CN102699942B - 一种切割机提速方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种切割机提速方法，给料电机和动刀以最高的效率配合完成每个周期的切割任务，霍尔元件检测到动刀往复一个周期后，即驱动所述给料电机送料，开始新一周期的工作；运行一段时间后，动刀也向预定的切割方向运动；当料带走到位后，停止所述给料电机，驱动所述动刀进行切割；最后将所述动刀复位，准备下一周期的工作。本发明改进了切割机上动刀的运动方式，按照计算好的时间启动，当给料电机给料完毕后，动刀恰好在切割位置，从而使最小切割周期缩短了动刀运行时间的时长，提高了切割机的工作效率，尤其是当给料电机以最大速率运行，切割量提高最明显。
Description
技术领域
本发明涉及工业切割机领域，具体涉及的是一种切割机提速方法。
背景技术
工业切割机的主要工作是代替人工把成卷的物料切分成独立的小袋，方便后续的投入使用，比如脱氧剂往往是成卷制造的，利用切割机切割成每一小袋，再放入食品中，可有效地抑制霉菌的生长。目前使用的切割机逻辑顺序如下：
(A)给料电机给料；
(B)光电对管检测到给过一袋后停止给料电机，此时密封区中间位置恰好停在刀口；
(C)动刀电机动作，切掉一袋；
(D)霍尔元件检测到动刀往复一个周期后停止动刀电机；
(E)重复(A)步。
从上述步骤可以看出，动刀电机是在物料已经到达切割位置后才开始动作，这就使得每一切割周期变长。实验测得，该类型切割机对袋长43mm脱氧剂的切割能力为237袋/min。为了满足用户更高的生产需求，增加切割机单位时间的切割数量，通过改进切割机工作逻辑顺序，提出了一种切割机提速的方法。
发明内容
技术问题：针对现有技术上存在的不足，本发明的目的在于提供一种加快切割机切割速度的方法，通过改进切割机工作逻辑顺序，特别是改进动刀电机的运行，缩短切割机的每一工作周期，提高单位时间的切割量。
技术方案：为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种切割机提速方法，包括以下步骤：
步骤201：开始；
步骤202：初始化工作参数；
步骤203：判断所述霍尔元件是否检测到所述动刀的复位信号，如果检测到，进入步骤204；否则转到步骤208；
步骤204：所述给料电机启动，以设定参数值所对应的速度运行，开始送料；
步骤205：给料电机运行一段时间后，动刀也向预定的切割方向运动；所述动刀的启动时间采用如下方式确定：设给料电机开始运行到停止的时间为t1，所述动刀开始运行到切割位置的时间为t2，那么动刀开始动作时间为Δt＝t1-t2，即所述给料电机运行Δt时间后，动刀开始启动，即可保证两者协调运行；
步骤206：判断所述光电传感器是否检测到切割信号，如果检测到，进入步骤207，否则转到步骤209；
步骤207：停止所述给料电机的运行，驱动所述动刀进行切割；
步骤208：所述动刀复位；
步骤209：系统故障报警。
其中，步骤206中，利用所述光电传感器检测走料长度，使料带走到标准待切割位置。
其中，步骤206中，所述光电传感器通过物料检测方式获得切割信号，具体方法是：光电传感器检测到物料底边后，再运行一定的距离D50，至下一个黑标中间线处停止，并给出一个切割信号；光电传感器在检测到物料底边之后D50的范围内不接受检测信号；对于每卷料的最后三袋，运行一个袋长D52的距离后，直接给刀切割；其中，D50表示物料底边到下一个黑标中心的距离，D52表示一个袋长的距离。
步骤206中，光电传感器也可以通过光点检测方式获得切割信号，具体方法是：光电传感器检测到黑标边沿，即黑标由黑变白时，再运行一定的距离D51，至下一个黑标中间线处停止并给出一个切割信号；光电传感器在检测到物料底边之后的D51的范围内不接受检测信号；对于每卷料的最后三袋，需要运行一个袋长D52的距离后，直接给刀切割；其中，D51表示前一个黑标边沿到下一个黑标中心线的距离，D52表示一个袋长的距离。
其中，步骤206中，如果所述光电传感器在运行三个物料袋长的时间内没有检测到切割信号，则说明存在缺包或漏包严重的情况，则转入步骤209，驱动警报器，进行故障报警。
其中，步骤207中，在动刀运动到待切割位置时，动刀的刀头与定刀的刀头间隔有至少一个物料厚度的距离。
给料电机和动刀以最高的效率配合完成每个周期的切割任务，一旦霍尔元件检测到所述动刀往复一个周期后，即驱动所述给料电机送料，开始新一周期的工作；运行一段计算好的时间后，所述动刀也向预定的切割方向运动；在料带传输过程中，一组光电传感器用于检测切割信号，光电编码器用于走料的长度检测；当料带走到位后，停止所述给料电机，驱动所述动刀进行切割；最后将所述动刀复位，准备下一周期的工作。如果所述光电传感器在一段时间内没有检测到切割信号，则进行故障报警。
有益效果：本发明改进了切割机上动刀的运动方式，按照计算好的时间启动，当给料电机给料完毕后，动刀恰好在切割位置，从而使最小切割周期缩短了动刀运行时间t2的时长，提高了切割机的工作效率，尤其是当给料电机以最大速率运行(即运行时间t1最小)时，切割量提高最明显。
附图说明
图1为本发明设备布置示意图；
图2为本发明的流程图；
图3为本发明方法中物料检测走料距离示意图；
图4为本发明方法中光点检测走料距离示意图；
图5为提速前的动刀运动方式图；
图6为提速后的动刀运动方式图。
具体实施方式：
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明所使用的切割机包括给料电机101、动刀102、定刀、霍尔元件103、光电传感器104和光电编码器105。光电编码器105安装在给料电机101的转轴上，用以检测走料长度；一组光电传感器104安装在料带两侧，用以检测切割信号；霍尔元件103安装在动刀102处，用以检测动刀是否复位。
本发明方法中，要求给料电机101和动刀102以最高的效率配合完成每个周期的切割任务。霍尔元件103给出复位信号以后，表示新一周期的工作开始，此时给料电机101开始送料；运行Δt时间后，动刀102也向预定的切割方向运动；当料带走到待切割位置后，停止给料电机101，驱动动刀102进行切割；切割完毕后，将动刀102复位，准备下一周期的工作。
在一个单位切割周期内，所述动刀102不是等待所述给料电机101给料完毕停止后再开始动作，而是在所述给料电机101运行时就动作，使得给料电机101将物料送到标准待切割位置时，所述动刀102恰好也到达切割位置，从而缩短切割周期，提高工作效率。
在本实施例中，切割机的给料(给料电机101)和给刀102都是由步进电机驱动。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行元件，它的旋转是以固定的角度(步距角)一步一步运行，其运行必须要由步进电机驱动器进行驱动。具体实施例中，采用3MD560细分型三相混合式步进电机驱动器。霍尔元件103除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，其特点是工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境。具体实施例中，霍尔元件103用来检测动刀102的位置，当动刀102尾部金属头离开霍尔元件103时，霍尔元件103输出端会呈一个开触点形式(或者输出高电平)；当动刀102尾部金属头接近霍尔元件103时，霍尔元件103输出端会呈一个闭触点形式(或者输出低电平)，因此当霍尔元件103输出下降沿时，表明动刀102复位完毕。光电编码器105采用分辨率为600的增量编码器EB38A6-P4AR-600进行走料长度的检测。
在具体实施例中，光电传感器104选择OMRONE3Z-T61H-D光电传感器进行切割信号的检测，其特点是响应时间短、分辨率高、可实现颜色判别、便于调整和无接触检测。
如图3所示，对于物料检测方式，采用光电对管检测物料的位置。当料带中的密封区挡住光电通路时，光电接收管输出端会成一个开触点形式(或者输出高电平)；当料带中的物料部分(如脱氧剂)在光电通路时，光电接收管输出端会成一个闭触点形式(或者输出低电平)；然后给料电机101再驱动料带走D50的距离，即到达切割区域。其中，D50表示物料底边到下一个黑标横向中心线的距离。
如图4所示，对于光点检测方式，采用光电对管检测黑标边沿的位置。当料带中的黑标挡住光电通路时，光电接收管输出端会成一个开触点形式(或者输出高电平)；当料带中的白色区域(即黑标由黑变白时)在光电通路时，光电接收管输出端会成一个闭触点形式(或者输出低电平)，因此在料带运行过程中，光电对管检测到黑标边沿(由黑变白)时，会形成一个下降沿脉冲；然后给料电机101再驱动料带走D51的距离，即到达切割区域。其中，D51表示前一个黑标边沿，即黑标由黑变白处到下一个黑标横向中心线的距离。
本发明方法可在可编程逻辑控制器(PLC)或微处理器(MCU)中实现，具体实施例中，采用三菱FX系列可编程控制器。参见图2，本发明包括如下步骤：
步骤201：开始；
步骤201：初始化工作参数；
步骤203：判断霍尔元件103是否检测到动刀102的复位信号，如果检测到，进入步骤204；否则转到步骤208；
步骤204：给料电机101启动，以设定参数值所对应的速度运行，开始送料；
步骤205：给料电机运行一段时间后，动刀102也向预定的切割方向运动；
在本发明方法中，动刀102的启动时间是非常重要的运行参数，切割机提速的关键在于动刀102在给料电机101运行过程中准时启动，如果提前动作动刀102，可能会造成料带卡住或切割位置的不准确，如果推后动作动刀102，则物料等待切割的时间会加长。动刀102的启动时间计算如下：设给料电机开始运行到停止的时间为t1，动刀102运行到切割位置的时间为t2，那么动刀102开始动作时间为Δt＝t1-t2，即给料电机101运行Δt时间后，动刀102开始启动，即可保证两者协调运行。这里，动刀102到达的切割位置，应该与定刀有至少一个物料厚度的距离，以防止卡住物料或不正确的切割。
步骤206：判断光电传感器104是否检测到切割信号，如果检测到，进入步骤207，否则转到步骤209；其中，利用所述光电编码器105来检测走料长度，使料带走到标准待切割位置；
步骤206中，光电传感器104获得切割信号具有两种检测方式：物料检测方式和光点检测方式。
参见图3为物料检测走料距离示意图，物料检测方式是通过光电传感器104检测到物料底边后，再运行一定的距离D50，至下一个黑标中间线处停止，并给出一个切割信号。物料检测在走料过程中需作一定的滤波处理，即在检测到物料底边之后D50的范围内光电传感器104不接受检测信号，防止因为袋料不均匀而产生切割信号的误检测。对于每卷料的最后三袋，无法通过传感器信号进行切割，因此需要运行一个袋长D52的距离后，直接给刀切割。其中，D50表示物料底边到下一个黑标中心的距离，D52表示一个袋长的距离。
图4为光点检测走料距离示意图，光电传感器104检测到黑标边沿，即由黑变白时，再运行一定的距离D51，至下一个黑标中间线处停止并给出一个切割信号。对于每卷料的最后三袋，同样也需要运行一个袋长D52的距离后，直接给刀切割。该方式与物料检测的设计逻辑有所区别，以确保切割信号的准确检测，从而达到满意的切割效果。
两种走料长度的检测方式虽然在设计逻辑有所区别，但在走料D50、D51的长度过程中，都不接受检测信号，防止因为袋料不均匀而产生切割信号的误检测。对于每卷料的最后三袋，无法通过传感器信号进行切割，因此需要运行一个袋长D52的距离后给刀切割。在具体实施例中，D50、D51和D52是根据待切割物料的袋长确定的。
步骤206中，如果光电传感器104在运行三个物料袋长的时间内没有检测到切割信号，即说明存在缺包或漏包严重的情况，则驱动警报器，进行故障报警。在具体实施例中，如果连续三次没有检测到待切料带，则进行缺包漏包报警，并在人机交互界面上显示相应报警内容，此时切割机停止一切动作，不工作，需要人工手动排除故障或更换新的料带后，点击启动开关，方可继续工作。
步骤207：停止给料电机101的运行，驱动动刀102进行切割；
步骤208：动刀102复位；
步骤209：系统故障报警。
图5、6所示为提速前和提速后的动刀102的运动方式图。可以看出，提速前，切割机的给料和给刀是单独操作，在给料停止以后才开始给刀，因此一个最小切割周期T＝t1+t2+动刀复位的时间；而提速后，给刀时间t2包含在给料时间t1内，因此一个最小切割周期T＝t1+动刀复位的时间，给刀时间t2完全节省下来，从而缩短了最小切割周期。以袋长43mm脱氧剂为例，提速前的最大切割能力为237袋/min；提速后的最大切割能力为300袋/min，每分钟可以多切63袋。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种切割机提速方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤201：开始；
步骤202：初始化工作参数；
步骤203：判断霍尔元件(103)是否检测到动刀(102)的复位信号，如果检测到，进入步骤204；否则转到步骤208；
步骤204：给料电机(101)启动，以设定参数值所对应的速度运行，开始送料；
步骤205：给料电机(101)运行一段时间后，动刀(102)也向预定的切割方向运动；
所述动刀(102)的启动时间采用如下方式确定：设给料电机(101)开始运行到停止的时间为t1，所述动刀(102)开始运行到切割位置的时间为t2，那么动刀(102)开始动作时间为Δt＝t1-t2，即所述给料电机(101)运行Δt时间后，动刀(102)开始启动，即可保证两者协调运行；
步骤206：判断光电传感器(104)是否检测到切割信号，如果检测到，进入步骤207，否则转到步骤209；
步骤207：停止所述给料电机(101)的运行，驱动所述动刀(102)进行切割；
步骤208：所述动刀(102)复位；
步骤209：系统故障报警。
2.根据权利要求1所述的切割机提速方法，其特征在于，步骤206中，所述光电传感器(104)通过物料检测方式获得切割信号，具体方法是：光电传感器(104)检测到物料底边后，再运行一定的距离D50，至下一个黑标中间线处停止，并给出一个切割信号；光电传感器(104)在检测到物料底边之后D50的范围内不接受检测信号；对于每卷料的最后三袋，运行一个袋长D52的距离后，直接给刀切割；其中，D50表示物料底边到下一个黑标中心的距离，D52表示一个袋长的距离。
3.根据权利要求1所述的切割机提速方法，其特征在于，步骤206中，光电传感器(104)通过光点检测方式获得切割信号，具体方法是：光电传感器(104)检测到黑标边沿，即黑标由黑变白时，再运行一定的距离D51，至下一个黑标中间线处停止并给出一个切割信号；光电传感器(104)在检测到物料底边之后的D51的范围内不接受检测信号；对于每卷料的最后三袋，需要运行一个袋长D52的距离后，直接给刀切割；其中，D51表示前一个黑标边沿到下一个黑标中心线的距离，D52表示一个袋长的距离。
4.根据权利要求2或3所述的切割机提速方法，其特征在于，步骤206中，如果所述光电传感器(104)在运行三个物料袋长的时间内没有检测到切割信号，则说明存在缺包或漏包严重的情况，则转入步骤209，驱动警报器，进行故障报警。
5.根据权利要求1所述的切割机提速方法，其特征在于，步骤207中，在动刀(102)运动到待切割位置时，动刀(102)的刀头与定刀的刀头间隔有至少一个物料厚度的距离。
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