一种珍珠棉收卷处理方法及系统与流程

本发明涉及纺织设备技术领域，具体是一种珍珠棉收卷处理方法及系统。

背景技术：

珍珠棉属于一种柔软布料，在生产收卷过程中，由于收卷辊安装误差，导向辊自身精度等问题造成珍珠棉偏置，导致收卷过程中珍珠棉各个区域的张力不一致，珍珠棉各个区域的疏松度差别很大。这就导致在收卷珍珠棉的过程中，由于收卷轴受力不均匀，两边缘的珍珠棉会往中间收紧，使得收卷起来的珍珠棉中间紧，两边松的状态，这种状态使得珍珠棉在存放过程中很容易变形，以致在使用过程中不能发挥出应有的功能。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供一种珍珠棉收卷处理方法及系统，以解决珍珠棉收卷过程中的受力不均匀的问题，其中珍珠棉收卷处理方法包括：

根据珍珠棉的属性，将其沿宽度方向划分为三个区域，分别为左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域，并分别对左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域进行张力检测，并获取三个区域的张力值；

根据收卷轴上已收卷珍珠棉的体积获取收卷轴的瞬时半径，再结合中间区域检测的初始张力值，实时调节收卷轴转矩以使中间区域的珍珠棉保持恒张力；

将左侧边缘区域和右侧边缘区域检测的珍珠棉张力值分别与中间区域检测的珍珠棉张力值进行比较，若某侧的比较差超过预设的阈值时，启动预设 在该侧边缘区域的纠偏装置对该侧边缘的珍珠棉进行纠偏以调节其张力。

进一步地，对左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域进行张力检测时，采用张力检测装置进行张力检测，左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域沿宽度方向的距离比例采用1:8:1。

进一步地，所述根据收卷轴上已收卷珍珠棉的体积获取收卷轴的瞬时半径包括：

根据珍珠棉宽度、厚度及已收卷珍珠棉的长度计算出已收卷珍珠棉瞬时体积；

根据已收卷珍珠棉瞬时体积及收卷轴的原体积计算收卷轴的瞬时半径。

进一步地，所述启动预设在该侧边缘区域的纠偏装置对该侧边缘的珍珠棉进行纠偏以调节其张力包括：

根据珍珠棉的宽度，预先在左侧边缘区域和右侧边缘区域的下方分别设置纠偏装置，珍珠棉与该两纠偏装置接触，纠偏装置通过对该侧珍珠棉进行施加外力以平衡该测珍珠棉与中间区域珍珠棉的张力差。

本发明还提供一种珍珠棉收卷处理系统，包括收卷轴、张力检测装置、纠偏装置、及中心控制器，其中；

所述收卷轴对珍珠棉进行收卷；

根据珍珠棉的属性，沿其宽度方向上分别在左侧边缘、中间和右侧边缘三个位置设置张力检测装置，分别对左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域珍珠棉进行张力检测，并获取三个区域珍珠棉的张力值；

中心控制器根据收卷轴上已收卷珍珠棉的体积获取收卷轴的瞬时半径，再结合中间区域检测的初始张力值，实时调节收卷轴转矩以使中间区域的珍珠棉保持恒张力；

中心控制器还将左侧边缘区域和右侧边缘区域检测的珍珠棉张力值分别与中间区域检测的珍珠棉张力值进行比较，若某侧的比较差超过预设的阈值 时，启动预设在该侧边缘区域的纠偏装置对该侧边缘的珍珠棉进行张力调节。

进一步地，所述纠偏装置包括螺纹辊及伺服电机，所述伺服电机与所述中心控制器连接；

所述三个张力检测装置均与所述中心控制器连接；所述中心控制器接收张力检测的张力值并进行比较，根据比较结果控制所述伺服电机带动所述螺纹辊转动；

在收卷轴中间区域上方上设置长度检测装置，所述长度检测装置与所述中心控制器连接，用于检测收卷轴上已收卷珍珠棉的长度，并根据珍珠棉的宽度及厚度，获取收卷轴上已收卷珍珠棉的体积获得收卷轴的瞬时半径；

所述螺纹辊通过转动在珍珠棉的边缘处施加外力平衡珍珠棉收卷时产生的张力差。

进一步地，所述螺纹辊的螺纹方向为右旋；所述螺纹辊绕轴线顺时针转动时，所述螺纹辊往中间区域方向向珍珠棉施加外力；所述螺纹辊绕轴线逆时针转动时，所述螺纹辊往边缘方向向珍珠棉施加外力。

进一步地，左侧边缘区域与右侧边缘区域的所述螺纹辊位于同一轴上；所述螺纹辊所在轴线与收卷轴轴线平行。

本发明通过对珍珠棉进行划分区域，针对不同区域进行张力检测，使得中间区域通过调节收卷轴转矩保持张力均衡，对极易变形的边缘区域采用纠偏装置对珍珠棉施加外力进行调节，使得在收卷过程中，珍珠棉的各个区域的张力保持一致，从而保证珍珠棉各个区域具有一致的松紧度，在后续使用过程中能够发挥应有的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的珍珠棉收卷处理系统框架示意图；

图2为本发明提供的珍珠棉收卷工作状态示意图；

图3为图1中螺纹辊安装示意图。

附图标记：

10 收卷轴 20 张力检测装置 30 纠偏装置

31 螺纹辊 32 伺服电机 40 中心控制器

51 左侧边缘区域珍珠棉 52 中间区域珍珠棉 53 右侧边缘区域珍珠棉

60 引导辊

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

本发明所述的珍珠棉收卷处理方法，包括：根据珍珠棉的属性，将其沿宽度方向划分为三个区域，分别为左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域，并分别对左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域进行张力检测，并获取三个区域的张力值；根据收卷轴上已收卷珍珠棉的体积获取收卷轴的瞬时半径，再结合中间区域检测的初始张力值，实时调节收卷轴转矩以使中间区域的珍珠棉保持恒张力；将左侧边缘区域和右侧边缘区域检测的珍珠棉张力值分别与中间区域检测的珍珠棉张力值进行比较，若某侧的比较差超过预设的阈值时，启动预设在该侧边缘区域的纠偏装置对该侧边缘的珍珠棉进行纠偏以调节其张力。

上述实时调节收卷轴转矩以使中间区域的珍珠棉保持恒张力具体实施时，收卷轴珍珠棉的瞬时转矩可根据转矩计算公式T＝FR；

式中T为转矩，F为张力，R为半径；

R可由收卷轴的瞬时直径D得出：R＝D/2。

在系统中，随着已收卷的珍珠棉长度的增加，其收卷轴的直径逐渐增加。要保证收卷时珍珠棉的张力F恒定，要求转矩T的变化与收卷轴直径的变化成正比，即：

T_min/D_min＝T/D，其中：T_min为珍珠棉的初始转矩；T为收卷轴收卷过程中珍珠棉的瞬时转矩，D_min为收卷轴的原直径，D为收卷轴的瞬时直径。

优选地，所述根据收卷轴上已收卷珍珠棉的体积获取收卷轴的瞬时半径包括：根据珍珠棉宽度、厚度及已收卷珍珠棉的长度计算出已收卷珍珠棉瞬时体积；根据已收卷珍珠棉瞬时体积及收卷轴的原体积计算收卷轴的瞬时半径。具体地，对于收卷轴的瞬时直径可通过如下方法求得：

收卷轴的瞬时体积V＝LπD²/4；

收卷轴的原体积V_min＝LπD²_min/4；

其中：L为珍珠棉的宽度；D为收卷轴的瞬时直径；D_min为收卷轴的原直径。

因此，收卷轴上珍珠棉的体积为V’＝L’Ld＝V-V_min＝LπD²/4-LπD²_min/4；

其中：L’为已收卷珍珠棉的长度；L为珍珠棉的宽度；d为珍珠棉的厚度。

由此可得，收卷轴的瞬时直径其瞬时半径R＝D/2。

式中：L，d，D_min为已知常量，所以，收卷轴瞬时直径D只与已收卷珍珠棉的长度L’有关，即收卷轴的瞬时直径大小是由收卷轴上的珍珠棉长度决定。

根据以上转矩分析及收卷轴的瞬时直径分析，可知：其中F_min为初始张力。

由此根据上式可知，通过中心控制器监控已收卷珍珠棉的长度及初始转矩来调节收卷轴的瞬时转矩，保证珍珠棉的各个区域在收卷过程中的张力保持恒定。

优选地，所述启动预设在该侧边缘区域的纠偏装置对该侧边缘的珍珠棉进行张力调节包括：根据珍珠棉的宽度，预先在左侧边缘区域和右侧边缘区域的下方分别设置纠偏装置，珍珠棉与该两纠偏装置接触，纠偏装置通过对该侧珍珠棉施加外力以平衡该测珍珠棉与中间区域珍珠棉的张力差。

具体实施时，中间区域的张力检测装置将中间区域珍珠棉初始张力及瞬时张力传给中心控制器，中心控制器将接收到的瞬时张力与初始张力进行对比，若两张力的差别小于所设置的误差值时，中心控制器不会对转矩进行调节；若两张力的差别大于所设置的误差值时，中心控制器将根据已收卷珍珠棉的长度及初始转矩对瞬时转矩进行调节，使得中间区域珍珠棉的张力在误差允许范围内保持恒定。误差值可根据不同规格的珍珠棉要求而设定。

左侧边缘区域及右侧边缘区域的张力检测装置对左右两侧边缘区域的珍珠棉进行检测，并将左侧边缘区域和右侧边缘区域珍珠棉的瞬时张力值传输给中心控制器，中心控制器分别将左侧边缘区域和右侧边缘区域珍珠棉的张力值与中间区域珍珠棉的张力值进行对比，当差值超过预设的阈值时，启动预设在左侧边缘区域和右侧边缘区域的纠偏装置分别对左侧边缘区域和右侧边缘区域的珍珠棉张力进行调节。

本发明所述的珍珠棉收卷处理方法通过检测珍珠棉中间区域的张力及已收卷珍珠棉的长度，调节收卷轴上中间区域珍珠棉的瞬时转矩，使得珍珠棉在收卷过程中的张力保持一致。在珍珠棉的左侧边缘区域及右侧边缘区域设置纠偏装置，当左侧边缘区域或者右侧边缘区域的珍珠棉张力与中间区域珍 珠棉的张力不一致时，纠偏装置会对左右两侧边缘区域的珍珠棉施加外力，以平衡张力差，使得珍珠棉的各个区域的张力在收卷过程中保持恒定。本发明所述的珍珠棉收卷处理方法简单方便，容易实现，无需配备复杂设备即可实现珍珠棉内部的张力恒定，各个区域的松紧度一致。

优选地，对左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域进行张力检测时，左侧边缘区域、中间区域和右侧边缘区域沿宽度方向的长度比例采用1:8:1，采用张力检测装置对张力进行检测。

图1为本发明提供的珍珠棉收卷处理系统示意图，如图1所示，包括收卷轴10、张力检测装置20、纠偏装置30、及中心控制器40；收卷轴10对珍珠棉进行收卷；根据珍珠棉的属性，在收卷轴沿宽度方向上分别在左侧边缘、中间和右侧边缘三个位置设置张力检测装置20，分别对左侧边缘区域珍珠棉51、中间区域珍珠棉52和右侧边缘区域珍珠棉53进行张力检测，并获取三个区域珍珠棉的张力值；中心控制器40根据收卷轴10上已收卷珍珠棉的体积获取收卷轴10的瞬时半径，再结合中间区域检测的初始张力值，实时调节收卷轴10转矩以使中间区域的珍珠棉保持恒张力；中心控制器40还将左侧边缘区域和右侧边缘区域检测的珍珠棉张力值分别与中间区域检测的珍珠棉张力值进行比较，若某侧的比较差超过预设的阈值时，启动预设在该侧边缘区域的纠偏装置30对该侧边缘的珍珠棉进行张力调节。

所述纠偏装置包括螺纹辊31及伺服电机32，所述伺服电机32与所述中心控制器40连接；所述收卷轴10上设置三个张力检测装置20，分别位于所述收卷轴10的左侧边缘、中间区域和右侧边缘；所述三个张力检测装置20均与所述中心控制器40连接；所述中心控制器40接收张力检测的张力值并进行比较，根据比较结果控制所述伺服电机32带动所述螺纹辊31转动；在收卷轴10中间区域上方设置长度检测装置，长度检测装置与中心控制器连接，用于检测收卷轴10上已收卷珍珠棉的长度，并根据珍珠棉的宽度及厚度，获 取收卷轴10上已收卷珍珠棉的体积获得收卷轴的瞬时半径，再结合中间区域检测的张力值，实时调节收卷轴10转矩以使中间区域的珍珠棉保持恒张力；所述螺纹辊31通过转动在珍珠棉的边缘处施加外力平衡珍珠棉收卷时产生的张力差。

优选地，张力检测装置20为张力传感器。长度检测装置为光电测距传感器，光电测距传感器位于收卷轴10中心区域上方。珍珠棉开始收卷时，当珍珠棉经过光电测距传感器下方，挡住光电测距传感器的光线时，光线测距传感器开始记录时间，并根据中心控制器40监控的收卷轴10的实时转动速度计算已收卷珍珠棉的长度，并实时将已收卷珍珠棉的长度传送给中心控制器40。中心控制器40根据已收卷珍珠棉的长度计算收卷轴10上已收卷珍珠棉的体积获取收卷轴10的瞬时半径，再结合中间区域检测的初始张力值，实时调节收卷轴10转矩以使中间区域的珍珠棉保持恒张力。

中心控制器40由变频器和可编程控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)组成。变频器用于调节收卷轴10的转动速度，同时与PLC连接，用于接收经PLC转化的珍珠棉的张力及已收卷珍珠棉长度的模拟量信号，控制收卷轴10的转动速度，以控制转矩使中间区域珍珠棉的张力恒定；变频器也向PLC传输收卷轴10的实时速度及转矩，PLC读入收卷轴10的实时速度及转矩并进行分析，结合珍珠棉中间区域的张力及已收卷珍珠棉的长度，从而实现恒张力的控制。

优选地，左侧边缘区域与右侧边缘区域的所述螺纹辊31位于同一轴上；所述螺纹辊31所在轴线与收卷轴10轴线平行。

图2为珍珠棉收卷使用状态示意图，如图2所示：具体实施时，珍珠棉先绕过多个引导辊60，接着通过螺纹辊31，再绕在收卷轴10上，其中，螺纹辊31位于珍珠棉的左右两侧边缘区域，两螺纹辊31的轴线处于同一直线上。两螺纹辊31的轴线与引导辊60和收卷轴10的轴线平行。收卷轴10上 的左侧边缘区域，中间区域及右侧边缘区域都设置有张力检测装置20。中间区域的张力检测装置20检测中间区域珍珠棉51的初始张力，将中间区域珍珠棉51初始张力传输给中心控制器40。长度检测装置检测收卷轴10上已收卷的珍珠棉长度，并传输给中心控制器40。

基于上述珍珠棉收卷处理方法原理分析，中心控制器40根据初始张力、收卷轴10本身直径及收卷轴10上已收卷的珍珠棉长度，实时调节收卷轴10上中间区域珍珠棉52的瞬时转矩，使中间区域珍珠棉52的张力保持恒定。左侧边缘及右侧边缘张力检测装置20分别对左侧边缘珍珠棉51及右侧边缘珍珠棉53进行检测，并将张力值传输至中心控制器40，中心控制器40分别将左侧边缘珍珠棉51和右侧边缘珍珠棉53的张力值与中间区域珍珠棉52的张力值进行对比，当差值超过预设的阈值时，中心控制器40将信号传输给伺服电机32，伺服电机32启动预设在左侧边缘珍珠棉51和右侧边缘珍珠棉53的螺纹辊31，分别对左侧边缘珍珠棉51和右侧边缘珍珠棉53张力进行调节，使得左侧边缘珍珠棉51和右侧边缘珍珠棉53的张力与中间区域珍珠棉52的张力相等并保持恒定。其中，上述阈值可根据不同规格的珍珠棉的要求进行设置。

图3为螺纹辊安装示意图，如图3所示：所述螺纹辊31的螺纹方向为右旋；所述螺纹辊31绕轴线顺时针转动时，所述螺纹辊31往中间区域方向向珍珠棉施加外力；所述螺纹辊31绕轴线逆时针转动时，所述螺纹辊31往边缘方向向珍珠棉施加外力。左侧边缘及右侧边缘纠偏装置30的螺纹辊31都有各自的伺服电机32，两纠偏装置30可独立工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。