陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機械有限公司

創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機的設(shè)計

Innovative High Speed Tissue Rewinder

陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機械有限公司

2016年5月，英國愛丁堡Tmrewinder2750高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機試車成功，這是濰坊凱信機械有限公司自主設(shè)計的第一臺車速為1,200m/min的高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機。本文對創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機進行了具體闡述，并詳細介紹了從退紙機到卸紙臺各個部分的構(gòu)造及功能。

高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機；退紙壓臂壓力控制；紙輥橫向擺動；穩(wěn)紙器；自動放紙芯；紙芯夾緊壓力自動調(diào)整；壓輥安全裝置

由于衛(wèi)生紙必須保持一定的松厚度和柔軟度，因此衛(wèi)生紙復(fù)卷機的設(shè)計和傳統(tǒng)復(fù)卷機的設(shè)計有較大區(qū)別，壓輥壓力要求恒定值，整個分切系統(tǒng)和控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)復(fù)卷機也有很大區(qū)別。其工作原理：從衛(wèi)生紙機上取下的紙卷被安置到退紙架上，退紙壓臂在氣缸帶動下，將皮帶壓在紙卷上，并與紙卷保持一定角度，電機帶動皮帶轉(zhuǎn)動，使紙輥繞退紙軸旋轉(zhuǎn)，紙幅經(jīng)過穩(wěn)紙器，通過弧形桿調(diào)整紙幅舒展度，由分切刀將紙幅分割成所需要的寬度，在壓輥的壓力下，將紙卷復(fù)卷為成品紙卷，卸紙斗將成品紙卷放置在地面。整套設(shè)備由退紙部、分切系統(tǒng)、推紙輥系統(tǒng)、紙芯夾緊系統(tǒng)、直徑檢測裝置、卸紙斗裝置及安全防護裝置組成。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 衛(wèi)生紙復(fù)卷機的結(jié)構(gòu)

1 退紙部

退紙部主要由退紙架、齒輪電機、皮帶張緊裝置、導(dǎo)輥、穩(wěn)紙器、弧形桿等構(gòu)成。如圖2所示。

圖2 退紙部

（1）退紙壓臂壓力控制直接影響放卷質(zhì)量，壓臂壓力大，易將紙卷磨損；壓臂壓力小，則不能使紙卷轉(zhuǎn)動。為此編制了計算軟件，根據(jù)氣缸推力與壓臂與紙輥角度關(guān)系計算紙輥受壓力，并將其計算值整理，較好地解決了壓輥壓臂壓力控制的問題。如圖3所示。

（2）橫向擺動主要功能是消除紙幅定量差，有助于張力控制。退紙架設(shè)有橫向擺動裝置，通過齒輪電機帶動機構(gòu)橫向調(diào)整，橫向調(diào)整后，可以將卷筒紙定為縱切中心。因此，在復(fù)卷機的兩側(cè)可取得所需的紙邊寬度，橫向調(diào)整距離±50mm，當(dāng)母輥到達最大直徑時，限位開關(guān)關(guān)閉齒輪電機，通過油嘴來完成調(diào)整螺栓潤滑。

2 分切刀系統(tǒng)

如圖4，分切系統(tǒng)是一種單獨的剪切切紙系統(tǒng)，上刀架安裝在切紙部立柱的橫梁上，采用線性導(dǎo)軌定位，并帶有機械停止裝置，切刀架在線性軸承上滑動，與底刀氣動嚙合，上下刀定位通過手輪和齒輪齒條系統(tǒng)同時定位。本系統(tǒng)分切刀底刀軸為長供氣式氣漲軸，可以保證分切時不至與刀套脫開，增加系統(tǒng)安全性。

圖4 分切系統(tǒng)

3 推紙輥系統(tǒng)

如圖5所示，在復(fù)卷過程中，當(dāng)紙輥到達預(yù)定輥徑時，紙輥推出裝置在氣缸推動下將紙輥推出，紙芯在上方壓板重力下將紙芯緊壓在紙芯槽內(nèi)，當(dāng)?shù)竭_兩底輥中心位置附近時，紙芯重力大于壓板重力對紙芯槽的施加力，紙芯從紙芯槽內(nèi)滑落至預(yù)定位置，完成自動放紙芯動作。在紙輥推出過程中，推出臂一直跟隨紙輥運動，這樣可以保證紙輥在推出過程中，減少紙輥回彈作用。同時紙輥推出與放紙芯動作同時進行，也節(jié)省了操作時間。

圖5 推紙輥系統(tǒng)

4 紙芯夾緊系統(tǒng)

如圖6所示，自動放紙芯系統(tǒng)將紙芯放置完畢后，用油缸夾緊紙芯，可以防止卷取過程中紙芯的軸向串動，并帶有手輪調(diào)整機構(gòu)，能夠?qū)埿镜奈恢眠M行微調(diào)。油缸采用風(fēng)油增壓系統(tǒng)，將空氣壓轉(zhuǎn)換成壓力相同的油壓，用油壓來驅(qū)動執(zhí)行元件，可消除空氣的壓縮性帶來的問題，啟動時和負載變動時，也能得到平穩(wěn)的運動速度。紙芯夾緊頂頭升降由比例閥、傳感器控制，上升下降各有限位，氣缸帶有檢測開關(guān)。系統(tǒng)通過油缸升降裝置來垂直滑動，油缸上方帶有同步軸裝置，保證兩側(cè)同步升降。紙芯夾緊通過液壓控制系統(tǒng)實現(xiàn)紙芯頂頭的壓力調(diào)節(jié)，使紙輥保持合適的松緊度，油缸壓力由PLC程序通過預(yù)設(shè)數(shù)值來控制。

圖6 紙芯夾緊系統(tǒng)

5 直徑檢測裝置

如圖7所示，直徑檢測裝置包括固定于機架上的標尺和安裝于紙芯提升裝置上的指示計，通過光柵尺來測定紙卷直徑，指示紙卷直徑大小。光柵尺作為測量系統(tǒng)運行極其快速、準確，可在數(shù)微秒內(nèi)提供測得的位置值，控制器可實時接收增量位置信號。

圖7 直徑檢測裝置

6 壓輥系統(tǒng)（如圖8）

由于衛(wèi)生紙?zhí)厥庖?，在剛開始復(fù)卷時，壓輥壓在紙輥上，使紙輥保持一定壓力，當(dāng)?shù)竭_一定直徑時，壓輥對紙輥微壓，使紙輥處于兩底輥中心。復(fù)卷機壓輥自動控制系統(tǒng)根據(jù)成品卷直徑及自動系統(tǒng)中設(shè)定的直徑曲線，來控制壓輥載荷。當(dāng)卷取直徑較大時，紙輥達到預(yù)定直徑時將壓輥升起，壓輥臂處于豎直狀態(tài)時，小氣缸軸伸出將壓輥臂鎖定在上方，以防對工作人員造成人身傷害，當(dāng)壓輥臂對紙輥作用時，氣缸收縮，壓輥臂解除鎖定并下降，對紙輥施加壓力。

圖8 壓輥系統(tǒng)

7 卸紙斗裝置

卸紙臺由兩個油缸控制實現(xiàn)成品紙輥卸載，并配有檢測開關(guān)，可檢測紙輥是否在卸紙斗上及對射開關(guān)，有工作人員在卸紙斗處時，卸紙斗不動作，增加系統(tǒng)安全性。

8 安全防護裝置

如圖9所示，安全防護裝置主要由防護罩、整體防護欄桿、滑動門及轉(zhuǎn)動門組成，通過地腳螺栓固定于地面上，防護欄上裝有檢測開關(guān)，與主傳動聯(lián)鎖，當(dāng)有人員進入時，車速限定在200m/min內(nèi)。

圖9 安全防護裝置

總之，從整個結(jié)構(gòu)設(shè)計來看，該機型結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，能夠適應(yīng)車速800m/min衛(wèi)生紙機，如增加一組退紙裝置，可適應(yīng)車速1,100m/min以上衛(wèi)生紙機。

[1]華南工學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院.制漿造紙機械與設(shè)備[M].

[2]夏吉瑞，張鳳玉.高速衛(wèi)生紙機智能化[J].中華紙業(yè)，2016，(8).

[3]孫桓，李繼慶.機械原理教程[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社.

（轉(zhuǎn)載自《中華紙業(yè)》，2016年第20期）