专利名称：锯齿式数控皮棉清理机的制作方法
技术领域：
本发明专利涉及棉花加工机械技术领域，尤其涉及一种锯齿式数控皮棉清理机。
背景技术：
皮棉清理工艺在棉花加工过程中起着重要作用，皮棉清理效率的高低和质量的好坏直接影响产出棉花的品质等级和棉花价格。在棉花加工过程中，皮棉清理系统在轧花工艺和打包工艺之间，能清理轧花过程中产生的次生杂质和残存在皮棉中的杂质，包括瘪棉籽、破籽、不孕籽及棉花中粘有的落叶、带纤维的籽屑、棉结、棉索等。现有技术对于性状参数不同的皮棉，一般采用相同的皮棉清理工艺和加工参数，所采用的皮清机结构中，固定排杂刀的墙板与固定锯齿辊筒的墙板是一体的，排杂刀与锯齿辊筒的间隙不能自动调节。若想要根据皮棉的性状参数来调节清理工艺和参数，需要将整个生产线停产，然后再调节排杂刀的作用数量、排杂刀与锯齿辊筒的间隙及锯齿辊筒的转速，这会严重影响棉花加工企业的产量和效益。目前的皮棉清理工艺中，这三个参数是固定不变的，这种清理设备和清理方法容易导致棉花“过清理”或“欠清理”，从而引起棉纤维的损伤、浪费，或使棉花品质等级下降，影响企业的经济效益。发明专利内容本发明就是为了解决现有技术存在的上述缺陷和不足，提供了一种锯齿式数控皮棉清理机；能够针对性状参数不同的皮棉采用不同的皮棉清理工艺和加工参数,根据皮棉的性状参数来自动调整排杂刀的作用数量、排杂刀与锯齿辊筒的间隙及锯齿辊筒的转速，实现皮棉清理的自适应调节控制，避免了皮棉的“过清理”或“欠清理”现象，提高棉花加工过程清花工艺的生产效率和清花质量。为了实现上述目的，本发明专利采用如下技术方案—种锯齿式数控皮棉清理机，包括锯齿辊筒、左右固定立板，调节机构、自动控制系统，锯齿辊筒与三相异步电机连接，左右固定立板上设有第一连接孔，锯齿辊筒的两端通过第一连接孔与左右固定立板连接，排杂刀架两端分别通过螺栓与左活动立板、右活动立板连接，排杂刀安装在排杂刀架上；所述调节机构包括排杂刀作用数量调节机构、排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构、以及锯齿辊筒转速调节机构；自动控制系统包括PLC控制器、智能检测传感器以及上位机，上位机分别与PLC控制器、智能检测传感器连接，PLC控制器与调节机构连接，可根据上位机指令控制调节机构运动。所述排杂刀作用数量调节机构包括排杂刀挡板、电动推杆下支撑板、电动推杆上支撑板、曲柄连杆、电动推杆，电动推杆的一端分别通过电动推杆下支撑板、电动推杆上支撑板与右活动立板连接，电动推杆的另一端与曲柄连杆的一端连接，曲柄连杆的另一端与排杂刀挡板的一端连接，曲柄与活动立板连接，排杂刀架设有第二连接孔，排杂刀挡板两端通过第二连接孔与排杂刀架连接，电动推杆与正反转电机连接，电动推杆通过齿轮减速结构与丝杆螺母副连接，把电机的旋转运动变成直线运动，利用电机正反转完成推杆的伸缩动作。
所述排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构包括左右活动立板连接杆、托架推拉杆、伺服电机；左活动立板与右活动立板通过多根左右活动立板连接杆连接，所述左活动立板、右活动立板上分别设有滚动导轨，左活动立板、右活动立板通过四副导轨与左右固定立板配合，左右活动立板连接杆与托架推拉杆连接，托架推拉杆上设有丝杠螺母，丝杠螺母与滚珠丝杠连接，伺服电机通过减速器、联轴器与滚珠丝杠连接，伺服电机通过线路与PLC控制器连接、接收PLC控制器与上位机的指令信息，实现排杂刀与锯齿辊筒间隙的自动调节。所述智能检测传感器包括用于检测待清理皮棉的智能检测传感器1、检测清理后皮棉的智能检测传感器II，智能检测传感器1、智能检测传感器II分别包括回潮率检测模块、图像识别模块，所述回潮率检测模块负责检测棉花的回潮率信息，所述图像识别模块主要负责检测棉花的反射率、黄度和含杂率信息。智能传感器I用来检测待清理皮棉，通过回潮率检测模块，图像采集模块将待清理皮棉的回潮率信息和图像信息传送给上位机，通过上位机中的图像处理等程序能够准确测量出棉花的回潮率、反射率、黄度和含杂率信息，通过PLC控制器发出控制指令，实现对排杂刀与锯齿辊筒间隙、排杂刀作用数量和锯齿辊筒转速的调节。智能检测传感器II采集清理后皮棉的回潮率、反射率、黄度和含杂率信息，上位机根据这些性状参数向PLC控制器发出控制指令，进一步调节皮棉清理的工艺参数，从而实现皮棉清理的闭环控制。所述三相异步电机与变频器连接，变频器与PLC控制器连接。通过变频器实现辊筒转速的实时调节。本发明的工作原理PLC和上位机根据检测到的皮棉性状参数，对锯齿式皮清机的清理工艺和加工参数进行设置。通过排杂刀作用数量调节机构控制排杂刀的作用数量，通过排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构调节排杂刀与锯齿辊筒之间的间隙，通过三相异步电机与变频器连接、对变频器进行参数设置，实现锯齿滚筒转速的实时调节。具体调节过程是1.排杂刀作用数量的调节是通过排杂刀挡板的开合来实现的。排杂刀挡板的开合由电动推杆驱动，开合控制根据PLC和上位机发出的指令进行。当排杂刀挡板闭合时，由于它的阻挡作用，棉纤维在随锯齿滚筒高速旋转的过程中就不会被离心力甩出，也就不会受到排杂刀的除杂作用，避免了排杂刀刀刃对棉纤维的冲击。当排杂刀挡板打开时，排杂刀可以继续进行排杂清理。即排杂刀挡板闭合时，排杂刀失去排杂作用，打开时，排杂刀可继续排杂工作。2.排杂刀与锯齿辊筒的间隙调节是通过伺服电机来驱动，伺服电机可实现精确的微距调节。传动机构可把伺服电机的转动转化为两个活动立板的前后移动，活动立板上装有排杂刀、排杂刀挡板、电动推杆等，活动立板的上下两侧安装滚动导轨，活动立板前后的移动可带动排杂刀的前后移动，从而实现了锯齿辊筒与排杂刀间隙的调节。间隙调节机构采用消除间隙的滚动导轨，导向精度高、响应性好，传动机构选用滚珠丝杠，无间隙、高灵敏度，伺服电机通过减速器、联轴器与滚珠丝杆连接。从而此间隙调节机构可实现O. 8-1. 6mm之间的微小间隙的调节，且能保证定位精度达到O. 1mm。本发明的有益效果1.能够根据棉花的性状参数实时调节排杂刀的作用数量，防止过清理或欠清理，减小棉纤维的损伤。
2.间隙调节机构采用消除间隙的滚动导轨，导向精度高、响应性好，传动机构选用滚珠丝杠，无间隙、高灵敏度，伺服电机通过减速器、联轴器与滚珠丝杆连接，定位精度高，保证了对间隙的精确控制，实现了微小间隙的调节。3.本发明通过调节排杂刀的作用数量、排杂刀与锯齿辊筒的间隙、以及锯齿辊筒的转速三个参数，有效解决了提高清杂效率与降低纤维损伤之间的矛盾，保证了产品的加
工、清理质量，同时减轻过清理、减小棉纤维的损伤，降低了不合格损失，增加企业的经济效
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图1为本发明的结构示意图；图2为排杂刀作用数量调节机构示意图；图3为排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构示意图；图4为本发明自动控制系统原理框图。图中，1.排杂刀挡板，2.排杂刀架，3.排杂刀，4.左活动立板，5.滚动导轨，6.左右活动立板连接杆，7.托架推拉杆，8.丝杠螺母，9.滚珠丝杠，10.联轴器，11.减速器，12.伺服电机，13.曲柄连杆，14.电动推杆下支撑板，15.右活动立板，16.电动推杆，17.电动推杆上支撑板，18.锯齿棍筒,19.固定立板。
具体实施例方式
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下面结合附图与实施例对本发明专利做进一步说明。结合图1至图4，本发明的锯齿式数控皮棉清理机，包括锯齿辊筒18、左右固定立板19，调节机构、自动控制系统，锯齿辊筒18与三相异步电机连接，左右固定立板19上设有第一连接孔，锯齿辊筒18的两端通过第一连接孔与左右固定立板19连接，排杂刀架2两端分别通过螺栓与左活动立板4、右活动立板15连接，排杂刀3安装在排杂刀架2上；所述调节机构包括排杂刀作用数量调节机构、排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构、以及锯齿辊筒转速调节机构；自动控制系统包括PLC控制器、智能检测传感器以及上位机，上位机分别与PLC控制器、智能检测传感器连接，PLC控制器与调节机构连接，可根据上位机指令控制调节机构运动。结合图2，排杂刀作用数量调节机构包括排杂刀挡板1、电动推杆下支撑板14、电动推杆上支撑板17、曲柄连杆13、电动推杆16,电动推杆16的一端分别通过电动推杆下支撑板14、电动推杆上支撑板17与右活动立板15连接，电动推杆16的另一端与曲柄连杆13的一端连接，曲柄连杆13的另一端与排杂刀挡板I的一端连接，曲柄与活动立板15连接。排杂刀架2设有第二连接孔，排杂刀挡板I两端通过第二连接孔与排杂刀架2连接，电动推杆16与正反转电机连接，电动推杆16通过齿轮减速结构与丝杆螺母副连接，把电机的旋转运动变成直线运动，利用电机正反转完成推杆16的伸缩动作。电动推杆16的伸缩推动曲柄连杆13旋转，从而带动排杂刀挡板I转动，实现排杂刀挡板I相对于排杂刀3的开合作用，从而实现排杂刀作用数量的调节。本锯齿式皮清机共有七把排杂刀3，其中第一把排杂刀3的安装位置及排杂刀结构特殊，不需要增加排杂刀挡板I来屏蔽其排杂作用，其余六把排杂刀，每把排杂刀3的上方均安装一个可旋转开合的排杂刀挡板I。排杂刀挡板I处于打开状态时，排杂刀3正常工作；当排杂刀挡板I处于闭合状态时，排杂刀3将不起排杂作用。结合图3，排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构包括左右活动立板连接杆6、托架推拉杆7、伺服电机12 ;左活动立板4与右活动立板15通过多根左右活动立板连接杆6连接，所述左活动立板4、右活动立板15上分别设有滚动导轨5,左活动立板4、右活动立板15通过四副导轨与左右固定立板19配合，左右活动立板连接杆6与托架推拉杆7连接，托架推拉杆7上设有丝杠螺母8，丝杠螺母8与滚珠丝杠9连接，伺服电机12通过减速器11、联轴器10与滚珠丝杠9连接，伺服电机12通过线路与PLC控制器连接、接收PLC控制器与上位机的指令信息，实现排杂刀与锯齿辊筒间隙的自动调节。固定立板19是固定不动的，左右活动立板4、右活动立板15通过滚动导轨可以在固定立板19上滑动。伺服电机12通过减速器11、联轴器10带动滚珠丝杠9转动，驱动丝杠螺母8及固连在丝杠螺母8上的托架推拉杆7直线移动，托架拖拉杆7的直线移动带动安装有排杂刀的左活动立板4、右活动立板15同时沿滚动导轨5移动，实现排杂刀3与锯齿辊筒18间隙的调节。结合图4，智能检测传感器包括用于检测待清理皮棉的智能检测传感器1、检测清理后皮棉的智能检测传感器II，智能检测传感器1、智能检测传感器II分别包括回潮率检测模块、图像识别模块，所述回潮率检测模块负责检测棉花的回潮率信息，所述图像识别模块主要负责检测棉花的反射率、黄度和含杂率信息。智能传感器I用来检测待清理皮棉，通过回潮率检测模块，图像采集模块将待清理皮棉的回潮率信息和图像信息传送给上位机，通过上位机中的图像处理等程序能够准确测量出棉花的回潮率、反射率、黄度和含杂率信息，上位机中的智能专家系统根据这些检测到的信息制定合适的加工工艺，并对调节机构进行参数设置，通过PLC控制器发出控制指令，实现对排杂刀与锯齿辊筒间隙、排杂刀作用数量和锯齿辊筒转速的调节。智能检测传感器II采集清理后皮棉的回潮率、反射率、黄度和含杂率信息，上位机根据这些性状参数向PLC控制器发出控制指令，进一步调节皮棉清理的工艺参数，从而实现皮棉清理的闭环控制。三相异步电机与变频器连接，变频器与PLC控制器连接。通过变频器实现辊筒转速的实时调节。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.一种锯齿式数控皮棉清理机，包括锯齿辊筒、左右固定立板，锯齿辊筒与三相异步电机连接，左右固定立板上设有第一连接孔，锯齿辊筒的两端通过第一连接孔与左右固定立板连接，排杂刀架两端分别通过螺栓与左活动立板、右活动立板连接，排杂刀安装在排杂刀架上，其特征是，还包括调节机构、自动控制系统，所述调节机构包括排杂刀作用数量调节机构、排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构、以及锯齿辊筒转速调节机构；自动控制系统包括 PLC控制器、智能检测传感器以及上位机，上位机分别与PLC控制器、智能检测传感器连接， PLC控制器与调节机构连接，根据上位机指令控制调节机构运动。
2.如权利要求1所述的锯齿式数控皮棉清理机，其特征是，所述排杂刀作用数量调节机构包括排杂刀挡板、电动推杆下支撑板、电动推杆上支撑板、曲柄连杆、电动推杆，电动推杆的一端分别通过电动推杆下支撑板、电动推杆上支撑板与右活动立板连接，电动推杆的另一端与曲柄连杆的一端连接，曲柄连杆的另一端与排杂刀挡板的一端连接，曲柄与活动立板连接，排杂刀架设有第二连接孔，排杂刀挡板两端通过第二连接孔与排杂刀架连接，电动推杆与正反转电机连接，电动推杆通过齿轮减速结构与丝杆螺母副连接。
3.如权利要求1所述的锯齿式数控皮棉清理机，其特征是，所述排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构包括左右活动立板连接杆、托架推拉杆、伺服电机；左活动立板与右活动立板通过多根左右活动立板连接杆连接，所述左活动立板、右活动立板上分别设有滚动导轨，左活动立板、右活动立板通过四副导轨与左右固定立板配合，左右活动立板连接杆与托架推拉杆连接，托架推拉杆上设有丝杠螺母，丝杠螺母与滚珠丝杠连接，伺服电机通过减速器、联轴器与滚珠丝杠连接，伺服电机通过线路与PLC控制器连接、接收PLC控制器与上位机的指令信息。
4.如权利要求1所述的锯齿式数控皮棉清理机，其特征是，所述智能检测传感器包括用于检测待清理皮棉的智能检测传感器1、检测清理后皮棉的智能检测传感器II，智能检测传感器1、智能检测传感器II分别包括回潮率检测模块、图像识别模块，所述回潮率检测模块负责检测棉花的回潮率信息，所述图像识别模块主要负责检测棉花的反射率、黄度和含杂率信息。
5.如权利要求1所述的锯齿式数控皮棉清理机，其特征是，所述三相异步电机与变频器连接，变频器与PLC控制器连接。
全文摘要
本发明公开了一种锯齿式数控皮棉清理机，包括锯齿辊筒、左右固定立板，调节机构、自动控制系统，锯齿辊筒与三相异步电机连接，左右固定立板上设有第一连接孔，锯齿辊筒的两端通过第一连接孔与左右固定立板连接，排杂刀架两端分别通过螺栓与左活动立板、右活动立板连接，排杂刀安装在排杂刀架上；所述调节机构包括排杂刀作用数量调节机构、排杂刀与锯齿辊筒间隙调节机构、以及锯齿辊筒转速调节机构；自动控制系统包括PLC控制器、智能检测传感器以及上位机，上位机分别与PLC控制器、智能检测传感器连接，PLC控制器与调节机构连接；实现皮棉清理的自适应调节控制，避免了皮棉的“过清理”或“欠清理”现象，提高棉花加工的生产效率和清花质量。
文档编号D01G9/06GK103046168SQ20131002959
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者冯显英, 李慧, 李沛刚, 岳明君, 王昊鹏 申请人:山东大学