CN107817856A - 五轴高速覆膜机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五轴高速覆膜机及控制方法，所述覆膜机包括有覆膜设备及控制板，所述控制板包括有触摸屏、PLC及通讯板，所述PLC连接于覆膜设备的膜缓冲装置、放膜轴运行模块、覆膜轴运行模块、热辊轴运行模块、收膜轴运行模块，所述通讯板连接于收卷伺服张力速度模块，以控制收卷张力和速度，及模拟量输出模块，控制放膜磁粉、收卷磁粉和加热。该覆膜机及控制方法能够有效地控制温度，解决过加热和加热不足对覆膜质量影响的问题，提高覆膜质量和速度，覆膜速度每分钟最高可达120M。

Description

五轴高速覆膜机及控制方法

技术领域

本发明属于覆膜机技术领域，特别涉及一种高速覆膜机及其控制方法。

背景技术

覆膜机可分为即涂型覆膜机和预涂型覆膜机两大类。是一种用于纸类、薄膜专用设备。即涂型覆膜机包括上胶、烘干、热压三部分，其适用范围宽，加工性能稳定可靠，是目前国内广泛使用的覆膜设备。预涂型覆膜机，无上胶和干燥部分，体积小、造价低、操作灵活方便，不仅适用大批量印刷品的覆膜加工，而且适用自动化桌面办公系统等小批量、零散的印刷品的覆膜加工。

如专利申请201720216933.3公开了一种覆膜机，包括机器框架、上料机构、覆膜组件、切料机构、气涨轴机构、折角机构、取料机构和出料机构，所述机器框架的内部设有气涨轴机构，所述气涨轴机构的前端一侧设有折角机构，所述气涨轴机构的下端一侧设有覆膜组件，所述覆膜组件的一端设有出料机构，所述机器框架的一侧上部设有取料机构，所述上料机构安装在机器框架的一侧中部，所述上料机构的一端上部设有切料机构。

现有的覆膜机都是采用双辊同速，由一个伺服控制，覆膜质量不理想时，没法调节。在运行中，纸膜通过热辊会带走热量，使热辊温度降低，运行越快，温度降低越快，加热强度也要更高才能使热辊温度恒定，相反如果在低速时加热强度很强，则容易过加热(因为温度传感器的反应迟钝)，此时加热强度要小才不至于过加热，过加热和加热不足对覆膜质量影响都很大。因此，存在难以调节、温控不合理，覆膜质量不高的缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种五轴高速覆膜机及控制方法，该覆膜机及控制方法能够有效地控制温度，解决过加热和加热不足对覆膜质量影响的问题，提高覆膜质量。

本发明的另一个目的在于提供一种五轴高速覆膜机及控制方法，该覆膜机及控制方法能够保持覆膜机构的平稳运行，不会因为机器的骤起骤停而拉断膜和覆膜不牢，起泡等覆膜质量问题；同时实现伺服运行频率的递增递减，从而实现机器的慢启慢停以及运行中改变速度时的缓慢升降功能。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种五轴高速覆膜机，所述覆膜机包括有覆膜设备及控制板，其特征在于所述控制板包括有触摸屏、PLC及通讯板，所述PLC连接于覆膜设备的膜缓冲装置、放膜轴运行模块、覆膜轴运行模块、热辊轴运行模块、收膜轴运行模块，所述通讯板连接于收卷伺服张力速度模块，以控制收卷张力和速度，及模拟量输出模块，控制放膜磁粉、收卷磁粉和加热。

所述PLC是数据运控中心，触摸屏发出指令传输给PLC，PLC执行指令。

所述通讯板是搭建与外围智能设备的连接桥梁，并控制读取与写入数据到模拟量输出模块，收卷伺服张力速度模块。

所述模拟量输出模块负责接收上位机的数据，将数据转换为0-10V电压控制放膜磁粉，放卷磁粉和电磁发热器强度。

进一步，所述模拟量输出模块连接于所述放膜磁粉模块、收卷磁粉模块及电磁发热器，所述放膜磁粉模块用于控制给覆膜提供磁粉张力，所述收卷磁粉模块控制收卷磁粉张力，所述电磁发热器给覆膜设备进行加热，以便于膜更好的覆着在主材料上。

一种五轴高速覆膜机的控制方法，该方法主要如下步骤：

101：开始上电，PLC自检，系统初始化，参数初始化；

102：检测是否有报警，是否具备正常启动条件；

检测是否有膜，如无膜显示无膜报警，检测是否有纸，无纸则显示无纸报警，检测伺服是否有报警，有报警则显示伺服报警，检测是否急停按下，有按下显示急停报警。

103：如没有任何报警，则进入设备正常，可运行状态(准备就绪)；

104：选择操作模式，

正常状态下工作平台界面会有自动和手动两种操作模式。点手动按钮进入手动运行，各轴按设定的手动速度联动运行，只有工作平台界面中的手动按钮是整机联动的，且控制覆膜机慢启慢停。除工作平台界面中的手动按钮外其它的手动按钮在各个轴的参数界面中，是针对当前轴的点动，其它轴不会联动的。

105：预热；

自动运行前一定要进行预热，点下后热辊会慢速转动且以高档温度加热，加热到设定温度后停止加热，停止转动。

106：自动运行：具备覆膜条件后，按启动按钮，蜂鸣器响，蜂鸣器停止后五个轴同时触发运行；

进一步，五个轴的速度是：

覆膜轴速度：根据输入框设定的每分钟米数计算的频率作为运行频率速度运行，且准确计算出伺服运行转速显示于触摸屏；

热辊轴速度：按热辊轴与覆膜轴的周长比和设定跟随系数调整运行速度，跟随系数一般大于1；

放膜轴速度：是按放膜轴与热辊轴的周长比，设定热辊轴的跟随系数，经过缓冲箱光电是否检测到膜再动态改变这个跟随系数的值来动态调整放膜轴的速度；

收纸轴速度：按收纸轴与覆膜轴的周长比和设定覆膜速度跟随系数来调整收纸轴的速度；

收卷辊速度：设定与收纸轴的跟随系数来调整收卷轴的速度，把这个速度值(转速)写入到伺服驱动器寄存器里面，伺服马达就以这个速度值来运行。

更进一步，所述五个轴中三个轴的张力是：

放膜磁粉张力：用户设定目标张力最大值与目标张力最小值(使张力在期望的范围内调整)，设定纸卷长度，计算出每MM纸张对应的张力，用放膜轴计圈数的方法检测已覆膜的纸张长度，就能知道已减少的张力值，再根据磁粉最大值与模拟量转换值，写入到模拟量输出模块，再由模拟量输出模块输出对应电压来动态控制磁粉控制器的张力；

放卷磁粉张力：同放膜磁粉张力，磁粉张力是按收纸轴计圈数的值来计算使张力值在设定范围内递减；

收卷伺服张力：用户设定目标高转矩与目标低转矩，纸卷长度，最大转矩四个参数，运行时把数值写入到驱动器对应寄存器中，从而动态调整伺服转矩值。

107：自动运行时按上面计算的速度和张力动态调整，连续运行；

其中，速度和温控器设定值随工作界面中覆膜速度输入框设定的每分钟米数而改变，张力随各轴计圈数值而递增递减，直到报警停机或自动停机或按钮停机生效，机器停止并显示停机方式。

108：重新装入新膜新纸后进行第二次启动，并让张力值回归到起始状态。

本发明所实现的覆膜机及控制方法能够有效地控制温度，解决过加热和加热不足对覆膜质量影响的问题，提高覆膜质量和速度，温度处理好后覆膜速度每分钟最高可达120M。

同时，能够保持覆膜机构的平稳运行，不会因为机器的骤起骤停而拉断膜和覆膜不牢，起泡等覆膜质量问题；同时实现伺服运行频率的递增递减，从而实现机器的慢启慢停以及运行中改变速度时的缓慢升降功能。

附图说明

图1是本发明所实现五轴覆膜机的硬件框图。

图2是本发明所实现五轴覆膜机的控制流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

参见图1所示，为本发明所实现的五轴高速覆膜机，所述覆膜机包括有覆膜设备及控制板，图中所示，所述控制板包括有触摸屏、PLC及通讯板，所述PLC连接于覆膜设备的膜缓冲装置、放膜轴运行模块、覆膜轴运行模块、热辊轴运行模块、收膜轴运行模块，所述通讯板连接于收卷伺服张力速度模块，以控制收卷张力和速度，及模拟量输出模块，控制放膜磁粉、收卷磁粉和加热。

其中，所述PLC是数据运控中心，触摸屏发出指令传输给PLC，PLC执行指令。

所述通讯板是搭建与外围智能设备的连接桥梁，并控制读取与写入数据到模拟量输出模块、收卷伺服张力速度模块。

所述模拟量输出模块负责接收上位机的数据，将数据转换为0-10V电压控制放膜磁粉，放卷磁粉和电磁发热器强度。

所述模拟量输出模块连接于所述放膜磁粉模块、收卷磁粉模块及电磁发热器，所述放膜磁粉模块用于控制给覆膜提供磁粉张力，所述收卷磁粉模块控制收卷磁粉张力，所述电磁发热器给覆膜设备进行加热，以便于膜更好的覆着在主材料上。

结合图2所示，本发明所实现五轴高速覆膜机的控制方法，主要如下步骤：

101：开始上电，PLC自检，系统初始化，参数初始化。

102：检测是否有报警，是否具备正常启动条件；具体地说，检测是否有膜，如无膜显示无膜报警，检测是否有纸，无纸则显示无纸报警，检测伺服是否有报警，有报警则显示伺服报警，检测是否急停按下，有按下显示急停报警。

103：如没有任何报警，则进入设备正常，可运行状态(准备就绪)。

104：正常状态下工作平台界面会有自动和手动两种操作模式。点手动按钮进入手动运行，各轴按设定的手动速度联动运行，只有工作平台界面中的手动按钮是整机联动的，而且是跟自动运行状态差不多，也有加减速，慢启慢停，其跟自动运行状态的区别在于自动运行要按启动，机器运行，按停止，机器才停止，停得慢，停不准，而点动是要手按住才走，松开就停，启停快，停的准，方便调试。除工作平台界面中的手动按钮外其它的手动按钮在各个轴的参数界面中，是针对当前轴的点动，其它轴不会联动的，是为方便调试时只需移动某个轴其它轴不动而设计的。

105：预热，因为覆膜是要热辊轴加热到一定的温度才能腹上去的，而热辊加热是用电磁加热器加热的，电磁加热时热辊轴又一定要旋转(不旋转会烧坏电磁加热器和热辊轴加热不均匀)，而且电磁加热器自动运行时是随热辊轴的转速高低自动调整加热强度的，所以我们自动运行前一定要点一下预热这个按钮，点下后热辊会慢慢速转动且以高档温度加热，加热到设定温度后停止加热，停止转动。

106：自动运行：具备覆膜条件后，按启动按钮，蜂鸣器响2秒，警示他人，本机要准备运行了，注意安全！蜂鸣器停止后五个轴同时触发运行。

其中，五个轴的速度是：

覆膜轴速度：根据输入框设定的每分钟米数计算的频率作为运行频率速度运行，且准确计算出伺服运行转速显示于触摸屏工作平台界面(后面的四个轴速度都是以这个轴速度作参考和随动的)；

热辊轴速度：按热辊轴与覆膜轴的周长比和设定跟随系数调整运行速度，跟随系数一般大于1，要比覆膜轴稍快一点；

放膜轴速度：是按放膜轴与热辊轴的周长比，设定热辊轴的跟随系数，经过缓冲箱光电是否检测到膜再动态改变这个跟随系数的值来动态调整放膜轴的速度；

收纸轴速度：按收纸轴与覆膜轴的周长比和设定覆膜速度跟随系数来调整收纸轴的速度；

收卷辊速度：设定与收纸轴的跟随系数来调整收卷轴的速度，这个速度跟随要求不用很准确，把这个速度值(转速)写入到伺服驱动器寄存器里面，伺服马达就以这个速度值来运行。

五个轴中三个轴的张力是：

放膜磁粉张力：用户设定目标张力最大值与目标张力最小值(使张力在期望的范围内调整)，设定纸卷长度，这三个参数能计算出每MM纸张对应的张力，用放膜轴计圈数的方法检测已覆膜的纸张长度，就能知道已减少的张力值，再根据磁粉最大值与模拟量转换值，通过通讯方式写入到模拟量输出模块，再由模拟量输出模块输出对应电压来动态控制磁粉控制器的张力；

放卷磁粉张力：这个同放膜磁粉张力，磁粉张力是按收纸轴计圈数的值来计算使张力值在设定范围内递减；

收卷伺服张力：用户设定目标高转矩与目标低转矩，纸卷长度，最大转矩这四个参数即可，运行时把数值写入到驱动器对应寄存器中，从而动态调整伺服转矩值。

107：自动运行时按上面计算的速度和张力动态调整，连续运行，速度和温控器设定值随工作界面中覆膜速度输入框设定的每分钟米数而改变，张力随各轴计圈数值而递增递减，直到报警停机(伺服报警，急停按下)或自动停机(无膜无纸)或按钮停机(停止)生效，机器停止并显示停机方式。

108：重新装入新膜新纸后进行第二次启动运行时要按一下换卷按钮，让张力值回归到起始状态(数值)。

总之，本发明所实现的覆膜机及控制方法能够有效地控制温度，解决过加热和加热不足对覆膜质量影响的问题，提高覆膜质量和速度，温度处理好覆膜速度每分钟最高可达120M。

同时，能够保持覆膜机构的平稳运行，不会因为机器的骤起骤停而拉断膜和覆膜不牢，起泡等覆膜质量问题；同时实现伺服运行频率的递增递减，从而实现机器的慢启慢停以及运行中改变速度时的缓慢升降功能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种五轴高速覆膜机，所述覆膜机包括有覆膜设备及控制板，其特征在于所述控制板包括有触摸屏、PLC及通讯板，所述PLC连接于覆膜设备的膜缓冲装置、放膜轴运行模块、覆膜轴运行模块、热辊轴运行模块、收膜轴运行模块，所述通讯板连接于收卷伺服张力速度模块，以控制收卷张力和速度，及模拟量输出模块，控制放膜磁粉、收卷磁粉和加热。

2.如权利要求1所述的五轴高速覆膜机，其特征在于所述PLC是数据运控中心，触摸屏发出指令传输给PLC，PLC执行指令。

3.如权利要求1所述的五轴高速覆膜机，其特征在于所述通讯板是搭建与外围智能设备的连接桥梁，并控制读取与写入数据到模拟量输出模块，收卷伺服张力速度模块。

4.如权利要求1所述的五轴高速覆膜机，其特征在于所述模拟量输出模块负责接收上位机的数据，将数据转换为0-10V电压控制放膜磁粉，放卷磁粉和电磁发热器强度。

5.如权利要求1所述的五轴高速覆膜机，其特征在于所述模拟量输出模块连接于所述放膜磁粉模块、收卷磁粉模块及电磁发热器，所述放膜磁粉模块用于控制给覆膜提供磁粉张力，所述收卷磁粉模块控制收卷磁粉张力，所述电磁发热器给覆膜设备进行加热，以便于膜更好的覆着在主材料上。

6.一种五轴高速覆膜机的控制方法，其特征在于该方法主要如下步骤：

101：开始上电，PLC自检，系统初始化，参数初始化；

102：检测是否有报警，是否具备正常启动条件；

103：如没有任何报警，则进入设备正常可运行状态；

104：选择操作模式；

105：预热；

106：自动运行：具备覆膜条件后，按启动按钮，蜂鸣器响，蜂鸣器停止后五个轴同时触发运行；

107：自动运行时按上面计算的速度和张力动态调整，连续运行；

108：重新装入新膜新纸后进行第二次启动，并让张力值回归到起始状态。

7.如权利要求6所述的五轴高速覆膜机的控制方法，其特征在于所述步骤101中，检测是否有膜，如无膜显示无膜报警，检测是否有纸，无纸则显示无纸报警，检测伺服是否有报警，有报警则显示伺服报警，检测是否急停按下，有按下显示急停报警。

8.如权利要求6所述的五轴高速覆膜机的控制方法，其特征在于所述步骤106中，五个轴的速度是：

覆膜轴速度：根据输入框设定的每分钟米数计算的频率作为运行频率速度运行，且准确计算出伺服运行转速显示于触摸屏；

热辊轴速度：按热辊轴与覆膜轴的周长比和设定跟随系数调整运行速度，跟随系数大于1；

放膜轴速度：是按放膜轴与热辊轴的周长比，设定热辊轴的跟随系数，经过缓冲箱光电是否检测到膜再动态改变这个跟随系数的值来动态调整放膜轴的速度；

收纸轴速度：按收纸轴与覆膜轴的周长比和设定覆膜速度跟随系数来调整收纸轴的速度；

收卷辊速度：设定与收纸轴的跟随系数来调整收卷轴的速度，把这个速度值写入到伺服驱动器寄存器里面，伺服马达就以这个速度值来运行。

9.如权利要求8所述的五轴高速覆膜机的控制方法，其特征在于所述五个轴中三个轴的张力是：

放膜磁粉张力：用户设定目标张力最大值与目标张力最小值，设定纸卷长度，计算出每MM纸张对应的张力，用放膜轴计圈数的方法检测已覆膜的纸张长度，就能知道已减少的张力值，再根据磁粉最大值与模拟量转换值，写入到模拟量输出模块，再由模拟量输出模块输出对应电压来动态控制磁粉控制器的张力；

放卷磁粉张力：同放膜磁粉张力，磁粉张力是按收纸轴计圈数的值来计算使张力值在设定范围内递减；

收卷伺服张力：用户设定目标高转矩与目标低转矩，纸卷长度，最大转矩四个参数，运行时把数值写入到驱动器对应寄存器中，从而动态调整伺服转矩值。

10.如权利要求9所述的五轴高速覆膜机的控制方法，其特征在于所述107步骤中，其中，速度和温控器设定值随工作界面中覆膜速度输入框设定的每分钟米数而改变，张力随各轴计圈数值而递增递减，直到报警停机或自动停机或按钮停机生效，机器停止并显示停机方式。