宽幅帘布分切机控制系统设计

2016-11-28赵杰

橡塑技术与装备 2016年3期

关键词：分切帘布宽幅

赵杰

(杭州朝阳橡胶有限公司，浙江杭州 310018)

宽幅帘布分切机控制系统设计

Control system design for wide cord cutting machine

赵杰

(杭州朝阳橡胶有限公司，浙江杭州 310018)

宽幅帘布在轮胎制造工艺过程中，属于辅助制品，但因分切过程步骤多、搬运多、等待多、消耗多无形中增加了轮胎的制造成本。为了解决上述问题，我公司自行设计了一条宽幅帘布分切机生产线，该生产线由导开装置、分切装置和卷取装置组成，能完成对宽幅帘布的导开、分切、分切后卷取等功能，成功实现了简化生产过程，提高生产效率，降低生产成本的目标，在人力成本、材料成本和时间成本等方面均获得了良好的经济效益。

宽幅帘布分切机；控制系统；设计

宽幅帘布在轮胎制造工艺过程中，属于辅助制品，其经分切后用在钢丝圈包布缠绕机上。在实际分切加工过程中，具体可分为三个步骤：第一步，先通过一分二设备将宽幅帘布对剖；第二步，通过多刀纵裁设备裁切；最后，通过重缠机设备进行卷取。

虽然宽幅帘布价格在轮胎成本中所占比例很低，但因分切过程步骤多、搬运多、等待多、消耗多无形中增加了轮胎的制造成本。为了简化生产过程，提高生产效率、降低生产成本，决定自行设计一条宽幅帘布分切机生产线，该生产线由导开装置、分切装置和卷取装置组成，能完成对宽幅帘布的导开、分切、分切后卷取等功能，成功实现了简化生产过程，提高生产效率，降低生产成本的目标，自投入生产后，获得了良好的经济效益。

1 宽幅帘布分切机的工作原理及技术参数

宽幅帘布分切机主要由导开装置、分切装置和卷取装置组成，能完成对宽幅帘布的导开、分切、分切后卷取等功能，如图1所示。

1.1 导开装置

导开装置由焊接机架、传动部分、帘布导开轴、垫布卷取轴、导轨副、机架移动部分和过渡辊等组成。

1.2 分切装置

分切装置主要由机架、主牵引装置、对中装置、裁刀装置组成，切刀的结构形式采用气动滚刀压切方式，切刀共有51把，每把气动滚刀均由一个小气缸控制，然后整体安装在刀架上，该位置预留裁切刀安装位置，可以根据工艺需要选择不同的分切方式。

1.3 卷取装置

它是由机架、两套电机减速机组、气动离合器等组成，分上下二个工位，每个工位可卷取26个分切后的帘布。另外在卷取机架上方装有两套收废边装置。

宽幅帘布分切机技术参数如表1所示。

2 宽幅帘布分切机控制系统设计

2.1 电气选型

宽幅帘布分切机控制系统主要包括PLC、变频器和电机。

表1 宽幅帘布分切机技术参数

PLC作为控制系统的核心部件，其控制性能决定着整套设备的运行性能。PLC控制性能的指标很多，最主要的是输入/输出点个数、程序存储容量以及扫描速度。宽幅帘布分切机属于小型设备，在对比PLC各品牌系列的性价比后，选择了三菱公司的小型PLC FX系列中的FX2n。

图1 宽幅帘布分切机组成示意图

变频器选用三菱小型变频器FR-E740系列。三菱FR-E740系列变频器最显著的特点是小型、高性能、价格经济、故障少，并且由于自带控制面板，可以更为方便的调节参数与查看故障信息，在小型设备上的应用十分广泛。

电机分为导开电机、分切电机和卷取电机，分别选用3 kW、4 kW、2.2 kW变频电机。

2.2 控制原理

整个控制系统主要分为导开、分切和卷取，各部分控制方法如下所述。

导开部分：帘布导开为被动导开方式，通过调节气动阻尼器气源压力来调整摩擦力，由摩擦力来控制帘布的张力，防止帘布惯性导开过大。整个机架装在4个导轨副的滑块上，所有装在机架上的部分和机架一起，通过液压纠偏定中装置使之左右移动，在测量头的检测和油缸执行器控制下达到帘布定中心的目的。导开的速度是通过储布部分的浮动辊位置来控制的。浮动辊上装有位置检测开关，根据浮动辊位置控制帘布导开速度。

分切装置：该部分安装有BST对中装置保证宽幅帘布纵裁精度±1.5 mm，裁刀由精密调压阀控制，需要合适的压力才能将帘布均匀分切开。

卷取部分：卷取张力通过调节气动离合器的气源压力来调整。

2.3 控制程序

宽幅帘布分切机控制程序主要完成设备启/停、手/自动的切换以及运行速度的计算。设备运行前首先需要完成安全装置的检测，检测完成并选定手动或者自动模式后，设备即可开启，运行过程中还需要检测各电机是否过载，安全装置是否有动作，同时还需要计算各段运行速度，以实现各段速度的匹配，防止宽幅帘布打折或者拉伸。具体的控制流程如图2所示。