CN101799669A - 纸品包装袋生产机械的自动堵纸故障检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸品包装袋生产机械的自动堵纸故障检测系统及方法，微处理器分别连接光电传感器、旋转编码器、机械传动单元和故障显示单元。旋转编码器设置于生产机械的机械传动单元的相关转轴上，光电传感器的检测探头设置于生产机械的各易堵纸部位。微处理器根据编码器反馈计算机械传动单元转轴转速信号并计算转轴的运行速度，根据此运行速度和纸张长度计算出纸张走过每个不同位置的检测探头所需的时间上限参数，根据时间上限参数判断堵纸故障，本发明检测精度高，速度快，对不同厚度和大小的纸张无需调整，便于保存故障时间和次数等信息，有利于进一步改善机器性能。

Description

纸品包装袋生产机械的自动堵纸故障检测系统及方法

技术领域

本发明涉及自动纸品包装袋生产机械以及自动化测控系统，尤其涉及对纸品包装袋生产机械的纸张在运行过程中出现的堵纸故障进行检测和处理的系统。

背景技术

自动纸品包装袋生产机械是一种高质量、高效率制作各类纸袋和信封的专用设备，它具有折痕、折叠、开窗、贴膜、压易撕线、涂口胶等功能。其传动系统是一个多轴驱动的协调控制系统，由于机器的不同部位的负载特性及传动特性都随时会发生变化，从而使各个机器单元之间的走纸速度产生不一致；另一方面，通过齿轮传动到各个机器单元的运动部件，由于传动部分零件与纸张的摩察系数不一致或传动部分的一致性差异，也容易使纸张在某一工位上不能继续按要求移动，致使纸张堆积在某一位置上，这种现象称为堵纸现象。堵纸现象的产生不仅影响生产的顺利进行，降低生产效率，而且还会造成废品产生。所以，及时对堵纸现象进行检测，迅速使故障部位停机，并采取相应的措施排除故障就显得尤为重要。

目前，纸品包装袋生产机械的堵纸故障常用弹簧金属片检测，将弹簧金属片做成一杠杆装置，当积压在弹簧金属片一端下面的纸张张数多于一张、纸张的厚度超过一定的限度时，弹簧金属片的另一端在杠杆的作用下产生位移，从而发出堵纸信号。这种检测方法的缺陷是：反应不灵敏，检测精度低，当纸张的厚度不同时需要调整装置，且调整不方便。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中机械检测方式的缺陷，提供了一种用于纸品包装袋生产机械中的能及时对堵纸现象进行准确检测、判断与处理的检测及处理系统。

本发明的另一目的是提供上述检测系统的检测方法。

本发明检测系统采用的技术方案是：微处理器分别连接光电传感器、旋转编码器、机械传动单元和故障显示单元。旋转编码器设置于生产机械的机械传动单元的相关转轴上，光电传感器的检测探头设置于生产机械的各易堵纸部位。

本发明检测方法采用的技术方案是：生产机械上电运行后，微处理器根据编码器反馈计算机械传动单元转轴转速信号并计算转轴的运行速度，根据此运行速度和纸张长度计算出纸张走过每个不同位置的检测探头所需的时间上限参数，并存储在微处理器中，当纸张经过检测探头时，光电传感器发出相应信号至微处理器，启动微处理器内部的定时器，若定时时间没有超过所述时间上限参数，则没有堵纸故障发生，回到刚开始步骤，若定时时间超过所述时间上限参数，则有堵纸故障发生，微处理器将其内部相应堵纸标志位置位，根据不同的堵纸标志位置位控制机械传动单元实现生产机械相应位置的自动停机。最后，微处理器根据不同堵纸标志位置位，将堵纸信息传递至故障显示单元，实现故障信息显示。

本发明的有益效果是：采用光电传感器检测的方法，检测精度高，速度快，对不同厚度和大小的纸张无需调整，且便于保存故障时间和次数等信息，有利于进一步改善机器性能。

附图说明

图1是本发明检测系统的结构连接图；

图2是本发明检测方法的流程图。

具体实施方式

常用的纸品包装袋生产机械的工作流程包括：给纸→纵压痕→横压痕→开窗→涂胶→贴膜→边角折叠→边角上胶→折叠→涂口胶→贴纸→烘干→收集→计数及分组包装等环节。上述流程中的各功能环节构成一条生产流水线。为了保证流水线的畅通生产，在易堵纸的部位装有光电传感器，如在纵(横)压痕、涂胶前后和折叠部位安装光电传感器。

图1中，本发明检测系统由微处理器1、分别连接微处理器1的光电传感器2及其检测探头6、故障显示单元3、机械传动单元4和编码器5组成。编码器5为旋转编码器，安装在生产机械的机械传动单元4的相关转轴上，用来测量相关转轴的转速，并以脉冲作为输出信号输入到微处理器1。各个光电传感器2的检测探头6设置在纸张通过路径上的易堵纸部位，用于生产过程中走纸是否顺畅的检测。各个光电传感器2的开关信号分别接到微处理器1的输入点，调节光电传感器2，在探头6检测到有纸时内部电路设置为接通状态，无纸时设置为断开状态，光电传感器2用来检测每一纸张到达和离开探头6位置的时间，即纸张通过探头6位置的时间。微处理器1采用堵纸检测算法来判断探头6所在位置上是否有堵纸。

堵纸的判断与处理由微处理器1来实现，该微处理器1通常与生产过程控制共用一个微处理器，如可编程逻辑控制器、单片机、数字信号处理器和工业控制计算机等。微处理器1可安装在纸品包装袋生产机械的控制箱中。

微处理器1中有根据纸袋纸张长短和纸袋包装机的运行速度而预置的通过时间的上限。在生产过程中，微处理器1不断检测由光电传感器2检测每一纸张到达和离开特定位置的时间，即纸张通过特定位置的时间。光电传感器2通常可设置为：当某一纸张到达光电传感器2的检测探头6位置时，光电传感器2内部电路由断开变为接通状态，在其输出端产生一个正跳变信号，即脉冲的上升沿，将此信号输入到微处理器1，启动微处理器1内部的定时器开始计时；当纸张离开光电传感器2的检测探头6位置时，光电传感器2内部电路由接通变为断开状态，在其输出端产生一个负跳变信号，即脉冲的下降沿，此信号输入到微处理器1，使微处理器1内部的定时器结束计时。脉冲的宽度，即脉冲的上升沿与下降沿的时间间隔就是纸张通过检测探头6位置的时间。由于纸张通过检测探头6位置的时间与纸张的长度和走纸的速度有关，纸张的长度事先已设置并存储在微处理器1中，由此可计算出纸张通过探头6位置的时间。考虑留有一定的余量后，确定一个通过的时间上限参数，该时间上限参数由微处理器1根据纸张的长度和走纸的速度自动确定。当纸张停留在检测探头6位置的时间超过预先确定的通过时间的上限参数时，微处理器1就作出有堵纸产生的判断，并发出相应的堵纸故障和处理信号。在堵纸故障发生时，根据故障发生的不同位置，微处理器1发送故障处理信号给电机控制器，电机控制器控制机械传动单元4，实现机器相应位置传动部件的自动停机，同时，故障显示单元3显示故障的具体位置信息，方便操作人员检修，并存储该故障信息，以便日后分析堵纸故障发生的原因，从而改进设计，完善性能。故障显示单元3由触摸屏或CRT等其它显示设备来实现，安装在控制箱面板上或便于观察的单独的支架上。触摸屏可接收来自微处理器1的堵纸故障信息，显示堵纸故障位置、时间和次数等信息，可与整个控制系统共用，作为系统的输入输出设备。

本发明检测方法见图2，具体检测及判断流程如下：

第一步：生产机械上电运行后，微处理器1根据编码器5反馈回来的计算机械传动单元4的转轴的转速信号，调用参数计算子程序自动计算各个转轴的运行速度，并根据此速度和纸张长度计算出纸张走过每个不同位置的探头6所需要的时间上限参数，即走一张纸所需时间的上限参数。计算过程如下：假设编码器5的线数为R，即每转1转编码器5输出R个脉冲，则在微处理器1内部设定250毫秒的定时中断，在中断程序里根据编码器5的反馈脉冲计算转轴的转速。假定相应位置的转轴每转一转就走过一张纸，则转轴的旋转速度也就是纸张的传送速度，用N表示，设n为250毫秒内微处理器1的计数器接收到的编码器5的脉冲数，其计算公式为：

$N=\frac{4\×60n}{R}=\frac{240n}{R}$ (单位：r/min)

走一张纸所需时间T为：

$T=\frac{R}{4n}$ (单位：秒)

走一张纸所需的时间上限参数T₁就是走一张纸所需时间T加上一定的时间余量T₂，即

T₁＝T+T₂                 (单位：秒)

第二步：微处理器1根据上面计算出的纸张走过每个探头6所需要的时间上限参数，将这些参数分别存储在微处理器1的内部存储区中。纸张经过某个光电传感器2的检测探头6时就会启动微处理器1内部的定时器。如果定时的时间没有超过所规定的时间上限参数，则说明没有堵纸故障发生，回到第一步；如果定时的时间超过所规定的时间上限参数，则说明有堵纸故障发生，微处理器1将其内部的相应堵纸标志位置位，根据不同的堵纸标志位置位控制机械传动单元4来实现机器相应位置的自动停机。

第三步：根据堵纸发生的不同位置，微处理器1根据不同标志位置位，将堵纸信息传递给故障显示单元3，方便工作人员检修。

Claims (3)

1.一种纸品包装袋生产机械的自动堵纸故障检测系统，包括机械传动单元(4)和微处理器(1)，其特征是：所述微处理器(1)分别连接光电传感器(2)，故障显示单元(3)、机械传动单元(4)和编码器(5)；编码器(5)设置于生产机械的机械传动单元(4)转轴上，光电传感器(2)的检测探头(6)设置于生产机械的各易堵纸部位。

2.一种纸品包装袋生产机械的自动堵纸故障检测方法：其特征是采用如下步骤：

1)生产机械上电运行后，微处理器(1)根据编码器(5)反馈计算机械传动单元(4)转轴转速信号并计算转轴的运行速度，根据此运行速度和纸张长度计算出纸张走过每个不同位置的检测探头(6)所需的时间上限参数，并存储在微处理器(1)中；

2)当纸张经过检测探头(6)时，光电传感器(2)发出相应信号至微处理器(1)，启动微处理器(1)内部的定时器，若定时时间没有超过所述时间上限参数，则没有堵纸故障发生，回到步骤1)，若定时时间超过所述时间上限参数，则有堵纸故障发生，微处理器(1)将其内部相应堵纸标志位置位，根据不同的堵纸标志位置位控制机械传动单元(4)实现生产机械相应位置的自动停机；

3)微处理器(1)根据不同堵纸标志位置位，将堵纸信息传递至故障显示单元(3)，实现故障信息显示。

3.根据权利要求2所述的纸品包装袋生产机械的自动堵纸故障检测方法：其特征是：步骤1)中时间上限参数T₁的计算公式为：

$N=\frac{240n}{R}$

$T=\frac{R}{4n}$

T₁＝T+T₂

R为编码器(5)的线数，N为纸张的传送速度，T为走一张纸所需时间，T₂为一定的时间余量。

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