| 标题 | 纸面石膏板同步高速自动接纸机系统开发及应用 |
| 范文 | 张军 摘 要：采用了高速同步粘接的先进接纸方案，自动化程度高，操作简便，具有稳定性、可靠性高的特点。本文介绍了石膏板生产中一种高速同步自动粘接护面纸的设计方案和相关设备。 关键词：石膏板生产；高速；自动；接纸机；新技术 中图分类号： TQ177 文献标识码：A 1立项背景 在为石膏板生产供给护面纸的供纸机上，一纸卷用完后更换纸卷是一项必须完成的工作。人们希望供纸机在运转过程中完成更换纸卷，即进行自动接纸。自动接纸主要有两种基本形式：即零速接纸和高速接纸。零速接纸是指纸卷在接纸的瞬间纸带的速度为零，也就是在接纸的时刻，用于接纸的纸带和被接的纸带速度均为零，而主线可以不降速继续生产。为保证接纸过程中主线不降速停机，故零速自动接纸系统设有储纸机构。 高速自动接纸就是整个接纸过程都是在纸带高速运动的情况下自动完成的。要求正在使用的纸卷用到规定的直径时（通常称旧纸卷用完时），自动准确无误地将新旧纸卷的纸带粘贴在一起，并及时将旧纸卷纸带切断，新纸卷的纸带及时供给生产使用。因高速自动接纸过程中纸带并不停止运动，可以继续对生产线供纸，所以不需要设置储纸机构。 针对北新建材石膏板生产线原有接纸机占地面积大、储纸辊多、调整跑偏困难、人工接纸劳动强度大的问题，设计开发了新型自动接纸机及其控制系统。 2项目的研究工作 自动接纸机主要由上纸装置，接纸装置，张力控制装置，辅助装置四部分组成，根据总体控制方案和模块化的设计思想，其控制系统主要分为高速接纸控制和放卷控制两大部分，其中高速接纸控制由上纸接纸控制、速度同步控制和气路控制组成，放卷控制由气路控制和张力控制组成。 2.1上纸装置 该设备为旋转结构，主要包括上纸回转臂、纸卷胀紧机构、纸卷轴转动机构、纸卷制动机构，还包括一台上纸用电葫芦。两组对称的回转臂有两个工位，可放两卷纸卷。每组回转臂上安装一个可拆卸的气胀轴，纸卷就安装在气胀轴上，由气动制动器产生制动力矩来控制纸卷的松紧。上纸时，先将气胀轴穿入新纸卷中，调整好距离使纸卷位于气胀轴中央，给气胀轴充气使纸卷固定在气胀轴上，然后用电葫芦吊装到安装在回转臂上的安全夹头内。自动接纸前，在新纸卷上贴上双面胶带，回转臂在电机带动下向前转动，将新纸卷由上纸位置移动至接纸位置，同时旧纸卷所在回转臂向后转动至上纸位置，旧纸卷在改向辊导引下继续出纸，待接纸完成后，卸下气胀轴，拆下旧纸卷纸芯，重新装上新纸卷，等待下一次接纸。因为该装置兼具接纸前新卷的上纸功能和接纸后旧卷的退纸功能，所以既是上纸装置，又是退纸装置。 2.2接纸装置 机架整体安装在导轨上，机架可前后移动的。该部分主要包括部件如下：接头器、压紧机构、张力检测机构、切刀机构、加速皮带机构和机架行走机构。 接头器：该机构回转运动由气缸驱动。不接纸时接头器处于收回位置，接纸时该机构与压紧机构一起伸出，到达工作位。使加压辊弹起后能与纸卷紧密接触（相切），为接纸做准备。 压紧机构：主要由胶辊和加压气缸构成，安装在接头器上。接纸时电磁阀导通，胶辊在加压气缸的带动下快速弹起，与待接纸卷紧密接触，将旧纸与贴了双面胶的新纸紧紧地压在一起，使新纸与旧纸牢固粘接。 切刀机构：在胶辊弹出，新纸与旧纸粘接上后，切刀快速弹出切断旧纸，然后自动收回，完成一次接纸过程。 加速皮带机构：主要由加速皮带摆臂、皮带机及驱动电机构成。本项目开发的接纸机是高速接纸机，接纸时纸带一直处于高速运转状态。在粘接前必须将新纸卷加速到与旧纸卷线速度同步的速度，具体动作为：加速皮带摆臂驱动气缸伸出，放下加速皮带摆臂，使皮带与新纸卷外径相切，启动加速皮带，对该纸卷进行预加速，加压辊弹起，使加压辊表面与纸卷表面相切，进一步将新纸卷加速至与主线同步的速度。其中，加速皮带电机由变频器控制，通过DCS主线通信，其速度与主线速度一致；接纸时，旧纸卷所在回转臂已经转到后面，纸带通过改向辊后搭在加压辊上，加压辊线速度也与主线速度即旧纸卷线速度一致，这样可以保证在粘接前将新纸卷加速至与主线同步的速度。 2.3张力控制装置 由张力检测、张力控制器、精确比例阀、张力检测机构、气动制动器（执行机构）和连接各气动元件的气路组成。张力检测机构：由三根自由辊、张力传感器及支架构成，用于检测通过其上的纸带的实际张力，反馈给张力控制器形成闭环系统。张力控制器将张力传感器采集到的实际张力信号与设定值进行比较，通过PID控制器计算产生一个输出信号，该信号经过放大变成0-10V的电压信号，通过精确比例阀转换为气压大小，控制气动制动器产生相应的制动力矩，从而达到调节张力的目的，并使实际张力稳定在设定值附近，以满足生产需要。 2.4辅助装置 主要包括微型储纸机构、张紧机构和机架行走机构。本自动接纸机设置了一个微型储纸机构，由浮动辊、配重、固定辊及支架构成，能储纸2米，主要用于防止由外部干扰引起的瞬间张力过大导致断纸。平时张力正常时，浮动辊落下，储纸2米，当张力突然瞬间过大，浮动辊在瞬间大张力和配重的共同作用下迅速抬起，释放储存的纸，使纸不被拉断，张力恢复正常后浮动辊又重新落下。张紧机构由若干自由辊及辊架构成，主要作用是让纸带在传送过程中保持适度张紧。机架行走机构：接纸装置所有机构都安装在机架上，通过两个大气缸带动机架前后行走，主要用途是在不接纸时将机架向前移动，让出空间以便纸卷能往后转动。 3项目的应用分析 本项目采用了高速同步粘接的先进接纸方案，通过基于速度同步控制、上纸接纸控制、先进气路控制的高速接纸控制系统和基于先进气路控制、张力控制的放卷控制系统，实现了高速同步自动接纸，具有自动化程度高，操作简便，稳定性和可靠性高的特点，对减轻工人劳动强度、提高生产效率有很大帮助。 本项目开发的自动接纸机目前已经用于新乡北新建材年产3000万平米石膏板生产线及淮南北新建材年产5000万平米生产线上，整机运行稳定、自动化程度高、张力控制稳定精确、接纸效果好，具有非常好的应用效果。 参考文献 [1] 向才旺.建筑石膏及其制品[M].北京：中国建材工业出版社，1998：368-370. |
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