CN106626826B - 一种打印机运动防撞小车及打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打印机及打印机运动防撞小车，小车包括一对防撞结构、控制单元及伺服电机驱动器，防撞结构分别设于小车运动方向两端；防撞结构与控制单元连接，用于检测印刷底材表面的障碍并发送触发信号给控制单元；控制单元与伺服电机驱动器电性连接，控制单元根据所述触发信号向伺服电机驱动器发送控制信号；伺服电机驱动器根据控制信号控制小车的运动状态。本发明的打印机运动防撞小车在运动方向两端都设有防撞结构，通过防撞结构检测印刷底材表面的障碍并发送触发信号给控制单元，再由控制单元发送控制信号给伺服电机驱动器，使伺服电机驱动器驱动小车停止，能够有效地防止小车上的喷头或印刷底材的损坏。

Description

一种打印机运动防撞小车及打印机

技术领域

本发明涉及数码打印领域，更具体的说，是涉及一种打印机运动防撞小车以及打印机。

背景技术

传统的喷墨打印机的防撞喷头机制有两种，一种是激光测距，通过激光测试被打印物体或者平台距离，来确认此时喷头是否工作在安全位置。其缺点是激光测距采用单点测量，不能测量整个平面下工作是否安全。且激光测距仪器价格昂贵，超过万元。在一些空气中有粉尘的情况下测量结果不准确等问题。

另一种是增加滚轮式极限开关，通过滚轮式机械开关在被打印物体上滚动，当物体高度高于一定值时，滚轮开关被接通，通知系统停机，保证喷头不被撞坏。缺点是，在某些情况下，被打印物体是不能被异物接触的，当滚轮在被打印物上滚动时，导致对被打印物的损坏。

打印小车(高速移动单元)在做定距离往返运动过程中会出现比如材料鼓起，运动平台上有障碍物的情况，已知的市场上的产品是没有任何保护措施的，这样就容易造成撞坏小车，刮坏印刷底材，刮坏喷头(几万一个)等严重后果，给用户造成很大的经济损失。为了防止喷头被介质擦伤，所以亟需一种喷墨打印机小车防撞装置，以防止喷头在碰到高出平台面板上的起皱介质或障碍物时，保护喷头免受损坏。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种打印机运动防撞小车，用于减少小车在高速移动时小车或喷头碰到障碍物带来的损坏。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供的打印机运动防撞小车包括一对防撞结构、控制单元及伺服电机驱动器，所述防撞结构分别设于所述小车运动方向两端；所述防撞结构与所述控制单元连接，用于检测印刷底材表面的障碍并发送触发信号给所述控制单元；所述控制单元与所述伺服电机驱动器电性连接，所述控制单元根据所述触发信号向所述伺服电机驱动器发送控制信号；所述伺服电机驱动器根据所述控制信号控制所述小车的运动状态。

进一步地，每一个所述防撞结构包括防撞主体、撞击受力构件、触动轮及微动开关，所述撞击受力构件一端连接于所述触动轮，另一端朝所述印刷底材的表面延伸以检测所述印刷底材上的障碍，所述触动轮与所述微动开关接触，用于触发所述微动开关；所述撞击受力构件受障碍阻碍带动所述触动轮转动以触发所述微动开关，使所述微动开关发送所述触发信号至所述控制单元，所述控制单元发送所述控制信号控制所述伺服电机驱动器停止工作。

进一步地，所述触动轮定位于所述防撞主体，并相对于所述防撞主体转动。

进一步地，所述撞击受力构件包括受力部，所述受力部位于所述印刷底材上表面附近；所述受力部与所述防撞主体之间设有一段空置区域，所述受力部受障碍阻碍并于所述空置区域内移动。

进一步地，所述触动轮上包括触发所述微动开关的第一连接部，所述微动开关上设置有第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部凹凸配合；所述触动轮转动时，所述第一连接部偏离所述第二连接部，从而触发所述微动开关发送所述触发信号。

进一步地，还包括计算机控制端，所述计算机控制端连接所述控制单元，所述计算机控制端发送控制信号，用于控制所述小车急停或运动，并在障碍消除后控制所述小车恢复伺服使能。

进一步地，所述控制单元包括输入端、控制器、输出端和计算机接口；

所述输入端用于实时接收所述防撞结构发送的触发信号，并将所述触发信号发送至所述控制器；

所述计算机接口连接所述计算机控制端，用于接收所述计算机控制端的使能恢复信号；

所述控制器用于根据所述输入端或所述计算机接口输入的信号，发送急停信号或在障碍消除后发送所述使能恢复信号，使所述小车恢复运动；

所述输出端用于接收并输出所述急停信号或所述使能恢复信号给所述伺服电机驱动器，以控制所述小车的运动状态。

进一步地，所述输入端包括触发信号接口和第一光耦合器，所述触发信号接口连接所述微动开关，用于接收所述触发信号，所述第一光耦合器连接所述控制单元，用于将所述触发信号发送至所述控制单元。

进一步地，所述输出端包括第二光耦合器和伺服电机驱动器接口，所述第二光耦合器连接所述控制单元，用于接收所述控制单元发送的所述控制信号或所述急停信号，所述伺服电机驱动器接口连接所述伺服电机驱动器，用于将所述控制信号或所述急停信号发送至所述伺服电机驱动器，以控制所述小车运动状态。

本发明同时还提供了一种打印机，所述打印机包括打印平台、放置于所述打印平台上的印刷底材以及所述打印运动防撞小车，所述小车位于所述印刷底材上方并相对于所述打印平台做往复运动，所述小车上设置有喷头，所述喷头用于对所述印刷底材进行印刷。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的打印机运动防撞小车在运动方向两端都设有防撞结构，通过防撞结构检测印刷底材表面的障碍并发送触发信号给控制单元，再由控制单元发送控制信号给伺服电机驱动器，使伺服电机驱动器驱动小车停止，能够有效地防止因障碍物碰撞小车上的喷头或其他部件造成小车或印刷底材的损坏。

附图说明

图1为本发明打印机整体结构示意图；

图2为本发明打印机运动防撞小车的结构示意图；

图3为本发明防撞结构示意图；

图4为图3的局部放大图；

图5为图4的另一种状态示意图；

图6为本发明控制单元电路原理图；

图7为本发明打印机运动防撞小车的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的打印机100以及所述的一种打印机运动防撞小车20作进一步说明。

以下是本发明所述的一种打印机100及打印机运动防撞小车20的最佳实例，并不因此限定本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明公开的打印机100包括打印平台11、放置在所述打印平台11上的印刷底材12以及打印机运动防撞小车20，所述小车20位于所述印刷底材12的上方并相对于所述打印平台11做往复运动，所述小车20上设置有喷头21，所述喷头21用于对所述印刷底材12进行印刷。

请结合参阅图2及图3，其中，所述打印机运动防撞小车20包括：一对防撞结构22、控制单元23及伺服电机驱动器24，所述防撞结构22分别设于所述小车20运动方向两端；所述防撞结构22与所述控制单元23连接，用于检测印刷底材12表面的障碍并发送触发信号给所述控制单元23；所述控制单元23与所述伺服电机驱动器24电性连接，所述控制单元23根据所述触发信号向所述伺服电机驱动器24发送控制信号；所述伺服电机驱动器24根据所述控制信号控制所述小车20的运动状态。

在本实施方式中，所述打印机运动防撞小车20相对于放置在所述打印平台11上的印刷底材12做高速往复运动，同时，小车20上的喷头21对印刷底材12进行喷涂打印。而所述小车20的防撞结构22通过在小车20高速运动的过程中检测印刷底材12表面的障碍物，并发送触发信号给控制单元23，控制单元23根据触发信号发送控制信号控制伺服电机驱动器24停止工作，从而达到小车20急停的目的，能够有效防止小车20在高速运动过程中，喷头21碰到印刷底材12上障碍物出现喷头21或印刷底材12的损坏，可以减少损失。

在本实施方式中，所述防撞结构22具有一对，分别设于所述小车20运动方向两端，能够对小车20在往复运动的两方向上进行检测，提高了所述小车20的安全性，进一步地减少了小车20上喷头21被碰撞的可能。

请参阅图3，进一步地，所述每一个所述防撞结构22包括防撞主体221、撞击受力构件222、触动轮223及微动开关224，所述撞击受力构件222一端连接于所述触动轮223，另一端朝所述印刷底材12的表面延伸以检测所述印刷底材12上的障碍，所述触动轮223与所述微动开关224接触，用于触发所述微动开关224；所述撞击受力构件222受障碍阻碍带动所述触动轮223转动以触发所述微动开关224，使所述微动开关224发送所述触发信号至所述控制单元23，所述控制单元23发送所述控制信号控制所述伺服电机驱动器24停止工作。

在本实施方式中，当所述印刷底材12上有障碍时，在所述小车20运动的过程中，撞击受力构件222会受到障碍的阻碍，带动所述触动轮223相对于所述微动开关224转动，从而触发所述微动开关224，所述控制单元23控制所述小车20停止运动。其中，通过撞击受力构件222受阻碍转动触发所述微动开关224的方式，灵敏度较高，可以防止不能识别障碍的情况出现，进一步地减小了所述喷头21或者所述印刷底材12损坏的风险。

进一步地，所述触动轮223定位于所述防撞主体221，并相对于所述防撞主体221转动。

在本实施方式中，所述触动轮223所述微动开关224均定位于所述防撞主体221，所述微动开关224固定在所述防撞主体221上，在防撞结构22出现故障后，可以直接更换包括触动轮223以及微动开关224在内的所述防撞主体221，从而减少打印机100停机时间，提高打印机100的工作效率。

请参阅图3，进一步地，所述撞击受力构件222包括受力部222a，所述受力部222a位于所述印刷底材12上表面附近；所述受力部222a与所述防撞主体221之间设有一段空置区域225，所述受力部222a受障碍的阻碍并于所述空置区域225内移动。

在本实施方式中，所述受力部222a为从所述触动轮223延伸出靠近所述印刷底材12的一端，该所述受力部222a不与所述印刷底材12接触，但是却靠近所述印刷底材12；当所述印刷底材12上有障碍时，所述受力部222a与所述印刷底材12之间的距离能够保证障碍与所述受力部222a接触，以让所述撞击受力构件222带动所述触动轮223转动。在所述受力部222a转动时，受力部222a朝向所述空置区域225移动，所述空置区域225的设置为所述撞击受力构件222提供收容空间。

在本实施方式中，所述受力部222a与所述印刷底材12的距离根据不同的印刷底材12材质以及喷头21的承受力确定。例如:对于承受力较强的喷头21或者受力较大但不易破损的皮质的印刷底材12而言，所述受力部222a与所述印刷底材12之间的距离可以相对较大；对于部分承受力较弱或者受力不大易损坏的喷头21或印刷底材12而言，可以设置所述受力部222a与所述印刷底材12之间的距离较小。所述受力部222a与所述印刷底材12之间的间距的选择应该保证在遇到障碍时所述喷头21与所述印刷底材12既不会被损坏又不至于所述撞击受力构件222过于灵敏，导致小车20频繁停止，影响所述打印机100的工作效率。

请参阅图4及图5，进一步地，所述触动轮223上包括触发所述微动开关224的第一连接部223a，所述微动开关224上设置有第二连接部224b，所述第一连接部223a与所述第二连接部224b凹凸配合；所述触动轮223转动时，所述第一连接部223a偏离所述第二连接部224b，从而触发所述微动开关224发送所述触发信号。

在本实施方式中，所述触动轮223与所述微动开关224采用凹凸配合的方式接触，采用这种方式，一旦当所述触动轮223转动，就会触发所述微动开关224，触发的灵敏度较高。例如：第二连接部224b为一个凸块，所述第一连接部223a为一个凹槽，在初始状态，所述微动开关224没有被触发时，所述凸块嵌入所述凹槽内，当所述触动轮223转动时，所述凹槽周向运动，此时所述凸块从嵌入凹槽内部的位置移动至触动轮223的圆周上，从而使所述凸块朝向所述微动开关224的一侧被挤压，此时所述凸块位置的改变可以发出一个电信号，从而触发所述微动开关224。

请参阅图6，进一步地，所述打印机运动防撞小车20还包括计算机控制端25，所述计算机控制端25连接所述控制单元23，所述计算机控制端25发送急停信号或使能恢复信号，用于控制所述小车20急停或在所述障碍消除后控制所述小车20恢复伺服使能。

在本实施方式中，当所述微动开关224发送触发信号给所述控制单元23后，所述控制单元23控制所述伺服电机驱动器24停止工作，同时反馈所述伺服电机驱动器24的状态至所述计算机控制端25。在经过人为手动排除障碍，且对所述触动轮223复位至原始位置后，即所述微动开关224没有被触发的状态时，所述计算机控制端25发送使能恢复信号，使所述控制单元23恢复初始未触发状态，此时控制单元23再次控制所述伺服电机驱动器24开始工作，所述小车20继续做往复打印动作。其中，只有在所述计算机控制端25发送使能恢复信号，且手动排除障碍，恢复所述触动轮223位置后，所述伺服电机驱动器24才继续工作，提高了打印机运动防撞小车20的安全性，防止在障碍还未手动排除的情况下就恢复小车20运动，从而造成所述喷头21或者所述印刷底材12的损坏。

在本实施方式中，所述计算机控制端25还可以单独控制所述伺服电机控制器U3停止工作，具体的，所述计算机控制端25对所述控制单元23发送所述急停信号，此时不管所述控制单元23是否接收到了所述微动开关224的触发信号，所述控制单元23将会直接控制所述伺服电机驱动器24停止工作。通过这种方式，实现了计算机控制端25的软停机功能，此时所述计算机控制端25可以作为所述打印机运动防撞小车20运动停止与运动的总开关，还可以作为所述小车20在障碍检测停止后的恢复控制。所述计算机控制端25的设置能够进一步提高所述打印机运动防撞小车20的安全性能，减少所述喷头21或所述印刷底材12的损坏。

请参阅图6，进一步地，所述控制单元23包括输入端J1、控制器U3、输出端J3和计算机接口J2。所述输入端J1用于实时接收所述防撞结构22发送的触发信号，并将所述触发信号发送至所述控制器U3；所述计算机接口J2连接所述计算机控制端25，用于接收所述计算机控制端25的控制信号；所述控制器U3用于根据所述输入端J1或所述计算机接口J2输入的信号，发送急停信号或在障碍消除后发送所述使能恢复信号；所述输出端J3用于接收并输出所述急停信号或所述使能恢复信号给所述伺服电机驱动器24，以控制所述小车20的运动状态。

在本实施方式中，所述输入端J1实时接收所述微控开关的触发信号，所述控制器U3实时接收所述计算机控制端25发送的控制信号，从而能够及时使所述伺服电机驱动器24停止，提高所述小车20的安全性能。

进一步地，所述输入端J1包括触发信号接口和第一光耦合器U1，所述触发信号接口连接所述微动开关224，用于接收所述触发信号，所述第一光耦合器U1连接所述控制器U3，用于将所述触发信号发送至所述控制器U3。所述输出端J3包括第二光耦合器U2和伺服电机驱动器24接口，所述第二光耦合器U2连接所述控制器U3，用于接收经所述控制器U3发送的所述使能恢复信号或急停信号，所述伺服电机驱动器24接口用于连接所述伺服电机驱动器24，用于将所述使能恢复信号或所述急停信号发送至所述伺服电机驱动器24，控制小车20运动状态。其中，光耦合器是以光为媒介来传输电信号的器件，其把发光器(砷化镓红外二极管)与受光器(光敏半导体管)封装在同一管壳内。当加电信号时发光器发出光线，受光器接受光线之后就产生光电流，并输出流出，从而实现了"电-光-电"转换。光耦合器的时间常数通常在毫秒甚至微秒级，响应速度快，且容易和逻辑电路配合，发光器件(砷化镓红外二极管)是阻抗电流驱动性器件，而噪音是一种高内阻微电流电压信号。因此光耦合器的共模抑制比很大，所以，光耦合器可以很好地抑制干扰并消除噪音。

在本实施例中，所述控制器U3选用单片机或FPGA可编程芯片或其他中央控制芯片，其中，所述控制单元23的电路结构图如图，J1是触发信号接口，J2是计算机串口接口，J3是伺服驱动器24接口。IN1是防撞输入MCU，OUT1是MCU输出控制所述伺服电机驱动器24停止或者工作的控制信号，计算机控制端25通过串口可读写OUT1的值，所述计算机控制端25在所述微控开关被触发后，所述控制单元23发送控制信号控制所述伺服电机驱动器24停止工作时，读取所述OUT1的值；所述计算机控制端25在手动将所述触动轮223于所述微控开关的位置恢复至初始位置后，写入OUT1的值，从而使所述伺服电机驱动器24恢复工作。

在本实施例中，所述控制器U3的程序逻辑控制方式如下：

如上所示：OUT1＝0，伺服使能，此时所述伺服电机驱动器24工作，带动所述小车20运动；OUT1＝1，伺服禁止使能，此时所述伺服电机驱动器24停止工作，所述小车20停止。IN1＝0，防撞正常，即所述触动轮223没有触发所述微动开关224；IN1＝1，碰撞了，即此时所述触动轮223碰上了障碍，触发了所述微动开关224。防撞系统在碰撞时只能进入到第一个if中，当障碍物排除了OUT1的值还是1，只有通过所述计算机控制端25的软件通过串口发出使能恢复信号对所述OUT1写入值为0，使伺服使能。

请参阅图7，在本实施方式中，所述打印机小车20运动防撞系统具体的工作过程包括以下步骤：

S1、初始化，实时接收微动开关224发送的信号；

S2、若撞击受力构件222受阻碍转动时，触动轮223与微动开关224断开，即第一连接部223a偏离所述第二连接部224b时，所述微动开关224被触发，微动开关224发送触发信号至控制单元23；

S3、控制单元23中的输入接口经第一光耦合器U1将触发信号发送至控制器U3，控制器U3经计算机接口J2读取计算机控制端25上的使能恢复信号，当使能恢复信号标示处于复位工作状态时，即伺服电机驱动器24不受所述计算机控制端25上信号的影响，所述控制器U3发出控制信号至输出端J3，当伺服电机驱动器24接收到所述控制信号后，小车20停止移动，同时将所述计算机控制端25发送至计算机接口J2上的使能恢复信号改写成未复位工作状态；

S4、手动使所述撞击受力构件222复位后，触动轮223与微动开关224闭合，即第一连接部223a与第二连接部224b处于凹凸配合的状态下，通过计算机控制端25经计算机接口J2发送使能恢复信号至所述控制器U3，当所述使能恢复信号标示处于复位状态时，将之前小车20停止后的使能未复位的使能恢复信号复位，且控制器U3检测所述输入端J1的触发信号未被触发，所述控制器U3发出控制信号给所述伺服电机驱动器24，从而使伺服电机再次工作；

S5、当在步骤S4中，手动使撞击受力构建复位后，如果所述计算机接口J2上的复位信号标示处于未复位工作状态时，即没有通过计算机控制端25发送复位的使能控制信号，所述控制器U3经所述伺服电机驱动器24控制所述伺服电机依然处于停机状态，所述小车20停止移动。

如图4所示，在本实施方式中，当撞击受力构件222被触发后，所述小车20一定会停止运动；当时在当所述小车20恢复运动时，所述计算机控制端25一定要对所述控制器U3写入一个复位的使能恢复信号；如果在所述小车20恢复运动时，所述计算机控制端25未写入复位的使能恢复信号，此时所述小车20也不能再次运动。通过设置所述计算机控制端25的控制方式，使所述小车20在出故障再次运动时，具有双重安全保障，必须所述撞击受力构件222要手动复位，且计算机控制端25要对控制器U3发送复位的使能恢复信号，才能使小车20再次运动，更加安全。

在本实施方式中，在所述撞击受力构建未被触发的情况下，当所述计算机控制端25写入急停信号，即未复位的使能恢复信号后，所述控制器U3也会控制所述伺服电机驱动器24停止工作，从而提供了一种非触发状态下，控制小车20停止的方式，可以通过远程操作实现，有利于生产。

本实施方式中的小车20运动方向两端均设有防撞结构22，在小车20做往复运动时，无论障碍在小车20移动方向的任意一侧，都可以检测到，检测范围宽。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种打印机运动防撞小车，其特征在于，包括一对防撞结构、控制单元及伺服电机驱动器，所述防撞结构分别设于所述小车运动方向两端；所述防撞结构与所述控制单元连接，用于检测印刷底材表面的障碍并发送触发信号给所述控制单元；所述控制单元与所述伺服电机驱动器电性连接，所述控制单元根据所述触发信号向所述伺服电机驱动器发送控制信号；所述伺服电机驱动器根据所述控制信号控制所述小车的运动状态；

每一个所述防撞结构包括防撞主体、撞击受力构件、触动轮及微动开关，所述撞击受力构件一端连接于所述触动轮，另一端朝所述印刷底材的表面延伸以检测所述印刷底材上的障碍，所述触动轮与所述微动开关接触，用于触发所述微动开关；所述撞击受力构件受障碍阻碍带动所述触动轮转动以触发所述微动开关，使所述微动开关发送所述触发信号至所述控制单元，所述控制单元发送所述控制信号控制所述伺服电机驱动器停止工作；

所述触动轮上包括触发所述微动开关的第一连接部，所述第一连接部为一个凹槽，所述微动开关上设置有第二连接部，所述第二连接部为一个凸块，所述第一连接部与所述第二连接部凹凸配合；在初始状态，所述凸块嵌入所述凹槽内，所述触动轮转动时，所述第一连接部作周向运动，偏离所述第二连接部，所述凸块从嵌入所述凹槽内部的位置移动至所述触动轮的圆周上，所述凸块朝向所述微动开关的一侧被挤压，从而触发所述微动开关发送所述触发信号。

2.根据权利要求1所述的打印机运动防撞小车，其特征在于，所述触动轮定位于所述防撞主体，并相对于所述防撞主体转动。

3.根据权利要求1所述的打印机运动防撞小车，其特征在于，所述撞击受力构件包括受力部，所述受力部位于所述印刷底材上表面附近；所述受力部与所述防撞主体之间设有一段空置区域，所述受力部受障碍阻碍并于所述空置区域内移动。

4.根据权利要求1所述的打印机运动防撞小车，其特征在于，还包括计算机控制端，所述计算机控制端连接所述控制单元，所述计算机控制端发送控制信号，用于控制所述小车急停或运动，并在障碍消除后控制所述小车恢复伺服使能。

5.根据权利要求4所述的打印机运动防撞小车，其特征在于，所述控制单元包括输入端、控制器、输出端和计算机接口；

所述输入端用于实时接收所述防撞结构发送的触发信号，并将所述触发信号发送至所述控制器；

所述计算机接口连接所述计算机控制端，用于接收所述计算机控制端的使能恢复信号；

所述控制器用于根据所述输入端或所述计算机接口输入的信号，发送急停信号或在障碍消除后发送所述使能恢复信号，使所述小车恢复运动；

所述输出端用于接收并输出所述急停信号或所述使能恢复信号给所述伺服电机驱动器，以控制所述小车的运动状态。

6.根据权利要求5所述的打印机运动防撞小车，其特征在于，所述输入端包括触发信号接口和第一光耦合器，所述触发信号接口连接所述微动开关，用于接收所述触发信号，所述第一光耦合器连接所述控制单元，用于将所述触发信号发送至所述控制单元。

7.根据权利要求5所述的打印机运动防撞小车，其特征在于，所述输出端包括第二光耦合器和伺服电机驱动器接口，所述第二光耦合器连接所述控制单元，用于接收所述控制单元发送的所述控制信号或所述急停信号，所述伺服电机驱动器接口连接所述伺服电机驱动器，用于将所述控制信号或所述急停信号发送至所述伺服电机驱动器，以控制所述小车运动状态。

8.一种打印机，其特征在于，包括打印平台、放置于所述打印平台上的印刷底材以及如权利要求1-7任意一项所述打印机运动防撞小车，所述小车位于所述印刷底材上方并相对于所述打印平台做往复运动，所述小车上设置有喷头，所述喷头用于对所述印刷底材进行印刷。