CN114291626A - 薄型带材生产线用张力控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于薄型带材生产线技术领域，具体涉及一种薄型带材生产线用张力控制装置。本发明提供了一种薄型带材生产线用张力控制装置，包括：摆动机构，所述的薄型带材绕过该摆动机构以使摆动机构随薄型带材的张力变化而发生摆动；张力矫正机构，该张力矫正机构用于向该摆动机构施加反作用力以抵消其摆动；控制机构，该控制机构用于监测摆动机构的摆动幅度并根据监测结果控制张力矫正机构工作。通过提供相适应的反作用力抵消薄型带材的张力波动。在不改变生产线张力，不影响生产效率的情况下，实现薄型带材的张力恒定。

Description

薄型带材生产线用张力控制装置

技术领域

本发明属于薄型带材生产线技术领域，具体涉及一种薄型带材生产线用张力控制装置。

背景技术

在生产线运行过程中，带材从放卷侧到收卷侧，需要经过许多个液槽，由此会对运行过程中的张力产生影响发生波动，生产线上的薄型带材很容易因为张力的变化产生变形，发生积箔、断带等情况，造成产品质量异常。

针对这一问题现有技术一般采用控制生产线张力来实现生产线上的薄型带材的张力恒定。如中国发明申请【申请号：202020369742.2】一种电极箔腐蚀生产线放箔端恒张力控制装置，利用牵引辊左侧的缓冲辊轮组缓冲张力的作用，使得放箔端的铝箔表面张力自动控制在一个恒定的范围内。具体来说，铝箔卷安装在放箔辊上逆时针开卷，先绕过第一过渡辊，再穿过张力辊和两个辅助辊之间，进入检测辊，检测辊左侧的牵引辊为铝箔开卷提供动力，当检测辊检测到张力变化超出设定范围时，中控系统控制牵引辊的转速，同时控制张力辊轮组和放箔辊的阻力，使检测到的张力值恢复稳定；增加张力辊，相当于在放箔轴之前设置了一次张力缓冲，放箔时有两个阻力点，可有效防止张力突然增大时铝箔裂伤；将牵引辊的驱动电机改为由中控系统控制的伺服电机，提高生产线的自动化程度。

该种张力控制装置存在以下不足：(1)为了保持铝箔表面张力的恒定，该张力控制装置使得生产线的传送速度一直变化，影响生产效率的同时还增加了生产成本；(2)该装置通过多个牵引辊的配合实现张力波动的缓冲，不够精准的同时反应速度也较慢：(3)该装置结构复杂，需要对生产线的改动较大，难以推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供了一种薄型带材生产线用张力控制装置，

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种薄型带材生产线用张力控制装置，包括：

摆动机构，所述的薄型带材绕过该摆动机构以使摆动机构随薄型带材的张力变化而发生摆动；

张力矫正机构，该张力矫正机构用于向该摆动机构施加反作用力以抵消其摆动；

控制机构，该控制机构用于监测摆动机构的摆动幅度并根据监测结果控制张力矫正机构工作。

本发明利用摆动机构来感受生产线上薄型带材张力的微小波动，其中摆动机构的摆动幅度与薄型带材的预设张力是一一对应的，当带材张力发生波动时，摆动机构即随薄型带材的张力变化而发生摆动，控制机构实时监测摆动机构的摆动幅度，当控制机构监测到摆动机构的摆动幅度发生变化时，立即控制张力矫正机构提供相适应的反作用力以抵消摆动机构的摆动，从而将薄型带材的张力调整回预设值。由此可在不影响生产效率的情况下，确保薄型带材的张力保持恒定，让带材不发生斜拉、起皱，避免出现薄型带材(如铝箔)堆积不前进或断裂的现象。

本发明的张力控制装置中，摆动机构、控制机构和张力矫正机构形成闭环反馈，不仅响应速度快，控制也更加精准，能够迅速稳定张力；而且结构简单，可以在生产线上直接固定安装，便于应用推广。

在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，所述的摆动机构包括机架以及转动连接在机架上的固定轴，该固定轴上固设有一对固定支架，这对固定支架之间转动连接有浮动辊，所述的薄型带材绕过该浮动辊。

摆动机构通过机架固定在生产线上，生产线运行时，由于薄型带材绕过该浮动辊，薄型带材的张力变化带动浮动辊发生位置变化，进而带动固定支架摆动，此时固定轴也相对机架产生周向位置变化。

作为优选，所述的固定轴上连接有使固定轴具有保持周向位置不变趋势的弹性结构。弹性结构保证在薄型带材在未发生张力波动时，固定轴保持与机架的位置相对不变。

或者，在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，所述的摆动机构包括机架以及固定连接在机架上的固定轴，该固定轴上转动连接有一对固定支架，这对固定支架之间转动连接有浮动辊，所述的薄型带材绕过该浮动辊；

所述的固定支架上连接有使固定支架具有保持与固定轴的周向位置不变趋势的弹性结构。

即，除了使固定轴能够相对于机架转动(此时固定支架与固定轴之间保持周向位置不变)以使固定支架摆动外，还可以使固定轴保持周向位置不变，但固定支架可相对于固定轴发生周向转动，当薄型带材的张力发生波动时，浮动辊摆动带动固定支架相对固定轴产生周向位置变化。此时也需要设置弹性结构以使薄型带材的张力恒定时固定支架也能相对于固定轴保持周向位置不变。

在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，所述的浮动辊转动连接在固定支架远离固定轴的一端。如此可保证摆动机构对于张力波动的变化的感应更灵敏、响应更及时，使得张力控制装置对张力的控制更为精确。

在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，所述的摆动机构还包括相对设置的引入辊和引出辊，所述的引入辊用于将薄型带材自生产线上引至浮动辊上，所述的引出辊用于将薄型带材自浮动辊引出并返回生产线上。通过设置引入辊和引出辊可以方便摆动机构对带材的波动进行更加精准的调节。

在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，所述的张力矫正机构包括直线驱动器，该直线驱动器的输出端与该固定支架固连。通过控制机构对直线驱动器的控制，该直线驱动器的输出端直接对固定支架施加反作用力以抵销摆动机构受张力波动而产生的摆动幅度变化。

在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，所述的直线驱动器为气缸或液压缸。在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，在浮动辊未发生摆动的状态下，所述的直线驱动器中执行元件的工作位置处于其工作行程的二分之一处。设置直线驱动器中执行元件的工作位置处于其工作行程的二分之一处，因此无需等待直线驱动器的启动反应时间即可实时进行反应，保证张力控制装置运行的精准；同时也使得直线驱动器对摆动机构两个反向的摆动能够快速响应。

在上述的薄型带材生产线用张力控制装置中，所述的控制机构包括：

角度位移传感器，该角度位移传感器用于实时监测固定轴的周向位置变化；

比例阀，该比例阀与直线驱动器相连以对直线驱动器的执行路程进行控制；

控制器，该控制器用于接收角度位移传感器的输出信号并根据该输出信号向比例阀输出控制信号。

上述角度位移传感器、比例阀和控制器可安装在控制柜中，所述的控制器优选为可编程控制器，通过修改可编程控制器的内部寄存器值即可改变张力。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明利用摆动机构来感受生产线上薄型带材张力的微小波动，其中摆动机构的摆动幅度与薄型带材的预设张力是一一对应的，当带材张力发生波动时，摆动机构即随薄型带材的张力变化而发生摆动，控制机构实时监测摆动机构的摆动幅度，当控制机构监测到摆动机构的摆动幅度发生变化时，立即控制张力矫正机构提供相适应的反作用力以抵消摆动机构的摆动，从而将薄型带材的张力调整回预设值。由此可在不影响生产效率的情况下，确保薄型带材的张力保持恒定，让带材不发生斜拉、起皱，避免出现薄型带材(如铝箔)堆积不前进或断裂的现象。

(2)本发明的张力控制装置中，摆动机构、控制机构和张力矫正机构形成闭环反馈，不仅响应速度快，控制也更加精准，能够迅速稳定张力；而且结构简单，可以在生产线上直接固定安装，便于应用推广。

附图说明

图1是本发明薄型带材生产线用张力控制装置的结构示意图；

图2是本发明薄型带材生产线用张力控制装置另一方向的结构示意图；

图3是本发明薄型带材生产线用张力控制装置运行时的结构示意图；

图中：摆动机构1、薄型带材2、张力矫正机构3、控制机构4、固定轴11、固定支架12、浮动辊13、引入辊14、引出辊15、直线驱动器31、角度位移传感器41、比例阀42、控制器43。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。

实施例1

如图1-2所示，一种薄型带材生产线用张力控制装置，包括摆动机构1、张力矫正机构3和控制机构4，摆动机构、控制机构和张力矫正机构形成闭环反馈，达到快速稳定薄型带材(如铝箔)张力的目的。

其中，摆动机构1包括机架(图中未示出)，机架上转动连接有固定轴，该固定轴上固设有一对固定支架，这对固定支架之间转动连接有浮动辊；处于生产线上的薄型带材先经过引入辊，再绕过浮动辊，最后再经引出辊返回生产线；如此即将本实施例的张力控制装置与生产线有机结合起来了，当薄型带材发生张力波动时，固定支架和浮动辊即发生摆动，使固定轴相对于机架发生周向转动。

本实施例中，浮动辊一方面起到感受薄型带材张力波动的作用，一方面也起到张紧薄型带材的作用。因此，浮动辊首先应当能够抵抗一定的外力，使其在张紧薄型带材时能够保持位置不变(固定支架不摆动，固定轴相对于机架的周向位置不变)。为此，本实施例在固定轴11上设置了使固定轴具有保持周向位置不变趋势的弹性结构，该弹性结构可以是扭簧；弹性结构保证在薄型带材在未发生张力波动时，固定轴保持与机架的位置相对不变；只有当薄型带材发生张力波动时，摆动机构的摆动幅度才会发生改变。

摆动机构的摆动幅度是由控制机构实时监测的。如图1和图2所示，本实施例的控制机构包括角度位移传感器，该角位移电位器与可编程控制器的模拟量输入端口相连，该可编程控制器的模拟量输出端口则连接比例阀。

当角度位移传感器监测到固定轴的周向位置发生变化时，立即记录固定轴的角度位移并将监测结果发送给可编程控制器；可编程控制器即将角度位移传感器的输出信号与预设值进行比较，判断摆动机构的摆动幅度变化量和变化方向，然后向比例阀输出控制信号，比例阀即控制张力矫正机构向摆动机构施加反作用力，以抵消其摆动，达到稳定薄型带材张力的目的。

如图1所示，本实施例的张力矫正机构包括一直线驱动器31，本实施例采用的直线驱动器是气缸，该气缸被固定安装在气缸座上，且与固定支架的位置相对。该气缸的外壳即通过气管与比例阀相连通，该气缸的活塞杆则与固定支架相连。

本实施例薄型带材生产线用张力控制装置的的工作原理为：

工作起始前，先将薄型带材2从引入辊14进入浮动辊13，绕过浮动辊13后自引出辊15返回生产线；再通过修改可编程控制器的内部寄存器值，将生产线上薄型带材的张力调节到预设值；此时由于固定轴11设置有使固定轴11具有保持周向位置不变趋势的弹性结构，因此当张力没有波动时，浮动辊、固定支架和固定轴均不发生位置变化；

当薄型带材张力发生波动时，薄型带材2带动浮动辊13产生的作用力克服弹性结构产生的阻力，此时固定支架12与固定轴11相对于机架产生周向位置变化；角度位移传感器实时监测到固定轴的周向位置变化，立即记录固定轴的角度位移并将监测结果发送给可编程控制器；可编程控制器即将角度位移传感器的输出信号与预设值进行比较，判断摆动机构的摆动幅度变化量和变化方向，然后向比例阀输出控制信号，比例阀根据当前气缸内活塞杆的工作位置，对气缸内的气量进行调节(通过气管向气缸内输送空气或从气缸内抽走空气)，使活塞杆的工作位置发生与固定支架的摆动方向相反的改变，且变量与固定支架的摆动幅度变量相当；由于固定支架是与活塞杆相连的，因此固定支架因薄型带材张力波动而产生的摆动幅度变化即被吸收、抵消了，最终达到了稳定薄型带材张力的目的。

实施例2

本实施例与实施例1基本相同，与实施例1不同之处在于：

机架与固定轴11均固定连接在生产线大梁上，两个固定支架12与固定轴11 转动连接。此时使固定支架12具有保持周向位置不变的弹性结构既可以安装在固定轴11上的相应位置，也可以安装在固定支架12与固定轴11相连的一端。

本实施例薄型带材生产线用张力控制装置的的工作原理与实施例1的区别在于：

工作起始前，由于设置有使固定支架12具有保持周向位置不变趋势的弹性结构，因此当张力没有波动时，浮动辊、固定支架和固定轴均不发生位置变化；

当薄型带材张力发生波动时，薄型带材2带动浮动辊13产生的作用力克服弹性结构产生的阻力，固定轴11不转动，浮动辊13带动固定支架12转动，角度位移传感器41检测固定支架12相对于固定轴11的周向位置变化。由于直线驱动器 31输出端与固定支架12直接相连，因此当控制机构4对直线驱动器31进行控制时，此时信号的变化会更及时，张力控制相对于实施例1更为精准。

尽管本文较多地使用了摆动机构1、薄型带材2、张力矫正机构3、控制机构 4、固定轴11、固定支架12、浮动辊13、引入辊14、引出辊15、直线驱动器31、角度位移传感器41、比例阀42、控制器43，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，包括：

摆动机构(1)，所述的薄型带材(2)绕过该摆动机构(1)以使摆动机构(1)随薄型带材(2)的张力变化而发生摆动；

张力矫正机构(3)，该张力矫正机构(3)用于向该摆动机构(1)施加反作用力以抵消其摆动；

控制机构(4)，该控制机构(4)用于监测摆动机构(1)的摆动幅度并根据监测结果控制张力矫正机构(3)工作。

2.如权利要求1所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的摆动机构(1)包括机架以及转动连接在机架上的固定轴(11)，该固定轴(11)上固设有一对固定支架(12)，这对固定支架(12)之间转动连接有浮动辊(13)，所述的薄型带材(2)绕过该浮动辊(13)。

3.如权利要求2所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的固定轴(11)上连接有使固定轴(11)具有保持周向位置不变趋势的弹性结构。

4.如权利要求1所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的摆动机构(1)包括机架以及固定连接在机架上的固定轴(11)，该固定轴上转动连接有一对固定支架(12)，这对固定支架(12)之间转动连接有浮动辊(13)，所述的薄型带材(2)绕过该浮动辊(13)；

所述的固定支架(12)上连接有使固定支架(12)具有保持与固定轴(11)的周向位置不变趋势的弹性结构。

5.如权利要求2-4中任意一项所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的浮动辊(13)转动连接在固定支架(12)远离固定轴(11)的一端。

6.如权利要求5所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的摆动机构(1)还包括相对设置的引入辊(14)和引出辊(15)，所述的引入辊(14)用于将薄型带材(2)自生产线上引至浮动辊(13)上，所述的引出辊(15)用于将薄型带材(2)自浮动辊(13)引出并返回生产线上。

7.如权利要求5所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的张力矫正机构(3)包括直线驱动器(31)，该直线驱动器(31)的输出端与该固定支架(12)固连。

8.如权利要求7所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的直线驱动器(31)为气缸或液压缸。

9.如权利要求7所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，在浮动辊未发生摆动的状态下，所述的直线驱动器(31)中执行元件的工作位置处于其工作行程的二分之一处。

10.如权利要求7所述的薄型带材生产线用张力控制装置，其特征在于，所述的控制机构(4)包括：

角度位移传感器(41)，该角度位移传感器用于实时监测固定轴(11)或固定支架(12)相对固定轴(11)的周向位置变化；

比例阀(42)，该比例阀(42)与直线驱动器(31)相连以对直线驱动器(31)的执行路程进行控制；

控制器(43)，该控制器(43)用于接收角度位移传感器(41)的输出信号并根据该输出信号向比例阀(42)输出控制信号。

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