新型臥式浸漬干燥生產(chǎn)線調(diào)偏系統(tǒng)及其控制

羅生梅 濮曉波 楊德宇

(1．蘭州理工大學(xué)數(shù)字制造技術(shù)與應(yīng)用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州，730050;2．蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅蘭州，730050)

新型臥式浸漬干燥生產(chǎn)線調(diào)偏系統(tǒng)及其控制

羅生梅1，2濮曉波2楊德宇2

(1．蘭州理工大學(xué)數(shù)字制造技術(shù)與應(yīng)用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州，730050;2．蘭州理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅蘭州，730050)

對(duì)現(xiàn)有臥式浸漬干燥生產(chǎn)線調(diào)偏系統(tǒng)的調(diào)偏機(jī)理進(jìn)行了分析，提出了優(yōu)化的基于PLC控制的調(diào)偏系統(tǒng)。運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，糾偏效果好。

浸漬;干燥;調(diào)偏;PLC

在浸漬紙生產(chǎn)過(guò)程中，良好的紙幅運(yùn)行路線是非常重要的。張力控制、引紙輥平衡、引紙輥是否平直以及紙幅狀態(tài)等都對(duì)通過(guò)整個(gè)生產(chǎn)線的紙幅運(yùn)行路線有影響。即使紙幅加工過(guò)程的機(jī)械非常完善，但由于浸漬干燥過(guò)程受潮、受熱及張力瞬變等原因而導(dǎo)致的變形也會(huì)使紙幅走偏［1］。調(diào)偏系統(tǒng)性能的好壞將直接影響生產(chǎn)線的生產(chǎn)性能和產(chǎn)品的合格率。下面對(duì)常州澳普楞斯裝飾材料有限公司浸漬紙生產(chǎn)線調(diào)偏系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)作一介紹。

1 原調(diào)偏系統(tǒng)

常州澳普楞斯裝飾材料有限公司浸漬紙生產(chǎn)線的原調(diào)偏系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置為氣缸。其調(diào)偏原理為氣缸給調(diào)偏輥一個(gè)向左 (右)的一個(gè)調(diào)偏力，使紙幅迅速向左 (右)偏移，由于調(diào)節(jié)過(guò)程提供的調(diào)偏周期長(zhǎng)，往往產(chǎn)生調(diào)偏過(guò)度，隨后需要再次回調(diào)，調(diào)偏效率不高。且這種調(diào)偏系統(tǒng)噪聲大、調(diào)偏精度低、故障率高，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

由于本調(diào)偏系統(tǒng)中輥筒做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)為從動(dòng)輥筒，若紙幅向左跑偏 (如圖1所示)，此時(shí)紙幅為主動(dòng)件，當(dāng)紙幅發(fā)生跑偏時(shí)輥筒對(duì)紙幅有一個(gè)與紙幅對(duì)輥筒作用力F方向相反的摩擦力f摩，此摩擦力有阻礙紙幅跑偏的作用。若F的水平方向分力F軸過(guò)大，以至f摩的水平方向分力無(wú)法與之平衡，在無(wú)調(diào)偏措施下紙幅將跑出正常軌道。因此，通過(guò)分析，在紙幅發(fā)生跑偏時(shí)，及時(shí)對(duì)紙幅施加一個(gè)與F軸方向相反、大小適當(dāng)?shù)恼{(diào)偏力，待紙幅調(diào)節(jié)至正常方向后停止施加該調(diào)偏力，即可起到調(diào)偏效果。

圖1 受力分析圖

2 新型調(diào)偏系統(tǒng)

2.1 新型調(diào)偏系統(tǒng)組成

新型調(diào)偏系統(tǒng)是針對(duì)常州澳普楞斯裝飾材料有限公司浸漬紙生產(chǎn)線原有調(diào)偏系統(tǒng)而言的。圖2為新型調(diào)偏系統(tǒng)調(diào)偏輥運(yùn)動(dòng)模型示意圖。模型為雙搖桿機(jī)構(gòu)中的等腰梯形機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)無(wú)周轉(zhuǎn)副，最大轉(zhuǎn)動(dòng)角為定值。其中BC桿為原動(dòng)件。通過(guò)CD桿的往復(fù)擺動(dòng)提供兩個(gè)軸向調(diào)偏力。圖3為調(diào)偏輥與上機(jī)架及紙幅位置示意圖。圖4為調(diào)偏機(jī)結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。圖5為雙搖桿與上下機(jī)架的連接示意圖。

圖5中1處滾珠軸承連接上機(jī)架與連架桿，3處滾珠軸承連接下機(jī)架與連架桿，由于下機(jī)架在地面處固定，與地面不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這樣，兩連架桿與上、下機(jī)架連接就構(gòu)成了一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)是以最短桿為連架桿的雙搖桿機(jī)構(gòu)，其最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度為一固定值。圖5中8處鉸鏈連接機(jī)構(gòu)固定在下機(jī)架內(nèi)側(cè)邊緣。連架桿、交流永磁低速同步電機(jī)(90TDY115-1)、絲杠、絲杠套筒、鉸鏈連接機(jī)構(gòu)均處于同一層面上。由圖5可見(jiàn)，調(diào)偏系統(tǒng)中調(diào)偏輥的運(yùn)動(dòng)方式與圖2中連桿CD的運(yùn)動(dòng)方式一致。

永磁同步電機(jī)具有維護(hù)簡(jiǎn)單、效率高、低速、性能好等優(yōu)點(diǎn)。目前，以永磁同步電機(jī)為核心的交流伺服系統(tǒng)已取代了直流伺服系統(tǒng)，在數(shù)控機(jī)床、航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用［2］。由于本調(diào)偏系統(tǒng)所需電機(jī)只需低速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，故采用交流永磁低速同步電機(jī)。

為了能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上的糾偏，在紙幅的兩側(cè)設(shè)有紅外檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)紙幅邊緣所處位置進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)紅外檢測(cè)裝置反饋的信號(hào)來(lái)控制同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，通過(guò)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)使絲杠前進(jìn)與后退，從而實(shí)現(xiàn)上機(jī)架即調(diào)偏輥1、2同時(shí)向右或向左偏移。

2.2 新型調(diào)偏系統(tǒng)調(diào)偏機(jī)理

在紙幅正常運(yùn)行路線兩邊外側(cè)設(shè)有漫反射型光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)紙幅發(fā)生向左 (即圖3中光電傳感器1側(cè))偏移一定距離時(shí)，紙幅左側(cè)邊緣將進(jìn)入左側(cè)光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)范圍，觸發(fā)左光電開(kāi)關(guān)，接通驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源，帶動(dòng)絲杠向前移動(dòng)，使調(diào)偏輥向右側(cè)運(yùn)行直到左側(cè)光電開(kāi)關(guān)回到未被促發(fā)的狀態(tài)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)紙幅發(fā)生向右 (即圖3中光電傳感器2側(cè))偏移時(shí)，調(diào)偏原理類似。若調(diào)偏系統(tǒng)調(diào)偏至最大角度，且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間紙幅仍未調(diào)偏至正常軌道即兩光電開(kāi)關(guān)之間，系統(tǒng)調(diào)偏無(wú)法完成，則系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)燈亮。

2.3 新型調(diào)偏系統(tǒng)控制電路原理

新型調(diào)偏系統(tǒng)控制電路可采用浸漬干燥生產(chǎn)線現(xiàn)有PLC控制，也可采用傳統(tǒng)繼電器-接觸器電路控制。下面將給出采用PLC控制的方法，見(jiàn)表1、表2與圖6。

表1 調(diào)偏電路PLC輸入點(diǎn)分配表

表2 調(diào)偏電路PLC輸出點(diǎn)分配表

圖6 調(diào)偏系統(tǒng)PLC控制接線圖

其中光電開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)電源可由PLC提供，也可由外部電源獨(dú)立提供，圖6中省略未畫出。

3結(jié)語(yǔ)

該新型調(diào)偏系統(tǒng)投入生產(chǎn)一年多，調(diào)偏動(dòng)作及時(shí)，無(wú)噪聲且未發(fā)生任何故障，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有廣泛的應(yīng)用前景。

［1］ (美)G．L．布什．涂布設(shè)備與工藝［M］．北京：輕工業(yè)出版社，1986．

［2］ 萬(wàn)山明，吳 芳，黃聲華．永磁同步電機(jī)超低速下的轉(zhuǎn)速檢測(cè)及控制［J］．微電機(jī)，2007(8)：65．

［3］ 徐年梓．臥式浸漬干燥生產(chǎn)線［J］．木材工業(yè)，1998(6)：35．

［4］ 何克祥，劉 清，劉軍旭．新型卷料輸送調(diào)偏機(jī)系統(tǒng)及其控制［J］．輕工機(jī)械，2008(2)：99．

(責(zé)任編輯：郭彩云)

New Type of Adjustment System for Paper Drying Line of Horizontal Impregnation and Its Control

LUO Sheng-mei1，2PU Xiao-bo2，*YANG De-yu2
(1．Key Lab of Digital Manufacturing Technology and Application，The Ministry of Education，Lanzhou University of Technology，Lanzhou，Gansu Province，730050;2．School of Mechanical and Electronical Engineering，Lanzhou University of Technology，Lanzhou，Gansu Province，730050)
(*E-mail：771800519@qq．com)

An optimized adjustment system based on PLC control was proposed through the analysis of the old adjustment system of the paper drying line of horizontal impregnation．The new system，which has be running more than a year，has good adjustment effect and works reliably，and can be the reference for the mills with paper drying line of horizontal impregnation．

impregnation;drying;adjustment;PLC

TS736

B

0254-508X(2011)03-0058-03

羅生梅女士，副教授;主要從事數(shù)控技術(shù)、機(jī)械制造及自動(dòng)化等方面的教學(xué)與科研工作。

2010-10-16(修改稿)