專利名稱：膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于膠輥監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用來無線實(shí)時監(jiān)測輥間壓 力、溫度及轉(zhuǎn)速等膠輥運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，由于膠輥為高速相對旋轉(zhuǎn)部件，缺乏經(jīng)濟(jì)有效的監(jiān)測和控制手段。 比如造紙工業(yè)，紙張是漿料上網(wǎng)后通過一系列的脫水元件脫水并經(jīng)烘干、表面處理(包括涂 布、施膠)、壓光而形成的。在這一過程中，壓榨部的膠輥壓榨，施膠部的膠輥施膠壓榨，整飾 作業(yè)中的壓光都是通過膠輥與膠輥、膠輥與硬輥、膠輥與烘缸的壓力得到的，在現(xiàn)代高速紙 機(jī)上，輥?zhàn)优c輥?zhàn)又g的有效載荷高達(dá)350KN/m以上，最高速度甚至超過2000m/min。在如 此苛刻的運(yùn)行條件下，輥?zhàn)訒蛑亓?、壓力、扭力、局部生熱產(chǎn)生撓度變形，及局部不規(guī)則變 形，極易造成輥?zhàn)訖M向壓力不均，從而造成輥?zhàn)訐p壞(包括覆面破壞，軸頭損壞)，及輥?zhàn)痈?件損壞(軸承損壞，機(jī)架損壞)等現(xiàn)象時有發(fā)生，給紙廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于操作者的失誤，儀表的不準(zhǔn)確性，也會造成輥?zhàn)訅毫Σ黄胶狻Ａ硗饧垙埖男纬墒且粋€復(fù)雜的化學(xué)及物理過程，影響其質(zhì)量的因素有很多，運(yùn)行 中的壓力問題是其中最主要的因素，紙張?jiān)谛纬蛇^程中，要經(jīng)過一系列的輥?zhàn)訉?，在輥?zhàn)?對壓中，會形成一條壓區(qū)，紙幅在通過壓區(qū)時，會受到一定壓力擠壓。要保證紙幅的橫向一 致性，就必須做到輥?zhàn)又g壓區(qū)橫向一致性，否則就造成紙張表面不均勻，質(zhì)量較差，嚴(yán)重 者，紙機(jī)運(yùn)行不正常，經(jīng)常斷紙，這是令造紙工作者頭痛的事。目前，在對紙機(jī)橫向一致性控制方面，紙機(jī)生產(chǎn)商和紙廠都進(jìn)行了廣泛的探索，希 望找到一種切實(shí)可行的方法。壓區(qū)試驗(yàn)就是其中一種方法，該方法是輥?zhàn)友b機(jī)后，將復(fù)寫紙襯在兩張白紙之間， 平放在兩輥之間，然后兩邊平衡加壓至規(guī)定壓力，輥?zhàn)硬荒苻D(zhuǎn)動，保持一定時間卸壓，取出 復(fù)寫紙及白紙，測量復(fù)寫紙留在白紙上的壓區(qū)印痕，以確定壓區(qū)是否存在問題。顯而易見， 該方法雖具有一定參考價值，但存在明顯局限性，它測量的只是靜態(tài)壓區(qū)，輥?zhàn)釉诟咚龠\(yùn)轉(zhuǎn) 中，疲勞生熱、應(yīng)力松弛、滯后損失等動態(tài)變化，它就無能為力了。另外一種方法就是使用可控中高輥系列。其方法是使用一薄壁殼體，內(nèi)有一加工 油路系統(tǒng)的芯核，兩者配合后作為壓榨輥?zhàn)?，紙幅出該輥壓區(qū)后，機(jī)上設(shè)置有一橫向在線監(jiān) 測系統(tǒng)，該系統(tǒng)對紙幅橫向分布進(jìn)行掃描，以得出橫向數(shù)據(jù)(包括橫向水份分布、松緊度、厚 度、光澤度)，然后將數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)，再由計(jì)算機(jī)發(fā)出指令給油路控制系統(tǒng)，可由控制模塊 來決定是否對輥?zhàn)拥闹懈呒右愿淖?。這種輥?zhàn)涌煞譃閮煞N制造結(jié)構(gòu)，其一是撓度輥，只能控 制輥?zhàn)诱麄€中高的改變；其二是分區(qū)可控中高輥，它可改變輥?zhàn)訖M向局部區(qū)域的中高分布， 目前，該種控制方式由于造價太高(是一般輥?zhàn)拥臄?shù)十倍)，且對運(yùn)行環(huán)境有要求，只能運(yùn)用 于紙張的整飾部位，而對于壓榨部、施膠機(jī)等工作環(huán)境較惡劣的部位，目前還沒有任何廠商 能夠使用這一系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)提供一種膠輥無線實(shí)時監(jiān) 測系統(tǒng)的技術(shù)方案。所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括溫度壓力微型傳感器和轉(zhuǎn)速傳感 器，溫度壓力微型傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)叫盘柗糯笃?，信號放?器將信號放大后連接微處理器，微處理器無線通信連接無線接收器，無線接收器依次連接 外部微處理器及計(jì)算機(jī)終端。所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度壓力微型傳感器固定設(shè)置 于輥體上或包埋設(shè)置于高分子材料層中。所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)速傳感器固定設(shè)置于輥體上 或包埋設(shè)置于高分子材料層中。所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的信號放大器與微處理器設(shè)置于 輥體端面。所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器上設(shè)置三個或三個以 上的外圍IC/I0擴(kuò)展端口，外圍IC/I0擴(kuò)展端口可連接貯存模塊、無線發(fā)射模塊和無線開關(guān) 控制模塊。所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度壓力微型傳感器在輥體或 高分子材料層中軸向設(shè)置三排，排間分布角度為120°。所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置在距輥體端部 250-350mm^ho上述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)計(jì)合理，采用植入式微型傳感器，分布于膠輥 中，可對膠輥的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時測量，運(yùn)行參數(shù)包括壓力、溫度及轉(zhuǎn)速等。運(yùn)用本實(shí)用新 型的監(jiān)測系統(tǒng)能為管理者實(shí)時調(diào)整工藝參數(shù)(壓力)提供依據(jù)，能為管理者確定輥?zhàn)幼罴鸭?術(shù)參數(shù)(中高、硬度、覆面種類)累積經(jīng)驗(yàn)，能為輥?zhàn)右馔鈸p壞提供歷史數(shù)據(jù)，避免紙廠與輥 子覆面制造廠因輥?zhàn)痈裁鎿p壞產(chǎn)生糾紛。

[0017]圖1為膠輥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-輥體；2-高分子材料層；3-溫度壓力微型傳感器；4-轉(zhuǎn)速傳感器；5-信 號放大器；6-微處理器；7-無線接收器；8-外部微處理器；9-計(jì)算機(jī)終端。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說明書附圖來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中，造紙工業(yè)壓榨壓光作業(yè)，塑料工業(yè)的壓延、復(fù)合作業(yè)，鋼 鐵工業(yè)的板材處理作業(yè)中用到的膠輥包括輥體1及包覆設(shè)置在輥體1外表面的高分子材料層2。如圖2所示，本實(shí)用新型的無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)包括溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速 傳感器4，溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器4可固定設(shè)置于輥體1上或包埋設(shè)置于高分子材料層2中。溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器4可采用全方位的植入，即在輥體 1的軸向方向上固定設(shè)置三排溫度壓力微型傳感器3，排間分布角度為120° ；或在高分子 材料層2的軸向方向上包埋設(shè)置三排溫度壓力微型傳感器3，排間分布角度為120°。整 個系統(tǒng)中可設(shè)置一個或一個以上的轉(zhuǎn)速傳感器4，轉(zhuǎn)速傳感器4主要設(shè)置在距輥體1端部 250-350mm^ho溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器4可通過數(shù)據(jù)線連接信號放大器5，將信號 傳輸給信號放大器5，信號放大器5通過數(shù)據(jù)線將信號放大后傳輸給微處理器6。信號放大 器5和微處理器6都是包埋設(shè)置于高分子材料層2中的。微處理器有三個外圍IC/I0端口 擴(kuò)展，分別用于安裝貯存模塊、無線發(fā)射模塊、無線開關(guān)控制模塊。貯存模塊可記錄溫度、壓 力、轉(zhuǎn)速歷史數(shù)據(jù)，記錄的數(shù)據(jù)待日后停機(jī)后可下載保存用于分析；無線發(fā)射模塊可發(fā)射無 線信號至外部的無線接收器7中，無線發(fā)射模塊和無線接收器7中的無線接受模塊能發(fā)射 和接受溫度、壓力、轉(zhuǎn)速三種信號。無線接收器7將信號傳給外部微處理器8，外部微處理 器8通過專用軟件處理后經(jīng)計(jì)算機(jī)終端9輸出為輥?zhàn)舆\(yùn)行數(shù)據(jù)；或者交由打印機(jī)打印出圖 形和列表。本實(shí)用新型中溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器4的植入是技術(shù)的關(guān)鍵。本實(shí)用新型采用多個傳感器進(jìn)行并聯(lián)，并采用多接口數(shù)據(jù)線布置，以避免每只傳 感器一根數(shù)據(jù)線，給輥面包膠帶來困難。在實(shí)際包膠過程中，涉及到包膠成型的多個過程，包括包膠、硫化(高溫)。對于一 般的傳感器而言，能夠承受住硫化溫度(135 140°C)顯得較為困難，因此，必須選擇能夠 承受高溫的傳感器。如果包膠為聚氨酯膠輥，則可以采用旋轉(zhuǎn)無模成型工藝，且該工藝不須 硫化，包膠時，膠料為流動態(tài)，則采用一般微型傳感器就可滿足需求。對于在輥?zhàn)訌较蚣拜S向植入較多傳感器，且輥?zhàn)又荛L和長度是可變的，傳感器生 產(chǎn)商進(jìn)行模塊化制造，即傳感器由數(shù)據(jù)線串聯(lián)，可以生產(chǎn)無限長，膠輥生產(chǎn)廠家只須根據(jù)輥 子大小進(jìn)行任意裁切，這樣，將變得有利于生產(chǎn)和制造。對于傳感器在輥?zhàn)又械墓潭ǚ椒?，可根?jù)包膠形式的不同，采用直接固定、間接固 定兩種方式。1)直接固定是傳感器固定在輥體上，可采用螺釘固定。此種方式適合于液體 澆鑄聚氨酯覆層，當(dāng)輥體1經(jīng)過處理后，直接用螺釘將溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器 4固定于輥體1輥面，澆鑄膠料時，液態(tài)的聚合物則可將溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感 器4及數(shù)據(jù)線完全覆蓋和包裹。值得一提的是，為了不影響膠料對傳感器及數(shù)據(jù)線的粘接， 對溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器4及數(shù)據(jù)線的清洗是顯得必須的，可用開姆洛克進(jìn) 行表面處理，這樣，可保證溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器4及數(shù)據(jù)線與高分子材料層 2完全成為一個整體，不會對高分子材料層2的使用造成影響，這種制造方法不需后硫化。2)采用間接固定，對于高分子材料層2為多層覆合的膠輥，可先在輥體1上包覆底 膠層，然后將經(jīng)過表面處理(清洗，涂刷開姆洛克)的溫度壓力微型傳感器3和轉(zhuǎn)速傳感器4 與數(shù)據(jù)線嵌入膠層中，用少許膠料覆蓋后再包覆面膠層。這種方法需硫化，因此，必須選擇 耐高溫的傳感器及數(shù)據(jù)線。這種數(shù)據(jù)線可以用耐高溫的聚酰亞胺作為包覆材料，而不能采 用普通橡膠及一般塑料作為包覆材料。包覆時，數(shù)據(jù)線必須引至輥?zhàn)佣嗣妫员懔蚧笈c放 大器及處理器聯(lián)接。對傳感器采集到的信號進(jìn)行傳輸和處理是至關(guān)重要的。[0031]待輥?zhàn)油瓿闪蚧?，?jīng)車、磨表面加工(車、磨表面加工需注意不要對端部數(shù)據(jù)線 造成損害)，即可裝配信號放大器5及微處理器6。微處理器6為一多工位器，可采用美國德 州儀器(Tl)的超低功耗16位RISC混合信號MSP430微處理器，它具有多個外圍IC/I0端 口擴(kuò)展，可安裝多個模塊。因植入覆層的傳感器至少有二十個以上，微處理器6及處理模塊 至少要有二十個以上數(shù)據(jù)通道。運(yùn)行過程中，在輥?zhàn)虞S向方向和徑向方向植入的傳感器，輥?zhàn)蛹訅汉?，覆層壓力?遞至溫度壓力微型傳感器3，溫度壓力微型傳感器3感知受到的壓力，根據(jù)壓力的大小將其 轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€強(qiáng)弱變化的電信號，電信號經(jīng)數(shù)據(jù)線傳至信號放大器5，經(jīng)過放大的電信號傳至 微處理器6，微處理器6處理后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)貯存在貯存模塊。另一方面，經(jīng)微處理器6處理 的數(shù)據(jù)再經(jīng)無線發(fā)射模塊以無線電信號的方式發(fā)射至無線接收器7。實(shí)際上，輥?zhàn)訌较蚋鼽c(diǎn) 傳感器及軸向各點(diǎn)傳感器感知的壓力大小，最后都轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)弱變化的電信號，這種具有強(qiáng) 弱變化特征的電信號經(jīng)過外部計(jì)算機(jī)專用動態(tài)信號分析軟件的處理，可以把它轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼽c(diǎn) 壓力變化的圖形數(shù)據(jù)或列表數(shù)據(jù)，其中圖形數(shù)據(jù)是動態(tài)數(shù)據(jù)，但可以通過專門動態(tài)信號分 析軟件截取任一歷史時間點(diǎn)上的壓力數(shù)據(jù)，這樣，通過查詢歷史數(shù)據(jù)，就可以確定輥?zhàn)拥牟?作情況及運(yùn)行情況。在系統(tǒng)中也可以設(shè)置壓力、溫度超限報警功能。以避免輥?zhàn)娱L時間不利運(yùn)行。也可以采用已經(jīng)商業(yè)化的日本AWA6^0A型多通道動態(tài)信號分析儀對采集到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行分析和處理。而不需另外配置計(jì)算機(jī)。該分析儀根據(jù)需要可以選購壓力、溫度、轉(zhuǎn)速 等動態(tài)分析軟件。
權(quán)利要求1.膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括溫度壓力微型傳感器(3)和轉(zhuǎn)速傳感器(4)，溫度壓力微型傳感器(3)和轉(zhuǎn)速傳感器(4)的輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)叫盘柗糯笃?5),信號放大器(5)將信號放大后連接微處理器(6)，微處理器(6)無線通信連接無線接收 器(7 )，無線接收器(7 )依次連接外部微處理器(8 )及計(jì)算機(jī)終端(9 )。
2.如權(quán)利要求1所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度壓力微型傳感 器(3 )固定設(shè)置于輥體(1)上或包埋設(shè)置于高分子材料層(2 )中。
3.如權(quán)利要求1所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)速傳感器(4)固 定設(shè)置于輥體(1)上或包埋設(shè)置于高分子材料層(2)中。
4.如權(quán)利要求1所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的信號放大器(5)與 微處理器(6)設(shè)置于輥體(1)端面。
5.如權(quán)利要求1所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器(6)上設(shè) 置三個或三個以上的外圍IC/I0擴(kuò)展端口，外圍IC/I0擴(kuò)展端口可連接貯存模塊、無線發(fā)射 模塊和無線開關(guān)控制模塊。
6.如權(quán)利要求2所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的溫度壓力微型傳感 器(3)在輥體(1)或高分子材料層(2)中軸向設(shè)置三排，排間分布角度為120°。
7.如權(quán)利要求3所述的膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)速傳感器(4)設(shè) 置在距輥體(1)端部250-；350讓處。
專利摘要膠輥無線實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，屬于膠輥監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。其包括溫度壓力微型傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，溫度壓力微型傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的輸出信號經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸?shù)叫盘柗糯笃?，信號放大器將信號放大后連接微處理器，微處理器無線通信連接無線接收器，無線接收器依次連接外部微處理器及計(jì)算機(jī)終端。運(yùn)用本實(shí)用新型的監(jiān)測系統(tǒng)能為管理者實(shí)時調(diào)整工藝參數(shù)提供依據(jù)，能為管理者確定輥?zhàn)幼罴鸭夹g(shù)參數(shù)累積經(jīng)驗(yàn)，能為輥?zhàn)右馔鈸p壞提供歷史數(shù)據(jù)，避免紙廠與輥?zhàn)痈裁嬷圃鞆S因輥?zhàn)痈裁鎿p壞產(chǎn)生糾紛。
文檔編號D21H23/78GK201924237SQ20102067580
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者韓盛才 申請人:杭州順隆膠輥有限公司