专利名称：双向运转带式输送机的自动纠偏装置及自动纠偏方法
技术领域：
本发明涉及双向运转带式输送机，具体地，涉及一种主要用于频繁启停、双向运转的短距离、轻载荷带式输送机的自动纠偏装置及自动纠偏方法。
背景技术：
短距离、轻载荷带式输送机广泛应用于化工、轻工、食品、粮食、邮电等部门，用于输送各种散装物料和成件物品。常见的大多数带式输送机是单向运行，单向运行的带式输送机在空载和有载调试时通过调整某“改向辊”的倾斜状态、头尾辊采取“双锥辊”等措施以综合各种跑偏因素，可实现一段时期内的稳定运转。设备运行一段时期后，如果出现或接近严重跑偏情形，经人工 调整复位输送带趋于理想位置，再开机运行又可以持续一段时期，如此周而复始，单向运转的带式输送机无自动纠偏措施时仍可正常使用。纠偏阀是国内新近出现并用于带式输送机自动纠偏的一种气路控制阀，其原型为气动比例平衡阀。一般地，在气动回路设计中，如果使用了比例平衡阀这类元件来控制执行器(气缸或气囊)，可实现执行器在任意位置停止运动的功用，这一功用满足“动态闭环控制(按输入量来输出反馈量)”的需求。纠偏阀是一种机控阀，其输入轴(外表面滚花)可在正反两个方向一定角度范围(如O 62° )内摆动，而每一方向角度范围(O 62° )内的摆角经纠偏阀输出，控制、对应气缸完全缩回至完全伸出之间的各个长度，理论上呈一一映射关系。纠偏阀产品本身可由两个方向输入外部信息，这样的产品设计将满足在设备两侧安装、获取输入的需要。图I是利用纠偏阀实现单向运转带式输送机自动纠偏的原理示意图，其纠偏系统是一种闭环控制系统，其反馈控制过程为输送带边缘位置一检测辊一输入用摆动体一纠偏阀一气缸一纠偏辊一输送带新的位置。其动态平衡建立的标志是纠偏辊偏斜到某方位后恰好综合各种跑偏因素，输送带不再发生明显位移。如果某种工况的需求是带式输送机频繁启停、双向运转，此时原先适用于单向运转的纠偏技术将失效，现象为朝一个方向运行时跑偏情况较为稳定，换向运行时，输送带很快超出跑偏控制范围，无法正常使用。结合图I来分析其中原因假设某次输送机回程区输送带运行方向与图I所示的运行方向相同，停机时纠偏辊5的方位为靠左侧区间的某角度偏斜，此时，如果换向运行，再假设物料载荷导致的回程区输送带跑偏倾向是向下跑偏，即回程区输送带运行方向向右，同时向下跑偏。按闭环控制，回程区输送带向右运行时，越是向下跑偏，检测辊32就越是被向下压，其结果是气缸4进一步伸出，导致回程区输送带加剧向下跑偏，失去纠偏效果O针对图1，还有一处需要指出的是沿着运行方向，回程区输送带接触纠偏辊5之前的带边缘才是检测辊合理的布置点。基于这点可以解释即使在纠偏阀与气缸之间增设外先导两位四通电磁阀仍然不可行。
综合以上分析，可以明确在任意情况下，正确的纠偏辊功能应该是始终促使输送带向理想位置回跑的因素，而应用“具动态纠偏效果”的纠偏阀也是不宜放弃的环节。因此必须为纠偏阀的使用创造新的生效条件，以此来实现双向运行自动纠偏技术，保证双向运行工况下设备的长期稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双向运转带式输送机的自动纠偏装置及自动纠偏方法，以使双向运转带式输送机长期稳定运行。为达此目的，本发明利用以下技术方案一种双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其包括偏斜托辊、纠偏辊、气缸、纠偏阀与检测辊组件，所述偏斜托辊预置在带式输送机的输送带路径上，且与经过其的输送带存在包角，用于使朝某向运行的输送带确定性的往设定的一边跑偏，所述纠偏辊、气缸、纠 偏阀与检测辊组件设置在带式输送机机架的底部，所述纠偏辊较偏斜托辊远离带式输送机的头辊或尾辊，且与经过其的输送带存在包角，所述气缸活塞杆的端部与纠偏辊转轴的端部铰接，所述纠偏阀的气路输出接口与气缸连接，纠偏阀的进气口与压缩气源连接，所述检测辊位于输送带的边缘，其通过随跑偏并接触到其的输送带做相应位移来获取输送带的跑偏量，并将其位移通过使纠偏阀输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀，所述纠偏辊两端附近的输送带边缘各设置有一气缸、一纠偏阀与检测辊组件，所述两检测辊分别位于纠偏辊的两侧。优选地，所述偏斜托辊预置在带式输送机头辊或尾辊附近的输送带路径上。优选地，所述气缸为双出杆气缸。优选地，所述纠偏阀与检测辊组件包括水平安装板、纠偏阀、扭簧卡柱、转轴、摆动体、扭簧、转臂、检测辊，所述纠偏阀、扭簧卡柱和转轴竖直设置在水平安装板上，所述纠偏阀输入轴上安装有输入用摆动体，所述转臂安装在所述转轴远离安装板的一端，所述扭簧套在所述转轴上，且其两扭臂分别卡在卡柱和转臂上，所述检测辊竖直安装在所述转臂远离转轴的一端，所述转臂远离转轴的一端有圆弧面，所述转臂以所述圆弧面与安装在纠偏阀输入轴上的摆动体接触。优选地，所述水平安装板上还安装有竖直安装板，所述竖直安装板上安装有两限位体，所述转臂的中间段位于所述两限位体之间。优选地，所述竖直安装板上安装有用于检测纠偏失效的接近开关，所述转臂上安装有接近开关检测片，所述接近开关与报警器连接。优选地，所述纠偏阀的进气口通过过滤减压阀与气源连接。优选地，经过纠偏辊的输送带的倾角大于7°。优选地，所述偏斜托辊的倾角为91. 1° 91. 5°，所述纠偏辊在气缸半行程时的倾角为91. 5° 91. 8°。优选地，所述纠偏辊两侧的输送带路径上设置有改向辊，所述纠偏辊与改向辊的中心距大于O. 5倍小于等于I. 5倍的输送带幅宽。一种双向运转带式输送机的自动纠偏方法，其包括以下步骤(I)在带式输送机的输送带路径上设置偏斜托辊，使朝某向运行的输送带确定性地往设定的一边跑偏；(2)在较偏斜托辊远离带式输送机的头辊或尾辊的输送带路径上设置纠偏辊，纠偏辊转轴的两端与气缸活塞杆的端部铰接，气缸与纠偏阀的气路输出接口连接，纠偏阀的进气口与压缩气源连接，在纠偏辊两端附近的输送带边缘各设置一检测辊，两检测辊分别位于纠偏辊的两侧，利用所述检测辊随跑偏并接触到其的输送带做相应位移来获取输送带的跑偏量，并将其位移通过使纠偏阀输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀，由纠偏阀控制气缸相应动作，来相应改变纠偏辊的偏斜角度，从而实现对跑偏的输送带的纠偏。本发明的有益效果为实现了对双向运转带式输送机输送带跑偏的自动纠偏，可保证双向运转带式输送机的长期稳定运行。
图I是利用纠偏阀实现单向运转带式输送机自动纠偏的原理示意图；图2是本发明的自动纠偏装置一实施方式的主视示意图；
图3是图2所示自动纠偏装置的仰视示意图；图4是图2所示纠偏阀与检测辊组件的主视示意图；图5是图4所示纠偏阀与检测棍组件的仰视示意图；图6是图4所示加装了摆动块的纠偏阀的主视示意图；图7是图6所示加装了摆动块的纠偏阀的左视示意图；图8是图6所示加装了摆动块的纠偏阀的俯视示意图；图9是图2所示自动纠偏装置的气路原理示意图；图10和11分别是本发明的自动纠偏装置另一实施方式的主视和仰视示意图。图中1、偏斜托辊；2、改向辊；3、纠偏阀与检测辊组件；30、水平安装板；31、纠偏阀；32、检测辊；33、扭簧卡柱；34、转轴；35、摆动体；36、扭簧；37、转臂；370、圆弧面；38、竖直安装板；39、限位螺栓；310、接近开关；311、接近开关检测片；4、气缸；5、纠偏辊；6、头辊或尾棍；7、输送带；8、机架；9、过滤减压阀。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。实施例一如图2 9所示，本实施例的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其包括偏斜托辊I、纠偏辊5、气缸4、纠偏阀与检测辊组件3，所述偏斜托辊I预置在带式输送机的输送带路径上，且与经过其的输送带7存在包角，用于使朝某向运行的输送带7确定性的往设定的一边跑偏，所述纠偏辊5、气缸4、纠偏阀与检测辊组件3设置在带式输送机机架8的底部，所述纠偏辊5较偏斜托辊I远离带式输送机的头辊或尾辊6，且与经过其的输送带7存在包角，所述气缸4活塞杆的端部与纠偏辊5转轴的端部铰接，所述纠偏阀31的气路输出接口②和④与气缸4连接，纠偏阀31的进气口①通过过滤减压阀9与压缩气源连接，③和⑤为排气口，所述检测辊32位于输送带7的边缘，其通过随跑偏并接触到其的输送带7做相应位移来获取输送带7的跑偏量，并将其位移通过使纠偏阀31输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀31，所述纠偏辊5两端附近的输送带7边缘各设置有一气缸4、一纠偏阀与检测辊组件3，两检测辊32分别位于纠偏辊5的两侧，两气缸4可以布置在纠偏辊5的同侧，也可以布置在两侧，当两气缸4布置在纠偏辊5的同侧时，两气缸4的初始位状态不同(一个气缸初始位的活塞杆完全缩回，另一个是气缸初始位的活塞杆完全伸出)，对应地，气路接法正好相反；当两气缸4布置在纠偏辊5的两侧时，两气缸4的初始位状态相同，气路接法也相同。优选地，所述偏斜托辊I预置在带式输送机头辊或尾辊6附近的输送带路径上，通常，偏斜托辊I预置在带式输送机头辊或尾辊6附近的输送带回程区，这样较方便。优选地，两气缸4都在初始位时，纠偏辊与输送带运行方向垂直。
优选地，所述气缸4为双出杆气缸，双出杆气缸活塞两侧的受力面积一致，更容易实现精确控制。如果使用气囊将比气缸实现动态平衡更加灵敏，缺陷是合适的行程以及实际安装条件不易满足。优选地，所述纠偏阀与检测辊组件3包括水平安装板30、纠偏阀31、扭簧卡柱33、转轴34、摆动体35、扭簧36、转臂37、检测辊32，所述纠偏阀31、扭簧卡柱33和转轴34竖直设置在水平安装板30上，所述纠偏阀31输入轴上安装有输入用摆动体35，所述转臂37安装在所述转轴34远离水平安装板30的一端，所述扭簧36套在所述转轴34上，且其两扭臂37分别卡在卡柱33和转臂37上，所述检测辊32竖直安装在所述转臂37远离转轴34的一端；所述转臂37远离转轴34的一端有圆弧面370，所述转臂37以所述圆弧面370与安装在纠偏阀31输入轴上的摆动体35线接触，这样可避免机构摆动时卡死。优选地，所述水平安装板30上还安装有竖直安装板38，所述竖直安装板38上安装有两限位螺栓39，所述转臂37的中间段位于所述两限位螺栓39之间。前侧限位螺栓的作用为检测辊并不是始终与输送带边缘接触而是输送带跑偏过来时才接触旋转。同时，前侧限位螺栓还可形成扭簧的初始安装扭力矩，当输送带跑偏过来时，确保输送带边缘与检测辊接触。后侧限位螺栓的作用是纠偏阀产品本身有一最大允许转角，如本实施例中采用的纠偏阀的最大允许转角为62°，超过这个角度其内部结构将被很大的外力破坏，设置后侧限位螺栓使得转臂最大旋转不超过纠偏阀的最大允许转角，保护纠偏阀。优选地，所述竖直安装板38上安装有用于检测纠偏失效的接近开关310，所述转臂37上安装有接近开关检测片311，所述接近开关310与报警器连接。如果接近开关连续发信号，说明纠偏效果失灵，发报警，人工检查原因，处理不良情况。所述纠偏阀与检测辊集成为组件，不但结构最为紧凑，同时还能产生一定程度上的结构通用性。优选地，经过纠偏辊5的输送带7的倾角(Θ )大于r，这样可使纠偏辊5与经过其的输送带7有一定的包角，取得良好的纠偏效果。优选地，所述偏斜托辊I的倾角为(90° + Δ λ ), Δ λ的经验取值范围为I. 1° I. 5°，即偏斜托辊I的倾角为91. 1° 91. 5°。通过空载试车和正常情况下的带料试车，取得最适宜的倾角并固定。在满足需要的前提下，该角度宜小不宜大。所述纠偏辊5在气缸4半行程时的倾角为(90° +Δ β )，这一数值应足以平衡各种正常跑偏因素，Δ β经验取值范围I. 5° I. 8°，即纠偏辊5在气缸4半行程时的倾角为91. 5° 91. 8°，所述纠偏辊5在气缸4全行程时的倾角为(90° +2Λβ)。在实际结构上，选用的气缸的半行程应满足Λ β的需求。优选地，所述纠偏辊5两侧的输送带路径上设置有改向辊2，所述纠偏辊5与改向辊2的中心距(U、L2)大于O. 5倍小于等于I. 5倍的输送带幅宽(B)。中心距(Lp L2)过小，会直接影响纠偏效果，间距过大则在实际结构上不易实现纠偏辊与输送带之间的包角关系。在具体结构和输送带张力允许的情况下，在O. 7 I. OB之间取值综合效果最佳。实施例二如图10 11所示，本实施例的自动纠偏装置与实施例一的区别为本实施例中，带式输送机的承载区存在“带包角”托辊，将该托辊偏斜作为偏斜托辊1，这样更方便试车时的调整，由于输送带在承载区与回程区的运行方向相反，所以承载区内的偏斜托辊与回程区内的纠偏辊倾斜状态一致，才能取得匹配效果。本发明的自动纠偏装置的工作过程为当输送带跑偏到设定侧，并跑出设定的跑偏范围后，输送带即与位于输送带边缘的检测辊接触，此时，检测辊随跑偏并接触到其的输送带做相应位移来获取输送带的跑偏量，同时将其位移通过使纠偏阀输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀，纠偏阀得到跑偏量输入信息后，产生对应的气路输出作用于气缸，通过气缸动作调整纠偏辊的对应偏斜角度(以对侧并不动作的气缸活塞杆头销接点为转轴)，平衡预置偏斜托辊以及物料载荷等导致的跑偏效应，使得输送带稳定在设定的跑偏范围内运转。如果运输机停机然后换向运行，因预置偏斜托辊的作用，输送带将逐渐跑向对侧 一边。此时，按闭环控制的因果关系，原先工作着的检测辊、纠偏阀和气缸将逐渐回到初始位置，然后，对侧的检测辊、纠偏阀和气缸将陆续开始工作，随着气缸的推动，纠偏辊将以原先一侧的气缸活塞杆头销接点为转轴做“摆动运动”实现换向后的动态纠偏。如果设备再次换向运行，则输送带在预置倾斜托辊的作用下逐渐跑回原先一侧，原先侧的纠偏装置又开始工作。一种双向运转带式输送机的自动纠偏方法，其包括以下步骤(I)在带式输送机的输送带路径上设置偏斜托辊，使朝某向运行的输送带确定性地往设定的一边跑偏；(2)在较偏斜托辊远离带式输送机的头辊或尾辊的输送带路径上设置纠偏辊，纠偏辊转轴的两端与气缸活塞杆的端部铰接，气缸与纠偏阀的气路输出接口连接，纠偏阀的进气口与压缩气源连接，在纠偏辊两端附近的输送带边缘各设置一检测辊，两检测辊分别位于纠偏辊的两侧，利用所述检测辊随跑偏并接触到其的输送带做相应位移来获取输送带的跑偏量，并将其位移通过使纠偏阀输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀，由纠偏阀控制气缸相应动作，来相应改变纠偏辊的偏斜角度，从而实现对跑偏的输送带的纠偏。本发明很适合频繁启停、双向运转的短距离、轻载荷带式输送机双向运转工况下的自动纠偏，尤其是在不确定单次运行方向工艺选择的情况下(比如，一小时内统计运行20次，其中朝某方向运转偏多，朝另一方向偏少，且换向需求无规律可言)。上述针对的是输送机长度较短的情况，如果输送机长度超过25米，则纠偏装置应布置两套，分别位于机头、机尾附近的回程区才能取得良好效果。此情况下，预置偏斜托辊的偏斜方位应一致，而且预置偏斜辊与纠偏辊的布置必须交错开，两个纠偏辊挨在一起将造成不能合理的获取跑偏量信息。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于其包括偏斜托辊、纠偏辊、气缸、纠偏阀与检测辊组件，所述偏斜托辊预置在带式输送机的输送带路径上，且与经过其的输送带存在包角，用于使朝某向运行的输送带确定性的往设定的一边跑偏，所述纠偏辊、气缸、纠偏阀与检测辊组件设置在带式输送机机架的底部，所述纠偏辊较偏斜托辊远离带式输送机的头辊或尾辊，且与经过其的输送带存在包角，所述气缸活塞杆的端部与纠偏辊转轴的端部铰接，所述纠偏阀的气路输出接口与气缸连接，纠偏阀的进气口与压缩气源连接，所述检测辊位于输送带的边缘，其通过随跑偏并接触到其的输送带做相应位移来获取输送带的跑偏量，并将其位移通过使纠偏阀输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀，所述纠偏辊两端附近的输送带边缘各设置有一气缸、一纠偏阀与检测辊组件，所述两检测辊分别位于纠偏辊的两侧。
2.根据权利要求I所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于所述偏斜托辊预置在带式输送机头辊或尾辊附近的输送带路径上。
3.根据权利要求I所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于所述气缸为双出杆气缸。
4.根据权利要求I所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于所述纠偏阀与检测辊组件包括水平安装板、纠偏阀、扭簧卡柱、转轴、摆动体、扭簧、转臂、检测辊，所述纠偏阀、扭簧卡柱和转轴竖直设置在水平安装板上，所述纠偏阀输入轴上安装有输入用摆动体，所述转臂安装在所述转轴远离安装板的一端，所述扭簧套在所述转轴上，且其两扭臂分别卡在卡柱和转臂上，所述检测辊竖直安装在所述转臂远离转轴的一端，所述转臂远离转轴的一端有圆弧面，所述转臂以所述圆弧面与安装在纠偏阀输入轴上的摆动体接触。
5.根据权利要求4所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于所述水平安装板上还安装有竖直安装板，所述竖直安装板上安装有两限位体，所述转臂的中间段位于所述两限位体之间。
6.根据权利要求5所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于所述竖直安装板上安装有用于检测纠偏失效的接近开关，所述转臂上安装有接近开关检测片，所述接近开关与报警器连接。
7.根据权利要求I所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于经过纠偏辊的输送带的倾角大于7°。
8.根据权利要求I所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于所述偏斜托辊的倾角为91. 1° 91.5°，所述纠偏辊在气缸半行程时的倾角为91. 5° 91.8°。
9.根据权利要求I所述的双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其特征在于所述纠偏辊两侧的输送带路径上设置有改向辊，所述纠偏辊与改向辊的中心距大于O. 5倍小于等于I. 5倍的输送带幅宽。
10.一种双向运转带式输送机的自动纠偏方法，其特征在于包括以下步骤(I)在带式输送机的输送带路径上设置偏斜托辊，使朝某向运行的输送带确定性地往设定的一边跑偏；(2)在较偏斜托辊远离带式输送机的头辊或尾辊的输送带路径上设置纠偏辊，纠偏辊转轴的两端与气缸活塞杆的端部铰接，气缸与纠偏阀的气路输出接口连接，纠偏阀的进气口与压缩气源连接，在纠偏辊两端附近的输送带边缘各设置一检测辊，两检测辊分别位于纠偏辊的两侧，利用所述检测辊随跑偏并接触到其的输送带做相应位移来获取输送带的跑偏量，并将其位移通过使纠偏阀输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀，由纠偏阀控制气缸相应动作，来相应改变纠偏辊的偏斜角度，从而实现对跑偏·的输送带的纠偏。
全文摘要
本发明公开了一种双向运转带式输送机的自动纠偏装置，其在带式输送机的输送带路径上设置偏斜托辊，使朝某向运行的输送带确定性地往设定的一边跑偏；在较偏斜托辊远离带式输送机的头辊或尾辊的输送带路径上设置纠偏辊，纠偏辊转轴的两端与气缸活塞杆的端部铰接，气缸与纠偏阀的气路输出接口连接，纠偏阀的进气口与压缩气源连接，在纠偏辊两端附近的输送带边缘各设置一检测辊，两检测辊分别位于纠偏辊的两侧，利用所述检测辊随跑偏并接触到其的输送带做相应位移来获取输送带的跑偏量，并将其位移通过使纠偏阀输入轴做相应角度转动的方式传递给纠偏阀，由纠偏阀控制气缸相应动作，来相应改变纠偏辊的偏斜角度，从而实现对跑偏的输送带的自动纠偏。
文档编号B65G39/16GK102874575SQ20121037024
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月27日 优先权日2012年9月27日
发明者王英斌, 赵京春, 姜承法, 王际松 申请人:北京万向新元科技股份有限公司