CN207551455U - 一种薄膜收卷用无极调压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种薄膜收卷用无极调压装置，包括薄膜、卷轴、第一驱动辊、第二驱动辊、连杆、固定辊、电子尺、中央控制器和膜卷放置架，所述薄膜缠绕到所述卷轴上形成膜卷，所述固定辊固定安装在所述膜卷放置架上，所述固定辊两侧均安装有一个所述连杆，且所述固定辊与所述连杆的一端铰连接，两个所述连杆的另一端分别铰连接于所述卷轴的两侧，所述第二驱动辊与所述卷轴相切设置，所述第二驱动辊与第一驱动辊可传动连接，所述第一驱动辊与驱动电机的输入端固定连接，每个所述连杆分别与所述浮动气缸的伸缩端铰连接，所述连杆下部均设置有一个浮动气缸。通过设置的浮动气缸和电子尺能够实现薄膜类产品收卷时的无极调压，可操作性强。

Description

一种薄膜收卷用无极调压装置

技术领域

本实用新型涉及薄膜类产品的收卷装置技术领域，具体涉及一种薄膜收卷用无极调压装置。

背景技术

中国薄膜行业内工厂的收卷机构，基本没有压力调整，而收卷从空轴开始越卷越大，重量越来越重，造成产品与卷绕驱动辊接触面的压力逐渐增大，这种压力对产品厚度的影响是不均匀的，当卷芯的直径到足够大时，会影响产品的使用。锥度收卷是卷取控制的一种理想方式，不同的设备制造厂家张力锥度的算法几乎不同，但是随着卷径的变化，收卷的表面张力不易控制，且累加的误差值越来越大。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种应用于薄膜类产品收卷过程的结构简单、对卷绕辊进行即时张力控制的薄膜收卷用无极调压装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种薄膜收卷用无极调压装置，包括薄膜、卷轴、第一驱动辊、第二驱动辊、连杆、固定辊、浮动气缸、电子尺、中央控制器和膜卷放置架，所述薄膜缠绕到所述卷轴上形成膜卷，所述固定辊固定安装在所述膜卷放置架上，所述卷轴、第一驱动辊、第二驱动辊和固定辊垂直于同一平面平行安装，所述固定辊两侧均安装有一个所述连杆，且所述固定辊与所述连杆的一端铰连接，两个所述连杆的另一端分别铰连接于所述卷轴的两侧，所述第二驱动辊与所述卷轴相切设置，所述第二驱动辊与所述第一驱动辊可传动连接，所述第一驱动辊与所述驱动电机的输入端固定连接，每个所述连杆下部均设置有一个浮动气缸，且两个所述浮动气缸设置在同一水平高度，所述浮动气缸的伸缩端与所述连杆铰连接，所述第二驱动辊对膜卷的压力值为：

W＝(G₀+G)-K·F

其中G₀为卷轴重量，G为膜卷重量，K为固有系数，F为气缸推力。

优选地，所述中央控制器包括PLC控制器和PID模糊算法控制器，所述PLC控制器与所述PID模糊算法控制器电性连接，所述电子尺与所述PLC控制器的输入端电性连接，所述浮动气缸与所述PLC控制器的输出端电性连接。

优选地，所述浮动气缸包括气缸活塞杆和腔体，所述气缸活塞杆将所述腔体分隔为上空气腔和下空气腔。

优选地，所述电子尺为KTR位移传感器。

优选地，所述卷轴、第一驱动辊、第二驱动辊和固定辊均设置为钢辊。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种薄膜收卷用无极调压装置，具备的优点和有益效果是：

(1)通过设置有浮动气缸和电子尺与连杆的相互配合，能够使得连杆以固定辊为固定轴带动第二驱动辊上下摆动，从而改变第二驱动辊对膜卷的压力值，并使得该压力值保持恒定，从而提高薄膜类的收卷过程的工作效率。

(2)通过设置的中央控制器采用PLC控制器和PID模糊控制算法，能够使得浮动气缸的气缸活塞杆上下浮动呈非线性曲线，进而可非线性地改变浮动气缸对连杆的推力，从而实现非线性地改变第二驱动辊对膜卷的压力值的效果，实现了薄膜类产品在收卷时的无极调压过程，调整反馈迅速且误差小，克服了薄膜收卷过程中由于膜卷重量增大导致的压力不均造成的收卷不均匀，从而影响产品质量的问题。

附图说明

图1是本实用新型的一种薄膜收卷用无极调压装置的结构示意图；

图2是本实用新型的一种薄膜收卷用无极调压装置的侧面示意图；

图3是本实用新型的一种薄膜收卷用无极调压装置工作过程的流程图。

图中：1-卷轴；2-第一驱动辊；3-第二驱动辊；4-连杆；5-固定辊；6-浮动气缸；7-电子尺；8-中央控制器；9-膜卷放置架；10-驱动电机；11-气缸活塞杆；12-上空气腔；13-下空气腔；14-PLC控制器；15-PID模糊算法控制器；16-膜卷。

具体实施方式

为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供一种薄膜收卷用无极调压装置，包括薄膜、卷轴1、第一驱动辊2、第二驱动辊3、连杆4、固定辊5、浮动气缸6、电子尺7、中央控制器8和膜卷放置架9，所述薄膜缠绕到所述卷轴1上形成膜卷16，所述固定辊5固定安装在所述膜卷放置架9上，所述卷轴1、第一驱动辊2、第二驱动辊3和固定辊5垂直于同一平面平行安装，所述固定辊5两侧均安装有一个所述连杆4，且所述固定辊5与所述连杆4的一端铰连接，两个所述连杆4的另一端分别铰连接于所述卷轴1的两侧，所述第二驱动辊3与所述卷轴1相切设置，所述第二驱动辊3与所述第一驱动辊2可传动连接，所述第一驱动辊2与所述驱动电机10的输入端固定连接，每个所述连杆4下部均设置有一个浮动气缸6，且两个所述浮动气缸6设置在同一水平高度，所述浮动气缸6的伸缩端与所述连杆4铰连接，所述第二驱动辊3对膜卷16的压力值为：

W＝(G₀+G)-K·F

其中G₀为卷轴重量，G为膜卷重量，K为固有系数，F为气缸推力。

进一步地，所述中央控制器8包括PLC控制器14和PID模糊算法控制器15，所述PLC控制器14与所述PID模糊算法控制器15电性连接，所述电子尺7与所述PLC控制器14的输入端电性连接，所述浮动气缸6与所述PLC控制器14的输出端电性连接。第二驱动辊3对膜卷16的压力值的测算采用PID模糊控制算法，能够使得浮动气缸6的气缸活塞杆11上下浮动呈非线性曲线，进而可非线性地改变浮动气缸6对连杆4的推力，从而实现非线性地改变第二驱动辊3对膜卷16的压力值的效果，实现了薄膜类产品在收卷时的无极调压过程，调整反馈迅速且误差小，克服了薄膜收卷过程中由于膜卷16重量增大导致的压力不均造成的收卷不均匀，从而影响产品质量的问题。

进一步地，所述浮动气缸6包括气缸活塞杆11和腔体，所述气缸活塞杆11将所述腔体分隔为上空气腔12和下空气腔13。

进一步地，所述电子尺为KTR位移传感器，适用于对薄膜类产品收卷过程中通过测量连杆4位移变量来计算膜卷16半径的变化量，测量数据误差小且可操作性强。

进一步地，所述卷轴1、第一驱动辊2、第二驱动辊3和固定辊5均设置为钢辊。

本实施例中所述浮动气缸6为低摩擦气缸，可减小浮动气缸6工作过程产生的噪音，同时也避免了浮动气缸6能源损耗大的问题。

本实用新型的工作过程和工作原理为：驱动电机10开启，第一驱动辊2随驱动电机10的转动开始转动，第二驱动辊3与第一驱动辊2通过皮带传动连接，第二驱动辊3随第一驱动辊的转动而转动，由于卷轴1与第二驱动辊3相切设置，第二驱动辊3与卷轴1表面紧密贴合，第二驱动辊3带动卷轴1开始转动，此时薄膜通过外接的进膜辊被传送至第一驱动辊2中，随着薄膜的继续传送，薄膜继续通过第二驱动辊3被卷绕至卷轴1上，形成膜卷16，由于装置自重以及随着收卷过程膜卷16的重量逐渐增大，第二驱动辊3对膜卷产生的压力时刻发生变化，且由于该作用会随着膜卷厚度的增大而增大，会导致产品厚度不均匀的问题，因此设置有浮动气缸6用于调节该压力值保持恒定不变，经受力分析得到该压力＝(卷轴重量+膜卷重量)–固有系数×气缸推力

即

W＝(G₀+G)-K·F

卷轴重量为卷轴1自身的固有属性，通过测量可得。要想得出膜卷16重量的参数，就要先通过测量引入一个标准满卷重量G_m的参数，测量处于标准满卷状态下的满卷半径R_m，由

R_m×R_m×3.14×B×K＝G_m

R×R×3.14×B×K＝G

其中B为幅宽，K为常数

可以得到：

G＝R²×G_m/R_m ²

由于该装置的浮动气缸6包括气缸活塞杆11和腔体，且气缸活塞杆11将腔体分隔为上空气腔12和下空气腔13，气缸活塞杆11上下截面同时分别受到上空气腔12的压强和下空气腔13的压强，设定气缸活塞杆11的活塞截面的面积为S，上空气腔12对气缸活塞杆11的压强为P₁，下空气腔13对气缸活塞杆11的压强为P₂，则上空气腔12和下空气腔13对气缸活塞杆11的压强差为P₁-P₂，进一步得到浮动气缸6推力：

F＝P×S＝(P₁-P₂)×S×2

故此压力值计算方式为：

W＝(G₀+R²×G_m/R_m ²)-K×2×S×(P₁-P₂)

其中，装置设置的电子尺7用于测量不断变化的膜卷16半径R的数值，并通过中央处理器8中的模拟量输入口将卷轴1半径R的值经由中央处理器6中的A/D模块转换成数字量信号，D/A模块接收A/D模块的信号后将其转换为相应的电压信号，并将该信号传递给PLC控制器14，PLC控制器14在梯形图程序控制下进行逻辑运算，再通过PID模糊算法控制器15进行模糊算法处理，经由PID数据处理计算出保证第二驱动辊3对膜卷16的压力值W为恒定值时的P₁-P₂的理论值，将得到的算法结果的理论值通过PLC控制器14反馈传送到浮动气缸6，该控制算法精度高，根据得到的反馈信息PLC控制器14带动浮动气缸6的气缸活塞杆11上下调整，进而推动连杆4以固定辊5为固定轴进行摆动，从而实现膜卷16上下位移的微小调整，从而保证了第二驱动辊3对膜卷16的压力值W时刻处于恒定值。

由于本实用新型的一种薄膜收卷用无极调压装置设置有浮动气缸6和电子尺7，配合连杆4上下移动，能够使得连杆以固定辊5位固定轴摆动，进而能够带动膜卷16上下摆动，从而改变第二驱动辊3对膜卷16的压力值，使得该压力值保持恒定，从而令薄膜类的收卷工作顺利进行。且通过设置的中央控制器采用PLC控制器14和PID模糊控制算法15，能够使得浮动气缸6的气缸活塞杆11上下浮动呈非线性曲线，进而可非线性地改变浮动气缸6对连杆4的推力，从而实现非线性地改变第二驱动辊3对膜卷16的压力值的效果，实现了薄膜类产品在收卷时的无极调压过程，调整反馈迅速且误差小，克服了薄膜收卷过程中由于膜卷16重量增大导致的压力不均造成的收卷不均匀，从而影响产品质量的问题，这种控制方法也使得无极调压成为可能，使得装置更具实用性。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种薄膜收卷用无极调压装置，其特征在于：包括薄膜、卷轴(1)、第一驱动辊(2)、第二驱动辊(3)、连杆(4)、固定辊(5)、电子尺(7)、中央控制器(8)和膜卷放置架(9)，所述薄膜缠绕到所述卷轴(1)上形成膜卷(16)，所述固定辊(5)固定安装在所述膜卷放置架(9)上，所述卷轴(1)、第一驱动辊(2)、第二驱动辊(3)和固定辊(5)垂直于同一平面平行安装，所述固定辊(5)两侧均安装有一个所述连杆(4)，且所述固定辊(5)与所述连杆(4)的一端铰连接，两个所述连杆(4)的另一端分别铰连接于所述卷轴(1)的两侧，所述第二驱动辊(3)与所述卷轴(1)相切设置，所述第二驱动辊(3)与所述第一驱动辊(2)可传动连接，所述第一驱动辊(2)与所述驱动电机(10)的输入端固定连接，每个所述连杆(4)下部均设置有一个浮动气缸(6)，且两个所述浮动气缸(6)设置于同一水平高度，所述浮动气缸(6)的伸缩端与所述连杆(4)铰连接，所述第二驱动辊(3)对膜卷(16)的压力值为：

W＝(G₀+G)-K·F

其中G₀为卷轴重量，G为膜卷重量，K为固有系数，F为气缸推力。

2.根据权利要求1所述的一种薄膜收卷用无极调压装置，其特征在于：所述中央控制器(8)包括PLC控制器(14)和PID模糊算法控制器(15)，所述PLC控制器(14)与所述PID模糊算法控制器(15)电性连接，所述电子尺(7)与所述PLC控制器(14)的输入端电性连接，所述浮动气缸(6)与所述PLC控制器(14)的输出端电性连接。

3.根据权利要求1所述的一种薄膜收卷用无极调压装置，其特征在于：所述浮动气缸(6)包括气缸活塞杆(11)和腔体，所述气缸活塞杆(11)将所述腔体分隔为上空气腔(12)和下空气腔(13)。

4.根据权利要求1所述的一种薄膜收卷用无极调压装置，其特征在于：所述电子尺(7)为KTR位移传感器。

5.根据权利要求1所述的一种薄膜收卷用无极调压装置，其特征在于：所述卷轴(1)、第一驱动辊(2)、第二驱动辊(3)和固定辊(5)均为钢辊。