權(quán)利要求書： 1.一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：所述的帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏裝置包括皮帶跑偏檢測裝置，皮帶糾偏裝置、控制模塊，所述的皮帶跑偏檢測裝置與控制模塊連接，控制模塊輸出端與皮帶糾偏裝置連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：所述的皮帶跑偏檢測裝置采用平板電容器，在皮帶機(jī)兩側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢酶靼惭b一個一樣的平板電容器，用于檢測皮帶的偏移量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制模塊包括信號放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、PLC控制器，皮帶跑偏檢測裝置的輸出端與信號放大電路連接，信號放大電路輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接，AD轉(zhuǎn)換電路與PLC連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：所述的皮帶糾偏裝置安裝于皮帶機(jī)主動輥側(cè)下方，使用一個位置相對可移動的輥輪，對皮帶施加壓力。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：所述的皮帶跑偏檢測裝置的檢測方法為設(shè)平板電容器間隙為d，皮帶的相對介電常數(shù)為εr，真空介電常數(shù)為ε0，A為某一時刻皮帶遮擋住的平板電容器的面積，皮帶厚度為δ，則此時電容器的電容Cδ可由以下公式算出：



其電容量大小Cδ與皮帶的跑偏量A，即皮帶進(jìn)入平板電容器的面積，成正相關(guān)，皮帶厚度δ，皮帶的相對介電常數(shù)為εr均可根據(jù)實(shí)際使用的皮帶測出或制造時的相關(guān)材料導(dǎo)出，真空介電常數(shù)ε0為常量。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：所述的AD轉(zhuǎn)換電路速度一般為10-100微秒，轉(zhuǎn)換完成后，取一個時間窗Δt,Δt一般為100ms，取在此期間轉(zhuǎn)化的一系列U0的平均值，作為時間窗Δt的輸出，此時的輸出為數(shù)字量ui，由此數(shù)據(jù)可以分析出當(dāng)前皮帶的跑偏程度、跑偏的速度、持續(xù)時間。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：所述的皮帶糾偏裝置的控制方法為：當(dāng)某一側(cè)時間窗Δt的輸出ui大于設(shè)定閾值時，電控系統(tǒng)向發(fā)出一個糾偏信號，記錄此時為糾偏開始時間t0，選取10s，ui+1ui+2程序自動計(jì)算ui+1ui+2ui+3變化速率，判斷其皮帶是繼續(xù)朝t0時刻開始偏離方向繼續(xù)偏離，或者偏離趨勢已經(jīng)減弱，或者朝另一個方向偏，直至偏離被糾正或者發(fā)出報警型號提示維修人員前來修理。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)，其特征在于：處置皮帶跑偏故障時，所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，如初始時刻t0、輸出電壓ui、執(zhí)行機(jī)構(gòu)脈沖發(fā)出時間、計(jì)算出的皮帶偏移量、皮帶偏移速率等，均記錄在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲介質(zhì)中，以便為下一步維護(hù)保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支持。

說明書： 一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煙草機(jī)械領(lǐng)域，更具體的說涉及一種帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏系統(tǒng)。

背景技術(shù)

帶式輸送機(jī)是煙草行業(yè)生產(chǎn)線上連續(xù)運(yùn)送煙草物料的設(shè)備，廣泛用于制絲線、切片線、開包線、打葉復(fù)烤線等煙草物料的輸送，是各主機(jī)之間的輔助聯(lián)接設(shè)備，能夠連續(xù)輸送煙包、煙葉、煙絲、煙梗等多種物料。其主要構(gòu)成由頭部裝置、尾部裝置、機(jī)身段、主動輥、被動輥、托輥、清掃裝置(毛刷輥或排刷)、輸送帶、出料口、落料框、接灰裝置、支承架、鏈罩和驅(qū)動裝置等組成，輸送帶選用符合食品衛(wèi)生要求的輸送帶，驅(qū)動裝置一般采用減速電機(jī)。

帶式輸送機(jī)由撓性輸送帶為物料載體和牽引件的連續(xù)輸送機(jī)械設(shè)備。它根據(jù)摩擦傳動原理，在電控系統(tǒng)的控制下，通過電機(jī)直接傳動，將動力傳動給主動輥，使皮帶做連續(xù)運(yùn)動，從而讓物料按預(yù)定的流程輸送。一般地，帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)是減速電機(jī)驅(qū)動小鏈輪，通過鏈條帶動與主動輥連成一體的大鏈輪，從而帶動主動輥旋轉(zhuǎn)，傳動鏈輪、鏈條外裝有防護(hù)罩。

帶式輸送機(jī)在卷煙制造行業(yè)使用廣泛，是關(guān)鍵的基礎(chǔ)性設(shè)備。其維護(hù)主要依靠具有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員手動調(diào)整、定期維護(hù)、事后維修等方法。卷煙制造行業(yè)為流程化大規(guī)模生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)某一設(shè)備停機(jī)，將對整線的產(chǎn)量、質(zhì)量、工藝穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。皮帶輸送機(jī)的皮帶跑偏故障是其中最常見的故障，與輸送帶張緊程度、輸送帶老化、緊固件是否松動以及皮帶機(jī)的清潔狀況等諸多因素有關(guān)。跑偏故障發(fā)生，一般會造成物料流量的不穩(wěn)定、輸送機(jī)電機(jī)負(fù)載增大等，嚴(yán)重的會導(dǎo)致皮帶斷裂、生產(chǎn)停止，甚至可能會造成人身傷害。

當(dāng)前，帶式輸送機(jī)皮帶的跑偏調(diào)整主要依靠有經(jīng)驗(yàn)的維修人員人工檢查皮帶在主動輥上的位置、每日生產(chǎn)結(jié)束后清理主、被動帶輥、輸送帶、刮板和毛刷上的殘余物料和粘著物，經(jīng)常地依靠維修人員檢查各傳動系統(tǒng)、減速機(jī)油位，檢查鏈條的松緊并進(jìn)行調(diào)整調(diào)整，檢查各傳動部件潤滑情況、輸送帶張緊程度、輸送帶老化現(xiàn)象、緊固件是否松動等，如發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)及時維護(hù)、調(diào)整、更換和修理以保證設(shè)備正常運(yùn)行。在一些精密皮帶機(jī)設(shè)備上，如皮帶秤，因?yàn)閷ε芷筝^高，通過在皮帶機(jī)跑偏的極限位置安裝光電管，當(dāng)跑偏至極限位置時光電管被遮擋，從而發(fā)出報警信號或者通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伸縮在皮帶上施加相反的力糾正其跑偏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明能夠連續(xù)地檢測帶式輸送機(jī)皮帶的運(yùn)行狀態(tài)，巧妙地將皮帶的偏移量與電容器的電容建立聯(lián)系，并將轉(zhuǎn)化為可以測量的電壓信號，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以處理、運(yùn)算地?cái)?shù)字信號。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠按照本方法所設(shè)計(jì)的控制邏輯，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)時調(diào)整，即使發(fā)生微小偏差也能夠即使調(diào)整，防止小偏差逐漸變?yōu)榇笃?，造成惡劣后果?br>
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：所述的帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏裝置包括皮帶跑偏檢測裝置，皮帶糾偏裝置、控制模塊，所述的皮帶跑偏檢測裝置與控制模塊連接，控制模塊輸出端與皮帶糾偏裝置連接。

優(yōu)選的，所述的皮帶跑偏檢測裝置采用平板電容器，在皮帶機(jī)兩側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢酶靼惭b一個一樣的平板電容器，用于檢測皮帶的偏移量。

優(yōu)選的，所述的控制模塊包括信號放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、PLC控制器，皮帶跑偏檢測裝置的輸出端與信號放大電路連接，信號放大電路輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接，AD轉(zhuǎn)換電路與PLC連接。

優(yōu)選的，所述的皮帶糾偏裝置安裝于皮帶機(jī)主動輥側(cè)下方，使用一個位置相對可移動的輥輪，對皮帶施加壓力。

優(yōu)選的，所述的皮帶跑偏檢測裝置的檢測方法為設(shè)平板電容器間隙為d，皮帶的相對介電常數(shù)為εr，真空介電常數(shù)為ε0，A為某一時刻皮帶遮擋住的平板電容器的面積，皮帶厚度為δ，則此時電容器的電容Cδ可由以下公式算出：



其電容量大小Cδ與皮帶的跑偏量A，即皮帶進(jìn)入平板電容器的面積，成正相關(guān)，皮帶厚度δ，皮帶的相對介電常數(shù)為εr均可根據(jù)實(shí)際使用的皮帶測出或制造時的相關(guān)材料導(dǎo)出，真空介電常數(shù)ε0為常量。

優(yōu)選的，所述的AD轉(zhuǎn)換電路速度一般為10-100微秒，轉(zhuǎn)換完成后，取一個時間窗Δt,Δt一般為100ms，取在此期間轉(zhuǎn)化的一系列U0的平均值，作為時間窗Δt的輸出，此時的輸出為數(shù)字量ui，由此數(shù)據(jù)可以分析出當(dāng)前皮帶的跑偏程度、跑偏的速度、持續(xù)時間。

優(yōu)選的，所述的皮帶糾偏裝置的控制方法為：當(dāng)某一側(cè)時間窗Δt的輸出ui大于設(shè)定閾值時，電控系統(tǒng)向發(fā)出一個糾偏信號，記錄此時為糾偏開始時間t0，選取10s，ui+1ui+2程序自動計(jì)算ui+1ui+2ui+3變化速率，判斷其皮帶是繼續(xù)朝t0時刻開始偏離方向繼續(xù)偏離，或者偏離趨勢已經(jīng)減弱，或者朝另一個方向偏，直至偏離被糾正或者發(fā)出報警型號提示維修人員前來修理。

優(yōu)選的，處置皮帶跑偏故障時，所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，如初始時刻t0、輸出電壓ui、執(zhí)行機(jī)構(gòu)脈沖發(fā)出時間、計(jì)算出的皮帶偏移量、皮帶偏移速率等，均記錄在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲介質(zhì)中，以便為下一步維護(hù)保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支持。

本發(fā)明有益效果：

能夠連續(xù)地檢測帶式輸送機(jī)皮帶的運(yùn)行狀態(tài)，巧妙地將皮帶的偏移量與電容器的電容建立聯(lián)系，并將轉(zhuǎn)化為可以測量的電壓信號，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以處理、運(yùn)算地?cái)?shù)字信號。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠按照本方法所設(shè)計(jì)的控制邏輯，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)時調(diào)整，即使發(fā)生微小偏差也能夠即使調(diào)整，防止小偏差逐漸變?yōu)榇笃睿斐蓯毫雍蠊?br>
除了皮帶偏移量以外，還引入了皮帶偏移速率、執(zhí)行機(jī)構(gòu)脈沖持續(xù)時間等指標(biāo)，以此建立控制邏輯，對于各種皮帶跑偏情況，均可應(yīng)對，如輸送皮帶機(jī)較為快速地往某一方向偏差時，人工處理是無法應(yīng)對的，過去的糾偏自動方法，只能一某一固定的速度執(zhí)行糾偏機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致糾偏無法成功，而本方法及其裝置，能夠根據(jù)偏移的速率加快或減慢執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作。

對皮帶跑偏的實(shí)時檢測及存儲的相關(guān)數(shù)據(jù)，能夠?yàn)楹笃诰S護(hù)提供準(zhǔn)確、詳實(shí)、有效的數(shù)據(jù)支撐，從而進(jìn)一步提升設(shè)備穩(wěn)定性，降低設(shè)備維護(hù)成本。

附圖說明

圖1為皮帶跑偏檢測裝置安裝示意圖；

圖2為信號放大電路圖；

圖3為皮帶糾偏裝置安裝示意圖；

圖4為皮帶糾偏裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明流程圖；

圖6為本發(fā)明控制邏輯圖。

圖中、1-皮帶跑偏檢測裝置、2-皮帶糾偏裝置

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說明，以方便技術(shù)人員理解。

由于帶式輸送機(jī)皮帶使用很廣泛，僅依靠有經(jīng)驗(yàn)的維修人員人工檢查，這是一項(xiàng)高度依賴人工責(zé)任心和專業(yè)技能的工作，即使責(zé)任心再高、技術(shù)再好，也無法連續(xù)不間斷地監(jiān)控帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)；在一些精密皮帶機(jī)設(shè)備上安裝的極限位置光電管，只有當(dāng)皮帶跑偏已經(jīng)很嚴(yán)重的時候進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且，由于已經(jīng)跑偏至極限位置，自動調(diào)整效果并不理想，很大程度上依靠的是其極限位置報警功能，進(jìn)行人工調(diào)整；即使使用極限位置光電管這種技術(shù)方案，由于光電管只有被遮擋、未被遮擋兩種狀態(tài)，對于皮帶跑偏的速率無法定量分析，無法根據(jù)跑偏的實(shí)際情況，自動地增減自動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伸縮程度，調(diào)整不夠及時、準(zhǔn)確；現(xiàn)有的糾偏機(jī)構(gòu)其運(yùn)行邏輯的根源是極限位置的檢測，即使進(jìn)行一些改進(jìn)，多增加一些光電管，即在初始位置、中間位置、極限位置各增加一些檢測光電管，除了成本較高、電路復(fù)雜以外，其控制邏輯也相應(yīng)更加復(fù)雜，不適用于帶式輸送機(jī)這樣一個在卷煙制造領(lǐng)域大規(guī)模使用的一般性設(shè)備。

如圖1-6所示，所述的帶式輸送機(jī)皮帶的自動糾偏裝置包括皮帶跑偏檢測裝置，皮帶糾偏裝置、控制模塊，所述的皮帶跑偏檢測裝置與控制模塊連接，控制模塊輸出端與皮帶糾偏裝置連接。

所述的皮帶跑偏檢測裝置采用平板電容器，在皮帶機(jī)兩側(cè)適當(dāng)?shù)奈恢酶靼惭b一個一樣的平板電容器，用于檢測皮帶的偏移量。所述的控制模塊包括信號放大電路、AD轉(zhuǎn)換電路、PLC控制器，皮帶跑偏檢測裝置的輸出端與信號放大電路連接，信號放大電路輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路連接，AD轉(zhuǎn)換電路與PLC連接。

所述的皮帶糾偏裝置安裝于皮帶機(jī)主動輥側(cè)下方，使用一個位置相對可移動的輥輪，對皮帶施加壓力。

所述的皮帶跑偏檢測裝置的檢測方法為設(shè)平板電容器間隙為d，皮帶的相對介電常數(shù)為εr，真空介電常數(shù)為ε0，A為某一時刻皮帶遮擋住的平板電容器的面積，皮帶厚度為δ，則此時電容器的電容Cδ可由以下公式算出：



其電容量大小Cδ與皮帶的跑偏量A，即皮帶進(jìn)入平板電容器的面積，成正相關(guān)，皮帶厚度δ，皮帶的相對介電常數(shù)為εr均可根據(jù)實(shí)際使用的皮帶測出或制造時的相關(guān)材料導(dǎo)出，真空介電常數(shù)ε0為常量。

如圖2所示，平板電容器輸出電容值一般十分微小，幾乎都在幾皮法至幾十皮法之間，如此小的電容量不便于直接測量和顯示，因而必須借助一些測量電路，將微小的電容值成比例地?fù)Q算為電壓、信號，所示為單臂接法的橋式測量電路，高頻電源經(jīng)變壓器接到電容橋的一個對角線

上，電容C1、C2、C3、Cδ構(gòu)成電橋的四臂，其中Cδ為上述的用于檢測皮帶跑偏量的電容式傳感器。其驅(qū)動電壓Ui可根據(jù)需需要自行選擇，交流電橋平衡時，有U0＝0

當(dāng)Cδ改變時(由于皮帶的跑偏引起)，U0存在輸出，此時檢測其輸出電壓，



即可知道跑偏量的大小。

將輸出電壓U0轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可讀取的數(shù)字量，目前有成熟的A/D轉(zhuǎn)換器，可根據(jù)需要的精度選擇市場上常見型號A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬量-數(shù)字量轉(zhuǎn)換。

AD轉(zhuǎn)換電路速度一般為10-100微秒，轉(zhuǎn)換完成后，取一個時間窗Δt,Δt一般為100ms，取在此期間轉(zhuǎn)化的一系列U0的平均值，作為時間窗Δt的輸出，此時的輸出為數(shù)字量ui，由此數(shù)據(jù)可以分析出當(dāng)前皮帶的跑偏程度、跑偏的速度、持續(xù)時間。

優(yōu)選的，所述的皮帶糾偏裝置的控制方法為：當(dāng)某一側(cè)時間窗Δt的輸出ui大于設(shè)定閾值時，電控系統(tǒng)向發(fā)出一個糾偏信號，記錄此時為糾偏開始時間t0，選取10s，ui+1ui+2程序自動計(jì)算ui+1ui+2ui+3變化速率，判斷其皮帶是繼續(xù)朝t0時刻開始偏離方向繼續(xù)偏離，或者偏離趨勢已經(jīng)減弱，或者朝另一個方向偏，直至偏離被糾正或者發(fā)出報警型號提示維修人員前來修理。

處置皮帶跑偏故障時，所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)，如初始時刻t0、輸出電壓ui、執(zhí)行機(jī)構(gòu)脈沖發(fā)出時間、計(jì)算出的皮帶偏移量、皮帶偏移速率等，均記錄在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲介質(zhì)中，以便為下一步維護(hù)保養(yǎng)提供數(shù)據(jù)支持。

使用技術(shù)手段，連續(xù)地檢測帶式輸送機(jī)皮帶的運(yùn)行狀態(tài)，按照本方法所設(shè)計(jì)的控制邏輯，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，實(shí)時調(diào)整，即使發(fā)生微小偏差也能夠即使調(diào)整，防止小問題變成大問題；

能夠記錄帶式輸送機(jī)皮帶跑偏發(fā)生的次數(shù)、偏移量、運(yùn)行時間等所需參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)指定合理、有效的維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃；

結(jié)合設(shè)備技術(shù)專家的過往經(jīng)驗(yàn)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能的手段，將以往隱藏的知識、技能通過編寫計(jì)算機(jī)程序自動地、持續(xù)地判斷設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)監(jiān)控，及早預(yù)警可能的故障或在故障發(fā)生時減少排查時間，減少設(shè)備故障造成的各種損失。提高設(shè)備的自動化水平，為智能制造、無人工廠等目標(biāo)奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明發(fā)明的技術(shù)方案，而非限制盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其做出各種改變，而不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。