新型卧式浸渍干燥生产线调偏系统及其控制

罗生梅 濮晓波 杨德宇

(1．兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州，730050;2．兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州，730050)

新型卧式浸渍干燥生产线调偏系统及其控制

罗生梅1，2濮晓波2杨德宇2

(1．兰州理工大学数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室，甘肃兰州，730050;2．兰州理工大学机电工程学院，甘肃兰州，730050)

对现有卧式浸渍干燥生产线调偏系统的调偏机理进行了分析，提出了优化的基于PLC控制的调偏系统。运行结果表明，该系统稳定可靠，纠偏效果好。

浸渍;干燥;调偏;PLC

在浸渍纸生产过程中，良好的纸幅运行路线是非常重要的。张力控制、引纸辊平衡、引纸辊是否平直以及纸幅状态等都对通过整个生产线的纸幅运行路线有影响。即使纸幅加工过程的机械非常完善，但由于浸渍干燥过程受潮、受热及张力瞬变等原因而导致的变形也会使纸幅走偏［1］。调偏系统性能的好坏将直接影响生产线的生产性能和产品的合格率。下面对常州澳普楞斯装饰材料有限公司浸渍纸生产线调偏系统的优化改进作一介绍。

1 原调偏系统

常州澳普楞斯装饰材料有限公司浸渍纸生产线的原调偏系统执行机构的动力装置为气缸。其调偏原理为气缸给调偏辊一个向左 (右)的一个调偏力，使纸幅迅速向左 (右)偏移，由于调节过程提供的调偏周期长，往往产生调偏过度，随后需要再次回调，调偏效率不高。且这种调偏系统噪声大、调偏精度低、故障率高，严重影响正常生产。

由于本调偏系统中辊筒做滚动运动时为从动辊筒，若纸幅向左跑偏 (如图1所示)，此时纸幅为主动件，当纸幅发生跑偏时辊筒对纸幅有一个与纸幅对辊筒作用力F方向相反的摩擦力f摩，此摩擦力有阻碍纸幅跑偏的作用。若F的水平方向分力F轴过大，以至f摩的水平方向分力无法与之平衡，在无调偏措施下纸幅将跑出正常轨道。因此，通过分析，在纸幅发生跑偏时，及时对纸幅施加一个与F轴方向相反、大小适当的调偏力，待纸幅调节至正常方向后停止施加该调偏力，即可起到调偏效果。

图1 受力分析图

2 新型调偏系统

2.1 新型调偏系统组成

新型调偏系统是针对常州澳普楞斯装饰材料有限公司浸渍纸生产线原有调偏系统而言的。图2为新型调偏系统调偏辊运动模型示意图。模型为双摇杆机构中的等腰梯形机构。该机构无周转副，最大转动角为定值。其中BC杆为原动件。通过CD杆的往复摆动提供两个轴向调偏力。图3为调偏辊与上机架及纸幅位置示意图。图4为调偏机结构侧视图。图5为双摇杆与上下机架的连接示意图。

图5中1处滚珠轴承连接上机架与连架杆，3处滚珠轴承连接下机架与连架杆，由于下机架在地面处固定，与地面不发生相对运动。这样，两连架杆与上、下机架连接就构成了一个四连杆机构，此机构是以最短杆为连架杆的双摇杆机构，其最大转动角度为一固定值。图5中8处铰链连接机构固定在下机架内侧边缘。连架杆、交流永磁低速同步电机(90TDY115-1)、丝杠、丝杠套筒、铰链连接机构均处于同一层面上。由图5可见，调偏系统中调偏辊的运动方式与图2中连杆CD的运动方式一致。

永磁同步电机具有维护简单、效率高、低速、性能好等优点。目前，以永磁同步电机为核心的交流伺服系统已取代了直流伺服系统，在数控机床、航空航天等领域得到了广泛应用［2］。由于本调偏系统所需电机只需低速平稳运转，故采用交流永磁低速同步电机。

为了能实现两个方向上的纠偏，在纸幅的两侧设有红外检测机构，对纸幅边缘所处位置进行检测。通过红外检测装置反馈的信号来控制同步电机的转动方向，通过控制电机的正反转使丝杠前进与后退，从而实现上机架即调偏辊1、2同时向右或向左偏移。

2.2 新型调偏系统调偏机理

在纸幅正常运行路线两边外侧设有漫反射型光电开关，当纸幅发生向左 (即图3中光电传感器1侧)偏移一定距离时，纸幅左侧边缘将进入左侧光电开关检测范围，触发左光电开关，接通驱动电机电源，带动丝杠向前移动，使调偏辊向右侧运行直到左侧光电开关回到未被促发的状态，电机停止运转。当纸幅发生向右 (即图3中光电传感器2侧)偏移时，调偏原理类似。若调偏系统调偏至最大角度，且经过一段时间纸幅仍未调偏至正常轨道即两光电开关之间，系统调偏无法完成，则系统报警信号灯亮。

2.3 新型调偏系统控制电路原理

新型调偏系统控制电路可采用浸渍干燥生产线现有PLC控制，也可采用传统继电器-接触器电路控制。下面将给出采用PLC控制的方法，见表1、表2与图6。

表1 调偏电路PLC输入点分配表

表2 调偏电路PLC输出点分配表

图6 调偏系统PLC控制接线图

其中光电开关、行程开关电源可由PLC提供，也可由外部电源独立提供，图6中省略未画出。

3结语

该新型调偏系统投入生产一年多，调偏动作及时，无噪声且未发生任何故障，系统运行稳定可靠，具有广泛的应用前景。

［1］ (美)G．L．布什．涂布设备与工艺［M］．北京：轻工业出版社，1986．

［2］ 万山明，吴 芳，黄声华．永磁同步电机超低速下的转速检测及控制［J］．微电机，2007(8)：65．

［3］ 徐年梓．卧式浸渍干燥生产线［J］．木材工业，1998(6)：35．

［4］ 何克祥，刘 清，刘军旭．新型卷料输送调偏机系统及其控制［J］．轻工机械，2008(2)：99．

(责任编辑：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

罗生梅女士，副教授;主要从事数控技术、机械制造及自动化等方面的教学与科研工作。

2010-10-16(修改稿)