CN107983688B - 一种智能高效环保型清洗装置及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种智能高效环保型清洗装置，所述牵伸定型热辊上方装有热辊定位装置，包括导轨、智能小车、车载机器人、清洗臂以及污水回收循环系统；一种智能高效环保型清洗工艺，包括如下步骤：第一步纺位达到设定清洗值，DCS系统发出满卷后停位指令，第二步智能小车接受工作指令通过车载红外位置定位器导航，第三步牵伸定型热辊运行清洗模式，集成清洗刷开始清洗工作，本发明实现了牵伸定型热辊周期清洗智能化，清洗过程高效环保，能够满足各种高端产品的工艺要求，使用全自动清洗系统后，解决了由于人工清洗热辊不全面，导致牵伸丝受热不匀，拉伸过程中毛丝、断头多，染色深浅严重的问题，提高了产品质量，改善了生产状况。
Description
技术领域
本发明涉及一种清洗装置及工艺，具体涉及一种智能高效环保型清洗装置及工艺。
背景技术
牵伸、定型热辊是化纤生产领域卷绕拉伸定型工艺中的关键设备。从喷丝板喷下来的丝绕在上、下热牵伸辊上，均匀受热，利用上、下导丝盘的线速度差进行牵伸定型。可适应不同纤维、不同品种、不同速度的纺丝工艺。
生产中，为了满足牵伸工艺要求，牵伸定型热辊表面都有较高的加热温度。热辊表面长期与丝条接触，导致丝条中的油剂和高聚物粉尘、粘胶粒子在热辊的表面结焦，形成一层粘胶状的附着物，严重影响了牵伸热辊表面的光洁度和温度的一致性。从而影响丝条的受热均匀性，牵伸过程中出现拉伸张力不匀，条干均匀性变差，产品深浅色严重，牵伸单丝断裂，毛丝断头增多，严重影响了产品的品质和生产状况。
随着我国化纤行业的迅猛发展，大规模化纤项目上马，常规牵伸丝市场饱和，无疑细旦、超细旦、异形差别化功能纤维将会成为未来市场竞争的新战场。这些非常规的新型纤维牵伸丝，对于生产设备、工艺条件要求更为苛刻。企业要想在新型化纤牵伸丝领域占有一席之地，就必须在产品质量，物性指标，生产成本上有明显优势，所以为了满足工艺设备条件，提高产品质量，定期对牵伸热辊表面进行清洁保养是必不可少的工作。传统的人工清洗热辊，耗时长、效率低，清洁资源耗用大、清洗质量难以保障、工人劳动强度大，存在烫伤、擦伤等安全隐患。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种智能高效环保型清洗装置及工艺，其目的在于：实现牵伸定型热辊周期性清洗工作的智能自动化，保障清洗质量，改善设备条件，提升产品品质，节约劳动成本。
本发明的技术解决方案：
一种智能高效环保型清洗装置，用来清洗牵伸定型热辊，所述牵伸定型热辊上方装有热辊定位装置，其特征在于：包括导轨、智能小车、车载机器人、清洗臂以及污水回收循环系统，所述导轨上方装有纺位定位识别感应器，所述智能小车装有红外位置定位器，红外位置定位器位于纺位定位识别感应器的下方，用来快速准确地到达指定清洗纺位，所述智能小车下方装有车载机器人，所述车载机器人上装有清洗臂，智能小车侧面装有三个容器，分别为热辊清洗液容器、清洗循环水容器、纯水容器，所述三个容器分别与清洗液补给管、循环水补给管和纯水管连接。
所述智能小车由智能控制系统构成，包括PLC控制器、电源、无线以太网通讯协议、伺服控制器和压力传感器，所述智能小车通过无线以太网与纺丝DCS系统实现数据通信。
所述清洗臂前段装有雷达扫描和激光定位装置，使得智能小车可以快速定位热辊两侧定位装置，实现清洗模式前期准备工作；清洗臂上还装有压力控制系统、热辊表面摩擦系数测试装置、集成清洗刷以及集成喷嘴，所述集成喷嘴包括清洗液喷嘴、循环水喷嘴、纯水喷嘴，所述压力控制系统、热辊表面摩擦系数测试装置与PLC连接，用来控制清洗臂的压力，可以根据清洗要求设定不同清洗级别，热辊表面摩擦系数测试装置用来自检热辊的摩擦系数，做到清洗质量自检。
所述污水回收循环系统包括牵伸定型辊热箱、污水收集器、排污管、污水回收池和循环水补给管，所述排污管位于牵伸定型辊热箱下方，与污水收集器连接，所述污水收集器位于污水回收池上方，所述循环水补给管与清洗循环水容器连接，所述回收池内上方装有过滤装置，过滤后的水通过水泵输送到基站补给智能小车的清洗耗材水箱，实现水资源的循环利用。
一种智能高效环保型清洗工艺，其特征在于：包括如下步骤：
第一步 纺位达到设定清洗值，DCS系统发出满卷后停位指令，停位后纺位牵伸定型热辊进入清洗模式，同时DCS通过人工智能芯片提前传输指令给智能小车；
第二步 智能小车接受工作指令通过车载红外位置定位器导航，沿导轨前进至纺位，并通过纺位定位识别感应器进行位置定位，并锁定智能小车；纺位停位后，车载机器人通过雷达扫描和激光定位装置，快速定位热辊定位装置，并将清洗臂安装到位；
第三步 牵伸定型热辊运行清洗模式，集成清洗刷开始清洗工作：步骤（1），集成清洗刷通过智能小车中的伺服控制器和压力控制系统控制，来回匀速、匀压力刷动，同时循环水喷嘴开始喷洒水，在牵伸定型辊的低速旋转下，可在牵伸定型辊表面形成一层均匀的水膜浸润热辊表面；步骤（2），同步骤（1）动作相同，循环水停止喷洒，清洗液喷嘴喷洒清洗液，将牵伸定型辊表面涂上一层均匀的清洗液，压力控制系统控制集成清洗刷施加较大压力，来回刷洗牵伸定型辊，过程中，清洗液喷嘴间隙性喷洒清洗液，以达到彻底清洗热辊表面污垢、粘胶物，清洗刷清洗强度及清洗液喷洒量由清洗级别设定；步骤（3），重复步骤（1）动作，清洗液停止喷洒，循环水喷嘴增大喷射压力，连续喷射循环水，冲刷热辊表面污垢、粘胶物和清洗液；步骤（4），重复步骤（1）动作，清洗液、循环水停止喷洒，干净的纯水开始喷洒，彻底冲刷掉污垢和清洗液的残留，用纯水冲刷可以有效防止循环水中矿物质在热辊表面结垢，影响清洗质量，清洗步骤结束；步骤（5），清洗任务结束，车载机器人将清洗臂回归原位。
优选地，步骤（4）中集成清洗刷在热辊表面来回匀速擦动，集成清洗刷中的摩擦系数测量仪，绘制热辊横向坐标摩擦系数曲线，通过数据筛选分析，判断热辊横向各点是否清洁干净；对于超出摩擦系数控制范围的坐标点进行记忆，检测完毕后，集成清洗刷对记忆疵点定点清洗，直至检测全面合格。
优选地，智能小车在未接受到新的任务指令前，自动驶回基站停靠补给；如果清洗装置在运行中，下一个清洗指令到达时间内，清洗装置无法完成正在进行的清洗工作，智能小车内置的人工智能芯片将做出回应，数据反馈DCS系统，下一个清洗任务顺延至下次满卷时间执行，减少了不必要的停机等待时间，保障了设备的运转率。
优选地，所述智能小车停靠在基站时，通过液位传感器发出补给指令，启动控制清洗液补给管、循环水补给管、纯水管的电磁阀开关，给清洗液容器、循环水容器、纯水容器分别补充清洗液、循环水、纯水，并通过浮球阀、液位传感器、液位传感器高报点、液位传感器低报点控制液位，所述水箱下部设有排污口，水箱下方设有污水收集槽。
本发明的有益效果：
本发明实现了牵伸定型热辊周期清洗智能化，清洗过程高效环保，能够满足各种高端产品的工艺要求。本发明成功解决了人工清洗热辊耗时长、效率低下、清洗周期拖沓、清洁质量无法保障，环境污染大，存在人身安全隐患等问题；清洗后的热辊表面光洁度远高于人工清洗，而且可以根据生产不同品种的要求设定清洗周期和清洗级别，使用全自动清洗系统后，解决了由于人工清洗热辊不全面，导致牵伸丝受热不匀，拉伸过程中毛丝、断头多，染色深浅严重的问题，提高了产品质量，改善了生产状况。
附图说明
图1 本发明俯视图；
图2 智能小车基站停靠侧视图；
图3 机器人清洗臂工作俯视图；
图4 清洗装置结构示意图；
图5 污水回收循环示意图；
图6 小车与各种控制器电路图；
图7 实施例表1附图；
图8 实施例表2附图。
其中：1、清洗液箱 2、循环水箱 3、纯水箱 4、清洗液补给管 5、循环水补给管 6、纯水管 7、液位传感器 8、液位传感器高报点 9、浮球阀 10、液位传感器低报点 11、排污口12、污水收集槽13、热辊定位装置 14、集成清洗刷 15、牵伸定型热辊 16、清洗臂 17、集成喷嘴18、纺位定位识别感应器 19、红外位置定位器 20、导轨21、智能小车 22、车载机器人23、牵伸定型辊热箱 24、污水回收池 25、污水过滤装置 26、污水收集器 27、排污管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本发明做进一步描述：
如图1至6所示，一种智能高效环保型清洗装置，用来清洗牵伸定型热辊，所述牵伸定型热辊上方装有热辊定位装置13，包括导轨20、智能小车21、车载机器人22、清洗臂16以及污水回收循环系统，所述导轨上方装有纺位定位识别感应器18，所述智能小车21装有红外位置定位器19，红外位置定位器19位于纺位定位识别感应器18的下方，用来快速准确定地到达指定清洗纺位，所述智能小车21下方装有车载机器人22，所述车载机器人22上装有清洗臂16，智能小车21侧面装有三个容器，分别为热辊清洗液容器1、清洗循环水容器2、纯水容器3，所述三个容器分别与清洗液补给管4、循环水补给管5和纯水管6连接， 所述智能小车21由智能控制系统构成，包括PLC控制器、电源、无线以太网通讯协议，所述智能小车通过无线以太网与纺丝DCS系统实现数据通信。
所述清洗臂16前段装有雷达扫描和激光定位装置，使得智能小车21可以快速定位热辊两侧定位装置，实现清洗模式前期准备工作；清洗臂16上还装有压力控制系统、热辊表面摩擦系数测试装置以及集成清洗刷14，可以根据清洗要求设定不同清洗级别，并且做到清洗质量自检。
所述污水回收循环系统包括牵伸定型辊热箱23、污水收集器26、排污管27、污水回收池24和循环水补给管5，所述排污管27位于牵伸定型辊热箱23下方，与污水收集器26连接，所述污水收集器26位于污水回收池24上方，所述循环水补给管5与清洗循环水容器连接，所述污水回收池24内上方装有过滤装置25，过滤后的水通过水泵输送到基站补给智能小车的清洗耗材水箱，实现水资源的循环利用。
智能小车21停靠在基站，通过液位传感器7发出补给指令，启动控制洗液补给管4、循环水补给管5、纯水管6的电磁阀开关，给清洗液箱1、循环水箱2、纯水箱3分别补充清洗液、循环水、纯水，并通过浮球阀9、液位传感器 7、液位传感器高报点8控制液位，清洗装置在接收到清洗指令后，通过导航系统沿导轨20到达指定纺位，进行清洗工作。
一种智能高效环保型清洗工艺，包括如下步骤：
第一步 纺位达到设定清洗值，DCS系统发出满卷后停位指令，停位后纺位牵伸定型热辊进入清洗模式，同时DCS通过人工智能芯片提前传输指令给智能小车；
第二步 智能小车接受工作指令通过车载红外位置定位器导航，沿导轨前进至纺位，并通过纺位定位识别感应器进行位置定位，并锁定智能小车；纺位停位后，车载机器人通过雷达扫描和激光定位装置，快速定位热辊定位装置，并将清洗臂安装到位；
第三步 牵伸定型热辊运行清洗模式，集成清洗刷开始清洗工作：步骤（1），集成清洗刷通过智能小车中的伺服控制器和压力控制系统控制，来回匀速、匀压力刷动，同时循环水喷嘴开始喷洒水，在牵伸定型辊的低速旋转下，可在牵伸定型辊表面形成一层均匀的水膜浸润热辊表面；步骤（2），同步骤（1）动作相同，循环水停止喷洒，清洗液喷嘴喷洒清洗液，将牵伸定型辊表面涂上一层均匀的清洗液，压力控制系统控制集成清洗刷施加较大压力，来回刷洗牵伸定型辊，过程中，清洗液喷嘴间隙性喷洒清洗液，以达到彻底清洗热辊表面污垢、粘胶物，清洗刷清洗强度及清洗液喷洒量由清洗级别设定；步骤（3），重复步骤（1）动作，清洗液停止喷洒，循环水喷嘴增大喷射压力，连续喷射循环水，冲刷热辊表面污垢、粘胶物和清洗液；步骤（4），重复步骤（1）动作，清洗液、循环水停止喷洒，干净的纯水开始喷洒，彻底冲刷掉污垢和清洗液的残留，用纯水冲刷可以有效防止循环水中矿物质在热辊表面结垢，影响清洗质量，清洗步骤结束；步骤（5），清洗任务结束，车载机器人将清洗臂回归原位。
优选地，步骤（4）中集成清洗刷在热辊表面来回匀速擦动，集成清洗刷中的摩擦系数测量仪，绘制热辊横向坐标摩擦系数曲线，通过数据筛选分析，判断热辊横向各点是否清洁干净；对于超出摩擦系数控制范围的坐标点进行记忆，检测完毕后，集成清洗刷对记忆疵点定点清洗，直至检测全面合格。
优选地，智能小车在未接受到新的任务指令前，自动驶回基站停靠补给；如果清洗装置在运行中，下一个清洗指令到达时间内，清洗装置无法完成正在进行的清洗工作，智能小车内置的人工智能芯片将做出回应，数据反馈DCS系统，下一个清洗任务顺延至下次满卷时间执行，减少了不必要的停机等待时间，保障了设备的运转率。
实施例
C1纺位达到设定清洗值，DCS系统发出满卷后停位指令，停位后C1纺位牵伸定型热辊进入清洗模式，同时DCS通过人工智能芯片提前传输指令给智能小车21。如图4所示，智能小车21接受指令后，通过车载红外位置定位器19导航，沿导轨20前进至C1纺位，并通过纺位定位识别感应器18进行位置定位，并锁定智能小车21。如图3所示，C1纺位停位后，车载机器人22通过雷达扫描和激光定位装置，快速定位热辊定位装置13，并将清洗臂16安装到位。牵伸定型热辊15运行清洗模式（根据清洗的不同阶段，自动设定温度和转速），集成清洗刷14开始清洗工作：步骤（1），集成清洗刷通过智能小车21中的伺服控制器和压力控制系统控制，来回匀速、匀压力刷动，同时循环水喷嘴开始喷洒水，在牵伸定型辊15的低速旋转下，可在牵伸定型辊15表面形成一层均匀的水膜浸润热辊表面。步骤（2），同步骤（1）动作相同，循环水停止喷洒，清洗液喷嘴喷洒清洗液，将牵伸定型辊表面涂上一层均匀的清洗液，压力控制系统控制集成清洗刷14施加较大压力，来回刷洗牵伸定型辊，过程中，清洗液喷嘴间隙性喷洒清洗液，以达到彻底清洗热辊表面污垢、粘胶物。清洗刷清洗强度及清洗液喷洒量由清洗级别设定。步骤（3），重复步骤（1）动作，清洗液停止喷洒，循环水喷嘴增大喷射压力，连续喷射循环水，冲刷热辊表面污垢、粘胶物和清洗液。步骤（4），重复步骤（1）动作，清洗液、循环水停止喷洒，干净的纯水开始喷洒，彻底冲刷掉污垢和清洗液的残留，用纯水冲刷可以有效防止循环水中矿物质在热辊表面结垢，影响清洗质量，清洗步骤结束。步骤（5），集成清洗刷14在热辊表面来回匀速擦动，集成清洗刷14中的摩擦系数测量仪，绘制热辊横向坐标摩擦系数曲线，通过数据筛选分析，判断热辊横向各点是否清洁干净；对于超出摩擦系数控制范围的坐标点进行记忆，检测完毕后，集成清洗刷14对记忆疵点定点清洗，直至检测全面合格。步骤（6），清洗系统对清洗的热辊检测合格后，清洗任务结束，车载机器人将清洗臂回归原位。智能小车在未接受到新的任务指令前，自动驶回基站停靠补给；如果清洗装置在运行中，下一个清洗指令到达时间内，清洗装置无法完成正在进行的清洗工作，智能小车内置的人工智能芯片将做出回应，数据反馈DCS系统，下一个清洗任务顺延至下次满卷时间执行，减少了不必要的停机等待时间，保障了设备的运转率。
经实验证明，本发明很好地解决了人工清洗热辊耗时长、效率低、清洗周期拖沓、清洁质量无法保障，环境污染大，存在人身安全隐患等问题，保障了热辊清洗的质量，提高了设备运行状态，提升了产品质量，降低了热辊周期清洗成本。
本发明清洗热辊与人工清洗热辊对比如下：（表1、表2）
表1 清洗装置清洗与人工清洗效果对比（以15D/24f为例）
表2：对物性、外观、染色影响的数据对比（以15D/24f为例）
综上，本发明达到预期目的。
Claims (8)
1.一种智能高效环保型清洗装置，用来清洗牵伸定型热辊，所述牵伸定型热辊上方装有热辊定位装置，其特征在于：包括导轨、智能小车、车载机器人、清洗臂以及污水回收循环系统，所述导轨上方装有纺位定位识别感应器，所述智能小车装有红外位置定位器，红外位置定位器位于纺位定位识别感应器的下方，用来快速准确地到达指定清洗纺位，所述智能小车下方装有车载机器人，所述车载机器人上装有清洗臂，智能小车侧面装有三个容器，分别为热辊清洗液容器、清洗循环水容器、纯水容器，所述三个容器分别与清洗液补给管、循环水补给管和纯水管连接，所述清洗臂前段装有雷达扫描和激光定位装置，使得智能小车可以快速定位热辊两侧定位装置，实现清洗模式前期准备工作；清洗臂上还装有压力控制系统、热辊表面摩擦系数测试装置、集成清洗刷以及集成喷嘴，所述集成喷嘴包括清洗液喷嘴、循环水喷嘴、纯水喷嘴，所述压力控制系统、热辊表面摩擦系数测试装置与PLC连接，用来控制清洗臂的压力，可以根据清洗要求设定不同清洗级别，热辊表面摩擦系数测试装置用来自检热辊的摩擦系数，做到清洗质量自检。
2.根据权利要求1所述的一种智能高效环保型清洗装置，其特征在于：所述智能小车由智能控制系统构成，包括PLC控制器、电源、无线以太网通讯协议、伺服控制器和压力传感器，所述智能小车通过无线以太网与纺丝DCS系统实现数据通信。
3.根据权利要求1所述的一种智能高效环保型清洗装置，其特征在于：所述污水回收循环系统包括牵伸定型辊热箱、污水收集器、排污管、污水回收池和循环水补给管，所述排污管位于牵伸定型辊热箱下方，与污水收集器连接，所述污水收集器位于污水回收池上方，所述循环水补给管与清洗循环水容器连接，所述回收池内上方装有过滤装置，过滤后的水通过水泵输送到基站补给智能小车的清洗耗材水箱，实现水资源的循环利用。
4.根据权利要求3所述的一种智能高效环保型清洗装置，其特征在于：所述水箱下部设有排污口，水箱下放给设有污水收集槽。
5.一种智能高效环保型清洗工艺，其特征在于：包括如下步骤：
第一步 纺位达到设定清洗值，DCS系统发出满卷后停位指令，停位后纺位牵伸定型热辊进入清洗模式，同时DCS通过人工智能芯片提前传输指令给智能小车；
第二步 智能小车接受工作指令通过车载红外位置定位器导航，沿导轨前进至纺位，并通过纺位定位识别感应器进行位置定位，并锁定智能小车；纺位停位后，车载机器人通过雷达扫描和激光定位装置，快速定位热辊定位装置，并将清洗臂安装到位；
第三步 牵伸定型热辊运行清洗模式，集成清洗刷开始清洗工作：步骤（1），集成清洗刷通过智能小车中的伺服控制器和压力控制系统控制，来回匀速、匀压力刷动，同时循环水喷嘴开始喷洒水，在牵伸定型辊的低速旋转下，可在牵伸定型辊表面形成一层均匀的水膜浸润热辊表面；步骤（2），同步骤（1）动作相同，循环水停止喷洒，清洗液喷嘴喷洒清洗液，将牵伸定型辊表面涂上一层均匀的清洗液，压力控制系统控制集成清洗刷施加较大压力，来回刷洗牵伸定型辊，过程中，清洗液喷嘴间隙性喷洒清洗液，以达到彻底清洗热辊表面污垢、粘胶物，清洗刷清洗强度及清洗液喷洒量由清洗级别设定；步骤（3），重复步骤（1）动作，清洗液停止喷洒，循环水喷嘴增大喷射压力，连续喷射循环水，冲刷热辊表面污垢、粘胶物和清洗液；步骤(4)，重复步骤（1）动作，清洗液、循环水停止喷洒，干净的纯水开始喷洒，彻底冲刷掉污垢和清洗液的残留，用纯水冲刷可以有效防止循环水中矿物质在热辊表面结垢，影响清洗质量，清洗步骤结束；步骤（5），清洗任务结束，车载机器人将清洗臂回归原位。
6.根据权利要求5所述的一种智能高效环保型清洗工艺，其特征在于：步骤（4）中集成清洗刷在热辊表面来回匀速擦动，集成清洗刷中的摩擦系数测量仪，绘制热辊横向坐标摩擦系数曲线，通过数据筛选分析，判断热辊横向各点是否清洁干净；对于超出摩擦系数控制范围的坐标点进行记忆，检测完毕后，集成清洗刷对记忆疵点定点清洗，直至检测全面合格。
7.根据权利要求5所述的一种智能高效环保型清洗工艺，其特征在于：智能小车在未接受到新的任务指令前，自动驶回基站停靠补给；如果清洗装置在运行中，下一个清洗指令到达时间内，清洗装置无法完成正在进行的清洗工作，智能小车内置的人工智能芯片将做出回应，数据反馈DCS系统，下一个清洗任务顺延至下次满卷时间执行，减少了不必要的停机等待时间，保障了设备的运转率。
8.根据权利要求5所述的一种智能高效环保型清洗工艺，其特征在于：所述智能小车停靠在基站时，通过液位传感器发出补给指令，启动控制清洗液补给管、循环水补给管、纯水管的电磁阀开关，给清洗液容器、循环水容器、纯水容器分别补充清洗液、循环水、纯水，并通过浮球阀、液位传感器、液位传感器高报点、液位传感器低报点控制液位。
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