CN101143659B - 线轴操作装置及运行方法和烟草加工业机械 - Google Patents

线轴操作装置及运行方法和烟草加工业机械 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特别是烟草加工工业的线轴操作装置，包括一具有用于抓住一线轴的元件(3、4、5)的夹紧器(1)、一安装在该夹紧器(1)上且具有传感器(11-14、21-24)的传感器机构(2)、一从传感器机构(2)接收和处理信号的分析及控制机构(9)、以及一由该分析及控制机构(9)控制并且使夹紧器(1)移动的定位机构(10)，该操作装置的特征在于，传感器(11-14、21-24)在空间上彼此分开地设置在传感器组模块(2A、2B)中。

Description

线轴操作装置及运行方法和烟草加工业机械
技术领域
本发明涉及一种线轴操作装置、一种具有一线轴操作装置的烟草加工工业的机械以及两种用于线轴操作装置运行的相应方法。
背景技术
在包装机、例如包入机中，由辊、也叫做线轴来处理包装材料，例如纸、铝膜、塑料膜或者层压膜。这些线轴由线轴操作装置输送到开卷装置上，并且将推到该开卷装置上。烟草加工机械、例如香烟制造机也需要具有纸的线轴。
EP-A-1 157 952公开了一种用于操作由绕线的材料轨道、特别是用于烟草加工工业的产品的包皮材料轨道所形成的线轴的装置。这些线轴从一线轴垛上取下。该线轴垛采用了中间层形成，这些线轴被输送到一线轴容纳机构中。为此，一线轴支架设置在一相对于一在一托盘上提供的线轴垛可移动的门架上。该线轴支架配设有用于抓住线轴的爪式夹紧器。
WO-A-02/092483公开了用于将辊或者还有线圈输送给一种机器的一种方法和一种装置。这些辊具有一中心孔，并且确定夹紧元件或者一操作装置的至少一个参考点是否位于该辊的孔的内部。当参考点位于辊的孔的内部时，借助一夹紧元件抓住该辊。例如通过夹紧元件上的一发送装置和接收装置确定这个参考点。特别是使用了三个这样的发送和接收装置用于确定夹紧元件相对于辊的孔的定位。
US-A-5,608,818描述了一种通过一在一受控制的铰链臂上具有夹紧元件的机械手来自动抓住目的物、例如纸辊的方法。通过采集多个图象、并且紧接着计算象点分布的频率的方法，来确定目的物的位置坐标。由此确定理论的中心点，并且夹紧元件相应地向辊方向下降。
发明内容
本发明的任务是以简单的方式改进线轴的位置识别，这样就可更快速并更准确地握住、也就是抓住这个线轴。
这个任务是通过一种特别是烟草加工工业的线轴操作装置完成的。该线轴操作装置包括一具有用于抓住一线轴的元件的夹紧器。此外该装置还具有一设置在该夹紧器上的、且具有传感器的传感器机构、一从传感器机构接收并且处理信号的分析及控制机构、一被该分析及控制机构控制并且使夹紧器移动的定位机构，其中，该线轴操作装置的特征在于，传感器在空间上彼此分开地设置在传感器组模块中。通过这一措施可自动地握住或者抓住线轴。
将传感器组模块用于距离测量，这证明是根据本发明的线轴操作装置的优点。该传感器组模块当夹紧器移动时为线轴的位置确定提供可计算的信号。
在线轴操作装置的一种优选的实施方式中，传感器组模块为相同设计，并且分别包括至少两个传感器。
由于传感器组模块为相同设计，就有可能对信号进行一种统一的、并且因此简单的分析。
在线轴操作装置的另一种优选的实施方式中，准确地使两个传感器组模块分别设置四个传感器。
在这种情况中，线轴操作装置的传感器组模块优选地围着用于抓住线轴的元件进行设置。
用于抓住线轴的元件特别是设计成夹板，它们旋转对称地设置，并且沿径向方向移动。
按照这种方式，可特别简单地将一其外部尺寸设计为圆筒形、且具有圆筒形的线轴核芯的线轴抓住，其办法是或者夹板从外部向线轴的外部圆筒表面运动，或者它从内部向线轴的内部的圆筒表面运动，并且在这种情况中如此程度地移动，即可以这种方式将被夹住的线轴抬起来。
此外，这个任务还通过一种包括一根据本发明的线轴操作装置的烟草加工工业的机械得以完成。
此外，这个任务还通过一种使特别是烟草加工工业的线轴操作装置运行的方法得以完成。所述操作装置包括一用于抓住一线轴的夹紧器，其中，该方法的特征在于下述步骤：
*夹紧器抓住线轴，一分析及控制机构确定一临时的线轴核芯中心，并且夹紧器重新释放该线轴，
*一传感器通过线轴核芯沿着一条引导穿过临时的线轴核芯中心的线运动，并且记录传感器的信号变化，
*所述分析及控制机构从这些信号变化中为传感器求出一所属的线轴核芯中心BS，并且从中计算出在为传感器所求出的线轴核芯中心BS和前面所确定的临时的线轴核芯中心之间的、配属于传感器的偏移OS。
按照这种方式就可对所述传感器进行校准，因为可为每个单个的传感器确定：哪个线轴核芯中心BS是从它的信号变化中产生的，优选地其办法是确定所述在其上出现信号变化的两个位置之间的连接段的中心。这个线轴核芯中心BS使信号变化与一临时假定为正确的线轴核芯中心进行比较。在以后的用于确定线轴核芯中心BS的测量中，就可以从一开始将传感器的这个偏移OS包括在分析它的信号变化之中。
在所述方法的一种优选的实施方式中，传感器沿着所述线来回地运动、或者多次运动，这样有关的信号变化发生多次，并且从各个信号变化的平均值中为传感器计算出一所属的线轴核芯中心BS。
特别是为第二条线重复本方法。该第二条线基本垂直于第一条线延伸，这样就可沿两条彼此基本垂直延伸的、且通过这两条线所确定的方向为该传感器求出两个偏移OSx、OSy。这样就能得到有关一传感器相对于一与线轴的端面平行延伸的平面的偏差特性的、尽可能完整的信息。
上述方法步骤用于至少两个传感器、特别是用于全体传感器，证明是特别合适的。
此外，这个任务还通过用于使特别是烟草加工工业的线轴操作装置运行的方法得以完成。该操作装置具有一用于抓住一线轴的夹紧器、一设置在该夹紧器上的且具有传感器组模块的传感器机构。该方法的特征在于下述步骤：
-夹紧器通过一定位机构如此地运行，使得传感器组模块包围所述设想延长的线轴核芯，
-至少一个传感器组模块行驶通过线轴核芯，
-将所述至少一个传感器组模块的信号变化继续传输到一分析及控制机构，
-该分析及控制机构从所述至少一个传感器组模块的至少两个、特别是四个传感器的信号变化中确定一线轴核芯中心B。
使用这个方法可以特别简单并精确地确定一线轴核芯中心B。这个线轴核芯中心使得以后精确地控制夹紧器抓住线轴成为可能。
若线轴难于靠近，例如它紧靠在一侧面受限制的壁上时，可通过在一夹紧器的周围设置不同的传感器组模块如此地选择一传感器组模块，即在夹紧器运动时有关的传感器组模块的传感器行驶通过线轴核芯。
在本方法的一种特殊的实施方式中规定，从所述至少一个传感器组模块的至少两个、特别是四个传感器的信号变化中确定一线轴核芯中心B，其办法是将一圆周上的特别是四个点的位置坐标分配给所述信号变化，给各两个点形成一用于它们的中间垂直线的线性方程，并且最后将线轴核芯中心B确定为所述两个线经方程的解，也就是所述两个中间垂直线的交叉点。
若在本方法的一种优选的实施方式中，所述至少一个传感器组模块沿着线来回地运动、或者多次运动，这样就能够从多次存在的信号变化的平均值中确定线轴核芯中心B。
在本方法的一种合适的实施方式中，夹紧器紧接着根据所确定的线轴核芯中心B抓住线轴。
特别有利的是，对使线轴操作装置运行的所述方法进行下述方式的组合，即首先求出传感器的偏差，紧接着根据这些偏差来确定线轴核芯中心B。
在这种情况中，在确定一线轴核芯中心B时，特别地考虑这些为所述传感器求出的偏移OS或者OSx、OSy。
在此所描述的本发明的一种特别的优点是，可对一线轴操作装置的传感器进行校准，而为此并不需要自身的校准工具。
通常在用于测量距离的传感器中，所述信号变化是由下述原因造成的，即当一传感器进入到一线轴核芯的区域中时立即测量比较大的距离，因为不再仅测量直到线轴端面的距离。当一传感器从线轴核芯中出来时，则相反地出现信号变化，因为测量的是直到线轴端面的缩短的距离。替代测量距离，也可测量亮度值。
附图说明
下面不局限于本发明的一般构思地借助几个实施方式、并参考附图对本发明进行示范性的说明。在公开方面凡是在本文中未详细说明的根据本发明的一些细节请明确参考这些附图。这些附图是：
图1：具有一传感器机构的一夹紧器的透视简图，该夹紧器与一分析及控制机构以及一定位机构进行连接；
图2a、2b、2c：线轴以及线轴核芯端面简图，具有四个传感器的传感器组模块通过该端面被导向；
图3：线轴的一部分的平面简图；
图4：线轴核芯以及具有四个传感器的传感器组模块的平面简图，所述传感器组模块通过线轴核芯被导向；
图5：线轴的端面以及具有两个传感器组模块的线轴核芯的平面简图；
图6：线轴的一端面以及具有两个传感器组模块的线轴核芯的另一平面简图；
图7：一圆周的简图，通过建立对于圆周边缘点的中间垂直线来为该圆周确定一中心点。
附图标记表
1     夹紧器
2     传感器机构
2A    传感器组模块
2B    传感器组模块
3     用于抓住线轴的元件
4     用于抓住线轴的元件
5     用于抓住线轴的元件
6     夹紧器的中心点
7     线轴核芯
8     线轴核芯的允许位置的包络线
9     分析及控制机构
10    定位机构
11    距离测量传感器
12    距离测量传感器
13    距离测量传感器
14    距离测量传感器
21    距离测量传感器
22    距离测量传感器
23    距离测量传感器
24    距离测量传感器
具体实施方式
在下述附图中相同的或者相同类型的元件或者相应的元件采用同一附图标记，这样就排除了相应的新的介绍，并且只对在这些附图中所示实施例相对于第一实施例的差别进行说明。
在图1中示出了具有一传感器机构2的一夹紧器1的简单的透视图。该传感器机构2和一分析及控制机构9以及一定位机构10相连接。夹紧器1设计成用于抓住一未示出的线轴。该线轴例如从一托盘上取下来，并且放置到一开卷装置上。夹紧器1具有三个设计成夹紧块的元件3、4、5。这些元件引入到一在图1中未示出的线轴核芯7中，并且在那里进而用于抓住线轴而张开。为此，要求将夹紧器1如此地定位在线轴上，即可将夹紧块3、4、5引入到线轴核芯7中。例如在EP-A-1 157 952中公开了一种其结构可比较的夹紧器1。围绕着夹紧块3、4、5设置了两个传感器组模块2A和2B。该传感器组模块2A和2B为相同设计，并且分别具有四个传感器11-14和21-24。这些传感器11-14、21-24是一种用于距离测量的传感器。
图2a、2b和2c示出了线轴和线轴核芯7的端面的三个简图。通过它们使得一具有四个传感器11-14的传感器组模块2A被导向。这些简图反映了通过传感器组模块2A在线轴核芯上运动所产生的时间曲线。在这些情况中涉及的是一种校准过程，其中，传感器11通过线轴核芯7沿着箭头方向沿着需线被导向。在图2a中传感器11还不位于线轴核芯7的区域之中，在图2b中传感器11刚好进入到线轴核芯7的区域中，这样，应该记录一次信号变化，并且在图2C中传感器11在虚线上又返回去了，这样应在传感器11上又记录一次信号变化。
图3示出一种线轴核芯7的一部分的平面图，并且特别地示出，线条11和12通过沿Y方向临时的线轴核芯中心的变化ΔY对X方向的信号变化ΔX只有微小的影响。其结果是当一传感器11-12、21-24沿着线条11或12通过临时的线轴核芯中心被导向时，即使临时的线轴核芯中心的选择不准确，也仍然会记录下可靠的信号变化。
图4示出一线轴核芯7以及一具有四个传感器11-14的传感器组模块2A的平面简图，该模块通过线轴核芯7被导向。在这种情况中，位置1.、2.、3.和4.分别相当于传感器组模块2A的一个位置，其中，传感器11-14依次沿着一条线通过临时的线轴核芯中心被导向。
在图5中示出线轴的一端面以及一具有两个传感器组模块2A和2B的线轴核芯7的平面图。在此未示出的夹紧器1是如此移动的，即传感器组模块2A、2B包围着想象延长的线轴核芯7。为此规定了线轴核芯7的可能的位置的一条包络线8，该包络线是传感器11-14、21-24的界限，确切地说是以这样一种方式：传感器11-14、21-24在确定临时的线轴核芯中心之前必须都位于线轴核芯7之外。此外还在图5中示出了一未示出的夹紧器1的一夹紧器中心点6。该中心点例如用作临时的线轴核芯中心的预定点。
图6示出一线轴以及一具有两个传感器组模块2A和2B的线轴核芯7的端面的平面简图。其中正好是满足了这样的条件，即所有的传感器11-14、21-24都位于线轴7之外。
图7示出了一圆周，通过建立中间垂直线g和h为该圆周确定了一中心点。该圆周相当于线轴核芯7，点SP1、SP2、SP3和SP4相当于传感器11-14、21-24之一在其上记录有信号变化的各个部位。为点SP1和SP3设计了中间垂直线g，为SP2和SP4设计了中间垂直线h。这两个中间垂直线g和h的交叉点确定一线轴核芯中心B。可用简单的数学方法来确定所述交叉点的坐标，并且因此确定线轴核芯中心B的坐标。

Claims (7)

1.烟草加工工业的线轴操作装置，包括一具有用于抓住线轴的元件(3、4、5)的夹紧器、一设置在夹紧器(1)上且具有用于测量距离的传感器(11-14、21-24)的传感器机构(2)、一从传感器机构(2)接收和处理信号的分析及控制机构(9)、以及一定位机构(10)，该定位机构由分析及控制机构(9)进行控制并且使夹紧器(1)移动，其特征在于，所述用于测量距离的传感器(11-14、21-24)在空间上彼此分开地设置在传感器组模块(2A、2B)中，其中所述传感器机构(2)包括正好两个分别具有四个用于测量距离的传感器(11-14、21-24)的传感器组模块(2A、2B)，其中所述传感器组模块(2A、2B)被设置在用于抓住线轴的元件(3、4、5)周围。
2.按照权利要求1所述的线轴操作装置，其特征在于，传感器组模块(2A、2B)相同地构成。
3.按照权利要求1所述的线轴操作装置，其特征在于，用于抓住线轴的元件(3、4、5)构成为夹板，它们旋转对称地设置，并且能够沿径向方向移动。
4.具有按照权利要求1至3中任一项所述的线轴操作装置的烟草加工工业机械。
5.用于使烟草加工工业的线轴操作装置运行的方法，该装置包括一用于抓住一线轴的夹紧器(1)和一设置在该夹紧器(1)上的、且具有两个分别具有四个用于测量距离的传感器(11-14、21-24)的传感器组模块(2A、2B)的传感器机构(2)，其特征在于下述步骤：
-通过一定位机构(10)如此地移动所述夹紧器(1)，使得传感器组模块(2A、2B)包围延长设想的线轴核芯，
-至少一个传感器组模块(2A、2B)沿着一条平行于所述线轴的端面走向的线行驶通过线轴核芯(7)，
-将所述至少一个传感器组模块(2A、2B)的用于测量距离的传感器(11-14、21-24)的信号变化传输到分析及控制机构(9)，
-分析及控制机构(9)从所述至少一个传感器组模块(2A、2B)的四个用于测量距离的传感器(11-14、21-24)的信号变化中确定一线轴核芯中心B，其办法是将一圆周上的四个点的位置坐标分配给所述信号变化，分别给两个点形成一用于它们的中间垂直线的线性方程，并且最后将线轴核芯中心点B确定为所述两个线性方程的解、也就是所述两个中间垂直线的交叉点。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述至少一个传感器组模块(2A、2B)沿着所述线来回地运动，或者多次运动，这样信号有多次变化，并且从这些信号变化的平均值中确定一线轴核芯中心B。
7.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，夹紧器(1)根据已确定的线轴核芯中心B抓住线轴。
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