CN208413454U - 一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，包括无摩擦气缸、移动滑台和激光位移传感器，所述无摩擦气缸的内部固定安装有活塞，所述活塞的上表面设置有力传感器，所述活塞杆的外表面缠绕有线圈，所述线圈的两侧磁性连接有永磁体，所述移动滑台的左侧面上固定安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的轴向端通过伺服电机连接有伺服放大器，所述伺服放大器的控制端连接有微控制器，装置在恒张力装置气动系统基础上增加电磁系统，电磁系统执行器件为电磁线圈，通过改变处在磁场中线圈的电流产生变化电磁力，能快速响应，提高了恒张力控制系统的整体响应速度，满足控制可靠、跟踪平稳、机械震动小、噪声低的要求。

Description

一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置

技术领域

本实用新型涉及恒定送料张力领域，具体为一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置。

背景技术

人们在生活中为了防止蔬菜新鲜度降低，通常都会将各种蔬菜用保护膜包装后再存储，而现有的保护膜模切机送料机构在实际使用中，需要用到恒定送料张力控制装置，使得保护膜能够在送料装置中受力均匀，但是现有的用于保护膜恒定送料张力的装置还存在以下不足之处：

例如，申请号为201410390356.0，专利名称为一种拉链中心线送料恒定张力的装置的发明专利：

其可以保证调节滑块在中心线拖动过程中处于力的平衡状态下，尽量地保证中心线张力处于恒定的状态，从而避免出现因张力不一致而导致的缠乱现象，减少织带产品的差异性，从而提高产品的品质。

但是，现有的保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置存在以下缺陷：

（1）现有的保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置虽然效果理想，但无摩擦气缸-活塞行程短，满足不了大行程距离的恒张力要求，导致保护膜生产效率降低；

（2）现有的保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，采用压差推动气缸内部活塞移动，但是由于气缸内部压差不恒定，限制了活塞的左右均衡运动，影响了气缸的响应速度，不利于恒张力装置输出力的稳定。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，包括无摩擦气缸、移动滑台和激光位移传感器，所述无摩擦气缸的内部固定安装有活塞，所述活塞的上表面设置有力传感器，所述活塞的右端通过活塞杆连接有被测工件，所述活塞杆的外表面缠绕有线圈，所述线圈的两侧磁性连接有永磁体，所述无摩擦气缸的下表面通过连杆与移动滑台相连接，所述移动滑台的左侧面上固定安装有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的轴向端通过伺服电机连接有伺服放大器，所述伺服放大器的控制端连接有微控制器，所述微控制器的信号端与激光位移传感器相连接，所述激光位移传感器固定安装在无摩擦气缸的内壁上。

进一步地，所述激光位移传感器的内部设置有采样运放电路，所述采样运放电路包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的第二引脚通过第一电阻连接有排针，所述第一运算放大器的第二引脚还通过第二电阻与第一运算放大器的输出端相连接，所述第一运算放大器的第三引脚通过第三电阻直接接地，所述第一运算放大器的第八引脚通过第一电容直接接地，所述第一运算放大器的输出端通过第四电阻与第二运算放大器相连接，所述第二运算放大器的第六引脚通过第五电阻与第二运算放大器的输出端相连接。

进一步地，所述第二运算放大器的第五引脚通过第六电阻直接接地，所述第六电阻另一端连接有第二电容，所述第二电容的一端通过第七电阻与第二运算放大器的输出端相连接，所述第二电容的另一端连接有输出信号线。

进一步地，所述排针的第二引脚连接有电源，所述排针的第一引脚直接接地。

进一步地，所述移动滑台的上表面固定安装有霍尔传感器，所述霍尔传感器的信号端与微控制器相连接。

进一步地，所述微控制器的控制端通过放大接口与永磁体相连接。

进一步地，所述微控制器的信号端接收力传感器的反馈信号。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的用于恒定送料张力的装置在恒张力装置气动系统基础上增加电磁系统，电磁系统执行器件为电磁线圈，通过改变处在磁场中线圈的电流产生变化电磁力，能快速响应，提高了恒张力控制系统的整体响应速度；

（2）本实用新型的用于恒定送料张力的装置，在被测工件速度可变的情况下，通过微控制器实现恒张力装置跟踪控制，使得整个装置实时响应速度快，满足控制可靠、跟踪平稳、机械震动小、噪声低的要求。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的采样运放电路图。

图中标号：

1-无摩擦气缸；2-激光位移传感器；3-移动滑台；4-活塞；5-活塞杆；6-永磁体；7-线圈；8-被测工件；9-滚珠丝杠；10-伺服电机；11-伺服放大器；12-微控制器；13-采样运放电路；14-力传感器；15-霍尔传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，包括无摩擦气缸1、移动滑台3和激光位移传感器2，所述无摩擦气缸1的内部固定安装有活塞4，所述活塞4的上表面设置有力传感器14，所述活塞4的右端通过活塞杆5连接有被测工件8，所述活塞杆5的外表面缠绕有线圈7，所述线圈7的两侧磁性连接有永磁体6，所述无摩擦气缸1的下表面通过连杆与移动滑台3相连接，所述移动滑台3的上表面固定安装有霍尔传感器15，所述霍尔传感器15选用NPN三线常开型霍尔传感器，所述霍尔传感器15的信号端与微控制器12相连接，所述移动滑台3的左侧面上固定安装有滚珠丝杠9，所述滚珠丝杠9的轴向端通过伺服电机10连接有伺服放大器11，所述伺服放大器11的控制端连接有微控制器12，所述微控制器12的信号端与激光位移传感器2相连接，所述激光位移传感器2采用OD2-250W150型号激光位移传感器，所述激光位移传感器2固定安装在无摩擦气缸1的内壁上，所述微控制器12的控制端通过放大接口与永磁体6相连接，所述微控制器12的信号端接收力传感器14的反馈信号。

本实施例中，力传感器14采用S型拉压力传感器，属于电阻应变式类型的传感器，结构简单，易安装。

本实施例中，微控制器12采用STM32F103系列增强型微控制器，采用ARM公司高性能Cortex-M3内核，满足集高性能、低功耗等要求。

本实施例中，伺服电机10采用HF-KP系列低惯量小容量型号为HF-KP73B的电机，具有电磁制动功能，相对应的伺服放大器11型号为MR-J3-70A。

本实施例中，激光位移传感器2、伺服放大器11、伺服电机10、滚珠丝杠9、移动滑台3和霍尔传感器15等组成跟踪系统，延长小行程气动恒张力系统中恒力的作用范围，在保证活塞4运动不受影响的情况下，通过伺服电机驱动缸体跟踪活塞运动的方法，虚拟延长气缸长度，增加了活塞行程，延长输出力作用范围。

本实施例中，无摩擦气缸1、活塞4和力传感器等组成恒张力系统为恒张力装置中恒力输出部分，缸体内壁和活塞之间气膜隔离，运动过程中摩擦力为气体摩擦，最大程度减小了摩擦力干扰。

本实施例中，在恒张力装置气动系统基础上增加电磁系统，电磁系统执行器件为电磁线圈，通过改变处在磁场中线圈的电流产生变化电磁力，能快速响应，提高了恒张力控制系统的整体响应速度。

本实施例中，永磁体6、线圈7等组成电磁系统，主要作用为是对输出力进行微小补偿，由于气压波动、气缸响应较慢、惯性力影响等原因，系统控制过程中输出力大小存在波动，电磁系统产生无接触电磁力对输出力补偿，减小输出力波动，提高恒张力装置的精度。

所述激光位移传感器2的内部设置有采样运放电路13，所述采样运放电路13包括第一运算放大器A1和第二运算放大器A2，所述第一运算放大器A1的第二引脚通过第一电阻R1连接有排针J10，所述排针J10的第二引脚连接有电源VCC，所述排针J10的第一引脚直接接地GND，所述第一运算放大器A1的第二引脚还通过第二电阻R2与第一运算放大器A1的输出端相连接，所述第一运算放大器A1的第三引脚通过第三电阻R3直接接地GND，所述第一运算放大器A1的第八引脚通过第一电容C1直接接地GND，所述第一运算放大器A1的输出端通过第四电阻与第二运算放大器A2相连接，所述第二运算放大器A2的第六引脚通过第五电阻R5与第二运算放大器A2的输出端相连接，所述第二运算放大器A2的第五引脚通过第六电阻R6直接接地GND，所述第六电阻R6另一端连接有第二电容C2，所述第二电容C2的一端通过第七电阻R7与第二运算放大器A2的输出端相连接，所述第二电容C2的另一端连接有输出信号线OUT-SIN。

本实施例中，激光位移传感器2输出信号是0～10V的电压信号，控制微控制器片内ADC参考电压大小是2.5V，需要通过运放电路将激光位移传感器的0～10V电压信号线性地转换成0～2.5V电压。

本实施例中，采样运放电路13中运用两级运放，电压从运放反向端输入，第一级运放缩小2倍，第二级也缩小2倍，达到由0～10V电压线性转换到0～2.5V，排针J10接插件为激光位移传感器接口。

本实施例中，通过伺服电机10驱动滚珠丝杠9和移动滑台3，使移动滑台3在直线导轨上往复运动，移动滑台3上安装小行程气动恒张力装置，跟踪控制虚拟延长气动恒张力装置的输出力作用行程，力传感器14实时检测小行程气动恒张力的输出力大小，反馈到微控制器12中，微控制器12通过控制算法根据反馈值改变电磁系统中永磁体6以及线圈7之间电磁力大小，实时补偿气动力，确保张力稳定。

本实施例中，增加激光位移传感器2、伺服放大器11、伺服电机10、滚珠丝杠9、移动滑台3和霍尔传感器15等组成跟踪系统，能够虚拟延长小行程气动恒张力的输出力范围，跟踪系统辅助于小行程气动恒张力系统，跟踪性能的稳定性决定了恒张力装置整体稳定性，直接影响恒张力装置能否稳定工作。

本实施例中，在被测工件速度可变的情况下，通过微控制器12实现恒张力装置跟踪控制，使得整个装置实时响应速度快，满足控制可靠、跟踪平稳、机械震动小、噪声低的要求。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，包括无摩擦气缸(1)、移动滑台(3)和激光位移传感器(2)，其特征在于：所述无摩擦气缸(1)的内部固定安装有活塞(4)，所述活塞(4)的上表面设置有力传感器(14)，所述活塞(4)的右端通过活塞杆(5)连接有被测工件(8)，所述活塞杆(5)的外表面缠绕有线圈(7)，所述线圈(7)的两侧磁性连接有永磁体(6)，所述无摩擦气缸(1)的下表面通过连杆与移动滑台(3)相连接，所述移动滑台(3)的左侧面上固定安装有滚珠丝杠(9)，所述滚珠丝杠(9)的轴向端通过伺服电机(10)连接有伺服放大器(11)，所述伺服放大器(11)的控制端连接有微控制器(12)，所述微控制器(12)的信号端与激光位移传感器(2)相连接，所述激光位移传感器(2)固定安装在无摩擦气缸(1)的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，其特征在于：所述激光位移传感器(2)的内部设置有采样运放电路(13)，所述采样运放电路(13)包括第一运算放大器(A1)和第二运算放大器(A2)，所述第一运算放大器(A1)的第二引脚通过第一电阻(R1)连接有排针(J10)，所述第一运算放大器(A1)的第二引脚还通过第二电阻(R2)与第一运算放大器(A1)的输出端相连接，所述第一运算放大器(A1)的第三引脚通过第三电阻(R3)直接接地(GND)，所述第一运算放大器(A1)的第八引脚通过第一电容(C1)直接接地(GND)，所述第一运算放大器(A1)的输出端通过第四电阻与第二运算放大器(A2)相连接，所述第二运算放大器(A2)的第六引脚通过第五电阻(R5)与第二运算放大器(A2)的输出端相连接。

3.根据权利要求2所述的一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，其特征在于：所述第二运算放大器(A2)的第五引脚通过第六电阻(R6)直接接地(GND)，所述第六电阻(R6)另一端连接有第二电容(C2)，所述第二电容(C2)的一端通过第七电阻(R7)与第二运算放大器(A2)的输出端相连接，所述第二电容(C2)的另一端连接有输出信号线(OUT-SIN)。

4.根据权利要求2所述的一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，其特征在于：所述排针(J10)的第二引脚连接有电源(VCC)，所述排针(J10)的第一引脚直接接地(GND)。

5.根据权利要求1所述的一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，其特征在于：所述移动滑台(3)的上表面固定安装有霍尔传感器(15)，所述霍尔传感器(15)的信号端与微控制器(12)相连接。

6.根据权利要求1所述的一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，其特征在于：所述微控制器(12)的控制端通过放大接口与永磁体(6)相连接。

7.根据权利要求1所述的一种保护膜模切机送料机构中用于恒定送料张力的装置，其特征在于：所述微控制器(12)的信号端接收力传感器(14)的反馈信号。