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一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法

阅读：200发布：2023-02-02

专利汇可以提供一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及纸箱印刷机械的技术领域，更具体地，涉及一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法。本发明在新设计的前缘送纸平台利用伺服控制系统的高精度和高动态响应的优点实现先进的抬板控制方式来克服上述现有技术的特点。新的前缘送纸平台采用四个电机驱动，分别两端控制：后段送纸相当于拉纸辊送纸，前段送纸相当于传统的送纸；前后格栅抬板电机使得格栅的水平达到理想状态，从而保证送纸的精度。，下面是一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 在人机界面上设置选择凸轮号和送纸行程与主控制器通讯，再由主控制器将凸轮号发送给运动控制器，并由此内部运算得出的运动特征参数来控制驱动模块执行相应的功能，运动控制器通过现场通讯总线与上位机人机界面及主控制器连接通讯并上传驱动模块和电机的状态数据到上位机人机界面；
S2. 根据凸轮曲线计算表达式；
S3. 当在机器送纸生产时，纸板是在送纸轮R1、送纸轮R2、抬板L1和抬板L2相互配合下传送出去的；通过人机界面选择合适的送纸行程，并通过主控制器将凸轮号发送给运动控制器，同时根据检测出来的纸板长度来对所选择的凸轮号来判断其纸板长度与凸轮号对应的理论行程的匹配度，如果匹配不通过，则需重新选择；运动控制器根据所选择的送纸行程，经过内部运算得出电机驱动的控制参数；若实际测量得出送纸行程与实际是否存在偏差，则需要重新对凸轮曲线进行设计修改。
2.根据权利要求1所述的一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法，其特征在于：所述的步骤S2中，具体凸轮曲线计算表达式为：
送纸轮R1: (1)
送纸轮R2:   (2)
抬板L1: (3）
抬板L2:   （4）
抬板上下高度：   （5）；
（

）；
虚拟主轴的运动角度范围是0至360度，格栅抬板的运行角度范围也是0-360度，因此从以上公式（1）至（5）可知，格栅抬板的角度随着虚拟主轴的角度变化而变化，而抬板上下高度则随着抬板角度的变化而上下变化，由此可得出：
                  （6）
设机器生产速度为，则抬板的变化为:
           （7）
根据以上式(1)-(7)的关系,便可对各轴的凸轮曲线进行设计。

说明书全文

一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纸箱印刷机械的技术领域，更具体地，涉及一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法。

背景技术

[0002] 纸箱印刷机的伺服前缘送纸是通过由伺服驱动控制的进纸轮和格栅板的精确运动和适当尺寸的真空吸附纸板固定系统一起互相配合，确保了将纸板送入机器。一台纸箱印刷机械，一般只配置1个送纸单元。一旦启动进纸功能，格栅的作用是确保纸板位于进纸轮的周围位置降低，使得纸板同进纸轮接触。当进纸模式启动时，轮速几乎为零，但能通过伺服驱动迅速的加速，达到机器百分之百的切线速度并且在整个进纸冲程内维持这一速度。

[0003] 在传统方式送纸时，格栅平台两端同时下降使得纸板落在达到线速度同步的进纸轮，利用进纸轮的摩擦力将纸板送入机器，经过一小段距离与和线速度同步的拉纸辊接触，拉纸辊将纸板送入真空传送区域。因此，传统送纸都是用拉纸辊强行将指纸板从前缘送纸平台强拉送入下一工序，为保证送纸精度，拉纸辊在工作中会对纸板挤压产生足够的拉力以便达到精准送纸的目的，这样会对纸板造成一定程序的损伤。

发明内容

[0004] 本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法，在保证送纸精度不受影响的前提下不破坏纸板强度，提升印刷机的竞争力，同时精简印刷机的机械结构、提高送纸品质和提升机器的自动化控制系统，故在新的前缘送纸机构取消拉纸辊，采用先进的抬板控制方式来解决传统控制的不足。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法，其中，包括以下步骤：S1. 在人机界面上设置选择凸轮号和送纸行程与主控制器通讯，再由主控制器将凸轮号发送给运动控制器，并由此内部运算得出的运动特征参数来控制驱动模块执行相应的功能，运动控制器通过现场通讯总线与上位机人机界面及主控制器连接通讯并上传驱动模块和电机的状态数据到上位机人机界面；
S2. 根据凸轮曲线计算表达式；
S3. 当在机器送纸生产时，纸板是在送纸轮R1、送纸轮R2、抬板L1和抬板L2相互配合下传送出去的；通过人机界面选择合适的送纸行程，并通过主控制器将凸轮号发送给运动控制器，同时根据检测出来的纸板长度来对所选择的凸轮号来判断其纸板长度与凸轮号对应的理论行程的匹配度，如果匹配不通过，则需重新选择；运动控制器根据所选择的送纸行程，经过内部运算得出电机驱动的控制参数；若实际测量得出送纸行程与实际是否存在偏差，则需要重新对凸轮曲线进行设计修改。

[0006] 本发明的目的是在新设计的前缘送纸平台利用伺服控制系统的高精度和高动态响应的优点实现先进的抬板控制方式来克服上述现有技术的特点。新的前缘送纸平台采用四个电机驱动，分别两端控制：后段送纸相当于拉纸辊送纸，前段送纸相当于传统的送纸；前后格栅抬板电机使得格栅的水平达到理想状态，从而保证送纸的精度。

[0007] 按此目的设计的控制系统包括：电机驱动模块，电机，人机界面HMI（触摸屏），主控制器，运动控制器，现场通讯总线以及运动控制总线。

[0008] 本发明中，电机包括第一送纸轮电机，第二送纸轮电机，第一抬板电机，第二抬板电机。

[0009] 在①部分，送纸轮R1和R2、格栅抬板L1和L2均处于静止状态，真空吸附开启；在②部分，启动送纸功能，格栅抬板L1和L2同时下降，当格栅抬板下降至某个位置时，送纸轮R1启动；在③部分，当纸板被送至送纸轮R2时，送纸轮R1和R2线速度同步；在④部分，当纸板被送至传输轮T时，送纸轮R1和R2与传输轮T线速度同步，并且当纸板在送纸轮R1上传送一定距离后，格栅抬板L1开始上升，让后续纸板后段部分脱离与送纸轮R1的接触；在⑤部分，格栅抬板L2随着纸板传送慢慢上升，让后续纸板前段部分脱离与送纸轮R1的接触。

[0010] 将人机界面HMI、主控制器、运动控制器一同接入现场通讯总线上，主控制器作为通讯主站控制总线通讯和运动控制器的运行，运动控制器通过运行控制总线与各驱动模块连接组成驱动网络。人机界面作为上位机发送调整参数和监控设备运行，并在人机界面里编辑好单元的凸轮号参数的数据选择按钮和测试按钮。

[0011] 当进行送纸时，根据实际送纸行程与目标要求不符时，则需要根据实际偏差来调整实轴△Y和虚拟主轴△X的关系来改变的凸轮曲线，生成曲线后通过控制器内部运算得出加速度和减速度，然后利用驱动模块控制电机按照运动指令执行动作要求。通过调整曲线使得格栅抬板和送纸轮达到理想状态，从而保证送纸的精度。根据纸板长度来确定送纸行程，一个送纸行程对应一种尺寸范围的纸板，一个确定了的送纸行程对应一个凸轮号，通过人际界面修改凸轮号并通过主控制器发送给运动控制器，凸轮号的改变意味着更改了送纸轮的电子凸轮曲线，即行程Y值与虚拟主轴X的关系。

[0012] 与现有技术相比，有益效果是：本发明在新设计的前缘送纸平台利用伺服控制系统的高精度和高动态响应的优点实现先进的抬板控制方式来克服上述现有技术的特点。新的前缘送纸平台采用四个电机驱动，分别两端控制：后段送纸相当于拉纸辊送纸，前段送纸相当于传统的送纸；前后格栅抬板电机使得格栅的水平达到理想状态，从而保证送纸的精度。附图说明

[0013] 图1是本发明的送纸机构实际工作第一示意图。

[0014] 图2是本发明的送纸机构实际工作第二示意图。

[0015] 图3是本发明的送纸机构实际工作第三示意图。

[0016] 图4是本发明的送纸机构实际工作第四示意图。

[0017] 图5是本发明的送纸机构实际工作第五示意图。

[0018] 图6是本发明实轴格栅抬板与虚拟主轴的关系示意图。

[0019] 图7是本发明实轴送纸轮与虚拟主轴的关系示意图。

[0020] 图8是本发明格栅抬板高度与机械凸轮角度的关系示意图。

[0021] 图9是本发明送纸机构电气控制程序流程图。

[0022] 图10是本发明送纸机构电气实施方案示意图。

具体实施方式

[0023] 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

[0024] 如图1－5所示，在图1部分，送纸轮R1和R2、格栅抬板L1和L2均处于静止状态，真空吸附开启；在图2部分，启动送纸功能，格栅抬板L1和L2同时下降，当格栅抬板下降至某个位置时，送纸轮R1启动；在图3部分，当纸板被送至送纸轮R2时，送纸轮R1和R2线速度同步；在图4部分，当纸板被送至传输轮T时，送纸轮R1和R2与传输轮T线速度同步，并且当纸板在送纸轮R1上传送一定距离后，格栅抬板L1开始上升，让后续纸板后段部分脱离与送纸轮R1的接触；在图5部分，格栅抬板L2随着纸板传送慢慢上升，让后续纸板前段部分脱离与送纸轮R1的接触。

[0025] 如图6－8中，当进行送纸时，根据实际送纸行程与目标要求不符时，则需要根据实际偏差来调整实轴△Y和虚拟主轴△X的关系来改变图6、图7的凸轮曲线，生成曲线后通过控制器内部运算得出加速度和减速度，然后利用驱动模块控制电机按照运动指令执行动作要求。通过调整曲线使得格栅抬板和送纸轮达到理想状态，从而保证送纸的精度。根据纸板长度来确定送纸行程，一个送纸行程对应一种尺寸范围的纸板，一个确定了的送纸行程对应一个凸轮号，通过人际界面修改凸轮号并通过主控制器发送给运动控制器，凸轮号的改变意味着更改了送纸轮的电子凸轮曲线，即行程Y值与虚拟主轴X的关系。

[0026] 如图9、10中，一种纸箱印刷机送纸机构的控制方法，其中，包括以下步骤：S1. 在人机界面上设置选择凸轮号和送纸行程与主控制器通讯，再由主控制器将凸轮号发送给运动控制器，并由此内部运算得出的运动特征参数来控制驱动模块执行相应的功能，运动控制器通过现场通讯总线与上位机人机界面及主控制器连接通讯并上传驱动模块和电机的状态数据到上位机人机界面；
第一送纸轮电机、第二送纸轮电机、第一抬板电机和第二抬板电机均各自独立驱动控制。

[0027] 步骤S2中，具体凸轮曲线计算表达式为：送纸轮R1: (1)
送纸轮R2: (2)
抬板L1:   (3）
抬板L2:   （4）
抬板上下高度：   （5）；
（

）；
虚拟主轴的运动角度范围是0至360度，格栅抬板的运行角度范围也是0-360度，因此从以上公式（1）至（5）可知，格栅抬板的角度随着虚拟主轴的角度变化而变化，而抬板上下高度则随着抬板角度的变化而上下变化，由此可得出：
                  （6）
设机器生产速度为，则抬板的变化为:
           （7）
根据以上式(1)-(7)的关系,便可对各轴的凸轮曲线进行设计。

[0028] 图1－5中的图2部分，启动送纸功能，格栅抬板L1和L2同时下降，根据公式可知当格栅抬板下降至某个位置时，送纸轮R1启动，即送纸轮R1开始启动的角度；在图3部分，当纸板被送至送纸轮R2时，送纸轮R1和R2必须线速度同步，根据挡纸板与送纸轮R2的距离可推算出送纸轮R1和R2达到线速度同步的角度，那么送纸轮R2启动角度可在送纸轮R1启动角度与R1、R2达到线速度同步的角度之间选取；在图4部分，当纸板被送至传输轮T时，送纸轮R1和R2与传输轮T线速度也必须同步；根据送纸轮R2与传输轮T的距离可推算出送纸轮R1、R2与传输轮T达到线速度同步的角度；同时当纸板在送纸轮R1上传送纸板最后一段距离后，格栅抬板L1上升到位，让后续纸板后段部分脱离与送纸轮R1的接触，由公式可推算出抬板L1开始上升的角度；在图5部分，格栅抬板
L2随着纸板传送慢慢上升，让后续纸板前段部分脱离与送纸轮R1的接触，由公式可推算出抬板L2上升到位的角度，同时可推算出送纸轮R1由区往
区转换的角度，同理也可推算出送纸轮R2由区往区转换的角度。通过调整、、的值来调整整个凸轮曲线。并且预先在运动控制器模块里的CPU中
编辑送纸单元的运动逻辑控制程序和凸轮曲线控制表，以便使得凸轮号与行程一一对应。
结合已生成的凸轮曲线控制参数，以便在旋转周期内（）精确控制以上所述4个轴的位置和转速。

[0029] 步骤S3. 当在机器送纸生产时，纸板是在送纸轮R1、送纸轮R2、抬板L1和抬板L2相互配合下传送出去的；通过人机界面选择合适的送纸行程，并通过主控制器将凸轮号发送给运动控制器，同时根据检测出来的纸板长度来对所选择的凸轮号来判断其纸板长度与凸轮号对应的理论行程的匹配度，如果匹配不通过，则需重新选择；运动控制器根据所选择的送纸行程，经过内部运算得出电机驱动的控制参数；若实际测量得出送纸行程与实际是否存在偏差，则需要重新对凸轮曲线进行设计修改。

[0030] 通过上述对新型送纸机构的控制，最终使得纸板在传送的过程中避免了损伤，并且提高了送纸精度，从而提高了产品的合格率，达到提高生产效率和降低成本的目的。

[0031] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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