一种可控磁路永磁悬浮托辊

技术领域

本发明涉及磁悬浮托辊技术领域，具体的说是一种可控磁路永磁悬浮托辊。

背景技术

托辊在各行各业中应用十分广泛，常见的有用于传送带支撑的支撑托辊和用于纸张、薄膜、布料等卷材供料的供料托辊，悬浮托辊是基于磁悬浮技术和传统托辊结合而出的托辊；

在卷材的生产加工中，如成卷薄膜或纸张的印刷、涂布等，物料收卷在托辊上，由设备的用料机构拉动卷材带动供料托辊转动供料，传统的供料辊以机械连接的方式，通过滚动轴承实现自由滚动，而后由用料机构带动供料辊转动供料，在此过程中,供料辊上收卷的物料重量所产生的重力作用于供料辊两端的转动连接处，使供料辊工作时的静摩擦力和滑动摩擦力增大，如此一来，使供料辊与用料机构之间的物料所受张力增大，而设备供料为间歇性供料，用料机构所提供的拉力周期性变化，物料所承受的张力也随之发生变化，当供料托辊的产生磨损后，供料辊两端的静摩擦力进一步增大，便会导致用料机构在拖动供料辊转动时，物料所受到的极限张力增大，因此在工作中会发生物料被拉扯变形甚至撕裂的情况，从而影响产品的质量，而一旦物料破损，需要花费大量的时间去更换和维护设备，因此为了保证生产效率和生产质量，保持物料所受的张力恒定是十分重要的；

为此本发明提供了一种可控磁路永磁悬浮托辊以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供了一种可控磁路永磁悬浮托辊。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可控磁路永磁悬浮托辊，包括托辊、滑动安装座组件、磁悬浮组件和固定安装座，所述固定安装座和滑动安装座组件上安装有磁悬浮组件，且两端的磁悬浮组件在同一轴线上，两端的磁悬浮组件之间配合安装有托辊；

所述磁悬浮组件包括通过螺栓固定在固定安装座和滑动安装座组件上端面的径向永磁体组件，径向永磁体组件的一端上方悬浮配合有永磁环，永磁环的中心位置配合有托辊轴套组件，径向永磁体组件和永磁环的外侧设置有防护罩，且防护罩通过螺栓固定在固定安装座和滑动安装组件上，防护罩的一端面上通过螺栓固定安装有顶锥组件，且顶锥组件的一端与托辊轴套组件为配合机构，顶锥组件的另一端配合有电磁铁组件，且电磁铁组件通过螺栓固定在防护罩的一端面上，顶锥组件与电磁铁组件的外侧设置有防尘罩，且防尘罩通过螺栓固定在防护罩上。

进一步的，所述永磁环采用内外径辐射充磁，环形外表面为N极，内表面为S极。

进一步的，所述永磁体组件包括通过螺栓固定在固定安装座和滑动安装座组件上端面的安装板，安装板上通过螺栓固定有两个伺服电机，固定安装座和滑动安装座组件的上端面、安装板的一侧位置通过螺栓固定有导磁体，导磁体开设有两个安装孔，安装孔中间隙配合有径向永磁体，且两个径向永磁体分别与两个伺服电机的输出端卡接，导磁体的中间位置通过螺栓固定有传感器。

进一步的，所述托辊轴套组件包括配合在永磁环的中心位置的轴套，轴套穿过永磁环的一端通过螺栓固定安装有装卡端板，装卡端板的侧壁上周向等间距的开设有多个卡槽，且卡槽中滑动配合有卡齿组件，轴套的一端通过螺栓固定安装有弹簧安装套，弹簧安装套的中心位置滑动配合有推杆组件，且推杆组件的外壁上套接有复位弹簧，推杆组件的一端与卡齿组件为配合机构。

进一步的，所述卡齿组件包括滑动配合在卡槽中的滑动块，滑动块底部设置有倾斜面且倾斜面侧面开设有滑槽，滑动块的一端面通过螺栓固定安装有卡齿，且卡齿的圆弧面上设置有防滑棱。

进一步的，所述推杆组件包括滑动配合在弹簧安装套中心位置的推杆，推杆的一端焊接有锥形圆盘，且锥形圆盘上开设有与滑动块底部所设置滑槽为配合机构的槽口，推杆的另一端通过螺栓固定有顶板。

进一步的，所述顶锥组件包括通过螺栓固定在防护罩一端面的顶锥底盘，顶锥底盘靠近永磁环的一端面通过螺栓固定有多个支撑顶锥，顶锥底盘的中心位置开设有圆孔，且圆孔中滑动配合有顶杆，顶杆远离永磁环的一端固定连接有推板，且推板与电磁铁组件为配合机构。

进一步的，所述电磁铁组件包括通过螺栓固定在防护罩上的电磁铁安装块，电磁铁安装块的上端面设置有矩形槽，且推板滑动配合在矩形槽中，电磁铁安装块的内部设置有电磁铁，且电磁铁与推板的一端为配合机构。

进一步的，所述支撑顶锥和顶杆靠近永磁环的一端安装有大小不同的球头柱塞，且球头柱塞的滚球面分别与轴套的一端面和顶板的一端面相切。

进一步的，所述滑动安装座组件包括用于调整两端磁悬浮组件间距的线性模组，线性模组中配合有滑动安装座。

本发明的有益效果：

1:本发明设置的一种可控磁路永磁悬浮托辊，设置的导磁体1斜端面表现为N极，导磁体3斜端面也表现为N极，永磁环外表面大圈也为N极，则同性相斥，导磁体1对永磁环的力F，导磁体3对永磁环的力也为F，两力大小相同，由于系统对称性，两力在水平的分量相互抵消，使得永磁环只有竖直上的力，使得永磁环悬浮，托辊与两端的永磁环以及托辊轴套组件形成一个悬浮的整体，如此一来，使供料辊悬浮，从而避免传统机械连接中供料辊转动过程中摩擦力大和磨损严重的问题，降低用料机构拉动供料辊时所需要的力，降低物料在供料过程中受到的张力，从而改善物料因拉扯产生形变和破裂的情况；

2:本发明设置的一种可控磁路永磁悬浮托辊，设置的托辊轴套组件和电磁铁组件通过电磁铁组件的激磁和失磁来触发托辊轴套组件，使卡齿组件对托辊进行装卡或松开，从而达到快速更换供料托辊的目的，如此一来，使卷材物料更换料辊更加的方便高效，从而避免了更换物料所造成的时间成本增加，同时也为供料设备导入自动化模组提供了条件。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明整体结构立体图；

图2是本发明磁悬浮组件的立体图；

图3是本发明内部结构的示意图；

图4是本发明图3中A区域的放大视图；

图5是本发明径向永磁体组件的立体图；

图6是本发明永磁环的立体图；

图7是本发明径向永磁体组件的磁场示意图；

图8是本发明磁悬浮原理示意图；

图9是本发明托辊轴套组件立体图；

图10是本发明托辊轴套组件正视图；

图11是本发明图10中沿B-B的剖视图；

图12是本发明托辊轴套组件爆炸视图；‘

图13是本发明滑动块的局部放大视图；

图14是本发明托辊的示意图。

图中：1、托辊；2、滑动安装座组件；3、磁悬浮组件；4、固定安装座；21、线性模组；22、滑动安装座；31、防护罩；32、顶锥组件；33、电磁铁组件；34、径向永磁体组件；35、永磁环；36、托辊轴套组件；321、顶锥底盘；322、支撑顶锥；323、顶杆；324、推板；341、安装板；342、伺服电机；343、导磁体；344、径向永磁体；345、传感器；361、轴套；362、装卡端板；363、卡齿组件；364、推杆组件；365、弹簧安装套；366、复位弹簧；3631、滑动块；3632、卡齿；3641、推杆；3642、顶板。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图14所示，本发明所述的一种可控磁路永磁悬浮托辊，包括托辊1、滑动安装座组件2、磁悬浮组件3和固定安装座4，所述固定安装座4和滑动安装座组件2上安装有磁悬浮组件3，且两端的磁悬浮组件3在同一轴线上，两端的磁悬浮组件3之间配合安装有托辊5；

作为本发明的一种实施方式，如图4-图8所示，所述磁悬浮组件3包括通过螺栓固定在固定安装座4和滑动安装座组件2上端面的径向永磁体组件34，径向永磁体组件34的一端上方悬浮配合有永磁环35，永磁环35的中心位置配合有托辊轴套组件36，径向永磁体组件34和永磁环35的外侧设置有防护罩31，且防护罩31通过螺栓固定在固定安装座4和滑动安装组件2上，防护罩31的一端面上通过螺栓固定安装有顶锥组件32，且顶锥组件32的一端与托辊轴套组件36为配合机构，顶锥组件32的另一端配合有电磁铁组件33，且电磁铁组件33通过螺栓固定在防护罩31的一端面上，顶锥组件32与电磁铁组件33的外侧设置有防尘罩，且防尘罩通过螺栓固定在防护罩31上，所述永磁环35采用内外径辐射充磁，环形外表面为N极，内表面为S极，防护罩31隔绝外界干扰，顶锥组件32限制托辊5轴向窜动；

所述永磁体组件34包括通过螺栓固定在固定安装座4和滑动安装座组件2上端面的安装板341，安装板341上通过螺栓固定有两个伺服电机342，固定安装座4和滑动安装座组件2的上端面、安装板341的一侧位置通过螺栓固定有导磁体343，导磁体343开设有两个安装孔，安装孔中间隙配合有径向永磁体344，且两个径向永磁体344分别与两个伺服电机342的输出端卡接，导磁体343的中间位置通过螺栓固定有传感器345，导磁体343包括导磁体1、导磁体2、和导磁体3，且导磁体1、导磁体2、和导磁体3固定为一个整体，由于径向永磁体344的磁力线从N极发回S极，并且磁感应强度为正弦变化，左侧的径向永磁体磁力线从N极出发经过导磁体1，空气，导磁体2，最后回到左边径向永磁体S极，则导磁体1斜端面与导磁体2上端面形成一个类似“磁铁”结构，结果导磁体1斜端面表现出N极，同理导磁体3斜端面也表现出N极，要想两个斜端面始终表现N极，转动角度为0～180度，导磁体1斜端面表现为N极，导磁体3斜端面也表现为N极，永磁环外表面大圈也为N极，则同性相斥，导磁体1对永磁环的力F，导磁体3对永磁环的力也为F，两力大小相同，由于系统对称性，两力在水平的分量相互抵消，使得永磁环只有竖直上的力，使得永磁环悬浮，由于径向永磁体磁场为正弦变化，转动两个径向永磁体角度使得力F大小发生变化，从而调控永磁环上下悬浮；

具体工作时，通过两端固定在导磁体343的中间位置的传感器345分别测得托辊5两端的悬浮高度，输入控制器，由控制器控制伺服电机342转动角度进而控制托辊5两端的悬浮距离，两端的两个伺服电机342采用协同控制，左右两端存在两个协同控制系统，来调控托辊5的悬浮高度。

作为本发明的一种实施方式，如图9-14所示，所述托辊轴套组件36包括配合在永磁环35的中心位置的轴套361，轴套361穿过永磁环35的一端通过螺栓固定安装有装卡端板362，装卡端板362的侧壁上周向等间距的开设有多个卡槽，且卡槽中滑动配合有卡齿组件363，轴套361的一端通过螺栓固定安装有弹簧安装套365，弹簧安装套365的中心位置滑动配合有推杆组件364，且推杆组件364的外壁上套接有复位弹簧366，推杆组件364的一端与卡齿组件363为配合机构，轴套361的一端固定的弹簧安装套365，弹簧安装套365中的复位弹簧366支撑推杆组件364的一端使推杆组件364常态下为缩回状态，推杆组件364的另一端与卡齿组件363配合，使卡齿组件363也为缩回状态，复位弹簧366为软弹簧，避免触发推杆组件364时需要的挤压力过大从而增大摩擦力；

所述卡齿组件363包括滑动配合在卡槽中的滑动块3631，滑动块3631底部设置有倾斜面且倾斜面侧面开设有滑槽，滑动块3631的一端面通过螺栓固定安装有卡齿3632，且卡齿3632的圆弧面上设置有防滑棱，防滑棱卡住托辊5的轴内壁从而支撑起托辊5；

所述推杆组件364包括滑动配合在弹簧安装套365中心位置的推杆3641，推杆3641的一端焊接有锥形圆盘，且锥形圆盘上开设有与滑动块3631底部所设置滑槽为配合机构的槽口，推杆3641的另一端通过螺栓固定有顶板3642，通过锥形圆盘挤压滑动块3631底部设置的倾斜面，使滑动块3631沿滑槽向上滑动，从而带动卡齿3632移动；

具体工作时，安装托辊5，使卡齿3632抵住托辊5的两端，挤压顶板3642使推杆3641向前移动，推杆3641一端的倾斜面推动滑动块3631沿滑槽向上滑动，从而带动卡齿3632向外移动，最终使卡齿3632的圆弧面与托辊5滚筒内壁贴合，并支撑起托辊5，更换料辊时，撤去挤压顶板3642的外力，在复位弹簧366的弹力作用下使推杆3641回弹至初始位置，从而使卡齿3632向下移动松开托辊5，进行更换，如此一来，使更换料辊更加的方便高效，从而避免了更换物料所造成的时间成本增加。

作为本发明的一种实施方式，如图2和图4所示，所述顶锥组件32包括通过螺栓固定在防护罩31一端面的顶锥底盘321，顶锥底盘321靠近永磁环35的一端面通过螺栓固定有多个支撑顶锥322，顶锥底盘321的中心位置开设有圆孔，且圆孔中滑动配合有顶杆323，顶杆323远离永磁环35的一端固定连接有推板324，且推板324与电磁铁组件33为配合机构，所述电磁铁组件33包括通过螺栓固定在防护罩31上的电磁铁安装块，电磁铁安装块的上端面设置有矩形槽，且推板324滑动配合在矩形槽中，电磁铁安装块的内部设置有电磁铁，且电磁铁与推板324的一端为配合机构，所述支撑顶锥322和顶杆323靠近永磁环35的一端安装有大小不同的球头柱塞，且球头柱塞的滚球面分别与轴套361的一端面和顶板3642的一端面相切，支撑顶锥322与轴套361的一端面接触，限制永磁环35的轴向窜动，顶杆323挤压顶板3642，使推杆3641移动触发卡齿组件363锁住托辊；

具体工作时，收卷有物料的托辊5安装至两端的永磁环35之间，滑动安装座组件2移动，使两端的支撑顶锥322与两端永磁环35上设置的轴套361接触，完成托辊5的轴向窜动限制，此时的卡齿3632伸入托辊5中心位置的圆孔中，而后使电磁铁通电激磁，电磁铁激磁后吸住推板324，从而使推板324推动顶杆323，进而使滑动块3631带动卡齿3632移动，使卡齿3632与托辊5中心位置的圆孔内壁紧密贴合，使托辊5与两端的永磁环35以及托辊轴套组件36形成一个悬浮的整体。

作为本发明的一种实施方式，如图3所示，所述滑动安装座组件2包括用于调整两端磁悬浮组件3间距的线性模组21，线性模组21中配合有滑动安装座22；

具体工作时，根据供料辊的宽度来调整滑动安装座22的位置，通过控制线性模组21中的伺服电机来调整滑动安装座22与固定安装座4的相对位置，从而适应多种宽度的供料辊，此外在更换供料辊时，也通过调整滑动安装座22的位置对供料辊进行更换和装卡。

工作原理：

磁悬浮原理：由于径向永磁体344的磁力线从N极发回S极，并且磁感应强度为正弦变化，左侧的径向永磁体磁力线从N极出发经过导磁体1，空气，导磁体2，最后回到左边径向永磁体S极，则导磁体1斜端面与导磁体2上端面形成一个类似“磁铁”结构，结果导磁体1斜端面表现出N极，同理导磁体3斜端面也表现出N极，要想两个斜端面始终表现N极，转动角度为0～180度，导磁体1斜端面表现为N极，导磁体3斜端面也表现为N极，永磁环外表面大圈也为N极，则同性相斥，导磁体1对永磁环的力F，导磁体3对永磁环的力也为F，两力大小相同，由于系统对称性，两力在水平的分量相互抵消，使得永磁环只有竖直上的力，使得永磁环悬浮，由于径向永磁体磁场为正弦变化，转动两个径向永磁体角度使得力F大小发生变化，从而调控永磁环上下悬浮；

磁悬浮调控原理：通过两端固定在导磁体343的中间位置的传感器345分别测得托辊5两端的悬浮高度，输入控制器，由控制器控制伺服电机342转动角度进而控制托辊5两端的悬浮距离，两端的两个伺服电机342采用协同控制，左右两端存在两个协同控制系统，来调控托辊5的悬浮高度；

供料辊装卡原理：收卷有物料的托辊5安装至两端的永磁环35之间，滑动安装座组件2移动，使两端的支撑顶锥322与两端永磁环35上设置的轴套361接触，完成托辊5的轴向窜动限制，此时的卡齿3632伸入托辊5中心位置的圆孔中，而后使电磁铁通电激磁，电磁铁激磁后吸住推板324，从而使推板324推动顶杆323，进而使滑动块3631带动卡齿3632移动，使卡齿3632与托辊5中心位置的圆孔内壁紧密贴合，使托辊5与两端的永磁环35以及托辊轴套组件36形成一个悬浮的整体。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。