CN110385871A - 物料导开系统及物料导开控制方法 - Google Patents

物料导开系统及物料导开控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了物料导开系统及物料导开控制方法，该系统包括导开小车、驱动机构及导开支架；导开小车包括转动支承于其上的物料辊、垫布辊；驱动机构包括与物料辊传动连接的物料导开电机、与垫布辊传动连接的垫布卷取电机；物料导开系统还包括测距传感器和控制单元；控制单元基于测距传感器的测量数据可实时获取物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度，并根据实时获取的物料累积剩余厚度，控制单元可实时地计算物料辊上当前所缠绕物料的长度以及垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度，根据垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度，控制单元可控制垫布卷取电机的输出扭矩。本发明提供的系统及方法，可实现物料导开过程中垫布张力恒定。

Description

物料导开系统及物料导开控制方法
技术领域
本发明涉及轮胎成型技术领域，特别涉及一种物料导开系统及物料导开控制方法。
背景技术
现有的橡胶轮胎制造工艺，构成轮胎胎胚的呈卷状设置的物料如内衬层、帘布层、带束层、胎面层等需经导开装置导开后依次输送、缠绕贴合至成型鼓。
现有的导开装置包括导开电机、磁滞制动器、测距光电传感器、物料辊、垫布辊等，其中，垫布辊作为主动辊，物料辊作为从动辊，导开电机与垫布辊传动连接，磁滞制动器与物料辊连接。
轮胎成型设备正常生产时，导开电机根据供料需求，牵引垫布辊转动以将与物料分离后的垫布重新卷取成卷而回用，垫布被卷取时相对于物料辊会产生一个牵引力，物料辊在该牵引力下作用下同时运转而释放卷绕于物料辊上的物料；导开电机停止时，垫布辊同时停止转动，物料辊在磁滞制动器的制动力下也即刻停止转动，达到控制供给材料启停的目的。另外，在已知测距光电传感器与物料辊中心之间的距离的情况下，通过该传感器测量出传感器与物料辊最外侧间的距离，计算出物料辊的直径大小，磁滞制动器根据物料辊直径的大小调节上述制动力。上述导开装置的稳定性直接影响着成型机生产的稳定性和产能。
现有的技术方案至少存在如下缺点：在物料导开过程中，由于物料辊始终需要有制动力的作用以便于控制物料辊能够随时停止，垫布在拉动物料辊使其转动的同时，物料辊上待导开的物料会慢慢地收紧，且会越来越紧，从而会改变垫布张力，由此会导致物料越来越紧地粘在垫布上难以导开造成挤料，不仅造成大量的废料而且影响设备正常生产，与此同时也会造成物料拉伸，进而影响轮胎成型工艺，严重时造成轮胎品质不良。
发明内容
本发明目的是提供一种物料导开系统及物料导开控制方法，可实现垫布张力的恒定控制，提高物料导开的稳定性。
基于上述问题，本发明提供了一种物料导开系统，包括导开小车、驱动机构及导开支架；导开小车包括转动支承于其上的物料辊、垫布辊；
其中，驱动机构包括与物料辊传动连接的物料导开电机、及与垫布辊传动连接的垫布卷取电机；物料导开系统还包括测距传感器和控制单元，测距传感器、物料导开电机及垫布卷取电机与控制单元电连接；
控制单元基于测距传感器的测量数据可实时获取物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度，并且根据上述实时获取的物料累积剩余厚度，控制单元可实时地计算物料辊上当前所缠绕物料的长度以及垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度，根据垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度，控制单元可控制垫布卷取电机的输出扭矩，以使垫布张力恒定。
进一步地，控制单元还可根据上述实时获取的物料累积剩余厚度实时地调节物料导开电机的输出转速以调节物料辊的转速。
进一步地，物料导开系统还包括显示单元，显示单元与控制单元电连接，以显示物料辊上当前所缠绕物料的长度。
进一步地，物料导开系统还包括机架，导开小车、驱动机构安装于机架上。
进一步地，测距传感器固定安装在导开小车或机架上；导开支架安装在导开小车或机架上。
进一步地，导开支架包括支撑架、及安装在支撑架上的若干个平行布置的导向辊，以引导垫布与物料分离。
进一步地，测距传感器为红外测距传感器、超声波测距传感器或激光测距传感器。
进一步地，物料导开电机设有制动单元。
进一步地，垫布卷取电机上设有编码器以实现垫布卷取电机的转速和输出扭矩的闭环控制。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种物料导开控制方法，应用于上述物料导开系统，该方法包括以下步骤：
步骤a：基于已知的测距传感器的信号发射端与物料辊轴心线之间的垂直距离D和测距传感器实时检测到的其信号发射端与缠绕有物料的物料辊外圆周面之间的距离M，控制单元实时计算出物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R；
步骤b：基于已知的物料辊自身半径r、物料自身的厚度H、与物料复合的垫布自身的厚度h以及上述实时计算出的物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R，控制单元实时地估算出物料辊上当前所缠绕物料的长度L；
步骤c：基于物料辊上满料时物料辊上所缠绕的物料总长度L’以及上述实时地估算出的物料辊上当前所缠绕物料的长度L，控制单元实时地计算出垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度R1
步骤d：基于上述实时计算出的垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度R1，控制单元实时地控制垫布卷取电机的输出扭矩T。
进一步地，在步骤c之前，基于已知的物料辊自身半径r、物料自身的厚度H、与物料复合的垫布自身的厚度h以及物料辊上满料时物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积厚度之和R’，由控制单元计算出物料辊上满料时物料辊上所缠绕的物料总长度L’。
进一步地，在步骤a之后，基于上述实时计算出的物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R和已知的物料在与垫布分离后的输送速度，控制单元可实时地计算物料辊的转速以调节物料导开电机的转速。
与现有技术相比，本发明的优点是：
采用本发明的技术方案，通过物料导开电机实时控制物料辊的转速，以使物料导开速度和与垫布分离后的物料在输送组件上的输送速度相匹配，与此同时，实时地控制垫布卷取电机的输出扭矩，在物料导开电机和垫布卷取电机的协同作用下实现在物料导开过程中垫布的张力恒定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明物料导开系统实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例另一个方向的结构示意图；
图3为本发明实施例中测距传感器检测示意图；
其中：
1、机架；2、导开小车；2-1、物料辊；2-2、垫布辊；
3、驱动机构；3-1、物料导开电机；3-2、垫布卷取电机；
4、导开支架；4-1、支撑架；4-2、导向辊；
5、测距传感器；6、支撑杆。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
参见图1-2，为本发明实施例的结构示意图，提供一种物料导开系统，包括机架1、导开小车2、驱动机构3、及导开支架4，导开小车2装载于机架1上，驱动机构3安装在机架1上，导开支架4设置在导开小车2上。导开小车2包括支承于其上的物料辊2-1和垫布辊2-2，物料辊2-1上卷绕有物料，垫布辊2-2用于卷绕与物料分离的垫布，物料辊2-1与垫布辊2-2平行对应布置。
驱动机构3包括与物料辊2-1传动连接的物料导开电机3-1、及与垫布辊2-2传动连接的垫布卷取电机3-2，物料导开电机3-1带动物料辊2-1转动或停止，垫布卷取电机3-2带动垫布辊2-2转动或停止。
导开支架4包括支撑架4-1、及安装在支撑架4-1上的若干个平行布置的导向辊4-2，用以引导垫布与物料相分离。
为了保证物料导开过程中垫布的张力恒定，该物料导开系统还包括测距传感器5和控制单元，测距传感器5、物料导开电机3-1及垫布卷取电机3-2与控制单元电连接。测距传感器5发出的信号垂直于物料辊2-1的轴心线。测距传感器5安装在机架1的支撑杆6上，并位于物料辊2-1的斜上方，测距传感器5还可以安装在导开小车2上。
控制单元基于测距传感器5的测量数据实时地获取的物料辊2-1上所缠绕的物料累积剩余厚度，调节物料导开电机3-1的输出转速以调节物料辊2-1的转速，同时还基于上述实时获取的物料累积剩余厚度，实时地计算物料辊2-1上当前所缠绕物料的长度以及垫布辊2-2上所卷取的垫布累积卷取厚度，控制垫布卷取电机3-2的输出扭矩，以使垫布张力恒定。
为了进一步优化本发明的实施效果，还包括显示单元，显示单元与控制单元电连接，以显示物料辊2-1上当前缠绕的物料的长度，当物料即将耗尽时，提醒操作人员及时更换导开小车2或仅更换导开小车2的物料辊2-1和垫布辊2-2。
为了进一步优化本发明的实施效果，物料导开电机3-1设有制动单元，以停止物料导开电机3-1；垫布卷取电机3-2上设有编码器以实时反馈垫布卷取电机3-2的转速，以实现所述垫布卷取电机3-2的转速和输出扭矩的闭环控制。
参见图3，具体的控制方法为，包括如下步骤：
步骤a：基于已知的测距传感器5的信号发射端与物料辊2-1轴心线之间的垂直距离D和测距传感器5实时检测到的其信号发射端与缠绕有物料的物料辊2-1外圆周面之间的距离M，根据公式一R＝D-M，
控制单元可实时计算出物料辊2-1自身半径与该物料辊2-1上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R；
步骤b：基于已知的物料辊2-1自身半径r、物料自身的厚度H、与物料复合的垫布自身的厚度h以及上述实时计算出的物料辊2-1自身半径与该物料辊2-1上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R，根据公式二
控制单元可实时地估算出物料辊上当前所缠绕物料的长度L；
步骤c：基于物料辊上满料时物料辊上所缠绕的物料总长度L’以及上述实时地估算出的物料辊上当前所缠绕物料的长度L，根据公式三
控制单元实时地计算出垫布辊自身半径与垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度之和R1，其中，r1为垫布辊2-2自身的半径；
步骤d：基于上述实时计算出的垫布辊自身半径与垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度之和R1，根据公式四T＝T1+t×R1，
控制单元实时地控制垫布卷取电机的输出扭矩T，其中，T1为垫布张力扭矩恒定值；t为修正系数，为一常量。
进一步地，在上述步骤c之前，基于已知的物料辊自身半径r、物料自身的厚度H、与物料复合的垫布自身的厚度h以及物料辊上满料时物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积厚度之和R’，根据公式五
由控制单元计算出物料辊上满料时物料辊上所缠绕的物料总长度L’。
进一步地，在步骤a之后，基于上述实时计算出的物辊2-1自身半径与该物料辊2-1上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R和已知的物料在与垫布分离后的输送速度v，控制单元可实时地计算物料辊2-1的转速n，从而能够实时地控制物料导开电机3-1的转速n’。
因此，通过物料导开电机3-1实时控制物料辊2-1的转速，以使物料导开速度和与垫布分离后物料在输送组件上的输送速度相匹配，同时，实时控制垫布卷取电机3-2的输出扭矩，在物料导开电机3-1和垫布卷取电机3-2的协同作用下实现在物料导开过程中垫布的张力恒定。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.物料导开系统，包括导开小车(2)、驱动机构(3)、及导开支架(4)；所述导开小车(2)包括转动支承于其上的物料辊(2-1)、垫布辊(2-2)；
其特征在于：所述驱动机构(3)包括与所述物料辊(2-1)传动连接的物料导开电机(3-1)、及与所述垫布辊(2-2)传动连接的垫布卷取电机(3-2)；所述物料导开系统还包括测距传感器(5)和控制单元，所述测距传感器(5)、物料导开电机(3-1)及垫布卷取电机(3-2)与所述控制单元电连接；
所述控制单元基于所述测距传感器(5)的测量数据可实时获取所述物料辊(2-1)上所缠绕的物料累积剩余厚度，并且根据上述实时获取的物料累积剩余厚度，所述控制单元可实时地计算所述物料辊(2-1)上当前所缠绕物料的长度以及所述垫布辊(2-2)上所卷取的垫布累积卷取厚度，根据所述垫布辊(2-2)上所卷取的垫布累积卷取厚度，所述控制单元可控制所述垫布卷取电机(3-2)的输出扭矩，以使垫布张力恒定。
2.根据权利要求1所述的物料导开系统，其特征在于：所述控制单元还可根据上述实时获取的物料累积剩余厚度实时地调节所述物料导开电机(3-1)的输出转速以调节所述物料辊(2-1)的转速。
3.根据权利要求1所述的物料导开系统，其特征在于：还包括显示单元，所述显示单元与所述控制单元电连接，以显示所述物料辊(2-1)上当前所缠绕物料的长度。
4.根据权利要求1所述的物料导开系统，其特征在于：还包括机架(1)，所述导开小车(2)、驱动机构(3)安装于所述机架(1)上。
5.根据权利要求4所述的物料导开系统，其特征在于：所述测距传感器(5)固定安装在所述导开小车(2)或所述机架(1)上；所述导开支架(4)安装在所述导开小车(2)或所述机架(1)上。
6.根据权利要求1所述的物料导开系统，其特征在于：所述导开支架(4)包括支撑架(4-1)、及安装在所述支撑架(4-1)上的若干个平行布置的导向辊(4-2)，以引导垫布与物料分离。
7.根据权利要求1所述的物料导开系统，其特征在于：所述测距传感器(5)为红外测距传感器、超声波测距传感器或激光测距传感器。
8.根据权利要求1所述的物料导开系统，其特征在于：所述物料导开电机(3-1)设有制动单元。
9.根据权利要求1所述的物料导开系统，其特征在于：所述垫布卷取电机(3-2)上设有编码器以实现所述垫布卷取电机(3-2)的转速和输出扭矩的闭环控制。
10.物料导开控制方法，应用于权利要求1-9任意一项所述的物料导开系统，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a：基于已知的测距传感器的信号发射端与物料辊轴心线之间的垂直距离D和所述测距传感器实时检测到的其信号发射端与缠绕有物料的物料辊外圆周面之间的距离M，控制单元实时计算出所述物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R；
步骤b：基于已知的物料辊自身半径r、物料自身的厚度H、与物料复合的垫布自身的厚度h以及上述实时计算出的物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R，控制单元实时地估算出物料辊上当前所缠绕物料的长度L；
步骤c：基于物料辊上满料时所述物料辊上所缠绕的物料总长度L’以及上述实时地估算出的所述物料辊上当前所缠绕物料的长度L，控制单元实时地计算出垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度R1；
步骤d：基于上述实时计算出的垫布辊上所卷取的垫布累积卷取厚度R1，控制单元实时地控制垫布卷取电机的输出扭矩T。
11.根据权利要求10所述的物料导开控制方法，其特征在于：在步骤c之前，基于已知的物料辊自身半径r、物料自身的厚度H、与物料复合的垫布自身的厚度h以及物料辊上满料时物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积厚度之和R’，由控制单元计算出物料辊上满料时所述物料辊上所缠绕的物料总长度L’。
12.根据权利要求11所述的物料导开控制方法，其特征在于：在步骤a之后，基于上述实时计算出的物料辊自身半径与该物料辊上所缠绕的物料累积剩余厚度之和R和已知的物料在与垫布分离后的输送速度，控制单元实时地计算物料辊的转速以调节物料导开电机的转速。
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