CN103587226B - 印报机自动上下纸卷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种印报机自动上下纸卷系统，包括印报机、上位机、载纸机器人、船车、PLC、纸卷纵向到位传感器和红外发射模块，船车包括残芯回收叉；纸卷纵向到位传感器和红外发射模块分别接PLC；载纸机器人包括红外接收模块，红外接收模块接载纸机器人的CPU；PLC通过红外发射控制载纸机器人进入船车，纸卷纵向到位传感器检测到载纸机器人的纸卷到位时，通过PLC关闭红外发射，载纸机器人停止前进。本发明有效地改善了载纸机器人控制的响应速度和停车精度，提高了设备上纸的工作效率。

Description

印报机自动上下纸卷系统

[技术领域]

本发明涉及印报机，尤其涉及一种印报机自动上下纸卷系统。

[背景技术]

高斯Newsliner90印报机是大型高速印刷机组，自动化程度高，印刷速度快，是当前最新轮转印刷技术的杰出代表之一。无线群控机器人自动输纸系统，实现了快速的将纸卷输送到要纸纸架的要求。但因印刷机只配备了手动操作的摆渡船车，所以当纸卷送达相应的纸架后，仍然需要人工通过手动操作摆渡船车来完成纸卷的装卸操作，不仅需要大量的人力，而且需要不断的调整位置和姿态，导致整个操作流程很长，严重的制约了整个机组的生产速度，成为整套系统中的一个技术短板。

载纸机器人包括CPU和无线收发模块，无线收发模块接CPU。载纸机器人的CPU通过无线收发模块与上位机通信，控制载纸机器人的行走系统按照上位机的指令载纸到达印报机纸架的停车位。

当机器人装载纸卷到达印报机的纸架时，纸架操作人员将机器人锁车待命；当纸架上的一卷纸用完，再将机器人解锁，操作人员操纵机器人载纸进入船车，根据肉眼观察确定大致停车位置后再度锁车；操作人员手动操作船车横向移动至纸架的纸臂下方，然后再手动操作船车托盘上升至纸卷的中心孔与纸臂抱纸芯轴平齐，之后启动纸臂夹纸操作。在整个过程中需要不停地调整纸卷的位置和角度，夹纸操作完成后操作人员手动逆序操作将船车开回原始中心位置，并手动操作回收叉将残芯回收，将载纸机器人解锁，载纸机器人按照既定线路返回，完成整个流程。

回收残芯的过程如下：纸架在完成接纸后自动旋转至卷纸装载位置，准确定位后，自动缩回伸入残芯孔中的夹纸臂，使残芯自动掉落在船车靠近纸架一侧的基坑中。当纸架的新卷纸装载完成，船车返回到原始位置后，需要手动按钮操作使船车上的回收叉旋转将残芯翻转并掉落到空的载纸机器人上，完成残芯回收。

如图1所示，船车的横向移动通过马达驱动，船车的托盘上升通过液压马达驱动，纸芯回收叉通过马达驱动，马达和液压马达通过接触器或继电器控制。

由于载纸机器人和上位机之间是采用远距离无线通信模式，所以，无可避免的会不时的出现信号不稳或延迟的状况，无法保证载纸机器人在上下纸过程中的控制精度。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种载纸机器人在船车上停车精度高的印报机自动上下纸卷系统。

本发明进一步要解决的技术问题是提供一种自动化程度高的印报机自动上下纸卷系统。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种印报机自动上下纸卷系统，包括印报机、上位机、载纸机器人、船车、PLC、纸卷纵向到位传感器和红外发射模块，船车包括残芯回收叉；纸卷纵向到位传感器和红外发射模块分别接PLC；载纸机器人包括红外接收模块，红外接收模块接载纸机器人的CPU；PLC通过红外发射控制载纸机器人进入船车，纸卷纵向到位传感器检测到载纸机器人的纸卷到位时，通过PLC关闭红外发射，载纸机器人停止前进。

以上所述的印报机自动上下纸卷系统，载纸机器人载纸到达印报机纸架的预停车位时，向上位机发出信号，载纸机器人的启停控制由自主控制转换成外源性红外控制；上位机将载纸机器人到达信号传递给PLC，PLC确认船车在初始位置时，通过红外发射控制载纸机器人进入船车。

以上所述的印报机自动上下纸卷系统，包括船车初始位置行程开关、船车托盘上升位置行程开关、船车纸卷装载位置行程开关和纸卷高度到位传感器，船车初始位置行程开关、船车托盘上升位置行程开关、船车纸卷装载位置行程开关和纸卷高度到位传感器的信号输出端分别接PLC，船车平移电动机的继电器和船车托盘升降驱动机构的继电器分别接PLC。

以上所述的印报机自动上下纸卷系统，载纸机器人载着纸卷在船车中停住后，船车朝向印报机的纸架移动，到达托盘上升位置后停住；托盘将载纸机器人及纸卷一起向上提升到纸卷通孔与纸架的夹纸臂处在同一水平线；船车继续朝纸架方向平移直到到达装载位置，PLC发送一个到位信号给印报机，纸架启动装纸动作，夹纸臂伸入纸卷中心孔完成装纸动作。

以上所述的印报机自动上下纸卷系统，所述的纸卷高度到位传感器为对射式光电传感器，通过纸卷中心的通孔实现对射触发，对射式光电传感器触发时，纸卷通孔的位置和纸架夹纸臂处在同一水平位置。

以上所述的印报机自动上下纸卷系统，包括安全检测光电传感器，安全检测光电传感器的信号输出端接PLC，安全检测光电传感器布置在载纸机器人装载纸卷到位时的前方；安全检测光电传感器如检测到载纸机器人装载纸卷越过设定位置时，通过PLC强行关闭红外发射，载纸机器人停止前进，同时PLC输出报警信号。

以上所述的印报机自动上下纸卷系统，夹纸臂装纸完成后，上位机向PLC发出装载完成信号，PLC控制船车的托盘下降，船车退回初始位置，载纸机器人前行离开船车；载纸机器人离开船车后，向上位机发出信号，载纸机器人的启停控制由外源性红外控制恢复自主控制。

以上所述的印报机自动上下纸卷系统，船车残芯回收叉马达接PLC，船车退回初始位置时，如果回收叉上的触碰开关检测到有残芯，触碰开关向PLC发出信号，PLC向回收叉马达发出信号，残芯回收叉将残芯回装载到载纸机器人上。

本发明印报机自动上下纸卷系统有效地改善了载纸机器人控制的响应速度和停车精度，提高了设备上纸的工作效率。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是现有技术船车控制的原理框图

图2是本发明实施例印报机自动上下纸卷系统的原理框图。

图3是本发明实施例印报机自动上下纸卷系统的流程图。

图4是本发明实施例载纸机器人进入船车的控制原理示意图。

图5是本发明实施例本发明实施例船车运动及纸架装载的控制原理示意图。

[具体实施方式]

本发明的印报机制自动上下纸功能就是当输纸系统将纸卷送到要纸纸架旁待命之后，使用中的纸卷完成自动接纸后，自动上下纸控制系统在PLC的协调指挥下，与输纸系统(主要是载纸机器人)和印报机(主要是纸架)通过信号的紧密联系，控制载纸机器人、船车和纸架协调一致地动作，将载纸机器人送来的纸卷自动安装到纸架上，并自动回收纸芯并由载纸机器人自动载回的过程。

由于一部船车要满足左右两个纸架的上下纸需求，为了保证在自动上下纸过程中，印刷机依然能正常高速运转，同时预留充足时间来处理突发状况，所以自动上下纸流程从启动载纸机器人进入船车到载着残纸芯离开船车为止，需控制在3分钟以内，成功率要求在95％以上。

本发明的主要思路是通过增加一个自动上下纸系统主控PLC，将载纸机器人进入船车并准确停止、船车的平移、托盘上升以及纸芯回收叉回收动作纳入自动控制，并在关键位置增加相应的传感器进行位置感知，同时与纸架和载纸机器人之间建立信号连接，然后协调控制几个机构逐步地共同完成整个上下纸流程。

本发明实施例印报机自动上下纸系统的架构如图2所示，包括印报机、上位机、载纸机器人、船车、PLC、传感器、行程开关和红外发射模块。

传感器包括纸卷纵向到位传感器、安全检测传感器和纸卷高度到位传感器。纸卷纵向到位传感器、安全检测传感器和纸卷高度到位传感器为光电传感器。

行程开关包括船车初始位置行程开关、船车托盘上升位置行程开关和船车纸卷装载位置行程开关。

纸卷纵向到位传感器、纸卷高度到位传感器、船车初始位置行程开关、船车托盘上升位置行程开关和船车纸卷装载位置行程开关的信号输出端分别接PLC的控制信号输入端。

船车平移电动机的继电器和船车托盘升降驱动机构的继电器分别接PLC。

红外发射模块分别接PLC的控制信号输出端，

载纸机器人包括CPU、红外接收模块和无线收发模块，无线收发模块和红外接收模块分别接CPU，载纸机器人的CPU通过无线收发模块与上位机通信，控制载纸机器人的行走系统按照上位机的指令载纸到达印报机纸架的停车位。

载纸机器人载纸到达对应的纸架后，在预停车位等待，并向上位机发出到达信号，上位机将信号传递给PLC。PLC通过红外发射控制载纸机器人进入船车，纸卷纵向到位传感器检测到载纸机器人的纸卷到位时，通过PLC关闭红外发射，载纸机器人停止前进。

本发明印报机自动上下纸系统的工作流程如图3所示。

(一)载纸机器人进入船车及准确停车

本发明在在载纸机器人主程序中增加了一个中断控制程序，中断程序的主要功能是让载纸机器人的行进速度降低并将启停控制由自主控制改为外源性红外控制。中断程序的触发条件是机器人上位机的模式选择开关由“普通模式”转换为“自动上下纸模式”且机器人已到达纸架同时已启动进入船车的任务，中断的结束条件是机器人已离开船车并越过驶离船车标志位。

在整个中断程序控制期间，机器人的行进受其前方红外发射器的控制，红外发射器发射信号，机器人就前进，反之则停止。而红外发射器是否发射信号还要受船车上部的停车检测光电传感器控制，停车检测光电传感器采用下降沿触发方式关闭红外线。这样当机器人载着纸卷进入船车时，当纸卷的尾部刚好离开停车检测光电传感器时，将红外发射器的红外关闭，机器人停止前进，以此来实现纸卷在船车中的准确定位。当纸卷转载完毕，船车回到初始位置并完成残芯回收动作后再次打开红外发射器，机器人便能继续前行一直到驶离船车标准位，然后结束中断，恢复载纸机器人自主控制，从而保证机器人能在整个流程中不需要人工干预却能平顺又安全的进行运行模式的转换和衔接。

安全检测光电传感器的作用主要体现在机器人载纸进入船车的过程中起到安全保护的作用，安全检测光电传感器的信号输出端接PLC，安全检测光电传感器布置在载纸机器人装载纸卷到位时的前方。假如停车检测光电传感器发生信号延迟等故障导致纸卷超过停车检测开关而没有停车，一直往前走到安全检测传感器的位置，安全检测光电传感器如检测到载纸机器人装载纸卷越过设定位置时，就通过PLC强行关闭红外发射，使载纸机器人停止前进，同时PLC输出报警信号。

载纸机器人的进出船车的启停改为红外控制，当载纸机器人载着纸卷进入船车时，由上方的定位光栅进行监测，一旦检测到纸卷到达指定位置，便向PLC反馈信号，PLC关闭红外发射，载纸机器人便马上刹车停止，有效地保证了高的响应速度和停车精度。

(二)船车移动、托盘升降及纸芯回收控制的自动化

本发明的船车移动和托盘上升等一系列动作均是通过PLC的程序控制来完成。硬件上主要增加了三个行程开关一对对射式光电传感器作为位置传感器来对船车在移动和纸卷上升至装载位置的过程中进行准确定位。

一旦载纸机器人载着纸卷在船车中停住，船车便载着机器人朝着纸架方向移动，船车到达托盘上升位置时触发行程开关后停住；然后托盘将机器人及纸卷一起向上提升，一直提升到托盘上升到位，对射式光电传感器通过纸卷中心的通孔实现对射，此时纸卷通孔的位置和纸架夹纸臂处在同一水平线，在PLC控制下停止提升。之后，船车继续朝纸架平移直到到达装载位置，PLC发送一个到位信号给纸架，纸架启动装纸动作，夹纸臂伸入纸卷中心孔并胀紧。纸卷装载完毕后纸架返回一个完毕信号，上位机向PLC发出装载完成信号，PLC控制船车的托盘下降，船车退回初始位置，载纸机器人前行离开船车；载纸机器人离开船车后，向上位机发出信号，载纸机器人的启停控制由外源性红外控制恢复自主控制。。

印刷机纸架在自动模式下，当接纸完成后，装载着残纸芯的纸臂自动旋转到装载位置并准确定位后，自动缩回伸入纸芯的夹纸臂，使残纸芯掉落在船车靠近纸架一侧基坑中。船车的前端贴近地面的纸芯回收叉在船车载着新纸卷朝着纸架移动的过程中，将船车基坑中的残纸芯铲入纸芯回收叉中。当纸架的上纸动作完成，船车退回到初始位置时，如果回收叉上的触碰开关检测到有残芯，就会反馈信号给PLC，PLC输出控制信号给回收叉马达，回收叉带着残芯旋转并翻转，残芯便掉落到空的载纸机器人上，完成残芯回收。

本发明以上实施例的印报机自动上下纸系统，整个工作流程可以控制在两分半钟之内，实现了完全无人工干预的印刷机快速自动上下纸。大大提高了劳动生产率，降低了生产成本，创造了非常良好的经济效益和社会效益。

Claims (8)

1.一种印报机自动上下纸卷系统，包括印报机、上位机、载纸机器人和船车，船车包括残芯回收叉；其特征在于，包括PLC，纸卷纵向到位传感器和红外发射模块，纸卷纵向到位传感器和红外发射模块分别接PLC；载纸机器人包括红外接收模块，红外接收模块接载纸机器人的CPU；PLC通过红外发射控制载纸机器人进入船车，纸卷纵向到位传感器检测到载纸机器人的纸卷到位时，通过PLC关闭红外发射，载纸机器人停止前进。

2.根据权利要求1所述的印报机自动上下纸卷系统，其特征在于，载纸机器人载纸到达印报机纸架的预停车位时，向上位机发出信号，载纸机器人的启停控制由自主控制转换成外源性红外控制；上位机将载纸机器人到达信号传递给PLC，PLC确认船车在初始位置时，通过红外发射控制载纸机器人进入船车。

3.根据权利要求2所述的印报机自动上下纸卷系统，其特征在于，包括船车初始位置行程开关、船车托盘上升位置行程开关、船车纸卷装载位置行程开关和纸卷高度到位传感器，船车初始位置行程开关、船车托盘上升位置行程开关、船车纸卷装载位置行程开关和纸卷高度到位传感器的信号输出端分别接PLC，船车平移电动机的继电器和船车托盘升降驱动机构的继电器分别接PLC。

4.根据权利要求3所述的印报机自动上下纸卷系统，其特征在于，载纸机器人载着纸卷在船车中停住后，船车朝向印报机的纸架移动，到达托盘上升位置后停住；托盘将载纸机器人及纸卷一起向上提升到纸卷中心孔与纸架的夹纸臂处在同一水平线；船车继续朝纸架方向平移直到到达装载位置，PLC发送一个到位信号给印报机，纸架启动装纸动作，夹纸臂伸入纸卷中心孔完成装纸动作。

5.根据权利要求3所述的印报机自动上下纸卷系统，其特征在于，所述的纸卷高度到位传感器为对射式光电传感器，通过纸卷中心孔实现对射触发，对射式光电传感器触发时，纸卷中心孔的位置和纸架夹纸臂处在同一水平位置。

6.根据权利要求1所述的印报机自动上下纸卷系统，其特征在于，包括安全检测光电传感器，安全检测光电传感器的信号输出端接PLC，安全检测光电传感器布置在载纸机器人装载纸卷到位时的前方；安全检测光电传感器如检测到载纸机器人装载纸卷越过设定位置时，通过PLC强行关闭红外发射，载纸机器人停止前进，同时PLC输出报警信号。

7.根据权利要求3所述的印报机自动上下纸卷系统，其特征在于，夹纸臂装纸完成后，上位机向PLC发出装载完成信号，PLC控制船车的托盘下降，船车退回初始位置，载纸机器人前行离开船车；载纸机器人离开船车后，向上位机发出信号，载纸机器人的启停控制由外源性红外控制恢复自主控制。

8.根据权利要求6所述的印报机自动上下纸卷系统，其特征在于，船车残芯回收叉马达接PLC，船车退回初始位置时，如果回收叉上的触碰开关检测到有残芯，触碰开关向PLC发出信号，PLC向回收叉马达发出信号，残芯回收叉将残芯回装载到载纸机器人上。