CN107720372A - 恒定微张力放卷装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种恒定微张力放卷装置，包括放卷辊筒，以及对放卷辊筒的放卷轴进行支撑的支架结构，支架结构上设置有与放卷轴连接且用于带动放卷辊筒转动的伺服电机，伺服电机与控制器连接；还设置有第一传感器以及第二传感器，第一传感器的信号发射和接收路径均沿放卷辊筒的径向设置，用于对放卷辊筒上的实时储布卷径进行测量；第二传感器用于对位于恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度进行测量；二者将所采集信号均传送至控制器，为伺服电机的转速控制提供依据。本发明通过信号的采集和反馈，实现了张力在微小范围内的实时调整，使得整个生产过程中张力接近恒定值，从而有效的保证了产品的质量。

Description

恒定微张力放卷装置及控制方法
技术领域
本发明属于工业控制领域，具体涉及一种恒定微张力放卷装置及控制方法。
背景技术
在对布料卷材的加工过程中，由于其材料自身的特性，不允许使用张力较大的装置来保证布料的张紧度，因为当布面张力过大时，会产生布面的开裂和变形，但若放弃张力装置的使用，布面在零张力的状态下进行运转时又会产生波浪式的形变，以上的两种情况均对产品质量产生了巨大的影响。
鉴于布面张力装置所存在的困难，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种恒定微张力放卷装置及控制方法，使其更具有实用性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种在布料放卷的过程中对其张力进行实时控制的张力放卷装置，并通过信号的采集和反馈，实现了张力在微小范围内的实时调整，使得整个生产过程中张力接近恒定值，从而有效的保证了产品的质量。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
恒定微张力放卷装置，包括放卷辊筒，以及对放卷辊筒的放卷轴进行支撑的支架结构，支架结构上设置有与放卷轴连接且用于带动放卷辊筒转动的伺服电机，伺服电机与控制器连接；
还设置有第一传感器以及第二传感器，第一传感器的信号发射和接收路径均沿放卷辊筒的径向设置，用于对放卷辊筒上的实时储布卷径进行测量；第二传感器用于对位于恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度进行测量；二者将所采集信号均传送至控制器，为伺服电机的转速控制提供依据。
进一步地，第一传感器与第二传感器通过同一安装支架进行支撑，安装支架与支架结构固定连接。
进一步地，第一传感器与第二传感器均为超声波传感器。
进一步地，恒定微张力放卷装置还包括导向装置，导向装置包括由上下并列设置的两导向辊组成的入料导向部，入料导向部设置于支架结构上，且位于放卷辊筒水平方向上径向的一侧。
进一步地，导向装置还包括传送平面，传送平面水平设置于放卷辊筒底部，用于对自入料导向部传送出的布料进行承载。
进一步地，导向装置还包括出料限位滚轮，位于传送平面相对于入料导向部的另一侧，布料自传送平面与出料限位滚轮间被传送至下一工位。
进一步地，放卷辊筒并列设置有至少两个，至少两个放卷辊筒交替工作。
上述恒定微张力放卷装置的控制方法，控制器通过第一传感器所反馈的实时的储布卷径，以及第二传感器所反馈的恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度值，对伺服电机的转速进行控制。
进一步地，控制步骤具体如下：
1、对位于恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度进行标准值设定，高度相对底面而言，且自小至大设定为B1、B2、B3……BN；
2、根据步骤1中所设定的高度标准值，设定布料最低点在各标准值及其两端时布料应具有的标准直线传输速度V1、V2、V3……VN+1；
3、将第二传感器所采集的高度值A与高度标准值进行比较，从而确定布料应具有的实时直线传输速度VX，具体比较方法如下：
若A≤B1，则布料此时所需的直线传输速度VX=V1，其中V1为0；若B1＜A≤B2，则布料此时所需的直线传输速度为VX=V2；若B2＜A≤B3，则布料此时所需的直线传输速度VX=V3……若A＞BN，则布料此时所需的直线传输速度VX=V N+1；
4、通过第一传感器所采集的实时卷径值d，结合所确定的布料直线传输速度VX，通过以下公式求得电机实时转速n：
n=VX /d。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供了一种在布料放卷的过程中对其张力进行实时控制的张力放卷装置，通过两传感器分别实时采集放卷辊筒上的实时储布卷径，以及恒定微张力放卷装置和下一工位间布料最低点的高度，并通过控制器对上述两信号进行分析和计算，实现了张力的实时调整，因为采集信息的时效性，保证了整个过程中张力的误差均保证在极小的范围内，即整个生产过程中张力接近恒定值，从而有效的保证了产品的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例中恒定微张力放卷装置的结构示意图；
图2为实施例中恒定微张力放卷装置的控制流程图；
图3为恒定微张力放卷装置的PLC控制程序流程图；
图中附图标记：
放卷辊筒1、支架结构2、伺服电机3、第一传感器4、第二传感器5、安装支架6、导向装置7、入料导向部71、出料限位滚轮72。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
恒定微张力放卷装置，包括放卷辊筒1，以及对放卷辊筒1的放卷轴进行支撑的支架结构2，支架结构2上设置有与放卷轴连接且用于带动放卷辊筒1转动的伺服电机3，伺服电机3与控制器连接；本实施中放卷轴通过轴承与支架结构2转动连接，其中支架结构2可通过标准型材拼接而成，可根据实际需要设置成所需的高度，也可设计为高度可调的结构，以增加其通用性；恒定微张力放卷装置上还设置有第一传感器4以及第二传感器5，第一传感器4的信号发射和接收路径均沿放卷辊筒1的径向设置，用于对放卷辊筒1上的实时储布卷径进行测量，沿径向的设置方式可省去角度换算的过程，使得所采集的值即为所需的卷径值；第二传感器5用于对位于恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点相对于地面的高度进行测量，当上述高度过低时，表明此处布面下垂的程度相对于标准过大，即电机的转速相对于后道工序的加工速度而言过快，需将其转速值向下微调；当上述高度过高时，表明此处布面下垂的程度相对于标准过小，即电机的转速相对于后道工序的加工速度而言过慢，需将其转速值向上微调；二者将所采集的实时信号均传送至控制器，为伺服电机3的转速控制提供依据，本实施例中，所采用的第一传感器4与第二传感器5均为超声波传感器。
为了使得整个设备结构简化，便于安装和维修，且节约生产成本，第一传感器4与第二传感器5通过同一安装支架6进行支撑，安装支架6与支架结构2固定连接，安装时保证第二传感器5的信号发射和接收路径均垂直于地面设置。
为了使布料在传输的过程中可以在预定的轨迹内行进，本实施例中恒定微张力放卷装置还包括导向装置7，导向装置7包括由上下并列设置的两导向辊组成的入料导向部71和出料限位滚轮72，入料导向部71设置于支架结构2上，且位于放卷辊筒1水平方向上径向的一侧，其中两导向辊上下距离可调节，以适应不同厚度的布料，为了保证导向辊的传送效率，在其表面也可通过设置不同粗糙度的结构层来实现摩擦力的控制；导向装置7还包括传送平面，传送平面水平设置于放卷辊筒1底部，用于对自入料导向部71传送出的布料进行承载，通过传送平面的设置可使得布面微小的形变在此处得到纠正，出料限位滚轮72位于传送平面相对于入料导向部71的另一侧，布料自传送平面与出料限位滚轮72间被传送至下一工位，出料限位滚轮72的设置有效的保证了出布高度，为第二传感器5的信号采集提供了稳定的基准；在本实施中，入料导向部71的两导向轮和出料限位滚轮72与放卷辊筒1均具有垂直设置的公切线，这样做的目的是在保证设备紧凑的前提下，尽量延长传送平面的长度，从而保证输出布料的平整度。
本实施例中，放卷辊筒1并列设置有两个，两个放卷辊筒1交替工作，在具体工作时，如图1所示，由右侧放卷辊筒1开始工作，布料沿逆时针方向沿放卷辊筒1的竖直切线方向被传送至入料导向部71的两导向轮间，随后经过传送平面与出料限位滚轮72间的缝隙被传送至下一工位；在此过程中，操作人员在左侧放卷辊筒1放置生产原材料，当位于右侧放卷辊筒1上的布料加工完成后直接通过左侧放卷辊筒1来供料，有效的提高了工作效率。
如图2所示，上述恒定微张力放卷装置的控制方法为：控制器中的PLC接收来自第一传感器4所反馈的实时的储布卷径，以及第二传感器5所反馈的恒定微张力放卷装置和下一工位间布料最低点的高度值，以此为依据通过伺服驱动器对伺服电机3的转速进行控制，此处通过第一传感器4测量卷径，并直接将测量值反馈到控制系统中，不需要进行放卷的卷径计算，可有效避免采用传统方法在布卷材料厚度不均时无法进行卷径计算的问题，此方法方便快捷。
控制步骤具体如下：
1、对位于恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度进行标准值设定，高度相对底面而言，且自小至大设定为B1、B2、B3……BN；其中，B1、B2、B3……BN的取值根据现场调试设定，N值的选择根据布面的抖动情况具体设定，当布面抖动较大时，则增大N的取值，在相同的高度上将设定值更加细化，从而使得布面控制更加稳定；
2、根据步骤1中所设定的高度标准值，设定布料最低点在各标准值及其两端时布料应具有的标准直线传输速度V1、V2、V3……VN+1；
3、将第二传感器5所采集的高度值A与高度标准值进行比较，从而确定布料应具有的实时直线传输速度VX，具体比较方法如下：
若A≤B1，则布料此时所需的直线传输速度VX=V1，其中V1为0；若B1＜A≤B2，则布料此时所需的直线传输速度为VX=V2；若B2＜A≤B3，则布料此时所需的直线传输速度VX=V3……若A＞BN，则布料此时所需的直线传输速度VX=V N+1；
4、通过第一传感器4所采集的实时卷径值d，结合所确定的布料直线传输速度VX，通过以下公式求得电机实时转速n：
n=VX /d；
上述步骤的执行始于下一道工序中裁切机的拉料动作，一旦裁切机停止拉料，则整个控制过程结束，在布料种类和设备没有发生变化的情况下步骤1和步骤2无需重复执行，如图3所示，每次工作时，只需执行步骤3和4即可实现控制目的。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制，采用与其相同或相似的其它系统，均在本发明保护范围内。

Claims (9)

1.恒定微张力放卷装置，包括放卷辊筒（1），以及对所述放卷辊筒（1）的放卷轴进行支撑的支架结构（2），所述支架结构（2）上设置有与所述放卷轴连接且用于带动所述放卷辊筒（1）转动的伺服电机（3），所述伺服电机（3）与控制器连接；
其特征在于，还设置有第一传感器（4）以及第二传感器（5），所述第一传感器（4）的信号发射和接收路径均沿所述放卷辊筒（1）的径向设置，用于对所述放卷辊筒（1）上的实时储布卷径进行测量；所述第二传感器（5）用于对位于所述恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度进行测量；二者将所采集信号均传送至控制器，为所述伺服电机（3）的转速控制提供依据。
2.根据权利要求1所述的恒定微张力放卷装置，其特征在于，所述第一传感器（4）与第二传感器（5）通过同一安装支架（6）进行支撑，所述安装支架（6）与所述支架结构（2）固定连接。
3.根据权利要求1所述的恒定微张力放卷装置，其特征在于，所述第一传感器（4）与第二传感器（5）均为超声波传感器。
4.根据权利要求1所述的恒定微张力放卷装置，其特征在于，还包括导向装置（7），所述导向装置（7）包括由上下并列设置的两导向辊组成的入料导向部（71），所述入料导向部（71）设置于所述支架结构（2）上，且位于所述放卷辊筒（1）水平方向上径向的一侧。
5.根据权利要求4所述的恒定微张力放卷装置，其特征在于，所述导向装置（7）还包括传送平面，所述传送平面水平设置于所述放卷辊筒（1）底部，用于对自所述入料导向部（71）传送出的布料进行承载。
6.根据权利要求5所述的恒定微张力放卷装置，其特征在于，所述导向装置（7）还包括出料限位滚轮（72），位于所述传送平面相对于所述入料导向部（71）的另一侧，布料自所述传送平面与出料限位滚轮（72）间被传送至下一工位。
7.根据权利要求1所述的恒定微张力放卷装置，其特征在于，所述放卷辊筒（1）并列设置有至少两个，至少两个所述放卷辊筒（1）交替工作。
8.如权利要求1所述的恒定微张力放卷装置的控制方法，其特征在于，所述控制器通过所述第一传感器（4）所反馈的实时的储布卷径，以及所述第二传感器（5）所反馈的恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度值，对所述伺服电机（3）的转速进行控制。
9.根据权利要求8所述的恒定微张力放卷装置的控制方法，其特征在于，控制步骤具体如下：
9.1对位于所述恒定微张力放卷装置以及下一工位间布料最低点的高度进行标准值设定，所述高度相对底面而言，且自小至大设定为B1、B2、B3……BN；
9.2根据步骤9.1中所设定的高度标准值，设定布料最低点在各标准值及其两端时布料应具有的标准直线传输速度V1、V2、V3……VN+1；
9.3将所述第二传感器（5）所采集的高度值A与高度标准值进行比较，从而确定布料应具有的实时直线传输速度VX，具体比较方法如下：
若A≤B1，则布料此时所需的直线传输速度VX=V1，其中V1为0；若B1＜A≤B2，则布料此时所需的直线传输速度为VX=V2；若B2＜A≤B3，则布料此时所需的直线传输速度VX=V3……若A＞BN，则布料此时所需的直线传输速度VX=V N+1；
9.4通过所述第一传感器（4）所采集的实时卷径值d，结合所确定的布料直线传输速度VX，通过以下公式求得电机实时转速n：
n=VX /d。
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