專利名稱：鋸齒式數控皮棉清理機的制作方法
技術領域：
本發明專利涉及棉花加工機械技術領域，尤其涉及一種鋸齒式數控皮棉清理機。
背景技術：
皮棉清理工藝在棉花加工過程中起著重要作用，皮棉清理效率的高低和質量的好壞直接影響產出棉花的品質等級和棉花價格。在棉花加工過程中，皮棉清理系統在軋花工藝和打包工藝之間，能清理軋花過程中產生的次生雜質和殘存在皮棉中的雜質，包括癟棉籽、破籽、不孕籽及棉花中粘有的落葉、帶纖維的籽屑、棉結、棉索等。現有技術對于性狀參數不同的皮棉，一般采用相同的皮棉清理工藝和加工參數，所采用的皮清機結構中，固定排雜刀的墻板與固定鋸齒輥筒的墻板是一體的，排雜刀與鋸齒輥筒的間隙不能自動調節。若想要根據皮棉的性狀參數來調節清理工藝和參數，需要將整個生產線停產，然后再調節排雜刀的作用數量、排雜刀與鋸齒輥筒的間隙及鋸齒輥筒的轉速，這會嚴重影響棉花加工企業的產量和效益。目前的皮棉清理工藝中，這三個參數是固定不變的，這種清理設備和清理方法容易導致棉花“過清理”或“欠清理”，從而引起棉纖維的損傷、浪費，或使棉花品質等級下降，影響企業的經濟效益。發明專利內容本發明就是為了解決現有技術存在的上述缺陷和不足，提供了一種鋸齒式數控皮棉清理機；能夠針對性狀參數不同的皮棉采用不同的皮棉清理工藝和加工參數,根據皮棉的性狀參數來自動調整排雜刀的作用數量、排雜刀與鋸齒輥筒的間隙及鋸齒輥筒的轉速，實現皮棉清理的自適應調節控制，避免了皮棉的“過清理”或“欠清理”現象，提高棉花加工過程清花工藝的生產效率和清花質量。為了實現上述目的，本發明專利采用如下技術方案—種鋸齒式數控皮棉清理機，包括鋸齒輥筒、左右固定立板，調節機構、自動控制系統，鋸齒輥筒與三相異步電機連接，左右固定立板上設有第一連接孔，鋸齒輥筒的兩端通過第一連接孔與左右固定立板連接，排雜刀架兩端分別通過螺栓與左活動立板、右活動立板連接，排雜刀安裝在排雜刀架上；所述調節機構包括排雜刀作用數量調節機構、排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構、以及鋸齒輥筒轉速調節機構；自動控制系統包括PLC控制器、智能檢測傳感器以及上位機，上位機分別與PLC控制器、智能檢測傳感器連接，PLC控制器與調節機構連接，可根據上位機指令控制調節機構運動。所述排雜刀作用數量調節機構包括排雜刀擋板、電動推桿下支撐板、電動推桿上支撐板、曲柄連桿、電動推桿，電動推桿的一端分別通過電動推桿下支撐板、電動推桿上支撐板與右活動立板連接，電動推桿的另一端與曲柄連桿的一端連接，曲柄連桿的另一端與排雜刀擋板的一端連接，曲柄與活動立板連接，排雜刀架設有第二連接孔，排雜刀擋板兩端通過第二連接孔與排雜刀架連接，電動推桿與正反轉電機連接，電動推桿通過齒輪減速結構與絲桿螺母副連接，把電機的旋轉運動變成直線運動，利用電機正反轉完成推桿的伸縮動作。
所述排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構包括左右活動立板連接桿、托架推拉桿、伺服電機；左活動立板與右活動立板通過多根左右活動立板連接桿連接，所述左活動立板、右活動立板上分別設有滾動導軌，左活動立板、右活動立板通過四副導軌與左右固定立板配合，左右活動立板連接桿與托架推拉桿連接，托架推拉桿上設有絲杠螺母，絲杠螺母與滾珠絲杠連接，伺服電機通過減速器、聯軸器與滾珠絲杠連接，伺服電機通過線路與PLC控制器連接、接收PLC控制器與上位機的指令信息，實現排雜刀與鋸齒輥筒間隙的自動調節。所述智能檢測傳感器包括用于檢測待清理皮棉的智能檢測傳感器1、檢測清理后皮棉的智能檢測傳感器II，智能檢測傳感器1、智能檢測傳感器II分別包括回潮率檢測模塊、圖像識別模塊，所述回潮率檢測模塊負責檢測棉花的回潮率信息，所述圖像識別模塊主要負責檢測棉花的反射率、黃度和含雜率信息。智能傳感器I用來檢測待清理皮棉，通過回潮率檢測模塊，圖像采集模塊將待清理皮棉的回潮率信息和圖像信息傳送給上位機，通過上位機中的圖像處理等程序能夠準確測量出棉花的回潮率、反射率、黃度和含雜率信息，通過PLC控制器發出控制指令，實現對排雜刀與鋸齒輥筒間隙、排雜刀作用數量和鋸齒輥筒轉速的調節。智能檢測傳感器II采集清理后皮棉的回潮率、反射率、黃度和含雜率信息，上位機根據這些性狀參數向PLC控制器發出控制指令，進一步調節皮棉清理的工藝參數，從而實現皮棉清理的閉環控制。所述三相異步電機與變頻器連接，變頻器與PLC控制器連接。通過變頻器實現輥筒轉速的實時調節。本發明的工作原理PLC和上位機根據檢測到的皮棉性狀參數，對鋸齒式皮清機的清理工藝和加工參數進行設置。通過排雜刀作用數量調節機構控制排雜刀的作用數量，通過排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構調節排雜刀與鋸齒輥筒之間的間隙，通過三相異步電機與變頻器連接、對變頻器進行參數設置，實現鋸齒滾筒轉速的實時調節。具體調節過程是1.排雜刀作用數量的調節是通過排雜刀擋板的開合來實現的。排雜刀擋板的開合由電動推桿驅動，開合控制根據PLC和上位機發出的指令進行。當排雜刀擋板閉合時，由于它的阻擋作用，棉纖維在隨鋸齒滾筒高速旋轉的過程中就不會被離心力甩出，也就不會受到排雜刀的除雜作用，避免了排雜刀刀刃對棉纖維的沖擊。當排雜刀擋板打開時，排雜刀可以繼續進行排雜清理。即排雜刀擋板閉合時，排雜刀失去排雜作用，打開時，排雜刀可繼續排雜工作。2.排雜刀與鋸齒輥筒的間隙調節是通過伺服電機來驅動，伺服電機可實現精確的微距調節。傳動機構可把伺服電機的轉動轉化為兩個活動立板的前后移動，活動立板上裝有排雜刀、排雜刀擋板、電動推桿等，活動立板的上下兩側安裝滾動導軌，活動立板前后的移動可帶動排雜刀的前后移動，從而實現了鋸齒輥筒與排雜刀間隙的調節。間隙調節機構采用消除間隙的滾動導軌，導向精度高、響應性好，傳動機構選用滾珠絲杠，無間隙、高靈敏度，伺服電機通過減速器、聯軸器與滾珠絲桿連接。從而此間隙調節機構可實現O. 8-1. 6mm之間的微小間隙的調節，且能保證定位精度達到O. 1mm。本發明的有益效果1.能夠根據棉花的性狀參數實時調節排雜刀的作用數量，防止過清理或欠清理，減小棉纖維的損傷。
2.間隙調節機構采用消除間隙的滾動導軌，導向精度高、響應性好，傳動機構選用滾珠絲杠，無間隙、高靈敏度，伺服電機通過減速器、聯軸器與滾珠絲桿連接，定位精度高，保證了對間隙的精確控制，實現了微小間隙的調節。3.本發明通過調節排雜刀的作用數量、排雜刀與鋸齒輥筒的間隙、以及鋸齒輥筒的轉速三個參數，有效解決了提高清雜效率與降低纖維損傷之間的矛盾，保證了產品的加
工、清理質量，同時減輕過清理、減小棉纖維的損傷，降低了不合格損失，增加企業的經濟效
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圖1為本發明的結構示意圖；圖2為排雜刀作用數量調節機構示意圖；圖3為排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構示意圖；圖4為本發明自動控制系統原理框圖。圖中，1.排雜刀擋板，2.排雜刀架，3.排雜刀，4.左活動立板，5.滾動導軌，6.左右活動立板連接桿，7.托架推拉桿，8.絲杠螺母，9.滾珠絲杠，10.聯軸器，11.減速器，12.伺服電機，13.曲柄連桿，14.電動推桿下支撐板，15.右活動立板，16.電動推桿，17.電動推桿上支撐板，18.鋸齒棍筒,19.固定立板。
具體實施例方式
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下面結合附圖與實施例對本發明專利做進一步說明。結合圖1至圖4，本發明的鋸齒式數控皮棉清理機，包括鋸齒輥筒18、左右固定立板19，調節機構、自動控制系統，鋸齒輥筒18與三相異步電機連接，左右固定立板19上設有第一連接孔，鋸齒輥筒18的兩端通過第一連接孔與左右固定立板19連接，排雜刀架2兩端分別通過螺栓與左活動立板4、右活動立板15連接，排雜刀3安裝在排雜刀架2上；所述調節機構包括排雜刀作用數量調節機構、排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構、以及鋸齒輥筒轉速調節機構；自動控制系統包括PLC控制器、智能檢測傳感器以及上位機，上位機分別與PLC控制器、智能檢測傳感器連接，PLC控制器與調節機構連接，可根據上位機指令控制調節機構運動。結合圖2，排雜刀作用數量調節機構包括排雜刀擋板1、電動推桿下支撐板14、電動推桿上支撐板17、曲柄連桿13、電動推桿16,電動推桿16的一端分別通過電動推桿下支撐板14、電動推桿上支撐板17與右活動立板15連接，電動推桿16的另一端與曲柄連桿13的一端連接，曲柄連桿13的另一端與排雜刀擋板I的一端連接，曲柄與活動立板15連接。排雜刀架2設有第二連接孔，排雜刀擋板I兩端通過第二連接孔與排雜刀架2連接，電動推桿16與正反轉電機連接，電動推桿16通過齒輪減速結構與絲桿螺母副連接，把電機的旋轉運動變成直線運動，利用電機正反轉完成推桿16的伸縮動作。電動推桿16的伸縮推動曲柄連桿13旋轉，從而帶動排雜刀擋板I轉動，實現排雜刀擋板I相對于排雜刀3的開合作用，從而實現排雜刀作用數量的調節。本鋸齒式皮清機共有七把排雜刀3，其中第一把排雜刀3的安裝位置及排雜刀結構特殊，不需要增加排雜刀擋板I來屏蔽其排雜作用，其余六把排雜刀，每把排雜刀3的上方均安裝一個可旋轉開合的排雜刀擋板I。排雜刀擋板I處于打開狀態時，排雜刀3正常工作；當排雜刀擋板I處于閉合狀態時，排雜刀3將不起排雜作用。結合圖3，排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構包括左右活動立板連接桿6、托架推拉桿7、伺服電機12 ;左活動立板4與右活動立板15通過多根左右活動立板連接桿6連接，所述左活動立板4、右活動立板15上分別設有滾動導軌5,左活動立板4、右活動立板15通過四副導軌與左右固定立板19配合，左右活動立板連接桿6與托架推拉桿7連接，托架推拉桿7上設有絲杠螺母8，絲杠螺母8與滾珠絲杠9連接，伺服電機12通過減速器11、聯軸器10與滾珠絲杠9連接，伺服電機12通過線路與PLC控制器連接、接收PLC控制器與上位機的指令信息，實現排雜刀與鋸齒輥筒間隙的自動調節。固定立板19是固定不動的，左右活動立板4、右活動立板15通過滾動導軌可以在固定立板19上滑動。伺服電機12通過減速器11、聯軸器10帶動滾珠絲杠9轉動，驅動絲杠螺母8及固連在絲杠螺母8上的托架推拉桿7直線移動，托架拖拉桿7的直線移動帶動安裝有排雜刀的左活動立板4、右活動立板15同時沿滾動導軌5移動，實現排雜刀3與鋸齒輥筒18間隙的調節。結合圖4，智能檢測傳感器包括用于檢測待清理皮棉的智能檢測傳感器1、檢測清理后皮棉的智能檢測傳感器II，智能檢測傳感器1、智能檢測傳感器II分別包括回潮率檢測模塊、圖像識別模塊，所述回潮率檢測模塊負責檢測棉花的回潮率信息，所述圖像識別模塊主要負責檢測棉花的反射率、黃度和含雜率信息。智能傳感器I用來檢測待清理皮棉，通過回潮率檢測模塊，圖像采集模塊將待清理皮棉的回潮率信息和圖像信息傳送給上位機，通過上位機中的圖像處理等程序能夠準確測量出棉花的回潮率、反射率、黃度和含雜率信息，上位機中的智能專家系統根據這些檢測到的信息制定合適的加工工藝，并對調節機構進行參數設置，通過PLC控制器發出控制指令，實現對排雜刀與鋸齒輥筒間隙、排雜刀作用數量和鋸齒輥筒轉速的調節。智能檢測傳感器II采集清理后皮棉的回潮率、反射率、黃度和含雜率信息，上位機根據這些性狀參數向PLC控制器發出控制指令，進一步調節皮棉清理的工藝參數，從而實現皮棉清理的閉環控制。三相異步電機與變頻器連接，變頻器與PLC控制器連接。通過變頻器實現輥筒轉速的實時調節。上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式
進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。
權利要求
1.一種鋸齒式數控皮棉清理機，包括鋸齒輥筒、左右固定立板，鋸齒輥筒與三相異步電機連接，左右固定立板上設有第一連接孔，鋸齒輥筒的兩端通過第一連接孔與左右固定立板連接，排雜刀架兩端分別通過螺栓與左活動立板、右活動立板連接，排雜刀安裝在排雜刀架上，其特征是，還包括調節機構、自動控制系統，所述調節機構包括排雜刀作用數量調節機構、排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構、以及鋸齒輥筒轉速調節機構；自動控制系統包括 PLC控制器、智能檢測傳感器以及上位機，上位機分別與PLC控制器、智能檢測傳感器連接， PLC控制器與調節機構連接，根據上位機指令控制調節機構運動。
2.如權利要求1所述的鋸齒式數控皮棉清理機，其特征是，所述排雜刀作用數量調節機構包括排雜刀擋板、電動推桿下支撐板、電動推桿上支撐板、曲柄連桿、電動推桿，電動推桿的一端分別通過電動推桿下支撐板、電動推桿上支撐板與右活動立板連接，電動推桿的另一端與曲柄連桿的一端連接，曲柄連桿的另一端與排雜刀擋板的一端連接，曲柄與活動立板連接，排雜刀架設有第二連接孔，排雜刀擋板兩端通過第二連接孔與排雜刀架連接，電動推桿與正反轉電機連接，電動推桿通過齒輪減速結構與絲桿螺母副連接。
3.如權利要求1所述的鋸齒式數控皮棉清理機，其特征是，所述排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構包括左右活動立板連接桿、托架推拉桿、伺服電機；左活動立板與右活動立板通過多根左右活動立板連接桿連接，所述左活動立板、右活動立板上分別設有滾動導軌，左活動立板、右活動立板通過四副導軌與左右固定立板配合，左右活動立板連接桿與托架推拉桿連接，托架推拉桿上設有絲杠螺母，絲杠螺母與滾珠絲杠連接，伺服電機通過減速器、聯軸器與滾珠絲杠連接，伺服電機通過線路與PLC控制器連接、接收PLC控制器與上位機的指令信息。
4.如權利要求1所述的鋸齒式數控皮棉清理機，其特征是，所述智能檢測傳感器包括用于檢測待清理皮棉的智能檢測傳感器1、檢測清理后皮棉的智能檢測傳感器II，智能檢測傳感器1、智能檢測傳感器II分別包括回潮率檢測模塊、圖像識別模塊，所述回潮率檢測模塊負責檢測棉花的回潮率信息，所述圖像識別模塊主要負責檢測棉花的反射率、黃度和含雜率信息。
5.如權利要求1所述的鋸齒式數控皮棉清理機，其特征是，所述三相異步電機與變頻器連接，變頻器與PLC控制器連接。
全文摘要
本發明公開了一種鋸齒式數控皮棉清理機，包括鋸齒輥筒、左右固定立板，調節機構、自動控制系統，鋸齒輥筒與三相異步電機連接，左右固定立板上設有第一連接孔，鋸齒輥筒的兩端通過第一連接孔與左右固定立板連接，排雜刀架兩端分別通過螺栓與左活動立板、右活動立板連接，排雜刀安裝在排雜刀架上；所述調節機構包括排雜刀作用數量調節機構、排雜刀與鋸齒輥筒間隙調節機構、以及鋸齒輥筒轉速調節機構；自動控制系統包括PLC控制器、智能檢測傳感器以及上位機，上位機分別與PLC控制器、智能檢測傳感器連接，PLC控制器與調節機構連接；實現皮棉清理的自適應調節控制，避免了皮棉的“過清理”或“欠清理”現象，提高棉花加工的生產效率和清花質量。
文檔編號D01G9/06GK103046168SQ20131002959
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月28日 優先權日2013年1月28日
發明者馮顯英, 李慧, 李沛剛, 岳明君, 王昊鵬 申請人:山東大學