CN102837511B - 热转印打码高速同步驱动系统控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热转印打码高速同步驱动系统控制装置及其方法，其中收卷同步机构与同步从动轮固定连接，并通过轴承装配于收卷轴的外圆上；同步从动轮与同步皮带传动连接，同步驱动轮固定连接于收卷同步电机上，并通过收卷同步电机获取动力；放卷同步机构紧固于放卷同步电机轴上，直接通过放卷同步电机驱动；收卷同步机构、放卷同步机构均安装有收放卷同步辊，且收放卷同步辊绕收卷组件及放卷组件圆周运动；收放卷同步辊转动时穿越于过渡辊，收卷轴与收卷组件传动连接。本发明可使热转印打码的应用线速度提高一倍以上，同时打印频次也提高至350次以上，且在高线速度、高频次打印中打印内容在一个打印周期中不受频次增加而缩小，使设备的应用范围更广泛。

Description

热转印打码高速同步驱动系统控制装置及其方法

技术领域

 本发明涉及热转印打码机，特别涉及安装在自动包装机上的智能连续式高速热转印打码机上的同步驱动系统控制装置及其方法。

背景技术

现有的热转印打码机打码速度大多工作在35m/min以下，打印频次受打印内容的影响，大多工作在250次/分钟以内。在高线速度使用时，打印内容的增加会影响打印频次，使其降低；同样，打印频次的增加也会使打印内容受到限制。因此难以满足自动包装机日益高线速度、高频次多内容的打印要求。

现有的热转印打码机高速应用主要靠提高步进电机控制技术来提高与外部打印基材的同步线速度，而步进电机的特性为低速高扭矩，当转速提高时，其加速及负载能力则会相应降低，单独通过提高电机控制技术很难实现重大突破，实现更快速、多内容的打码要求。

发明内容

本发明的任务是提供一种高速热转印打码机上使用的色带快速同步驱动系统控制装置及其方法，它解决了现有连续式热转印打码机大多工作在35m/min的外部线速度下，打印频次在内容增加的情况下无法提高，且在快速打印中，打印频次越高，打印的有效内容受到限制的问题。采用本发明，使得连续式热转印打码机的应用线速度能至少提高一倍，同时，打印内容增加受打印频次的影响大幅度降低，打印频次能提高至350次以上，使设备的应用范围更广泛。

本发明的技术解决方案如下：

一种热转印打码高速同步驱动系统控制装置，它包括基础板1，安装在基础板1上的收卷同步电机8、收卷电机10及放卷同步电机18，与收卷同步电机轴连接的同步驱动轮7，以及打印头组件21，它还包括与收卷电机轴传动连接的收卷同步机构2，与收卷电机轴固定连接的收卷轴13，收卷组件14，放卷同步机构17，放卷组件16，以及盖板15，收卷轴13与收卷同步机构2由轴承12活动连接并同心运转且动力互不干涉；

所述收卷同步机构2与同步从动轮11固定连接，并通过轴承12装配于收卷轴13的外圆上，收卷轴13同时紧固于收卷电机10轴上；所述同步从动轮11与同步皮带6传动连接，同步皮带6另一端与同步驱动轮7传动连接，同步驱动轮7固定连接于收卷同步电机8上，并通过收卷同步电机8获取动力；

所述放卷同步机构17紧固于放卷同步电机18轴上，直接通过放卷同步电机18驱动；

所述收卷同步机构2安装有第一收放卷同步辊201，放卷同步机构17安装有第二收放卷同步辊201'，且第一收放卷同步辊201绕收卷组件14圆周运动，第二收放卷同步辊201'绕放卷组件16圆周运动；

所述第一收放卷同步辊201转动时穿越于第一过渡辊5与第二过渡辊5'，第二收放卷同步辊201'转动时穿越于第三过渡辊5''与第四过渡辊5'''，且第一过渡辊5和第二过渡辊5'的圆心与收卷组件14圆心在一直线上，第三过渡辊5''和第四过渡辊5'''的圆心与放卷组件16圆心在一直线上；收卷轴13与收卷组件14传动连接。

所述收卷组件及放卷组件紧固安装在盖板上。

所述第一过渡辊5、第二过渡辊5'、第三过渡辊5''、第四过渡辊5'''安装在盖板15上用于色带9缠绕导向。

所述盖板通过连接件与基础板可拆卸地连接。

所述基础板上还装有用于检测并定位收卷同步机构及放卷同步机构工作初始位置的传感元件。

所述收卷同步机构、放卷同步机构在一个工作周期中需要回到传感元件感应的初始位置，以完成下一个周期的正确运动。

所述同步驱动系统控制装置采用步进电机驱动控制。

所述同步驱动系统控制装置采用伺服电机驱动控制。

一种热转印打码高速同步驱动系统控制方法，当控制系统接收到外部打印信号时，通过实时接收到的编码信号即可知道外部打印基材的运动线速度，进而驱动固定连接于收卷及放卷电机轴上的收卷同步机构及放卷同步机构按照外部线速度对应的转速转动，此时，缠绕于收卷同步机构、放卷同步机构及诸过渡辊上的色带从放卷端向收卷端运动，色带的运动速度快速与外部线速度一致，使得色带的线速度在最短时间内与外部基材线速度一致；

当色带与打印基材速度一致时，打印头组件在打印系统驱动下下压，由控制系统控制打印头同步发热，快速完成一次打印；

当打印完成后，打印头组件抬起，收卷同步机构及放卷同步机构在控制系统的驱动下向反方向运动至初始位置，等待下一个打印周期；

在一个打印周期中打印完成的色带通过收卷电机带动收卷组件收取。

按照本发明的高速同步驱动控制方法，采用步进电机驱动，利用步进电机具有低速响应速度快、效率高、扭矩大等特点，通过实时读取到的外部编码器信号由控制系统转换成外部线速度，进而控制收卷同步电机及放卷同步电机均按外部薄膜线速度匹配的速度转动，由于收卷同步机构及放卷同步机构转动半径较大，同时配合能提速将近两倍的色带缠绕方式，使得电机在低转速下即能获得较高的线速度，实现打码机在较短时间内快速响应打印基材高线速度的打印要求，为实现高频次多内容打印争取足够时间。同时，色带与外部基材线速度同步时间缩短，使得用于打印的时间在一个打印周期中得到相应增加，能够尽可能获得更多的打印内容，满足高速多内容的打印要求，达到其他机械装置无法达到的应用效果与技术突破。

本发明的热转印打码高速同步驱动系统控制装置及其方法可直接应用在智能热转印打码机上，特别是应用在连续式热转印打码机上，实现了高速多内容的打印需求，使得高线速度、高频次、多内容打码成为可能。

附图说明

图1是本发明的一种热转印打码高速同步驱动系统控制装置的结构示意图，为控制装置的初始位置。

图2是图1控制装置的极限位置示意图。

图3是图1控制装置的俯视结构示意图。

图4是本发明的一种热转印打码高速同步驱动系统控制方法的原理示意图。

附图标记：

1为基础板，2为收卷同步机构，3、3'为传感元件，4为收卷测量辊，5为第一过渡辊、5'为第二过渡辊、5''为第三过渡辊、5'''为第四过渡辊，6为同步皮带，7为同步驱动轮，8为收卷同步电机，9为色带，10为收卷电机，11同步从动轮，12为轴承，13为收卷轴，14为收卷组件，15为盖板，16为放卷组件，17为放卷同步机构，18为放卷同步电机，19为打印基材，20为承印辊，21为打印头组件，201为第一收放卷同步辊，201'为第二收放卷同步辊。

具体实施方式

参看图1至图3，本发明提供了一种热转印打码高速同步驱动系统控制装置，它主要由基础板1、收卷同步机构2、收卷测量辊4、第一过渡辊5、第二过渡辊5'、第三过渡辊5''、第四过渡辊5'''、同步皮带6、同步驱动轮7、收卷同步电机8、收卷电机10、同步从动轮11、轴承12、收卷轴13、收卷组件14、盖板15、放卷组件16、放卷同步机构17、放卷同步电机18、打印头组件21以及第一收放卷同步辊201和第二收放卷同步辊201'组成。

诸电机安装在基础板1上，同步驱动轮7与电机轴固定连接。与电机轴传动连接的有收卷同步机构2，收卷轴13与电机轴固定连接。收卷轴13与收卷同步机构2由轴承12活动连接并同心运转且动力互不干涉。

收卷同步机构2与同步从动轮11固定连接，并通过轴承12装配于收卷轴13的外圆上，收卷轴13同时紧固于收卷电机10轴上。同步从动轮11与同步皮带6传动连接，同步皮带6另一端与同步驱动轮7传动连接，同步驱动轮7固定连接于收卷同步电机8上，并通过收卷同步电机8获取动力。

放卷同步机构17紧固于放卷同步电机18轴上，直接通过放卷同步电机18驱动。

收卷同步机构2安装有第一收放卷同步辊201，放卷同步机构17安装有第二收放卷同步辊201'，且第一收放卷同步辊201绕收卷组件14圆周运动，第二收放卷同步辊201'绕放卷组件16圆周运动。第一收放卷同步辊201转动时穿越于第一过渡辊5与第二过渡辊5'，第二收放卷同步辊201'转动时穿越于第三过渡辊5''与第四过渡辊5'''，且第一过渡辊5和第二过渡辊5'的圆心与收卷组件14圆心在一直线上，第三过渡辊5''和第四过渡辊5'''的圆心与放卷组件16圆心在一直线上；收卷轴13与收卷组件14传动连接。

如图3中所示，收卷组件14及放卷组件16紧固安装在盖板15上。如图1中所示，第一过渡辊5、第二过渡辊5'、第三过渡辊5''、第四过渡辊5'''安装在盖板15上用于色带9缠绕导向。盖板15通过连接件与基础板1可拆卸地连接。

如图1中所示，基础板1上还装有用于检测并定位收卷同步机构2及放卷同步机构17工作初始位置的传感元件3、3'。收卷同步机构2、放卷同步机构17在一个工作周期中需要回到传感元件3、3'感应的初始位置，以完成下一个周期的正确运动。

本发明的热转印打码高速同步驱动系统控制装置可采用步进电机驱动控制，也可采用采用伺服电机驱动控制。

本发明的热转印打码机高速同步驱动系统控制装置在实际应用中采用了以下方式：

如图1、图3所示，收卷同步电机8、收卷电机10、放卷同步电机18均安装在基础板1上，收卷同步机构2通过螺钉与同步从动轮11固定连接，并通过轴承12装配于收卷轴13的外圆上，收卷轴13同时紧固于收卷电机10轴上。在收卷同步机构2上安装有第一收放卷同步辊201，用于同步时移动色带。同收卷同步机构2固定连接的同步从动轮11与同步皮带6传动连接，同步皮带6另一端与同步驱动轮7传动连接，同步驱动轮7固定连接于收卷同步电机8上，并通过收卷同步电机8获取动力。

放卷同步机构17紧固于放卷同步电机18轴上，直接通过放卷同步电机18驱动。在基础板1上还装有用于定位收卷同步机构2及放卷同步机构17初始位置的传感元件3’。在基础板1上同时安装有打印头组件21。

盖板15上紧固安装有收卷组件14及放卷组件16。在盖板15上同时安装有第一过渡辊5、第二过渡辊5'、第三过渡辊5''、第四过渡辊5'''，用于色带9缠绕导向。盖板15通过连接件与基础板1可拆卸地连接，如图3中所示，连接后收卷轴13与收卷组件14传动连接。

参看图4，本发明还提供了一种热转印打码高速同步驱动系统控制方法，当控制系统接收到外部打印信号时，通过实时接收到的编码信号即可知道外部打印基材的运动线速度，进而驱动固定连接于收卷及放卷电机轴上的收卷同步机构及放卷同步机构按照外部线速度对应的转速转动，此时，缠绕于收卷同步机构、放卷同步机构及诸过渡辊筒上的色带从放卷端向收卷端运动，色带的运动速度快速与外部基材线速度一致，使得色带的线速度在最短时间内与外部基材线速度一致。

当色带与打印基材速度一致时，打印头组件在打印系统驱动下下压，由控制系统控制打印头同步发热，快速完成一次清晰打印。

当打印完成后，打印头组件立即抬起，收卷同步机构及放卷同步机构在控制系统的驱动下向反方向运动至初始位置，等待下一个打印周期。

在一个打印周期中打印完成的色带通过收卷电机带动收卷组件收取。

结合参看图1和图2，本发明的热转印打码高速同步驱动系统控制装置的工作过程如下：

当控制系统接收到外部打印信号请求时，通过实时读取到的外部编码信号，由控制系统计算得到外部打印基材19的运动线速度V，此时，控制系统发出指令驱动收卷同步电机8按照外部线速度V转换的转速n转动，动力通过固定连接在收卷同步电机8轴上的同步驱动轮7经同步皮带6传递至与其传动连接的同步从动轮11；由于同步从动轮11通过轴承12连接于收卷轴13上，此时动力并不会传递至收卷轴13，收卷同步电机8的动力经由同步从动轮11传递至与其固定连接的收卷同步机构2，收卷同步机构2进而带动连接其上的第一收放卷同步辊201绕圆心从A向B转动，同时带动色带9穿越于第一过渡辊5、第二过渡辊5'并绕收卷组件14圆心从A向B运动，此时色带9在打印头组件21位置的运动速度V1约等于2倍的第一收放卷同步辊201由A向B的运动速度，色带9从A向B移动的过程中同时带动固定于放卷同步机构17上的第二收放卷同步辊201'从A’向B’运动；由于放卷同步机构17固定连接于放卷同步电机18轴上，此时放卷同步电机18以较小的保持力跟随色带9从A’向B’运动，以保证色带9在整个运动过程中的速度唯一性（即V1）。在色带9运动过程中，收卷组件14与放卷组件16在放卷组件16内部摩擦装置的作用下保持一定的张力，并保持收卷同步机构2带动色带9运动的张力小于放卷组件16内部摩擦力，所以色带9在收卷同步机构2起速过程中保持固定的张力。因此，收卷同步电机8只需较低的转速即可快速使V1=V，这就提高了色带9提速同步的响应速度，使提速周期大大缩短，为打印争取尽可能多的时间。

当色带9的运动速度V1等于打印基材19速度V的同时，打印头组件21在控制系统的驱动下压住色带9及打印基材19，同时控制打印头组件21发热，使色带9上的墨转印于打印基材19形成清晰的打印内容。由于打印加速周期时间较短，能用于打印的时间相应增加，所以能打印的内容相应增加。这是其他装置无法实现的。

当打印内容结束后，控制系统接收到打印完成信号并及时驱动打印头组件21抬起，同时驱动放卷同步电机18反向转动，并带动固定在其轴上的放卷同步机构17转动，进而带动第二收放卷同步辊201'带动色带9由B’向A’运动；此时第一收放卷同步辊201在色带9的带动下由B向A运动，并且由收卷同步电机8保持一定的跟随力，使色带9按照放卷同步电机18的驱动速度往回运动；当放卷同步机构17及收卷同步机构2到达传感元件3’位置时，放卷同步电机18停止转动。在色带9回转的同时，收卷电机10驱动固定于其轴上的收卷轴13转动，继而带动与其同心传动连接的收卷组件14转动，完成对打印过的色带的收取，此即一个完整的打印同步驱动控制过程。

综上所述，采用本发明的热转印打码高速同步驱动系统控制装置及其方法，可使热转印打码的应用线速度提高一倍以上，同时打印频次也提高至350次以上，且在高线速度、高频次打印中打印内容在一个打印周期中不受频次增加而缩小，使设备的应用范围更广泛。本发明可直接应用在智能热转印打码机上，实现了高线速度、高频次多内容的打印需求，使得高速度多内容打码成为可能。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，本技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案应该属于本发明的范畴且由各权利要求限定。

Claims (9)

1.一种热转印打码高速同步驱动系统控制装置，它包括基础板（1），安装在基础板（1）上的收卷同步电机（8）、收卷电机（10）及放卷同步电机（18），与收卷同步电机轴连接的同步驱动轮（7），以及打印头组件（21），其特征在于：它还包括与收卷电机轴传动连接的收卷同步机构（2），与收卷电机轴固定连接的收卷轴（13），收卷组件（14），放卷同步机构（17），放卷组件（16），以及盖板（15），收卷轴（13）与收卷同步机构（2）由轴承（12）活动连接并同心运转且动力互不干涉；

所述收卷同步机构（2）与同步从动轮（11）固定连接，并通过轴承（12）装配于收卷轴（13）的外圆上，收卷轴（13）同时紧固于收卷电机（10）轴上；所述同步从动轮（11）与同步皮带（6）传动连接，同步皮带（6）另一端与同步驱动轮（7）传动连接，同步驱动轮（7）固定连接于收卷同步电机（8）上，并通过收卷同步电机（8）获取动力；

所述放卷同步机构（17）紧固于放卷同步电机（18）轴上，直接通过放卷同步电机（18）驱动；

所述收卷同步机构（2）安装有第一收放卷同步辊（201），放卷同步机构（17）安装有第二收放卷同步辊（201'），且第一收放卷同步辊（201）绕收卷组件（14）圆周运动，第二收放卷同步辊（201'）绕放卷组件（16）圆周运动；

所述第一收放卷同步辊（201）转动时穿越于第一过渡辊（5）与第二过渡辊（5'），第二收放卷同步辊（201'）转动时穿越于第三过渡辊（5''）与第四过渡辊（5'''），且第一过渡辊（5）和第二过渡辊（5'）的圆心与收卷组件（14）圆心在一直线上，第三过渡辊（5''）和第四过渡辊（5'''）的圆心与放卷组件（16）圆心在一直线上；收卷轴（13）与收卷组件（14）传动连接。

2.根据权利要求1所述的热转印打码高速同步驱动系统控制装置，其特征在于：所述收卷组件（14）及放卷组件（16）紧固安装在盖板（15）上。

3.根据权利要求1所述的热转印打码高速同步驱动系统控制装置，其特征在于：所述第一过渡辊（5）、第二过渡辊（5'）、第三过渡辊（5''）、第四过渡辊（5'''）安装在盖板（15）上用于色带（9）缠绕导向。

4.根据权利要求2或3所述的热转印打码高速同步驱动系统控制装置，其特征在于：所述盖板（15）通过连接件与基础板（1）可拆卸地连接。

5.根据权利要求1所述的热转印打码高速同步驱动系统控制装置，其特征在于：所述基础板（1）上还装有用于检测并定位收卷同步机构（2）及放卷同步机构（17）工作初始位置的传感元件（3、3'）。

6.根据权利要求1所述的热转印打码高速同步驱动系统控制装置，其特征在于：所述收卷同步机构（2）、放卷同步机构（17）在一个工作周期中需要回到传感元件（3、3'）感应的初始位置，以完成下一个周期的正确运动。

7.根据权利要求1所述的热转印打码高速同步驱动系统控制装置，其特征在于：所述同步驱动系统控制装置采用步进电机驱动控制。

8.根据权利要求1所述的热转印打码高速同步驱动系统控制装置，其特征在于：所述同步驱动系统控制装置采用伺服电机驱动控制。

9.一种热转印打码高速同步驱动系统控制方法，其特征在于：当控制系统接收到外部打印信号时，通过实时接收到的编码信号即可知道外部打印基材的运动线速度，进而驱动收卷同步电机按照外部线速度转换的转速转动，动力通过固定连接在收卷同步电机轴上的同步驱动轮经同步皮带传递至与其传动连接的同步从动轮，收卷同步电机的动力经由同步从动轮传递至与其固定连接的收卷同步机构，收卷同步机构进而带动连接其上的第一收放卷同步辊穿越于第一过渡辊与第二过渡辊，从而带动色带移动同时带动固定于放卷同步机构上的第二收放卷同步辊穿越于第三过渡辊与第四过渡辊，此时，缠绕于收卷同步机构、放卷同步机构及诸过渡辊上的色带从放卷端向收卷端运动，色带的运动速度快速与外部线速度一致，使得色带的线速度在最短时间内与外部基材线速度一致；

当色带与打印基材速度一致时，打印头组件在打印系统驱动下下压，由控制系统控制打印头同步发热，快速完成一次打印；

当打印完成后，打印头组件抬起，收卷同步机构及放卷同步机构在控制系统的驱动下向反方向运动至初始位置，等待下一个打印周期；

在一个打印周期中打印完成的色带通过收卷电机带动收卷组件收取。