CN105858358A - 一种阻尼可调的电磁滑差轴 - Google Patents

Abstract

本发明属于柔性膜卷绕设备相关领域，并公开了一种阻尼可调的电磁滑差轴，其包括芯轴组件、滑差环组件和电刷组件，其中滑差环组件在穿套在芯轴组件上，通过安装在内腔里的导电头及借助弹性力顶嵌在芯轴组件的导电套中，用于实现调整电磁滑差轴工作状态下的摩擦力和胀紧料筒；芯轴组件用于实现电磁滑差轴的支撑固定、供电电流导通调整和信号无线传输；电刷组件则用于实现电磁滑差轴的供电和信号无线传输。通过本发明，其滑差环组件的个数可根据料卷的工作段长度进行模块化拓展，并通过独立调整励磁电流的方式实现不同段滑差环组件对料筒的摩擦阻尼的调整，用户端可实时调控电流，因而具有实时性好、适应性强和使用方便等优点。

Description

一种阻尼可调的电磁滑差轴

技术领域

本发明属于柔性膜卷绕设备相关领域，更具体地，涉及一种阻尼可调的电磁滑差轴。

背景技术

卷到卷输送是现代工业生产最常用的方式之一，随着工业生产水平的不断提高，人们对卷绕输送过程中的膜材的张力控制提出了更高的精度要求。分切机是一种将多列的卷筒料分切成单列多卷的膜材加工设备，分切机的收卷轴需要将分切后的多卷筒料恒张力地卷绕在一起，然而实际生产中，由于材料自身厚度变化会引起不同卷的收卷卷径产生差异，从而导致收卷张力不一，造成收卷后的料卷松紧不一，端面参差不齐。为解决此问题，工业上常采用滑差轴来进行膜材收卷，它的目的是利用滑差轴上各个滑差环相互打滑的原理，使轴上多个卷筒料，始终保持恒张力收放卷。

现有技术中采用的大多是气胀式的滑差轴，即通过充气的多少来改变滑差环与轴、滑差环与滑差环之间的摩擦力。例如，CN200520045675.4中公开了一种滑差轴，其在轴和轴座之间设有气胀管和滑差片，通过气胀管的充气多少来调整滑差片与轴座之间的摩擦力，从而实现滑差功能。这种通过充气改变摩擦力的方式改变的是整根轴的气压，适应性较差。再如，CN200820009495.4公开了一种滑差轴，其在滑差环端面布置有摩擦件，通过充气推动摩擦件与相邻的滑差环的第一环件摩擦接触，并通过改变摩擦件个数的方式来设定摩擦力。然而，这种通过设置摩擦件个数来设定摩擦力的方式无法在滑差轴工作过程中进行实时调整，适应性较差；而且以上这些滑差轴都采用气源充气方式，需要额外购买气源设备，大大增加了采购成本。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种阻尼可调的电磁滑差轴，其中通过结合柔性膜卷绕加工和制造的工艺特点，对用于膜材收卷的滑差轴的结构组成重新进行设计，尤其是对其关键组件如滑差环、芯轴的具体结构及其相互配合设置关系进行改进，同时采用供电励磁和电流独立调整的方式来实现不同段滑差环的摩擦力调整，相应能够对各段滑差环执行独立、实时的高精度控制，同时无需增加气源设备，具备结构紧凑、便于操控和适应性强等优点，因而尤其适用于各类卷到卷的柔性膜料卷收卷应用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种阻尼可调的电磁滑差轴，其特征在于，该电磁滑差轴包括芯轴组件、滑差环组件和电刷组件，其中：

所述芯轴组件整体呈空心轴的结构，并在该空心轴的轴体侧面沿着轴向方向开有阵列分布的多个通孔，绝缘套对应嵌合安装在各个所述通孔内，然后在各个所述绝缘套内继续嵌合安装有导电套；该空心轴的尾部加工有环形槽，绝缘环嵌入安装在各个所述环形槽中，并在所述绝缘环的外部各自叠加安装有导电环；该空心轴的尾部一侧还加工有向内延伸的通槽，绝缘座和内控板依次填装其中，然后在所述内控板的上方安装有绝缘罩；此外，所述导电环的端部接入所述内控板对其输送供电电流，而所述内控板继续经由导线与所述导电套相连，由此使得供电电流在该内控板的控制下独立分配至各个所述导电套；

所述滑差环组件呈结构相同的模块化单元的形式，它们沿着所述芯轴组件的轴向方向依次外套安装在该芯轴组件上，并可根据料卷的工作段长度来进行数量调整；各个滑差环组件包括右定子、左定子、转子和导电头，其中该右定子和该左定子保持对置地安装，中间嵌有线圈，而该左定子与该转子之间散布有磁粉；所述线圈通过线路继续连接到所述导电头，同时在该线圈与所述导电头之间安装有弹性元件，由此使得该导电头在弹性力作用下可沿着所述芯轴组件的径向方向发生伸缩运动，相应执行与所述导电套的顶嵌连接；以此方式，当所述线圈通电励磁形成磁通后，所述磁粉与左定子、转子之间会产生随电流变化的摩擦力，进而通过改变供电电流来实现对收卷张力的实时调节；此外，各个滑差环组件的外围还设置有可向外滑动顶起的胀紧块，由此实现对套合在该滑差环组件上的料筒的胀紧；

所述电刷组件设置在所述芯轴组件的尾部，并包括绝缘安装架，以及安装在该绝缘安装架上的电源盒、电刷和第一无线传输模块，其中来自所述电源盒的供电电流经由导电螺钉输送给所述电刷，而该电刷与所述导电环紧密贴合由此实现旋转供电；所述第一无线传输模块则用于与所述内控板中相应配备的第二无线传输模块执行信号通讯，由此实现对所述滑差环组件中分配至各个所述导电套供电电流的独立控制。

作为进一步优选地，对于各个滑差环组件的所述胀紧块而言，其优选还配备有胀紧弹簧、胀紧滑座和外转套筒，其中所述胀紧块套设在该胀紧弹簧的上方；所述胀紧滑座套设在该胀紧弹簧的底部，然后扣合安装在所述胀紧块内部；该外转套筒则通过自身侧面的螺钉固连在所述转子上，由此限制所述胀紧块的运动位移。

作为进一步优选地，所述转子的侧面优选均匀加工有对称楔面，该对称楔面与所述胀紧滑座的形状相匹配，由此便于此胀紧滑座的滑动顶起。

作为进一步优选地，所述外转套筒的侧面开有圆弧孔，该圆弧孔与所述胀紧块的形状相匹配，并且两者之间沿着径向方向存在间隙。

作为进一步优选地，上述电磁滑差轴既可作为被动放料轴使用，又可作为主动放料轴使用。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、本发明中通过采用对滑差轴进行供电励磁的方式，同时对不同滑差环组件内部线圈的电流进行独立实时调整，相应能够实现不同滑差环组件的摩擦力独立调整，而且滑差轴的滑差功能便于实现、适应性强；

2、本发明中通过对胀紧弹簧、胀紧块和胀紧滑座等组件之间的相互设置关系进行设计，相应可使得将其执行整体移动，以及和外转套筒的圆弧孔、转子的对称楔面的相互高精度配合，从而以结构紧凑、便于操控的方式实现滑差轴胀紧料筒的功能；

3、通过电刷旋转供电、导电头与导电套的顶嵌连接实现旋转运动部件和可拆解部件的电流导通，实现了滑差环组件的可靠供电，保证滑差轴正常工作；此外，还通过电刷组件与滑差环组件之间设计无线传输功能，在有效防止线缆缠绕的同时，还能够实现在控制器端对输入各滑差环组件的电流进行无线、实时和高精度的调整控制；

4、本发明中的滑差环组件的个数可根据料卷的工作段长度进行模块化拓展，合理有效满足工作需求；该电磁滑差轴既可作为被动放料轴使用，也可作为主动收放料轴使用，整个使用过程中无需任何气源，因而尤其适用于各类卷对卷的柔性膜料卷收卷应用场合。

附图说明

图1是按照本发明优选实施例的阻尼可调的电磁滑差轴的整体结构示意图；

图2是图1中所示电磁滑差轴沿着正视方向所获得的结构剖视图；

图3是图1中所示滑差环组件沿着正视方向所获得的结构剖视图；

图4是按照本发明的电磁滑差轴在通电励磁状态下的磁通分布的局部放大图；

图5是图1中所示滑差环组件沿着右视方向所获得的结构剖视图；

图6是图1中所示芯轴组件的结构分解示意图；

图7是图6中所示空心轴沿着正视方向所获得的结构剖视图；

图8是图1中所示电刷组件的整体结构示意图；

图9是图1中所示电磁滑差轴的某一段滑差环组件线圈在通电连接状态下的示意图；

图10是图1中所示电磁滑差轴的信号控制与传输过程的示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

100-滑差环组件 101-右定子 102-左定子 103-转子 103a-对称楔面 104-线圈 105-磁粉 106-外转套筒 106a-圆弧孔 107-胀紧块108-胀紧弹簧 109-胀紧滑座 110-导电头 111-弹性元件 112-绝缘垫片 113-绝缘内筒 114-螺钉 115-轴承 116-磁通 200-芯轴组件201-空心轴 201a-通孔 201b-通槽 201c-环形槽 201d-长圆柱孔201e-锥孔 202-绝缘套 203-导电套 204-内控板 204a-第二无线传输模块 205-绝缘座 206-绝缘罩 207-绝缘环 208-导电环 209-方块螺母 210-连轴法兰 300-电刷组件 301-电刷 302-导电螺钉 303-绝缘安装架 304-电源盒 305-第一无线传输模块 800-用户端的控制器

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明优选实施例的阻尼可调的电磁滑差轴的整体结构示意图。如图1中所示，该电磁滑差轴主要包括芯轴组件200、滑差环组件100和电刷组件300，并通过对这些关键组件的具体结构及其相互配合设置关系等多个方面进行改进，同时采用供电励磁和电流独立调整的方式来实现不同段滑差环组件的摩擦力调整，相应能够对各段滑差环组件执行独立、实时的高精度控制，同时无需增加气源设备。下面将对这些关键组成部分逐一进行具体解释说明。

首先对于芯轴组件200而言，其用于穿过多个滑差环组件100中心，可根据料卷的工作段长度对滑差环组件100的个数进行模块化拓展，用于实现电磁滑差轴的支撑固定、供电电流导通调整和信号无线传输等功能。参照图6，显示了按照本发明优选实施例的芯轴组件的结构分解示意图。如图6所示，该芯轴组件200整体呈空心轴201的结构，并在该空心轴的轴体侧面沿着轴向方向开有阵列分布的多个通孔201a，绝缘套202对应嵌合安装在各个通孔201a内，然后在各个绝缘套202内继续嵌合安装有导电套203；该空心轴的尾部加工有环形槽201c，绝缘环207嵌入安装在各个环形槽201c中，并在绝缘环207的外部各自叠加安装有导电环208。该空心轴201的尾部一侧，还加工有向内延伸的通槽201b，该通槽201b优选被设计为剖面呈“7”字型，也即由在端部彼此互连的横向开槽和纵向开槽共同组成，绝缘座205和内控板204依次填装其中，然后在所述内控板204的上方安装有绝缘罩206。此外，导电环208的端部接入所述内控板204对其输送供电电流，而内控板204继续经由导线与所述导电套203相连，由此使得供电电流在该内控板的控制下独立分配至各个导电套203。

更具体地，如图7中所示，空心轴201中心加工有长圆柱孔201d，该长圆柱孔201d与通槽201b相通，用于实现导电套203和内控板204之间的导线布置；此外，在该空心轴的侧面加工有阵列分布且优选为锥形的通孔201a，绝缘套202譬如可以过盈配合方式嵌在该通孔201a内，同时导电套203也以过盈配合方式嵌在绝缘套202内；同样如图7中所示，对于空心轴201尾部加工的“7”字型槽的通槽201b，槽内依次套入绝缘座205和内控板204，内控板204上方安装有绝缘罩206，用于限制内控板204径向移动；如图7和图9中所示，空心轴201尾部加工有譬如3个的环形槽201c，分别嵌入绝缘环207，并在绝缘环207外部叠加有导电环208，导电环208的端部接入内控板204，供电电流可通过导电环208到达内控板204。内控板204有导线与导电套203相连，供电电流可在内控板204控制下独立分配输出到各个滑差环组件100所对应的导电套203；空心轴201的左端面有均布的螺纹孔，当电磁滑差轴作为被动放料轴使用时，空心轴201通过该螺纹孔直接固接到固定机架，当电磁滑差轴作为主动收放料轴使用时，空心轴201通过该螺纹孔与连轴法兰210固接起来；如图7中所示，空心轴201右侧第二阶梯面可以设计为外螺纹，方块螺母209通过螺纹连接安装在空心轴201上，用于限制滑差环组件100的轴向移动。

参照图2和图6，显示了按照本发明优选实施例所构建的连轴法兰的主体结构。如图2和图6中所示，该连轴法兰210左侧的第二阶梯面可作为轴承放置位置，当电磁滑差轴作为主动收放料轴使用时用于安装轴承115；连轴法兰210左侧端面加工有锥孔201e，用于以顶针顶起作为支撑的工作场合。

对于作为另一关键组件的滑差环组件100而言，其在本发明优选被设计为呈结构相同的模块化单元的形式，它们沿着芯轴组件200的轴向方向依次外套安装在该芯轴组件上，并可根据料卷的工作段长度来进行数量调整，其主要功能包括用于实现调整电磁滑差轴工作状态下的摩擦力和胀紧料筒等。如图2至图5中所示，各个滑差环组件100包括右定子101、左定子102、转子103和导电头110等，其中右定子101和左定子102保持对置地安装，中间嵌有线圈104；按照本发明的一个优选实施方式，转子103譬如可设计为截面呈U型的环形柱体，并可沿着轴向插入安装在左定子102中，其左端面与左定子102之间、其右端面与右定子101之间都安装有轴承115，然后在转子103与某个定子譬如左定子102之间散布有磁粉105；线圈104譬如通过两条线路继续连接到导电头110，同时在该线圈与导电头110之间安装有譬如小弹簧的弹性元件111，由此使得该导电头在弹性力作用下可沿着芯轴组件200的径向方向发生伸缩运动，相应执行与所述导电套203的顶嵌连接；以此方式，当线圈104通电励磁形成磁通116后，磁粉105之间沿磁通116产生连结力，磁粉105与左定子102、磁粉105与转子103之间产生摩擦力且随电流变化，由此可通过改变供电电流来实现对收卷张力的实时调节。此外，为避免小弹簧111导电，在小弹簧111两端可以加有绝缘垫片112；绝缘内筒113在图中所示套在右定子101中，绝缘内筒113通过侧面的螺钉114固接在右定子101上。

此外，按照本发明的另一优选实施方式，如图1、图2、图3和图4中所示，胀紧块107均匀分布在滑差环组件100外围，单列排布，胀紧块107套在胀紧弹簧108上方，胀紧滑座109套在胀紧弹簧108底部，并沿轴向胀扣在胀紧块107里，用于实现料筒的胀紧；外转套筒106通过侧面的螺钉固连在转子103上，用于限制胀紧块107的运动位移。更为具体地，如图5中所示，该转子103的侧面优选均匀加工有对称楔面103a，其与胀紧滑座109的形状相对应，用于胀紧滑座109的滑动顶起。同样如图5中所示，该外转套筒106侧面优选还开有圆弧孔106a，其与胀紧块107的形状相对应，两者沿径向存在间隙。相应地，在工作状态下，胀紧滑座109在胀紧弹簧108作用下与转子103的对称楔面103a实现接触，当胀紧块107受到外界摩擦力作用而在间隙中进行移动时，胀紧块107、胀紧弹簧108和胀紧滑座109整体在对称楔面103a上产生移动，从而压缩胀紧弹簧108，使胀紧力增大，实现胀紧料筒。

最后，对于电刷组件300而言，其设置在芯轴组件200的尾部，并包括绝缘安装架303，以及安装在该绝缘安装架上的电源盒304、电刷301和第一无线传输模块305等，绝缘安装架303则通过螺纹连接安装在固定机架上。

更具体地，电源盒304譬如通过螺钉连接安装在绝缘安装架303上，并通过导线连接与导电螺钉302相连，供电电流可经由电源盒304输出，依次到达导电螺钉302和电刷301，用于实现整个电磁滑差轴的供电。电刷301一方面譬如通过导电螺钉302安装在绝缘安装架303上，另一方面与导电环208可靠贴合，用于实现旋转供电。此外，作为本发明所关注的改进之一，所述第一无线传输模块305可通过螺钉连接安装到绝缘安装架303上，用于实现与内控板204中相应配置的第二无线传输模块204a之间的号互联。如图10中所示，该第一无线传输模块305通过导线连接到用户端的控制器800，这样可通过第二无线传输模块204a与第一无线传输模块305的信号互联，相应实现对不同滑差环组件100中分配至各个所述导电套203供电电流的独立控制。

下面将示范性解释按照本发明的上述电磁滑差轴作为主动收料轴的安装和工作过程。

安装过程如下：首先，将确定好个数的滑差环组件100一个个分别套入芯轴组件200，使滑差环组件100的导电头110准确顶嵌在空心轴201的导电套203上。接着往电磁滑差轴上安装轴承115、联轴器和驱动电机等部件，并固定安装好。然后根据分切的料卷条数，在电磁滑差轴上套入等数量的料筒，并分开布置，不同段滑差环组件100依靠胀紧弹簧108的弹性力将料筒胀紧。最后将开始分切的牵引料卷粘接到料筒上。

工作过程如下：首先打开控制器和电源盒304开关，电磁滑差轴的电气连接立即导通，接着用户在控制器上独立设定各个滑差环组件100的供电电流。然后设定的信号由信号无线传输模块B305传输到信号无线传输模块A204a，如图10所示，内控板204根据接收到的信号分配相应电流到各个滑差环组件100，电流到达滑差环组件100后形成磁通116，磁粉105开始工作，滑差环组件100形成限制转子103自由转动的摩擦力，且电流的大小与摩擦力的大小成正比。当驱动电机带动电磁滑差轴进行旋转时，该摩擦力越大，电磁滑差轴所能传递的扭矩越大，收卷张力也就越大。当张力过大时，滑差环组件100会发生打滑，从而保证一定的张力输出。

当某段料卷因自身膜厚不均等因素引起张力变大时，用户通过在控制器上操作，减小该段料卷所对应的滑差环组件100的设定电流，同时该信号传输到内控板204中，内控板204根据控制信号相应减小对应滑差环组件100的实时电流，即减小了对应滑差环组件100的摩擦力和扭矩，当收卷张力形成的扭矩大于此扭矩时，滑差环组件发生打滑，从而使得收卷张力保持恒定。反之，提高设定电流，也就提高滑差环组件100的摩擦力和扭矩，从而增大收卷张力。

总体而言，上述滑差环组件穿套在芯轴组件上，通过安装在内腔里的导电头，并可借助小弹簧的弹性力顶嵌在芯轴组件的导电套中，用于实现调整电磁滑差轴工作状态下的摩擦力和胀紧料筒；上述芯轴组件穿过多个滑差环组件中心，可根据料卷的工作段长度对滑差环组件的个数进行模块化拓展，用于实现电磁滑差轴的支撑固定、供电电流导通调整和信号无线传输；上述电刷组件通过绝缘安装架安装在固定机架上，用于实现电磁滑差轴的供电和信号无线传输。按照本发明所构建的整体电磁滑差轴整体节凑紧凑、便于拆开，滑差环组件的个数可根据料卷的工作段长度进行模块化拓展，并通过调整励磁电流独立的方式实现不同段滑差环组件对料筒的摩擦阻尼的调整，用户端可实时调控电流，因而具有实时性好、适应性强和使用方便等优点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种阻尼可调的电磁滑差轴，其特征在于，该电磁滑差轴包括芯轴组件(200)、滑差环组件(100)和电刷组件(300)，其中：

所述芯轴组件(200)整体呈空心轴(201)的结构，并在该空心轴的轴体侧面沿着轴向方向开有阵列分布的多个通孔(201a)，绝缘套(202)对应嵌合安装在各个所述通孔(201a)内，然后在各个所述绝缘套(202)内继续嵌合安装有导电套(203)；该空心轴的尾部加工有环形槽(201c)，绝缘环(207)嵌入安装在各个所述环形槽(201c)中，并在所述绝缘环(207)的外部各自叠加安装有导电环(208)；该空心轴(201)的尾部一侧还加工有向内延伸的通槽(201b)，绝缘座(205)和内控板(204)依次填装其中，然后在所述内控板(204)的上方安装有绝缘罩(206)；此外，所述导电环(208)的端部接入所述内控板(204)对其输送供电电流，而所述内控板(204)继续经由导线与所述导电套(203)相连，由此使得供电电流在该内控板的控制下独立分配至各个所述导电套(203)；

所述滑差环组件(100)呈结构相同的模块化单元的形式，它们沿着所述芯轴组件(200)的轴向方向依次外套安装在该芯轴组件上，并可根据料卷的工作段长度来进行数量调整；各个滑差环组件(100)包括右定子(101)、左定子(102)、转子(103)和导电头(110)，其中该右定子(101)和该左定子(102)保持对置地安装，中间嵌有线圈(104)，而该左定子(102)与该转子(103)之间散布有磁粉(105)；所述线圈(104)通过线路继续连接到所述导电头(110)，同时在该线圈与所述导电头(110)之间安装有弹性元件(111)，由此使得该导电头在弹性力作用下可沿着所述芯轴组件(200)的径向方向发生伸缩运动，相应执行与所述导电套(203)的顶嵌连接；以此方式，当所述线圈通电励磁形成磁通后，所述磁粉与左定子、转子之间会产生随电流变化的摩擦力，进而通过改变供电电流来实现对收卷张力的实时调节；此外，各个滑差环组件的外围还设置有可向外滑动顶起的胀紧块(107)，由此实现对套合在该滑差环组件上的料筒的胀紧；

所述电刷组件(300)设置在所述芯轴组件(200)的尾部，并包括绝缘安装架(303)，以及安装在该绝缘安装架上的电源盒(304)、电刷(301)和第一无线传输模块(305)，其中来自所述电源盒的供电电流经由导电螺钉(302)输送给所述电刷(301)，而该电刷(301)与所述导电环(208)紧密贴合由此实现旋转供电；所述第一无线传输模块则用于与所述内控板(204)中相应配备的第二无线传输模块(204a)执行信号通讯，由此实现对所述滑差环组件(100)中分配至各个所述导电套(203)供电电流的独立控制。

2.如权利要求1所述的电磁滑差轴，其特征在于，对于各个滑差环组件的所述胀紧块(107)而言，其优选还配备有胀紧弹簧(108)、胀紧滑座(109)和外转套筒(106)，其中所述胀紧块(107)套设在该胀紧弹簧(108)的上方；所述胀紧滑座(109)套设在该胀紧弹簧(108)的底部，然后扣合安装在所述胀紧块(107)内部；该外转套筒(106)则通过自身侧面的螺钉固连在所述转子(103)上，由此限制所述胀紧块(107)的运动位移。

3.如权利要求2所述的电磁滑差轴，其特征在于，所述转子(103)的侧面优选均匀加工有对称楔面(103a)，该对称楔面与所述胀紧滑座(109)的形状相匹配，由此便于此胀紧滑座的滑动顶起。

4.如权利要求2或3所述的电磁滑差轴，其特征在于，所述外转套筒(106)的侧面开有圆弧孔(106a)，该圆弧孔与所述胀紧块(107)的形状相匹配，并且两者之间沿着径向方向存在间隙。

5.如权利要求1-4任意一项所述的电磁滑差轴，其特征在于，上述电磁滑差轴既可作为被动放料轴使用，又可作为主动放料轴使用。