CN110027144A - 一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置 - Google Patents

Abstract

一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，属于电磁加热薄板覆膜技术领域；本申请为了解决如何用非接触式加热方式实现薄板的覆膜操作。本申请包括传送装置，待覆膜薄板通过传送装置送至电磁加热工位处，将完成加热覆膜操作的薄板送至下一工位；电磁加热装置，电磁加热装置固定在传送装置的一侧，电磁加热装置产生交变磁力线与传送装置的传送方向呈一角度布置，使位于传送装置上的薄板经过电磁加热装置时切割交变磁力线；检测装置，实时采集位于电磁加热装置下的待覆膜薄板的温度；控制单元，包括电磁加热控制器和传动控制器，电磁加热控制器调节加热温度，传动控制器调节传动速度；本申请实现了对薄板扫描式的加热，提高了工作效率。

Description

一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置

技术领域

一种覆膜装置，属于电磁加热薄板覆膜技术领域，具体涉及一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置。

背景技术

电磁加热的原理是通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当铁磁性材料放置磁场中时，其金属片表面切割交变磁力线，从而在金属片部分产生交变的涡流，使金属原子做高速无规则运动，原子间互相碰撞、摩擦产生热能，从而起到加热金属物体的作用。电磁加热技术加热方式为非接触式，安全系数大，热转化效率高，最高可达95％。

现如今，对金属薄板的防腐蚀保护一般采用喷漆、喷塑、覆膜等方法。但是，喷漆和喷塑易造成资源的浪费和环境的污染；覆膜对膜的材料、加热环境以及加热方法有着极高的要求，不易实现。

在中国发明专利说明书201810146006.8中公开了一种薄板高温电磁加热装置：包括升降装置、支架、控制器、电磁感应加热线圈、第一加热板和第二加热板，第一加热板和第二加热板分别设置在电磁感应加热线圈中，控制器与电磁感应加热线圈线性连接，支架分别位于第二加热板的两端前方，第二加热板的端部分别设置有与支架相连接的第一支撑杆，第一加热板的两端分别设置有向前延伸的第二支撑杆，第二支撑杆末端设置有浮动板，升降装置分别设置在浮动板的下方进行升降驱动。通过上述方式进行薄板高温电磁加热。不能对加热板的温度进行精确地控制。

综合来看，现有的电磁加热装置主要存在以下三种缺陷：一是，电磁加热装置无法对加热薄板进行覆膜操作；二是，薄板加热后温度过高短时间内不利于后续工人操作；三是，对覆膜薄板所需温度值无法进行精确控制，影响工作效率，存在安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，实现了对待覆膜薄板的扫描式加热，提高了工作效率。

本发明的一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，包括：

传送装置，待覆膜薄板通过传送装置送至电磁加热工位处，将完成加热覆膜操作的薄板送至下一工位；

电磁加热装置，电磁加热装置固定在传送装置的一侧，电磁加热装置产生交变磁力线与传送装置的传送方向呈一角度布置，使位于传送装置上的薄板经过电磁加热装置时切割交变磁力线；

检测装置，实时采集位于电磁加热装置下的待覆膜薄板的温度；

控制单元，包括电磁加热控制器和传动控制器，电磁加热控制器调节加热温度，传动控制器调节传动速度。

优选的，所述电磁加热装置包括磁铁和缠绕在磁铁外部的线圈，线圈与电磁加热制器连接。

优选的，所述交变磁力线的覆盖区域为加热区,加热区的宽度大于待覆膜薄板的宽度。

优选的，所述磁铁为C形磁铁，C形磁铁敞口侧的磁铁端分别位于待覆膜薄板的上下两侧，所述线圈缠绕在C形磁铁的外部。

优选的，所述传送装置包括传送转轴和套设在传送转轴外部的传送带。

优选的，所述传送带的材质为硅橡胶材料。

优选的，所述检测装置包括传感探头，传感探头位于电磁加热装置与待覆膜薄板之间。

优选的，所述传感探头的材质为非铁磁性材料。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1)本申请利用传动装置完成了待覆膜薄板的移动，通过传动装置完成待覆膜金属薄板进入电磁加热工位后移出电磁加热工位，实现了扫描式加热过程，提高了工作效率，并且操作期间无需人工手动干预，大大提高了安全性能，并且减少了人为的被动参与，降低企业的人员投入；

2)本申请的金属薄板切割磁力线进而在金属薄板的表面形成加热涡流，相比传统的传导式加热，加热效果均匀，并且热转化率高；

3)本申请采用检测装置采集金属薄板的表面温度，将采集结构送到控制装置中，控制装置根据温度情况调整加热温度和加热时间。

4)本申请的电磁控制器对加热温度的调节是通过调节线圈的给定电压、电流、频率等工作条件，用以改变开口磁铁中磁通量的大小，继而调节加热薄板上涡流损耗，从而达到其最佳加热温度，相比传统的热传导加热方式，本申请采用非接触式加热，通过控制器对工作条件作出调节，使磁通量可以迅速的进行调整，对于不同厚度的薄板、不同覆膜要求的薄板和不同材质的薄板都能进行操作，增强了加热效率，提高覆膜效率；

5)传送带控制器控制传送带的运行速度，即为每块薄板的加热提供最佳的时间，多方位的调整实现薄板的高效覆膜。

附图说明

图1是本发明实施例的扫描式薄板电磁加热整体结构图；

图2是本发明实施例的扫描过程局部视图；

图3是本发明实施例的模糊PID控制原理框图；

图4是本实施例的覆膜铁板效果图；

图中：1-C形磁铁，2-电磁线圈，3-电磁加热控制器，4-薄板，5-传送带，6-硅橡胶，7-传动控制器，8-探头支架，9-传感探头。

具体实施方式

为了详细对本申请进行描述，下面结合附图详细说明本申请的实施例。

本实施例的一种基于电磁加热的扫描式薄板4覆膜装置，包括传送装置和电磁加热装置，待覆膜薄板4通过传送装置送至电磁加热工位处，当待覆膜薄板4行走至电磁加热工位处，电磁加热装置形成涡流生热完成对薄板4的加热和覆膜，将完成加热覆膜操作的薄板4送至下一工位；

如图1所示，传送装置包括传送转轴和套设在传送转轴外部的传送带5，为了防止高温薄板4损坏传送带5，传送带5的材质为硅橡胶6材料；

为了减少磁通量的损耗提高加热效率，电磁加热装置采用C形磁铁1，C形铁芯与被加热物构成闭合磁路，C形磁铁1横向放置，C形磁铁1的一侧为敞口侧，另一侧为封闭侧，C形磁铁1敞口侧的两个磁铁端分别位于待覆膜薄板4的上下两侧，所述传送带5带动薄板4在C形磁铁1的两个磁铁端之间穿过，C形磁铁1的封闭侧外部缠绕有电磁线圈2，使加热区域形成一种矩形的加热带。

本实施例中，C形磁铁1敞口侧的两个磁铁端位置上下对应形成加热区，加热区的为方形区域，方形区域与传送带5传送方向垂直的侧边为加热区的宽边，待覆膜薄板4上与传送带5传送方向垂直的侧边长度小于所示加热区的宽边，在加热覆膜过程中，在传送带5的作用下，加热区完全覆盖薄板4，加热过程均匀，加热速度可控，保证了覆膜效果；

由于，本申请采用传送带5实现薄板4的扫描式加热，高温加热时人工不能对加热现场进行检测，因此本实施例增加检测装置，用以实时采集位于电磁加热装置下加热薄板4进行测温并反馈加热板温度到电磁加热控制器3；如图1和图2所示，检测装置包括传感探头9和探头支架8，探头支架8位于传送带5的一侧，传感探头9位于电磁加热装置与待覆膜薄板4之间，为了提高安全性，传感探头9的材质为非铁磁性材料。

控制单元，包括电磁加热控制器3和传动控制器7，电磁加热控制器3控制通过调节电磁线圈2的给定电流、频率等工作条件，来改变开口磁铁中磁通量的大小，继而调节加热薄板4上涡流损耗，从而达到其最佳加热温度；传动控制器7控制传动轴的转动速度调节传动速度，进而控制每块板的加热时间。

本实施例采用闭环控制方式实现加热，通过改变频率来控制温度，通过Ansys仿真与实践测试验证线圈额定工作电流为5A时加热均匀性效果达到最佳。系统选用模糊PID控制算法实现结合被调节参数对设定温度实时控制。

模糊控制系统的控制输入为采集温度T与设定温度t的差值e和温度偏差变化率ec,模糊控制输出量为变频器调节阀的出入控制频率。根据具体工作过程材料要求，设置模糊语言变量e以及ec的模糊论域[-6,6],模糊控制器的模糊论域为[-10,10],并将其划分为5个等级，温度范围为-3～3。

将模糊语言变量为：e、ec的语言值分别设为7个，即{负大(NB)，负中(NM)，负小(NS)，零(Z)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)}将输出量Kp、Ki、Kd的语言值设为7个，即{负大(NB)，负中(NM)，负小(NS)，零(Z)，正小(PS)正中(PM)正大(PB)}根据经验得出以下模糊规则：

表1、自动调温模糊控制器Kp控制规则

以第一条规则为例，IF e＝NB and ec＝NB then Kp＝PB这条规则的意思就是说，当薄板温度比设定温度差很大时，并且变化率也很快，这时候需要系数的正向微调，所以这时候的比例系数为正大(PB)。

表2、自动调温模糊控制器Ki控制规则

以第一条规则为例，IF e＝NB and ec＝NB then Ki＝NB这条规则的意思就是说，当薄板温度比设定温度差很大时，并且变化率也很快，这时候需要系数的返向微调，所以这时候的积分系数为负大(NB)。

表3、自动调温模糊控制器Kd控制规则

以第一条规则为例，IF e＝NB and ec＝NB then Ki＝NB这条规则的意思就是说，当薄板温度比设定温度差很大时，并且变化率也很快，这时候需要系数的正向微调，所以这时候的微分系数为正小(PS)。

最后，通过Matlab进行仿真，验证此控制方法的可行性。

常用的薄膜材料为PP薄膜、PE薄膜、PET薄膜，本实施例根据选用的不同类型薄膜确定加热温度T₀和加热时间t，并由公式v＝d/t，确定系统的运行速度，其中d为磁极的宽度。

本发明的实施例的上述描述是为了示例和说明的目的而给出的。它们并不是穷举性，也不意于将本发明限制于这些精确描述的内容，在上述教导的指引下，还可以有许多改动和变化。这些实施例被选中和描述仅是为了最好解释本发明的原理以及它们的实际应用，从而使得本领域技术人员能够更好地在各种实施例中并且使用适合于预期的特定使用的各种改动来应用本发明。因此，应当理解的是，本发明意欲覆盖在下面权利要求范围内的所有改动和等同。

Claims (8)

1.一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：包括

传送装置，待覆膜薄板通过传送装置送至电磁加热工位处，将完成加热覆膜操作的薄板送至下一工位；

电磁加热装置，电磁加热装置固定在传送装置的一侧，电磁加热装置产生交变磁力线与传送装置的传送方向呈一角度布置，使位于传送装置上的薄板经过电磁加热装置时切割交变磁力线；

检测装置，实时采集位于电磁加热装置下的待覆膜薄板的温度；

控制单元，包括电磁加热控制器和传动控制器，电磁加热控制器调节加热温度，传动控制器调节传动速度。

2.根据权利要求1所述一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：所述电磁加热装置包括磁铁和缠绕在磁铁外部的线圈，线圈与电磁加热制器连接。

3.根据权利要求2所述一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：所述交变磁力线的覆盖区域为加热区,加热区的宽度大于待覆膜薄板的宽度。

4.根据权利要求2所述一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：所述磁铁为C形磁铁，C形磁铁敞口侧的磁铁端分别位于待覆膜薄板的上下两侧，所述线圈缠绕在C形磁铁的外部。

5.根据权利要求1所述一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：所述传送装置包括传送转轴和套设在传送转轴外部的传送带。

6.根据权利要求5所述一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：所述传送带的材质为硅橡胶材料。

7.根据权利要求1所述一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：所述检测装置包括传感探头，传感探头位于电磁加热装置与待覆膜薄板之间。

8.根据权利要求7所述一种基于电磁加热的扫描式薄板覆膜装置，其特征在于：所述传感探头的材质为非铁磁性材料。