CN115246591A - 一种可自动换卷的薄膜收放卷装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种可自动换卷的薄膜收放卷装置及其控制方法，涉及薄膜卷材的收放卷技术领域，解决了现有技术的薄膜收卷辊无法自动换卷的问题，包括：支架、放卷辊、张力检测调节机构、导向调节机构、压力辊、高度调节机构和自动换卷机构，所述自动换卷机构设置在高度调节辊的一侧，自动换卷机构包括转盘，所述转盘的外圆周上设置有收卷辊和备用收卷辊，收卷辊和备用收卷辊分别通过联轴器与收卷伺服电机相连接，转盘的上部和下部分别设置有厚度检测机构，转盘的后部通过转动连接的方式与传动轴相连接；自动换卷机构能够根据收卷情况，完成收卷辊和备用收卷辊的自动换卷，自动化程度高，设备不需要停机即可完成换卷工序，降低了工人劳动程度，提高了生产效率。

Description

一种可自动换卷的薄膜收放卷装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及薄膜卷材的收放卷技术领域，具体涉及一种可自动换卷的薄膜收放卷装置及其控制方法。

背景技术

卷料加工生产线的收料部分，把原材料通过机械方式收卷成卷料，广泛运用在纸卷，布卷，塑料卷，金属卷材加工生产线上，根据实际工艺要求设计多样化，常见的有简易收卷机，液压收卷机，收卷机一般对材料有卷内径，卷外径，卷材料厚度，宽度都有严格要求。

现有技术的薄膜收放卷装置需要人工换卷，收卷辊达到收卷厚度之后需要停机操作，换成新的收卷辊，这样就造成频繁停机，人工操作频繁，薄膜成卷厚度不易控制的缺点，不利于薄膜大规模的生产作业。

发明内容

针对现有技术的薄膜收卷辊无法自动换卷的问题，本发明提供一种可自动换卷的薄膜收放卷装置及其控制方法，优点是收卷辊能实现自动换卷，提高了收卷辊换卷的自动化程度。

第一方面，本发明提供一种可自动换卷的薄膜收放卷装置，包括：支架、放卷辊、张力检测调节机构、导向调节机构、压力辊、高度调节机构和自动换卷机构，所述支架上设置有固定板材，所述放卷辊设置在固定板材上，放卷辊通过联轴器与放卷伺服电机相连接，所述张力检测调节机构设置在放卷辊的上部，调节卷材的张力，所述导向调节机构设置在张力检测调节辊的一侧，调节卷材的运行状态，所述压力辊设置在导向调节辊的一侧，将卷材压紧，所述高度调节机构设置在压力辊的一侧，调节卷材的运行高度，方便收卷，所述自动换卷机构设置在高度调节辊的一侧，自动换卷机构包括转盘，所述转盘的外圆周上设置有收卷辊和备用收卷辊，收卷辊和备用收卷辊分别通过联轴器与收卷伺服电机相连接，转盘的上部和下部分别设置有厚度检测机构，转盘的后部通过转动连接的方式与传动轴相连接，实现转盘的转动。

进一步地，传动轴与大带轮相连接，所述大带轮通过带传动的方式与小带轮相连接，所述小带轮通过联轴器与换卷伺服电机相连接，换卷伺服电机带动小带轮旋转，小带轮转动并带动大带轮，实现传动轴的转动，最终控制转盘的旋转角度。

进一步地，厚度检测机构包括厚度检测气缸和厚度检测辊，所述厚度检测气缸的伸缩杆上设置有固定块，所述厚度检测辊设置在固定块上，固定块的一侧设置有切刀，用于切断薄膜，根据伸缩杆的伸缩长度测定收卷的厚度。

进一步地，收卷辊和备用收卷辊之间构成的弧长的圆心角设置为90°，即收卷辊和备用收卷辊在转盘外圆周间隔90°设置，换卷时方便转动转盘。

进一步地，高度调节机构包括高度调节气缸和对辊，所述高度调节气缸的伸缩杆上设置有滑块，所述滑块设置在固定板材的滑槽中，所述对辊固定在滑块上，滑块在滑槽中滑动，带动对辊运动，调节对辊之间的卷材高度。

进一步地，压力辊包括上压力辊和下压力辊，所述上压力辊和下压力辊分别与上滑块、下滑块相连接，所述上滑块、下滑块以滑动连接的方式设置在固定型材的凹槽中，上滑块通过弹簧与固定型材凹槽的顶端相连接，下滑块的下部设置有丝杠，通过丝杆调节下压力辊的位置，进而改变弹簧拉伸长度，弹簧拉伸上压力辊的弹力产生变化，上压力辊对薄膜产生压力可以描述为F＝mg-kx，压力辊可以将两种卷材压紧在一起，有利于收卷，防止收卷的过程中卷材之间存在气泡，提高收卷质量。

进一步地，导向调节机构包括上下两个导向辊、伸缩杆、固定座、连接板和螺杆，所述固定座与固定板材相连接，所述连接板设置在固定座上，固定座上设置有转轴，所述转轴一端设置有旋钮，转轴的另一端与伸缩杆固定连接，伸缩杆通过螺杆与导向辊相连接。通过旋转固定座上的转轴旋钮，即可使得导向辊以伸缩杆长度为半径任意调节位置，再通过改变伸缩杆的长度即可实现导向辊在空间任意位置的移动，通过转动螺杆可以实现导向辊的轴向的运动。导向辊任意调节有利于卷绕过程中张力的控制，方便改变位置，导向辊的轴向的运动可以实现对卷材初步的纠偏。

进一步地，张力检测调节机构包括两个张力导向辊和张力检测辊，所述张力检测辊设置在两个张力导向辊的上部，卷材通过张力导向辊绕过张力检测辊，将卷材张力转换为对张力检测辊的压力，张力检测辊安装有压力传感器，将力转换为电信号，通过控制器控制收放卷伺服电机的转速，实现对张力的控制。

进一步地，放卷辊包括上放卷辊和下放卷辊，将两种卷材同时放卷，最终合成复合卷材。

第二方面，本发明提供一种可自动换卷的薄膜收放卷装置的控制方法，包括以下步骤：

1)将卷材放在放卷辊上，卷材依次通过张力检测调节机构、导向调节机构、压力辊和高度调节机构，最终卷材到达收卷辊；

2)转盘上部的厚度检测机构检测收卷辊的收卷厚度，高度调节机构调节卷材的收卷高度，使收卷高度与收卷辊卷材的高度一致，收卷辊的卷材直径逐步增大，直到收卷辊的直径达到目标值，上部的厚度检测机构停止工作；

3)转盘通过传动轴旋转一定角度，使收卷辊旋转至转盘的最下端，同时高度调节机构移动至最上端，备用收卷辊旋转至转盘下部的厚度检测机构位置，此时，卷材在高度调节机构、备用收卷辊、收卷辊之间呈直线排列，下部的厚度检测机构工作，厚度检测机构伸缩，备用收卷辊将卷材压紧，厚度检测机构的刀具将卷材切断，备用收卷辊的收卷伺服电机开始工作，完成一次换卷工序；

4)同理，当下部的厚度检测机构检测备用收卷辊的收卷直径到达目标值时，下部的厚度检测机构停止工作，转盘通过传动轴旋转一定角度，使备用收卷辊旋转至转盘的最上端，同时高度调节机构移动至最下端，收卷辊旋转至转盘上部的厚度检测机构位置，此时，卷材在高度调节机构、收卷辊、备用收卷辊之间呈直线排列，上部的厚度检测机构工作，厚度检测机构伸缩，收卷辊将卷材压紧，厚度检测机构的刀具将卷材切断，收卷辊的收卷伺服电机开始工作，再次换卷工序。

本发明的有益效果在于：自动换卷机构能够根据收卷情况，完成收卷辊和备用收卷辊的自动换卷，自动化程度高，设备不需要停机即可完成换卷工序，降低了工人劳动程度，提高了生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，对于本领域普通技术人员而言，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是本发明的结构示意图。

图2是自动换卷机构的结构示意图。

图3是本发明的侧视结构示意图。

图4是压力辊的结构示意图。

图5是导向调节机构的结构示意图。

图6是第一次换卷时的结构示意图。

图7是第二次换卷时的结构示意图。

图中，1、支架，2、下放卷辊，3、固定板材，4、上放卷辊，5、张力导向辊，6、上张力检测辊，7、下张力检测辊，8、导向调节机构，9、压力辊，10、高度调节机构，11、自动换卷机构，12、小带轮，13、转盘，14、收卷辊，15、备用收卷辊，16、厚度检测机构，17、传动轴，18、大带轮，19、厚度检测气缸，20、厚度检测辊，21、切刀，22、高度调节气缸，23、对辊，24、滑槽，25、上压力辊，26、下压力辊，27、凹槽，28、丝杠，29、弹簧，30、导向辊，31、伸缩杆，32、固定座，33、连接板，34、螺杆，35、转轴。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。

一种可自动换卷的薄膜收放卷装置，包括：支架1、上放卷辊4、下放卷辊2，上张力检测辊6、张力导向辊5、下张力检测辊7、导向调节机构8、压力辊9、高度调节机构10和自动换卷机构11，支架1上设置有固定板材3，上放卷辊4、下放卷辊2分别设置在固定板材3上，上放卷辊4、下放卷辊2分别通过联轴器与放卷伺服电机相连接，张力导向辊5分别设置上放卷辊4、下放卷辊2的上部，下张力检测辊7、上张力检测辊6分别设置在张力导向辊5的上部，卷材通过张力导向辊5绕过张力检测辊，将卷材张力转换为对张力检测辊的压力，张力检测辊安装有压力传感器，将力转换为电信号，通过控制器控制收放卷伺服电机的转速，实现对张力的控制，调节卷材的张力；导向调节机构8设置在导向辊5的右侧，调节卷材的运行状态，压力辊9设置在导向调节辊8的右侧，将卷材压紧，高度调节机构10设置在压力辊9的右侧，调节卷材的运行高度，方便收卷，自动换卷机构11设置在高度调节辊10的右侧，自动换卷机构11包括转盘13，所述转盘13的外圆周上设置有收卷辊14和备用收卷辊15，收卷辊14和备用收卷辊15之间构成的弧长的圆心角设置为90°，即收卷辊14和备用收卷辊15在转盘13外圆周间隔90°设置，换卷时方便转动转盘13，收卷辊14和备用收卷辊15分别通过联轴器与收卷伺服电机相连接，转盘13的上部和下部分别设置有厚度检测机构16，厚度检测机构16包括厚度检测气缸19和厚度检测辊20，厚度检测气缸19的伸缩杆上设置有固定块，厚度检测辊20设置在固定块上，固定块的一侧设置有切刀21，用于切断薄膜，根据伸缩杆的伸缩长度测定收卷的厚度；转盘13的后部通过转动连接的方式与传动轴17相连接，传动轴17与大带轮18相连接，大带轮18通过带传动的方式与小带轮12相连接，小带轮12通过联轴器与换卷伺服电机相连接，换卷伺服电机带动小带轮12旋转，小带轮12转动并带动大带轮18，实现传动轴17的转动，最终控制转盘13的旋转角度。

高度调节机构10包括高度调节气缸22和对辊23，高度调节气缸22的伸缩杆上设置有滑块，滑块设置在固定板材的滑槽24中，对辊23固定在滑块上，滑块在滑槽24中滑动，带动对辊23运动，调节对辊23之间的卷材高度。

压力辊9包括上压力辊25和下压力辊26，上压力辊25和下压力辊26分别与上滑块、下滑块相连接，上滑块、下滑块以滑动连接的方式设置在固定型材的凹槽27中，上滑块通过弹簧29与固定型材凹槽27的顶端相连接，下滑块的下部设置有丝杠28，通过丝杆28调节下压力辊26的位置，进而改变弹簧29拉伸长度，弹簧29拉伸上压力辊25的弹力产生变化，上压力辊25对薄膜产生压力可以描述为F＝mg-kx，其中mg是上压力辊25的重力，压力辊可以将两种卷材压紧在一起，有利于收卷，防止收卷的过程中卷材之间存在气泡，提高收卷质量。

导向调节机构8包括上下两个导向辊30、伸缩杆31、固定座32、连接板33和螺杆34，固定座32与固定板材相连接，连接板33设置在固定座32上，固定座32上设置有转轴35，转轴35一端设置有旋钮，转轴35的另一端与伸缩杆31固定连接，伸缩杆31通过螺杆34与导向辊30相连接。通过旋转固定座32上的转轴35旋钮，即可使得导向辊30以伸缩杆31长度为半径任意调节位置，再通过改变伸缩杆31的长度即可实现导向辊30在空间任意位置的移动，通过转动螺杆34可以实现导向辊30的轴向的运动。导向辊30任意调节有利于卷绕过程中张力的控制，方便改变位置，导向辊30的轴向的运动可以实现对卷材初步的纠偏。

第二方面，本发明提供一种可自动换卷的薄膜收放卷装置的控制方法，包括以下步骤：

1)将两种不同的卷材分别放在上放卷辊4、下放卷辊2上，卷材依次通过导向辊5、上张力检测辊6、下张力检测辊7、导向调节机构8、压力辊9和对辊23，最终卷材到达收卷辊14；

2)转盘13上部的厚度检测机构16检测收卷辊14的收卷厚度，高度调节气缸22伸缩调节对辊23的高度，使得卷材的收卷高度与收卷辊14卷材的高度保持水平，收卷辊14的卷材直径逐步增大，直到收卷辊14的直径达到目标值，上部的厚度检测机构16停止工作；

3)转盘13通过传动轴17逆时针旋转90°，使收卷辊14旋转至转盘13的最下端，同时对辊23移动至最上端，备用收卷辊15旋转至转盘13下部的厚度检测机构16位置，此时，如图6所示，卷材在对辊23、备用收卷辊15、收卷辊14之间呈直线排列，下部的厚度检测机构16工作，厚度检测气缸19伸缩，控制厚度检测辊20和备用收卷辊15将卷材压紧，切刀21将卷材切断，备用收卷辊15的收卷伺服电机开始工作，完成一次换卷工序；

4)同理，当下部的厚度检测机构16检测备用收卷辊15的收卷直径到达目标值时，下部的厚度检测机构16停止工作，转盘13通过传动轴17顺时针旋转90°，使备用收卷辊15旋转至转盘13的最上端，同时对辊23移动至最下端，收卷辊14旋转至转盘13上部的厚度检测机构位置，此时，如图7所示，卷材在对辊23、收卷辊14、备用收卷辊15之间呈直线排列，上部的厚度检测机构16工作，厚度检测气缸19伸缩，控制厚度检测辊20和收卷辊14将卷材压紧，切刀21将卷材切断，收卷辊14的收卷伺服电机开始工作，再次换卷工序。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，包括：支架、放卷辊、张力检测调节机构、导向调节机构、压力辊、高度调节机构和自动换卷机构；所述支架上设置有固定板材，所述放卷辊设置在固定板材上，放卷辊通过联轴器与放卷伺服电机相连接，所述张力检测调节机构设置在放卷辊的上部；所述导向调节机构设置在张力检测调节辊的一侧，调节卷材的运行状态；所述压力辊设置在导向调节辊的一侧，将卷材压紧；所述高度调节机构设置在压力辊的一侧，调节卷材的运行高度；所述自动换卷机构设置在高度调节辊的一侧；自动换卷机构包括转盘，所述转盘的外圆周上设置有收卷辊和备用收卷辊，收卷辊和备用收卷辊分别通过联轴器与收卷伺服电机相连接，转盘的上部和下部分别设置有厚度检测机构，转盘的后部通过转动连接的方式与传动轴相连接。

2.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，传动轴与大带轮相连接，所述大带轮通过带传动的方式与小带轮相连接，所述小带轮通过联轴器与换卷伺服电机相连接。

3.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，厚度检测机构包括厚度检测气缸和厚度检测辊，所述厚度检测气缸的伸缩杆上设置有固定块，所述厚度检测辊设置在固定块上，固定块的一侧设置有切刀。

4.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，收卷辊和备用收卷辊之间构成的弧长的圆心角设置为90°。

5.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，高度调节机构包括高度调节气缸和对辊，所述高度调节气缸的伸缩杆上设置有滑块，所述滑块设置在固定板材的滑槽中，所述对辊固定在滑块上。

6.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，压力辊包括上压力辊和下压力辊，所述上压力辊和下压力辊分别与上滑块、下滑块相连接，所述上滑块、下滑块以滑动连接的方式设置在固定型材的凹槽中，上滑块通过弹簧与固定型材凹槽的顶端相连接，下滑块的下部设置有丝杠。

7.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，张力检测调节机构包括两个张力导向辊和张力检测辊，所述张力检测辊设置在两个张力导向辊的上部，张力检测辊设置有压力传感器。

8.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，导向调节机构包括上下两个导向辊、伸缩杆、固定座、连接板和螺杆，所述固定座与固定板材相连接，所述连接板设置在固定座上，固定座上设置有转轴，所述转轴一端设置有旋钮，转轴的另一端与伸缩杆固定连接，伸缩杆通过螺杆与导向辊相连接。

9.根据权利要求1所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置，其特征在于，放卷辊包括上放卷辊和下放卷辊。

10.一种对权利要求1～9所述的可自动换卷的薄膜收放卷装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将卷材放在放卷辊上，卷材依次通过张力检测调节机构、导向调节机构、压力辊和高度调节机构，最终卷材到达收卷辊；

2)转盘上部的厚度检测机构检测收卷辊的收卷厚度，高度调节机构调节卷材的收卷高度，使收卷高度与收卷辊卷材的高度一致，收卷辊的卷材直径逐步增大，直到收卷辊的直径达到目标值，上部的厚度检测机构停止工作；

3)转盘通过传动轴旋转一定角度，使收卷辊旋转至转盘的最下端，同时高度调节机构移动至最上端，备用收卷辊旋转至转盘下部的厚度检测机构位置，此时，卷材在高度调节机构、备用收卷辊、收卷辊之间呈直线排列，下部的厚度检测机构工作，厚度检测机构伸缩，备用收卷辊将卷材压紧，厚度检测机构的刀具将卷材切断，备用收卷辊的收卷伺服电机开始工作，完成一次换卷工序；

4)当下部的厚度检测机构检测备用收卷辊的收卷直径到达目标值时，下部的厚度检测机构停止工作，转盘通过传动轴旋转一定角度，使备用收卷辊旋转至转盘的最上端，同时高度调节机构移动至最下端，收卷辊旋转至转盘上部的厚度检测机构位置，此时，卷材在高度调节机构、收卷辊、备用收卷辊之间呈直线排列，上部的厚度检测机构工作，厚度检测机构伸缩，收卷辊将卷材压紧，厚度检测机构的刀具将卷材切断，收卷辊的收卷伺服电机开始工作，再次换卷工序。

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