創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機的設(shè)計

陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機械有限公司

創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機的設(shè)計

Innovative High Speed Tissue Rewinder

陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機械有限公司

2016年5月，英國愛丁堡Tmrewinder2750高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機試車成功，這是濰坊凱信機械有限公司自主設(shè)計的第一臺車速為1,200m/min的高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機。本文對創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機進行了具體闡述，并詳細(xì)介紹了從退紙機到卸紙臺各個部分的構(gòu)造及功能。

高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機；退紙壓臂壓力控制；紙輥橫向擺動；穩(wěn)紙器；自動放紙芯；紙芯夾緊壓力自動調(diào)整；壓輥安全裝置

由于衛(wèi)生紙必須保持一定的松厚度和柔軟度，因此衛(wèi)生紙復(fù)卷機的設(shè)計和傳統(tǒng)復(fù)卷機的設(shè)計有較大區(qū)別，壓輥壓力要求恒定值，整個分切系統(tǒng)和控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)復(fù)卷機也有很大區(qū)別。其工作原理：從衛(wèi)生紙機上取下的紙卷被安置到退紙架上，退紙壓臂在氣缸帶動下，將皮帶壓在紙卷上，并與紙卷保持一定角度，電機帶動皮帶轉(zhuǎn)動，使紙輥繞退紙軸旋轉(zhuǎn)，紙幅經(jīng)過穩(wěn)紙器，通過弧形桿調(diào)整紙幅舒展度，由分切刀將紙幅分割成所需要的寬度，在壓輥的壓力下，將紙卷復(fù)卷為成品紙卷，卸紙斗將成品紙卷放置在地面。整套設(shè)備由退紙部、分切系統(tǒng)、推紙輥系統(tǒng)、紙芯夾緊系統(tǒng)、直徑檢測裝置、卸紙斗裝置及安全防護裝置組成。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 衛(wèi)生紙復(fù)卷機的結(jié)構(gòu)

1 退紙部

退紙部主要由退紙架、齒輪電機、皮帶張緊裝置、導(dǎo)輥、穩(wěn)紙器、弧形桿等構(gòu)成。如圖2所示。

圖2 退紙部

（1）退紙壓臂壓力控制直接影響放卷質(zhì)量，壓臂壓力大，易將紙卷磨損；壓臂壓力小，則不能使紙卷轉(zhuǎn)動。為此編制了計算軟件，根據(jù)氣缸推力與壓臂與紙輥角度關(guān)系計算紙輥受壓力，并將其計算值整理，較好地解決了壓輥壓臂壓力控制的問題。如圖3所示。

（2）橫向擺動主要功能是消除紙幅定量差，有助于張力控制。退紙架設(shè)有橫向擺動裝置，通過齒輪電機帶動機構(gòu)橫向調(diào)整，橫向調(diào)整后，可以將卷筒紙定為縱切中心。因此，在復(fù)卷機的兩側(cè)可取得所需的紙邊寬度，橫向調(diào)整距離±50mm，當(dāng)母輥到達最大直徑時，限位開關(guān)關(guān)閉齒輪電機，通過油嘴來完成調(diào)整螺栓潤滑。

2 分切刀系統(tǒng)

如圖4，分切系統(tǒng)是一種單獨的剪切切紙系統(tǒng)，上刀架安裝在切紙部立柱的橫梁上，采用線性導(dǎo)軌定位，并帶有機械停止裝置，切刀架在線性軸承上滑動，與底刀氣動嚙合，上下刀定位通過手輪和齒輪齒條系統(tǒng)同時定位。本系統(tǒng)分切刀底刀軸為長供氣式氣漲軸，可以保證分切時不至與刀套脫開，增加系統(tǒng)安全性。

圖4 分切系統(tǒng)

3 推紙輥系統(tǒng)

如圖5所示，在復(fù)卷過程中，當(dāng)紙輥到達預(yù)定輥徑時，紙輥推出裝置在氣缸推動下將紙輥推出，紙芯在上方壓板重力下將紙芯緊壓在紙芯槽內(nèi)，當(dāng)?shù)竭_兩底輥中心位置附近時，紙芯重力大于壓板重力對紙芯槽的施加力，紙芯從紙芯槽內(nèi)滑落至預(yù)定位置，完成自動放紙芯動作。在紙輥推出過程中，推出臂一直跟隨紙輥運動，這樣可以保證紙輥在推出過程中，減少紙輥回彈作用。同時紙輥推出與放紙芯動作同時進行，也節(jié)省了操作時間。

圖5 推紙輥系統(tǒng)

4 紙芯夾緊系統(tǒng)

如圖6所示，自動放紙芯系統(tǒng)將紙芯放置完畢后，用油缸夾緊紙芯，可以防止卷取過程中紙芯的軸向串動，并帶有手輪調(diào)整機構(gòu)，能夠?qū)埿镜奈恢眠M行微調(diào)。油缸采用風(fēng)油增壓系統(tǒng)，將空氣壓轉(zhuǎn)換成壓力相同的油壓，用油壓來驅(qū)動執(zhí)行元件，可消除空氣的壓縮性帶來的問題，啟動時和負(fù)載變動時，也能得到平穩(wěn)的運動速度。紙芯夾緊頂頭升降由比例閥、傳感器控制，上升下降各有限位，氣缸帶有檢測開關(guān)。系統(tǒng)通過油缸升降裝置來垂直滑動，油缸上方帶有同步軸裝置，保證兩側(cè)同步升降。紙芯夾緊通過液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)紙芯頂頭的壓力調(diào)節(jié)，使紙輥保持合適的松緊度，油缸壓力由PLC程序通過預(yù)設(shè)數(shù)值來控制。

圖6 紙芯夾緊系統(tǒng)

5 直徑檢測裝置

如圖7所示，直徑檢測裝置包括固定于機架上的標(biāo)尺和安裝于紙芯提升裝置上的指示計，通過光柵尺來測定紙卷直徑，指示紙卷直徑大小。光柵尺作為測量系統(tǒng)運行極其快速、準(zhǔn)確，可在數(shù)微秒內(nèi)提供測得的位置值，控制器可實時接收增量位置信號。

圖7 直徑檢測裝置

6 壓輥系統(tǒng)（如圖8）

由于衛(wèi)生紙?zhí)厥庖螅趧傞_始復(fù)卷時，壓輥壓在紙輥上，使紙輥保持一定壓力，當(dāng)?shù)竭_一定直徑時，壓輥對紙輥微壓，使紙輥處于兩底輥中心。復(fù)卷機壓輥自動控制系統(tǒng)根據(jù)成品卷直徑及自動系統(tǒng)中設(shè)定的直徑曲線，來控制壓輥載荷。當(dāng)卷取直徑較大時，紙輥達到預(yù)定直徑時將壓輥升起，壓輥臂處于豎直狀態(tài)時，小氣缸軸伸出將壓輥臂鎖定在上方，以防對工作人員造成人身傷害，當(dāng)壓輥臂對紙輥作用時，氣缸收縮，壓輥臂解除鎖定并下降，對紙輥施加壓力。

圖8 壓輥系統(tǒng)

7 卸紙斗裝置

卸紙臺由兩個油缸控制實現(xiàn)成品紙輥卸載，并配有檢測開關(guān)，可檢測紙輥是否在卸紙斗上及對射開關(guān)，有工作人員在卸紙斗處時，卸紙斗不動作，增加系統(tǒng)安全性。

8 安全防護裝置

如圖9所示，安全防護裝置主要由防護罩、整體防護欄桿、滑動門及轉(zhuǎn)動門組成，通過地腳螺栓固定于地面上，防護欄上裝有檢測開關(guān)，與主傳動聯(lián)鎖，當(dāng)有人員進入時，車速限定在200m/min內(nèi)。

圖9 安全防護裝置

總之，從整個結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，該機型結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，能夠適應(yīng)車速800m/min衛(wèi)生紙機，如增加一組退紙裝置，可適應(yīng)車速1,100m/min以上衛(wèi)生紙機。

[1]華南工學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院.制漿造紙機械與設(shè)備[M].

[2]夏吉瑞，張鳳玉.高速衛(wèi)生紙機智能化[J].中華紙業(yè)，2016，(8).

[3]孫桓，李繼慶.機械原理教程[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社.

（轉(zhuǎn)載自《中華紙業(yè)》，2016年第20期）