地板革分卷纠偏装置研究.pdf

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地板革分卷纠偏裝置研究
Research of subsection rectification device for plastic flooring
曹冲振,宫庆伟,张华宇,王凤芹1,张玲玲,李伦1,王存勇
CAO Chong-zhen, GONG Qing-wei, ZHANG Hua-yu, WANG Feng-qin
ZHANG Ling-ling, LI Lun, WANG Cun-yong
(1.山东科技大学机械电子工程学院,青岛266510;2.济南铸造锻压机械研究所有限公司,济南250022)
摘要:纠偏装置对地板革分卷非常重要。提出了一种地板革分卷纠偏装置,该装置由安装于纸筒两侧
带有一串轴承的挡轴限定地板革分卷时纸筒的最大偏移距离,由安装在纸筒两侧挡轴下端的
压力传感器粒测分卷时地板革在纸筒上的偏向,由步进电机驱动螺旋机构作为纠偏驱动,采
用输送部分沿軸向移动的纠偏掬行方式来对地板革进行纠偏。地板革分卷纠偏样机试验结果
验证了纠偏裝置对地板革分卷纠徧效果显著。
关键词:地板革;纸筒;分卷;纠偏;挡轴;压力传感器
中的分类号:TS5
文献标识码:A
文章编号:1009-0134(2013)04(下)-0136-03
Di:10.3969/jJ.ISSn.1009-0134.2013.04(下).39
下去。所以,设计一套自动纠偏系统对地板革在纸
地板革作为一种新型铺地材料得到了广泛应筒上的偏向进行检测,并有效纠偏是非常必要的。
用,为了方便使用和购买,常常需要用分卷机把2地板革分卷纠偏方案设计
工厂生产出来的大卷地板革分成小卷,但地板革
如图1(a)所示,地板革分卷系统包括大卷地
在纸筒上卷取过程中容易产生向一边偏的现象,
板革放卷部分、输送部分和分卷部分。地板革在
这样卷下去经常导致分卷不成功,而且轴管两头
分卷部分左右偏移,需要输送部分作相应的纠偏
地板革不整齐,既影响美观又不方便包装和运运动,使分卷部分的地板革卷紧卷齐,纠偏的前
输,因此如何保证地板革在分卷完后地板革在纸
提是必须判断出分卷部分地板革偏移的方向,并
筒上卷取比较整齐成为亟待解决的课题。常用的
能限定地板革最大偏移距离,否则可能会出现纠
光电传感器检测方式和沿轴向移动纠偏的执行方偏速度跟不上偏移速度,从而导致纠偏失败的现
式,在纺织机械和造纸机械上应用比较广泛,但
象,或者出现纠偏移动的距离过大而导致分卷失
对于地板革分卷纠偏效果较差,所以研究适用于败的现象。如图1(b)所示,由安装于纸筒7两侧带
地板革分卷的纠偏检测方式和纠偏执行方式具有有一串轴承的挡轴限定地板革分卷时纸筒的最大
重要的实际意义。
偏移距离,由安装在纸筒两侧挡轴下端的压力传
1地板革分卷纠偏的原因
感器10检测分卷时地板革在纸筒7上的偏向,由步
地板革跑偏的原因较多,如传动轴轴线不进电机13驱动螺旋机构作为纠偏驱动,采用输送
平行,传动轴直线度、圆柱度公差大、表面加工部分沿轴向移动的纠偏执行方式来对地板革进行
缺陷,纸简不直,纸筒轴向窜动,以及输送过程纠偏
中地板革张力不稳定等原因。随着纸筒卷取地板2.1偏向检测方法
革后直径的增大,地板革两侧边线向一边偏的轴
在试验过程中,发现地板革在纸筒上分卷的
向距离会越来越大,导致地板革在分卷完后轴管整过程中,如果地板革绕纸筒螺旋缠绕往一惻偏,
体长度比地板革本身宽度长许多,不方便包装和则纸筒受到螺旋缠绕产生的轴向力的作用会向地
运输,并且轴管两头地板革边线不整齐,影响美板革偏向的相反方向移动,而且偏的越多,移动
观。地板革切割完,剩余部分两侧边线和纸筒轴的距离越大。这里采用压力传感器检測纸筒移动
线不垂直,导致下一卷地板革在卷取时会继续偏所产生的压力来判断地板革的偏向,如图2所示
日期:2013-01-18
作者简介:曹冲振(1975-),男,副教授,博土,研究方向为移动机器人技术。
136第35巻第3期2013-04(下)
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垂直方向即输送轴的轴向应为地板革纠偏的敏感方
向,输送部分沿输送轴向移动纠偏应该对地板革纠
卷部分
偏效果明显。设计的纠偏电机沿输送轴轴向移动输
送部分进行纠偏的方案如图1(b)所示,当地板革5
在纸筒7上缠绕着往一端偏时,纸筒会往另一端移
人卷地板革放卷
送部分
动,压力传感器10检测到压力信号后,经过编码器
和PLC的信号处理,如果达到设定的压力值输出信
号命令纠偏步进电机正转或反转,通过丝杠14、螺
母15带着输送轴和地板革在导轨12上往地板革偏向
的相反方向移动,这样前面纸筒7上的地板革5就不
再往这一端偏了,纸筒7的另“端也离开压力传感
器10,后面纠偏电机13停止转动,反之亦然。
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3地板革分卷纠偏结构设计
3.1偏向检测部分结构设计
因为地板革在纸筒上卷取过程中,分卷轴转速
1大卷地板革;2大卷主动轴;3.输送从动轴;4.输送主动轴:5.地板革;
基本不变,所以地板革的输送线速度基本不变,由
6.分卷主动轴;7.紙筒:8.分卷从动轴;9.切割部分;10.检测压力部分
于已卷取在纸筒上的地板革直径越来越大,所以每
11轴承;12.导轨;13.纠倍电机;14.丝杠;15.螺母
一个分卷周期内纸筒旋转的角速度越来越小。如果
图1纠偏方案图
直接用和压力传感器连接的静止挡杆来检测纸筒
的压力,由于纸筒和挡杆间的摩擦力对纸筒旋转阻
在纸筒1两側分别放置一个压力传感器4,压力传碍较大,导致已卷好的部分在分卷轴上打滑,而导
感器上轴承2的边缘与纸筒端面的距离是3mm,当致地板革无法继续卷取。此问题可以通过在挡轴4
地板革往一側偏时,纸筒往另一側移动,纸筒接上布置若干小轴承2的办法来解决,如图3所示,地
触压力传感器上的轴承并产生压力,压力传感器板革在纸筒上卷取时,已卷取的地板革直径越来越
检测到压力并把压力模拟信号传输给編码器,编大,纸筒端面不断提高,小轴承分别与纸筒1的上
码器将模扒信号进行处理,然后输出可以通讯的下边沿接触,可满足线速度方向不同的要求,即使
数字信号给PLC,PLC把信号与程序里设定的数值纸筒端面对轴承施加很大的径向力作用,轴承与纸
进行比较,如果信号值大于给定数值R,则对纠偏筒的摩擦力仍然很小,不会阻碍纸筒的旋转。轴承
装置的驱动输出信号,使纠偏驱动带动输送轴和受力后经挡轴4的传递把力传给压力传感器5的一
地板革进行纠偏。试验证明这种方法可以准确地端,从而产生压力信号。试验证明采用在挡杆上布
判断出地板革的偏向。
置轴承的方案不仅能很好地检测到纸筒的压力,也
不会阻碍纸筒的旋转
1纸筒:2.轴承:3.挡轴;4.压力传器;5.分卷主动轴;6.同步带轮
图2压力传感器纠偏示意图
2.2纠偏执行方向的确定
根据误差敏感方向的原理],一般法线方向为
误差的敏感方向,切线方向为非敏感方向,所以
1纸筒:2轴承:3分卷从动轴:4.挡轴:5.压力传感器:6分卷主动轴;7地板革
地板革输送方向为地板革纠偏非敏感方向,它的
图3偏向检测部分结构图
第35着卷第3期2013-04(下)【137