一种多层均匀刺针深度可调高速无纺针刺机装置的制作方法

本发明涉及无纺布生产设备，更具体地说，它涉及一种多层均匀刺针深度可调高速无纺针刺机装置。

背景技术：

1、无纺针刺工艺是将多层蓬松纤网经刺针反复穿刺使纤维相互缠结，从而形成具有一定强度和结构均匀性的非织造布的加工方法。随着生物质转化环保材料产业快速发展，以秸秆、竹材、农林废弃纤维、生物可降解纤维素为原料，经水解、制浆、纺丝等生物质转化工艺制备的生物质基纤维，逐步替代传统化纤，广泛应用于过滤、土工、汽车内饰、可降解包装等领域，市场对生物质纤维无纺产品的产量、克重均匀性、整体力学一致性要求持续攀升，也对针刺设备的高速加工适配性、多层纤网成型控制精度提出了全新严苛要求。

2、现有无纺针刺生产线通常采用以下技术：纤网喂入依靠固定间距辊对直接夹持输送；托网板与剥网板的升降调节依赖人工观察判断。

3、上述现有技术在加工常规化纤纤网时已存在明显短板，应用于生物质转化纤维制成的纤网时缺陷被进一步放大：多层纤网在固定间距辊对夹持下无法实现渐进式压缩，压缩速率不可控导致纤维层间发生错位，进入针刺区的纤网密度不均匀；托网板与剥网板缺乏精确位移反馈和防碰撞保护，调节失误时两板相撞导致刺针及针布损坏；上述问题共同制约了生物质转化纤维无纺产品的质量均匀性、设备运行稳定性及生产线整体效率，难以满足规模化生物基无纺布连续高速生产需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种多层均匀刺针深度可调高速无纺针刺机装置，解决相关技术中多层蓬松纤网压缩不可控及升降板防碰撞缺失的技术问题。

2、本发明公开了一种多层均匀刺针深度可调高速无纺针刺机装置，包括：

3、纤网喂入机，包括喂入帘系统和喂入辊系统，所述喂入帘系统包括上喂入帘和下喂入帘，上喂入帘和下喂入帘构成入口宽、出口窄的v型夹持通道，用于对多层生物质转化纤维层状复合网实施渐进式压缩，所述喂入辊系统用于对由多层生物质转化叠合的纤维网进行展平输送；

4、针刺机组，所述针刺机组包括针梁、植针板、托网板、剥网板、升降调节组件和位移检测组件，所述针梁的底面沿全长方向开设针板安装槽，所述植针板通过针板安装槽安装于针梁中，植针板的下端设置有多个刺针;

5、所述升降调节组件的输出端分别与托网板和剥网板传动连接，用于驱动托网板和剥网板进行升降，以调节托网板和剥网板之间的距离；

6、所述位移检测组件包括托网板编码器和剥网板编码器，所述托网板编码器安装于升降调节组件与托网板的驱动端，用以测量托网板的实际位移量，以及剥网板编码器安装于升降调节组件与剥网板的的驱动端，用以测量剥网板的实际位移量；升降调节组件中的控制器实时读取托网板与剥网板的位移值并计算两者之间的实时间距，当间距小于或等于预设最小安全间距时停止相应的驱动件的驱动。

7、进一步地，所述喂入帘系统还包括支撑辊、压辊、第一螺杆和第二螺杆，上喂入帘对应设置一组支撑辊和压辊，且上喂入帘套接在支撑辊和压辊上，下喂入帘对应设置一组支撑辊和压辊，且下喂入帘套接在对应的支撑辊和压辊上，上喂入帘对应的所述支撑辊通过第一螺杆与喂入机机架连接，上喂入帘对应的压辊通过第二螺杆与喂入机机架连接，所述第一螺杆和第二螺杆分别独立调节v型夹持通道的入口间距和出口间距。

8、进一步地，所述喂入辊系统包括上喂入辊和下喂入辊，所述上喂入辊和下喂入辊位于喂入帘系统出口沿传送方向的紧邻位置，所述上喂入辊和下喂入辊的辊面分别沿轴向铣削有均匀分布的纵向沟槽，各纵向沟槽内嵌装导网片，所述导网片随辊面旋转将纤网引导进入辊间轧合区。

9、进一步地，所述喂入辊系统还包括偏心轴套和喂入辊加压气缸，所述喂入机机架的轴承孔内固定安装有偏心轴套的外圆，上喂入辊通过偏心轴套与喂入机机架连接，所述上喂入辊的轴颈安装于偏心轴套的内孔中，所述偏心轴套的外圆轴线与内孔轴线存在偏心距，偏心轴套的外圆固定安装有旋转手轮，用于改变偏心轴套的偏转角度以调节上下喂入辊的中心距；喂入辊加压气缸的缸体固定于喂入机机架，喂入辊加压气缸的活塞杆沿竖直方向伸出时对上喂入辊的辊轴施加向下的压力。

10、进一步地，所述针板安装槽两侧壁面内分别设置沿全长方向延伸的橡胶气囊，所述升降调节组件包括第一升降丝杆、第一驱动件、第二升降丝杆和第二驱动件，所述第一驱动件的本体固定安装于针刺机机架，所述第一驱动件的输出轴固定连接第一升降丝杆，所述托网板螺纹转动安装于成对设置的第一升降丝杆上，第一驱动件驱动第一升降丝杆旋转以带动托网板沿竖直方向升降；所述第二驱动件的本体固定安装于针刺机机架，第二驱动件的输出轴固定连接第二升降丝杆，剥网板螺纹转动安装于成对设置的第二升降丝杆上；

11、所述位移检测组件包括托网板编码器和剥网板编码器，所述托网板编码器安装于第一升降丝杆端部，对第一升降丝杆的转角进行检测并换算为托网板的实际位移量，以及剥网板编码器安装于第二升降丝杆端部，对第二升降丝杆的转角进行检测并换算为剥网板的实际位移量。

12、进一步地，相邻的第一升降丝杆之间设置有辅助支撑件，所述辅助支撑件的缸体竖直固定于针刺机机架，所述辅助支撑件的活塞杆竖直伸出后顶托托网板的底部支撑板，用于在针刺机运行时持续充入设定压力的压缩空气提供恒定的向上辅助支撑力，与第一升降丝杆的静支撑力共同承受针刺冲击载荷。

13、进一步地，所述针刺机组还包括异位对刺机，所述异位对刺机在机架内同时安装上针梁和下针梁，所述上针梁携带上针板从纤网上方向下刺入，所述下针梁携带下针板从纤网下方向上刺入，所述上针板与下针板上的刺针在水平方向上相互错开排列，上下刺针在竖直方向上不存在重叠运动轨迹。

14、进一步地，所述异位对刺机的上针梁与下针梁由同一主驱动电机通过行星齿轮差速机构驱动，所述行星齿轮差速机构包括行星架、太阳轮、行星轮组及浮动齿圈，所述主驱动电机的输出轴与行星架固定连接，太阳轮的输出端固定安装有太阳轮输出轴，太阳轮输出轴驱动上针梁的曲柄旋转，浮动齿圈输出端固定安装有齿圈输出轴，齿圈输出轴驱动下针梁的曲柄旋转；

15、所述浮动齿圈的一侧端面固定安装有凸轮导向盘，所述凸轮导向盘的端面沿圆周方向加工环形凸轮槽，所述环形凸轮槽的槽底面沿轴向方向加工凸轮廓线；异位对刺机的机架内固定安装有直线导轨，两组所述直线导轨上滑动承托有相位调节轴，相位调节轴由两组直线导轨约束为仅沿轴向方向平移，所述相位调节轴的一端固定装配凸轮从动滚轮，所述凸轮从动滚轮嵌入环形凸轮槽内与两侧壁面保持滚动接触；所述相位调节轴的另一端固定安装有螺母座，螺母座内螺纹安装有调节丝杆，调节丝杆的输入端传动连接于调节驱动件的输出端，调节驱动件通过弹性联轴器驱动调节丝杆旋转，凸轮从动滚轮沿环形凸轮槽轴向滚动时通过凸轮廓线升程变化迫使浮动齿圈产生附加偏转角，改变上下针梁的相位差。

16、进一步地，所述太阳轮输出轴端安装第一增量式编码器，所述齿圈输出轴端安装第二增量式编码器，控制器实时计算上下针梁的实际相位差并与目标相位差比较，输出位移指令驱动调节驱动件旋转调节丝杆进行闭环修正；调节丝杆的行程两端设置挡块及电气限位开关，所述挡块固定于机架限制螺母座的极限行程位置，所述电气限位开关在相位调节轴到达行程极限位置时触发控制器停止调节驱动件旋转。

17、进一步地，还包括储布机和切边成卷机，所述储布机的储布机机架内设置固定辊组和移动辊组，所述移动辊组安装于沿竖直方向滑动的移动辊架上，固定辊组的支撑轴上安装有张力传感器实时检测非织造布张力值；所述切边成卷机配置纵向切刀和横向飞刀刀盘，沿非织造布输送方向，远离横向飞刀刀盘的方向依次设置有计量辊和收卷辊，计量辊端部安装旋转编码器计量非织造布运行长度，收卷辊采用恒张力控制模式，收卷辊的一侧还设置有压布辊，压布辊的驱动端设置有压布辊加压气缸，用于通过压布辊对收卷辊上收卷的非织造布施加压紧力。本发明通过v型夹持通道对纤网实施渐进式受控压缩，解决了多层纤网压缩速率不可控导致纤维层间错位、进入针刺区纤网密度不均匀的技术问题，取得了纤网层间结构均匀性得到保证的技术效果；

18、本发明通过编码器对托网板与剥网板的位移进行高精度实时检测，配合电气联锁防碰撞保护，解决了两板调节过程中因缺乏精确位移反馈和保护而发生碰撞损坏刺针及针布的技术问题，取得了刺针穿透深度设定与复现精度提高、刺针及针布得到有效保护的技术效果；

19、本发明通过刺针水平错开排列从结构上消除上下刺针竖直方向重叠运动轨迹，并以行星齿轮差速与凸轮相位连续调节替代蜗轮蜗杆差速方案，解决了高速重载工况下双面同步针刺存在碰撞断针风险、相位调节摩擦力矩过大导致调节电机堵转及过渡区针刺密度不均匀的技术问题，取得了双面同步针刺可靠实现、相位差可在高速运转期间连续平滑调节、过渡区针刺密度均匀性得到保证的技术效果；

20、本发明采用橡胶气囊沿植针板全长均匀施加夹紧力，解决了螺栓局部紧固引起夹紧力分布不均及换板耗时长的技术问题，取得了夹紧力沿植针板长度方向均匀分布、植针板安装与拆卸操作时间缩短的技术效果。