CN103466293A - 纸箱分离控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了纸箱分离控制系统及控制方法，控制系统包括：1#滚动输送线、与1#滚动输送线相衔接的2#滚筒输送线；1#滚动输送线及2#滚筒输送线接缝处一侧设有光电计数传感器，接缝处下方设有分料挡料装置；分料挡料装置通过驱动气缸驱动上升；1#滚动输送线的驱动电机连接有变频器；光电计数传感器、驱动气缸及变频器均连接于控制系统。控制方法为：当光电计数传感器检测到开始有箱子经过的时候，利用变频器降低1#滚筒输送线的速度到临界分离速度V12，从而使于后以箱子将分开一段距离的。本发明提供的纸箱分离控制系统及控制方法使计数更加可靠，分料挡料装置的动作也就更加稳定。

Description

纸箱分离控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及传输设备领域，尤其涉及一种确保计数准确的纸箱分离控制系统及控制方法。

背景技术

纸箱在滚筒输送线上运行时，当纸箱速度小于滚筒输送线的速度的时候，纸箱在滚筒输送线上的运行状态为恒定加速度的匀加速直线运动，不考虑其他阻力（风阻等）前进的动力为滚筒输送带给纸箱的滑动摩擦力；当纸箱速度等于滚筒输送线的速度的时候，纸箱的运动状态为跟随滚筒输送线做匀速直线运动；当纸箱的速度大于滚筒输送线的速度的时候，纸箱的运动状态为恒定减速度的匀减速直线运动，只受滑动摩擦力（不考虑其他风阻等）。

在机器人码垛纸箱的过程中，经常会遇到如下问题：

假设机器人每次抓取的箱子个数为3个箱子10，光电传感器3’利用上升沿或者下降沿进行计数，当有三个箱子10进入2#滚筒输送线2’的时候，光电传感器3’需计数counter=3，同时分离装置4’需要将第四个箱子10阻挡在1#滚筒输送线1’，保证机器人可靠抓取3个纸箱。

一般正常情况下，滚筒输送线上的箱子有明显的间隔的时候，如图1所示，以上流程是没有任何问题的。

但是如果机器人偶尔需要在抓取纸箱之外需要别的动作，例如层与层之间需要放置纸板或者机器人遇到故障重新运行而耽搁一段时间的时候，由于1#滚筒输送线1’就会一直进料，这样的结果就是分离装置4’后面紧跟着多个箱子一起，如图2所示，下次再往2#滚筒输送线2’上进料的时候，因为前后两个箱子靠的太近，光电传感器3’就不能准确的计数，又由于分离装置4’的驱动气缸从得到信号到实际动作到位这段时间不可忽略，因此分离装置4’也不能可靠的动作，容易顶到箱子，引起下次进料的误计数。

目前，通常采用以下方法解决上述问题：

第一种方法：

如图3所示，在1#滚筒输送线1和2#滚筒输送线2之间增加一段加速或者减速输送线12。

第二种方法：降低1#滚筒输送线1的速度V1，提高2#滚筒输送线2的速度V                                                ，其中V

＞ V

。分离装置4’下降后，所有的箱子开始做加速直线运动，这就要求，当第一个箱子的后边沿刚越过分离装置4’之前，第二个箱子还未到达分离装置4’，并且第二个箱子加速已完成，速度为V

，但是第一个箱子由于V

＞ V

还在加速或者已经达到V

速度，然后利用这以后的速度差来把两个箱子拉开。所以V

越小越好，V

越大越好，箱子的宽度越大越好，因为宽度越大，第二个箱子有更多的时间加速，V

越小，第二个箱子的加速时间越短。

第一种方法增加了系统控制的复杂性，同时也大大提高了机械结构复杂性和成本。

第二种方法，当箱子宽度越大，或者V

越小且V

越大，容易将箱子拉开进行稳定计数和分离装置4’阻挡。但是，同一条输送线肯定会有不同尺寸的纸箱输送，不可能要求客户改产品的宽度。如果降低V

，整条输送线的输送速度也会受到影响而降低，因为对于最小的纸箱宽度和V

来说，V

存在一个临界的可靠分离速度，为了保证生产线的稳定可靠运行，正常运行时，1#滚筒输送线的速度只能小于等于这个临界的最大分离速度，如果提高V

，需要更换减速机或者电机。

因此，以上两种方法均存在缺陷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种确保计数准确的纸箱分离控制系统及控制方法。

纸箱分离控制系统，包括：1#滚动输送线、与1#滚动输送线相衔接的2#滚筒输送线；1#滚动输送线及2#滚筒输送线接缝处一侧设有光电计数传感器，接缝处下方设有分料挡料装置；分料挡料装置通过驱动气缸驱动上升；

光电计数传感器及驱动分料挡料装置的驱动气缸均连接于控制系统；

光电计数传感器计数通过的箱子的个数，并反馈信号给控制系统，控制系统发送指令给驱动气缸，驱动分料挡料装置运作；

1#滚动输送线的驱动电机连接有变频器，变频器连接于控制系统。

在一些实施方式中，2#滚筒输送线表面覆有橡胶层。

纸箱分离控制方法，用于控制纸箱行进速度的控制方法，1#滚动输送线以V11的速度正常运行，2#滚筒输送线以V2的速度正常运行，其中V2＞V11；

控制系统控制流程为：

S1：预先给控制系统设置一计数X；

S2：控制系统判断光电计数传感器的计数是否X；

S3：若光电计数传感器计数未至X，1#滚动输送线以V11的速度正常运行，使纸箱从1#滚动输送线过渡至2#滚筒输送线；

当光电计数传感器开始检测到箱子时，控制系统控制变频器，使1#滚动输送线减速至V12（V11＞V12）；

当光电计数传感器检测到该箱子下降沿时，光电计数传感器计数加1，同时，控制系统控制变频器，使#滚动输送线以速度V11运行；

S4：重复步骤S2和S3；

S5：当光电计数传感器计数至X时，控制系统控制驱动气缸动作，驱动分料挡料装置上升，将后续的箱子挡在1#滚动输送线上；

S6：在2#滚筒输送线上的纸箱被抓取后，控制系统将光电计数传感器计数清零，同时控制驱动气缸动作，驱动分料挡料装置下降复位；

S7：重复步骤S2至S3。

在一些实施方式中，速度V12为临界分离速度。

本发明的纸箱分离控制系统及控制方法，当光电计数传感器检测到开始有箱子经过的时候，利用变频器降低1#滚筒输送线的速度到临界分离速度V12，从而使于后以箱子将分开一段距离的,其分开的距离大小与V

、V

以及箱子的宽度有关系，V

越小且V

越大，或者箱子宽度越大，分开的距离就越大，说明箱子越容易分开，计数更加可靠，分料挡料装置的动作也就更加稳定。另外，2#滚筒输送线表面覆有橡胶层，增加了动力摩擦力，方便加速。

附图说明

图1纸箱正常传输的结构示意图；

图2为纸箱在1#滚动输送线上堆积时的结构示意图；

图3为现有技术中第一种方法的结构示意图；

图4为本发明的纸箱分离控制方法的控制流程图；

图5为本发明一种实施方式中分离控制系统在t=0时刻的结构示意图；

图6为本发明一种实施方式中分离控制系统在t=t1时刻的结构示意图；

图7为本发明一种实施方式中分离控制系统在t=t2时刻的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步的详细描述说明。

图4至图7示意性地显示了根据本发明一种实施方式的纸箱分离控制方法。

如图5至图7所示，本发明的纸箱分离控系统，包括：1#滚动输送线1、与1#滚动输送线1相衔接的2#滚筒输送线2；1#滚动输送线1及2#滚筒输送线2接缝处一侧设有光电计数传感器3，接缝处下方设有分料挡料装置4；分料挡料装置4通过驱动气缸驱动上升；1#滚动输送线1的驱动电机连接有变频器。光电计数传感器3、变频器及驱动分料挡料装置4的驱动气缸均连接于控制系统。

光电计数传感器3计数通过的箱子的个数，并反馈信号给控制系统，控制系统发送指令给驱动气缸，驱动分料挡料装置4运作。

2#滚筒输送线2表面滚筒进行增加摩擦力处理，如覆有橡胶层。

如图4所示，纸箱分离控制方法，用于控制纸箱行进速度的控制方法。

在本发明的此实施方式中，1#滚动输送线1以V11的速度正常运行，2#滚筒输送线2以V2的速度正常运行，其中V2＞V11；

控制系统控制流程为：

S1：预先给控制系统设置一计数X；

S2：控制系统判断光电计数传感器3的计数counter是否X；

S3：若光电计数传感器3计数未至X，1#滚动输送线1以V11的速度正常运行，使纸箱从1#滚动输送线1过渡至2#滚筒输送线2；

当光电计数传感器3开始检测到箱子时，控制系统控制变频器，使1#滚动输送线1减速至临界分离速度V12（V11＞V12）；

当光电计数传感器3检测到该箱子下降沿时，光电计数传感器3计数加1，同时，控制系统控制变频器，使#滚动输送线1以速度V11运行；

S4：重复步骤S2和S3；

S5：当光电计数传感器3计数至X时，控制系统控制驱动气缸动作，驱动分料挡料装置4上升，将后续的箱子挡在1#滚动输送线1上；

S6：在2#滚筒输送线2上的纸箱被抓取后，控制系统将光电计数传感器3计数清零，同时控制驱动气缸动作，驱动分料挡料装置4下降复位；

S7：重复步骤S2至S3。

下面以最复杂的情况进行分析：

如图5所示，为假设在时刻为t=0的时刻，以地面为标准参照物，1#滚筒输送线1的正常速度为V11，降低后的速度为V12（箱子可靠分离速度），2#滚筒输送线2的速度为V2，箱子尺寸为长度（平行于滚筒方向）为a，宽度（平行于输送线方向）为b，高度为不考虑因素，质量为m，重力加速度为g。滚筒输送线与纸箱的滑动摩擦系数为μ。

 t=0时刻，1#滚筒输送线1相对于地面速度为V11，2#滚筒输送线2的速度为V2，由于箱子被分料挡料装置4挡住，所以箱子相对于地面速度为0。t=0时刻，机器人刚抓取完前面的纸箱，然后分料挡料装置4下降，图6中纸箱开始运动，第一个箱子101开始做加速直线运动，当第一个箱子101到达光电技术传感器3的时候，光电计数传感器3给控制系统信号，通过变频器控制1#滚筒输送线1速度由V11降低为V12。由于这段距离特别小，我们认为纸箱速度还没有到达V12，所以，第一个箱子101的加速运动为匀加速直线运动，动力为滑动摩擦力，大小为F=μmg。由于之前第二个箱子102和第三个箱子103相对静止，所以第二个箱子102、第三个箱子103也开始做匀加速直线运动。

既然V12是满足箱子可靠分离条件的，所以当第一个箱子101的后边沿刚越过分料挡料装置4之前，第二个箱子102还未到达分料挡料装置4，并且第二个箱子102加速已完成。我们取如图6所示为t=t1时刻来进行分析，此时，第二个箱子102加速刚好完成，速度为V12，因为从t=0到t=t1时刻，第一个箱子101、第二个箱子102及第三个箱子103的受力及运动状态完全一样，所以此时第一个箱子的瞬时速度也为V12。由于此时2#滚筒输送带2的速度V2＞V12，而且此时光电计数传感器3也被第一个箱子101挡着，所以接下来第一个箱子101便会继续加速运动，运动状态为加速度逐渐增加的变加速直线运动，因为1#滚筒输送线1施加给第一个箱子101的阻力摩擦力越来越小，2#滚筒输送线2施加给第一个箱子101的动力摩擦力越来越大，这是由于第一个箱子的重心变化所致。但是，第二个箱子102和第三个箱子103已经达到稳定速度，所以它们的运动状态为匀速直线运动。

当第一个箱子101刚过分料挡料装置4，此时为t=t2时刻，如图7所示，此时第一个箱子101速度已经大于第二个箱子102速度V12了，两个箱子之间便会拉开一段距离d1。

此时，如果第一个箱子101前面已经堆积满两个箱子了，即光电计数传感器3计数counter=3，分料挡料装置4升起，阻挡第二个箱子102；如果前面没有箱子或者只有一个箱子，即光电计数传感器3计数counter＜3，分料挡料装置4不动作，1#滚筒输送线1立即加速到V11，这样后面的箱子便以V11的速度向前进料，当第二个箱102到达光电计数传感器3时，便会重复以上分析的从t=0到t= t的过程。

根据上述分析，d1的大小与V12、V2以及箱子的宽度有关系，V12越小且V2越大，或者箱子宽度b越大，d1也就越大，说明箱子越容易分开，计数更加可靠，分料挡料装置4动作也就更加稳定。

本发明的纸箱分离控制系统及控制方法，箱子的进料速度可以为1#输送线设计的最大速度运行，只有当箱子到达光电计数传感计数器时，速度才变为临界分离速度。因此，本发明的纸箱分离控制系统及控制方法，大大减少了成本以及机械控制的复杂性，同时不影响输送线运行的整体速度。

Claims (4)

1.纸箱分离控制系统，其特征在于，包括：1#滚动输送线（1）、与所述1#滚动输送线（1）相衔接的2#滚筒输送线（2）；所述1#滚动输送线（1）及2#滚筒输送线（2）接缝处一侧设有光电计数传感器（3），接缝处下方设有分料挡料装置（4）；所述分料挡料装置（4）通过驱动气缸驱动上升；

所述光电计数传感器（3）及驱动所述分料挡料装置（4）的驱动气缸均连接于控制系统；

所述光电计数传感器（3）计数通过的箱子的个数，并反馈信号给所述控制系统，所述控制系统发送指令给所述驱动气缸，驱动所述分料挡料装置（4）运作；

所述1#滚动输送线（1）的驱动电机连接有变频器，所述变频器连接于所述控制系统。

2.根据权利要求1所述的纸箱分离控制系统，其特征在于，所述2#滚筒输送线（2）表面覆有橡胶层。

3. 纸箱分离控制方法，用于控制纸箱行进速度的控制方法，其特征在于，1#滚动输送线（1）以V11的速度正常运行，2#滚筒输送线（2）以V2的速度正常运行，其中V2＞V11；

所述控制系统控制流程为：

S1：预先给所述控制系统设置一计数X；

S2：控制系统判断所述光电计数传感器（3）的计数是否X；

S3：若所述光电计数传感器（3）计数未至X，所述1#滚动输送线（1）以V11的速度正常运行，使纸箱从所述1#滚动输送线（1）过渡至2#滚筒输送线（2）；

当光电计数传感器（3）开始检测到箱子时，所述控制系统控制变频器，使1#滚动输送线（1）减速至V12（V11＞V12）；

当所述光电计数传感器（3）检测到该箱子下降沿时，所述光电计数传感器（3）计数加1，同时，所述控制系统控制变频器，使#滚动输送线（1）以速度V11运行；

S4：重复步骤S2和S3；

S5：当所述光电计数传感器（3）计数至X时，所述控制系统控制所述驱动气缸动作，驱动所述分料挡料装置（4）上升，将后续的箱子挡在1#滚动输送线（1）上；

S6：在2#滚筒输送线（2）上的纸箱被抓取后，所述控制系统将光电计数传感器（3）计数清零，同时控制所述驱动气缸动作，驱动所述分料挡料装置（4）下降复位；

S7：重复步骤S2至S3。

4. 根据权利要求3所述的纸箱分离控制方法，其特征在于，速度V12为临界分离速度。

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