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【摘 要】钢板链是国际上普遍采用的一种介体承载输送形式，在国内汽车行业的装配车间已经被普遍采用。随着材料科学和塑料工业的不断发展，工程塑料在强度、韧性、拉伸及精度等方面不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，新颖的塑料板链出现了。塑料板链以无油污、低噪音、防水等优点，受业主青睐，逐步在汽车装配车间内取代钢板连。
【关键词】塑料链条;跑偏;堆链;鼓起
随着材料科学和塑料工业的不断发展，工程塑料在强度、韧性、拉伸及精度等方面不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，新颖的塑料板链出现了。塑料板链以无油污、低噪音、防水等优点，受业主青睐，逐步在汽车装配车间内取代钢板连。但是，我们在设计、安装调试及应用过程中，出现了很多问题，这些问题在应用钢板链过程中没有出现。下面，根据实际经验，解析一下塑料板链在应用中出现的典型问题。
首先，介绍一下塑料板链的构造。
塑料板链由驱动装置1、驱动端轴装置2、塑料链板3、支撑钢骨架4、钢衬板5、塑料衬板系统6、下层滚筒7、制动（张紧）装置8、制动（张紧端）轴装置9组成。其中，钢衬板平铺在支撑钢骨架上，塑料衬板平铺在钢衬板上，塑料链条铺在塑料衬板上。塑料链条通过驱动端轴装置靠驱动装置提供动力，通过张紧端轴装置靠张紧装置提供张力及下层驱动动力。如下图：
其次，介绍一下塑料板链设计及调试。
塑料板链设计：根据载重物体的重量及链条与衬板间摩擦系数，算出拉伸力，查阅塑料链条供货手册，选择塑料链条；选定链条，也就选定驱动端轴上链轮。计算驱动端及制动端功率和扭矩：
F（驱动端max）=（G1+G2）*μ1+F（制动）=（m（上带）+m（负载））*g*μ1+F（制动）=（L（上）*W*m(带)+n*m(负载)）*g*μ1+F（制动），其中：塑料板单位平方米重m(带)=40.5Kg/m2, 塑料链条与下衬塑料衬板间摩擦系数μ1=0.25, 塑料链条初张力F（制动）=500～1000N（建议）。然后根据M（驱动端max）=F（驱动端）*r1，P(驱动电机)=F（驱动端）*V*K/η，（其中r1为驱动端轴装置塑料链轮半径，K为功率储备系数K=1.5,η为驱动机构总效率η≈0.8，V为塑料板链速度），得出驱动端轴需要输出的功率及扭矩，进而选出驱动电机。
F（制动端）=G3*μ2=m（下层）g*μ2=L（下）*W*m(带)* g*μ2，其中μ2为滚动摩擦μ2=0.1。然后根据M（制动端max）= F（制动端）*r1，P(制动电机)=F（制动端）*V*K/η，得出制动端轴需要输出的功率及扭矩，进而选出制动电机。选出制动电机后，根据塑料板链运动以拉长的特性，制动电机应选择限扭矩（超过指定扭矩就打滑）电机。
选出驱动及制动电机后，根据需要设计支撑钢骨架。
塑料板链调试：知道驱动电机、制动电机配置参数，驱动电机轴端链轮直径、驱动轴上链轮直径，制动电机端链轮直径、制动轴上链轮直径，生产节拍，工位间距，根据电机的参数和下面的公式计算出相应节拍下的电机的理论频率值。
电机频率设定的理论值计算如下：设定的节拍=J（JPH）,节距L=6m,由此得出：单节拍所用时间 t=3600/J（JPH）秒，板链的速度L/t=L* J（JPH）/3600米/秒，驱动轮转速V1= 60*L J（JPH）/（3600*3.14*D驱动轮直径）转/分，电机转速：V电机= 157*V1*R减速机链轮半径/R驱动链轮半径，再根据电机铭牌参数，工频运行下的额定转速，理论上可以计算出：电机频率：f=50* V电机/1465 赫兹。
驱动端和张紧端的主轴转速的计算：根据编码器测速方法中的M法来测定主轴的转速。M法测速即为在规定的时间间隔内Tg内，测量所产生的脉冲数来获得被测速度值，若编码器每转一圈发出的脉冲数P，且在规定的时间Tg内，测得的脉冲数为m1，则电机每分钟的转数：n=60* m1/（P*Tg）转/分。
因此，根据驱动轴端和张紧端安装的编码器，通过西门子的计数模块来采集编码器的脉冲信号，根据单位时间内采集到的脉冲数来计算出主轴的转。主轴转速n=60*（T2时刻采集到脉冲数－T1时刻采集到脉冲数）/1024*（T2－T1）
张紧电机的控制方法：主驱单位时间内板链出链长度ΔL1，张紧端单位时间内进链长度ΔL2，若ΔL1＞ΔL2，张紧电机的转速小于主驱电机的转速，所以：F主驱电机拉力=f上层板链摩擦力+F板链张紧力，F张紧电机= F板链张紧力+ f下层板链摩擦力=9549P/n*r=9549I2R/ n*r，F板链张紧力增大，所以张紧电机的电流增大。若ΔL1＜ΔL2，张紧电机的转速大于主驱电机的转速，所以：F张紧电机= F + f下层板链摩擦力=9549P/n*r=9549I2R/ n*r，F增大，所以张紧电机的电流增大。
程序中实现方法：控制方法采用经典PID控制方法，利用西门子的PID控制块FB41。主驱速度一定的前提下通过PID控制块的输出量来调节张紧电机变频值的设定值。给定值SP_INT：变频器设定值的理论值反馈量PV_IN:ΔL=ΔL1-ΔL2，PID輸出值：张紧电机变频器设定值
最后，介绍一下塑料板链在使用过程中出现的问题、原因分析及解决办法
1、塑料链条“跑偏”
现象： 在使用过程作，出现塑料板链局部跑偏现象。
原因分析：a.驱动轴、制动轴安装与生产线不垂直。b.驱动轴、制动轴上链轮组局部排列不对或某个链轮质量有问题。C.PE板（塑料衬板）安装不平整。PE板安装应在一个平面上，衬板连接处高度差应控制在0.5mm内，相邻两衬板高度差应控制在1‰，如果横向衬板向一边低，容易造成跑解决办法：a.调整驱动轴、张紧轴，使轴与生产线中心垂直。b.检查驱动端、张紧端轴上链轮组，取下不合格链轮并重新排布链轮组。c.根据现场跑偏情况，局部打开塑料链条，重新调整了衬板高度。
2、塑料链条“堆链”
现象：在使用过程中，出现局部整排塑料链条凸起，特别是在重载板链停止，驱动端、张紧端出现“堆链”的频率更高，更严重。
原因分析：a.塑料链条与边条间距小，安装有问题。塑料料条在宽度方向上的温度变化伸缩率是0.12mm/m.0C,一般供货时会按常温即2300C给出边条与塑料链条间距，下图为曾经安装过的塑料板链技术参数。塑料链条与边条间距小，局部地方如果间距为0mm，气温升高，塑料链条膨胀，链条对边条产生局部侧压力，压力很大时，甚至造成局部链条“鼓起”。这样不仅增加链板整体摩擦力，增大驱动拉力；还会在此处形成死点（不能灵活运动），造成局部“堆链”。
b.钢衬板、PE衬板安装不平整，PE板与板间隙小。钢衬板、PE衬板安装不平整，局部有小的凸起；PE板与板间隙小，气温升高，PE衬板受热膨胀，间隙消除，局部PE衬板相挤凸起。当板链运行时，链板塑料块连接处接触PE凸起，增大链板运行阻力，甚至造成局部“抖动”。这样不仅增加链板整体摩擦力，增大驱动拉力；还会在此处形成死点（不能灵活运动），造成局部“堆链”。
c.下层滚筒滚面生锈,滚筒不转。下层镀锌滚筒生锈，增大摩擦系数μ2，使F（制动端）增大；滚筒不转，摩擦由滚动摩擦变为滑动摩擦，F（制动端）增大，由于F（制动端）是波动传播，容易造成下层滚筒不转处堆链，进而造成驱动端下方堆链。
d.下层钢骨架立柱板链侧导尼龙块厚，返回塑料链条与侧导尼龙块之间间距小，摩擦力增大。下层钢骨架立柱板链侧导尼龙块厚，两尼龙块间距变小，塑料板链通过此处摩擦力变大，严重的甚至鼓起。
e.生产线上有杂物，增加阻力。生产线杂物（特别是汽车螺栓）、垃圾（特别是灰尘）没有及时清理，填充了塑料链条与边条间隙，灰尘进入PE板间隙。这样增加了助力。
解决办法：a.重新安装塑料链条边条，增大塑料链条与边条间距小。b.在发现塑料板链局部“抖动”、“堆链”时，打开此处的塑料链条，重新铺平、排布钢衬板和PE衬板。c.取下生锈和转动不灵活的滚筒，更换新的滚筒。d. 消薄钢骨架立柱侧导尼龙块，增大尼龙块和塑料链板之间的间隙。e.指定严格的清理制度，时时检查、清理生产线杂物。
3、塑料板链停线后，出现机头端“后退”、机尾端“前堆”
现象：在生产线正常或按急停按钮停线时，塑料板链在沿生产线方向，能明显感觉到机头端会倒回一段，机尾端会前推一段。
原因分析：根据塑料板链自身能拉伸的特性及组装板链时塑料板与塑料板之间有一定的装配间隙，在塑料板链设计时，驱动电机、制动电机都没有抱闸，完全依靠两电机精密配合，来保证载物使用面（板链上平面）张力平衡。出现板链“后退”、“前堆”，主要是: a.控制驱动、制动电机的电气元件接线松动或损坏，信号（或远距离动力）电缆屏蔽不好，使电控命令传达速度不同步。b.驱动、制动电机速度、扭矩匹配不好。
解决办法：a.检查驱动、制动电机电器元件及其接线，更换屏蔽电缆。b.根据设计参数，检查驱动、制动电机变频器输入参数。确定好驱动变频器参数后，制动电机变频器参数在设计值上下微调，直到匹配合适。
【关键词】塑料链条;跑偏;堆链;鼓起
随着材料科学和塑料工业的不断发展，工程塑料在强度、韧性、拉伸及精度等方面不断提高，塑料制品的应用范围也在不断地扩大，新颖的塑料板链出现了。塑料板链以无油污、低噪音、防水等优点，受业主青睐，逐步在汽车装配车间内取代钢板连。但是，我们在设计、安装调试及应用过程中，出现了很多问题，这些问题在应用钢板链过程中没有出现。下面，根据实际经验，解析一下塑料板链在应用中出现的典型问题。
首先，介绍一下塑料板链的构造。
塑料板链由驱动装置1、驱动端轴装置2、塑料链板3、支撑钢骨架4、钢衬板5、塑料衬板系统6、下层滚筒7、制动（张紧）装置8、制动（张紧端）轴装置9组成。其中，钢衬板平铺在支撑钢骨架上，塑料衬板平铺在钢衬板上，塑料链条铺在塑料衬板上。塑料链条通过驱动端轴装置靠驱动装置提供动力，通过张紧端轴装置靠张紧装置提供张力及下层驱动动力。如下图：
其次，介绍一下塑料板链设计及调试。
塑料板链设计：根据载重物体的重量及链条与衬板间摩擦系数，算出拉伸力，查阅塑料链条供货手册，选择塑料链条；选定链条，也就选定驱动端轴上链轮。计算驱动端及制动端功率和扭矩：
F（驱动端max）=（G1+G2）*μ1+F（制动）=（m（上带）+m（负载））*g*μ1+F（制动）=（L（上）*W*m(带)+n*m(负载)）*g*μ1+F（制动），其中：塑料板单位平方米重m(带)=40.5Kg/m2, 塑料链条与下衬塑料衬板间摩擦系数μ1=0.25, 塑料链条初张力F（制动）=500～1000N（建议）。然后根据M（驱动端max）=F（驱动端）*r1，P(驱动电机)=F（驱动端）*V*K/η，（其中r1为驱动端轴装置塑料链轮半径，K为功率储备系数K=1.5,η为驱动机构总效率η≈0.8，V为塑料板链速度），得出驱动端轴需要输出的功率及扭矩，进而选出驱动电机。
F（制动端）=G3*μ2=m（下层）g*μ2=L（下）*W*m(带)* g*μ2，其中μ2为滚动摩擦μ2=0.1。然后根据M（制动端max）= F（制动端）*r1，P(制动电机)=F（制动端）*V*K/η，得出制动端轴需要输出的功率及扭矩，进而选出制动电机。选出制动电机后，根据塑料板链运动以拉长的特性，制动电机应选择限扭矩（超过指定扭矩就打滑）电机。
选出驱动及制动电机后，根据需要设计支撑钢骨架。
塑料板链调试：知道驱动电机、制动电机配置参数，驱动电机轴端链轮直径、驱动轴上链轮直径，制动电机端链轮直径、制动轴上链轮直径，生产节拍，工位间距，根据电机的参数和下面的公式计算出相应节拍下的电机的理论频率值。
电机频率设定的理论值计算如下：设定的节拍=J（JPH）,节距L=6m,由此得出：单节拍所用时间 t=3600/J（JPH）秒，板链的速度L/t=L* J（JPH）/3600米/秒，驱动轮转速V1= 60*L J（JPH）/（3600*3.14*D驱动轮直径）转/分，电机转速：V电机= 157*V1*R减速机链轮半径/R驱动链轮半径，再根据电机铭牌参数，工频运行下的额定转速，理论上可以计算出：电机频率：f=50* V电机/1465 赫兹。
驱动端和张紧端的主轴转速的计算：根据编码器测速方法中的M法来测定主轴的转速。M法测速即为在规定的时间间隔内Tg内，测量所产生的脉冲数来获得被测速度值，若编码器每转一圈发出的脉冲数P，且在规定的时间Tg内，测得的脉冲数为m1，则电机每分钟的转数：n=60* m1/（P*Tg）转/分。
因此，根据驱动轴端和张紧端安装的编码器，通过西门子的计数模块来采集编码器的脉冲信号，根据单位时间内采集到的脉冲数来计算出主轴的转。主轴转速n=60*（T2时刻采集到脉冲数－T1时刻采集到脉冲数）/1024*（T2－T1）
张紧电机的控制方法：主驱单位时间内板链出链长度ΔL1，张紧端单位时间内进链长度ΔL2，若ΔL1＞ΔL2，张紧电机的转速小于主驱电机的转速，所以：F主驱电机拉力=f上层板链摩擦力+F板链张紧力，F张紧电机= F板链张紧力+ f下层板链摩擦力=9549P/n*r=9549I2R/ n*r，F板链张紧力增大，所以张紧电机的电流增大。若ΔL1＜ΔL2，张紧电机的转速大于主驱电机的转速，所以：F张紧电机= F + f下层板链摩擦力=9549P/n*r=9549I2R/ n*r，F增大，所以张紧电机的电流增大。
程序中实现方法：控制方法采用经典PID控制方法，利用西门子的PID控制块FB41。主驱速度一定的前提下通过PID控制块的输出量来调节张紧电机变频值的设定值。给定值SP_INT：变频器设定值的理论值反馈量PV_IN:ΔL=ΔL1-ΔL2，PID輸出值：张紧电机变频器设定值
最后，介绍一下塑料板链在使用过程中出现的问题、原因分析及解决办法
1、塑料链条“跑偏”
现象： 在使用过程作，出现塑料板链局部跑偏现象。
原因分析：a.驱动轴、制动轴安装与生产线不垂直。b.驱动轴、制动轴上链轮组局部排列不对或某个链轮质量有问题。C.PE板（塑料衬板）安装不平整。PE板安装应在一个平面上，衬板连接处高度差应控制在0.5mm内，相邻两衬板高度差应控制在1‰，如果横向衬板向一边低，容易造成跑解决办法：a.调整驱动轴、张紧轴，使轴与生产线中心垂直。b.检查驱动端、张紧端轴上链轮组，取下不合格链轮并重新排布链轮组。c.根据现场跑偏情况，局部打开塑料链条，重新调整了衬板高度。
2、塑料链条“堆链”
现象：在使用过程中，出现局部整排塑料链条凸起，特别是在重载板链停止，驱动端、张紧端出现“堆链”的频率更高，更严重。
原因分析：a.塑料链条与边条间距小，安装有问题。塑料料条在宽度方向上的温度变化伸缩率是0.12mm/m.0C,一般供货时会按常温即2300C给出边条与塑料链条间距，下图为曾经安装过的塑料板链技术参数。塑料链条与边条间距小，局部地方如果间距为0mm，气温升高，塑料链条膨胀，链条对边条产生局部侧压力，压力很大时，甚至造成局部链条“鼓起”。这样不仅增加链板整体摩擦力，增大驱动拉力；还会在此处形成死点（不能灵活运动），造成局部“堆链”。
b.钢衬板、PE衬板安装不平整，PE板与板间隙小。钢衬板、PE衬板安装不平整，局部有小的凸起；PE板与板间隙小，气温升高，PE衬板受热膨胀，间隙消除，局部PE衬板相挤凸起。当板链运行时，链板塑料块连接处接触PE凸起，增大链板运行阻力，甚至造成局部“抖动”。这样不仅增加链板整体摩擦力，增大驱动拉力；还会在此处形成死点（不能灵活运动），造成局部“堆链”。
c.下层滚筒滚面生锈,滚筒不转。下层镀锌滚筒生锈，增大摩擦系数μ2，使F（制动端）增大；滚筒不转，摩擦由滚动摩擦变为滑动摩擦，F（制动端）增大，由于F（制动端）是波动传播，容易造成下层滚筒不转处堆链，进而造成驱动端下方堆链。
d.下层钢骨架立柱板链侧导尼龙块厚，返回塑料链条与侧导尼龙块之间间距小，摩擦力增大。下层钢骨架立柱板链侧导尼龙块厚，两尼龙块间距变小，塑料板链通过此处摩擦力变大，严重的甚至鼓起。
e.生产线上有杂物，增加阻力。生产线杂物（特别是汽车螺栓）、垃圾（特别是灰尘）没有及时清理，填充了塑料链条与边条间隙，灰尘进入PE板间隙。这样增加了助力。
解决办法：a.重新安装塑料链条边条，增大塑料链条与边条间距小。b.在发现塑料板链局部“抖动”、“堆链”时，打开此处的塑料链条，重新铺平、排布钢衬板和PE衬板。c.取下生锈和转动不灵活的滚筒，更换新的滚筒。d. 消薄钢骨架立柱侧导尼龙块，增大尼龙块和塑料链板之间的间隙。e.指定严格的清理制度，时时检查、清理生产线杂物。
3、塑料板链停线后，出现机头端“后退”、机尾端“前堆”
现象：在生产线正常或按急停按钮停线时，塑料板链在沿生产线方向，能明显感觉到机头端会倒回一段，机尾端会前推一段。
原因分析：根据塑料板链自身能拉伸的特性及组装板链时塑料板与塑料板之间有一定的装配间隙，在塑料板链设计时，驱动电机、制动电机都没有抱闸，完全依靠两电机精密配合，来保证载物使用面（板链上平面）张力平衡。出现板链“后退”、“前堆”，主要是: a.控制驱动、制动电机的电气元件接线松动或损坏，信号（或远距离动力）电缆屏蔽不好，使电控命令传达速度不同步。b.驱动、制动电机速度、扭矩匹配不好。
解决办法：a.检查驱动、制动电机电器元件及其接线，更换屏蔽电缆。b.根据设计参数，检查驱动、制动电机变频器输入参数。确定好驱动变频器参数后，制动电机变频器参数在设计值上下微调，直到匹配合适。