一種糾偏器測試設備設計

寧國棟　楊振強

【摘 要】本文論述了設計一種糾偏器的測試設備，該測試設備由機械部分和電氣部分組成。本文設計的設備可以模擬糾偏器在工業生產流水線現場運行環境，測試在不同線速度下糾偏器的精度指標；獨有的擾動機構使設備可模擬比流水線現場更苛刻的環境，且均能實現對糾偏器的測試。

【關鍵詞】傳動帶；糾偏器；主動輪組件；擾動輪組件；簧片張緊機構；直線導軌；伺服電機調速器；糾偏控制器；傳感器

中圖分類號： TP274.2；TP333 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）09-0236-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.115

A kind of correction device test equipment design

NIANG Guo-dong1 YANG Zhen-qiang2

（1. Fuyang Branch of Transportation Bureau， Fuyang City， Fuyang 236000， China；

2. 41st Research Institute of China Electronics Technology Group， Fuyang， Anhui， China 233000）

【Abstract】This paper discusses the design of a test device for a corrective device. The test device consists of a mechanical part and an electrical part. The equipment designed in this paper can simulate the field operation environment of the error correction device in the industrial production line， test the accuracy of the error correction device under different line speeds， and the unique disturbance mechanism enables the device to simulate a more demanding environment than the assembly line and achieve Deviation tester.

【Key words】Transmission belt； Correction device； Drive wheel assembly； Disturbing wheel assembly； Reed tensioning mechanism； Linear guide； Servo motor speed regulator； Correction controller； Sensor

0 導引

工業生產流水線上通常用輸送帶運行相關零件、產品。由于軌道所處狀況不同，輸送帶受力不一致，常使輸送帶運行跑偏：輸送帶朝一側偏移，影響輸送帶正常工作。為此，通常采用在輸送帶上加糾偏器，糾正輸送帶向一側跑偏現象。糾偏器產品生產后，為了驗證其精度及可靠性，需模擬現場環境對糾偏器性能進行測試。因此需要設計一套糾偏器測試設備對糾偏器進行測試，以檢驗糾偏器糾偏性能。

1 設計方案

1.1 原理簡介

本測試設備包括機械部分和電氣部分，機械部分包括糾偏器、伺服電機、主動輪組件、擾動輪組件、傳動帶、直線導軌、傳動軸、滾輪、固定支腳、刻度尺、安裝平臺底板、簧片張緊機構等。電氣部分包括松下公司的伺服調速器、糾偏控制器、傳感器、直流電源、斷路器、電源電纜、電機電纜、編碼器電纜及控制電纜等。

其設計原理框圖如下：伺服電機通過聯軸器將動力傳輸到主動輪組件上，主動輪組件中兩只滾輪與傳動帶壓緊配合，傳動帶穿過擾動輪組件上滾輪，糾偏器上滾輪，形成封閉帶傳動。擾動輪組件沿直線導軌產生運動，牽連傳動帶偏移，偏移量傳至傳感器部位產生位移信號量再傳至糾偏控制器，由糾偏控制器發出控制信號至糾偏器，使其運動，糾正傳動帶偏移。

因此本方案主要構成一傳動帶及其傳動的機械系統。

1.2 設計計算

（1）原始數據：根據現場使用狀況，確定皮帶最大線速度為Vmax=5m/s滾簡圓周力（選定）Fmax=30N，滾筒直徑D=60mm

（2）電機的選擇：功率750W，連續額定轉矩2.4N.m，最大轉速3000r/min

（3）傳動的總效率：η總=η帶η滾筒η軸承η聯軸器=0.96×0.95×0.992×0.99=0.896

（4）皮帶計算：n=ω/2π=Vmax/πD=5/（3.14*0.06）=26.54r/s=1592.4r/min

M=Fmax*D/2=0.9N.m

P=Mω/η總=0.9*26.54*6.28/0.896=167W

1.3 設計說明

糾偏器測試設備主機結構設計如下圖所示：

為了模擬工業生產現場傳送帶，本設備設計生產一個環型的橡膠傳動帶，將傳動帶套裝在主動輪組件、擾動輪組件及糾偏器的滾輪上，見圖2、3。主動輪組件支架上裝有伺服電機，電機與傳動軸通過聯軸器連接，傳動軸安裝在滾輪軸芯上，用于驅動滾輪。滾輪與皮帶壓緊，滾輪表面加工成網紋狀以增加滾輪與傳動帶之間摩擦力，同時設計有簧片張緊機構，使傳動帶與滾輪之間保持壓緊力。設備整體通過滾輪帶動皮帶在主動輪組件、擾動輪組件、糾偏器之間運行。擾動輪組件底盤下設有2根平行的直線滑動導軌，將其安裝在平臺底板上，直線滑動導軌與主動輪組件、擾動輪組件的安裝位置平行。

外力作用在擾動輪組件的把手上，可使擾動輪帶動傳動帶沿直線導軌相對運動，傳動帶受連動產生與其運行方向相垂直的位移，稱擾動位移。擾動位移產生后，進入傳感器U形感應口的傳動帶邊緣發生偏移，傳感器測試出皮帶邊緣位置并與預先設定的位置相比較，將其偏移量轉化為與之成比例的電信號。糾偏控制器接收傳感器探測到的偏移信號，信號經放大校準輸出到驅動電路，驅動電路根據信號的大小控制糾偏器內部電機的運轉角度，糾偏器絲桿將角位移量轉成線位移量，推動糾偏器滾輪偏轉一定的角度，將皮帶的邊緣牽連運動至原先設定位置，從而實現糾偏。

上述過程模擬了工業生產流水線輸送帶偏移糾正的工作流程，糾偏器糾偏響應速度及糾偏精度決定了糾偏器的性能指標。糾偏器測試設備是驗證檢驗糾偏器性能指標的必需設備。

為了模擬傳送帶工作狀況，本測試設備增加擾動輪組件。在擾動組件支架上安裝有把手，用于人為施加隨機擾動，使傳動帶發生偏移。隨機擾動前后最大行程達到100mm，聯動皮帶邊緣產生約87.8mm的偏移量，它比現場的運行狀況更加嚴酷。同時，為了提高系統穩定性，在擾動輪組件安裝底板增加了兩根復位彈資作為機械復位機構，見圖3。

伺服電機由伺服調速器控制轉速：通過直流電源調節旋鈕控制伺服驅動器輸入電壓信號量，從而改變電機旋轉磁場頻率，達到控制電機轉速。使該設備能模擬0～3000轉/分任何一狀態下工作環境。

2 測試

2.1 糾偏器精度測試

預先通過糾偏控制器、傳感器設定傳動帶基準位置，并記錄傳動帶邊緣在刻度尺上數值（正常調整為0）。啟動整個設備，使其按照設定的轉速運行。人為作用擾動輪，使傳動帶產生偏移量，隨著偏移量傳至傳感器位置，測試到信號通過糾偏控制器控制即開始響應糾偏。在傳動帶剛離開傳感器測試區域后部，開始記錄傳動帶邊緣在刻度尺上數值，即為傳動帶的偏移量。

本文選擇了三個典型轉速下，測試不同大小擾動量，通過糾偏器后傳動帶邊緣偏移量定義為糾偏精度值。

2.2 糾偏器糾偏響應速度測試：

通過擾動輪組件上把手，變化擾動量大小，記錄傳動帶邊緣在刻度尺上數值，即為糾偏器糾偏精度。用秒表讀取擾動頻率，記錄糾偏精度。

正常機械設備將其響應速度為0.1S以內即可。為了使運行環境模擬最為苛刻狀態，設置電機轉速n= 1500r/min，擾動量設置為50mm，及100mm兩種狀況，測試數據見表2。

3 總結

本文關鍵所在：（1）用平行導軌上安裝擾動輪組件牽動傳動帶實現偏移量產生，模擬工況范圍尺度大。為了檢測糾偏器的精度，可隨時改變傳動帶的偏移量。（2）隨時增加設備的擾動頻率，更有效測試糾偏器的響應速度。

為了使設備更加自動化，在擾動輪組件上可增加可控轉速伺服電機驅動一組凸輪機構實行傳動帶偏移，通過設計凸輪外形結構，實現不同偏移擾動量。通過改變電機轉速，設置擾動頻率。這樣就方便地實現擾動量及擾動頻率施加，完善設備測試性能。

總之，在目前狀態：以封閉的環形橡膠帶模仿輸送帶，以交流伺服電機為驅動器，模擬5m/min以下的不同線速度的輸送帶運行，且可施加不同大小擾動跑偏量，通過糾偏器糾偏后，設備可有效地測試出糾偏精度等指標。