四层瓦楞纸制板机控制系统

2020-09-22张明泽

中国设备工程 2020年18期

张明泽

（鞍山市城市建设发展中心，辽宁鞍山 114000）

目前，我国瓦楞纸板主要采用五层和七层，仅五层板就占总量的60%以上，七层板占总量20%，而美国的三层纸板产量占瓦楞纸板总量的90%，相比之下，我国瓦楞纸板工业原纸消耗量巨大，层数越多原纸消耗就多，成本就越高，中国每年对高强度原纸主要依赖于进口，这样就浪费了大量的外汇，又过度消耗资源，既不经济也不利于企业竞争。通常使用的瓦楞有U 型、V型和UV型。U 型瓦楞楞顶是圆的，它的结构富有弹性，压时手感柔软，在弹性变形范围内具有很强的弹性恢复力。U 型楞的使用寿命比V型楞长,U 型楞有利于提高机械粘合速度，黏合后瓦楞纸变化小，缺点是黏合剂用量大。V型瓦楞整个楞由直线组合而成。所生产的瓦楞纸板坚硬，其平面压力强度比U 型瓦楞纸板高，黏合剂用量较U 型楞少；缺点是生产的瓦楞纸板一旦受力超过弹性极限就完全丧失恢复力，瓦楞辊制造工艺复杂，经常发生楞顶断裂，瓦楞辊磨损较U 型楞快。此外，根据U、V型瓦楞的优缺点，一种介于他们之间的“UV”型瓦楞应运而生，这种形状的瓦楞弥补了U 型楞和V型楞的缺点。

为此，本文对四层瓦楞(UV型)纸制板机的控制系统进行了设计。四层瓦楞纸板与五层瓦楞纸板相比具有相同的抗压性和缓冲性，但就其成本而言，四层瓦楞纸节省了一层楞芯纸和两层施胶，生产成本至少降低20%。所以，取代五层瓦楞纸是一种必然的趋势。

1 瓦楞纸制板机的机械结构

瓦楞纸制板机原理如图1 所示，主要由上下对称的两套驱动电机、传动机构、施胶机构和导纸机构组成，实现压制瓦楞、加热、施胶、粘贴等工艺过程。具体工作原理如下。

图1 瓦楞纸生产线原理图

瓦楞原纸7-1（7-2）通过传送辊8-1（8-2）传送给上下加热瓦楞辊2（3），将原纸压制成瓦楞后，通过施胶辊1-1（1-2）施胶，箱板纸9-1（9-2）通过传送辊8-3（8-4）加热传送给热压力辊4 (5)，将压制成型的瓦楞纸与箱板纸黏接、压合，然后，通过拖胶辊1-3（1-4）施胶，最后，经过热压传送带6-1（6-2）压制成四层瓦楞纸。为了保证瓦楞纸顺利传送，在热压力辊4（5）附近设有风手链10，由风泵提供风源。

2 瓦楞纸制板机控制系统

2.1 控制策略

本文的四层瓦楞纸采用UV型瓦楞，它具有U、V型的优点，既有良好的缓冲性，又有高耐压性。其结构特点是两层瓦楞纸板UV型峰对峰粘贴，平面隔板位于外侧。为了保证瓦楞纸的峰对峰粘贴，设计了控制系统。主要由厚度控制系统、行星齿轮控制、控制算法等组成。

2.2 瓦楞纸厚度控制系统

瓦楞纸在严格的峰对峰粘贴情况下，则其厚度是5mm。若输出的厚度相对误差范围在±5%内，都可以认为输出的瓦楞纸能达到防震、抗压等要求。设计选择红外线吸收式红外激光测厚。

2.2.1 红外线吸收式红外激光测厚原理

红外能量吸收测厚的原理是根据PET 分子对近红外波长的吸收比较强烈来测量薄膜厚度。图2 是一种红外能量吸收法测厚的原理图。根据物质对放射线的吸收或散射特性，当放射线穿过物质时，强度将随之减弱，而减弱量与被测物的厚度有对应关系。

图2 红外能量吸收法瓦楞纸测厚原理图

从上述原理图可以看出，红外线能量吸收测厚仪不需要复杂的接收装置。因此，设备轻便。

2.2.2 测量元件的选择

红外激光测厚最主要的部件是红外激光管，以下是对红外激光管的选型。红外能量吸收法，即透过一定厚度的薄膜发射一束红外激光，通过测量该光束被吸收的程度，确定薄膜的厚度。吸收度符合Lamber－Beer 定律，即：或式中I0为入射光强，I 为初射光强，B为吸收系数，d 为瓦楞纸厚度，E 为吸收光度。在保证红外光能够透射的前提下，待测薄膜对红外光的吸收越多，得到的信号差值越大，也就越能保证测量的准确性。如何选择激光束的波长也是要考虑的问题，可以借鉴薄膜的红外透射光谱曲线试验来选定激光束波长。