CN103465509B - 瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统及控制方法。所述跟标模切系统包括模切机架组件、印刷色标跟踪器和控制单元；模切机架组件包括安装在模切机架上的模切驱动单元、模切辊、胶垫辊及离合压单元；印刷色标跟踪器用于跟踪印刷色标，为控制单元提供印刷色标到达色标跟踪器的信号；控制单元包括比较器，其接收印刷色标到达信号，并将所述模切辊的即时相位与固定相位进行比较；控制器，用于判断模切辊的即时相位与固定相位之差是否处于正常偏差范围之内，如果是，则维持当前运行状态；如果超出正常偏差范围，则输出相应的调整信号给模切驱动单元，模切驱动单元根据调整信号进行相应调整。本发明有助于提高生产效率，减少成本和资源浪费。

Description

瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统及控制方法

技术领域

本发明涉及用于预印面纸瓦楞纸板，特别是涉及一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统，本发明还涉及一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的控制方法。

背景技术

瓦楞纸板经过模切、压痕、钉箱或粘箱制成瓦楞纸箱。瓦楞纸箱是一种应用最广的包装制品，用量一直是各种包装制品之首。

瓦楞纸箱是用瓦楞纸板制成的刚性纸质容器。半个多世纪以来，瓦楞纸箱以其优越的使用性能和良好的加工性能逐渐取代了木箱等运输包装容器，成为运输包装的主力军。它除了保护商品、便于仓储、运输之外，还起到美化商品，宣传商品的作用。瓦楞纸箱属于绿色环保产品，它利于环保，便于装卸运输。

现有瓦楞纸箱生产中，从瓦楞纸板到最后的成品纸箱片，分成两个阶段进行生产,即先完成单片的瓦楞纸板，然后经过周转，送到单模机或平压平（圆压圆）模切机进行模切，形成成品纸箱片。

现有瓦楞纸箱模切工艺流程如下：

瓦楞纸板线——瓦楞纸板——横切刀——瓦楞纸板收集——瓦楞纸板周转——平压平（圆压圆）模切——成品纸箱片

瓦楞纸板线——瓦楞纸板——横切刀——瓦楞纸板收集——瓦楞纸板周转——单模机——成品纸箱片

由于存在中间的周转环节，故上述工艺过程称为离线式。该过程从瓦楞纸板开始至少需要独立的四道工序才能获得成品纸箱片；从人力成本看，现有工艺流程繁琐，周转量大且需要单模机，导致人力成本很高，特别是在劳动力成本居高不下且升幅不减的今天更是如此；还由于现有工艺流程中各工序是分离的，瓦楞纸板周转量很大，需要很多周转空间和设备，需要更多的土地资源；更重要的是，在现有工艺流程中，工序之间是各自分离，为下道模切工序预留模切边余量是必要的，这将产生一定量的浪费，无形中增加了各类原纸的消耗量和瓦楞纸板线的能耗，无疑会增加碳排放,不符合可持续发展和降低环境污染的基本国策。

从模切精度来看，现有工艺流程中，离线的圆压圆或平压平模切设备是依靠瓦楞纸板边缘规矩、机械方式供料，不具备跟标套准模切功能；在瓦楞纸板边缘规矩整齐的情况下，离线平压平模切设备最高模切精度为±1mm，离线圆压圆模切设备的模切精度更差，一般水平为±2mm。如果瓦楞纸板边缘规矩出现问题，则模切精度稍高的设备就无法使用，只能使用无所谓模切精度和生产效率的单模机。因此，现有工艺流程很难提供高模切精度的瓦楞纸箱，且模切精度的稳定性也不好控制。

由于现有的工艺流程存在着上述弊端，如果能针对这些弊端做出改进，将有助于提高生产效率，减少成本和资源浪费，造福于社会。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统及控制方法，直接将瓦楞纸板一次性模切为成品纸箱片，不必再经过离线的平压平、圆压圆或其他离线模切方式。

本发明所述的瓦楞纸板线不间断跟标模切系统的技术方案是这样的：

一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统包括模切机架组件、印刷色标跟踪器和控制单元，其中，模切机架组件进一步包括，安装在模切机架上的模切驱动单元、模切辊、胶垫辊及其离合压单元。

印刷色标跟踪器，用于跟踪印刷色标，为控制单元提供印刷色标到达色标跟踪器的信号。

控制单元包括：比较器，其接收印刷色标到达信号，并将所述模切辊的即时相位与固定相位进行比较；控制器，用于判断模切辊的即时相位与固定相位之差是否处于正常偏差范围之内，如果是，则维持当前运行状态；如果超出正常偏差范围，则输出相应的调整信号给模切驱动单元，模切驱动单元根据调整信号进行相应调整。

如上所述的跟标模切系统，为提高响应速度和控制精度，所述模切驱动单元一般采用配置伺服电机的伺服驱动单元。绝对值编码器可确保其信号与模切辊相位呈唯一的对应关系，从控制可靠度和精度方面考虑，伺服电机编码器应优选绝对值编码器。

如上所述的跟标模切系统，为提高换单效率或满足其他需求，所述模切机架可配备多组，离合压单元对应配备。

为消除瓦楞纸板的横向位置偏差对横向模切精度的影响，跟标模切系统还包括纠偏组件，对瓦楞纸板的横向位置进行直接或间接纠偏；纠偏组件一般采用直线式纠偏组件。

具体地说，纠偏组件包括纠偏装置和纠偏探头，纠偏装置进一步包括控制部件和执行部件；其中，纠偏探头提供导向线的横向位置信息给控制部件，控制部件处理后将控制信号传输到执行部件，由执行部件实现纠偏动作。

可以通过调整瓦楞纸板、模切辊或模切机架横向位置等三种方式，实现对瓦楞纸板的横向进行即时纠偏，确保模切横向套准精度。

当纠偏装置为瓦楞纸板纠偏装置时，根据纠偏探头提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，对瓦楞纸板的横向即时纠偏。

当纠偏装置为机架纠偏装置时，根据纠偏探头提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，对模切机架的横向即时纠偏。

当纠偏装置为模切辊纠偏装置时，根据纠偏探头提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，对模切辊的横向即时纠偏。

本发明还提出一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的控制方法，其包括：

步骤一，建立正常运行过程中印刷色标相对于模切辊的固定相位参数，为控制单元提供模切精度后，生成固定相位的正常偏差范围；

步骤二，控制单元根据伺服电机编码器的信号，计算出模切辊的即时相位，并将模切辊的即时相位与固定相位进行比较；

步骤三，判断即时相位与固定相位之差是否处于正常偏差范围内，如果处在正常偏差范围内，则维持当前运行状态；如果偏离正常偏差范围，则进行下一步骤；

步骤四，根据偏差数值的属性，对模切辊的线速度进行相应调整，直至即时相位与固定相位之差处在正常偏差范围内。

上述步骤主要是保证瓦楞纸板的纵向模切位置不出现偏差。如瓦楞纸板的横向位置出现偏差，还包括纠偏组件对瓦楞纸板的横向位置进行纠偏，纠偏可以是通过调整瓦楞纸板、模切辊或模切机架横向位置等三种方式，对瓦楞纸板进行直接或间接的横向即时纠偏，从而消除对横向模切精度的影响。

在如上所述的控制方法中，其中所述根据偏差数值的属性对模切辊的线速度进行相应调整，是指控制单元将此差距数值换算为脉冲数，根据跟标模切系统调节能力，控制单元将会在叠加线速度控制环的基础上提高（或降低）脉冲输出频率，通过微升（或微降）线速度的方式进行调整。

采用本发明的技术方案带来如下的优点：

圆压圆跟标模切是在线跟标自动控制模切，高速运行时模切精度不受影响，模切精度为±0.5mm，并且模切精度的稳定性更有保障。

由于采用圆压圆跟标模切是一次性模切成型，工艺流程大为简化；省却周转场地、周转时间以及大量周转设备，且不再使用单模机，人力成本将会下降50%甚至更多。以250m/min、2000mm幅宽的瓦楞纸板线为例，采用圆压圆跟标模切后将减少周转空间1000㎡以上，在节省宝贵的土地资源方面有着重大意义，另外，还可节省周转设备投资费用100万元左右。

此外，由于模切一次性完成，不再需要预留模切边余量，将会节省大量原纸，产品成本优势明显。以纸箱600mm长、模切纵向边余量15mm计算（前后两个模切边的余量），至少节省原纸用量2.5%，这还不包括瓦楞纸板两侧边缘的节约余量。因此，本发明对实施可持续发展和降低环境污染有着非同寻常的意义。

附图说明

图1是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统(不包括纠偏组件）的原理示意图；

图2是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统(包括纠偏组件）的原理示意图；

图3是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的控制方法的流程图；

图4是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统(不包括纠偏组件）示意图；

图5是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的纠偏组件对瓦楞纸板纠偏的实施例；

图6是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的纠偏组件对模切机架纠偏的实施例；

图7是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的纠偏组件对模切辊纠偏的实施例。

图中：

10.模切机架组件101.模切辊102.模切驱动单元

20.控制单元30.印刷色标跟踪器301.印刷色标

40.纠偏组件401.纠偏探头402.瓦楞纸板纠偏装置

403.机架纠偏装置404.模切辊纠偏装置

具体实施方式

图1是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统(不包括纠偏组件）的原理示意图，为本发明比较理想状态下的实施例，比较理想状态可以是指瓦楞纸板边缘规矩整齐的情况，或者瓦楞纸板上预印图案居中运行，没有发生偏移的情况。

图1结合图4可知，瓦楞纸板不间断跟标模切系统包括模切机架组件10、印刷色标跟踪器30和控制单元20，其中，模切机架组件10进一步包括安装在模切机架上的模切驱动单元102、模切辊101、胶垫辊及其离合压单元（胶垫辊及配套离合压单元在图中未示）；

印刷色标跟踪器30用于跟踪印刷色标301，为控制单元20提供印刷色标到达色标跟踪器的信号，色标跟踪器30在瓦楞纸板线纵向上固定安装，检测位置与模切线之间纵向直线距离固定不变，其中，模切线是指模切辊与胶垫辊的接触线；模切辊模切周长范围的印刷图案中只有一个印刷色标用于跟踪检测；

控制单元20进一步包括：比较器，其接收印刷色标到达信号，并将所述模切辊的即时相位与固定相位进行比较；控制器，用于判断即时相位与固定相位之差是否处于正常偏差范围之内，如果是，则维持当前运行状态；如果超出正常偏差范围，则输出相应的调整信号给模切驱动单元102，模切驱动单元102根据调整信号对模切辊进行相应调整。

下面进一步说明控制单元的工作原理。

在正常运行过程中，印刷色标跟踪器检测到印刷色标时模切辊的相位是固定的；为控制单元提供模切辊的模切周长和模切精度要求后，控制单元将会自动生成模切辊固定相位及其正常偏差范围；同时控制单元根据瓦楞纸板线的线速度信号，控制模切辊的运行线速度与瓦楞纸板线的线速度保持一致，控制单元接到印刷色标到达信号时，就会将模切辊的即时相位与固定相位之差与正常偏差范围进行比较。

为提高响应速度和控制精度，模切驱动单元102一般采用配置伺服电机的伺服驱动单元，伺服驱动单元包括伺服电机、减速机等部件，伺服电机编码器可以是相对编码器或绝对编码器，绝对值编码器可以确保其信号与模切辊相位呈唯一的对应关系，从控制可靠度和精度方面考虑，伺服电机编码器应优选绝对值编码器。当控制单元20中的控制器判断模切辊101的即时相位与固定相位之差超出正常偏差范围时，则输出相应的调整信号给伺服电机，伺服电机根据调整信号进行相应调整。

为提高换单效率或满足其他需求，所述模切机架可配备多组，离合压单元对应配备。

在实际生产过程中，可能出现非理想状态的情况，如瓦楞纸板的横向位置出现偏差，从而影响横向模切的精度；可以通过调整瓦楞纸板、模切辊或模切机架横向位置等三种方式，对瓦楞纸板的横向位置进行直接或间接纠偏，从而消除瓦楞纸板的横向位置偏差对横向模切精度的影响。

为提高横向模切精度，在上述技术方案的基础上，所述的跟标模切系统还设置纠偏组件40，如图2所示。所述的纠偏组件40一般为直线式纠偏组件，其包括纠偏装置和纠偏探头401，纠偏装置进一步包括控制部件和执行部件。其中，纠偏探头401提供导向线的横向位置信号给控制部件，控制部件处理后将控制信号传输到执行部件，由执行部件实现纠偏动作。

下面结合图5-7，通过调整瓦楞纸板、模切辊或模切机架横向位置等三种方式，进一步对纠偏组件进行说明。

图5是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的纠偏组件对瓦楞纸板纠偏的实施例，在本实施例中，纠偏装置为瓦楞纸板纠偏装置402，根据纠偏探头提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，利用瓦楞纸板纠偏装置402实现对瓦楞纸板的横向进行即时纠偏，确保模切横向套准精度。

图6是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的纠偏组件对模切机架纠偏的实施例，在本实施例中，纠偏装置为机架纠偏装置403，根据纠偏探头提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，利用机架纠偏装置403实现对模切机架的横向进行即时纠偏，确保模切横向套准的精度。

图7是本发明瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的纠偏组件对模切辊纠偏的实施例，在本实施例中，纠偏装置为模切辊纠偏装置404，根据纠偏探头提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，利用模切辊纠偏装置404只对模切辊的横向进行即时纠偏，确保模切横向套准精度。

在上述实施例中，控制部件是独立设置在纠偏装置中，与控制单元是不同的两个部件。另外，控制部件也可以设置在控制单元中，或者与控制单元组成一个控制组件，实现对跟标模切系统的控制。

本发明还提出一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统的控制方法，如图3所示，所述的控制方法包括以下步骤：

步骤一，建立正常运行过程中印刷色标相对于模切辊的固定相位参数，为控制单元提供模切精度后，生成固定相位的正常偏差范围；

步骤二，控制单元根据伺服电机的编码器信号，计算出模切辊的即时相位，并将模切辊的即时相位与固定相位进行比较；

步骤三，判断即时相位与固定相位之差是否处于正常偏差范围内，如果处在正常偏差范围之内，则维持当前运行状态；如果偏离正常偏差范围，则进行下一步骤；

步骤四，控制单元根据偏差数值的属性，对模切辊的线速度进行相应调整，直至即时相位与固定相位之差处在正常偏差范围内。

如瓦楞纸板的横向位置出现偏差，还包括纠偏组件对瓦楞纸板的横向位置进行纠偏，纠偏可以是通过调整瓦楞纸板、模切辊或模切机架横向位置等三种方式，对瓦楞纸板进行直接或间接的横向即时纠偏，从而消除对横向模切的精度影响。

在本发明所述跟标模切系统的控制方法中，根据偏差数值的属性对模切辊的线速度进行相应调整，是指控制单元将此差距数值换算为脉冲数，根据跟标模切系统调节能力，控制单元将会在叠加线速度控制环的基础上提高脉冲输出频率，通过微升线速度的方式进行调整。

模切辊即时相位与固定相位之差未达到正常偏差范围的下限时，则控制单元会将此差距数值换算为脉冲数，如超出调节能力则会报警；根据跟标模切系统的调节能力，控制单元将会在叠加线速度控制环的基础上提高脉冲输出频率，通过微升线速度的方式进行调整，直至即时相位与固定相位之差处于正常偏差范围内。例如，设定伺服电机编码器为3600脉冲/周，调节能力为±0.5°/周，即±5脉冲/周。如控制单元计算出模切辊即时相位与固定相位之差落后于正常偏差范围下限1.5°，则控制单元输出脉冲时除叠加线速度控制环外还将会叠加纵向调整量的计算，在预定输出3600个脉冲的时间内多输出5个脉冲，即3605个脉冲（微升线速度），经过约3周调整，即时相位与固定相位之差处于正常偏差范围之内。

在本发明所述跟标模切系统的控制方法中，所述根据偏差数值的属性对模切辊的线速度进行相应调整，是指控制单元将此差距数值换算为脉冲数，根据跟标模切系统的调节能力，控制单元将会在叠加线速度控制环的基础上降低脉冲输出频率，通过微降线速度的方式进行调整。

当模切辊即时相位与固定相位之差已超出正常偏差范围的上限时，则控制单元会将此差距数值换算为脉冲数，如超出调节能力则会报警；根据跟标模切系统的调节能力，控制单元将会在叠加线速度控制环的基础上降低脉冲输出频率，通过微降线速度的方式进行调整，直至即时相位与固定相位之差处于正常偏差范围内。例如，设定伺服电机编码器为3600脉冲/周，调节能力为±0.5°/周，即±5脉冲/周。如控制单元计算出模切辊即时相位与固定相位之差超过正常偏差范围上限1.5°，则控制单元输出脉冲时除叠加线速度控制环外还将会叠加纵向调整量的计算，在预定输出3600个脉冲的时间内少输出5个脉冲，即3595个脉冲（微降线速度），经过约3周调整，即时相位与固定相位之差处于正常偏差范围之内。

综上所述，由于本发明中各工序连续，不需要很多周转空间和设备；不需要中间的周转环节，从而流程简单，生产效率高，人力成本低；采用在线跟标自动控制模切，模切精度高，并且模切精度的稳定性有保障；模切为一次性完成，不再需要预留模切边余量，减少各类原纸的消耗量和瓦楞纸板线的能耗，对实施可持续发展和降低环境污染有着非同寻常的意义。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切系统，其特征在于，包括模切机架组件(10)、印刷色标跟踪器(30)和控制单元(20)，其中，

模切机架组件(10)包括安装在模切机架上的模切驱动单元(102)、模切辊(101)、胶垫辊及其离合压单元；

印刷色标跟踪器(30)，在瓦楞纸板线纵向上固定安装，用于跟踪印刷色标，为控制单元(20)提供印刷色标(301)到达色标跟踪器(30)的信号；

控制单元(20)包括：比较器，其接收印刷色标(301)到达信号，并将所述模切辊(101)的即时相位与固定相位进行比较；控制器，用于判断模切辊(101)的即时相位与固定相位之差是否处于正常偏差范围之内，如果是，则维持当前运行状态；如果超出正常偏差范围，则输出相应的调整信号给模切驱动单元(102)，模切驱动单元(102)根据调整信号进行相应调整。

2.如权利要求1所述的跟标模切系统，其特征在于，所述模切驱动单元(102)采用配置伺服电机的伺服驱动单元。

3.如权利要求2所述的跟标模切系统，其特征在于，伺服电机中的编码器为绝对值编码器。

4.如权利要求1所述的跟标模切系统，其特征在于，所述模切机架组件(10)配备多组，离合压单元对应配备。

5.如权利要求1所述的跟标模切系统，其特征在于，还包括纠偏组件(40)，纠偏组件(40)对瓦楞纸板的横向位置进行纠偏。

6.如权利要求5所述的跟标模切系统，其特征在于，纠偏组件(40)为直线式纠偏组件。

7.如权利要求5或6所述的跟标模切系统，其特征在于，纠偏组件(40)包括纠偏装置和纠偏探头(401)，纠偏装置包括控制部件和执行部件；其中，纠偏探头(401)提供导向线的横向位置信息给控制部件，控制部件处理后将控制信号传输到执行部件，由执行部件实现纠偏动作。

8.如权利要求7所述的跟标模切系统，其特征在于，纠偏装置为瓦楞纸板纠偏装置(402)时，根据纠偏探头(401)提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，对瓦楞纸板的横向即时纠偏；或者纠偏装置为机架纠偏装置(403)时，根据纠偏探头(401)提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，对模切机架的横向即时纠偏；或者纠偏装置为模切辊纠偏装置(404)时，根据纠偏探头(401)提供的瓦楞纸板导向线的横向位置信息，对模切辊(101)的横向即时纠偏。

9.一种瓦楞纸板线连线不间断跟标模切的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立正常运行过程中印刷色标相对于模切辊的固定相位参数，为控制单元提供模切精度后，生成固定相位的正常偏差范围；

步骤二：控制单元根据伺服电机的编码器信号，计算出模切辊的即时相位，并将模切辊的即时相位与固定相位进行比较；

步骤三：判断即时相位与固定相位之差是否处于正常偏差范围内，如果处在正常偏差范围之内，则维持当前运行状态；如果偏离正常偏差范围，则进行下一步骤；

步骤四：根据偏差数值的属性，对模切辊的线速度进行相应调整，直至即时相位与固定相位之差处在正常偏差范围内。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括纠偏组件(40)对瓦楞纸板的横向位置进行纠偏。