創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)的設(shè)計(jì)

陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機(jī)械有限公司

創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)的設(shè)計(jì)

Innovative High Speed Tissue Rewinder

陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機(jī)械有限公司

2016年5月，英國(guó)愛(ài)丁堡Tmrewinder2750高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)試車成功，這是濰坊凱信機(jī)械有限公司自主設(shè)計(jì)的第一臺(tái)車速為1,200m/min的高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)。本文對(duì)創(chuàng)新型高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)進(jìn)行了具體闡述，并詳細(xì)介紹了從退紙機(jī)到卸紙臺(tái)各個(gè)部分的構(gòu)造及功能。

高速衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)；退紙壓臂壓力控制；紙輥橫向擺動(dòng)；穩(wěn)紙器；自動(dòng)放紙芯；紙芯夾緊壓力自動(dòng)調(diào)整；壓輥安全裝置

由于衛(wèi)生紙必須保持一定的松厚度和柔軟度，因此衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)的設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)復(fù)卷機(jī)的設(shè)計(jì)有較大區(qū)別，壓輥壓力要求恒定值，整個(gè)分切系統(tǒng)和控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)復(fù)卷機(jī)也有很大區(qū)別。其工作原理：從衛(wèi)生紙機(jī)上取下的紙卷被安置到退紙架上，退紙壓臂在氣缸帶動(dòng)下，將皮帶壓在紙卷上，并與紙卷保持一定角度，電機(jī)帶動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)，使紙輥繞退紙軸旋轉(zhuǎn)，紙幅經(jīng)過(guò)穩(wěn)紙器，通過(guò)弧形桿調(diào)整紙幅舒展度，由分切刀將紙幅分割成所需要的寬度，在壓輥的壓力下，將紙卷復(fù)卷為成品紙卷，卸紙斗將成品紙卷放置在地面。整套設(shè)備由退紙部、分切系統(tǒng)、推紙輥系統(tǒng)、紙芯夾緊系統(tǒng)、直徑檢測(cè)裝置、卸紙斗裝置及安全防護(hù)裝置組成。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 衛(wèi)生紙復(fù)卷機(jī)的結(jié)構(gòu)

1 退紙部

退紙部主要由退紙架、齒輪電機(jī)、皮帶張緊裝置、導(dǎo)輥、穩(wěn)紙器、弧形桿等構(gòu)成。如圖2所示。

圖2 退紙部

（1）退紙壓臂壓力控制直接影響放卷質(zhì)量，壓臂壓力大，易將紙卷磨損；壓臂壓力小，則不能使紙卷轉(zhuǎn)動(dòng)。為此編制了計(jì)算軟件，根據(jù)氣缸推力與壓臂與紙輥角度關(guān)系計(jì)算紙輥受壓力，并將其計(jì)算值整理，較好地解決了壓輥壓臂壓力控制的問(wèn)題。如圖3所示。

（2）橫向擺動(dòng)主要功能是消除紙幅定量差，有助于張力控制。退紙架設(shè)有橫向擺動(dòng)裝置，通過(guò)齒輪電機(jī)帶動(dòng)機(jī)構(gòu)橫向調(diào)整，橫向調(diào)整后，可以將卷筒紙定為縱切中心。因此，在復(fù)卷機(jī)的兩側(cè)可取得所需的紙邊寬度，橫向調(diào)整距離±50mm，當(dāng)母輥到達(dá)最大直徑時(shí)，限位開關(guān)關(guān)閉齒輪電機(jī)，通過(guò)油嘴來(lái)完成調(diào)整螺栓潤(rùn)滑。

2 分切刀系統(tǒng)

如圖4，分切系統(tǒng)是一種單獨(dú)的剪切切紙系統(tǒng)，上刀架安裝在切紙部立柱的橫梁上，采用線性導(dǎo)軌定位，并帶有機(jī)械停止裝置，切刀架在線性軸承上滑動(dòng)，與底刀氣動(dòng)嚙合，上下刀定位通過(guò)手輪和齒輪齒條系統(tǒng)同時(shí)定位。本系統(tǒng)分切刀底刀軸為長(zhǎng)供氣式氣漲軸，可以保證分切時(shí)不至與刀套脫開，增加系統(tǒng)安全性。

圖4 分切系統(tǒng)

3 推紙輥系統(tǒng)

如圖5所示，在復(fù)卷過(guò)程中，當(dāng)紙輥到達(dá)預(yù)定輥徑時(shí)，紙輥推出裝置在氣缸推動(dòng)下將紙輥推出，紙芯在上方壓板重力下將紙芯緊壓在紙芯槽內(nèi)，當(dāng)?shù)竭_(dá)兩底輥中心位置附近時(shí)，紙芯重力大于壓板重力對(duì)紙芯槽的施加力，紙芯從紙芯槽內(nèi)滑落至預(yù)定位置，完成自動(dòng)放紙芯動(dòng)作。在紙輥推出過(guò)程中，推出臂一直跟隨紙輥運(yùn)動(dòng)，這樣可以保證紙輥在推出過(guò)程中，減少紙輥回彈作用。同時(shí)紙輥推出與放紙芯動(dòng)作同時(shí)進(jìn)行，也節(jié)省了操作時(shí)間。

圖5 推紙輥系統(tǒng)

4 紙芯夾緊系統(tǒng)

如圖6所示，自動(dòng)放紙芯系統(tǒng)將紙芯放置完畢后，用油缸夾緊紙芯，可以防止卷取過(guò)程中紙芯的軸向串動(dòng)，并帶有手輪調(diào)整機(jī)構(gòu)，能夠?qū)埿镜奈恢眠M(jìn)行微調(diào)。油缸采用風(fēng)油增壓系統(tǒng)，將空氣壓轉(zhuǎn)換成壓力相同的油壓，用油壓來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，可消除空氣的壓縮性帶來(lái)的問(wèn)題，啟動(dòng)時(shí)和負(fù)載變動(dòng)時(shí)，也能得到平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)速度。紙芯夾緊頂頭升降由比例閥、傳感器控制，上升下降各有限位，氣缸帶有檢測(cè)開關(guān)。系統(tǒng)通過(guò)油缸升降裝置來(lái)垂直滑動(dòng)，油缸上方帶有同步軸裝置，保證兩側(cè)同步升降。紙芯夾緊通過(guò)液壓控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)紙芯頂頭的壓力調(diào)節(jié)，使紙輥保持合適的松緊度，油缸壓力由PLC程序通過(guò)預(yù)設(shè)數(shù)值來(lái)控制。

圖6 紙芯夾緊系統(tǒng)

5 直徑檢測(cè)裝置

如圖7所示，直徑檢測(cè)裝置包括固定于機(jī)架上的標(biāo)尺和安裝于紙芯提升裝置上的指示計(jì)，通過(guò)光柵尺來(lái)測(cè)定紙卷直徑，指示紙卷直徑大小。光柵尺作為測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行極其快速、準(zhǔn)確，可在數(shù)微秒內(nèi)提供測(cè)得的位置值，控制器可實(shí)時(shí)接收增量位置信號(hào)。

圖7 直徑檢測(cè)裝置

6 壓輥系統(tǒng)（如圖8）

由于衛(wèi)生紙?zhí)厥庖螅趧傞_始復(fù)卷時(shí)，壓輥壓在紙輥上，使紙輥保持一定壓力，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定直徑時(shí)，壓輥對(duì)紙輥微壓，使紙輥處于兩底輥中心。復(fù)卷機(jī)壓輥?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)成品卷直徑及自動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)定的直徑曲線，來(lái)控制壓輥載荷。當(dāng)卷取直徑較大時(shí)，紙輥達(dá)到預(yù)定直徑時(shí)將壓輥升起，壓輥臂處于豎直狀態(tài)時(shí)，小氣缸軸伸出將壓輥臂鎖定在上方，以防對(duì)工作人員造成人身傷害，當(dāng)壓輥臂對(duì)紙輥?zhàn)饔脮r(shí)，氣缸收縮，壓輥臂解除鎖定并下降，對(duì)紙輥施加壓力。

圖8 壓輥系統(tǒng)

7 卸紙斗裝置

卸紙臺(tái)由兩個(gè)油缸控制實(shí)現(xiàn)成品紙輥卸載，并配有檢測(cè)開關(guān)，可檢測(cè)紙輥是否在卸紙斗上及對(duì)射開關(guān)，有工作人員在卸紙斗處時(shí)，卸紙斗不動(dòng)作，增加系統(tǒng)安全性。

8 安全防護(hù)裝置

如圖9所示，安全防護(hù)裝置主要由防護(hù)罩、整體防護(hù)欄桿、滑動(dòng)門及轉(zhuǎn)動(dòng)門組成，通過(guò)地腳螺栓固定于地面上，防護(hù)欄上裝有檢測(cè)開關(guān)，與主傳動(dòng)聯(lián)鎖，當(dāng)有人員進(jìn)入時(shí)，車速限定在200m/min內(nèi)。

圖9 安全防護(hù)裝置

總之，從整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看，該機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，能夠適應(yīng)車速800m/min衛(wèi)生紙機(jī)，如增加一組退紙裝置，可適應(yīng)車速1,100m/min以上衛(wèi)生紙機(jī)。

[1]華南工學(xué)院，天津輕工業(yè)學(xué)院.制漿造紙機(jī)械與設(shè)備[M].

[2]夏吉瑞，張鳳玉.高速衛(wèi)生紙機(jī)智能化[J].中華紙業(yè)，2016，(8).

[3]孫桓，李繼慶.機(jī)械原理教程[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社.

（轉(zhuǎn)載自《中華紙業(yè)》，2016年第20期）