CN1539995A - 皮革削匀机智能控制方法及其系统 - Google Patents

Abstract

皮革削匀机的智能控制方法及其系统，包括对削匀机功能部分进行控制，并通过建立局域网与综合服务器控制系统，收集削匀机工作参数并建立专家知识库；建立制造商维护系统对皮革削匀机进行监控和维护。本发明在削匀厚度调整方面，通过数字控制技术实现厚度的连续可调，提高皮厚的均匀度及削匀效率；在砂轮磨刀方面，采用数字控制技术，精确补偿刀辊的变形量；在动平衡方面，实现刀辊联机动平衡调整，消除不平衡量；在加工参数调整方面，通过采用皮革削匀专家系统，随时保持削匀机加工参数的最优化；在设备维护方面，能通过网络技术，实现用户和设备制造商对削匀机的智能监控和维护。

Description

皮革削匀机智能控制方法及其系统

技术领域  本发明涉及皮革削匀机的智能控制方法及按此方法设计的削匀机智能控制系统，属机械自动化技术领域。

背景技术  皮革是一种量大面广的生活必需品，由于皮革剖层以后，皮层表面较粗糙且不平整，整幅革面厚度不均匀，需要对皮革进行削匀，以便生产出厚度均匀一致的皮革制品，因此削匀机是皮革生产过程中的一种重要设备。通常削匀机必须具备的功能有：皮革削匀、砂轮磨刀，在削匀精度高时，还需要补偿刀辊受力变形引起的挠度。经查阅各种文献，与本发明最相关的一项中国专利(专利号94215584.X)为“可调削匀厚度的皮革削匀机”，它与现有国内外生产的削匀机一样，存在操作功能少，智能化程度较低等缺陷，主要表现在：

1)在削匀厚度调整方面，现有技术能通过PLC(可编程序控制器)实现有限的几个位置的厚度控制，但不能实时控制每处的皮革削匀厚度，一张皮质需经多次削匀才能完成，导致皮革削匀质量难以控制，削匀效率低。

2)在砂轮磨刀方面，由于刀辊在削匀过程中受力要产生弯曲变形，现有技术采用刀辊中鼓变形，或料辊中鼓变形来补偿刀辊受力变形引起的挠度，但该方法无法精确补偿挠度，而且操作复杂，影响削匀质量。

3)在刀辊动平衡方面，现有削匀机只在出厂时用仪器调试动平衡，正式用于生产后一般仅凭操作者经验进行调试，刀辊动平衡效果较差，容易引起“跳刀”等现象。

4)在加工参数调整方面，现有削匀机加工参数调整因人而异，与操作人员密切相关，导致削匀加工的质量随意性大。

5)在设备维护方面，由于无法通过计算机网络进行设备联网运行，削匀机制造商长期积累的设备维护专家知识不能有效的为削匀机用户服务。

上述各种情况导致皮革削匀的质量和效率很难提高，智能化程度很低。相关企业虽想了不少办法，仍没从根本上解决这些问题。

发明内容  针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种改善削匀质量、提高削匀效率的皮革削匀机的智能控制方法及其系统。

本发明的目的是这样实现的，皮革削匀机的智能控制方法，包括对削匀机功能部分进行控制：

1)数控削匀时，将皮革根据其工艺特性分成几段，并人工控制每段的长度，利用数字控制方法，采用极少次数即可削匀出在长度方向均匀的皮质，并且送料速度随加工厚度不同进行调整；

2)刀辊数控磨刀时，将刀辊变形量、工艺保边量综合考虑在刀辊曲线中，通过数字控制，磨削出特定的刀辊曲线；

3)在削匀机刀辊两端上安装振动传感器，传感器的振动电信号通过放大器传给削匀机数控系统，由控制系统计算出刀辊振动频率、幅度和刀辊转动相位，动平衡调整方法和调整参数在数控系统屏幕上显示出来，操作者按屏幕提示进行操作。

并且通过建立局域网与综合服务器控制系统，收集削匀机工作参数并建立专家知识库；另外，建立制造商维护系统对皮革削匀机进行监控和维护。

皮革削匀机智能控制系统，包括数控削匀机、对削匀机功能部分进行控制的控制系统、局域网与综合服务器控制系统；控制部分通过信号线分别与削匀厚度控制电机、刀辊的振动传感器和磨刀装置的二维电机连接；通过计算机软件联机实现动平衡调整、专家知识库以及监控与维护。

所述数控削匀机包括送料辊、刀辊、压辊、磨刀装置、动平衡装置，送料辊与刀辊间隙由削匀厚度电机控制；根据削匀厚度不同，对料辊转速进行有级调速；砂轮磨刀运动由电机进行二坐标联动控制；刀辊的两端支座安装振动传感器，刀辊的两端侧面设置刻度盘。

本发明在削匀厚度调整方面，通过数字控制技术实现厚度的连续可调，提高皮厚的均匀度及削匀效率；在砂轮磨刀方面，采用数字控制技术，精确补偿刀辊的变形量；在动平衡方面，实现刀辊联机动平衡调整，消除不平衡量；在加工参数调整方面，通过采用皮革削匀专家系统，随时保持削匀机加工参数的最优化；在设备维护方面，能通过网络技术，实现用户和设备制造商对削匀机的智能监控和维护。

采用本发明技术方案，具有以下优点：

1、为皮革削匀提供更多的工艺可能性，采用较少的送料次数就可削匀出一张厚度均匀性很好的皮革，且削匀质量可数字控制，能极大地提高皮革削匀质量和效率，降低操作人员的劳动强度。

2、通过砂轮沿刀辊自由曲线进行数控磨刀操作，能精确补偿刀辊由于受力变形引起的挠度，有助于提高削匀质量，且操作方法简单方便。

3、能自动测试和调整刀辊的动平衡，确保削匀机一直处在最佳稳定状态，减少“跳刀”现象的发生。

4、通过皮革削匀专家知识库，可确保保持削匀机加工参数的最优化，消除质量因人而异，随意性大的问题。

5.通过实时监控和网络化管理功能，用户计算机中心和设备制造商能对用户设备状态进行远程监控，能方便进行故障诊断及设备维护服务，使设备一直工作在最佳工作状态。

6、本发明还具有结构简单，制造成本低等优点。

附图说明

图1是本发明总体结构图；

图2(a)为数控削匀加工原理图，图2(b)为数控削匀控制流程图；

图3(a)是数控磨刀原理图；

图3(a1)、图3(a2)是刀辊受力变形的反向补偿原理图；

图3(b)刀辊数控磨刀控制流程图；

图4为削匀机刀辊联机动平衡示意图；

图5为本发明专家知识库建立原理图；

图6为本发明网络化监控与维护原理图。

具体实施方式  下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，皮革削匀机智能控制系统，包括数控削匀机、对削匀机功能部分进行控制的控制系统14、局域网与综合服务器控制系统15；控制部分通过信号线分别与削匀厚度控制电机10、刀辊的振动传感器5和磨刀装置的二维电机1、2连接；通过计算机软件联机实现动平衡调整、专家知识库及监控、维护。

数控削匀机包括送料辊9、刀辊6、压辊7、磨刀装置4、动平衡装置和计算机控制系统14。送料辊9与刀辊6的轴心距间隙由削皮厚度步进电机10控制；根据削匀厚度不同，对料辊转速进行有级调速；砂轮磨刀运动由电机1、2进行二坐标联动控制；刀辊6的两端支座安装振动传感器5，刀辊6的两端侧面设置刻度盘；计算机控制系统14，通过信号线分别与削皮厚度控制步进电机10、刀辊6的振动传感器5和磨刀装置4的二维电机连接；通过计算机软件联机实现动平衡调整和故障诊断。图中1是砂轮架纵向控制步进电机，2是砂轮架横向控制步进电机，3是磨刀架，8是皮张，11是蜗杆轴，12是螺母蜗轮，13是削匀厚度控制挡板，15是局域网与综合服务器控制系统。

其工作原理如下：

1、在削匀机的机架上安装一个电机10(伺服电机、步进电机或同步电机)，在削匀机数控系统14的控制下，通过设计在数控系统中的I/O控制电路、光电隔离电路和控制电缆与可控功率驱动放大装置连接，并按预先设置在数控系统中的皮革削匀厚度控制参数，通过电机10的旋转，带动机械接口、运动装置等将电机旋转运动转换成料辊摇架的摆动，从而实时控制削匀机料辊9、刀辊6(或两者同时)之间的距离，并根据皮革削匀厚度有级调整料辊转速，达到少数几次送料操作即可削匀出厚度均匀的皮革。

数控削匀的具体控制方法如图2所示。图2(a)为数控加工原理图，根据皮质工艺特性，皮质每段的加工厚度和特性是不同的，可将皮质分段(比如头部A、腹部B、臀部C等三段)，每段削匀时的厚度是不同的，段与段之间厚度变化采用光滑过渡。另外，由于每张皮质各不相同，皮质各段由工人人工识别与控制，当某段加工完，用脚踩一下踏板A即可转入下一段削匀加工，任何时候，只要踩下踏板B，即打开摇架，停止皮革削匀。

图2(b)为数控削匀时的具体控制流程图，根据该流程，数控削匀时需进行如下内容的设置：(1)削匀厚度档数；(2)每档的厚度设置；(3)料辊的转速设置：高、中、低档转速。所有设置都通过计算机界面人机交互完成。

2、在削匀机磨刀砂轮的二维运动机构上安装两个电机1、2(包括伺服电机、步进电机或同步电机)，在削匀机数控系统14的控制下，通过数控系统中的I/O控制电路、光电隔离电路和控制电缆与可控功率驱动放大装置连接，并按预先设置在数控系统中的磨刀控制参数对电机进行二坐标联动控制，实现对刀辊的非常规曲线磨刀操作。

图3(a)为削匀机数控磨刀原理图，刀辊削匀受力时要产生变形，为了消除该变形量，必须对刀辊进行反向补偿，其最终补偿曲线为一中鼓形状的抛物线，可用中鼓量H控制抛物线形状，另外，皮革“保边”等工艺要求皮革在刀辊方向有厚度变化，其厚度差异曲线也可叠加到抛物线上，形成最终的刀辊曲线，作为砂轮磨刀的依据。图3(a1)、图3(a2)是刀辊受力变形的反向补偿原理。

图3(b)为削匀机数控磨刀的具体控制流程，根据该流程，数控磨刀时需进行如下内容设置：(1)刀辊曲线设置；(2)磨刀时吃刀深度设置；(3)自动磨刀设置：每削多少张皮后自动启动磨刀程序；(4)每次磨刀来回次数设置。

3、如图4所示，在削匀机刀辊6两端适当位置(能反映刀辊振动情况)上安装两个振动传感器5，传感器中因刀辊转动而产生的振动电信号通过小信号前置放大器、整形电路和自动增益放大器，传给削匀机数控系统，由插在数控系统中的模拟信号采集板接受此振动信号，并将其转化成数字信息。然后由动平衡分析软件对其振动频率、幅度和刀辊转动相位进行计算和分析，并将分析结果和动平衡调整方法和调整参数在数控系统屏幕上显示出来，操作者按屏幕提示进行操作。以上操作反复一两次，就可在现场完成刀辊的动平衡调整。刀辊动平衡由操作人员通过计算机界面人机交互完成，无需其它按钮。

4、通过软件收集和分析削匀和磨刀时的工作参数，逐步完善成皮革的最佳工作参数，并通过网络化技术，形成皮质削匀参数的专家知识库。如图5所示，皮革加工具体涉及到的工作参数有：皮革种类、刀辊补偿曲线、工艺保边曲线、皮革分段数及每段的皮革削匀厚度、相应厚度时的料辊进给速度。在加工不同的皮质时，能根据专家知识库及时调整车间各台设备的参数，以适应每台设备当天的工作内容，提高削匀机的柔性加工能力。

5、在削匀机数控系统中，安装网络化监控软件和接口电路，通过数控系统软件收集削匀机工作状态参数和时间参数，并定时通过网络化监控系统传送到用户计算中心和制造商的设备维护系统，由设备管理人员建立设备的运行档案。其运行模式如图6所示，当出现故障时，通过故障诊断软件分析设备故障原因，并及时进行维护，使削匀机一直工作在最佳状态下。

Claims (5)

1、皮革削匀机的智能控制方法，其特征在于包括对削匀机功能部分进行控制：

1)数控削匀时，将皮革根据其工艺特性分成几段，并人工控制每段的长度，利用数字控制方法，一次削匀出在长度方向均匀的皮质，并且送料速度随加工厚度不同进行调整；

2)刀辊数控磨刀时，将刀辊变形量、工艺保边量综合考虑在刀辊曲线中，通过数字控制，磨削出特定的刀辊曲线；

3)在削匀机刀辊两端上安装振动传感器，传感器的振动电信号通过放大器传给削匀机数控系统，由控制系统计算出刀辊振动频率、幅度和刀辊转动相位，动平衡调整方法和调整参数在数控系统屏幕上显示出来，操作者按屏幕提示进行操作。

2、根据权利要求1所述的皮革削匀机的智能控制方法，其特征在于通过局域网与综合服务器控制系统，收集削匀机工作参数并建立专家知识库。

3、根据权利要求1或2所述的皮革削匀机的智能控制方法，其特征在于通过局域网与综合服务器控制系统，建立制造商维护系统对皮革削匀机进行监控和维护。

4、皮革削匀机智能控制系统，其特征在于包括数控削匀机、对削匀机功能部分进行控制的控制系统、局域网与综合服务器控制系统；控制部分通过信号线分别与削匀厚度控制电机、刀辊的振动传感器和磨刀装置的二维电机连接；通过计算机软件联机实现动平衡调整、专家知识库和监控和维护。

5、根据权利要求4所述的皮革削匀机智能控制系统，其特征在于所述数控削匀机包括送料辊、刀辊、压辊、磨刀装置、动平衡装置，送料辊与刀辊间隙由削匀厚度电机控制；根据削匀厚度不同，对料辊转速进行有级调速；砂轮磨刀运动由电机进行二坐标联动控制；刀辊的两端支座安装振动传感器，刀辊的两端侧面设置刻度盘。

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