一种分切机放卷双浮动辊机构及其闭环控制方法与流程

本发明涉及一种分切机上的浮动辊机构，尤其涉及一种分切机放卷双浮动辊机构及其闭环控制方法。

背景技术：

在分切卷绕应用领域中，针对分切母卷圆度较差、张力波动大、对于小张力材料易拉伸变形等问题，严重影响收卷膜卷品质，如材料拉伸变形、褶皱、划伤等，从而影响后道工序生产，甚者造成产品报废。

现有的分切放卷机上的浮动辊主要作用是在被分切放卷的物料上建立张力，并保持放卷张力稳定，同时缓冲母卷不圆度引起的波动，保证母卷放出物料平整，从而保证物料后道生产工序的品质要求。

例如现有技术1（cn101519169b）中公开了一种分切机用浮动辊装置，其采用单浮动辊机构，墙板内侧相对应位置竖直安装有直线导轨，浮动辊两端用带凸台圆形外球面球轴承先安装到安装板上后再总体安装到直线导轨上，使浮动辊能垂直上下运动。

现有技术1的不足之处在于：第一方面，在单浮动辊的机械机构中，材料只绕过浮动辊一次，故单浮动辊的上下行程为波动量的1/2，响应动作的同步性差。

第二方面，单浮动辊机构的材料张力与浮辊支点与旋转支点的距离、气缸支点与旋转支点的距离、材料与单浮动辊夹角、气缸压力以及气缸截面面积有关，局限于气缸的最小动作气压，有时不可能通过减小气压值来获取小张力的输出，故在单浮动辊中通过减小气压值来获取小张力的控制方案是有局限性的。

第三方面，单浮动辊由于只有一个浮动辊，在静态下是无法实现重量平衡的，只有额外加配重杆或者通过气缸补偿平衡气压的方式来达到静态平衡，而配重杆和气压补偿的方式，均存在一定的误差，此误差产生的静态力将直接作用在材料上。

第四方面，材料张力的波动主要取决于浮动辊系统的动态加速度变化，在设备运行过程中，浮动辊的上下波动，由于导辊与连杆本身的质量存在，由牛顿第二定律可知，会产生额外的附加动载荷。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术中的分切机放卷单浮动辊机构存在的响应性差、张力控制精度低、静态平衡性差、动态平衡性差的不足，提供了一种分切机放卷双浮动辊机构，其响应性好、张力控制精度高、静态平衡性好、动态平衡性好。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种分切机放卷双浮动辊机构，包括主动浮动辊、从动浮动辊、气缸和连杆，所述主动浮动辊连接有主动浮动辊摆臂，所述主动浮动辊摆臂绕第一转轴摆动，所述气缸驱动所述主动浮动辊摆臂摆动，所述从动浮动辊连接有从动浮动辊摆臂，所述从动浮动辊摆臂绕第二转轴摆动，所述连杆的两端分别与所述主动浮动辊摆臂和从动浮动辊摆臂铰接。

在本发明提供的双浮动辊机构中，材料两次分别绕过主动浮动辊和从动浮动辊，且主动浮动辊和从动浮动辊彼此采用连杆互连，故浮动辊的上下行程为波动量的1/4，同时保证了响应动作的同步性，比单浮动辊提高1倍。

材料张力和浮辊支点与旋转支点的距离、气缸支点与旋转支点的距离、材料与第一浮动辊夹角、材料与第二浮动辊夹角、气缸压力以及气缸截面面积有关，在相同机械尺寸、相同气缸型号、相同气压时，本发明提供的双浮动辊机构可以控制更小张力，若材料绕过浮动辊的夹角均为垂直时，则双浮动辊的张力控制精度可以提高到单浮动辊的1倍。

材料张力的波动主要取决于浮动辊机构的动态加速度变化，在设备运行过程中，浮动辊的上下波动，由于浮动辊本身的质量存在，由牛顿第二定律可知，会产生额外的附加动载荷。在不考虑其它因素的情况下，由于单浮动辊的缓冲量仅为双浮动辊的1/2，及单位时间内单浮动辊的调节行程为双浮动辊2倍，加速度也为2倍，故理论分析，单浮动辊的张力波动量至少是双浮动辊的2倍，加之本身重量和存在的静态不平衡力，经试验测试，波动幅度达到将近50%。而双浮动辊结构中，双浮动辊同样存在动态附加载荷，但是双浮动辊缓冲量大，调节浮动小，pid调节幅度浅，产生的加速度小，综合系统误差，经试验测试，波动幅度仅为10%。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一转轴与主动浮动辊摆臂和连杆连接点的连线段与所述第二转轴与从动浮动辊摆臂和连杆连接点的连线段平行且相等，所述第一转轴与主动浮动辊摆臂和主动浮动辊连接点的连线段与所述第二转轴与从动浮动辊摆臂和从动浮动辊连接点的连线段平行且相等，所述主动浮动辊与所述从动浮动辊质量相同。

在主动浮动辊和从动浮动辊自身重力作用下，主动浮动辊摆臂和从动浮动辊摆臂对连杆的作用力大小相等、方向相反，因此本双浮动辊机构具有静态平衡性，在静态下能够实现重量平衡，停留在任意位置，不会对材料产生额外的静态力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主动浮动辊摆臂和所述从动浮动辊摆臂的形状、尺寸、质量均相同，以消除主动浮动辊摆臂和从动浮动辊摆臂重力的影响，使得本双浮动辊机构具有更加的静态平衡性。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主动浮动辊摆臂和所述从动浮动辊摆臂呈l形。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主动浮动辊摆臂上沿所述主动浮动辊摆臂和主动浮动辊连接点的连线段方向设有若干销孔，所述气缸的活塞杆通过销轴连接到所述主动浮动辊摆臂上的销孔。通过连接主动浮动辊摆臂上不同位置的销孔，由于气缸行程不变，能够调节主动浮动辊摆臂的摆动幅度，从而调节材料的张紧力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述主动浮动辊摆臂固定设置在浮动辊辊芯上，所述浮动辊辊芯与所述机架转动连接，所述从动浮动辊摆臂与固定设置在所述机架上的支座转动连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述浮动辊辊芯上设有限位挡板，所述机架上设有相对应的限位件。

作为本发明的一种优选技术方案，包括直线电位器、控制器和电机马达，所述直线电位器固定设置在所述气缸上，所述控制器连接所述直线电位器，所述电机马达连接所述控制器，所述气缸连接所述电机马达。

本发明还提供一种分切机放卷双浮动辊机构的闭环控制方法，包括以下步骤：当材料的松紧发生变化时，保持恒定气压的气缸就伸出或缩回，安装在气缸上的直线电位器就会检测到气缸位置的变换，通过电压变化的信号反馈给控制器，控制器再调节电机的转速使得气缸回到平衡位置。

与现有技术相比本发明所达到的有益效果是：

本发明提供的一种分切机放卷双浮动辊机构不圆度波动量的缓冲行程小、响应性好，张力控制精度高，静态平衡性好，动态平衡性好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是主动浮动辊和从动浮动辊的连接结构示意图。

图中标记如下：第一导向辊1；第二导向辊2；主动浮动辊3；从动浮动辊4；连杆5；气缸6；主动浮动辊摆臂7；浮动辊辊芯8；从动浮动辊摆臂9；机架10；支座11；限位挡板12；限位件13；销孔14。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，一种分切机放卷双浮动辊机构，包括机架10、第一导向辊1、第二导向辊2、主动浮动辊3、从动浮动辊4、连杆5和气缸6。主动浮动辊3和从动浮动辊4设置在第一导向辊1和第二导向辊2之间，材料绕过第一导向辊1、第二导向辊2、主动浮动辊3和从动浮动辊4并张紧。

主动浮动辊3的两端分别连接有主动浮动辊摆臂7，主动浮动辊摆臂7呈l形。主动浮动辊摆臂7的a端与主动浮动辊3固定连接，主动浮动辊摆臂7的b端与气缸6连接，气缸6活塞杆垂直升降。主动浮动辊摆臂7的c端固定连接在浮动辊辊芯8上，浮动辊辊芯8的轴线为第一转轴，主动浮动辊摆臂7绕第一转轴转动。浮动辊辊芯8的两端通过轴承与机架10转动连接，主动浮动辊摆臂7的d端与连杆5的一端铰接。浮动辊辊芯8上设有限位挡板12，机架10上设有相对应的限位件13。

从动浮动辊4的两端分别连接有从动浮动辊摆臂9，从动浮动辊摆臂9呈l形。从动浮动辊摆臂9的a^端与从动浮动辊4固定连接，从动浮动辊摆臂9的c^端通过轴承与支座11转动连接，支座11的轴线为第二转轴，从动浮动辊摆臂9绕第二转轴转动。支座11固定设置在机架10上，从动浮动辊摆臂9的d^端与连杆5的另一端铰接。

主动浮动辊3和从动浮动辊4质量相等。主动浮动辊摆臂7和从动浮动辊摆臂9的形状、尺寸、质量均相同，且ac段长度与a^c^段长度相等，cd段长度与c^d^段长度相等。当主动浮动辊摆臂7的ac段水平、从动浮动辊摆臂9的a^c^段水平时，气缸6处于平衡位置。

主动浮动辊摆臂7上沿ac方向设有若干销孔14，气缸6的活塞杆通过销轴连接到主动浮动辊摆臂7上的销孔14。

气缸6通过电机马达驱动，电机马达连接控制器，气缸6上固定安装有直线电位器。当材料的松紧发生变化时，保持恒定气压的气缸6就相对于平衡位置伸出或缩回，装在气缸6上的直线电位器就会检测到气缸6位置的变换，通过电压变化的信号反馈给可编程逻辑控制器plc，可编程逻辑控制器plc再通过可编程逻辑器件pid调节电机马达转速使得气缸6回到平衡位置。气缸6如果伸出高于平衡位置则降低转速；气缸6如果缩回低于平衡位置则加快转速。

本发明还提供一种分切机放卷双浮动辊机构的闭环控制方法，包括以下步骤：当材料的松紧发生变化时，保持恒定气压的气缸就伸出或缩回，安装在气缸上的直线电位器就会检测到气缸位置的变换，通过电压变化的信号反馈给控制器，控制器再调节电机的转速使得气缸回到平衡位置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结

本发明公开了一种分切机放卷双浮动辊机构以及闭环控制方法，包括主动浮动辊、从动浮动辊、气缸和连杆，主动浮动辊连接有主动浮动辊摆臂，主动浮动辊摆臂绕第一转轴摆动，气缸驱动主动浮动辊摆臂摆动，从动浮动辊连接有从动浮动辊摆臂，从动浮动辊摆臂绕第二转轴摆动，连杆的两端分别与主动浮动辊摆臂和从动浮动辊摆臂铰接，气缸通过电机马达驱动，电机马达连接控制器，气缸上固定安装有直线电位器。材料松紧发生变化时，气缸伸出或缩回，气缸上的直线电位器检测到气缸位置的变换，电压变化信号反馈给控制器，控制器调节电机马达转速使得气缸回到平衡位置。本发明提供一种响应性好，张力控制精度高，静、动态平衡性好的分切机放卷双浮动辊机构。

技术研发人员：许炯

受保护的技术使用者：浙江华创机电科技有限公司

技术研发日：2018.03.29

技术公布日：2018.08.21