創新型高速衛生紙復卷機的設計

陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機械有限公司

創新型高速衛生紙復卷機的設計

Innovative High Speed Tissue Rewinder

陶廣勝 曾照勇 濰坊凱信機械有限公司

2016年5月，英國愛丁堡Tmrewinder2750高速衛生紙復卷機試車成功，這是濰坊凱信機械有限公司自主設計的第一臺車速為1,200m/min的高速衛生紙復卷機。本文對創新型高速衛生紙復卷機進行了具體闡述，并詳細介紹了從退紙機到卸紙臺各個部分的構造及功能。

高速衛生紙復卷機；退紙壓臂壓力控制；紙輥橫向擺動；穩紙器；自動放紙芯；紙芯夾緊壓力自動調整；壓輥安全裝置

由于衛生紙必須保持一定的松厚度和柔軟度，因此衛生紙復卷機的設計和傳統復卷機的設計有較大區別，壓輥壓力要求恒定值，整個分切系統和控制系統與傳統復卷機也有很大區別。其工作原理：從衛生紙機上取下的紙卷被安置到退紙架上，退紙壓臂在氣缸帶動下，將皮帶壓在紙卷上，并與紙卷保持一定角度，電機帶動皮帶轉動，使紙輥繞退紙軸旋轉，紙幅經過穩紙器，通過弧形桿調整紙幅舒展度，由分切刀將紙幅分割成所需要的寬度，在壓輥的壓力下，將紙卷復卷為成品紙卷，卸紙斗將成品紙卷放置在地面。整套設備由退紙部、分切系統、推紙輥系統、紙芯夾緊系統、直徑檢測裝置、卸紙斗裝置及安全防護裝置組成。其結構如圖1。

圖1 衛生紙復卷機的結構

1 退紙部

退紙部主要由退紙架、齒輪電機、皮帶張緊裝置、導輥、穩紙器、弧形桿等構成。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量，壓臂壓力大，易將紙卷磨損；壓臂壓力小，則不能使紙卷轉動。為此編制了計算軟件，根據氣缸推力與壓臂與紙輥角度關系計算紙輥受壓力，并將其計算值整理，較好地解決了壓輥壓臂壓力控制的問題。如圖3所示。

（2）橫向擺動主要功能是消除紙幅定量差，有助于張力控制。退紙架設有橫向擺動裝置，通過齒輪電機帶動機構橫向調整，橫向調整后，可以將卷筒紙定為縱切中心。因此，在復卷機的兩側可取得所需的紙邊寬度，橫向調整距離±50mm，當母輥到達最大直徑時，限位開關關閉齒輪電機，通過油嘴來完成調整螺栓潤滑。

2 分切刀系統

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

圖4 分切系統

3 推紙輥系統

如圖5所示，在復卷過程中，當紙輥到達預定輥徑時，紙輥推出裝置在氣缸推動下將紙輥推出，紙芯在上方壓板重力下將紙芯緊壓在紙芯槽內，當到達兩底輥中心位置附近時，紙芯重力大于壓板重力對紙芯槽的施加力，紙芯從紙芯槽內滑落至預定位置，完成自動放紙芯動作。在紙輥推出過程中，推出臂一直跟隨紙輥運動，這樣可以保證紙輥在推出過程中，減少紙輥回彈作用。同時紙輥推出與放紙芯動作同時進行，也節省了操作時間。

圖5 推紙輥系統

4 紙芯夾緊系統

如圖6所示，自動放紙芯系統將紙芯放置完畢后，用油缸夾緊紙芯，可以防止卷取過程中紙芯的軸向串動，并帶有手輪調整機構，能夠對紙芯的位置進行微調。油缸采用風油增壓系統，將空氣壓轉換成壓力相同的油壓，用油壓來驅動執行元件，可消除空氣的壓縮性帶來的問題，啟動時和負載變動時，也能得到平穩的運動速度。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，氣缸帶有檢測開關。系統通過油缸升降裝置來垂直滑動，油缸上方帶有同步軸裝置，保證兩側同步升降。紙芯夾緊通過液壓控制系統實現紙芯頂頭的壓力調節，使紙輥保持合適的松緊度，油缸壓力由PLC程序通過預設數值來控制。

圖6 紙芯夾緊系統

5 直徑檢測裝置

如圖7所示，直徑檢測裝置包括固定于機架上的標尺和安裝于紙芯提升裝置上的指示計，通過光柵尺來測定紙卷直徑，指示紙卷直徑大小。光柵尺作為測量系統運行極其快速、準確，可在數微秒內提供測得的位置值，控制器可實時接收增量位置信號。

圖7 直徑檢測裝置

6 壓輥系統（如圖8）

由于衛生紙特殊要求，在剛開始復卷時，壓輥壓在紙輥上，使紙輥保持一定壓力，當到達一定直徑時，壓輥對紙輥微壓，使紙輥處于兩底輥中心。復卷機壓輥自動控制系統根據成品卷直徑及自動系統中設定的直徑曲線，來控制壓輥載荷。當卷取直徑較大時，紙輥達到預定直徑時將壓輥升起，壓輥臂處于豎直狀態時，小氣缸軸伸出將壓輥臂鎖定在上方，以防對工作人員造成人身傷害，當壓輥臂對紙輥作用時，氣缸收縮，壓輥臂解除鎖定并下降，對紙輥施加壓力。

圖8 壓輥系統

7 卸紙斗裝置

卸紙臺由兩個油缸控制實現成品紙輥卸載，并配有檢測開關，可檢測紙輥是否在卸紙斗上及對射開關，有工作人員在卸紙斗處時，卸紙斗不動作，增加系統安全性。

8 安全防護裝置

如圖9所示，安全防護裝置主要由防護罩、整體防護欄桿、滑動門及轉動門組成，通過地腳螺栓固定于地面上，防護欄上裝有檢測開關，與主傳動聯鎖，當有人員進入時，車速限定在200m/min內。

圖9 安全防護裝置

總之，從整個結構設計來看，該機型結構簡單，性能穩定，能夠適應車速800m/min衛生紙機，如增加一組退紙裝置，可適應車速1,100m/min以上衛生紙機。

[1]華南工學院，天津輕工業學院.制漿造紙機械與設備[M].

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

[3]孫桓，李繼慶.機械原理教程[M].西北工業大學出版社.

（轉載自《中華紙業》，2016年第20期）