CN104029863B - 角度可变更的数字化cam信号装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种角度可变更的数字化CAM信号装置，包括输入显示装置、数字控制装置和光电编码器(62)，输入显示装置与数字控制装置相连，数字控制装置与光电编码器(62)相连，光电编码器(62)的脉冲信号输入数字控制装置的高速脉冲端口，数字控制装置将光电编码器(62)的脉冲信号数字化为角度值，输入显示装置输入CAM信号角度值到数字控制装置，数字化角度值与输入的CAM信号角度值进行比对，数字控制装置内部生成CAM信号；本发明提供了一种智能方便、角度可变更的数字化CAM信号装置，而且操作非常方便、直观，大大降低和节约了成本，增加了机器的使用效率。

Description

角度可变更的数字化CAM信号装置

[技术领域]

本发明涉及CAM凸轮角度信号技术领域，具体地说是一种角度可变更的数字化CAM信号装置。

[背景技术]

一般意义上所说的CAM，就是在机械行业中所常用的机械凸轮。为控制机械生产过程中的各种动作，要将CAM凸起部对应的角度信号转换为电信号。传统的CAM信号装置可以简单归结为CAM+微动开关，或CAM+接近传感器，参见附图3和附图4；CAM沿圆心展开图或CAM信号关系参见附图5，也就是CAM沿圆心展开图的凸起部在CAM信号关系图中为ON信号(反之为OFF信号)，两者相一致。

其中，CAM+微动开关，虽然价格低廉，但由于微动开关有触点，容易机械疲劳和老化。而CAM+微动开关，以及CAM+接近传感器，这两种传统的CAM信号装置主要缺陷为：

(1)因安装有实物的机械凸轮，要增加CAM信号就需要增加机械凸轮及相应的微动开关或接近传感器，还要现场进行机械安装、电气配线；

(2)CAM一旦被制造好，其信号的宽度范围就不可调整；若想调整宽度，就必须制造新的CAM；

(3)CAM信号的起始位置调整，必须人工机械调整，一般要经过几次反复尝试才能调整好。

众所周知，机械方式是极为不便和麻烦的，所以其主要用于CAM信号较少且简单的场合。

现在机械工业中常用的CAM信号装置，通常称为电子凸轮开关，如OMRON公司生产的英文名称CAMPositioner，KOYO公司生产的英文名称ProgrammableCAM，NSD公司生产的英文名称VariableCAMSwitchController，等等。它们虽然采用光电编码器，将凸轮角度数字化并可变更，可产生CAM信号，但由于为专用装置或设备，从而存在以下主要缺陷：

(1)CAM信号数量受制于该装置自身，一般是8个，或16个，或32个等输出通道；

(2)由于是专用装置或设备，需有专门的使用手册或说明书，非专业使用人员要经过专门的培训才能使用；

(3)同样由于是专用装置或设备，对于某特定机器，会有一些冗余的功能，不便于使用人员的培训与理解；

(4)同样由于是专用装置或设备，使用成本高昂；

(5)因要将其CAM信号连接到机器控制系统，电气连接点增多，和其本身一起增加了设备故障率。

因此，随着现在PLC、触摸屏等工厂自动化设备的性能提高，特别是PLC大多都具有了高速脉冲端口、成本下降，从而如果能对CAM信号产生与改进，实现对电子凸轮开关这一专门设备的代替与改进，将具有非常重要的意义。

[发明内容]

本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种智能方便、角度可变更的数字化CAM信号装置，而且操作非常方便、直观，大大降低和节约了成本，增加了机器的使用效率。

为实现上述目的设计一种角度可变更的数字化CAM信号装置，包括输入显示装置、数字控制装置和光电编码器62，所述输入显示装置与数字控制装置通过通讯电缆65相连接，所述数字控制装置与光电编码器62通过电缆63相连，所述光电编码器62的脉冲信号输入数字控制装置的高速脉冲端口，所述数字控制装置将光电编码器62的脉冲信号数字化为角度值，所述输入显示装置输入CAM信号角度值到数字控制装置，所述数字化角度值与输入的CAM信号角度值进行比对，所述数字控制装置内部生成CAM信号，所述光电编码器62安装在辊筒机构上，所述辊筒机构带动光电编码器62旋转，所述辊筒机构包括凸轮辊筒、辊筒伞齿轮56、动力伞齿轮57和动力主轴59，所述凸轮辊筒包括前辊筒53和后辊筒52，所述前辊筒53、后辊筒52端部分别安装有前传动齿轮55、后传动齿轮54，所述前传动齿轮55与后传动齿轮54啮合连接，所述后传动齿轮54与辊筒伞齿轮56同轴连接，所述辊筒伞齿轮56与动力伞齿轮57相互啮合，所述动力伞齿轮57安装在动力主轴59的端部，所述光电编码器62连接在动力主轴59上。

所述光电编码器62通过同步带轮一58、同步带60、同步带轮二61连接动力主轴59，所述同步带轮一58安装在动力主轴59上，所述同步带轮二61与光电编码器62同轴连接，所述同步带轮一58与同步带轮二61通过同步带60相连。

所述光电编码器62通过链轮一、链条、链轮二连接动力主轴59，所述链轮一安装在动力主轴59上，所述链轮二与光电编码器62同轴连接，所述链轮一与链轮二通过链条相连。

所述前辊筒53上设有凸起的前辊筒封口部51，所述后辊筒52上设有凸起的后辊筒封口部50，所述前辊筒封口部51与后辊筒封口部50的数量相同并配合连接。

所述输入显示装置为工控机，所述数字控制装置为单片机。

所述输入显示装置为触摸屏66，所述数字控制装置为PLC64。

所述同步带轮一58与同步带轮二61的速比等同于前辊筒封口部51或后辊筒封口部50的数量。

所述前辊筒封口部51与后辊筒封口部50均设置有至少两个，所述前辊筒封口部51、后辊筒封口部50均沿圆周均匀分布。

本发明同现有技术相比，通过利用光电编码器的脉冲信号将CAM的圆周数字化为角度值，充分利用了包装机器控制系统中的输入显示装置、数字控制装置的强大性能，且可以设定角度原点，可以灵活地修改CAM信号前后角度值，操作非常方便、直观，同时大大地降低和节约了成本，增加了机器的使用效率；而且，本发明显示直观、CAM角度值变更灵活、CAM信号数量原则上不受限制，能更好地满足包装控制的要求，尤其适用于需要多个CAM信号及CAM信号宽度可调的包装机械，提供了一种智能方便、角度可变更的数字化CAM信号装置，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A剖面图；

图3是传统的CAM信号装置轮廓图一；

图4是传统的CAM信号装置轮廓图二；

图5是传统的CAM沿圆周展开图或CAM信号关系图；

图6是本发明中辊筒制袋示意图；

图7是本发明触摸屏中角度显示运转画面示意图；

图8是本发明触摸屏中角度设定1运转画面示意图；

图9是本发明触摸屏中角度设定2运转画面示意图；

图10是本发明触摸屏中角度设定3运转画面示意图；

图中：10为CAM凸轮、11为微动开关、12为微动开关滚轮、13为微动开关引出线、20为CAM凸轮二、21为接近传感器、22为接近传感器引出线、50为后辊筒封口部、51为前辊筒封口部、52为后辊筒、53为前辊筒、54为后传动齿轮、55为前传动齿轮、56为辊筒伞齿轮、57为动力伞齿轮、58为同步带轮一、59为动力主轴、60为同步带、61为同步带轮二、62为光电编码器、63为电缆、64为PLC、65为通讯电缆、66为触摸屏、80为包装薄膜、81为包装袋。

[具体实施方式]

下面结合附图对本发明作以下进一步说明：

如附图所示，本发明包括：输入显示装置、数字控制装置和光电编码器62，输入显示装置与数字控制装置通过通讯电缆65相连接，数字控制装置与光电编码器62通过电缆63相连，光电编码器62的脉冲信号输入数字控制装置的高速脉冲端口，数字控制装置将光电编码器62的脉冲信号数字化为角度值，输入显示装置输入CAM信号角度值到数字控制装置，数字化角度值与输入的CAM信号角度值进行比对，数字控制装置内部生成CAM信号；其中，光电编码器62安装在辊筒机构上，辊筒机构带动光电编码器62旋转，辊筒机构包括凸轮辊筒、辊筒伞齿轮56、动力伞齿轮57和动力主轴59，凸轮辊筒包括前辊筒53和后辊筒52，前辊筒53、后辊筒52端部分别安装有前传动齿轮55、后传动齿轮54，前传动齿轮55与后传动齿轮54啮合连接，后传动齿轮54与辊筒伞齿轮56同轴连接，辊筒伞齿轮56与动力伞齿轮57相互啮合，动力伞齿轮57安装在动力主轴59的端部，光电编码器62连接在动力主轴59上。

本发明中，光电编码器62通过同步带轮一58、同步带60、同步带轮二61连接动力主轴59，同步带轮一58安装在动力主轴59上，同步带轮二61与光电编码器62同轴连接，同步带轮一58与同步带轮二61通过同步带60相连；也可以为，光电编码器62通过链轮一、链条、链轮二连接动力主轴59，链轮一安装在动力主轴59上，链轮二与光电编码器62同轴连接，链轮一与链轮二通过链条相连。

本发明中，前辊筒53上设有凸起的前辊筒封口部51，后辊筒52上设有凸起的后辊筒封口部50，前辊筒封口部51与后辊筒封口部50数量相同并配合连接，该前辊筒封口部51与后辊筒封口部50均设置有至少两个，如分别设置有4个，前辊筒封口部51、后辊筒封口部50均沿圆周均匀分布；输入显示装置为工控机或触摸屏66，优选为触摸屏66；数字控制装置为单片机或PLC64。优选为PLC64；同步带轮一58与同步带轮二61的速比等同于前辊筒封口部51或后辊筒封口部50的数量。

本发明提供的角度可变更的数字化CAM信号装置，主要用于在包装机械中产生CAM信号，来控制包装过程中的各项动作，主要由输入显示装置、数字控制装置、光电编码器以及相应的机械连接、转换、固定等零部件构成，输入显示装置与数字控制装置通过通讯电缆相连接，由输入显示装置输入每一CAM信号的前后角度值到数字控制装置，光电编码器通过同步带轮/链轮、同步带/链条与包装机械相连接以及速度转换，被固定在机器上，跟随包装机械一起运转，旋转的光电编码器发出脉冲信号，输入到数字控制装置，从而产生一个数字化角度值，该值与CAM信号的角度值进行运算、比较与处理，从而生成CAM信号。其中，光电编码器连接在包装机械上，包装机械每生产一袋产品，此光电编码器就旋转一周，该光电编码器发出脉冲信号，必须输入到数字控制装置的高速计数器端口,以便其识别与判读，而普通的数字控制装置输入端口是无法响应高频率的电子脉冲信号。输入数字控制装置的高速计数器端口的光电编码器脉冲信号，由数字控制装置数字化为角度值；光电编码器脉冲信号数字化为角度值后，产生的绝对角度值对应于角度原点，由数字控制装置产生一个相对角度值；输入显示装置与数字控制装置对于产生CAM信号是必要的，是该装置构成的一部分，但又不限于此，该输入显示装置与数字控制装置更主要的是用于整个包装机械的控制，而本角度可变更的数字化CAM信号装置充分应用了其一部分功能。

如附图3和附图4所示为CAM信号装置轮廓图，其中，附图3为CAM凸轮+微动开关形式，附图4为CAM+接近传感器形式。CAM凸轮10或CAM凸轮二20为一个在部分圆弧有凸起的圆，当其凸起部分碰触到微动开关11的微动开关滚轮12或靠近接近传感器21，微动开关或接近传感器假定输出ON(OFF)信号，则当其凸起部分脱开微动开关11的微动开关滚轮12或离开接近传感器21，微动开关或接近传感器假定输出OFF(ON)信号，从而构成了从一个圆周角度阐述的CAM信号。

如附图5所示为CAM沿圆周展开图或CAM信号关系图，该CAM沿圆周展开或CAM信号关系可以看成是一种情况的两种不同表述。CAM沿圆周展开是从物理方式描述的，而CAM信号关系是以抽象的方式展示的。此图的O、A、B三点，分别对应于附图3中CAM凸轮上的O、A、B三点,AB区间对应于附图3中凸起部分，而C点就是圆周展开前的O点。若AB区间看成一个圆周区间的信号ON(OFF)，则OA、BC区间就看成一个圆周区间的信号OFF(ON)。一个圆周通常作360度计量，则可将O点看作角度0°，C点看作这个圆周角度的结束360°或下个圆周角度的开始0°，由此A、B点也将分别对应于不同的角度值；同时圆周的O点是可以在圆周上移动的，则当其移动时，对应的A、B点角度值也将随之相对变化，同样，A、B两点角度的差可看作一个圆周中ON(OFF)信号宽度。

如附图1和附图2所示，为本发明CAM信号装置结构示意图，动力主轴通过辊筒伞齿轮、动力伞齿轮啮合，再通过后传动齿轮、前传动齿轮将动力传递给后辊筒、前辊筒，该后辊筒、前辊筒作连续旋转运动，每经过前辊筒封口部、后辊筒封口部(本实施例辊筒为4个封口部)封合一次，就形成包装袋的封口(从中间切断，则形成前后两袋产品的封口)。同步带轮一安装在动力主轴上，通过同步带，带动同步带轮二，从而带动光电编码器旋转。同步带轮一与同步带轮二的速比等同于每个辊筒的封口部数量，保证每制造一个包装袋，光电编码器旋转一周。光电编码器通过电缆连接到PLC，将光电编码器的脉冲信号输入PLC的高速脉冲端口。PLC再通过通讯电缆连接到触摸屏，由触摸屏将输入的CAM信号前后角度值(对于只要CAM信号而与宽度无关的情况，则只需要输入前角度值；但为判断比较的需要，后角度值可在PLC中统一在前角度值基础上加30°，这对于操作人员的使用非常方便)输入PLC。PLC将把光电编码器的脉冲信号数字化为角度值，并相对于角度原点产生一个相对角度值，再由这个值与CAM信号的前后角度值进行运算、比较和处理，从而在PLC内部产生所需要的CAM信号。PLC具有强大的资源，本发明产生的CAM信号数量原则上不受限制。触摸屏是良好的人机接口，输入CAM信号角度值极为方便，显示非常直观。本发明充分利用了PLC和触摸屏的部分功能，PLC和触摸屏也构成本发明的一个组成部分，但更主要的是用于整个包装机械的控制。

如附图6所示，为本发明辊筒制袋示意图，包装薄膜80通过成型器，被辊筒的封口部封压后，形成一袋一袋相连的包装袋81。

如附图7所示，为本发明触摸屏中角度显示运转画面示意图，左半部中间的为角度指示盘，用以形象地表示当前所处的角度值；右半部中间便下的角度显示原点设定，可以CAM信号的原点。

如附图8和附图9所示，为本发明触摸屏中角度设定1和角度设定2的运转画面示意图，每个画面可以设定5个CAM信号的角度值，设定值右侧的小方块用以显示CAM信号的ON或OFF状态；这两个画面产生的CAM信号，在机器控制中与其信号宽度无关，所以只需要设定起始点一个角度值即可，对于机器的操作人员来说非常方便。

如附图10所示，为触摸屏中角度设定3的运转画面示意图，这个画面可以设定4个CAM信号的角度值，设定值右侧的小方块用以显示CAM信号的ON或OFF状态；这两个画面产生的CAM信号，在机器控制中与其信号宽度有关，所以需要设定前后角度值。

在本实施例中，即如附图8～10的角度设定1至角度设定3中，共有14个CAM信号；根据需要，只要在PLC中资源允许的情况下，还可以制作任意数量CAM信号。

本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：包括输入显示装置、数字控制装置和光电编码器(62)，所述输入显示装置与数字控制装置通过通讯电缆(65)相连接，所述数字控制装置与光电编码器(62)通过电缆(63)相连，所述光电编码器(62)的脉冲信号输入数字控制装置的高速脉冲端口，所述数字控制装置将光电编码器(62)的脉冲信号数字化为角度值，所述输入显示装置输入CAM信号角度值到数字控制装置，所述数字化角度值与输入的CAM信号角度值进行比对，所述数字控制装置内部生成CAM信号，所述光电编码器(62)安装在辊筒机构上，所述辊筒机构带动光电编码器(62)旋转，所述辊筒机构包括凸轮辊筒、辊筒伞齿轮(56)、动力伞齿轮(57)和动力主轴(59)，所述凸轮辊筒包括前辊筒(53)和后辊筒(52)，所述前辊筒(53)、后辊筒(52)端部分别安装有前传动齿轮(55)、后传动齿轮(54)，所述前传动齿轮(55)与后传动齿轮(54)啮合连接，所述后传动齿轮(54)与辊筒伞齿轮(56)同轴连接，所述辊筒伞齿轮(56)与动力伞齿轮(57)相互啮合，所述动力伞齿轮(57)安装在动力主轴(59)的端部，所述光电编码器(62)连接在动力主轴(59)上。

2.如权利要求1所述的角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：所述光电编码器(62)通过同步带轮一(58)、同步带(60)、同步带轮二(61)连接动力主轴(59)，所述同步带轮一(58)安装在动力主轴(59)上，所述同步带轮二(61)与光电编码器(62)同轴连接，所述同步带轮一(58)与同步带轮二(61)通过同步带(60)相连。

3.如权利要求1所述的角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：所述光电编码器(62)通过链轮一、链条、链轮二连接动力主轴(59)，所述链轮一安装在动力主轴(59)上，所述链轮二与光电编码器(62)同轴连接，所述链轮一与链轮二通过链条相连。

4.如权利要求2或3所述的角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：所述前辊筒(53)上设有凸起的前辊筒封口部(51)，所述后辊筒(52)上设有凸起的后辊筒封口部(50)，所述前辊筒封口部(51)与后辊筒封口部(50)的数量相同并配合连接。

5.如权利要求4所述的角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：所述输入显示装置为工控机，所述数字控制装置为单片机。

6.如权利要求4所述的角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：所述输入显示装置为触摸屏(66)，所述数字控制装置为PLC(64)。

7.如权利要求6所述的角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：所述同步带轮一(58)与同步带轮二(61)的速比等同于前辊筒封口部(51)或后辊筒封口部(50)的数量。

8.如权利要求7所述的角度可变更的数字化CAM信号装置，其特征在于：所述前辊筒封口部(51)与后辊筒封口部(50)均设置有至少两个，所述前辊筒封口部(51)、后辊筒封口部(50)均沿圆周均匀分布。