基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生產(chǎn)作業(yè)中的張力控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無隔板過濾機(jī)芯 的恒張力控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 根據(jù)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范（GB50073-2001)，潔凈廠房設(shè)計必須做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì) 適用、安全可靠、確保質(zhì)量，并應(yīng)符合節(jié)約能源、勞動衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)的要求。高效空氣過濾 器HEPA(high efficiency particulate airfilter在額定風(fēng)量下，對粒徑大于等于0.3 μπι 粒子的捕集效率在99. 9%以上及氣流阻力在250Pa以下的空氣過濾器）是潔凈廠房主要耗 材。
[0003] HEPA濾芯的質(zhì)量指標(biāo)包括過濾效率（％ )、風(fēng)阻（5. 33cm/s)、使用壽命；玻璃纖維 的濾芯，過濾效果約為DOP 99. 97 %以上，風(fēng)阻>190pa，使用壽命一般為8~12個月。HEPA 主要由高效濾紙折疊而成，過濾效果明顯。在折疊過程中要求每一折高度相等，如有偏離會 造成高低不平，一般成規(guī)律性波浪，這會造成濾芯在風(fēng)機(jī)抽風(fēng)時產(chǎn)生震動，時間久了會出現(xiàn) 濾芯斷裂，失去過濾作用，影響到濾芯使用壽命。這要求生產(chǎn)設(shè)備的精確度要高，定長壓痕 精確，在以較高速度生產(chǎn)時，穩(wěn)定性要好。其中，影響精度的因素有：機(jī)械運(yùn)動精度、重復(fù)精 度、速度控制精度、張力控制精度等。其中恒張力控制是設(shè)備控制中一個非常重要的環(huán)節(jié)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力 控制系統(tǒng)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] 一種基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力控制系統(tǒng)，包括：工藝部分和控制部分，工藝部 分通過恒定的速度將卷繞在一料卷上的濾芯材料拉出，并依序?qū)V芯材料進(jìn)行壓波、切邊、 施膠、緩冷、起波的制造工藝，控制部分控制濾芯材料的張力恒定；
[0006] 其中，控制部分包括PLC控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及磁粉制動驅(qū)動器以及磁粉 制動器，PLC控制模塊通過預(yù)設(shè)的料卷直徑、料卷紙厚計算控制數(shù)據(jù)并輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進(jìn) 行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出的模擬電壓控制磁粉制動驅(qū)動器的輸出電流，輸出電流傳輸至磁粉制動 器，用以控制磁粉制動器在料卷上的阻力矩。
[0007] 較佳的，工藝部分包括：
[0008] 壓痕輥組，設(shè)置于料卷后方，用以對拉出的過濾芯材進(jìn)行壓波處理；
[0009] 牽引輥組，設(shè)置于壓痕輥組后方，用以對經(jīng)過壓波處理的過濾芯材進(jìn)行牽引；
[0010] 施膠輥組，設(shè)置于牽引輥組的后方，用以對經(jīng)過壓波處理的過濾芯材進(jìn)行施膠處 理；
[0011] 緩冷導(dǎo)輥，設(shè)置于施膠輥組后方，用以對經(jīng)過施膠處理的過濾芯材進(jìn)行緩冷處 理；
[0012] 起波輥組，設(shè)置于緩冷導(dǎo)輥后方，用以對經(jīng)過緩冷處理的過濾芯材進(jìn)行起波處理。
[0013] 較佳的，控制部分還包括：
[0014] 若干減速機(jī)，分別連接壓痕輥組、牽引輥組以及起波輥組；
[0015] 若干伺服電機(jī)，分別連接若干減速機(jī)；
[0016] 若干伺服驅(qū)動器，連接PLC控制模塊，并分別連接若干伺服電機(jī)。
[0017] 本發(fā)明較以往的控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容易控制的特點(diǎn)，特別是實(shí)際張 力的大小通過電流直接調(diào)節(jié)，改變了其他調(diào)節(jié)裝置的手工操作過程，使得操作簡單、準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0018] 圖1所示的是本發(fā)明的原理圖；
[0019] 圖2所示的是磁粉制動器的激磁電流和轉(zhuǎn)矩的曲線圖；
[0020] 圖3所示的是控制數(shù)據(jù)與料卷直徑關(guān)系的示意圖；
[0021] 圖4所示的是本發(fā)明恒張力的控制流程圖；
[0022] 圖5所示的是計算輸出模擬量的程序梯形圖；
[0023] 圖中：1.料卷；2.導(dǎo)輥；3.壓痕輥組；4.牽引輥組；5.施膠輥組；6.緩冷導(dǎo)輥； 7.起波輥組；8.減速機(jī)；9.伺服電機(jī)；10.磁粉制動器；11. PLC控制模塊；12.數(shù)模轉(zhuǎn)換模 塊；13.伺服驅(qū)動器；14.磁粉制動驅(qū)動器。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述 和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)例，并不是全部的實(shí)例，基于本發(fā)明 中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0025] 為了便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例作進(jìn)一步的 解釋說明，且各個實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0026] 本發(fā)明提供的基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力控制系統(tǒng)采用機(jī)、電、氣一體化控制； 生產(chǎn)效率高，操作簡單、穩(wěn)定可靠，用于生產(chǎn)玻璃纖維無隔板空氣過濾器芯。生產(chǎn)工藝流程： 過濾芯材一上卷一張力開卷一濾材壓波一切邊一施膠一緩冷一起波一成品冷卻成型一人 工分切。
[0027] 如圖1所示，系統(tǒng)包括兩個部分：工藝部分和控制部分。
[0028] 工藝部分包括：用來卷繞濾芯材料的料卷1，壓痕輥組3設(shè)置于料卷1的后方，用 以對拉出的過濾芯材進(jìn)行壓波處理，兩者中間設(shè)置有導(dǎo)輥2來導(dǎo)向以及使過濾芯材平整； 牽引輥組4設(shè)置于壓痕輥組3的后方，用以對經(jīng)過壓波處理的過濾芯材進(jìn)行牽引；施膠輥組 5設(shè)置于牽引輥組4的后方，用以對經(jīng)過壓波處理的過濾芯材進(jìn)行施膠處理；緩冷導(dǎo)輥6設(shè) 置于施膠輥組5的后方，用以對經(jīng)過施膠處理的過濾芯材進(jìn)行緩冷處理；起波輥組7設(shè)置于 緩冷導(dǎo)輥6后方，用以對經(jīng)過緩冷處理的過濾芯材進(jìn)行起波處理。
[0029] 控制部分包括：減速機(jī)8、伺服電機(jī)9、磁粉制動器10、PLC控制模塊11、數(shù)模轉(zhuǎn)換 模塊12以及磁粉制動驅(qū)動器14,減速機(jī)8分別連接壓痕輥組3、牽引輥組4以及起波輥組 7, PLC控制模塊11通過伺服驅(qū)動器13以及伺服電機(jī)來控制減速機(jī)8,從而以恒定的速度將 卷繞在一料卷1上的濾芯材料拉出，同時，PLC控制模塊11通過預(yù)設(shè)的料卷1直徑、料卷紙 厚計算控制數(shù)據(jù)并輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換模12塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出的模擬電壓控制磁粉制動驅(qū) 動器14的輸出電流，輸出電流傳輸至磁粉制動器10,用以控制磁粉制動器10在料卷1上的 阻力矩，使料卷1的張力恒定。
[0030] 本發(fā)明的原理如下：
[0031] 磁粉制動器10是一種新型的自動控制執(zhí)行元件，它根據(jù)電磁原理，調(diào)節(jié)激磁電流 可任意調(diào)節(jié)其傳遞的轉(zhuǎn)矩，激磁電流和轉(zhuǎn)矩在一定范圍內(nèi)成線性關(guān)系，如圖2所示。只有激 勵電流小于20 %額定電流時，產(chǎn)生較嚴(yán)重的非線性失真。當(dāng)激磁電流一定時，轉(zhuǎn)矩將會穩(wěn)定 輸出，與滑差速度無關(guān)。
[0032] 料卷1的半徑R隨時間而變化，實(shí)際的變化范圍由最大400mm逐漸變化到60mm左 右。在芯材線速度一定的條件下，張力F產(chǎn)生的力矩與磁粉制動器的制動力矩相等。即： M = T，T = FR。要使張力F恒定，必須使磁粉制動器產(chǎn)生的力矩與料卷的半徑R呈線性變 化。因?yàn)榱嘏c激勵電流成正比，所以只要保證激勵電流與料卷的半徑R呈線性關(guān)系，即能 使張力F恒定。若保持芯材張力恒定，需要得知芯材實(shí)際半徑，即可通過控制磁粉制動器的 勵磁電流實(shí)現(xiàn)張力F恒定。
[0033] 磁粉制動器10的激勵電流由磁粉制動驅(qū)動器14產(chǎn)生，給磁粉制動驅(qū)動器14輸入 0~IOV電壓可令其產(chǎn)生0~3A的電流。系統(tǒng)通過PLC控制模塊11通過預(yù)設(shè)的料卷直徑、 料卷紙厚計算控制數(shù)據(jù)，并向數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊12輸入控制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)模擬電壓U的輸出，由U 控制穩(wěn)流驅(qū)動器的輸出電流I，由I控制磁粉制動器作用在放卷軸上的阻力矩，從而達(dá)到調(diào) 節(jié)張力的目的。系統(tǒng)采用25匪，額定電流I. 24A的磁粉制動器10。
[0034] PLC控制模塊11要實(shí)現(xiàn)對張力的控制，必須確定模擬量輸出數(shù)據(jù)和力矩的函數(shù)關(guān) 系。此函數(shù)關(guān)系除了與磁粉制動器10的電流-力矩特性有關(guān)外，還與磁粉制動器10的電 壓-電流轉(zhuǎn)換特性有關(guān)，因此是一個復(fù)合的關(guān)系函數(shù)。實(shí)測數(shù)據(jù)確定法是工程應(yīng)用上確定 復(fù)合函數(shù)常采用的一種方法。現(xiàn)通過實(shí)際測量，能得到如表1所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0035]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：工藝部分和控制 部分，所述工藝部分通過恒定的速度將卷繞在一料卷上的濾芯材料拉出，并依序?qū)V芯材 料進(jìn)行壓波、切邊、施膠、緩冷、起波的制造工藝，所述控制部分控制濾芯材料的張力恒定； 其中，所述控制部分包括PLC控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及磁粉制動驅(qū)動器以及磁粉 制動器，所述PLC控制模塊通過預(yù)設(shè)的料卷直徑、料卷紙厚計算控制數(shù)據(jù)并輸入所述數(shù)模 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出的模擬電壓控制所述磁粉制動驅(qū)動器的輸出電流，所述輸出 電流傳輸至所述磁粉制動器，用以控制所述磁粉制動器在所述料卷上的阻力矩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 工藝部分包括： 壓痕輥組，設(shè)置于所述料卷后方，用以對拉出的過濾芯材進(jìn)行壓波處理； 牽引輥組，設(shè)置于所述壓痕輥組后方，用以對經(jīng)過壓波處理的過濾芯材進(jìn)行牽引； 施膠輥組，設(shè)置于所述牽引輥組的后方，用以對經(jīng)過壓波處理的過濾芯材進(jìn)行施膠處 理； 緩冷導(dǎo)輥，設(shè)置于所述施膠輥組后方，用以對經(jīng)過施膠處理的過濾芯材進(jìn)行緩冷處 理； 起波輥組，設(shè)置于所述緩冷導(dǎo)輥后方，用以對經(jīng)過緩冷處理的過濾芯材進(jìn)行起波處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力控制系統(tǒng)，其特征在于，所述 控制部分還包括： 若干減速機(jī)，分別連接所述壓痕輥組、所述牽引輥組以及所述起波輥組； 若干伺服電機(jī)，分別連接所述若干減速機(jī)； 若干伺服驅(qū)動器，連接所述PLC控制模塊，并分別連接所述若干伺服電機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于無隔板過濾機(jī)芯的恒張力控制系統(tǒng)，包括：工藝部分和控制部分，工藝部分通過恒定的速度將卷繞在一料卷上的濾芯材料拉出，并依序?qū)V芯材料進(jìn)行壓波、切邊、施膠、緩冷、起波的制造工藝，控制部分控制濾芯材料的張力恒定；其中，控制部分包括PLC控制模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及磁粉制動驅(qū)動器以及磁粉制動器，PLC控制模塊通過預(yù)設(shè)的料卷直徑、料卷紙厚計算控制數(shù)據(jù)并輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出的模擬電壓控制磁粉制動驅(qū)動器的輸出電流，輸出電流傳輸至磁粉制動器，用以控制磁粉制動器在料卷上的阻力矩。
【IPC分類】B65H23-185
【公開號】CN104724529
【申請?zhí)枴緾N201510044590
【發(fā)明人】孫嵐, 李洪群
【申請人】蘇州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月28日