新型臥式浸漬干燥生產線調偏系統及其控制

羅生梅 濮曉波 楊德宇

(1．蘭州理工大學數字制造技術與應用省部共建教育部重點實驗室，甘肅蘭州，730050;2．蘭州理工大學機電工程學院，甘肅蘭州，730050)

新型臥式浸漬干燥生產線調偏系統及其控制

羅生梅1，2濮曉波2楊德宇2

(1．蘭州理工大學數字制造技術與應用省部共建教育部重點實驗室，甘肅蘭州，730050;2．蘭州理工大學機電工程學院，甘肅蘭州，730050)

對現有臥式浸漬干燥生產線調偏系統的調偏機理進行了分析，提出了優化的基于PLC控制的調偏系統。運行結果表明，該系統穩定可靠，糾偏效果好。

浸漬;干燥;調偏;PLC

在浸漬紙生產過程中，良好的紙幅運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等都對通過整個生產線的紙幅運行路線有影響。即使紙幅加工過程的機械非常完善，但由于浸漬干燥過程受潮、受熱及張力瞬變等原因而導致的變形也會使紙幅走偏［1］。調偏系統性能的好壞將直接影響生產線的生產性能和產品的合格率。下面對常州澳普楞斯裝飾材料有限公司浸漬紙生產線調偏系統的優化改進作一介紹。

1 原調偏系統

常州澳普楞斯裝飾材料有限公司浸漬紙生產線的原調偏系統執行機構的動力裝置為氣缸。其調偏原理為氣缸給調偏輥一個向左 (右)的一個調偏力，使紙幅迅速向左 (右)偏移，由于調節過程提供的調偏周期長，往往產生調偏過度，隨后需要再次回調，調偏效率不高。且這種調偏系統噪聲大、調偏精度低、故障率高，嚴重影響正常生產。

由于本調偏系統中輥筒做滾動運動時為從動輥筒，若紙幅向左跑偏 (如圖1所示)，此時紙幅為主動件，當紙幅發生跑偏時輥筒對紙幅有一個與紙幅對輥筒作用力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軸過大，以至f摩的水平方向分力無法與之平衡，在無調偏措施下紙幅將跑出正常軌道。因此，通過分析，在紙幅發生跑偏時，及時對紙幅施加一個與F軸方向相反、大小適當的調偏力，待紙幅調節至正常方向后停止施加該調偏力，即可起到調偏效果。

圖1 受力分析圖

2 新型調偏系統

2.1 新型調偏系統組成

新型調偏系統是針對常州澳普楞斯裝飾材料有限公司浸漬紙生產線原有調偏系統而言的。圖2為新型調偏系統調偏輥運動模型示意圖。模型為雙搖桿機構中的等腰梯形機構。該機構無周轉副，最大轉動角為定值。其中BC桿為原動件。通過CD桿的往復擺動提供兩個軸向調偏力。圖3為調偏輥與上機架及紙幅位置示意圖。圖4為調偏機結構側視圖。圖5為雙搖桿與上下機架的連接示意圖。

圖5中1處滾珠軸承連接上機架與連架桿，3處滾珠軸承連接下機架與連架桿，由于下機架在地面處固定，與地面不發生相對運動。這樣，兩連架桿與上、下機架連接就構成了一個四連桿機構，此機構是以最短桿為連架桿的雙搖桿機構，其最大轉動角度為一固定值。圖5中8處鉸鏈連接機構固定在下機架內側邊緣。連架桿、交流永磁低速同步電機(90TDY115-1)、絲杠、絲杠套筒、鉸鏈連接機構均處于同一層面上。由圖5可見，調偏系統中調偏輥的運動方式與圖2中連桿CD的運動方式一致。

永磁同步電機具有維護簡單、效率高、低速、性能好等優點。目前，以永磁同步電機為核心的交流伺服系統已取代了直流伺服系統，在數控機床、航空航天等領域得到了廣泛應用［2］。由于本調偏系統所需電機只需低速平穩運轉，故采用交流永磁低速同步電機。

為了能實現兩個方向上的糾偏，在紙幅的兩側設有紅外檢測機構，對紙幅邊緣所處位置進行檢測。通過紅外檢測裝置反饋的信號來控制同步電機的轉動方向，通過控制電機的正反轉使絲杠前進與后退，從而實現上機架即調偏輥1、2同時向右或向左偏移。

2.2 新型調偏系統調偏機理

在紙幅正常運行路線兩邊外側設有漫反射型光電開關，當紙幅發生向左 (即圖3中光電傳感器1側)偏移一定距離時，紙幅左側邊緣將進入左側光電開關檢測范圍，觸發左光電開關，接通驅動電機電源，帶動絲杠向前移動，使調偏輥向右側運行直到左側光電開關回到未被促發的狀態，電機停止運轉。當紙幅發生向右 (即圖3中光電傳感器2側)偏移時，調偏原理類似。若調偏系統調偏至最大角度，且經過一段時間紙幅仍未調偏至正常軌道即兩光電開關之間，系統調偏無法完成，則系統報警信號燈亮。

2.3 新型調偏系統控制電路原理

新型調偏系統控制電路可采用浸漬干燥生產線現有PLC控制，也可采用傳統繼電器-接觸器電路控制。下面將給出采用PLC控制的方法，見表1、表2與圖6。

表1 調偏電路PLC輸入點分配表

表2 調偏電路PLC輸出點分配表

圖6 調偏系統PLC控制接線圖

其中光電開關、行程開關電源可由PLC提供，也可由外部電源獨立提供，圖6中省略未畫出。

3結語

該新型調偏系統投入生產一年多，調偏動作及時，無噪聲且未發生任何故障，系統運行穩定可靠，具有廣泛的應用前景。

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

［2］ 萬山明，吳 芳，黃聲華．永磁同步電機超低速下的轉速檢測及控制［J］．微電機，2007(8)：65．

［3］ 徐年梓．臥式浸漬干燥生產線［J］．木材工業，1998(6)：35．

［4］ 何克祥，劉 清，劉軍旭．新型卷料輸送調偏機系統及其控制［J］．輕工機械，2008(2)：99．

(責任編輯：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;主要從事數控技術、機械制造及自動化等方面的教學與科研工作。

2010-10-16(修改稿)