CN105173825B - 一种用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，包括顺序相接的撕棉单元、加速单元和卷毡放毡单元；撕棉单元包括撕棉压辊和第一皮带输送装置，其中，撕棉压辊位于第一皮带输送装置起始端的上方，第一皮带输送装置的末端与加速单元相接；卷毡放毡单元包括顺序相接的第二皮带输送装置、卷毡压辊装置和卷毡导辊装置，其中，第二皮带输送装置与加速单元相接。本发明用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构填补了矿物棉毡生产中自动化卷毡的空白，具有结构简单、卷毡效率高、所得产品均匀性好的优势。

Description

一种用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构

技术领域

本发明涉及一种用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，属于矿物棉制备领域。

背景技术

矿物棉因其良好的防火、保温、降噪等性能被广泛的用于建筑、工业保温行业。纵观矿物棉保温市场，主要以建筑行业中的矿物棉板材为主。矿物棉板材是棉毡经过喷洒树脂后被加热固化、硬化形成板。这些矿物棉板材主要用于建筑外墙的防火节能和绝热。然而，针对工业罐体以及管道保温用的树脂未固化矿物棉毡制品产量较少且卷毡方式均为手工卷毡。棉毡制品直接与人接触，会引起皮肤瘙痒；通过手工卷毡生产毡制品的方式，不仅工作环境差，而且效率不高，费工费时，产品规格尺寸及密度差异大。因此，为改善手工卷毡的现状，有必要发明一种矿物棉自动化卷毡机构。

发明内容

为了解决现有技术中手工卷毡存在的缺陷，本发明提供一种用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，包括顺序相接的撕棉单元、加速单元和卷毡放毡单元；撕棉单元包括撕棉压辊和第一皮带输送装置，其中，撕棉压辊位于第一皮带输送装置起始端的上方，第一皮带输送装置的末端与加速单元相接；卷毡放毡单元包括顺序相接的第二皮带输送装置、卷毡压辊装置和卷毡导辊装置，其中，第二皮带输送装置与加速单元相接。

上述撕棉单元用于连续棉毡的分段；加速单元用于拉开分段后棉毡之间的间距，其目的在于为之后的卷毡赢得时间；卷毡放毡单元用于棉毡卷取和释放毡卷，其中，卷毡压辊装置用于卷毡及在棉毡卷取时以恒定的压力压在棉卷上来保证棉毡的顺利卷取，卷毡导辊装置用来配合棉毡的卷取以及对棉卷的释放。本申请机构中所涉及到的具体设备可直接采用现有设备。

本发明用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构填补了矿物棉毡生产中自动化卷毡的空白，解决了手工卷毡效率低，工作环境差的问题。

本申请起始端到末端的方向与矿物棉流动的方向一致。

上述用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，还包括测长输送装置，测长输送装置的末端与第一皮带输送装置的起始端相接。

测长输送装置是用来输送机测量棉毡的长度，通过对棉毡的定长检测确定棉毡的长度，然后通过撕棉单元和加速单元的配合使得棉毡撕断并与后续而来的棉毡拉开距离，为卷毡的动作过程争取到足够的时间；当棉毡送至卷毡放毡单元时棉毡进行自动卷取，当棉毡卷曲至一定大小，放毡机构(卷毡导辊装置)把卷取的棉毡释放出卷毡机构。

所述的加速单元优选为皮带输送装置，皮带的线速度可以根据棉毡的行走状况实现快速加速或减速；需要卷取的棉毡源源不断的从生产线流入卷毡机构，卷取棉毡需要时间，为了给卷毡和放毡的过程留有足够的时间，必须提速拉开被撕断的棉毡与之后而来的棉毡的距离(即前后两段棉毡的间距)。进一步优选，加速单元包括两段前后相接的调速皮带输送装置。两段调速皮带输送装置的速度均可根据需要调整。

为了提高自动化程度，撕棉压辊由撕棉辊气缸控制，第一皮带输送装置上装有位置监测器和编码器用来控制撕棉辊气缸的工作状态。撕棉压辊用于棉毡的扯断，带有编码器和位置监测器的第一皮带输送装置用于输送和监测棉的行走情况，从而控制撕棉辊气缸的工作状态，从而控制撕棉压辊的工作状态。

上述卷毡放毡单元分为三个部分，第一部分为带有位置监测器的第二皮带输送装置；第二部分为卷毡压辊装置，卷毡压辊装置为一根类似于杠杆的装置，其一端由气缸固定并控制卷毡压辊装置的运动，中部由带有轴承支座的支点固定，另一端则设有辊道用来压附着棉毡，卷毡压辊装置在棉毡卷取时以恒定的压力压在棉卷上来保证棉毡的顺利卷取；第三部分为卷毡导辊装置，卷毡导辊装置为一种类似于翻斗的装置，装置内部设有若干辊道用于棉毡的输送及卷取，装置的一端(顶端)由轴固定(如固定在机架上)、另一端与气缸相连，气缸的动作用来控制翻斗的合拢和打开，卷毡导辊装置用来配合棉毡的卷取以及对棉卷的释放。优选，卷毡压辊装置由带磁性开关的压辊气缸控制。卷毡压辊装置用来卷毡及压住卷毡过程中的棉毡，其压力由带磁性开关的压辊气缸控制。

为了提高控制的准确性，第二皮带输送装置上装有位置监测器。上述带磁性开关的压辊气缸的工作状态及压力调节由第二皮带输送装置上的位置监测器、带磁性开关的压辊气缸上的磁性开关、以及伺服系统控制，从而控制卷毡压辊装置的工作状态。

为了提高所得高速矿物棉毡卷的均匀性，卷毡压辊装置上设有装有压力监测装置的测压辊。上述测压辊用来监测卷毡压辊装置与棉毡之间的压力，压力监测装置的数据以4-20mA的电流直接反馈至伺服系统，伺服系统通过反馈的电流操控气路上的电动调压阀的开度以实现对带磁性开关的压辊气缸的气压调节，并以此实现卷毡压辊装置向上抬起的动作过程中对棉毡压力的恒定控制。

为了提高控制的准确性，卷毡导辊装置由导辊气缸控制。卷毡导辊装置的工作工位由导辊气缸控制，当卷毡导辊装置处于合拢位置时为卷毡状态，当卷毡导辊装置处于打开位置时为放毡状态。

作为本申请的一种方案，卷毡压辊装置包括辊子、带磁性开关的压辊气缸、带有轴承支座的支点和第一辊道，辊子一端由带磁性开关的压辊气缸固定并控制其运动，辊子中部由带有轴承支座的支点支撑，辊子另一端底部为第一辊道。卷毡导辊装置包括支架、翻斗、导辊气缸和第二辊道；支架架设在第二辊道上；翻斗位于第二辊道正上方、且顶部转动连接在支架上；导辊气缸一端设在支架上、另一端与翻斗底部相连；第二辊道起始端与第一辊道的末端相接，第二辊道与水平面夹角为0-45°。卷毡压辊装置在棉毡卷取时以恒定的压力压在棉卷上来保证棉毡的顺利卷取；卷毡导辊装置用来配合棉毡的卷取以及对棉卷的释放。

结合本申请上述介绍的内容及现有的相关知识，能将用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构顺利实现。

本发明未提及的技术均参照现有技术。

本发明用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构填补了矿物棉毡生产中自动化卷毡的空白，具有结构简单、卷毡效率高、所得产品均匀性好的优势。

附图说明

图1为本发明用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构的结构示意图，其中，1-1为撕棉单元，1-1.1为撕棉压辊，1-1.2为第一皮带输送装置；1-2为加速单元，1-3为卷毡放毡单元，1-3.1为第二皮带输送装置，1-3.2为卷毡压辊装置，1-3.3为卷毡导辊装置。

图2为本发明的工作原理图，其中，2-1为测长阶段，2-2为撕棉阶段，2-3为加速阶段，2-4为卷毡起始阶段，2-5为卷毡阶段，2-6为放毡阶段。

图3为本发明的动作控制元件示意图，其中，3-1为位置监测器，3-2为编码器，3-3为撕棉辊气缸，3-4为带磁性开关的压辊气缸，其中，3-5为导辊气缸，3-6为压力监测器。

图4为本发明卷毡压辊装置的局部放大图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1所示的用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，包括顺序相接的撕棉单元、加速单元和卷毡放毡单元；撕棉单元包括撕棉压辊和第一皮带输送装置，其中，撕棉压辊位于第一皮带输送装置起始端的正上方，第一皮带输送装置的末端与加速单元相接；加速单元包括两段前后相接的调速皮带输送装置；卷毡放毡单元包括顺序相接的第二皮带输送装置、卷毡压辊装置和卷毡导辊装置，其中，第二皮带输送装置与加速单元相接。

用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，还包括测长输送装置，测长输送装置的末端与第一皮带输送装置的起始端相接。通过对棉毡的定长检测确定棉毡的长度，然后通过撕棉单元和加速单元的配合使得棉毡撕断并与后续而来的棉毡拉开距离，为卷毡的动作过程争取到足够的时间；当棉毡送至卷毡放毡单元时棉毡进行自动卷取，当棉毡卷曲至一定大小，放毡机构把卷取的棉毡释放出卷毡机构。

撕棉压辊由撕棉辊气缸控制，第一皮带输送装置上装有位置监测器和编码器用来控制撕棉辊气缸的工作状态，撕棉压辊用于棉毡的扯断，带有编码器和位置监测器的第一皮带输送装置用于输送和监测棉的行走情况，从而控制撕棉辊气缸的工作状态，从而控制撕棉压辊的工作状态。

上述卷毡放毡单元分为三个部分，第一部分为带有位置监测器的第二皮带输送装置；第二部分为卷毡压辊装置，卷毡压辊装置为一根类似于杠杆的装置，其一端(辊子一端)由带磁性开关的压辊气缸固定并控制卷毡压辊装置的运动，中部由带有轴承支座的支点固定，另一端则设有辊道用来压附着棉毡，卷毡压辊装置用来卷毡及压住卷毡过程中的棉毡，其压力由带磁性开关的压辊气缸控制，在棉毡卷取时以恒定的压力压在棉卷上来保证棉毡的顺利卷取；第三部分为卷毡导辊装置，卷毡导辊装置为一种类似于翻斗的装置，装置(翻斗)内部设有一条以上的辊道用于棉毡的输送及卷取，装置(翻斗)的一端(顶端)由转轴固定(固定在机架上)、另一端与导辊气缸相连，导辊气缸的动作用来控制翻斗的合拢和打开，当卷毡导辊装置处于合拢位置时为卷毡状态，当卷毡导辊装置处于打开位置时为放毡状态，即卷毡导辊装置用来配合棉毡的卷取以及对棉卷的释放。

上述带磁性开关的压辊气缸的工作状态及压力调节由第二皮带输送装置上的位置监测器、带磁性开关的压辊气缸上的磁性开关、以及伺服系统控制，从而控制卷毡压辊装置的工作状态；

卷毡压辊装置上设有装有压力监测装置的测压辊；

如附图2所示，棉毡进入测长阶段2-1，当棉毡经过撕棉压辊1-1.1时，第一皮带输送装置上的位置监测器3-1检测到棉经过，编码器3-2开始计数，此时第一皮带输送装置 1-1.2，加速单元1-2，第二皮带输送装置1-3.1，卷毡压辊装置1-3.2，卷毡导辊装置1-3.3 以低速运行。

如附图2所示，棉毡进入撕棉阶段2-2，当编码器3-2获得一定脉冲后发出信号使得撕棉单元1-1、加速单元1-2和卷毡放毡单元1-3同时提速，同时撕棉辊气缸3-3控制撕棉压辊1-1.1下压，棉毡在撕棉压辊1-1.1的作用力下被撕断，并以高速向卷毡放毡单元 1-3运输，然后编码器3-2清零并重新计数。

如附图2所示，棉毡进入加速阶段2-3，当棉毡被撕开后撕棉压辊1-1.1经延时信号触发后上抬至初始位置；当棉毡驶离撕棉单元1-1时，第一皮带输送装置1-1.2立即恢复低速(为了与后续而来的棉毡拉开距离，给卷毡赢得时间)，加速单元1-2提速，棉毡在加速单元1-2的带动下流向卷毡放毡单元1-3。

如附图2所示，棉毡进入卷毡起始阶段2-4，当棉毡驶离加速单元1-2时，加速单元恢复低速，卷毡放毡单元1-3高速运行(为了与后续而来的棉毡拉开距离，给卷毡赢得时间)；当棉毡接触到卷毡放毡单元1-3时，在卷毡压辊装置1-3.2下压的作用下棉毡开始起卷，当卷毡放毡单元1-3上的位置监测器3-1检测到有棉经过时立刻通过伺服系统调整带磁性开关的压辊气缸的压力使得卷毡压辊装置1-3.2以合适的压力压在棉毡上并随着棉毡直径的扩大缓缓上升。

如附图2所示，棉毡进入卷毡阶段2-5，随着毡卷的层层扩大，卷毡压辊装置1-3.2压着棉毡慢慢抬起，为了使得抬起过程中卷毡压辊装置1-3.2对于棉毡的压力基本保持不变，在抬起过程中带磁性开关的压辊气缸3-4必须以变化的推力实现对卷毡压辊装置1-3.2的抬起；

如附图4所示的压力监测装置3-6，在卷毡压辊装置1-3.2的头部上有一根装有压力监测装置3-6的测压辊，用来监测卷毡压辊装置与棉毡之间的压力，压力监测装置3-6的数据以4-20mA的电流直接反馈至伺服系统，伺服系统通过反馈的电流操控气路上的电动调压阀的开度以实现对带磁性开关的压辊气缸3-4的气压调节，并以此实现卷毡压辊装置 1-3.2向上抬起的动作过程中对棉毡压力的恒定控制；

如附图2所示，棉毡进入放毡阶段2-6，卷毡压辊装置1-3.2压着棉毡抬起至一定高度时证明此毡卷已经卷完，这时带磁性开关的压辊气缸3-4通过气缸上的磁性开关给导辊气缸3-5发出信号使得卷毡导辊装置1-3.3打开，被卷好的棉毡由卷毡导辊装置1-3.3的引导脱离卷毡放毡单元1-3，通过设置延时，间隔一段时间后卷毡导辊装置1-3.3通过导辊气缸3-5控制归位，卷毡压辊装置1-3.2通过带磁性开关的压辊气缸3-4控制归位，至此卷毡放毡过程完毕，整个机构以低速运行并等待下一次卷毡循环。

下面结合附图1以及附图2所示的6种状态进行实现高速取毡的理论分析：假设低速状态为v1m/s,高速状态为v2m/s，第一皮带输送装置1-1.2的长度为L1m，加速单元1-2 的两调速条皮带输送装置长度分别为L2m、L3m，第二皮带输送装置1-3.1长度为L4m。一般现代化的矿物棉生产线速度为Pm/s，一卷毡的长度为Am，卷毡导辊装置1-3.3释放毡卷时间为t1,假设A>L1+L2+L3+L4,那么直到撕棉压辊1-1.1下压前毡卷已经被卷取了 A-(L1+L2+L3+L4)，撕棉压辊1-1.1下压后以高速V2卷毡运行的时间为 (L1+L2+L3+L4)/V2,记做t,那么从撕棉压辊1-1.1下压后开始计时至第一卷毡完成所需要的总时间为t+t1。由于撕棉压辊1-1.1的第一个辊子一直压在棉上，第二段棉在第一段棉撕棉过程中仍以V1运行，且当第一段棉毡离开一个皮带输送装置，此装置立刻恢复低速 V1,所以当第一段棉毡完成卷毡时第二段棉毡运行的距离为(V2-V1)xt-V1xt1，此距离必须大于L4才可以实现毡卷的卷取。

假设A<L1+L2+L3+L4,从撕棉压辊1-1.1下压后开始计时至第一卷毡完成所需要的总时间同为(L1+L2+L3+L4)/V2，记做t,那么整个卷毡+放毡的时间同为t+t1，同理可得当第一段棉毡完成卷毡时第二段棉毡运行的距离为(V2-V1)xt-V1xt1；由此可见棉毡毡卷的长度与第一段棉毡卷毡结束时第一段、第二段棉毡的距离无关，但必须注意的是为了保证第二段棉毡在到达定长前一直以V1低速运行V1x(t+t1)必须小于定长。

现代化高速矿物棉生产线中，输送而来的矿物棉速度大约为50m/min。标准毡卷长度为20m，设定L1＝2403mm，L2＝3963mm，L3＝3963mm,L4＝3162mm。V1＝50m/min,V2＝2V1,t1＝2s自撕棉压辊1-1.1下压后计时，第一次卷毡完成需要的时间 (L1+L2+L3+L4)/V2＝8.127s，记做t,放毡时间t1＝2s，那么第一次毡卷放卷完成与第二卷拉开的距离为(V2-V1)xt-V1xt1＝5085.5m>L4，证明方案可行，此时第二卷棉毡已经以V1 的速度行走了V1x(t+t1)＝8405.5m。值得注意的是此速度不适用于定长小于8405.5m的毡卷，因为如果小于此长度，第二卷棉毡会提前加速至V2，以至于影响后续卷毡的进行。

Claims (1)

1.一种用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，其特征在于：包括顺序相接的撕棉单元、加速单元和卷毡放毡单元；撕棉单元包括撕棉压辊和第一皮带输送装置，其中，撕棉压辊位于第一皮带输送装置起始端的上方，第一皮带输送装置的末端与加速单元相接；卷毡放毡单元包括顺序相接的第二皮带输送装置、卷毡压辊装置和卷毡导辊装置，其中，第二皮带输送装置与加速单元相接；

第二皮带输送装置上装有位置监测器；

卷毡压辊装置为杠杆装置，卷毡压辊装置的一端由气缸固定、并通过气缸控制卷毡压辊装置的运动，卷毡压辊装置的中部由带有轴承支座的支点固定，卷毡压辊装置的另一端则设有辊道用来压附着棉毡，卷毡压辊装置在棉毡卷取时以恒定的压力压在棉卷上来保证棉毡的顺利卷取；

卷毡导辊装置为翻斗装置，卷毡导辊装置内部设有辊道用于棉毡的输送及卷取，卷毡导辊装置的顶端由轴固定、底部与气缸相连，气缸的动作用来控制翻斗的合拢和打开，卷毡导辊装置用来配合棉毡的卷取以及对棉卷的释放；

卷毡压辊装置包括辊子、带磁性开关的压辊气缸、带有轴承支座的支点和第一辊道，辊子一端由带磁性开关的压辊气缸固定并控制其运动，辊子中部由带有轴承支座的支点支撑，辊子另一端底部为第一辊道，卷毡压辊装置在棉毡卷取时以恒定的压力压在棉卷上来保证棉毡的顺利卷取；卷毡导辊装置包括支架、翻斗、导辊气缸和第二辊道；支架架设在第二辊道上；翻斗位于第二辊道正上方、且顶部转动连接在支架上；导辊气缸一端设在支架上、另一端与翻斗底部相连；第二辊道起始端与第一辊道的末端相接，第二辊道与水平面夹角为0-45°，卷毡导辊装置用来配合棉毡的卷取以及对棉卷的释放；

用于高速矿物棉卷毡的自动化卷毡机构，还包括测长输送装置，测长输送装置的末端与第一皮带输送装置的起始端相接；

加速单元包括两段前后相接的调速皮带输送装置；

撕棉压辊由撕棉辊气缸控制，第一皮带输送装置上装有位置监测器和编码器用来控制撕棉辊气缸的工作状态；

卷毡压辊装置上设有装有压力监测装置的测压辊；

卷毡导辊装置由导辊气缸控制。