拖輥式自動(dòng)糾偏裝置在環(huán)形鋼帶運(yùn)行中的應(yīng)用

孫繼勇

【摘? 要】環(huán)形鋼帶傳送相比環(huán)形網(wǎng)帶和傳統(tǒng)皮帶有更大的優(yōu)勢(shì)，鋼帶相比較網(wǎng)帶不會(huì)漏料，熱媒或冷媒可以在鋼帶背部與鋼帶表面的物料進(jìn)行換熱，鋼帶相比較皮帶有更好的熱穩(wěn)定性，不會(huì)發(fā)生冷卻變形，優(yōu)質(zhì)的鋼帶可以承受-40攝氏度到+300攝氏度之間的溫度。鋼帶傳送已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域有著不可取代的地位，在化工原料冷卻（如鋼帶結(jié)片機(jī)、造條機(jī)、造粒機(jī)等），食品隧道烤爐，食品冷卻傳送，人造板鋼帶壓機(jī)，鋼帶薄膜流延，鼓式硫化機(jī)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

托輥式自動(dòng)糾偏裝置是一種用于糾正鋼帶跑偏的裝置。它包含了檢測(cè)傳感器裝置、基于PLC的糾偏控制系統(tǒng)、托輥機(jī)構(gòu)。檢測(cè)傳感器檢測(cè)到了鋼帶跑偏信號(hào)，將信號(hào)輸入給PLC可編程邏輯控制器，PLC收到鋼帶跑偏信號(hào)后對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理并根據(jù)內(nèi)部算法發(fā)出指令，PLC的輸出指令傳送給電機(jī)控制器，電機(jī)控制器再控制電機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)推動(dòng)托輥對(duì)鋼帶進(jìn)行自動(dòng)糾偏調(diào)整，直到將鋼帶糾正到中間位置。

【關(guān)鍵詞】托輥式自動(dòng)糾偏;環(huán)形鋼帶傳送;檢測(cè)傳感器;PLC

1引言

環(huán)形鋼帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)與皮帶輸送機(jī)原理很相似，鋼帶相比較于皮帶有自身比較明顯的優(yōu)勢(shì)，皮帶在輸送物料時(shí)不能承受高溫或者低溫，也不能承受高壓，所以鋼帶輸送機(jī)在化工原料冷卻、食品烘烤、食品冷凍、連續(xù)壓機(jī)、鼓式硫化機(jī)、薄膜流延等工業(yè)領(lǐng)域有著不可取代的地位。但是鋼帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行中面臨著一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)就是怎么實(shí)現(xiàn)環(huán)形鋼帶運(yùn)輸機(jī)的自動(dòng)調(diào)偏。

本論文主要介紹了托輥式自動(dòng)糾偏，分析鋼帶運(yùn)行中的跑偏問(wèn)題，并提出托輥式自動(dòng)糾偏方案對(duì)策，希望能對(duì)使用鋼帶運(yùn)輸機(jī)的企業(yè)及正計(jì)劃使用鋼帶運(yùn)輸機(jī)的企業(yè)業(yè)提供些許借鑒意義。

1.1鋼帶跑偏現(xiàn)象的原因分析

環(huán)形鋼帶傳送機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于外力或者鋼帶自身的原因造成鋼帶偏離其中心線，向一側(cè)或者兩側(cè)頻繁移動(dòng)，稱為鋼帶跑偏。

鋼帶跑偏原因主要有以下幾種：

（1）機(jī)架水平度不夠或者直線度偏差;機(jī)架是指鋼帶和鋼帶張緊輪轂的支撐架，如果機(jī)架本身不夠水平，一邊高一邊低，或者兩側(cè)機(jī)架不平行，鋼帶運(yùn)行時(shí)會(huì)偏離中心線，發(fā)生跑偏。

（2）張緊輪轂水平直線偏差;張緊輪轂是用來(lái)支撐和拉伸環(huán)形鋼帶，保證鋼帶張緊的裝置。如果張緊輪轂在加工過(guò)程中精度不夠，不是圓柱形，或者張緊輪轂安裝時(shí)水平度不夠，一邊高一邊低，運(yùn)行時(shí)都會(huì)引起環(huán)形鋼帶跑偏。

（3）鋼帶支撐輪誤差;鋼帶傳送機(jī)一般比較長(zhǎng)，大型傳送機(jī)可以達(dá)到上百米，鋼帶由于自身重量會(huì)下垂，支撐輪用來(lái)支撐鋼帶，減少鋼帶下垂。支撐輪由于加工精度的原因或者支撐安裝誤差等因素會(huì)在鋼帶運(yùn)行中對(duì)鋼帶產(chǎn)生不同程度的摩擦力，這些摩擦力勢(shì)必會(huì)影響鋼帶的直線運(yùn)行，是鋼帶產(chǎn)生跑偏現(xiàn)象的重要原因。

（4）鋼帶自身水平度和直線度偏差;鋼帶由于在生產(chǎn)制作過(guò)程中有多個(gè)環(huán)節(jié)，很難保證完美的水平度和直線度，如果鋼帶呈波浪型、環(huán)形鋼帶呈“S”型、環(huán)形鋼帶焊接后呈喇叭口（一邊周長(zhǎng)比另一邊大很多）。這些問(wèn)題都會(huì)造成鋼帶跑偏。

（5）原料和媒介對(duì)鋼帶造成形變;現(xiàn)有鋼帶傳送的物料可以達(dá)到零下40攝氏度（食品冷凍）最高300攝氏度（熱壓機(jī)），比如化工原料融點(diǎn)在280攝氏度是很常見(jiàn)的。由于熱脹冷縮效應(yīng)，高溫和低溫都會(huì)使鋼帶產(chǎn)生變形，鋼帶發(fā)生形變就會(huì)發(fā)生跑偏現(xiàn)象。

綜上所述，環(huán)形鋼帶傳送設(shè)備跑偏現(xiàn)象是不可避免的，鋼帶跑偏就會(huì)碰撞切割鋼帶兩側(cè)的設(shè)備，鋼帶自身也會(huì)卷邊甚至斷裂，從而造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故。所以為了保證鋼帶連續(xù)平穩(wěn)的在規(guī)定范圍內(nèi)運(yùn)行高精度的鋼帶自動(dòng)糾偏裝置必不可少。本文所述的托輥式自動(dòng)糾偏裝置已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)10多家企業(yè)，控制鋼帶跑偏范圍在正負(fù)5mm以內(nèi)。得到了客戶的一致好評(píng)。

1.2托輥式糾偏裝置的組成

托輥式糾偏裝置由檢測(cè)傳感器裝置、基于PLC的糾偏控制系統(tǒng)、托輥機(jī)構(gòu)等組成。

1.2.1檢測(cè)傳感器裝置;是一種用于檢測(cè)鋼帶邊緣位置的裝置。它包含檢測(cè)傳感器、可移動(dòng)滑軌、固定支架和滾輪。可根據(jù)客戶需求制作成不銹鋼和碳鋼材質(zhì)。它適用于600mm至3000mm鋼帶跑偏檢測(cè)。內(nèi)部的兩個(gè)傳感器用于鋼帶邊緣位置檢測(cè)，兩側(cè)的兩個(gè)傳感器用于鋼帶極限位置檢測(cè)。可移動(dòng)滑軌：當(dāng)鋼帶推動(dòng)滾輪，它可使得鋼帶跑偏距離直接反饋到傳感器。固定支架用于支撐整個(gè)檢測(cè)傳感器機(jī)構(gòu)，固定支架可以固定到鋼帶機(jī)架上或者固定到MKCBT。MKBTD要求安裝在鋼帶居中的位置。首先調(diào)整鋼帶在中心位置，然后調(diào)整MKCBT的兩側(cè)滾輪和傳感器，使左右兩個(gè)滾輪離鋼帶左右邊緣的距離相等。

兩側(cè)滾輪距離鋼帶邊緣的距離應(yīng)該在15mm左右。

當(dāng)鋼帶推動(dòng)滾輪時(shí)，滑軌移動(dòng)，到達(dá)跑偏傳感器檢測(cè)位置，跑偏傳感器感應(yīng)動(dòng)作并將跑偏位置信號(hào)傳送給MKCBT（銘客小型成套自動(dòng)糾偏裝置），

MKCBT根據(jù)收到的跑偏位置信號(hào)調(diào)整鋼帶實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏。

當(dāng)鋼帶跑偏到極限位置后，通過(guò)滾輪推動(dòng)滑軌，跑偏極限位置傳感器將位置信號(hào)傳送給鋼帶驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，客戶根據(jù)此信號(hào)確認(rèn)停止鋼帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

四個(gè)檢測(cè)傳感器安裝孔適用于直徑12mm的圓柱形傳感器。建議使用電感式傳感器。

1.2.2基于PLC的糾偏控制系統(tǒng);是一種用于檢測(cè)鋼帶邊緣位置的裝置。它包含檢測(cè)傳感器、可移動(dòng)滑軌、固定支架和滾輪。可根據(jù)客戶需求制作成不銹鋼和碳鋼材質(zhì)。它適用于600mm至3000mm鋼帶跑偏檢測(cè)。內(nèi)部的兩個(gè)傳感器用于鋼帶邊緣位置檢測(cè)，兩側(cè)的兩個(gè)傳感器用于鋼帶極限位置檢測(cè)。可移動(dòng)滑軌：當(dāng)鋼帶推動(dòng)滾輪，它可使得鋼帶跑偏距離直接反饋到傳感

1.2.3托輥機(jī)構(gòu);

糾偏機(jī)構(gòu)由滾輪、支架、推桿電機(jī)等組成。滾輪采用包膠鋼輥，保證了其強(qiáng)度和彈性，在推動(dòng)鋼帶的時(shí)候又不至于磨損鋼帶。支架個(gè)高度和長(zhǎng)度可以根據(jù)客戶需求定制。推桿電機(jī)動(dòng)作幅度較小，保證鋼帶平穩(wěn)運(yùn)行。

1.3托輥式糾偏裝置的原理

當(dāng)鋼帶偏移到B1、B2傳感器檢測(cè)位置，跑偏傳感器感應(yīng)動(dòng)作并將跑偏位置信號(hào)傳送給箱體內(nèi)PLC，PLC根據(jù)收到的跑偏位置信號(hào)調(diào)整鋼帶實(shí)現(xiàn)自動(dòng)糾偏。當(dāng)鋼帶跑偏到極限位置后，C1、C2跑偏報(bào)警位置傳感器將位置信號(hào)傳送PLC，PLC發(fā)出報(bào)警信號(hào)。D1、D2跑偏停機(jī)位置傳感器將位置信號(hào)傳送PLC，糾偏裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)并且將信號(hào)輸出給鋼帶驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，客戶根據(jù)此信號(hào)確認(rèn)停止鋼帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

糾偏動(dòng)作的算法如下：

（1）糾偏傳感器B無(wú)檢測(cè)信號(hào)，糾偏馬達(dá)不動(dòng)。

（2）B1或B2有信號(hào)輸入，糾偏馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間取決于T2（初始設(shè)置1.3S）。

（3）糾偏馬達(dá)第一次轉(zhuǎn)動(dòng)之后，有一個(gè)暫停時(shí)間T3（T3初始設(shè)置為1分鐘），T3暫停時(shí)間內(nèi)，E檢測(cè)到的脈沖數(shù)為C1（C1理解為鋼帶輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)）。

（4）暫停過(guò)后，（暫停首次時(shí)間為T(mén)3，第二次時(shí)間為C1），糾偏馬達(dá)再次啟動(dòng)，但是以相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為T(mén)1，T1=0.8*T1。

（5）糾偏馬達(dá)回轉(zhuǎn)之后，有一個(gè)等待時(shí)間T4（T4初始設(shè)置為1分鐘），如果該時(shí)間內(nèi)B無(wú)信號(hào)輸入，糾偏馬達(dá)不會(huì)再次啟動(dòng)。

（6）如果等待時(shí)間T4內(nèi)B有信號(hào)輸入，開(kāi)始一輪新的糾偏，重復(fù)2-5的動(dòng)作。

注意：在第3步，糾偏馬達(dá)首次暫停時(shí)間為T(mén)3，但是計(jì)數(shù)器會(huì)記憶T3時(shí)間內(nèi)E所檢測(cè)到的脈沖數(shù)C1。如果T3>C1，下一個(gè)周期糾偏馬達(dá)的暫停時(shí)間會(huì)以C1為標(biāo)準(zhǔn)，即：E所檢測(cè)到的脈沖數(shù)=C1時(shí)暫停結(jié)束。

但是，如果在T5（1S）時(shí)間內(nèi)，檢測(cè)不到2個(gè)脈沖，則判斷為E故障，第3步的暫停時(shí)間重新為T(mén)3。

結(jié)束語(yǔ)

鋼帶跑偏是環(huán)形鋼帶傳送所面臨一個(gè)重要問(wèn)題。鋼帶如果發(fā)生跑偏將會(huì)對(duì)設(shè)備造成破壞，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鋼帶能達(dá)到100米/分鐘，跑偏時(shí)鋼帶產(chǎn)生巨大的切割力會(huì)損壞鋼帶兩邊的設(shè)備，還會(huì)使鋼帶自身發(fā)生卷邊，撕裂等損壞。環(huán)形鋼帶傳送設(shè)備一般要求工廠每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，要想在每年近8000工作時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)就要求配備鋼帶自動(dòng)糾偏設(shè)備。本文所論述的托輥式糾偏裝置是由上海銘客傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司自主研發(fā)的鋼帶糾偏裝置，已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)十多家企業(yè)，解決了鋼帶跑偏問(wèn)題。

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（作者單位：上海銘客傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司）