本發(fā)明涉及紡織品噴涂，尤其是涉及一種紡織品噴涂用可調(diào)噴淋組件及其電氣控制方法。

背景技術(shù)：

1、在紡織行業(yè)中，傳統(tǒng)的染色工藝通常采用臺板或拉幅機將染料或顏料均勻地施加到紡織品上。這種方法需要高溫條件，消耗大量的熱能，產(chǎn)生的廢水含有高濃度的有機物、重金屬和鹽類等污染物，對水體和土壤造成嚴重污染等問題。為了克服這些缺陷，現(xiàn)代紡織行業(yè)不斷研發(fā)和推廣環(huán)保的染色技術(shù)和工藝。霧化噴涂是將涂料、染料或其他功能性物質(zhì)以噴霧的形式施加到紡織品表面，在海報、家居裝飾、服裝面料等方面的應用日益廣泛。相比傳統(tǒng)的染色或印花方法，霧化噴涂能夠大大縮短生產(chǎn)周期，減少染液浪費，使織物平整、舒展，帶液率低，能源消耗少。

2、目前，已有研究對各種霧化噴涂裝置進行了詳細分析。例如，李龍介紹了一種光纜油膏噴涂裝置，其設計包括載物架、支撐架、供油管道、儲油罐、控制模塊、油膏推送機構(gòu)和圖像識別模塊。該裝置通過圖像識別模塊采集噴涂軌跡信息，并使用電磁閥和智能壓力表來監(jiān)控油膏的壓力，實現(xiàn)全自動的油膏供給和補充。李大偉介紹了全自動皮革噴涂機的設計，優(yōu)化了噴漿厚度并提高了噴涂效率，同時節(jié)約了涂料。蔣冬艷提出了可循環(huán)式雙頭噴涂裝置，利用旋轉(zhuǎn)臺和雙噴頭提高了工作效率，并通過循環(huán)利用涂料降低了成本。劉國浩設計了室內(nèi)膩子噴涂裝置，通過三維建模優(yōu)化了結(jié)構(gòu)和噴涂工藝，提高了噴涂效率。徐魯平開發(fā)了一種橡膠輪胎噴涂裝置，設計了合理的結(jié)構(gòu)和噴涂過程，提升了噴涂效率并節(jié)省了成本。向金海提出了一種環(huán)保節(jié)能的噴涂擠壓裝置，通過噴涂和擠壓工序?qū)崿F(xiàn)了液體的均勻添加和回收，降低了液體浪費和成本。郭前進設計了一種粉末噴涂降塵裝置，通過收集噴涂過程中產(chǎn)生的粉末提高了環(huán)境保護。童宏拓對木門等板式家具生產(chǎn)中的噴涂設備進行了優(yōu)化，通過試驗裝置改進了噴涂工藝和設備設計。

3、但是現(xiàn)有技術(shù)中的噴涂裝置普遍存在以下不足：

4、1.靈活性和精確性不足：如光纜油膏噴涂裝置和全自動皮革噴涂機，這些裝置在自動化和效率方面表現(xiàn)良好，但噴頭的調(diào)整靈活性和精確性較低，難以滿足多樣化的噴涂需求。

5、2.通用性有限：例如可循環(huán)式雙頭噴涂裝置在特定應用中效率較高，但在不同類型噴涂任務中的表現(xiàn)不夠理想，通用性和適用范圍受限。

6、3.智能化和自動化不足：如室內(nèi)膩子噴涂裝置和木門噴涂設備雖然在噴涂工藝上有所優(yōu)化，但智能化和自動化控制方面仍存在不足，限制了操作的便捷性和精確性。

7、4.處理大規(guī)模任務能力有限：橡膠輪胎噴涂裝置在處理大規(guī)模噴涂任務時表現(xiàn)不佳，難以滿足不同規(guī)模噴涂需求。

8、5.環(huán)保性能和操作靈活性不足：環(huán)保節(jié)能噴涂擠壓裝置和粉末噴涂降塵裝置在環(huán)保性能上有所進展，但操作靈活性和噴涂效果仍有改進空間，難以應對更復雜的噴涂需求。

9、綜上所述，這些不足使得現(xiàn)有技術(shù)在應對多樣化和高效的噴涂需求時存在一定局限性，尤其是噴頭高度、角度、間距等調(diào)整缺乏靈活性和精確性，不能適應受噴對象尺寸多變的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種紡織品噴涂用可調(diào)噴淋組件及其電氣控制方法，本發(fā)明的多噴頭幅寬可調(diào)噴淋組件通過精確調(diào)節(jié)噴頭的高度、角度和間距解決了現(xiàn)有裝置在操作精度、靈活性和成本方面的不足，可以適應不同幅寬紡織品的噴涂需求。

2、本發(fā)明提出了一種用于紡織品噴涂用噴淋組件，該噴淋組件由升降模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、等距調(diào)整模塊和噴頭夾緊模塊組成，通過升降模塊用來調(diào)整噴淋架的高度，通過旋轉(zhuǎn)模塊用來調(diào)整噴頭的轉(zhuǎn)動角度，通過等距調(diào)整模塊用來調(diào)整噴頭之間的間距，最終通過夾緊模塊用來固定噴頭的位置，從而實現(xiàn)了多個噴頭的高度、角度和間距的同步調(diào)整，保證了噴涂的均勻性和穩(wěn)定性。

3、為了進一步提升系統(tǒng)的控制精度和操作方便性，本發(fā)明還設計了電氣控制系統(tǒng)，使用單片機對噴頭的旋轉(zhuǎn)角度和間距進行獨立控制。在操作卷揚機控制噴涂高度的同時，還能控制噴頭的角度和間距的變化，確保噴涂過程的精確性和穩(wěn)定性。電氣控制系統(tǒng)通過傳感器實時監(jiān)控各項參數(shù)，保證了噴涂過程的高效、精確操作，顯著提升了噴涂效果和生產(chǎn)效率，降低了能耗和人工成本，適應現(xiàn)代紡織生產(chǎn)對高效、精確和自動化的要求。

4、本發(fā)明提供一種紡織品噴涂用可調(diào)噴淋組件，包括：升降模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、等距調(diào)整模塊、噴頭夾緊模塊；

5、所述旋轉(zhuǎn)模塊、等距調(diào)整模塊、噴頭夾緊模塊均設于噴淋架上，所述升降模塊用于實現(xiàn)噴淋架的整體升降；

6、所述旋轉(zhuǎn)模塊包括：第一電機、第一齒輪、第一蝸輪蝸桿、第二蝸輪蝸桿、擋板；通過第一齒輪和第一蝸輪蝸桿、第二蝸輪蝸桿的組合傳動，并由第一電機驅(qū)動，實現(xiàn)噴頭繞z軸的旋轉(zhuǎn)；

7、所述等距調(diào)整模塊包括：第二電機、第二齒輪、輥筒、滑塊、橫桿以及導槽；第二電機驅(qū)動第二齒輪，第二齒輪再帶動輥筒滾動，從而推動滑塊沿導槽和橫桿滑動，實現(xiàn)噴頭間距的調(diào)整；滑塊上設計了兩個共同承載力的橫桿，以增強系統(tǒng)的承載能力和耐用性。

8、所述噴頭夾緊模塊用于夾緊固定噴頭。

9、進一步的，所述升降模塊包括：卷揚機、鋼絲繩、定滑輪和支架。該升降模塊結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，工作穩(wěn)定，是工廠噴涂作業(yè)的理想選擇。

10、進一步的，所述升降模塊通過改變力的方向，使噴淋架在200mm到350mm的范圍內(nèi)實現(xiàn)高度的精確調(diào)整。

11、進一步的，所述旋轉(zhuǎn)模塊采用蝸輪蝸桿和齒輪組合，使噴頭能夠在-40°到40°的范圍內(nèi)進行精確調(diào)節(jié)。

12、進一步的，為延長其使用壽命，所述擋板上設有卡扣結(jié)構(gòu)，確保蝸輪蝸桿只有在需要旋轉(zhuǎn)時才嚙合。在需要調(diào)整噴頭角度時，將蝸桿向左側(cè)鎖緊；而在不需要旋轉(zhuǎn)時，將蝸桿向右側(cè)拉出，使得即使在不同噴頭間距的情況下，該機構(gòu)也能穩(wěn)定運行。

13、進一步的，通過使用耐磨合金制成的導槽、輥筒和高強度塑料或輕金屬制成的滑塊，等距調(diào)整模塊能夠靈活調(diào)整噴頭間距至80mm到200mm之間，以適應不同幅寬紡織品的噴涂需求。該設計不僅占用空間小，材料使用少，且具有成本低、定位精度高和使用壽命長等優(yōu)點。

14、進一步的，所述等距調(diào)整模塊的工作原理基于輥筒的滾動和導槽的幾何特性，在輥筒上開槽以限制噴頭之間的等距調(diào)整，通過轉(zhuǎn)動輥筒來改變噴頭間距。

15、進一步的，所述噴頭夾緊模塊包括：上夾具、下夾具、螺栓、螺母、環(huán)扣、扳機和吊環(huán)螺釘；

16、螺栓和螺母用于將噴頭牢固固定在滑塊上，防止因液體和氣體壓力引起的位置或角度變化。環(huán)扣和扳機進一步確保噴頭在調(diào)整后能穩(wěn)定固定，提高噴涂過程的可靠性；吊環(huán)螺釘用于將噴頭牢固夾緊，防止噴頭在高壓環(huán)境下松動而影響噴涂效果。在實際操作中，首先使用吊環(huán)螺釘將噴頭固定在下夾具上，然后調(diào)整噴頭的旋轉(zhuǎn)角度，最后扳下上夾具的扳機完成固定。此設計確保了噴頭的穩(wěn)定性和可靠性，同時允許在必要時進行角度調(diào)整，從而提高噴涂過程的靈活性和穩(wěn)定性，即使在高壓環(huán)境下也能保持噴涂質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

17、進一步的，所述上夾具和下夾具由高強度鋼制成；所述上夾具和下夾具之間設有鎖緊結(jié)構(gòu)，以抵抗流體沖擊力，同時允許噴頭在保留旋轉(zhuǎn)自由度的條件下穩(wěn)定工作。

18、本發(fā)明還提供一種可調(diào)噴淋組件的電氣控制方法，包括電控圖和使用單片機對組件中的電機進行控制。

19、本噴淋組件有3個模塊需要控制，分別是升降模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、等距調(diào)整模塊。相應地，本系統(tǒng)需要控制3個變量：噴涂高度h、旋轉(zhuǎn)角θ和噴頭間距d。升降模塊選擇使用2個卷揚機來升降整個裝置，根據(jù)建模軟件中升降模塊模型的體積(0.013m3)以及鋼材的密度(7.8×103kg/m3)，兩者相乘可以估計需要升降的質(zhì)量在101.4kg左右，所以選擇小型卷揚機。而小型卷揚機為外部完整機構(gòu)，單獨進行控制；旋轉(zhuǎn)模塊、等距調(diào)整模塊則是選擇了at89c51單片機進行控制；電機選擇了2相4線步進電機，控制步進電機驅(qū)動芯片選擇常用的l298n芯片。具體電機扭矩根據(jù)以下計算來確定。

20、控制旋轉(zhuǎn)模塊的電機需要克服的是零件之間的摩擦力矩。取一個噴頭觀察，可將其抽象為：r＝20mm，r＝10mm的盤狀實體，其中盤狀實體在有孔平板上旋轉(zhuǎn)，盤狀實體與有孔平板產(chǎn)生了一個摩擦力矩，其計算如下：

21、

22、根據(jù)建模軟件中盤狀實體的體積(213050mm3)以及鋼材的密度ρ(7.8×103kg/m3)，可以計算出其質(zhì)量約為1.66kg。鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)μ為0.1，重力加速度g為9.8n/kg，將這些代入，可以算出一個噴頭的摩擦力矩。當蝸桿齒輪的傳動比為10.6時，由機械設計手冊可查得傳動效率為0.5，步進電機的安全系數(shù)設置為4。由此可以進一步算出，控制旋轉(zhuǎn)的電機力矩為1.337n·m，故選擇57系2相4線2.3n·m步進電機。

23、控制等距調(diào)整模塊的電機需要克服的是輥筒與滑塊的摩擦力矩。根據(jù)摩擦力矩公式：

24、

25、其中，r1為輥筒的半徑，r1＝35mm；n為噴淋桿上噴頭數(shù)量；h為滑槽中心線切向距離，且每個滑槽切向距離都相等，其值即為噴淋架高度調(diào)整量；ff(i)為第i個噴頭所受的摩擦力；θ(i)為第i個滑槽中心線與軸線的夾角。

26、根據(jù)建模軟件中滑塊以及輥筒的體積(677360mm3)，鋼材的密度ρ(7.8×103kg/m3)，可以計算出其質(zhì)量約為5.28kg；鋼與鋼之間的摩擦系數(shù)μ為0.1，重力加速度g為9.8n/kg。確定噴淋桿上的噴頭數(shù)量和噴淋架最大調(diào)整高度后，如n＝7、h＝85mm，將上述參數(shù)代入式中，可計算摩擦力矩；而齒輪的傳動比為2.67，由機械設計手冊可查得傳動效率為0.9，步進電機的安全系數(shù)設置為4，由此可以算出控制旋轉(zhuǎn)的電機力矩為5.453n.m。選擇86系2相4線6.5n.m步進電機。

27、本發(fā)明提供的紡織品噴涂用噴淋組件，通過升降模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、等距調(diào)整模塊、噴頭夾緊模塊的合理設計，實現(xiàn)了噴涂高度h、旋轉(zhuǎn)角θ和噴頭間距d的精確調(diào)整。噴頭間距d的調(diào)節(jié)功能尤為重要，它能夠適應不同幅寬紡織品的噴涂需求，從而確保噴涂的均勻性。該設計不僅結(jié)構(gòu)簡單、成本低、壽命長，而且還結(jié)合了電氣控制方案，以單片機控制旋轉(zhuǎn)角度θ和噴頭間距d。系統(tǒng)通過51單片機和步進電機的配合，精確控制噴頭的位置和角度，使得噴涂過程更加穩(wěn)定和可靠。這種高效的電氣控制方案進一步提升了噴涂組件的性能，使其更加適合在紡織行業(yè)中廣泛應用。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

29、本發(fā)明提供的紡織品噴涂用噴淋組件，通過合理設計的升降模塊、旋轉(zhuǎn)模塊、等距調(diào)整模塊和噴頭夾緊模塊，實現(xiàn)了噴頭高度、角度和間距的精確調(diào)整，特別是噴頭間距的靈活調(diào)節(jié)，適應了不同幅寬紡織品的噴涂需求，確保了噴涂的均勻性。該設計結(jié)構(gòu)簡單、成本低、壽命長，適合在紡織行業(yè)中廣泛應用。