杆的两端，螺杆驱动组件与PLC控制器连接；
通过测厚仪实时测量挤出复合膜不同长度内各横向截面各点的厚度，然后通过PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析，然后将分析结果转换成挤出机的螺杆转速控制，进而控制挤出机模头处的挤出量，最终实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节；
其中，PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析的具体过程包括以下步骤：
(1)在PLC控制器中预先设定挤出复合膜的厚度额定值、偏差范围值和厚度补偿值；
(2)测厚仪通过探头在线测量挤出复合膜的厚度，在单位长度内的挤出复合膜上进行N次横向的厚度扫描，每横向扫描一次获得一组横向截面的厚度测量值，并将N次扫描获得的厚度测量值输送至PLC控制器；
(3)PLC控制器读取各厚度测量值后，计算各厚度测量值的平均值，然后将平均值与预先设定的厚度额定值进行对比分析，计算厚度偏差量；
(4)判断厚度偏差量是否超出预先设定的偏差范围值；若偏差量未超过偏差范围值，则PLC控制器停止计算，返回步骤(2)；若偏差量超过偏差范围值，则PLC控制器结合厚度补偿值，进行厚度补偿次数的计算；
(5)结合挤出机的螺杆转速，PLC控制器将得到的厚度补偿次数转换成螺杆转速的补偿次数，计算得到螺杆转速的每次补偿量，然后将螺杆转速的补偿次数和每次补偿量传送给挤出机的螺杆驱动组件，通过调整螺杆的转速控制模头的挤出量，从而调节挤出复合膜的纵向厚薄均匀度。
2.根据权利要求1所述挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，其特征在于，所述测厚仪为非接触式的测厚仪，测厚仪中的探头沿挤出复合膜的横向截面来回移动。
3.根据权利要求2所述挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，其特征在于，所述探头安装架为O型架，探头固定与O型架上，挤出复合膜从O型架中部的空间穿过。
4.根据权利要求1所述挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，其特征在于，所述薄膜输送机构包括放卷辊、复合辊、收卷辊和多个传动辊，按照挤出复合膜的输送方向，放卷辊、复合辊和收卷辊依次设置，放卷辊和复合辊之间设有多个传动辊，复合辊和收卷辊之间也设有多个传动辊；放卷辊与复合辊之间为薄膜基材的传送，复合辊与收卷辊之间为挤出复合膜的传送，挤出机的模头设于薄膜基材上方，测厚仪的探头设于挤出复合膜上。
5.根据权利要求4所述挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节装置，其特征在于，所述挤出机的模头位于复合辊后侧的薄膜基材上方，模头与薄膜基材表面的距离为90～320mm。
6.通过权利要求1～5任一项所述装置实现的挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节方法，其特征在于，通过测厚仪实时测量挤出复合膜不同长度内各横向截面各点的厚度，然后通过PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析，然后将分析结果转换成挤出机的螺杆转速控制，进而控制挤出机模头处的挤出量，最终实现挤出复合膜纵向厚度的实时调节；
所述PLC控制器对测量所得的各厚度值与预先设定的厚度值进行对比分析的具体过程包括以下步骤：
(1)在PLC控制器中预先设定挤出复合膜的厚度额定值、偏差范围值和厚度补偿值；
(2)测厚仪通过探头在线测量挤出复合膜的厚度，在单位长度内的挤出复合膜上进行N次横向的厚度扫描，每横向扫描一次获得一组横向截面的厚度测量值，并将N次扫描获得的厚度测量值输送至PLC控制器；
(3)PLC控制器读取各厚度测量值后，计算各厚度测量值的平均值，然后将平均值与预先设定的厚度额定值进行对比分析，计算厚度偏差量；
(4)判断厚度偏差量是否超出预先设定的偏差范围值；若偏差量未超过偏差范围值，则PLC控制器停止计算，返回步骤(2)；若偏差量超过偏差范围值，则PLC控制器结合厚度补偿值，进行厚度补偿次数的计算；
(5)结合挤出机的螺杆转速，PLC控制器将得到的厚度补偿次数转换成螺杆转速的补偿次数，计算得到螺杆转速的每次补偿量，然后将螺杆转速的补偿次数和每次补偿量传送给挤出机的螺杆驱动组件，通过调整螺杆的转速控制模头的挤出量，从而调节挤出复合膜的纵向厚薄均匀度。
7.根据权利要求6所述挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节方法，其特征在于，所述步骤(2)中，N次扫描获得的厚度测量值为纵向单位长度内，位于N个不同长度值上的挤出复合膜的横向截面厚度值组。
8.根据权利要求6所述挤出复合膜的纵向厚薄均匀度调节方法，其特征在于，所述步骤(4)中，偏差量超过偏差范围值时，包括挤出复合膜偏厚和偏薄两种情况；
PLC控制器进行厚度补偿次数计算时，先将偏差量与偏差范围值进行对比，计算差额，将差额除以厚度补偿值，则得到厚度补偿次数。
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Denomination of invention: Device and method for adjusting the longitudinal thickness uniformity of extruded composite films

Effective date of registration: 20230407

Granted publication date: 20170412

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Jiangmen branch

Pledgor: HUILONG PLASTICS MACHINERY Co.,Ltd.

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