CN107503215B - 一种自动化造纸系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及造纸技术领域，具体而言，涉及一种自动化造纸系统。包括造纸设备、客户端和后台系统，客户端用于下游厂家向造纸厂发送订单；造纸设备用于生产大轴纸，造纸设备能够在生产大轴纸的过程中根据后台系统的压花指令在纸幅上印出不同的图案；后台系统用于接收客户端的订单，后台系统还用于根据图案信息生成相应的压花指令，后台系统用于在每个纸卷换卷前根据收货信息生成压花指令并控制造纸设备在纸幅上印出收货信息的图案。本发明提供的自动化造纸系统，能够解决现有造纸厂在造纸过程中对纸张进行压花处理过程中无法实现下游厂家个性化定制的问题，能够解决纸卷标签贴错的问题。

Description

一种自动化造纸系统

技术领域

本发明涉及造纸技术领域，具体而言，涉及一种自动化造纸系统。

背景技术

生活用纸在日常生活中的应用非常广泛，如面纸、卫生纸、擦拭纸等都是公众所熟知的。生活用纸的制造通常包括两个过程：原纸制造和后期加工。原纸制造有造纸厂完成，造纸厂将原料通过造纸设备制成原纸纸幅，然后卷绕成卷，因此原纸又称大轴纸，然后出售给下游厂家，由下游厂家对大轴纸进行切割、复卷、包装等步骤后形成最终的产品，下游厂家对大轴纸加工过程中，为了提升生活用纸的某些物理特性，如松厚性、吸水性等以及增加生活用纸的美观程度，通常会对纸张进行压花处理。

为了保证压花的压力充足，使压出的花纹图案有较为合适的凹凸深度，通常需要使用单独的设备对纸张进行压花，这种设备一般由两辊形成的压花辊隙来达到在纸张表面形成图案的目的，其中的一个辊或两个辊表面设置有凸起或凹陷的压花图案。

现有的压花工艺固然可在生活用纸上形成需要的压花图案，但是毕竟作为一种后段加工工艺，使得生活用纸的加工流程变长，从而降低了生产效率，增加了下游厂家的生产成本；并且压花辊的图案只能是固定的，因此压花过程中只能向纸张压印一种图案，功能比较单一。如果后期更换图案则需要重新定制模具，制造新的压花辊，大轴纸宽度在2到3米左右，对应宽度的压花辊价格不菲，无疑会提高下游厂家的生产成本。有的下游厂家，在对大轴纸切割后再压花，使用几十厘米甚至十几厘米宽度的压花辊来压花，但是，由于压花时纸张滚动较慢，切割后再压花会带来严重的效率问题。

为了降低下游厂家的生产成本，提高自身产品的吸引力和竞争力，部分资金雄厚的上游造纸厂会在造纸的过程中对纸幅进行统一的压花处理，由于下游厂家众多，造纸厂规模大、销量大且销路广泛，因此造纸厂可以通过销量填补定制压花辊的成本，通过更换不同的压花辊，产生不同花样的图样，其在一定程度上减轻了下游厂家的负担，但是同样的由于其采用统一处理，其图案的个数依旧有限，无法实现不同厂家的个性化定制，如在纸上印上商标，宣传语等；生产完成后的大轴纸按照造纸厂的标准卷成纸卷，生产众多花纹图案不同的纸卷，不便于造纸厂的管理和发货配送，现在通常通过在纸卷贴上标签来区分不同纸卷和收货信息，但是很容易产生标签贴错的情况。

发明内容

本发明意在提供一种自动化造纸系统，能够解决现有造纸厂在造纸过程中对纸张进行压花处理过程中无法实现下游厂家个性化定制的问题，能够解决纸卷标签贴错的问题。

为了解决上述技术问题，本专利提供如下基础技术方案：

一种自动化造纸系统，包括：

客户端，所述客户端用于下游厂家向造纸厂发送订单，所述订单包括收货信息、图案信息和预定数量；

造纸设备，所述造纸设备用于生产大轴纸，所述造纸设备能够在生产大轴纸的过程中根据后台系统的压花指令在纸幅上印出不同的图案，所述造纸设备还用于将纸幅收卷成纸卷，所述造纸设备还用于将纸卷的收卷信息发送给后台系统；

后台系统，所述后台系统用于接收客户端的订单，所述后台系统还用于根据图案信息生成相应的压花指令，所述后台系统还用于根据收卷信息判断纸卷是否应该换卷，所述后台系统还用于在每个纸卷换卷前根据收货信息生成压花指令并控制造纸设备在纸幅上印出收货信息的图案，所述后台系统还用于根据收卷信息和预定数量控制每个订单的生产数量。

本发明的工作原理及有益效果为：

下游厂家可以通过客户端向造纸厂预定大轴纸，并提交相应的图案信息，造纸厂的后台系统在接收到订单后，根据订单的图案信息生成压花指令，控制造纸设备生成指定花样的大轴纸，并根据收卷信息记录纸卷的数量，然后根据预定的数量控制订单实际生产的数量，后台系统还能够根据收卷信息判断当前纸卷是否要换卷，并在换卷之前根据收货信息生成相应印花指令，使造纸设备在每卷纸的最后一段印上收货信息的图案，工人根据纸卷上图案的收货信息即可完成发货。

本发明技术方案中，通过后台系统对造纸设备的控制，由上游造纸厂统一进行压花处理，无需下游厂家自行压花，减少生活用纸的加工流程，提高厂家生产效率；后台系统根据图案生成压花指令，可以使造纸设备生产出不同花纹图案的大轴纸，满足不同下游厂家的个性化定制需求，即使同一下游厂家也可以在不同的订单使用不同的图案，满足个性化需求；无论是造纸厂还是加工厂家都无需再定制压花辊，降低生产成本；后台系统在每卷纸的最后一段印出收货信息的图案，方便工人发货，无需单独贴签，不会发生标签贴错的情况。

进一步，所述造纸设备包括固定架、成型部、干燥部、卷纸部以及传递辊，成型部用于将造纸原料成型为纸幅，干燥部用于对纸幅进行干燥，卷纸部用于将纸幅卷成纸卷，传递辊用于在各个部之间传递原料或纸幅，所述干燥部包括烘缸和加热机构，所述加热机构用于给烘缸加热，所述烘缸能够在外部动力带动下旋转，所述烘缸表面设有均匀分布的可控气孔，所述烘缸内设有吸风机，所述吸风机用于通过可控气孔吸附烘缸表面的纸幅，还包括控制器，所述控制器用于通过卷纸部获取收卷信息，所述控制器还用于从后台系统获取压花指令并向后台系统发送收卷信息，所述控制器还用于根据压花指令控制各个可控气孔开启。

成型部将造纸原料成型为纸幅，干燥部上游的传递辊将成型部已经成型的纸幅传递到烘缸的表面上，加热机构将整个烘缸加热，吸风机通过可控气孔将的烘缸表面的传递来的纸幅紧紧吸附在烘缸表面上，烘缸旋转的同时带动纸幅旋转，并将纸幅烘干，由于气流的压力作用，吸风机通过可控气孔在吸附纸幅的同时还会在纸张的表面留下可控气孔的凹凸印记，可控气孔均匀分布，通过控制器控制各个气孔的开启和关闭，配合烘缸的转动即可实现在纸幅的表面上印出预设的图案，从而实现压花工艺，烘干后的纸幅由传递辊将纸幅传到卷纸部卷成纸卷。

该造纸设备能够在干燥纸幅的同时实现对纸幅的压花处理，无需单独进行压花加工，进而减少加工流程，提高生产效率，降低后续厂家的生产成本；且由于纸幅传到烘缸表面时是湿润状态，因而压花所需的压力或气压比单独在纸张干燥完成后再进行压花要小的多；且在压花的同时进行干燥处理，有利于花纹图案的成型保留；吸风机的气流在一定程度上也可以加速纸幅水分的散失，进而加速纸幅的干燥；

现有的造纸设备造纸时，为了使纸张更好地贴合在烘缸上通常还会用到剥离剂和粘合剂等化学助剂，然而化学助剂的安全性和毒性会引发消费者的质疑，给造纸厂家带来压力和负面影响，而且使用化学助剂时，化学助剂涂层的均匀性、硬度、脆度、厚度等物理参数以及化学成分都会影响纸张的品质，增加了生产商的控制难度和成本，化学助剂长时间使用后会在烘缸两端形成固化带，产生“黄边”问题，会使得化学助剂涂层厚度不均匀，导致刮刀工作时不稳定，在纸幅上会产生震痕，或是容易造成断纸的现象，给生产带来很大的困扰，影响生产效率；

该造纸设备的吸风机在对纸幅压花的同时还将纸幅吸附在烘缸的表面，因而无需使用剥离剂和粘合剂等化学助剂，增加产品的安全性，使消费者更加放心；同时吸风机比化学助剂涂层更容易控制，可以降低企业的控制成本；又由于没有使用化学助剂，本方案不会存在“黄边”现象，不会因为化学助剂而影响生产效率；

通过控制器控制相应的可控气孔的开启和关闭可以形成不同的图案和纹理，无需使用压花辊，降低成本，方便造纸厂使用各种个性化图案，使之可以快速生产各个下游厂家的订单，提高造纸厂产品的市场竞争力。

进一步，所述干燥部还包括刮刀，所述刮刀安装在固定架上并压在烘缸表面上，所述刮刀用于将贴在烘缸上的纸幅剥离下来完成对纸幅的起皱。

采用刮刀将附着在烘缸表面的纸幅剥离下来，烘缸旋转时，刮刀与纸幅的相对速度较大，两者相遇时会发生的剧烈碰撞而产生破坏力，进而可以破坏纸幅内的纤维键，可以增大纸张厚度使纸张更加柔软，这个过程业内被称为起皱。

刮刀对纸幅进行起皱时可能会产生粉尘或纸屑，可控气孔和吸风机还可以将这些纸屑收集起来改善工作环境同时还可以实现纸屑回收利用。

进一步，所述可控气孔和吸风机之间设有固定挡板和可动挡板，所述固定挡板和可动挡板不随烘缸转动，烘缸内还设有用于带动可动挡板转动的电机，所述固定挡板和可动挡板用于阻挡吸风机通过可控气孔吸气，所述电机和可动挡板还用于通过正反转动调节吸风机的吸气区域进而调节烘缸表面对纸幅的吸附范围。

通过控制步进电机可以控制可动挡板的位置，进而控制烘缸对纸幅的吸附范围，如果使烘缸一直吸附纸幅，并使纸幅最终在刮刀作用下离开烘缸则可以生产出起皱后的纸张；

如果通过调节可动挡板的位置使烘缸在纸幅转动到刮刀之前松开对纸幅的吸附，使纸幅自动脱落进入下一工序，则可以生产出没有褶皱的纸幅。

通过控制电机转动调节可动挡板的位置即可实现制造不同类型的纸张，可以增强造纸设备的通用性，降低企业的成本。

进一步，所述电机为步进电机。

步进电机通过脉冲数量控制旋转角度，可以更加精准的控制可动挡板的位置。

进一步，所述干燥部还包括与烘缸配套设置的罩盖。

罩盖用于防止烘缸热量散失，同时罩盖可以减小气流通道的面积，增加吸风机气流的强度。

附图说明

图1为本发明一种自动化造纸系统实施例一的逻辑框图；

图2为本发明一种自动化造纸系统实施例一中造纸设备的结构示意图；

图3为本发明一种自动化造纸系统实施例一中干燥部的结构示意图；

图4为本发明一种自动化造纸系统实施例一中卷纸部的结构示意图；

图5为本发明一种自动化造纸系统实施例二中制造光滑纸面时的干燥部的结构示意图；

图6为本发明一种自动化造纸系统实施例二中制造起皱纸面时的干燥部的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

附图标记说明：固定架1、罩盖2、刮刀3、传递辊4、纸幅5、烘缸6、可控气孔7、吸风机8、可动挡板9、固定挡板10、卷轴安装轴11、副卷轴安装轴12、第一红外传感器13、第二红外传感器14、成型部100、干燥部200、卷纸部300、造纸设备S1、控制器S2、后台系统S3。

实施例一

如图1所示，本实施例一种自动化造纸系统包括客户端、后台系统S3和造纸设备S1。其中：

下游厂家通过客户端向造纸厂发送订单，订单包括收货信息、图案信息和预定数量，客户端可以为安装了相应APP的手机，收获信息通常包括收货人、收货地址联系方式等，预订数量以卷为单位，表示预定的大轴纸纸卷数；

后台系统S3用于接收客户端的订单，后台系统S3还用于根据图案信息生成相应的压花指令，后台系统S3还用于根据收卷信息判断纸卷是否应该换卷，控制器S2能够在每个纸卷换卷前根据收货信息生成压花指令并控制造纸设备S1在纸幅5上印出收货信息的图案，后台系统S3还用于根据收卷信息和预定数量控制每个订单的生产数量；

造纸设备S1用于生产大轴纸，造纸设备S1能够在生产大轴纸的过程中根据后台系统S3的压花指令在纸幅5上印出不同的图案，造纸设备S1还用于将纸幅5收卷成纸卷，所述造纸设备S1还用于将纸卷的收卷信息发送给后台系统S3。

具体的，本实施例中，后台系统S3包括订单管理模块、图像解析模块和指令生成模块，订单管理模块用来接收并存储客户端提交的订单，图像解析模块和指令生成模块用来根据图案信息或收货信息生成控制造纸设备S1的压花指令；订单管理模块还用于根据收卷信息控制每个订单实际的生产数量；

图像解析模块解析图像的过程包括以下步骤：

图案输入，图像解析模块接收定制的图案或收获信息生成的图案；

图案解析， 图像解析模块将图案调整为与烘缸表面可控气孔数量以及分布相适应的分辨率；

图案转码，图像解析模块将图案二值化，然后按照预设关系将图案转化为对每一个可控气孔的压花指令；

图案生成，图像解析模块将压花指令下发至造纸设备。

造纸设备S1如图2所示，包括固定架1、成型部100、干燥部200、卷纸部300以及传递辊4，成型部100用于将造纸原料成型为纸幅5，干燥部200用于对纸幅5进行干燥，卷纸部300用于将纸幅5卷成纸卷，传递辊4用于在各个部之间传递原料或纸幅5；

成型部100可以采用现有的造纸设备S1中功能相同或相似的机构，其结构通常如图1所示的那样，包括一系列的导辊和围绕导辊移动的织物以及流浆箱。织物构成一个环形回路。通过流浆箱将用于造纸的原料纤维悬浮液浇注在织物上并在移动的织物上形成纸幅5。纸幅5通过织物的移动带到成型部100与后续传递辊4的接合处，并由传递辊4向干燥部200传递。现有的其他结构类型的成型部100均可用于本发明中的生活用纸的成型抄造，并不限于图中所示的结构；

如图3所示，干燥部200包括烘缸6、加热机构、刮刀3和罩盖2，所述加热机构用于给烘缸6加热，烘缸6可以在外部动力的带动下旋转，传递辊4用于支承从该造纸设备S1的上游成型并传递过来的纸幅5，该传递辊4可绕其转轴旋转，从而将纸幅5传递至烘缸6的表面；传递辊4、烘缸6以及罩盖2固定在固定架1上，加热机构可以使烘缸6产生热量并传递至烘缸6的表面以对吸附在烘缸6表面的纸幅5进行干燥，加热机构采用现有的技术，例如常见的杨克氏烘缸6的加热结构。与烘缸6配套设置的罩盖2用于维持烘缸6的表面温度。

刮刀3焊接在固定架1上，刮刀3位于烘缸6出纸一侧的下方并压在烘缸6表面上，刮刀3用于将贴在烘缸6上的纸幅5剥离下来完成对纸幅5的起皱；

烘缸6表面设有均匀分布的可控气孔7，烘缸6内设有吸风机8，吸风机8用于通过可控气孔7将纸幅5牢牢吸附在烘缸6的表面，还包括控制器S2，控制器S2用于通过卷纸部300获取收卷信息，控制器S2还用于从后台系统S3获取压花指令并向后台系统S3发送收卷信息，控制器S2还用于根据压花指令控制各个可控气孔7开启或关闭。本实施例中控制器S2由通信模块和控制芯片组成，通信模块用来与后台系统S3进行通信，控制芯片用来实现对各部件的控制，控制芯片优选为STM32系列单片机芯片；

卷纸部300采用现有的结构设计，其结构如图4所示，包括卷轴安装轴11、副卷轴安装轴12、偏移检测机构、切割机构和喷涂机构，其中卷轴安装轴11和副卷轴安装轴12用以安装卷轴，两个卷轴可以轮流进行卷纸，偏移检测机构安装在两个安装轴上用来检测当前转轴的半径，即卷纸量，切割机构用于在换卷时切割纸幅5，喷涂机构用于喷涂沾粘胶体，使纸幅5粘贴到新卷轴上。本实施例中，使用红外距离传感器作为偏移检测机构，具体包括第一红外传感器13和第二红外传感器14，第一红外传感器13和第二红外传感器14均与控制器S2信号连接，控制器S2通过第一红外传感器13和第二红外传感器14就可以检测出是否要进行换卷，当检测到要换卷时控制器S2向后台系统S3发送换卷信息，后台系统S3即控制造纸设备S1在纸张上印出收货信息的图案，使该图案成为当前卷轴的最后一段纸张，换卷后，后台系统S3恢复造纸设备S1的图案为订单的图案信息，后台系统S3还根据换卷信息对每个订单当前的生产量进行统计，当某一个订单的预定数量生产完成后，后台系统S3切换到下一个订单进行生产。

实施例二

如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：可控气孔7和吸风机8之间设有固定挡板10和可动挡板9，所述固定挡板10和可动挡板9不随烘缸6转动，烘缸6内还设有用于带动可动挡板9转动的电机，所述固定挡板10和可动挡板9用于阻挡吸风机8通过可控气孔7吸气，所述电机和可动挡板9还用于通过正反转动调节吸风机8的吸气区域进而调节烘缸6表面对纸幅5的吸附范围，本实施例中电机优选为步进电机。固定挡板10和可动挡板9的形状和位置可以依照烘缸6具体的情况以及具体需求设定，本实施例中，固定挡板10设置在烘缸6的下半部分，其主要遮挡的位置是烘缸6下半部分刮刀3到烘缸6进纸口的一段，可动挡板9套装在固定挡板10上，其可绕烘缸6轴心旋转，当其与固定挡板10错开时，相当于拓展了固定挡板10的范围，即缩小了吸风机8的吸气范围，为了保证密封性可在固定挡板10与可动挡板9以及可动挡板9与烘缸6内壁之间设置用于密封的耐磨胶条。本实施例中，可动挡板9的活动范围是刮刀3到烘缸6出纸口的一段。

如图5所示，当可动挡板9伸展至烘缸6出纸口位置时，烘缸6在纸幅5转动到刮刀3之前就会松开对纸幅5的吸附，使纸幅5自动脱落进入下一工序，则可以生产出没有褶皱的纸幅5；

如图6所示，当可动挡板9收到刮刀3与烘缸6进纸口之间的位置时，烘缸6将一直吸附纸幅5，并使纸幅5最终在刮刀3作用下离开烘缸6，则可以生产出起皱后的纸张。

通过控制电机转动调节可动挡板9的位置即可实现制造不同类型的纸张，可以增强造纸设备S1的通用性，降低企业的成本，甚至在必要时，可以使控制器S2与步进电机信号连接，使订单中包括起皱与否的信息，让控制器S2根据后台系统S3的订单信息自动控制步进电机的转动，进而自动生产厂家要求的纸张。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种自动化造纸系统，其特征在于：包括：

客户端，所述客户端用于下游厂家向造纸厂发送订单，所述订单包括收货信息、图案信息和预定数量；

造纸设备，所述造纸设备用于生产大轴纸，所述造纸设备能够在生产大轴纸的过程中根据后台系统的压花指令在纸幅上印出不同的图案，所述造纸设备还用于将纸幅收卷成纸卷，所述造纸设备还用于将纸卷的收卷信息发送给后台系统；

后台系统，所述后台系统用于接收客户端的订单，所述后台系统还用于根据图案信息生成相应的压花指令，所述后台系统还用于根据收卷信息判断纸卷是否应该换卷，所述后台系统还用于在每个纸卷换卷前根据收货信息生成压花指令并控制造纸设备在纸幅上印出收货信息的图案，所述后台系统还用于根据收卷信息和预定数量控制每个订单的生产数量；

所述造纸设备包括固定架、成型部、干燥部、卷纸部以及传递辊，成型部用于将造纸原料成型为纸幅，干燥部用于对纸幅进行干燥，卷纸部用于将纸幅卷成纸卷，传递辊用于在各个部之间传递纸幅，所述干燥部包括烘缸和加热机构，所述加热机构用于给烘缸加热，所述烘缸能够在外部动力带动下旋转，所述烘缸表面设有均匀分布的可控气孔，所述烘缸内设有吸风机，所述吸风机用于通过可控气孔吸附烘缸表面的纸幅，还包括控制器，所述控制器用于通过卷纸部获取收卷信息，所述控制器还用于从后台系统获取压花指令并向后台系统发送收卷信息，所述控制器还用于根据压花指令控制各个可控气孔开启。

2.如权利要求1所述的一种自动化造纸系统，其特征在于：所述干燥部还包括刮刀，所述刮刀安装在固定架上并压在烘缸表面上，所述刮刀用于将贴在烘缸上的纸幅剥离下来完成对纸幅的起皱。

3.如权利要求2所述的一种自动化造纸系统，其特征在于：所述可控气孔和吸风机之间设有固定挡板和可动挡板，所述固定挡板和可动挡板不随烘缸转动，烘缸内还设有用于带动可动挡板转动的电机，所述固定挡板和可动挡板用于阻挡吸风机通过可控气孔吸气，所述电机和可动挡板还用于通过正反转动调节吸风机的吸气区域进而调节烘缸表面对纸幅的吸附范围。

4.如权利要求3所述的一种自动化造纸系统，其特征在于：所述电机为步进电机。

5.如权利要求1所述的一种自动化造纸系统，其特征在于：所述干燥部还包括与烘缸配套设置的罩盖。