CN114407172A - 一种衬垫成型厚度自适应调节装置及其控制方法 - Google Patents

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楼狄明
田原
姜耀
石健
谭丕强
房亮
张允华
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Abstract

本发明提供了一种衬垫成型厚度自适应调节装置，包括机架，机架包括进料端和出料端，机架内设有控制单元，进料端设有上压辊、下压辊、第一支撑轮、和第一红外测厚仪；出料端设有第二红外测厚仪和第二支撑轮；衬垫成型带平铺在第一支撑轮和第二支撑轮上，并卡紧在上压辊和下压辊中间；衬垫经过上压辊之后接入第二红外测厚仪，上压辊与第二红外测厚仪都与控制单元相连接，第二红外测厚仪将所测得的厚度数据输入至控制单元，控制单元将调节指令输出到上压辊中。本发明还公开了衬垫成型厚度自适应调节装置的控制方法，实现了精准的衬垫成型厚度的自适应调节，对于衬垫厚度精度要求高、实现全自动调节厚度的场合有着广泛应用前景。

Description

一种衬垫成型厚度自适应调节装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及陶瓷纤维衬垫制造技术领域，具体涉及一种衬垫成型厚度自适应调节装置及其控制方法。
背景技术
随着人们对汽车对环境带来的污染的关注度越来越高，排气要求越来越严格，污染控制装置被广泛用于汽车上用来控制大气污染。催化转化器和颗粒过滤器是目前广泛使用的污染控制装置。这两种装置一般都包括一个污染控制元件即载体，装在金属外壳内。载体的热膨胀系数比装它的金属外壳的热膨胀系数小一个数量级，为避免由于道路冲撞和振动而导致载体在金属外壳内发生碰撞而损害载体，弥补载体和金属外壳之间的热膨胀系数差，并且防止废气在该金属外壳之间流动，一般要在载体和金属外壳之间放置安装材料。
这种安装材料称为衬垫，衬垫的制造过程中都需要通过热压辊装置进行挤压成型，通过热压辊装置挤压成型的纤维衬垫具有一定的厚度，根据客户的需求不同，纤维衬垫的厚度也不尽相同，虽然现有的热压辊装置可以制成不同厚度的纤维衬垫，但是加工工艺复杂繁琐，结构复杂，且生产效率低，表面平整度无法控制导致厚度不均匀。
现有专利CN201720491164.8、CN201721176086.9、CN201620726307.4等均不能解决表面平整度的问题。专利CN201721176086.9及CN201620726307.4均为衬垫成型机构但未能解决衬垫厚度不均匀的问题。专利CN201720491164.8为改进过的热压辊装置，虽然可改善厚度不均匀的问题，但是不包含厚度实时监测装置，不能在生产时候进行实时自适应调整。针对衬垫厚度不均匀的问题，现有的解决方法是人工调试，生产工艺复杂繁琐、生产效率低、原料浪费严重，且成品质量得不到保障。
发明内容
本发明的目的是解决在纤维衬垫制造过程中通过热压辊装置进行挤压成型时候厚度不达预期的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种衬垫成型厚度自适应调节装置，包括机架6，机架6包括进料端和出料端，机架6内设有控制单元2，进料端设有上压辊3、下压辊4、第一支撑轮8、和第一红外测厚仪9；出料端设有第二红外测厚仪5和第二支撑轮10；衬垫成型带7平铺在第一支撑轮8和第二支撑轮10上，并卡紧在上压辊3和下压辊4中间；
衬垫1经过上压辊3之后接入第二红外测厚仪5，上压辊3与第二红外测厚仪5都与控制单元2相连接，第二红外测厚仪5将所测得的厚度数据输入至控制单元2，控制单元2将调节指令输出到上压辊3中。
采用上述的一种衬垫成型厚度自适应调节装置，包括以下步骤：
S1：输入红外测厚仪501所测得衬垫A点的厚度h1，与红外测厚仪503所测得衬垫C点的厚度h3；
S2：对A、C两点的厚度进行数据处理，Δh1=∣h1-h2∣，比较h1与h2大小，对较大值进行高度下调，调整数值为Δh1；
S3：判断倾斜度的依据为当Δθ∈[-0.1mm，0.1mm]时，输出结果为是，当在上述范围外，输出结果为否；
S4：调节上压辊3倾斜角度的具体操作为：将下调数值Δh1输入至调整装置301或者调整装置302中；
S5：红外测厚仪502所测B点厚度为h2，输入B点厚度h2；
S6：对B点厚度h2的数据处理为：首先规定目标厚度为H，计算偏差error=H-h，设置比例系数kp，计算Δh2=kp*(error)，其中kp根据所需精度选择；
S7：判断厚度标准为当Δh2∈[-0.05mm，0.05mm]时，输出结果为是，当在上述范围之外时，输出结果为否；
S8：调节上压辊3高度具体操作是，将Δh2同时输入至调节装置301和调节装置302中，规定当Δh2＞0时，向上调节；当Δh2＜0时，向下调节；
S9：衬垫的厚度已经完成自适应调节，达到生产要求；
S10：记录第一红外测厚仪9所测衬垫成型之前的厚度x，并记录所对应的调节装置301和调节装置302所调节参数y，与所需成型厚度z；建立约束方程f(x)+f(y)+f(z)=0；
S11：当下次输入x与z后，若满足方程式f(x)+f(y)+f(z)=0，则对调节装置301和调节装置302进行预调节，调节参数为y；若不满足方程式f(x)+f(y)+f(z)=0，则对衬垫厚度进行自适应调节。
本发明通过在压辊后端加入红外测厚仪，实时监测衬垫成型的厚度均匀性，并将数据反馈到压辊控制系统中，进行实时调整，实现衬垫成型厚度的自适应调节。记录每次成型厚度所对应的成型之前厚度与压辊调节参数，实现衬垫成型的压辊预调节，减少原料浪费。
本发明实现了精准的衬垫成型厚度的自适应调节，对于衬垫厚度精度要求高、实现全自动调节厚度的场合有着广泛应用前景。
附图说明
图1是一种衬垫成型厚度自适应调节装置示意图；
图2是第二红外测厚仪5测量衬垫的结构示意图；
图3是上压辊3的结构示意图；
图4是第一红外测厚仪9测量衬垫的结构示意图；
图5是采用一种衬垫成型厚度自适应调节装置的控制方法流程图。
附图标记：1、衬垫；2、控制单元；3、上压辊；4、下压辊；5、第二红外测厚仪；6、机架；7、衬垫成型带；8、第一支撑轮；9、第一红外测厚仪；10、第二支撑轮；501、第二红外测厚仪a；502、第二红外测厚仪b；503、第二红外测厚仪c。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
如图1所示，一种衬垫成型厚度自适应调节装置包括机架6，机架6内设有控制单元2，机架6包括进料端和出料端，进料端设有上压辊3、下压辊4、第一支撑轮8、和第一红外测厚仪9；出料端设有第二红外测厚仪5和第二支撑轮10；衬垫成型带7平铺在第一支撑轮8和第二支撑轮10上，并卡紧在上压辊3和下压辊4中间；
衬垫1经过上压辊3之后接入第二红外测厚仪5，上压辊3与第二红外测厚仪5都与控制单元2相连接，第二红外测厚仪5将所测得的厚度数据输入至控制单元2，控制单元2将调节指令输出到上压辊3中。
如图2所示，第二红外测厚仪a501测量衬垫A点的厚度，记为h1；第二红外测厚仪b502测量衬垫B点的厚度，记为h2；第二红外测厚仪c503测量衬垫C点的厚度，记为h3；
如图3所示上压辊3左右两边高度分别通过高度调节装置301、高度调节装置302进行独立调节。
如图4所示，第一红外测厚仪9所测衬垫成型之前的厚度x。
如图5所示，采用衬垫成型厚度自适应控制装置的控制方法，步骤如下：
S1：输入红外测厚仪501所测得衬垫A点的厚度h1，与红外测厚仪503所测得衬垫C点的厚度h3。
S2：对A、C两点的厚度进行数据处理，Δh1=∣h1-h2∣，比较h1与h2大小，对较大值进行高度下调，调整数值为Δh1。
S3：判断倾斜度的依据为当Δθ∈[-0.1mm，0.1mm]时，输出结果为是，当在上述范围外，输出结果为否。
S4：调节上压辊3倾斜角度的具体操作为：将下调数值Δh1输入至调整装置301或者调整装置302中。
S5：红外测厚仪502所测B点厚度为h2，输入B点厚度h2。
S6：对B点厚度h2的数据处理为：首先规定目标厚度为H，计算偏差error=H-h，设置比例系数kp，计算Δh2=kp*(error)，其中kp根据所需精度选择。
S7：判断厚度标准为当Δh2∈[-0.05mm，0.05mm]时，输出结果为是，当在上述范围之外时，输出结果为否。
S8：调节上压辊3高度具体操作是，将Δh2同时输入至调节装置301和调节装置302中，规定当Δh2＞0时，向上调节；当Δh2＜0时，向下调节。
S9：衬垫的厚度已经完成自适应调节，达到生产要求。
S10：记录第一红外测厚仪9所测衬垫成型之前的厚度x，并记录所对应的调节装置301和调节装置302所调节参数y，与所需成型厚度z；建立约束方程f(x)+f(y)+f(z)=0。
S11：当下次输入x与z后，若满足方程式f(x)+f(y)+f(z)=0，则对调节装置301和调节装置302进行预调节，调节参数为y；若不满足方程式f(x)+f(y)+f(z)=0，则对衬垫厚度进行自适应调节。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种衬垫成型厚度自适应调节装置，其特征在于：机架（6），机架（6）包括进料端和出料端，机架（6）内设有控制单元（2），进料端设有上压辊（3）、下压辊（4）、第一支撑轮（8）、和第一红外测厚仪（9）；出料端设有第二红外测厚仪（5）和第二支撑轮（10）；衬垫成型带（7）平铺在第一支撑轮（8）和第二支撑轮（10）上，并卡紧在上压辊（3）和下压辊（4）中间；
衬垫（1）经过上压辊（3）之后接入第二红外测厚仪（5），上压辊（3）与第二红外测厚仪（5）都与控制单元（2）相连接，第二红外测厚仪（5）将所测得的厚度数据输入至控制单元（2），控制单元（2）将调节指令输出到上压辊（3）中。
2.一种衬垫成型厚度自适应控制方法，采用权利要求1所述的一种衬垫成型厚度自适应调节装置，其特征在于：包括以下步骤：
S1：输入红外测厚仪（501）所测得衬垫A点的厚度h1，与红外测厚仪（503）所测得衬垫C点的厚度h3；
S2：对A、C两点的厚度进行数据处理，Δh1=∣h1-h2∣，比较h1与h2大小，对较大值进行高度下调，调整数值为Δh1；
S3：判断倾斜度的依据为当Δθ∈[-0.1mm，0.1mm]时，输出结果为是，当在上述范围外，输出结果为否；
S4：调节上压辊3倾斜角度的具体操作为：将下调数值Δh1输入至调整装置（301）或者调整装置（302）中；
S5：红外测厚仪（502）所测B点厚度为h2，输入B点厚度h2；
S6：对B点厚度h2的数据处理为：首先规定目标厚度为H，计算偏差error=H-h，设置比例系数kp，计算Δh2=kp*(error)，其中kp根据所需精度选择；
S7：判断厚度标准为当Δh2∈[-0.05mm，0.05mm]时，输出结果为是，当在上述范围之外时，输出结果为否；
S8：调节上压辊3高度具体操作是，将Δh2同时输入至调节装置（301）和调节装置（302）中，规定当Δh2＞0时，向上调节；当Δh2＜0时，向下调节；
S9：衬垫的厚度已经完成自适应调节，达到生产要求；
S10：记录第一红外测厚仪（9）所测衬垫成型之前的厚度x，并记录所对应的调节装置（301）和调节装置（302）所调节参数y，与所需成型厚度z；建立约束方程f(x)+f(y)+f(z)=0；
S11：当下次输入x与z后，若满足方程式f(x)+f(y)+f(z)=0，则对调节装置（301）和调节装置（302）进行预调节，调节参数为y；若不满足方程式f(x)+f(y)+f(z)=0，则对衬垫厚度进行自适应调节。
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