一种开卷张力控制装置及其控制系统的制作方法

1.本发明涉及石膏板生产技术领域，具体涉及一种开卷张力控制装置及其控制系统。


背景技术：

2.石膏板生产线纸卷开卷设备用于将纸卷进行开卷并运输到石膏板生产线上，主要由纸张拉出设备、张力检测装置和控制系统组成，其中张力检测装置的主要作用为检测设备运行中纸张的张力，检测信号进入控制系统，控制系统通过调节纸卷处刹车系统摩擦力的大小对纸张的张力进行调节，使得纸张的张力与石膏板生产线相适应，从而保证石膏板材生产线的正常运行。
3.现有技术中通过至少一个游动辊对纸张进行运输，张力检测装置设置在游动辊上，在存在多个游动辊的情况下，纸张在不同游动辊处的张力存在一定差异，根据多个张力检测装置的检测数据进行摩擦力调节无法使得所有游动辊处纸张的张力与石膏板生产线适应，单独通过牵拉某个游动辊课实现对单个游动辊处纸张张力的调整，但对游动辊处纸张张紧程度进行调节可能会造成相邻游动辊上纸张弯折程度增大，造成在游动辊处纸张容易弯折破损的问题，无法保证纸张的正常供应。
4.现有技术存在以下技术问题，单个游动辊的牵拉动作可能造成自身以及相邻游动辊上纸张弯折程度增大从而造成在游动辊处纸张容易弯折破损的问题导致无法保证纸张的正常供应。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种开卷张力控制装置及其控制系统，有效的解决了现有技术中的单个游动辊的牵拉动作可能造成自身以及相邻游动辊上纸张弯折程度增大从而造成在游动辊处纸张容易弯折的问题导致无法保证纸张的正常供应。
6.为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：一种开卷张力控制装置，具备：
7.游动辊，设置在供纸卷轴的下游端，所述游动辊设置为多个，所述游动辊用于支撑卷纸，并对卷纸进行运输；
8.输出驱动结构，设置在所述游动辊的下游端，所述输出驱动结构用于对卷纸进行支撑，并带动卷纸向前运输；
9.支撑调节架，设置在所述游动辊和所述输出驱动结构上，所述支撑调节架用于支撑所述游动辊和所述输出驱动结构，并带动所述游动辊和所述输出驱动结构平移，以调整卷纸在所述游动辊和所述输出驱动结构上的张紧程度；
10.受力平衡机构，设置在所述游动辊和所述输出驱动结构上，所述受力平衡结构用于支撑靠近所述游动辊和所述输出驱动结构侧面的卷纸，以调整卷纸在所述游动辊和所述输出驱动结构上的弯折角度；
11.制动机构，设置在所述供纸卷轴上，所述制动机构用于制动卷纸的运输工作；
12.在所述游动辊和所述输出驱动结构上均设置有张力传感器，所述张力传感器用于检测卷纸在所述游动辊和所述输出驱动结构上的张力，所述制动机构根据所述张力传感器的检测结果调整输出压力，所述支撑调节架根据所述张力传感器的检测结果做平移运动，所述受力平衡机构根据所述张力传感器的检测结果对所述游动辊和所述输出驱动结构侧面的卷纸进行支撑。
13.进一步地，所述输出驱动结构包括输出辊、同轴设置在所述输出辊上的第二驱动轴以及设置在所述输出辊上的第一驱动电机；
14.所述输出辊连接在所述第一驱动电机的输出端。
15.进一步地，所述支撑调节架包括安装底台、设置在所述安装底台上的安装槽、设置在所述安装槽内的第二驱动电机以及连接在所述第二驱动电机上的驱动螺纹杆；
16.所述驱动螺纹杆上螺纹连接有平移座，所述游动辊上同轴设置有第一驱动轴，所述第一驱动轴和所述第二驱动轴均垂直安装在所述平移座上。
17.进一步地，所述受力平衡机构包括转动设置在所述第一驱动轴和所述第二驱动轴上的第一转动架、转动设置在所述第一转动架上的第二转动架以及设置在所述第一转动架和所述第二转动架转动连接处的转动轴；
18.所述第一转动架设置为两个，且分别设置在所述第一驱动轴和所述第二驱动轴的两侧，所述转动轴上同轴设置有支撑辊；
19.所述支撑辊的半径小于所述游动辊、所述支撑辊的半径。
20.进一步地，所述第一转动架和所述第二转动架的夹角小于180
°
。
21.进一步地，所述第二转动架远离所述第一转动架的端部转动设置有立柱，所述立柱底部设置有调节座，所述平移座内设置有调节槽，所述调节座滑动设置在所述调节槽内。
22.进一步地，所述调节槽内设置有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出端连接有调节螺纹杆，所述调节座螺纹连接在所述调节螺纹杆上。
23.进一步地，所述游动辊和所述输出辊上两侧设置有环槽，所述环槽内安装有若干个红外传感器，所述红外传感器用于检测卷纸与所述游动辊和所述输出辊的距离；
24.所述第三驱动电机根据红外传感器的检测结果驱动，以带动支撑辊在游动辊和输出辊侧面对卷纸进行支撑。
25.进一步地，所述制动机构包括设置在所述供纸卷轴上的制动轴、设置在所述制动轴周侧的制动阀板、设置在所述制动阀板之间的制动气缸；
26.所述制动气缸驱动，以带动所述制动阀板靠近所述制动轴。
27.为解决上述技术问题，本发明还进一步提供下述技术方案：一种开卷张力控制系统，包括数据处理单元和控制模块；
28.所述数据处理单元内存储有张力阈值，所述数据处理单元与所述张力传感器电连接，所述数据处理单元用于接收所述张力传感器的检测数据并将其与张力阈值进行比对，所述控制模块根据比对结果控制所述制动机构、所述支撑调节架和所述受力平衡机构进行张力控制及弯折度调节工作。
29.本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：
30.本发明在游动辊和输出驱动结构处设置受力平衡机构，在游动辊和输出驱动结构
做平移动作时通过受力平衡机构在游动辊和输出驱动结构侧边对卷纸进行支撑，以改变卷纸在游动辊和输出驱动结构处的接触面积，并通过增加接触点和弯折点的方式调整单次弯折角度，调节了卷纸的弯折程度，减少了卷纸在弯折处破损的情况，保证了石膏板生产线卷纸供应端的正常运行。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
32.图1为本发明实施例提供的一种开卷张力控制装置的结构示意图；
33.图2为本发明实施例中支撑调节架和受力平衡机构的初始状态下的结构示意图；
34.图3为本发明实施例中支撑调节架和受力平衡机构的完成调节之后的结构示意图；
35.图4为本发明实施例中的输出驱动结构的结构示意图；
36.图5为本发明实施例提供的一种开卷张力控制系统的结构框图。
37.图中的标号分别表示如下：
38.1-游动辊；2-输出驱动结构；3-支撑调节架；4-受力平衡机构；5-制动机构；6-张力传感器；7-供纸卷轴；8-卷纸；9-环槽；10-红外传感器；
39.11-第一驱动轴；
40.21-输出辊；22-第二驱动轴；23-第一驱动电机；
41.31-安装底台；32-安装槽；33-第二驱动电机；34-驱动螺纹杆；35-平移座；
42.41-第一转动架；42-第二转动架；43-转动轴；44-支撑辊；45-立柱；46-调节座；47-调节槽；48-第三驱动电机；49-调节螺纹杆；
43.51-制动轴；52-制动阀板；53-制动气缸。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.如图1所示，本发明提供了一种开卷张力控制装置及其控制系统，其中，控制装置具备游动辊1、输出驱动结构2、支撑调节架3、受力平衡机构4和制动机构5，其中，游动辊1，设置在供纸卷轴7的下游端，游动辊1设置为多个，游动辊1用于支撑卷纸8，并对卷纸8进行运输；输出驱动结构2，设置在游动辊1的下游端，输出驱动结构2用于对卷纸8进行支撑，并带动卷纸8向前运输；支撑调节架3，设置在游动辊1和输出驱动结构2上，支撑调节架3用于支撑游动辊1和输出驱动结构2，并带动游动辊1和输出驱动结构2平移，以调整卷纸8在游动辊1和输出驱动结构2上的张紧程度；受力平衡机构4，设置在游动辊1和输出驱动结构2上，受力平衡结构4用于支撑靠近游动辊1和输出驱动结构2侧面的卷纸8，以调整卷纸8在游动
辊1和输出驱动结构2上的弯折角度；制动机构5，设置在供纸卷轴7上，制动机构5用于制动卷纸8的运输工作。
46.为了在张力控制过程中对游动辊1和输出辊21上的卷纸张力进行检测，在游动辊1和输出驱动结构2上均设置有张力传感器6，张力传感器6用于检测卷纸8在游动辊1和输出驱动结构2上的张力，制动机构5根据张力传感器6的检测结果调整输出压力，支撑调节架3根据张力传感器6的检测结果做平移运动，受力平衡机构4根据张力传感器6的检测结果对游动辊1和输出驱动结构2侧面的卷纸8进行支撑。
47.上述发明实施例中，在游动辊1和输出驱动结构2处设置受力平衡机构4，在游动辊1和输出驱动结构2做平移动作时通过受力平衡机构4在游动辊1和输出驱动结构2侧边对卷纸8进行支撑，以改变卷纸在游动辊1和输出驱动结构2处的接触面积，并通过增加接触点和弯折点的方式调整单次弯折角度，调节了卷纸8的弯折程度，减少了卷纸8在弯折处破损的情况，保证了石膏板生产线卷纸供应端的正常运行。
48.本发明中通过游动辊1为卷纸8提供支持，但是不提供向前运输的动力，通过输出驱动结构2带动卷纸8向前运输，本发明输出驱动结构2主要采取以下优选实施例，如图4所示，输出驱动结构2包括输出辊21、同轴设置在输出辊21上的第二驱动轴22以及设置在输出辊21上的第一驱动电机23；输出辊21连接在第一驱动电机23的输出端。
49.第一驱动电机23驱动带动第二驱动轴22转动，从而带动输出辊21上的卷纸8向前运输。
50.本发明中在张力传感器6检测到出现异常的情况下，需要驱动制动机构5、支撑调节架3或者受力平衡机构3，其中在异常情况为其中一处张力过大，另一处张力过小的情况下，不适用于驱动制动机构5进行张力控制，则需要对相应的支撑调节架3进行调节以带动相应游动辊1和输出辊21处的卷纸8的张紧程度进行调节。
51.本发明的支撑调节架3主要采取以下优选实施例，如图1所示，支撑调节架3包括安装底台31、设置在安装底台31上的安装槽32、设置在安装槽32内的第二驱动电机33以及连接在第二驱动电机33上的驱动螺纹杆34；驱动螺纹杆34上螺纹连接有平移座35，游动辊1上同轴设置有第一驱动轴11，第一驱动轴11和第二驱动轴22均垂直安装在平移座35上。
52.支撑调节架3的调节过程为，驱动第二驱动电机33带动驱动螺纹杆34转动，在驱动螺纹杆34的转动作用下，平移座35在安装槽32内平移，从而通过第一驱动轴11和第二驱动轴22带动游动辊1和输出辊21移动，游动辊1和输出辊21驱动可带动其上的卷纸8的张紧程度进行调节，从而实现在游动辊1和输出辊21上张力的调节。
53.本发明中在单个游动辊1和输出辊21上张力需要进行调节时，为了避免对相邻游动辊1或者输出辊21上卷纸8弯折程度的负面影响，可通过受力平衡机构4进行张力调节以及在支撑调节架3完成张力调节之后对游动辊1和输出辊21上的弯折程度进行调节，本发明的受力平衡机构4主要采取以下优选实施例，如图2和图3所示，受力平衡机构4包括转动设置在第一驱动轴11和第二驱动轴22上的第一转动架41、转动设置在第一转动架41上的第二转动架42以及设置在第一转动架41和第二转动架42转动连接处的转动轴43；第一转动架41设置为两个，且分别设置在第一驱动轴11和第二驱动轴22的两侧，转动轴43上同轴设置有支撑辊44。
54.本发明通过增加弯折点的方式可对游动辊1和输出辊21侧边的卷纸8进行拉动，以
增加卷纸8的张力，适用于卷纸8在游动辊1和输出辊21处张力较小的情况，在卷纸8在游动辊1和输出辊21处张力较大的情况下，则需要通过调节支撑调节架3。
55.上述为在张力出现问题通过受力平衡机构4进行调节的情况，也可通过受力平衡机构4对张力调节之后的游动辊1和输出辊21上的弯折程度进行调节。
56.为了给支撑辊44预留更多的安装空间以及初始状态下支撑辊44与卷纸8不接触，本实施例中需要使得支撑辊44的半径小于游动辊1、支撑辊44的半径，并且使得第一转动架41和第二转动架42的夹角小于180
°
。
57.本实施例中卷纸8的运输角度为60
°
，因此使得支撑辊44的半径小于游动辊1、支撑辊44的半径可避免支撑辊44在初始状态下与卷纸8接触，在实际应用过程中，根据卷纸8的运输角度确定支撑辊44和游动辊1、支撑辊44的半径的数量关系，再对支撑辊44的半径尺寸大小进行确定，另外，第一转动架41和第二转动架42的初始夹角也需要根据支撑辊44、游动辊1、支撑辊44的半径大小确定，初始情况下两个支撑辊44中心位置存在一定距离，因此第一转动架41和第二转动架42的初始夹角小于180
°
，并且在调节过程中，第一转动架41和第二转动架42的夹角逐渐变小。
58.为了带动第一转动架41和第二转动架42转动，本发明还做以下设计，第二转动架42远离第一转动架41的端部转动设置有立柱45，立柱45底部设置有调节座46，平移座35内设置有调节槽47，调节座46滑动设置在调节槽47内，在调节槽47内设置有第三驱动电机48，第三驱动电机48的输出端连接有调节螺纹杆49，调节座46螺纹连接在调节螺纹杆49上。
59.受力平衡机构4的调节过程为，如图2和图3所示，第三驱动电机48驱动带动调节螺纹杆49转动，在调节螺纹杆49的转动作用下，调节座46在调节槽47内滑动从而带动立柱45移动，立柱45移动带动第二转动架42转动，从而带动第一转动架41转动，第一转动架41和第二转动架42转动带动支撑辊44外移对卷纸8进行支撑。
60.为了对卷纸8的弯折程度进行检测，本发明做以下设计，游动辊1和输出辊21上两侧设置有环槽9，环槽9内安装有若干个红外传感器10，红外传感器10用于检测卷纸8与游动辊1和输出辊21的距离；第三驱动电机48根据红外传感器10的检测结果驱动，以带动支撑辊44在游动辊1和输出辊21侧面对卷纸8进行支撑。
61.上述实施例中，环槽9内设置的红外传感器10是均匀分布的，每隔一定距离设置红外传感器10，红外传感器10可以检测卷纸8在游动辊1和输出辊21上的接触面积，从而检测卷纸8在游动辊1和输出辊21上的弯折程度，弯折程度未小于一定的阈值时则说明需要对卷纸8的弯折程度进行调节。
62.作为本发明的另一实施例，也可以在游动辊1和输出辊21上的环槽9内对应阈值的位置周围设置红外传感器10，当对应阈值位置的红外传感器10检测到卷纸8与游动辊1和输出辊21存在一定距离则说明卷纸8的弯折程度适宜，当对应阈值位置的红外传感器10检测到卷纸8与游动辊1和输出辊21距离较小或者为0则说明卷纸8贴合在游动辊1和输出辊21上对应阈值位置，由此判断卷纸8在游动辊1和输出辊21上的弯折程度较大，需要对其进行调节。
63.本发明通过制动机构5在张力检测均过大或者过小时对张力进行调节，本发明的制动机构5主要采取以下优选实施例，制动机构5包括设置在供纸卷轴7上的制动轴51、设置在制动轴51周侧的制动阀板52、设置在制动阀板52之间的制动气缸53；制动气缸53驱动，以
带动制动阀板52靠近制动轴51，增加制动气缸53的驱动压力可增加制动轴51的摩擦力，从而实现对卷纸8的张力进行调节。
64.另外，为了对张力传感器6的数据进行处理和控制，如图5所示，本发明还提供了一种开卷张力控制系统，包括数据处理单元和控制模块；其中，数据处理单元内存储有张力阈值，数据处理单元与张力传感器电连接，数据处理单元用于接收张力传感器的检测数据并将其与张力阈值进行比对，控制模块根据比对结果控制制动机构5、支撑调节架3和受力平衡机构4进行张力控制及弯折度调节工作。
65.综上所述，本发明的主要实施过程为，将卷纸8端部带至输出辊21处并使其端部延伸至石膏板生产线上，第一驱动电机23驱动带动输出辊21转动，以带动卷纸8向前运输，张力传感器6实时监测卷纸8在游动辊1和输出辊21处的张力并传输至数据处理单元，数据处理单元用于接收张力传感器的检测数据并将其与张力阈值进行比对，当比对结果为一个或者多个比对结果均为张力较大或者较小时，控制模块控制驱动制动气缸53带动制动阀板52靠近制动轴51或者远离制动轴51，调整制动气缸53的驱动压力可调整制动轴51的摩擦力，从而实现对卷纸8的张力进行调节；当比对结果为一个或者多个比对结果为张力较大，但是存在一个或者多个比对结果为张力较小时，控制模块控制驱动对应位置的第二驱动电机33带动驱动螺纹杆34转动，带动平移座35在安装槽32内平移，从而通过第一驱动轴11和第二驱动轴22带动游动辊1和输出辊21移动，游动辊1和输出辊21驱动可带动其上的卷纸8的张紧程度进行调节，从而实现在特定游动辊1和输出辊21上张力的调节，以此实现单个游动辊1和输出辊21上张力的调整；针对上述情况中某个游动辊1和输出辊21上卷纸8张力较小的情况，也可通过受力平衡机构4对其进行张力调节，控制模块控制第三驱动电机48驱动带动调节螺纹杆49转动，带动支撑辊44外移对卷纸8进行支撑外拉，提高卷纸8在游动辊1和输出辊21处的张力；通过红外传感器10对游动辊1和输出辊21上卷纸8弯折程度进行实时监测，当检测到弯折程度超出一定阈值时，驱动第三驱动电机48驱动带动调节螺纹杆49转动，带动支撑辊44外移对卷纸8进行支撑，增加对卷纸8在游动辊1和输出辊21处的弯折点以此调整减小单次弯折角度，避免弯折较大易造成破损的情况。
66.以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。