CN203959456U - 一种薄膜自动张力控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种薄膜自动张力控制装置，包括卷轴(105)、膜卷安装轴(101)、触摸屏(200)、PLC(201)、光电编码器(115)、张力控制器(203)和磁粉阻尼器(112)，卷轴(105)上安装有膜卷安装轴(101)，膜卷安装轴(101)上套有薄膜卷(103)，薄膜卷(103)的左右两侧分别设有左张紧套(102)和右张紧套(104)，光电编码器(115)通过传动机构与卷轴(105)连接，卷轴(105)端部安装有磁粉阻尼器(112)，PLC(201)通过通讯线与触摸屏(200)连接，光电编码器(115)的引出线与PLC(201)高速计数器端口连接，PLC(201)输出信号至张力控制器(203)，张力控制器(203)与磁粉阻尼器(112)电连接；本实用新型充分利用了包装机器控制系统中PLC的强大性能，显示直观、控制灵活、性能可靠，能更好地满足薄膜表面张力恒定的控制要求。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及包装薄膜的表面张力控制技术领域，具体地说是一种薄膜自动张力控制装置。
[背景技术]
在连续的立式包装机械中，辊筒做旋转运动，以均匀的线速度牵引薄膜卷放卷。为了得到好的包装效果，以及为了色标跟踪等其它特殊用途，需要给薄膜卷一定的阻尼力矩，不管薄膜卷大小如何变化，使辊筒对薄膜的牵引力维持一个恒定值。通过力矩平衡条件简化模型的分析，可以得出磁粉阻尼器的阻尼力矩与薄膜卷的大小成正比。目前，常用的是通过电位器+连杆+压轮来实现对薄膜卷径的检测，因其非线性较大，检测相对粗糙，同时因为该方式是接触式，在工厂使用过程中容易误操作而损坏。
随着现在PLC、触摸屏等工厂自动化设备的性能提高、成本下降，特别是PLC大多都具有了高速脉冲端口，从而为薄膜自动张力控制装置的改进提供了这种可能。
[实用新型内容]
本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种薄膜自动张力控制装置，充分利用了包装机器控制系统中PLC的强大性能，而且显示直观、控制灵活、性能可靠，能更好地满足薄膜表面张力恒定的控制要求。
为实现上述目的设计一种薄膜自动张力控制装置，包括框架、卷轴105、膜卷安装轴101、触摸屏200、PLC201、光电编码器115、张力控制器203和磁粉阻尼器112，所述卷轴105安装在框架上，所述卷轴105上安装有膜卷安装轴101，所述膜卷安装轴101上套有薄膜卷103，所述薄膜卷103的左右两侧分别设有左张紧套102和右张紧套104，所述光电编码器115通过传动机构与卷轴105连接并随卷轴105一起旋转，所述卷轴105的端部安装有磁粉阻尼器112，所述PLC201通过通讯线与触摸屏200相连接，所述光电编码器115的引出线与PLC201的高速计数器端口相连接，所述PLC201通过运算处理计算出薄膜卷径，并输出信号至张力控制器203，所述张力控制器203的输出端与磁粉阻尼器112电连接。
所述框架由左框架板107、右框架板110和下框架板109构成，所述下框架板109安装在左框架板107与右框架板110之间，所述卷轴105安装在左框架板107与右框架板110上，所述磁粉阻尼器112通过四个固定螺栓111安装在右框架板110上。
所述传动机构包括齿轮一108、中间齿轮113和齿轮二114，所述齿轮一108安装在卷轴105上，所述齿轮一108位于左框架板107与右框架板110之间，所述齿轮一108与中间齿轮113、齿轮二114依次啮合连接，所述中间齿轮113、齿轮二114安装在左框架板107上，所述齿轮二114与光电编码器115同轴连接。
所述卷轴105上套设有平衡轴套106，所述平衡轴套106安装在左框架板107处。
所述膜卷安装轴101的端部设有调节手柄100。
还包括支撑架116，所述支撑架116与框架固定连接为一体式结构。
本实用新型同现有技术相比，结构新颖，设计合理，由于光电编码器通过三个齿轮与卷轴连接并随卷轴一起旋转，并在卷轴的端部安装有磁粉阻尼器，通过将光电编码器的脉冲输入PLC，计算出膜卷的角速度，与薄膜的线速度对比计算，而算出膜卷的半径，从而控制磁粉阻尼器的阻尼力矩大小，充分利用了包装机器控制系统中PLC的强大性能，是一种精确、可靠的薄膜自动张力控制装置；此外，本实用新型所述的薄膜自动张力控制装置，显示直观、控制灵活、性能可靠，能更好地满足薄膜表面张力恒定的控制要求，值得推广应用。
[附图说明]
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的侧面结构示意图；
图3是本实用新型的工作原理框图；
图中：100为调节手柄、101为膜卷安装轴、102为左张紧套、103为薄膜卷、104为右张紧套、105为卷轴、106为平衡轴套、107为左框架板、108为齿轮一、109为下框架板、110为右框架板、111为固定螺栓、112为磁粉阻尼器、113为中间齿轮、114为齿轮二、115为光电编码器、116为支撑架、200为触摸屏、201为PLC、203为张力控制器。
[具体实施方式]
下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：
如附图所示，本实用新型包括：框架、卷轴105、膜卷安装轴101、触摸屏200、PLC201、光电编码器115、张力控制器203和磁粉阻尼器112，卷轴105安装在框架上，卷轴105上安装有具有自动对中功能的膜卷安装轴101，膜卷安装轴101上套有薄膜卷103，薄膜卷103的左右两侧分别设有左张紧套102和右张紧套104，左张紧套102和右张紧套104夹紧薄膜卷103，使其不会左右晃动，光电编码器115通过传动机构与卷轴105连接并随卷轴105一起旋转，卷轴105的端部安装有磁粉阻尼器112，PLC201通过通讯线与触摸屏200相连接，光电编码器115的引出线与PLC201的高速计数器端口相连接，PLC201通过运算处理计算出薄膜卷径，并输出信号至张力控制器203，张力控制器203的输出端与磁粉阻尼器112电连接。
其中，框架由左框架板107、右框架板110和下框架板109构成，下框架板109安装在左框架板107与右框架板110之间，卷轴105安装在左框架板107与右框架板110上，磁粉阻尼器112通过四个固定螺栓111安装在右框架板110上；传动机构包括齿轮一108、中间齿轮113和齿轮二114，齿轮一108安装在卷轴105上，齿轮一108位于左框架板107与右框架板110之间，齿轮一108与中间齿轮113、齿轮二114依次啮合连接，中间齿轮113、齿轮二114安装在左框架板107上，齿轮二114与光电编码器115同轴连接，齿轮一108同中间齿轮113及齿轮114一起将卷轴105的速度传给光电编码器115；卷轴105上套设有平衡轴套106，平衡轴套106安装在左框架板107处，该平衡轴套106起平衡作用；膜卷安装轴101的端部设有调节手柄100；还包括支撑架116，支撑架116与框架固定连接为一体式结构，该支撑架116用于支撑薄膜膜卷等，与包装机械的其它部分连在一起。
本实用新型尤其适用于辊筒式的包装机械，主要通过对辊筒式包装机械中包装薄膜卷径的检测，来实现薄膜表面张力恒定的自动张力控制系统，其由触摸屏、PLC、光电编码器、张力控制器、磁粉阻尼器等部件构成，当包装薄膜随着辊筒连续旋转时，包装薄膜输出轴上的光电编码器也随之一起连续旋转，所产生的脉冲信号输入到PLC中，通过PLC的运算处理，根据薄膜卷径的大小输出一个标准模拟信号到张力控制器，进而驱动磁粉阻尼器，对薄膜输出轴产生阻尼力矩，实现薄膜表面张力的自动控制，如附图3所示。
为保证包装薄膜的表面张力恒定，需要磁粉阻尼器的阻尼力矩与薄膜卷的大小成正比，但这为没有考虑薄膜重量等因素的简化模型。实际工作中，薄膜自身重量、摩擦阻力系数等也有一定的影响，所以需要通过触摸屏200的磁粉阻尼器上限及下限比率，并通过通讯的方式传入PLC201，光电编码器115的引出线连接到PLC201的高速计数器端口，以便PLC201进行频率测定，推算出薄膜卷轴的角速度并根据包装机械的袋长与包装速度计算出薄膜卷径，再据此输出输出一个标准信号到张力控制器203，张力控制器203输出一个电流给磁粉阻尼器112，对薄膜输出轴产生阻尼力矩。
本实用新型中，薄膜卷径的计算原理及步骤为：
1)包装机械运转时匀速牵引薄膜的线速度为：袋长×包装速度；
2)通过将光电编码器的脉冲信号输入PLC，由PLC进行频率测定，计算出薄膜卷轴的角速度，薄膜卷的送膜线速度为：卷轴角速度×薄膜卷径；
3)步骤1)和步骤2)所得均为包装薄膜的线速度，从而薄膜卷径为：袋长×包装速度/卷轴角速度。
本实用新型中，触摸屏与PLC对于该自动张力控制装置是必要的，为该装置构成的一部分，但又不限于此，该触摸屏与PLC更主要的是用于整个包装机械的控制，而在自动张力控制装置中是充分应用其一部分功能。该包装机械的辊筒匀速牵引薄膜，且线速度由包装速度与袋长两个因素决定；线性匀速直线运动的薄膜在运行过程中，薄膜的表面张力恒定；光电编码器，通过机械连接，安装在包装薄膜卷输出轴；光电编码器发出脉冲信号输入到PLC的高速计数器端口,以便转换为薄膜输出轴的角速度，PLC输出一个标准信号到张力控制器，由张力控制器驱动磁粉阻尼器，对薄膜输出轴产生阻尼力矩。
本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种薄膜自动张力控制装置，包括框架、卷轴(105)、膜卷安装轴(101)、触摸屏(200)、PLC(201)、光电编码器(115)、张力控制器(203)和磁粉阻尼器(112)，其特征在于：所述卷轴(105)安装在框架上，所述卷轴(105)上安装有膜卷安装轴(101)，所述膜卷安装轴(101)上套有薄膜卷(103)，所述薄膜卷(103)的左右两侧分别设有左张紧套(102)和右张紧套(104)，所述光电编码器(115)通过传动机构与卷轴(105)连接并随卷轴(105)一起旋转，所述卷轴(105)的端部安装有磁粉阻尼器(112)，所述PLC(201)通过通讯线与触摸屏(200)相连接，所述光电编码器(115)的引出线与PLC(201)的高速计数器端口相连接，所述PLC(201)通过运算处理计算出薄膜卷径，并输出信号至张力控制器(203)，所述张力控制器(203)的输出端与磁粉阻尼器(112)电连接。
2.如权利要求1所述的薄膜自动张力控制装置，其特征在于：所述框架由左框架板(107)、右框架板(110)和下框架板(109)构成，所述下框架板(109)安装在左框架板(107)与右框架板(110)之间，所述卷轴(105)安装在左框架板(107)与右框架板(110)上，所述磁粉阻尼器(112)通过四个固定螺栓(111)安装在右框架板(110)上。
3.如权利要求2所述的薄膜自动张力控制装置，其特征在于：所述传动机构包括齿轮一(108)、中间齿轮(113)和齿轮二(114)，所述齿轮一(108)安装在卷轴(105)上，所述齿轮一(108)位于左框架板(107)与右框架板(110)之间，所述齿轮一(108)与中间齿轮(113)、齿轮二(114)依次啮合连接，所述中间齿轮(113)、齿轮二(114)安装在左框架板(107)上，所述齿轮二(114)与光电编码器(115)同轴连接。
4.如权利要求2或3所述的薄膜自动张力控制装置，其特征在于：所述卷轴(105)上套设有平衡轴套(106)，所述平衡轴套(106)安装在左框架板(107)处。
5.如权利要求1所述的薄膜自动张力控制装置，其特征在于：所述膜卷安装轴(101)的端部设有调节手柄(100)。
6.如权利要求1所述的薄膜自动张力控制装置，其特征在于：还包括支撑架(116)，所述支撑架(116)与框架固定连接为一体式结构。
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Cited By (2)
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| CN104016174A (zh) * | 2014-06-13 | 2014-09-03 | 上海小松包装机械有限公司 | 一种薄膜自动张力控制装置 |
| CN112622454A (zh) * | 2020-12-20 | 2021-04-09 | 宋中秋 | 一种智能制造用包装标识喷印设备 |
-
2014
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