CN214692490U - 一种低张力浮辊控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隔膜生产设备技术领域，具体涉及一种低张力浮辊控制装置，包括传输系统、与所述传输系统连接的张力输出系统和与所述张力输出系统连接的张力控制系统，所述传输系统包括牵引辊、输送辊、轻质摆辊和收卷辊，所述张力输出系统包括浮辊摆臂、浮辊中心轮、张力主动轮、张力伺服电机和收卷伺服电机，所述张力控制系统包括相连接的双轴伺服控制器和PLC控制器。能够产生稳定张力，控制精度高，响应时间短，尤其可以产生低张力，满足不同品类的隔膜生产需求。

Description

一种低张力浮辊控制装置

技术领域

本实用新型涉及隔膜生产设备技术领域，具体涉及一种低张力浮辊控制装置。

背景技术

隔膜生产过程中，根据工艺要求需要在高速运行过程同时保持一定的张力，以保证隔膜达到一定的性能指标。目前常见的张力控制方式是气缸浮辊式的，包括浮动装置、气缸结构、直线电位计等，工作原理是压缩空气使气缸产生一定的压力，通过力臂结构将气缸的压力传导到薄膜上，从而转换成薄膜的张力，直线电位计反馈浮辊的当前角度，通过PLC控制器计算，调整收卷速度，保持浮辊角度稳定，从而保持张力的稳定。

但是这种常规的气缸浮辊张力控制装置有较明显的缺点：

由于产生动力的装置是压缩空气，而压缩空气具有不稳定性，从而导致张力的不稳定；由于气缸本身的结构特点，导致了气缸不可能做到超小型化，这也就造成了气缸本身难以稳定输出超低压力；由于气缸推杆的特点，采用小气缸会使其运动行程过短，导致力臂结构的空间受限，不能输出超低张力；控制气缸压力的减压阀和电气比例阀，本身有量程下限死区，在死区附近气压输出不稳定，从而导致张力的不稳定；直线电位计反馈的角度信号一般是模拟量信号，由模拟量模块采集计算，但是模拟量模块一般精度较低，而且模数转换和PLC控制器运算都需要占用一定的时间，对整个控制系统的精度和响应时间都有一定的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低张力浮辊控制装置，产生稳定张力，控制精度高，响应时间短，尤其可以产生低张力，满足不同品类的隔膜生产需求。

为实现以上目的，本实用新型特采用以下技术方案：

一种低张力浮辊控制装置，包括传输系统、与所述传输系统连接的张力输出系统和与所述张力输出系统连接的张力控制系统。

所述传输系统包括传输路线上依次设置的牵引辊、输送辊、轻质摆辊和收卷辊，传输系统用来输送隔膜，隔膜经过牵引辊、轻质摆辊，最后绕在收卷辊上成卷。

所述张力输出系统包括浮辊摆臂、浮辊中心轮、张力主动轮、张力伺服电机和收卷伺服电机；所述张力主动轮与所述张力伺服电机连接，张力主动轮由张力伺服电机力矩控制模式驱动。所述张力主动轮与所述浮辊中心轮通过皮带连接，所述浮辊中心轮与所述浮辊摆臂固定连接，浮辊中心轮能够带动浮辊摆臂围绕中心轴转动，反之，浮辊摆臂围绕中心轴转动时，也能够带动浮辊中心轮随之转动。所述轻质摆辊通过轴承与所述浮辊摆臂连接，所述收卷辊通过减速机和联轴器与所述收卷伺服电机连接，收卷伺服电机运行时，可带动收卷辊旋转，将隔膜收成卷状。

所述张力控制系统包括相连接的双轴伺服控制器和PLC控制器，其中所述双轴伺服控制器分别与所述张力伺服电机和收卷伺服电机连接，双轴伺服控制器可进行控制运算。

所述浮辊摆臂可绕中心轴转动。

所述轻质摆辊通过轴承连接在所述浮辊摆臂下端，所述轻质摆辊本身可自由转动。

所述轻质摆辊可左右摆动，并且轻质摆辊在左右摆动过程中与中心轴始终保持平行。

本实用新型的有益效果在于：

(1)张力通过张力伺服电机的力矩控制模式产生，产生的张力稳定，控制精度高，线性度好，便于标定。

(2)采用的张力伺服电机本身自带的编码器作为位置反馈，伺服编码器一般是20bit或者23bit的,有较高测量精度和传输速度。

(3)通过带轮将张力输出系统和张力控制系统外置，可以避免类似气缸的结构受限，选择不同型号的张力伺服电机，可以设定较大范围的张力数值，尤其可以设置低张力输出，满足多种张力应用场合。

(4)张力伺服电机和收卷伺服电机连入了同一个双轴伺服控制器，控制运算均在双轴伺服控制器中完成，减少了与PLC控制器之间的通讯，缩短了控制响应时间，同时降低了PLC控制器的运行负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本实用新型结构的结构示意图。

附图标记说明：

1-张力伺服电机；2-张力主动轮；3-浮辊中心轮；4-皮带；5-浮辊摆臂；6-轻质摆辊；7-牵引辊；8-收卷伺服电机；9-收卷辊；10-中心轴； 11-隔膜；12a、12b、12c-输送辊；13-双轴伺服电机；14-PLC控制器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示的一种低张力浮辊控制装置，包括传输系统、与传输系统连接的张力输出系统和与张力输出系统连接的张力控制系统。

传输系统包括牵引辊7、输送辊12a、12b、12c、轻质摆辊6和收卷辊9，传输系统用来输送隔膜11，隔膜11经过牵引辊7、输送辊12a、12b、 12c、轻质摆辊6，最后绕在收卷辊9上成卷。

张力输出系统包括浮辊摆臂5、浮辊中心轮3、张力主动轮2、张力伺服电机1和收卷伺服电机8。

张力主动轮2与张力伺服电机1连接，张力主动轮2由张力伺服电机1 力矩控制模式驱动。

张力主动轮2与浮辊中心轮3通过皮带4连接。

浮辊中心轮3与浮辊摆臂5固定连接，浮辊中心轮3能够带动浮辊摆臂5围绕中心轴10转动，反之，浮辊摆臂5围绕中心轴10转动时，也能够带动浮辊中心轮3随之转动。

轻质摆辊6通过轴承与浮辊摆臂5连接，收卷辊9通过减速机和联轴器与收卷伺服电机8连接，收卷伺服电机8运行时，可带动收卷辊9旋转。

张力控制系统包括相连接的双轴伺服控制器13和PLC控制器14，其中双轴伺服控制器13分别与张力伺服电机1和收卷伺服电机8连接。

浮辊摆臂5可绕中心轴10转动。

轻质摆辊6通过轴承连接在浮辊摆臂5下端，轻质摆辊6可自由转动。

轻质摆辊6可左右摆动，并且轻质摆辊6在左右摆动过程中与中心轴 10始终保持平行。

本装置的工作原理如下：

浮辊摆臂5的有效力臂L5，隔膜11张力为F，隔膜11对轻质摆辊6 的拉力为F0，张力伺服电机1在力矩控制模式下对轻质摆辊6的拉力为F1，张力伺服电机1的输出力矩为N。

(1)进行浮辊摆臂位置标定：

隔膜11进入装置前，张力伺服电机1驱动处于释放(未使能)状态，张力主动轮2不输出力矩，这时浮辊摆臂5和轻质摆辊6均处于自由下垂状态。轻质摆辊6水平方向受力为0，即拉力F0＝F1＝0，这时轻质摆辊6与垂直方向的夹角A＝0°。0°位置就是本装置的一个平衡位置，此时张力伺服电机1编码器角度也被标定为0°。

(2)进行张力标定：

当隔膜11进入本装置且张力伺服电机1驱动处于力矩使能状态，在0°平衡位置时，F0＝F1＝2*F。根据力矩平衡得到F0*L5＝N，推导出平衡位置时，张力F＝N/(2*L5)。这样，通过设定张力伺服电机1的输出力矩N，就可以设定张力F。

(3)运行连续控制：

隔膜11在牵引辊7的牵引下，以速度V向前输送，同时收卷辊9在收卷伺服电机8的驱动下以速度V1进行收膜，当隔膜11按照走膜路径穿入本装置时，张力伺服电机1驱动处于力矩使能状态产生张力。

当隔膜11实际张力值大于张力伺服电机1力矩控制输出的张力值时， F0＞F1，轻质摆辊6向左摆动，角度A＞0°，张力伺服电机1的编码器角度也大于0°，说明隔膜11被拉的太紧，双轴伺服控制器13就会控制收卷辊9减速运行，V1速度降低，使隔膜11放松，从而使轻质摆辊6角度A恢复到0°平衡状态，保证隔膜11实际张力和设定张力的相等。

当隔膜11实际张力值小于张力伺服电机1力矩控制输出的张力值时， F0＜F1，轻质摆辊6向右摆动，轻质摆辊6角度A＜0°，张力伺服电机1 的编码器角度也小于0°，说明隔膜11在输送过程中太松弛，没有张力(或者张力值不够)，双轴伺服控制器13就会控制收卷辊9加速运行，V1速度升高，使隔膜11拉紧，从而使轻质摆辊6角度A恢复到0°平衡状态，保证隔膜11实际张力和设定张力的相等。

Claims (4)

1.一种低张力浮辊控制装置，其特征在于，包括传输系统、与所述传输系统连接的张力输出系统和与所述张力输出系统连接的张力控制系统；所述传输系统包括传输路线上依次设置的牵引辊、输送辊、轻质摆辊和收卷辊；所述张力输出系统包括浮辊摆臂、浮辊中心轮、张力主动轮、张力伺服电机和收卷伺服电机；所述张力主动轮与所述张力伺服电机连接，所述张力主动轮与所述浮辊中心轮通过皮带连接，所述浮辊中心轮与所述浮辊摆臂固定连接，所述轻质摆辊通过轴承与所述浮辊摆臂连接，所述收卷伺服电机与所述收卷辊连接；所述张力控制系统包括相连接的双轴伺服控制器和PLC控制器，其中所述双轴伺服控制器分别与所述张力伺服电机和收卷伺服电机连接。

2.根据权利要求1所述的一种低张力浮辊控制装置，其特征在于，所述浮辊摆臂可绕中心轴转动。

3.根据权利要求2所述的一种低张力浮辊控制装置，其特征在于，所述轻质摆辊通过轴承连接在所述浮辊摆臂下端，所述轻质摆辊可自由转动。

4.根据权利要求3所述的一种低张力浮辊控制装置，其特征在于，所述轻质摆辊可左右摆动。

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