CN101125468B - 一种使砧辊和刀辊线速度一致的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种使砧辊和刀辊线速度一致的方法和装置，是一种在制造纸箱的纸板上压切线出痕迹以便折叠的模切机上使用的方法和装置。本发明包括一个机架和安装在机架上的砧辊，以及在砧辊下方通过调整刀辊和砧辊之间间隙的步进电机调整装置安装在机架上的刀辊，所述的砧辊由通过减速器传动的砧辊伺服电机驱动；所述的刀辊由通过减速器传动的刀辊伺服电机驱动；所述的砧辊伺服电机、刀辊伺服电机、步进电机调整装置的步进电机与多轴控制器电连接。本发明使用两个伺服电机分别驱动砧辊和刀辊，利用电控的方法实现了两辊线速度的一致，以简单的电控方式解决了复杂的机械结构所难以解决的问题，通过编码器的反馈实现两个辊子线速度高精度同步。

Description

一种使砧辊和刀辊线速度一致的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种使砧辊和刀辊线速度一致的方法和装置，是一种应用在制造包装纸箱的机械上应用的方法和装置，是一种在制造纸箱的纸板上切线或压出痕迹以便折叠的模切机上使用的方法和装置。

背景技术

公知的模切机通常有两个碾压辊，一个由橡胶制成的砧辊，一个带有凸起棱条的刀辊。两个碾压辊一上一下，中间留出一条缝隙可以使纸板通过。碾压辊表面较软且摩擦力较大，主要起带动纸板运动和作为刀棱的砧垫。刀辊上的棱条就是所谓的“刀”，是碾压出纸板上折痕的主要用具。在理想情况下，两个碾压辊的轮外缘线速度在两辊之间的缝隙处方向相同、速度相同。纸板通过两辊之间的缝隙时，砧辊带动纸板向前运动，同时刀辊压出纸箱折叠的刀痕。传统的模切机的砧辊和刀辊用同一电机带动，在两辊直径确定的情况下，为保证线速度相同，两个辊之间用齿轮传动，可以达到满意的模切效果。但在实际工作过程中砧辊是要磨损的，磨损的砧辊表面凹凸不平，必须打磨平整。经打磨后的砧辊直径缩小，如果按照原来的齿轮传动比带动刀辊和砧辊，两辊之间缝隙的线速度就发生变化。必须调整两辊之间齿轮传动比，降低砧辊的转速，使两辊之间缝隙的线速度再次相同。这个调整过程是复杂的。由于齿轮受到齿数、模数、节园、中心距等因素的影响，很难达到精确的线速度要求，只能近似的达到所要求的线速度。虽然传统的模切机在两辊之间的传动上下了许多功夫，以尽可能的保证在每次打磨砧辊后的线速度一致。但无论如何，依靠更换齿轮改变的速度的方法，其产生的速度曲线都是阶梯型的，无法达到连续的曲线水平。这对于砧辊的寿命是十分不利的，无论砧辊的磨损程度如何都要打磨到齿轮速比要求的直径。或者说砧辊的打磨厚度不是取决于磨损的程度，而是取决于传动系统的变速程度。而传动系统的变速曲线越平滑、台阶越小则成本越高，这成了模切机购置成本和使用成本不可调和的矛盾。

发明内容

为克服现有技术的问题，本发明提出一种使砧辊和刀辊线速度一致的方法和装置。本发明抛弃了传统模切机两辊之间复杂的传动系统，用一对伺服电机分别带动刀辊和砧辊，利用伺服电机转速的可控性，根据精确的计算始终保持两辊的线速度相同。

本发明的目的是这样实现的：一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置，包括一个机架和安装在机架上的砧辊，所述的砧辊由通过减速器传动的砧辊伺服电机驱动，在砧辊下方通过调整刀辊和砧辊之间间隙的步进电机配合丝杠的调整装置安装在机架上的刀辊；所述的刀辊由通过减速器传动的刀辊伺服电机驱动；所述的砧辊伺服电机、刀辊伺服电机、步进电机与多轴控制器电连接；调整砧辊和刀辊线速度一致时，采用如下步骤：

打磨砧辊后使用测量装置对砧辊的外径进行测量；

用确定的刀辊外圆周面上的线速度与砧辊的外径计算出砧辊的转速；

通过多轴控制器和所述调整装置调整刀辊和砧辊之间的间隙；

多轴控制器通过刀辊伺服电机转角编码器和砧辊伺服电机转角编码器精确控制刀辊伺服电机和砧辊伺服电机的转速。

本发明产生的有益效果是：本发明所述方法使用两个伺服电机分别驱动砧辊和刀辊，利用电控的方法实现了两辊线速度的一致，以简单的电控方式解决了复杂的机械结构所难以解决的问题，这是当代电子控制引进传统的机械领域所带来的最直接的结果，代表了现代机械工业变革趋势。本发明所述的装置在两个分别带动刀辊和砧辊的伺服电机上安装有测量辊子转动角度的角位移编码器，通过编码器的反馈实现两个辊子外圆周线速度高精度同步。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一中所述一种使砧辊和刀辊线速度一致的方法的流程示意框图；

图2是本发明实施例一、四所述一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置结构示意图；

图3是本发明实施例二所述一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置的示意图；

图4是本发明实施例三所述一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置中安装了砧辊、刀辊伺服电机转角编码器的示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种使砧辊和刀辊线速度一致的方法，其流程见图1的示意框图。这种方法使用的装置如图2所示，包括：刀辊1、带动刀辊的刀辊伺服电机6，刀辊伺服电机转角编码器8、砧辊2、带动砧辊的砧辊伺服电机5、砧辊伺服电机转角编码器7、测量砧辊直径的装置3、调整砧辊和刀辊之间间隙的步进电机调整装置10，多轴控制器9，其所述方法的步骤：

打磨砧辊后使用测量装置对砧辊的外径进行测量。打磨砧辊后进行测量，可以进行人工测量，使用传统的测量工具，例如千分尺、卡尺或者卡钳等等，只要精度符合要求就可以。人工测量后将测得的数据输入多轴控制器。也可以使用安装在打磨装置上的传感器测量砧辊的外径，使用的传感器可以是接触式的也可以是非接触式的，测得的数据直接通过数据链接入多轴控制器。

用确定的刀辊外圆周面上的线速度与砧辊的外径计算出砧辊的转速。在通常情况下刀辊的外圆周线速度是确定的。本实施例所述的装置所安装的模切机与一种印刷纸箱外包装的印刷机连接在一起，前面印刷机印刷出色彩鲜艳的包装纸盒板直接进入本实施例所述的模切机进行切模，以便纸箱成型。这就要求模切机的压模速度与印刷机同步。传统的模切机与印刷机的联动十分复杂，需要一套齿轮传动系统。而本实施例使用了伺服电机，如果前面的印刷机也使用伺服电机并使用多轴控制器对印刷机的所有电机进行统一的控制，则模切机的伺服电机可以直接使用印刷机的控制系统，也就是说直接与印刷机控制统一。这样模切机的刀辊外圆周线速度是由前面印刷机的印刷速度决定的，而刀辊的直径是一定的，所以刀辊的转速也确定了。需要确定的是砧辊的转速。因为刀辊和砧辊要以同样的外圆周线速度转动才能实现对纸板的平稳模切，因此要求砧辊的外圆周线速度与刀辊的外圆周相同。刀辊的外圆周线速度已知砧辊的外圆直径也已测得，所以可以很容易的计算出砧辊的转速。

通过多轴控制器和步进电机调整装置刀辊和砧辊之间的间隙。刀辊和砧辊中间的缝隙是通过纸板的，两辊的相向转动在缝隙中产生一个使纸板向前的运动，所以缝隙的大小十分重要，缝隙太大则加持纸板的力不够大，运动不平稳，刀辊也无法在纸板上压出合格的压痕；缝隙过小则会将纸板压变形，无法正常生产。调整砧辊和刀辊之间的缝隙实际就是调整两辊转动轴之间的中心距，可以将一个辊固定，移动另一个辊，实现两者之间的缝隙调整。

多轴控制器通过刀辊伺服电机转角编码器和砧辊伺服电机转角编码器精确控制刀辊伺服电机和砧辊伺服电机的转速。这一过程出现在模切机正常运行的过程中。模切机在运行过程中对速度的要求十分严格，作为纸箱的制造，在纸箱上印刷出精美的图案并在纸箱的正确位置上，是制造高质量纸箱的基本要求。而所印刷的图案在纸箱上的正确位置就取决于模切机与印刷机的同步。传统的印刷机与模切机的同步由于是机械传动，要达到完全的同步成本较高。而本实施例由于安全抛弃了机械传动，其同步完全由多轴控制器控制，在通过安装在伺服电机上的转角位置编码器对伺服电机的转动角度进行监控，随时修正伺服电机的转动角度，使多个伺服电机的转动角度精确同步，所达到的同步效果是机械系统难以达到的，可以生产出高质量的产品。由于甩掉了机械传动，机器本身的成本大大降低。

实施例二：

本实施例是一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置，是实现实施例一所述方法的装置，该装置如图3所示。

本实施例包括一个作为整个机器骨架机架4。

安装在机架上的砧辊2，砧辊表面是柔性的橡胶或朔料，具有较好的耐磨性和弹性，表面摩擦力较大，可以带动纸板向前运动。

在砧辊下方通过调整刀辊和砧辊之间间隙的步进电机调整装置10安装在机架上的刀辊1。刀辊是模切机在纸板上压出折痕的主要装置，通过与砧辊的配合，一方面带动纸板向前运动，同时利用刀辊上突起的棱条在纸板上压出折痕。

为调整砧辊和刀辊之间的间隙，在本实施例中固定砧辊的转动轴，移动刀辊的转动轴，借此调整两辊转动轴之间的中心距。刀辊转动轴的移动可以有许多中方法，本实施例采用的是步进电机配合丝杠，可以精确的调整两辊之间的缝隙。

砧辊由通过减速器传动的砧辊伺服电机6驱动。刀辊由通过减速器传动的刀辊伺服电机5驱动。这是本发明的关键，使用两个伺服电机，而不是使用复杂的机械传动系统，使用电器控制的方法实现同步。即简化了结构又提高了同步精度，更重要的是可以十分方便的与印刷即实现同步，有力的支持了纸箱图案的印刷质量的提高。

砧辊伺服电机、刀辊伺服电机、步进电机调整装置的步进电机与多轴控制器9电连接。本实施例所使用的多轴控制器是PMAC，这是一种系统鲁棒性很好的控制器，十分适合在生产线中对多个控制点进行控制。在本实施例中实际使用的是控制多台印刷机的印刷生产线的多轴控制器，本实施例作为印刷生产线的末端，安装在印刷生产线上，所以需要控制的电机直接链接在印刷生产线的多轴控制器上，进行数据交换和受控。

实施例三：

本实施例是实施例二的改进，结构如图4所示。砧辊伺服电机5的轴端未连接减速器的一端连接有测量砧辊伺服电机转动角度的砧辊伺服电机转角编码器7。刀辊伺服电机6的轴端未连接减速器的一端连接有测量刀辊伺服电机转动角度的刀辊伺服电机转角编码器8。砧辊伺服电机转角编码器、刀辊伺服电机转角编码器与多轴控制器电连接。

实施例四：

本实施例是实施例二的改进，结构如图2所示。砧辊上方或侧面安装有砧辊打磨和砧辊直径测量装置3，砧辊打磨和直径测量装置与多轴控制器电连接。

Claims (3)

1.一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置，包括一个机架和安装在机架上的砧辊，所述的砧辊由通过减速器传动的砧辊伺服电机驱动，其特征在于，在砧辊下方通过调整刀辊和砧辊之间间隙的步进电机配合丝杠的调整装置安装在机架上的刀辊；所述的刀辊由通过减速器传动的刀辊伺服电机驱动；所述的砧辊伺服电机、刀辊伺服电机、步进电机与多轴控制器电连接；调整砧辊和刀辊线速度一致时，采用如下步骤：

打磨砧辊后使用测量装置对砧辊的外径进行测量；

用确定的刀辊外圆周面上的线速度与砧辊的外径计算出砧辊的转速；

通过多轴控制器和所述调整装置调整刀辊和砧辊之间的间隙；

多轴控制器通过刀辊伺服电机转角编码器和砧辊伺服电机转角编码器精确控制刀辊伺服电机和砧辊伺服电机的转速。

2.根据权利要求1所述的一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置，其特征在于，所述的砧辊伺服电机的轴端未连接减速器的一端连接有测量砧辊伺服电机转动角度的砧辊伺服电机转角编码器；所述的刀辊伺服电机的轴端未连接减速器的一端连接有测量刀辊伺服电机转动角度的刀辊伺服电机转角编码器；所述的砧辊伺服电机转角编码器、刀辊伺服电机转角编码器与多轴控制器电连接。

3.根据权利要求1所述的一种使砧辊和刀辊线速度一致的装置，其特征在于，所述的砧辊上方或侧面安装有所述测量装置，所述测量装置为砧辊打磨和砧辊直径测量装置，所述的砧辊打磨和直径测量装置与多轴控制器电连接。

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