一种非织造布边料回收机及其控制系统

技术领域

本发明涉及纺织设备的技术领域，尤其是一种非织造布边料回收机及其控制系统。

背景技术

分切机是将成卷的非织造布等宽幅的原料切成小卷窄幅的成品卷的设备。这些原料卷的边缘部，在制造或运输的过程中常会产生缺陷，分切机在切这些原料的过程中，要把边料切除，产生宽度为5~40mm的废弃边料，分切机中处理这些边料的系统被称为边料处理系统。

目前，公知的非织造布边料的边料处理系统是由分切机自身，或分切机与风机串联而成，当分切机自身在收卷时，可直接将废弃边料切除后直接卷在收卷芯轴上，此结构具有无需增加成本，可与成品卷同步收集的优点，但是在边料过窄时成卷效果过差且存在塌边影响分切机正常运转的情况，所以需要废弃布条保持一定宽度，造成材料浪费。

由分切机与风机串联的边料处理系统包括吹边风机，吹边风机是气源，由它产生带有一定压力和流速的气体，气流经软管进入吹边料筒，废弃的边料从两处进料口进入吹边料筒，最后被气流从出料口吹出。这种边料处理机构具有结构简单、价格低廉、与分切机集成的优点。但是受限于吹边风机的的功率（功率越大，风机外形、振动和噪音、能耗也会越大）和吹边料筒的结构与布置，所能产生的风压和流速有限，如吹料速度小于切料速度，则边料会来不及被吹走而产生堆积，分切的速度一般在200m／min以下，不适用于高速分切机。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明的目的是要提供一种非织造布边料回收机及其控制系统，不仅可用于较窄布条的成卷，避免材料浪费，还可以适用于速度较高的分切机；此外可以将边料单独成卷，以提升打包分类的效率。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

设计一种非织造布边料回收机，包括导引机构、循环排布机构和芯轴以及驱动芯轴转动的驱动机构，自分切机输送的边料依次经过导引机构和循环排布机构缠绕于芯轴，其中：

所述导引机构，用于引导边料换向；

所述循环排布机构，用于接收自导引机构换向后的边料，并驱动边料沿芯轴的轴向循环往复摆动；

所述驱动机构，包括调节部、滚花辊和驱动滚花辊转动的第一驱动部，边料夹设于所述滚花辊与芯轴之间且通过摩擦力将所述滚花辊的旋转力传递至所述从动辊侧，所述调节部用于调节滚花辊和芯轴之间的间距。

进一步，还包括工作台，所述工作台设有用于安装芯轴的支架，所述芯轴和支架可拆卸连接，其中，所述调节部驱动支架远离或靠近滚花辊，进而带动芯轴同步动作。

进一步，所述调节部包括伸缩装置，所述支架通过滑轨与工作台连接，所述伸缩装置驱动支架水平移动，且所述芯轴和滚花辊的轴线处于同一水平面内。

进一步，所述支架设置有分别用于容纳芯轴两端且开口朝上的开口槽。

进一步，所述伸缩装置为气压缸，所述气压缸通过电磁阀连接提供压缩气体的气源。

进一步，所述第一驱动部包括伺服电机，所述滚花辊铰接于工作台，所述伺服电机通过传动机构连接滚花辊。

进一步，所述循环排布机构包括U型板和驱动U型板沿滚花辊轴向移动的第二驱动部，所述U型板内设有一对并列的固定辊，所述固定辊之间设有平行的导布辊，且所述U型板的侧壁对称地开设有竖向的滑槽，所述滑槽内卡接有与导布辊连接的滑块，所述滑块和滑槽滑动配合。

进一步，所述第二驱动部包括与滚花辊平行的滚珠丝杆和驱动滚珠丝杆转动的步进电机，所述U型板和滚珠丝杆上安装的螺母连接，且所述U型板通过滑轨和工作台连接。

进一步，所述导引机构包括分别设于工作台下端和上端的导引环和导引辊，所述导引辊通过轴承座和工作台铰接，且所述导引辊和滚花辊平行。

另，一种非织造布边料回收机的控制系统，包括：

控制器，与上述的非织造布边料回收机电连接，并用于获取分切机的收卷主辊的转速信号，并根据转速信号向第一驱动部发生指令，以使芯轴的转速和收卷主辊的转速匹配；

第一接近开关，用于获取芯轴和滚花辊之间距离最大时，芯轴的极限位置的第一位置信号，并将第一位置信号传输至控制器；

控制器接收第一位置信号，并向第一驱动部发送指令，以控制第一驱动部停止动作；

一对第二接近开关，用于获取U型板移动方向的两端的极限位置的第二位置信号，并传输至控制器，控制器根据第二位置信号向第二驱动部发送指令，以切换滚珠丝杆的转动方向；

位移传感器，用于获取滑块距离滑槽底部的距离信号，并输送至控制器，进而控制器根据距离信号向第一驱动部和第二驱动部发送指令，以增/减芯轴的转速，且使滚珠丝杆的转速随芯轴的转速变化而呈正相关快速变化。

本发明的有益技术效果是：

与现有技术相比，本发明提供的一种非织造布边料回收机及其控制系统结构与众不同，通过摩擦收卷的方式将分切机切下来的废弃边料均匀的缠绕在边料回收机的芯轴上，完成收卷；且通过配合循环排布机构，防止塌边，且避免影响分切机正常运转，从而实现废弃边料的宽度可以达到相对较窄的程度，从而减少原材料的浪费，且缠绕成卷的废弃边料可以回收再利用，增加收益。

另外，边料回收机设有独立的第一驱动部，以驱动滚花辊，进而可调整芯轴的收卷速度，以与分切机速度保持一致，可以用来高速收卷；且一卷布所产生的废弃边料可以卷满一整个芯轴，从而实现边料回收机与分切机能够同时上卷和下卷，避免耽误生产时间，有效提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为一种非织造布边料回收机的结构示意图。

附图2为附图1的局部放大结构示意图。

附图3为一种非织造布边料回收机的主视结构示意图。

附图4为一种非织造布边料回收机的右视结构示意图。

附图5为一种非织造布边料回收机的控制系统的工作原理图。

图中：1.伺服电机，2.工作台，3.第一接近开关，4.伸缩装置，5.芯轴；

6.开口槽，7.滚花辊，8.步进电机，9.固定辊，10.导布辊；

11.滑槽，12.滑块，13.滚珠丝杆，14.导引辊，15.导引环；

16.位移传感器，17.第二接近开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1至4所示，作为本发明一优选实施例的一种非织造布边料回收机，包括导引机构、循环排布机构和芯轴5以及驱动芯轴5转动的驱动机构，自分切机输送的边料依次经过导引机构和循环排布机构缠绕于芯轴5，即边料最终缠绕于芯轴5，其中：

导引机构，用于引导边料换向，即边料穿过导引机构后，实现改变边料的延伸方向，以便于将边料引入下述循环排布机构；

循环排布机构，用于接收自导引机构换向后的边料，并驱动边料沿芯轴5的轴向循环往复摆动，以使边料沿芯轴5的轴向均布缠绕于芯轴5，最终使边料包裹于芯轴5的圆周面上，有效防止出现边料塌边的情况；

驱动机构，包括调节部、滚花辊7和驱动滚花辊7转动的第一驱动部，边料夹设于滚花辊7与芯轴5之间且通过摩擦力将所述滚花辊7的旋转力传递至所述从动辊侧，即通过滚花辊7带动芯轴5转动，进而使边料缠绕于芯轴5，且调节部用于调节滚花辊7和芯轴5之间的间距，以控制缠绕于芯轴5的边料的厚度，且保持芯轴5通过边料实时与滚花辊7抵触，以通过传递摩擦力驱动芯轴5转动。

应用上述发明提供的非织造布边料回收机时，通过摩擦收卷的方式将分切机切下来的废弃边料均匀的缠绕在边料回收机的芯轴5上，完成收卷；且通过配合循环排布机构，防止塌边，且避免影响分切机正常运转，从而实现废弃的边料的宽度可以达到相对较窄的程度，从而减少原材料的浪费，且缠绕成卷的废弃边料可以回收再利用，增加收益。

另外，边料回收机设有独立的第一驱动部，以驱动滚花辊7，进而可调整芯轴5的收卷速度，以与分切机速度保持一致，可以用来高速收卷；且一卷布所产生的废弃边料可以卷满一整个芯轴5，从而实现边料回收机与分切机能够同时上卷和下卷，避免耽误生产时间，有效提高生产效率。

在上述实施例的基础之上，增设工作台2，工作台2设有用于安装芯轴5的支架，芯轴5和支架可拆卸连接，以便于取放芯轴5，便于更换；其中，调节部驱动支架远离或靠近滚花辊7，进而带动芯轴5同步动作，即通过支架带动芯轴5远离或靠近滚花辊7，调节两者之间的距离。

在上述实施例的基础之上，调节部包括伸缩装置4，支架通过滑轨与工作台2连接，伸缩装置4驱动支架水平移动，利用滑轨增强支架移动过程中的稳定性，继而也保证芯轴5的稳定性，且芯轴5和滚花辊7的轴线处于同一水平面内，在实际安装中，滑轨向滚花辊7延伸，进而伸缩装置4通过伸缩动作驱动支架水平移动，进而远离或靠近滚花辊7。

在实际生产中，支架设置有分别用于容纳芯轴5两端且开口朝上的开口槽6，即支架设置有一对开口槽6，以供容纳芯轴5的两端，且芯轴5可在开口槽6内周向转动，且可通过直接抬升或下降的方式拿取芯轴5，方便快捷；更为具体地，伸缩装置4为气压缸，实现伸缩驱动支架移动，此气压缸通过电磁阀控制输入气压缸压力（恒压，压力相对较小），保证随着芯轴5上卷径的增大，芯轴和滚花辊之间的作用力足以驱使气压缸收缩，在临界处气压缸行程＞工作行程处有第一接近开关3，用于检测临界情况控制机器启停，其中附图3即展示了芯轴的极限位置的工作状态。

在上述实施例的基础之上，第一驱动部包括伺服电机1，功率：2.2kW，滚花辊7铰接于工作台2，伺服电机1通过传动机构连接滚花辊7，伺服电机1可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机1转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，进而利用伺服电机1能够便捷调整芯轴5的转速。

在上述实施例中，循环排布机构包括U型板和驱动U型板沿滚花辊7轴向移动的第二驱动部，需要说明的是，边料穿过U型板的槽内，且U型板内设有一对并列的固定辊9，固定辊9的两端分别与U型板的侧壁铰接，固定辊9之间设有平行的导布辊10，且所述U型板的侧壁对称地开设有竖向的滑槽11，所述滑槽11内卡接有与导布辊10连接的滑块12，滑块12和滑槽11滑动配合，其中导布辊10和滑块12铰接，针对本结构，边料的具体安装方式为，边料依次绕过一对固定辊9的上端，且导布辊10位于边料的下端，进而在导布辊10重力的作用下，下压边料位于固定辊9之间的部分，调节边料的张力，使边料均匀且紧密的排绕在边料回收机的芯轴5上。

需要说明的是，滑块12的侧面设置有卡槽，装配于滑槽11后，滑槽11的侧壁位于卡槽内，从而避免滑块12脱落。

在上述实施例的基础之上，第二驱动部包括与滚花辊7平行的滚珠丝杆13和驱动滚珠丝杆13转动的步进电机8，U型板和滚珠丝杆13上安装的螺母连接，且U型板通过滑轨和工作台2连接，滑轨沿滚珠丝杆13的长度方向延伸，即通过步进电机8驱动滚珠丝杆13转动，以带动U型板往复摆动。

更为具体地，导引机构包括分别设于工作台2下端和上端的导引环15和导引辊14，导引辊14通过轴承座和工作台2铰接，且所述导引辊14和滚花辊7平行，即自分切机输送过来的边料穿过导引环15，并绕过导引辊14后进入循环排布机构。

另，如图5所示，一种非织造布边料回收机的控制系统，实现自动化控制，包括：

控制器，可选为plc控制器，与上述的非织造布边料回收机电连接，并用于获取分切机的收卷主辊的转速信号，并根据转速信号向第一驱动部发送指令，以使芯轴5的转速和收卷主辊的转速匹配；

第一接近开关3（即为光电开关），用于获取芯轴5和滚花辊7之间距离最大时，芯轴5的极限位置的第一位置信号，并将第一位置信号传输至控制器，在本实施例中，第一接近开关3设置与工作台2，以与支架配合使用，即当支架远离滚花辊7运，靠近第一接近开关3时，产生第一位置信号，进而实现对芯轴5限位，以限制布卷最大卷径；

控制器接收第一位置信号，并向第一驱动部发送指令，以控制第一驱动部停止动作，即表明支架到了远离滚花辊7的极限位置，也即芯轴5和滚花辊7之间距离最大，随后当速度为0时，通知工作人员卸卷即可，未卸下前，程序拒绝再次开机操作；

一对第二接近开关17(也为光电开关），用于获取U型板移动方向的两端的极限位置的第二位置信号，并传输至控制器，控制器根据第二位置信号向第二驱动部发送指令，以切换滚珠丝杆13的转动方向，形成循环往复的摆动，具体地，滚珠丝杆13遇两端限位时，控制器会感知到此信号，并快速控制步进电机8减速，停止，换向，快速启动至减速前控制速度，整个过程基于步进电机8当前速度会在50-600ms内完成；

其中，一对第二接近开关17分别设置于滚珠丝杆13的两端，进而实现对U型板在滚珠丝杆13上的行程限位。

位移传感器16，用于获取滑块12距离滑槽11底部的距离信号，并输送至控制器，进而控制器根据距离信号向第一驱动部和第二驱动部发送指令，以增/减芯轴5的转速，且使滚珠丝杆13的转速随芯轴5的转速变化而呈正相关快速变化，且具体原理为：

控制器接收来自分切机收卷主辊的转速信号（m/min），此信号为模拟量信号：0-10VDC，并控制边料回收机的伺服电机1与分切机的收卷主辊的电机速度匹配，匹配标志：用于指示张力变化的线性位移传感器反馈数值稳定，程序算法会基于分切机的收卷主辊电机速度反馈，位移传感器位置反馈自动，实时，快速调节切边回收机收卷辊电机转速：

若分切机收卷主辊转速减慢，或位移传感器位置升高，则程序控制切边回收机机收卷辊电机速度减慢；

若分切机收卷主辊转速增快，或位移传感器位置降低，则程序控制边料回收机的伺服电机1速度加快；

控制器的程序以每5-7ms的扫描控制周期快速修正因分切机的收卷主辊速度或位移传感器位置波动而带来的张力波动；

且在本实施例中，边料回收机的芯轴5最高收卷速度可达：400m/min。

上述位移传感器固定于U型板的侧壁，且滑块12连接有与位移传感器配合的倒L型板，L型板随滑块12升降，以远离或靠近位置传感器的探头，进而实现测量。

在实际生产中，整个设备的工作过程为：

边料回收机正式启动前，需建立边料的基本张力，此时，点按触摸屏上“点动”按钮，切边回收辊伺服电机1，滚珠丝杠的步进电机8会以设定速度稳定运行，当张力建立后（位移传感器稳定在某1点，比如：30mm处），切边收集机会自动停止，并等待分切机的收卷主辊运转信号；

待张力建立完毕，此时按下边料回收机操作台“全机启动”按钮，程序会基于前端车速，位移传感器位置反馈，自动调节收卷伺服电机1转速，滚珠丝杆13、步进电机8转速，整个过程无需人为值守；

当第一接近开关3检测到当前卷径（芯轴5和滚花辊7之间的距离）接近800mm时，为保证设备安全，切边收集机会自行降速至0，并通知工作人员卸布，布未卸下前，程序拒绝再次开机操作；

任何情况下，都可按下操作台“全机停止”按钮，程序会自动控制收卷辊伺服电机1，滚珠丝杆13步进电机8受控停机，整个停机过程张力保持稳定。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。