阅读说明：本技术 一种工业洗染机及其控制方法 (Industrial washing and dyeing machine and control method thereof ) 是由 陈永华 薛明华 莫明俊 孟伟 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种工业洗染机及其控制方法,涉及洗染设备技术领域。该工业洗染机包括滚筒、驱动装置、传动装置和双速减速机。传动装置设置于驱动装置与滚筒之间,驱动装置通过传动装置驱动滚筒转动；双速减速机设置于驱动装置和传动装置之间,双速减速机具有第一输出速比和第二输出速比,第一输出速比能够使滚筒在洗染时低速运转,第二输出速比能够使滚筒在脱水时高速运转。本发明提供的工业洗染机,通过双速减速机切换输出速比,解决了大型工业洗染机低速运转与高速脱水不可兼顾的问题。(The invention discloses an industrial washing and dyeing machine and a control method thereof, and relates to the technical field of washing and dyeing equipment. The industrial washing and dyeing machine comprises a roller, a driving device, a transmission device and a double-speed reducer. The transmission device is arranged between the driving device and the roller, and the driving device drives the roller to rotate through the transmission device; the double-speed reducer is arranged between the driving device and the transmission device, and has a first output speed ratio and a second output speed ratio, the first output speed ratio enables the roller to run at a low speed during washing and dyeing, and the second output speed ratio enables the roller to run at a high speed during dewatering. According to the industrial washing and dyeing machine provided by the invention, the output speed ratio is switched by the double-speed reducer, so that the problem that the low-speed operation and the high-speed dehydration of a large-scale industrial washing and dyeing machine cannot be considered at the same time is solved.)

一种工业洗染机及其控制方法

技术领域

本发明涉及洗染设备技术领域，尤其涉及一种工业洗染机及其控制方法。

背景技术

滚筒式工业洗染机正常运转速度通常在20-45转/分钟,而最佳脱水速度要大于450转/分钟。

目前滚筒式大型工业洗染机(载量300KG以上)大都不具备脱水功能,少数可以做到脱水效果,但主电机功率配置大,耗电量高,而且最大脱水也只能做到250转/分钟左右,达不到最佳的脱水效果。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种工业洗染机，以实现工业洗染机既能够低速洗染，又能够高速脱水。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种工业洗染机，其中包括：

滚筒；

驱动装置和传动装置，所述传动装置设置于所述驱动装置与所述滚筒之间，所述驱动装置通过所述传动装置驱动所述滚筒转动；

双速减速机，所述双速减速机设置于所述驱动装置和所述传动装置之间，所述双速减速机具有第一输出速比和第二输出速比，所述第一输出速比能够使所述滚筒在洗染时低速运转，所述第二输出速比能够使所述滚筒在脱水时高速运转。

可选地，所述工业洗染机还包括离合器，所述离合器一端与所述双速减速机连接，另一端与所述传动装置连接，所述离合器用于断开或闭合所述双速减速机与所述滚筒之间的传动连接。

可选地，所述工业洗染机还包括传动轴承座，所述传动轴承座设置于所述离合器和所述传动装置之间，所述传动轴承座内设置有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承与所述离合器连接，所述第二轴承与所述传动装置连接，所述第一轴承和所述第二轴承联动。

可选地，所述驱动装置为伺服电机。

可选地，所述传动装置包括主动轮、从动轮和用于连接所述主动轮和所述从动轮的皮带，所述主动轮与所述双速减速机连接，所述从动轮与所述滚筒连接；所述传动装置的传动速比为设定传动速比。

可选地，所述从动轮的一侧设置有传感器，所述传感器用于检测所述从动轮的转速。

可选地，所述传感器为接近开关，所述从动轮与所述接近开关相对的侧面设置有被感应体。

可选地，所述工业洗染机还包括控制系统，所述控制系统分别与所述驱动装置、所述双速减速机、离合器和传感器电连接，用以控制所述驱动装置的启停和输出转速、所述双速减速机的输出速比的切换和所述离合器的断开与闭合，以及接收所述传感器的传输信号。

本发明的另一个目的在于提供一种工业洗染机的控制方法，以实现工业洗染机的低速洗染和高速脱水。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种工业洗染机的控制方法，其中应用于以上任一项所述的工业洗染机，当所述滚筒进入洗染状态时，控制所述驱动装置的输出转速为第一转速，所述双速减速机的输出速比为第一输出速比，离合器闭合；当所述滚筒进入脱水状态时，控制所述驱动装置的输出转速为第二转速，先断开所述离合器，将所述双速减速机的输出速比切换为第二输出速比，再将所述离合器闭合。

可选地，在将所述双速减速机的输出速比切换为第二输出速比之后，将所述离合器闭合之前，还包括控制所述驱动装置的输出转速与所述滚筒的转速相同。

本发明的有益效果：

本发明提供的工业洗染机，在驱动装置和传动装置之间设置双速减速机，通过切换双速减速机的输出速比，实现工业洗染机在洗染时低速运转，在脱水时高速运转。本发明提供的工业洗染机，通过双速减速机切换输出速比,解决了大型工业洗染机低速运转与高速脱水不可兼顾的问题。

本发明提供的工业洗染机，通过离合器的闭合与断开,使得双速减速机在切换输出速比时能够断开双速减速机与滚筒之间的传动,保证双速减速机可以在静态条件下切换输出速比,避免了双速减速机动态切换时对内部齿轮的损坏。

本发明提供的工业洗染机，驱动装置为伺服电机，伺服电机具有衡定扭矩输出功能，配合双速减速机输出速比的切换，降低了大型工业洗染机驱动装置所需的功率,降低能耗,达到节能环保的功效。

本发明提供的工业洗染机的控制方法，当滚筒进入洗染状态时，将驱动装置的输出转速设置为第一转速，双速减速机的输出速比设置为第一输出速比，离合器闭合，以实现工业洗染机低速洗染；当滚筒进入脱水状态时，先将驱动装置的输出转速设置为第二转速，以使滚筒在惯性状态下保持运转状态，再断开离合器，将双速减速机的输出速比切换为第二输出速比，以实现工业洗染机高速脱水。

附图说明

图1是本发明实施例提供的工业洗染机的结构示意图。

图中：

1、伺服电机；2、双速减速机；3、电磁离合器；4、传动轴承座；5、传动装置；6、主轴；7、滚筒；8、接近开关；10、后封板；11、盖板；12、外筒体；

51、主动轮；52、从动轮；53、皮带；91、第一轴承座；92、第二轴承座。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

现有技术中，一台载量500KG的滚筒式工业洗染机(滚筒尺寸为1875mm*1815mm)需配一个60KW*4P的变频电机来驱动,利用皮带轮来传动并达到减速和增大扭矩的目的,比如皮带轮的速比设计为1:6,60KW*4P的变频电机的输出速度不高于1500转/分钟,脱水时按变频电机的最大速度输出,经过1:6的皮带轮传动后,此时滚筒脱水的最大速度是1500/6＝250转/分钟,脱水效果不理想,还需转到专用脱水机进行二次脱水。工业洗染机正常运转速度通常在20-45转/分钟,比如设定正常工作时的滚筒速度是35转/分钟,此时变频电机的输出转速应是35*6(皮带轮速比)＝210转/分钟,变频电机长时间处于低频运作状态(7Hz)容易发热损坏,变频电机在低频率工作时输出扭矩大大降低,所以只能利用加大变频电机自身的功率来弥补低频工作时输出扭矩的不足。这种设计需要配置大功率的电机来驱动,耗电量高,而且又达不到理想的脱水速度。

如图1所示，本实施例提供了一种工业洗染机，包括滚筒7、驱动装置、传动装置5和双速减速机2。传动装置5设置于驱动装置与滚筒7之间，驱动装置通过传动装置5驱动滚筒7转动；双速减速机2设置于驱动装置和传动装置5之间，双速减速机2具有第一输出速比和第二输出速比，第一输出速比能够使滚筒7在洗染时低速运转，第二输出速比能够使滚筒7在脱水时高速运转。

本实施例提供的工业洗染机，在驱动装置和传动装置5之间设置双速减速机2，通过切换双速减速机2的输出速比，实现工业洗染机在洗染时低速运转，在脱水时高速运转。本实施例提供的工业洗染机，通过双速减速机2切换输出速比,解决了大型工业洗染机低速运转与高速脱水不可兼顾的问题。

本实施例提供的工业洗染机还包括盖板11和外筒体12，外筒体12与盖板11通过螺栓固定连接，滚筒7设置于外筒体12内。双速减速机2的第一输出速比为1:5，第二输出速比为1:1。工业洗染机在洗染时，双速减速机2的输出速比为1:5；工业洗染机在脱水时，双速减速机2的输出速比为1:1。

可选地，工业洗染机还包括离合器，离合器一端与双速减速机2连接，另一端与传动装置5连接，离合器用于断开或闭合双速减速机2与滚筒7之间的传动连接。在本实施例中，离合器为电磁离合器3，电磁离合器3在通电时，将双速减速机2与传动装置5传动连接；断电时，将双速减速机2与传动装置5断开连接。当然，在其他实施例中，离合器也可以为摩擦式离合器或液力离合器。

可选地，工业洗染机还包括传动轴承座4，传动轴承座4设置于离合器和传动装置5之间，传动轴承座4内设置有第一轴承和第二轴承，第一轴承与离合器连接，第二轴承与传动装置5连接，第一轴承和第二轴承联动。在本实施例中，电磁离合器3的输出端设置有第一连接轴，传动装置5的输入端设置有第二连接轴，第一连接轴与第一轴承连接，第二连接轴与第二轴承连接，以实现离合器与传动装置5之间的传动连接。传动轴承座4固定在工业洗染机内部的连接板上，用于支撑连接离合器和传动装置5。

本实施例提供的工业洗染机，通过离合器的闭合与断开,使得双速减速机2在切换输出速比时能够断开双速减速机2与滚筒7之间的传动,保证双速减速机2可以在静态条件下切换输出速比,避免了双速减速机2动态切换时对内部齿轮的损坏。

可选地，驱动装置为伺服电机1。伺服电机1具有衡定输出扭矩功能，驱动装置的转速小于第一设定转速时，衡定输出扭矩为第一扭矩；驱动装置的转速大于第二设定转速时，衡定输出扭矩为第二扭矩。在本实施例中，伺服电机1的型号AKM83T，功率为16.1KW，极数为2极，最高转速为3000转/分钟。伺服电机1的第一设定转速为2200转/分钟，伺服电机1在2200转/分钟以下工作时输出的第一扭矩为70NM。伺服电机1的第二设定转速为2500转/分钟，伺服电机1在2500转/分钟以上工作时输出的第二扭矩为60NM。需要说明的是，伺服电机1的型号可根据具体需求进行选择。

本实施例提供的工业洗染机，驱动装置为伺服电机1，伺服电机1具有衡定扭矩输出功能，配合双速减速机2输出速比的切换，降低了大型工业洗染机驱动装置所需的功率,降低能耗,达到节能环保的功效。

可选地，传动装置5包括主动轮51、从动轮52和用于连接主动轮51和从动轮52的皮带53，主动轮51与双速减速机2转动连接，从动轮52与滚筒7连接；传动装置5的传动速比为设定传动速比。在本实施例中，主动轮51的直径为200mm，从动轮52的直径为1000mm，设定传动比为1:5，利用传动装置5实现减速和增大扭矩的目的。当然，在其他实施例中，设定传动比可根据需求设置。

可选地，从动轮52的一侧设置有传感器，传感器用于检测从动轮52的转速。具体地，传感器为接近开关8，从动轮52与接近开关8相对的侧面设置有被感应体。在本实施例中，被感应体为一块宽度为50mm的不锈钢片，不锈钢片跟随从动轮52旋转，当不锈钢片旋转至与接近开关8正对的位置时，被接近开关8感应到，记录为从动轮52旋转一圈。需要说明的是，从动轮52与滚筒7的主轴6连接，用于带动滚筒7转动。接近开关8检测到的从动轮52的转速即为滚筒7的转速。接近开关8用于检测电磁离合器3断开后，滚筒7由于惯性保持运转时的转速。工业洗染机上还设置有后封板10，从动轮52的两侧分别设置有第一轴承座91和第二轴承座92，第一轴承座91和第二轴承座92分别与盖板11和后封板10固定连接，从而将从动轮52固定在工业洗染机内。当然，在其他实施例中，传感器也可以为直线位移传感器或光电式位移传感器。

可选地，工业洗染机还包括控制系统，控制系统分别与驱动装置、双速减速机2、离合器和传感器电连接，用以控制驱动装置的启停和输出转速、双速减速机2的输出速比的切换和离合器的断开与闭合，以及接收传感器的传输信号。在本实施例中，接近开关8将感应到的不锈钢片的次数发送给控制系统，控制系统根据从动轮52的直径和规定时间内接收到的接近开关8发送的信号的次数，计算出从动轮52的转速，即为滚筒7的转速。

本实施例还提供了一种工业洗染机的控制方法，应用于上述的工业洗染机，当滚筒7进入洗染状态时，控制驱动装置的输出转速为第一转速，双速减速机2的输出速比为第一输出速比，离合器闭合；当滚筒7进入脱水状态时，控制驱动装置的输出转速为第二转速，先断开离合器，将双速减速机2的输出速比切换为第二输出速比，再将离合器闭合。通常工业洗染机正常运转速度通常在20-45转/分钟,在本实施例中，设定工业洗染机正常工作时，滚筒7的转速为35转/分钟，此时伺服电机1输出的第一转速为875转/分钟,相对频率是14.58Hz,输出扭矩70NM,双速减速机2输出速比为1:5,电磁离合器3为通电闭合状态,再通过传动装置5的传动速比1:5输出到滚筒7时的扭矩为70NM*5*5＝1750NM，此时的扭矩足以带动滚筒7低速时正常工作。当洗染程序完成后,进入高速脱水,此时伺服电机1开始不断的加速,直到第二转速为3000转/分钟,相对频率是50Hz,输出扭矩60NM,此时双速减速机2输出速比仍然为1:5,电磁离合器3为通电闭合状态,再通过传动装置5传动速比1:5输出到滚筒7时的扭矩为60NM*5*5＝1500NM，此时滚筒7的速度是120转/分钟。电磁离合器3断电断开连接(耗时0.2秒左右),并将伺服电机1的转速从3000转/分钟迅速降速到0转/分钟静止状态(耗时2秒左右),滚筒7由于惯性继续保持运转状态。需要说明的是，在电磁离合器3断开之前，先将伺服电机1加速至3000转/分钟的原因是为了让滚筒7在电磁离合器3断开这段时间内，能够在惯性的作用下继续转动；如果在电磁离合器3断开之前，先将伺服电机1停止转动，滚筒7在双速减速机2切换输出速比这段时间内停止转动，那么将双速减速机2的输出速比切换为1:1以后，伺服电机1的最大输出扭矩为70NM*1*5＝350NM，无法带动滚筒7旋转。

本实施例提供的工业洗染机的控制方法，当滚筒7进入洗染状态时，将驱动装置的输出转速设置为第一转速，双速减速机2的输出速比设置为第一输出速比，离合器闭合，以实现工业洗染机低速洗染；当滚筒7进入脱水状态时，需要先将驱动装置的输出转速设置为第二转速，以使滚筒7在惯性状态下保持运转状态，再断开离合器，将双速减速机2的输出速比切换为第二输出速比，然后闭合离合器，以实现工业洗染机高速脱水。

可选地，在将双速减速机2的输出速比切换为第二输出速比之后，将离合器闭合之前，还包括控制驱动装置的输出转速与滚筒7的转速相同。在本实施例中，双速减速机2在静态下从输出速比1:5切换到输出速比1:1(耗时2秒左右)；待双速减速机2切换完毕,伺服电机1重启,通过接近开关8追踪此时滚筒7由于惯性状态保持运转时的速度，此时滚筒7的转速从原来的120转/分钟降到112转/分钟左右,目前只有1:5的传动装置5的传动速比,所以此时伺服电机1的速度需达到112*5＝560转/分钟方可保证与滚筒7速度相同(耗时0.2秒左右)。当伺服电机1的速度与滚筒7速度同步后,此时电磁离合器3再次通电闭合工作(耗时0.5秒左右),伺服电机1传送到滚筒7的动力再次接通,整个切换过程总耗时5.3秒左右。然后伺服电机1再次提速,从560转/分钟慢慢地提升到2500转/分钟,相对频率是41.67Hz,此时双速减速机2输出速比为1:1,传动装置5的传动速比为1:5,当伺服电机1转速达到2500转/分钟以上时,滚筒7的转速就可以达到500转/分钟以上的高速脱水状态。

本实施例提供的工业洗染机的工作过程为：

(1)将伺服电机1的输出转速设置为875转/分钟，相对频率为14.58Hz，输出扭矩为70NM，此时双速减速机2的输出速比为1:5，电磁离合器3为闭合状态，传动装置5的传动速比为1:5，传递到滚筒7的扭矩为70NM*5*5＝1750NM，洗染机进入低速洗染状态。

(2)当洗染程序完成后，先将伺服电机1不断加速，直到转速为3000转/分钟，相对频率为50Hz，输出扭矩为60NM，此时双速减速机2的输出速比仍然为1:5,电磁离合器3为通电闭合状态，再通过传动装置5的传动速比为1:5输出到滚筒7时的扭矩为60NM*5*5＝1500NM，此时滚筒7的转速为120转/分钟。

(3)电磁离合器3断电断开连接，通过控制伺服电机1停止转动，让双速减速机2停止转动，滚筒7由于惯性继续保持运转状态。

(4)双速减速机2在静态切换输出速比，将输出速比由原来的1:5切换至1:1。

(5)重新启动伺服电机1，并通过接近开关8追踪此时滚筒7由于惯性作用保持运转时的速度，并将伺服电机1加速至与滚筒7同步运动。

(6)当伺服电机1的转速与滚筒7的转速相同后，再将电磁离合器3通电闭合，伺服电机1传送到滚筒7的动力再次接通。

(7)伺服电机1再次提速至2500转/分钟，此时滚筒7的转速为500转/分钟，进入高速脱水状态。

(8)洗染机高速脱水状态保持2-3分钟就可以完成脱水程序，伺服电机1降速至静止状态，此时再将双速减速机2的输出速比切换为1:5,以备下一次使用。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。