CN110654911A - 一种退卷机收卷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种退卷机收卷装置，包括收卷驱动机构和布卷外径探测架，收卷驱动机构包括齿轮箱，齿轮箱中设置有传动输入轴和传动输出轴，传动输入轴上设置有第一圆柱齿轮和离合器，传动输出轴上设置有第二圆柱齿轮，传动输出轴的一侧设置有滑动杆，滑动杆上设置有拨叉，第二圆柱齿轮由拨叉拨动而轴向移动，从而择一与第一圆柱齿轮、离合器啮合，布卷外径探测架包括支撑架，支撑架的一端通过固定轴铰接于退卷机机床上，支撑架上设置有保护杆，保护杆上设置有激光探头，收卷机床上设置有第一驱动缸，第一驱动缸的活塞杆与支撑架铰接，并驱动支撑架绕固定轴摆动，支撑架上设置有测量支撑架摆动角度的角度传感器。

Description

一种退卷机收卷装置
技术领域
本发明涉及纺织设备技术领域，尤其涉及一种退卷机收卷装置。
背景技术
布料在加工时，有时需要将布料进行收集成捆或者将料卷散开进一步使用，退卷机即是这种将胚布解布、落布的装置。其中，在布料收卷时，通过收卷辊转动来实现布料的缠绕。
现有收卷辊一般采用电机直接驱动，发现在收卷起始时将布边绕卷在收卷辊的过程中，容易出现将手卷入的情况，持续旋转的收卷辊对操作人员而言存在潜在安全隐患，一旦出现意外不能及时停机将造成更大危险，而重复控制电机启停，对电机损伤较大。
此外，随着收卷布料增多，布卷外径增大，若保持不变的收卷驱动转速，则会造成单圈收卷量增加，即收卷速度提高，影响收卷效果，而人工调速无法达到精度要求，另外收卷张力也无法保证。
发明内容
基于以上所述，本发明提供一种退卷机收卷装置，改善现有直接驱动式收卷结构存在的安全性低、控速能力差的问题，实现自动维持布料收卷速度、张力恒定，满足收卷需要。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种退卷机收卷装置，其包括用于驱动并控制转速的收卷驱动机构以及布卷外径探测架，收卷驱动机构设置于退卷机收卷辊的一端，其包括齿轮箱，齿轮箱中设置有平行排布的传动输入轴和传动输出轴，传动输入轴上设置有第一圆柱齿轮和离合器，传动输出轴上设置有第二圆柱齿轮，传动输出轴的一侧设置有滑动杆，滑动杆上设置有拨叉，第二圆柱齿轮由拨叉拨动而轴向移动，从而择一与第一圆柱齿轮、离合器啮合，进而驱动传动输出轴旋转，布卷外径探测架包括支撑架，支撑架的一端通过固定轴铰接于退卷机机床上，支撑架上设置有保护杆，保护杆上设置有激光探头，激光探头用于探测收卷机床的收卷辊上布卷的上沿线，收卷机床上设置有第一驱动缸，第一驱动缸的活塞杆与支撑架铰接，并驱动支撑架绕固定轴摆动，支撑架上设置有测量支撑架摆动角度的角度传感器。
其中，收卷驱动机构还包括机架以及设置于机架上的第一驱动电机、齿轮减速器，第一驱动电机与齿轮减速器传动连接，齿轮减速器的转轴与传动输入轴同轴连接。
其中，第二圆柱齿轮于传动输出轴上通过花键传动，且沿轴向自由移动，滑动杆与传动输出轴平行，拨叉滑动设置于滑动杆上，齿轮箱的内壁上设置有第二驱动缸，第二驱动缸的活塞杆与拨叉固连。
其中，离合器于传动输入轴上通过花键传动，并通过挡圈和轴端的锁紧螺母轴向限位，当第二圆柱齿轮与离合器啮合时，传动输出轴及时转换传动输入轴的动力。
其中，第一圆柱齿轮于传动输入轴上通过轴阶和挡圈轴向限位，并通过平键传动。
其中，齿轮减速器的转轴与传动输入轴之间采用凸缘联轴器连接。
其中，传动输出轴与退卷机收卷辊之间通过十字轴万向联轴器连接。
其中，支撑架的非铰接端上设置有急停开关。
其中，支撑架上设置有驱动张力辊的第二驱动电机。
其中，还包括控制器，控制器分别与激光探头、角度传感器信号连接，并与第一驱动缸、第二驱动缸、第一驱动电机、第二驱动电机控制连接。
综上，本发明的有益效果为，与现有技术相比，所述退卷机收卷装置通过减速器、齿轮箱的设置提供电机间接驱动力，特别是通过切换第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合、第二圆柱齿轮与离合器啮合的状态，实现正常传动状态与额定扭矩状态的转换，在第二圆柱齿轮与离合器啮合时，离合器进入额定扭矩工作状态，收卷力小，以便人员安全操作以及紧急情况下收卷辊及时停卷，避免电机重复启停造成损伤，另外，通过控制支撑架摆动使得激光探头实时捕捉布卷的上边沿，再根据角度传感器测得支撑架的角度变化，计算得到布卷的外径尺寸，从而能够得到收卷辊转速与收卷速度之间的数值关系，便于控制电机转速，维持布料收卷速度和张力恒定，从而达到提高设备安全性和运行平稳性的目的。
附图说明
图1是本发明实施例提供的退卷机收卷装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的退卷机收卷装置中收卷驱动机构的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的退卷机收卷装置中收卷驱动机构的正视图；
图4是本发明实施例提供的退卷机收卷装置中收卷驱动机构的去齿轮箱箱体的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的退卷机收卷装置中收卷驱动机构的齿轮箱内部结构放大图；
图6是本发明实施例提供的退卷机收卷装置中布卷外径探测架的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的退卷机收卷装置中布卷外径探测架的动作示意图；
图8是本发明实施例提供的退卷机收卷装置的布卷外径探测方法的原理图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1至8所示，本实施例提供一种退卷机收卷装置，以退卷机为例，当然也可适用于其它机床上。该收卷装置包括用于驱动并控制转速的收卷驱动机构100、布卷外径探测架200和控制器。
收卷驱动机构100设置于退卷机收卷辊300的一端，其包括机架101以及设置于机架101上的第一驱动电机102、齿轮减速器103和齿轮箱104，齿轮箱104中设置有平行排布的传动输入轴105和传动输出轴106。
第一驱动电机102与齿轮减速器103传动连接，具体是两者之间采用带传动。
齿轮减速器103的转轴与传动输入轴105同轴连接，具体是两者之间采用凸缘联轴器107连接，凸缘联轴器107外设置有罩壳。
传动输入轴105上设置有第一圆柱齿轮108和离合器109，第一圆柱齿轮108于传动输入轴105上通过轴阶和挡圈轴向限位，并通过平键传动，离合器109于传动输入轴105上通过花键传动，并通过挡圈和轴端的锁紧螺母轴向限位。
传动输入轴105通过轴承座安装于齿轮箱104的箱体上，且轴承座的端面上设置有轴承盖板。
传动输出轴106上设置有第二圆柱齿轮110，第二圆柱齿轮110于传动输出轴106上通过花键传动，且沿轴向自由移动，当第二圆柱齿轮110与离合器109啮合时，传动输出轴106及时转换传动输入轴105的动力，进入而额定扭矩工作状态。离合器109作为机械传动中的常用部件，可调节扭矩的大小，此处不对其结构和原理进一步说明。
传动输出轴106通过轴承装配于齿轮箱104的箱体上，传动输出轴106的一端设置有闷盖板，闷盖板固定于齿轮箱104的外壁上，传动输出轴106的另一端伸出齿轮箱104，且齿轮箱104的外壁上设置有穿盖板。
传动输出轴106的一侧设置有滑动杆111，滑动杆111上设置有拨叉112，滑动杆111与传动输出轴106平行，拨叉112滑动设置于滑动杆111上，齿轮箱104的内壁上设置有第二驱动缸113，第二驱动缸113优选为气缸，第二驱动缸113的活塞杆与拨叉112固连。第二圆柱齿轮110由拨叉112拨动而轴向移动，从而择一与第一圆柱齿轮108、离合器109啮合，进而驱动传动输出轴106旋转。
滑动杆111的两端通过铜套安装于齿轮箱104的箱体上，滑动杆111的两端设置有拨叉112轴盖，拨叉112轴盖固定于齿轮箱104的外壁上。
传动输出轴106与退卷机收卷辊300之间通过十字轴万向联轴器114连接。十字轴万向联轴器114的设置允许传动输出轴106与收卷辊300之间存在轴间夹角，从而降低了装配要求。
将该驱动机构与收卷辊300连接后，第一驱动电机102运转，此时，第二圆柱齿轮110与离合器109啮合，即此时传动输出轴106从全扭矩状态转换为额定扭矩状态，扭矩减小，便于人员操作，无安全隐患；之后，控制第二驱动缸113进而控制拨叉112将第二圆柱齿轮110与第一圆柱齿轮108啮合，驱动收卷辊300正常滚动。另外，在停机时，可将第二圆柱齿轮110切换回与离合器109啮合，实现平稳过渡。
布卷外径探测架200包括支撑架201，支撑架201的一端通过固定轴206铰接于退卷机机床400上，支撑架201上设置有保护杆202，保护杆202上设置有激光探头203，激光探头203用于探测退卷机机床400的收卷辊300上布卷的上沿线，退卷机机床400上设置有第一驱动缸204，第一驱动缸204优选为电缸，第一驱动缸204的活塞杆与支撑架201铰接，并驱动支撑架201绕固定轴206摆动，支撑架201上设置有测量支撑架201摆动角度的角度传感器205。
支撑架201的非铰接端上设置有急停开关207。出现紧急情况时，操作人员可以触碰急停开关207，控制设备及时停机。
支撑架201上设置有驱动张力辊的第二驱动电机208。第一驱动电机102和第二驱动电机208均采用伺服电机，方便调速和调整扭矩。
支撑架201包括两个摆动杆和连接两个摆动杆的加强杆，保护杆202的两端对应固定于两个摆动杆上，且保护杆202与收卷辊300平行。
控制器分别与激光探头203、角度传感器205信号连接，并与第一驱动缸204、第二驱动缸113、第一驱动电机102和第二驱动电机208控制连接。
对此，本实施例还提供一种布卷外径探测方法，针对上述的布卷外径探测架200，其包括步骤：
1)以收卷辊300的一横截面为投影面，固定轴206的轴心于投影面上的投影点为A点，收卷辊300的轴心于投影面上的投影点为B点，激光探头203的出光点于投影面上的投影点为C点，激光探头203测得布卷的上沿线于投影面上的投影点为D点，进行数学建模；
2)以A点、B点所在连线为角度传感器205初始化0值，则角度传感器205的测量值为支撑架201的摆动角度α，则在A点、B点、C点构成的三角形中，已知AC的距离b、AB的距离c和∠CAB的值α，根据余弦定理，a2＝b2+c2-2bccosα，
Figure BDA0002280751550000061
计算得BC的距离a和∠ACB的值γ；
3)在B点、C点、D点构成的三角形中，已知∠CDB为直角和∠ACD的值δ，计算得BD的距离r＝a·sin(δ-γ)，而2r即为布卷的外径。
根据收卷辊300的转速n与收卷速度v的关系：v＝2πr·n，在得到布卷的外径尺寸后，为保持v恒定，只需实时调节n即可，且
Figure BDA0002280751550000071
装置使用时：
①第二圆柱齿轮110与离合器109啮合，进行上布卷头，防止过扭力，保证人员安全；
②支撑架201下放，激光探头203探到布卷上沿线；
③第二圆柱齿轮110与第一圆柱齿轮108啮合，正常收卷；
④随着不断收卷，布卷外径增大，支撑架201适应性摆动，控制器根据激光探头203、角度传感器205的测量值，计算并控制第一驱动电机102的转速、第二驱动电机208的拉力扭矩，使得收卷速度及收卷张力保持恒定。
综上，上述的退卷机收卷装置通过减速器、齿轮箱的设置提供电机间接驱动力，特别是通过切换第二圆柱齿轮与第一圆柱齿轮啮合、第二圆柱齿轮与离合器啮合的状态，实现正常传动状态与额定扭矩状态的转换，在第二圆柱齿轮与离合器啮合时，离合器进入额定扭矩工作状态，收卷力小，以便人员安全操作以及紧急情况下收卷辊及时停卷，避免电机重复启停造成损伤，另外，通过控制支撑架摆动使得激光探头实时捕捉布卷的上边沿，再根据角度传感器测得支撑架的角度变化，计算得到布卷的外径尺寸，从而能够得到收卷辊转速与收卷速度之间的数值关系，便于控制电机转速，维持布料收卷速度和张力恒定，从而达到提高设备安全性和运行平稳性的目的。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种退卷机收卷装置，其特征在于，包括用于驱动并控制转速的收卷驱动机构以及布卷外径探测架，
所述收卷驱动机构设置于退卷机收卷辊的一端，其包括齿轮箱，所述齿轮箱中设置有平行排布的传动输入轴和传动输出轴，所述传动输入轴上设置有第一圆柱齿轮和离合器，所述传动输出轴上设置有第二圆柱齿轮，所述传动输出轴的一侧设置有滑动杆，所述滑动杆上设置有拨叉，所述第二圆柱齿轮由所述拨叉拨动而轴向移动，从而择一与所述第一圆柱齿轮、所述离合器啮合，进而驱动所述传动输出轴旋转，
所述布卷外径探测架包括支撑架，所述支撑架的一端通过固定轴铰接于退卷机机床上，所述支撑架上设置有保护杆，所述保护杆上设置有激光探头，所述激光探头用于探测收卷机床的收卷辊上布卷的上沿线，所述收卷机床上设置有第一驱动缸，所述第一驱动缸的活塞杆与所述支撑架铰接，并驱动所述支撑架绕所述固定轴摆动，所述支撑架上设置有测量支撑架摆动角度的角度传感器。
2.根据权利要求1所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述收卷驱动机构还包括机架以及设置于所述机架上的第一驱动电机、齿轮减速器，所述第一驱动电机与所述齿轮减速器传动连接，所述齿轮减速器的转轴与所述传动输入轴同轴连接。
3.根据权利要求2所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述第二圆柱齿轮于所述传动输出轴上通过花键传动，且沿轴向自由移动，所述滑动杆与所述传动输出轴平行，所述拨叉滑动设置于所述滑动杆上，所述齿轮箱的内壁上设置有第二驱动缸，所述第二驱动缸的活塞杆与所述拨叉固连。
4.根据权利要求2所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述离合器于所述传动输入轴上通过花键传动，并通过挡圈和轴端的锁紧螺母轴向限位，当所述第二圆柱齿轮与所述离合器啮合时，所述传动输出轴及时转换所述传动输入轴的动力。
5.根据权利要求2所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述第一圆柱齿轮于所述传动输入轴上通过轴阶和挡圈轴向限位，并通过平键传动。
6.根据权利要求2所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述齿轮减速器的转轴与所述传动输入轴之间采用凸缘联轴器连接。
7.根据权利要求1所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述传动输出轴与退卷机收卷辊之间通过十字轴万向联轴器连接。
8.根据权利要求1所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述支撑架的非铰接端上设置有急停开关。
9.根据权利要求3所述的退卷机收卷装置，其特征在于：所述支撑架上设置有驱动张力辊的第二驱动电机。
10.根据权利要求9所述的退卷机收卷装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别与所述激光探头、角度传感器信号连接，并与所述第一驱动缸、第二驱动缸、第一驱动电机、第二驱动电机控制连接。
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