趙杰

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

寬幅簾布分切機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Control system design for wide cord cutting machine

趙杰

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

寬幅簾布在輪胎制造工藝過程中，屬于輔助制品，但因分切過程步驟多、搬運(yùn)多、等待多、消耗多無形中增加了輪胎的制造成本。為了解決上述問題，我公司自行設(shè)計(jì)了一條寬幅簾布分切機(jī)生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線由導(dǎo)開裝置、分切裝置和卷取裝置組成，能完成對寬幅簾布的導(dǎo)開、分切、分切后卷取等功能，成功實(shí)現(xiàn)了簡化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，在人力成本、材料成本和時(shí)間成本等方面均獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

寬幅簾布分切機(jī)；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

寬幅簾布在輪胎制造工藝過程中，屬于輔助制品，其經(jīng)分切后用在鋼絲圈包布纏繞機(jī)上。在實(shí)際分切加工過程中，具體可分為三個(gè)步驟：第一步，先通過一分二設(shè)備將寬幅簾布對剖；第二步，通過多刀縱裁設(shè)備裁切；最后，通過重纏機(jī)設(shè)備進(jìn)行卷取。

雖然寬幅簾布價(jià)格在輪胎成本中所占比例很低，但因分切過程步驟多、搬運(yùn)多、等待多、消耗多無形中增加了輪胎的制造成本。為了簡化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本，決定自行設(shè)計(jì)一條寬幅簾布分切機(jī)生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線由導(dǎo)開裝置、分切裝置和卷取裝置組成，能完成對寬幅簾布的導(dǎo)開、分切、分切后卷取等功能，成功實(shí)現(xiàn)了簡化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，自投入生產(chǎn)后，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 寬幅簾布分切機(jī)的工作原理及技術(shù)參數(shù)

寬幅簾布分切機(jī)主要由導(dǎo)開裝置、分切裝置和卷取裝置組成，能完成對寬幅簾布的導(dǎo)開、分切、分切后卷取等功能，如圖1所示。

1.1 導(dǎo)開裝置

導(dǎo)開裝置由焊接機(jī)架、傳動部分、簾布導(dǎo)開軸、墊布卷取軸、導(dǎo)軌副、機(jī)架移動部分和過渡輥等組成。

1.2 分切裝置

分切裝置主要由機(jī)架、主牽引裝置、對中裝置、裁刀裝置組成，切刀的結(jié)構(gòu)形式采用氣動滾刀壓切方式，切刀共有51把，每把氣動滾刀均由一個(gè)小氣缸控制，然后整體安裝在刀架上，該位置預(yù)留裁切刀安裝位置，可以根據(jù)工藝需要選擇不同的分切方式。

1.3 卷取裝置

它是由機(jī)架、兩套電機(jī)減速機(jī)組、氣動離合器等組成，分上下二個(gè)工位，每個(gè)工位可卷取26個(gè)分切后的簾布。另外在卷取機(jī)架上方裝有兩套收廢邊裝置。

寬幅簾布分切機(jī)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

2 寬幅簾布分切機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 電氣選型

寬幅簾布分切機(jī)控制系統(tǒng)主要包括PLC、變頻器和電機(jī)。

表1 寬幅簾布分切機(jī)技術(shù)參數(shù)

PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件，其控制性能決定著整套設(shè)備的運(yùn)行性能。PLC控制性能的指標(biāo)很多，最主要的是輸入/輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)、程序存儲容量以及掃描速度。寬幅簾布分切機(jī)屬于小型設(shè)備，在對比PLC各品牌系列的性價(jià)比后，選擇了三菱公司的小型PLC FX系列中的FX2n。

圖1 寬幅簾布分切機(jī)組成示意圖

變頻器選用三菱小型變頻器FR-E740系列。三菱FR-E740系列變頻器最顯著的特點(diǎn)是小型、高性能、價(jià)格經(jīng)濟(jì)、故障少，并且由于自帶控制面板，可以更為方便的調(diào)節(jié)參數(shù)與查看故障信息，在小型設(shè)備上的應(yīng)用十分廣泛。

電機(jī)分為導(dǎo)開電機(jī)、分切電機(jī)和卷取電機(jī)，分別選用3 kW、4 kW、2.2 kW變頻電機(jī)。

2.2 控制原理

整個(gè)控制系統(tǒng)主要分為導(dǎo)開、分切和卷取，各部分控制方法如下所述。

導(dǎo)開部分：簾布導(dǎo)開為被動導(dǎo)開方式，通過調(diào)節(jié)氣動阻尼器氣源壓力來調(diào)整摩擦力，由摩擦力來控制簾布的張力，防止簾布慣性導(dǎo)開過大。整個(gè)機(jī)架裝在4個(gè)導(dǎo)軌副的滑塊上，所有裝在機(jī)架上的部分和機(jī)架一起，通過液壓糾偏定中裝置使之左右移動，在測量頭的檢測和油缸執(zhí)行器控制下達(dá)到簾布定中心的目的。導(dǎo)開的速度是通過儲布部分的浮動輥位置來控制的。浮動輥上裝有位置檢測開關(guān)，根據(jù)浮動輥位置控制簾布導(dǎo)開速度。

分切裝置：該部分安裝有BST對中裝置保證寬幅簾布縱裁精度±1.5 mm，裁刀由精密調(diào)壓閥控制，需要合適的壓力才能將簾布均勻分切開。

卷取部分：卷取張力通過調(diào)節(jié)氣動離合器的氣源壓力來調(diào)整。

2.3 控制程序

寬幅簾布分切機(jī)控制程序主要完成設(shè)備啟/停、手/自動的切換以及運(yùn)行速度的計(jì)算。設(shè)備運(yùn)行前首先需要完成安全裝置的檢測，檢測完成并選定手動或者自動模式后，設(shè)備即可開啟，運(yùn)行過程中還需要檢測各電機(jī)是否過載，安全裝置是否有動作，同時(shí)還需要計(jì)算各段運(yùn)行速度，以實(shí)現(xiàn)各段速度的匹配，防止寬幅簾布打折或者拉伸。具體的控制流程如圖2所示。

圖2 控制流程圖

寬幅簾布分切機(jī)自動狀態(tài)下生產(chǎn)線速度由分切電機(jī)速度決定，分切速度通過電位器輸出的模擬量信號進(jìn)行控制，調(diào)速范圍為0～20 m/min。其余各段之間的速度利用浮動輥進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過檢測浮動輥上下運(yùn)動輸出的模擬量信號，對各段基礎(chǔ)速度進(jìn)行相加或相減，保證浮動輥處于中間位置，從而完成速度的匹配。

3 效益分析

寬幅簾布分切機(jī)投入生產(chǎn)后，運(yùn)行穩(wěn)定，故障率低，成功實(shí)現(xiàn)了簡化生產(chǎn)過程，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)，在人力成本、材料成本和時(shí)間成本等方面均獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

TQ330.493

1009-797X(2016)03-0057-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.03.014

趙杰（1985-），男，工程師，主要從事設(shè)備技術(shù)與管理工作。

2015-05-20