CN108268014A - 一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，包括运动控制器、伺服电机、纸芯定位传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统，运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机，电机轴端连接滚珠丝杆，丝杆螺母连接纸芯夹机构，丝杆终端设有一个零点开关，用于伺服系统的坐标跟自动对刀系统坐标的统一，纸芯夹口部中间位置设纸芯定位传感器，纸芯夹在移动的过程中定位到纸芯的位置，丝杆螺母带动纸芯夹把纸芯移动到目标位置，通过闭环控制系统控制排纸芯的动作机构。生产效率高、排纸芯精度高；减少了不必要的重复排纸芯，大幅减少传统排纸芯方式对人的依赖。

Description

一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统
技术领域
本发明涉及一种分切机排纸芯技术，尤其是涉及一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统。
背景技术
在市场上，现有的分切机分切机智能自动纸芯排列技术还在初级水平，但分切机手动排纸芯时需要根据分切出来的卷材的位置来对纸芯，有时材料在设备上还没有走正，位置对应有偏差，就要把纸芯上的材料割了重新在对一边纸芯，有时候分切的规格比较多，这样要排列的纸芯也多而且长度尺寸不一，这样排纸芯操作就比较繁琐，生产效率大大降低，而且材料的浪费也会比较严重。传统的分切机使用一般的驱动电机会出现信号漂移或变值的情况，以至于排纸芯的定位精确比较差甚至还不如人工。传统的手动排列纸芯和三相交流电机开环控制模式的排列纸芯，都保证不了纸芯的排列精度，容易使卷材超出纸芯的位置而影响收卷质量。随着客户对收卷要求的不断提高和分切机技术的进一步发展，普通的分切机纸芯排列技术已经不能满足客户的需求。
发明内容
本发明主要目的是提供一种操作简单、效率高和精度高的自动纸芯排列系统，其在分切机普通纸芯排列技术的基础上，推出了一种分切机智能自动纸芯排列技术，集成了纸芯定位探头感应技术的高精度伺服自动纸芯排列技术，以简化纸芯排列的繁琐操作。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：本发明一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，包括运动控制器、伺服电机、纸芯定位传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统，纸芯定位传感器连接运动控制器的现场总线接口，触摸屏和运动控制器通过以太网连接方式进行通讯，运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机，伺服电机的轴端连接着滚珠丝杆，用于驱动滚珠丝杆转动，丝杆上的螺母连接纸芯夹机构，滚珠丝杆的终端设有一个零点开关，用于伺服系统的坐标跟自动对刀系统坐标的统一，纸芯夹口部中间位置设纸芯定位传感器，纸芯夹相对卷轴平行移动或垂直移动，由传感器检测纸芯两端位置，再将纸芯夹定位到纸芯的中间位置，然后伸出纸芯夹夹住纸芯，丝杆螺母带动纸芯夹把纸芯移动到目标位置，通过闭环控制系统控制排纸芯的动作机构，触摸屏的人机界面采用的是组态设计的设计方法。
通过上述技术方案，本发明具有如下有益效果：（1）本发明把繁琐的纸芯排列简化为按钮一键式操作，提高了生产效率5倍以上，尤其在宽幅多工位机器上更加突显；（2）提高了纸芯排列精度，减少不必要的重复排列纸芯。（3）减少对人的依赖，传统排纸芯方式，人的影响因素是比较大的，现全部实现自动控制，大大减少排纸芯时对人的依赖。
附图说明
图1为本发明智能自动纸芯排列系统的组成及连接方式示意图；
图2为本发明智能自动纸芯排列系统软件控制流程图示意图；
图3为本发明智能自动纸芯排列画面示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本发明一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，其包括西门子运动控制器、伺服电机、纸芯定位传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统。如图1所示，纸芯定位传感器与西门子运动控制器的现场总线接口相连接，触摸屏和西门子运动控制器通过以太网连接方式进行通讯，西门子运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机，伺服电机的轴端连接着滚珠丝杆，用于驱动滚珠丝杆转动，丝杆上的螺母连接着纸芯夹机构，滚珠丝杆的终端设有一个零点开关，用于伺服系统的坐标跟自动对刀系统坐标的统一，纸芯夹口部中间位置设纸芯定位传感器，纸芯夹相对卷轴平行移动，由传感器检测纸芯两端位置，再将纸芯夹定位到纸芯的中间位置，然后伸出纸芯夹夹住纸芯，丝杆螺母带动纸芯夹把纸芯移动到目标位置，通过闭环控制系统控制排纸芯的动作机构，触摸屏的人机界面采用的是组态设计的设计方法。
纸芯夹机构的动作机构包括纸芯夹的伸出和缩回、纸芯夹紧和松开的动作机构。
触摸屏的人机界面主要包括纸芯排列画面。
纸芯排列画面中设置参数，通过程序可以得出纸芯的目标位置值，画面中还有各个运动部件状态的显示，可以实时查看排纸芯所有部件和执行机构的状态，方便对故障的诊断和排除。
纸芯定位传感器是用于检测和反馈纸芯的实际位置值。
纸芯的目标位置计算和关于目标值和实际值的比较是利用西门子的逻辑控制功能来进行运算的。
目标值和实际值的比较来伺服电机驱动丝杆使得螺母带着纸芯夹夹住纸芯移动到目标值，实现按分切规格自动排列纸芯。
纸芯排列画面中按下“自动/手动”切换按钮将其状态切换的自动后，按下纸芯排列按钮，整个自动排列纸芯的系统开始工作，将纸芯自动的移动指定的位置上。
触摸屏采用的是西门子公司的触摸屏MP277，西门子运动控制器采用的是西门子公司的SIMOTIOND425/D435/D445，伺服驱动器采用的是SINAMICS-S120，伺服电机采用的是西门子1FK6伺服电机，传感器采用的是DS1HP020纸芯定位传感器。
自动排纸芯系统采用的是位置定位，控制纸芯夹伸出缩回、夹紧松开以及左右平移等逻辑动作，软件控制流程图如图2所示。在HMI触摸屏上选择手动模式之后，可以单独对各个部件进行操作，包括纸芯夹的回零、纸芯夹伸出缩回、夹紧松开以及左右平移等。
如果选择了自动模式，系统会根据膜卷分切的宽度自动计算出各个纸芯的目标位置值。操作人员在收卷轴套上纸芯后按下启动按钮之后，移纸芯夹的伺服电机会自动回零进行坐标统一，之后逐一将各把各个纸芯移动到目标位置。所有纸芯排列结束之后，伺服电机停到零位待机，随时准备下一次的排纸芯操作，完成自动排刀整个控制流程。
触摸屏的人机界面指的是纸芯排列画面，纸芯排列画面如图3所示，操作人员切换到纸芯排列画面，然后在收卷轴上装上纸芯，并且在画面中选择自动模式并“确认”后，PLC将根据切刀的位置自动计算出每个纸芯的目标位置。当按下“自动启动”按钮后，伺服电机驱动丝杆转动，丝杆上的螺母连接着纸芯夹机构开始平移，纸芯夹在移动的过程中纸芯定位传感器定位到纸芯的位置，纸芯夹就自动伸出并且夹住纸芯，丝杆螺母带动纸芯夹把纸芯移动到目标位置。完成排纸芯后，伺服电机将停留在零位初始位置。以上情况是考虑放卷膜卷要在纸芯中间的位置，如果有所偏移，可以在触摸屏上设定留边的偏移量。另外排纸芯的速度也可以在触摸屏中设定。
该画面中还包含了各个运动部件状态的显示，可以实时查看排纸芯所有部件和执行机构的状态，方便对故障的诊断和排除。
本发明所采用的分切机智能自动纸芯排列技术把繁琐的排纸芯简化为按钮一键式操作，提高了生产效率，同时也提高了排纸芯精度，减少不必要的重复排纸芯。传统排纸芯方式，人的影响因素是比较大的，现在全部实现自动控制，大大减少排纸芯时对人的依赖。
需要注意的是，以上列举的仅是本发明的一种具体实施例，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明核心技术特征前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，包括运动控制器、伺服电机、纸芯定位传感器、触摸屏、伺服驱动器组成的闭环控制系统，纸芯定位传感器连接运动控制器的现场总线接口，触摸屏和运动控制器通过以太网连接方式进行通讯，运动控制器通过基于以太网技术的内部总线接口连接伺服驱动器，伺服驱动器由动力电缆和信号电缆连接伺服电机，伺服电机的轴端连接滚珠丝杆，用于驱动滚珠丝杆转动，丝杆上的螺母连接着纸芯夹机构，滚珠丝杆的终端设有一个零点开关，用于伺服系统的坐标跟自动对刀系统坐标的统一，纸芯夹口部中间位置设纸芯定位传感器，纸芯夹相对卷轴平行移动，由传感器检测纸芯两端位置，再将纸芯夹定位到纸芯的中间位置，然后伸出纸芯夹夹住纸芯，丝杆螺母带动纸芯夹把纸芯移动到目标位置，通过闭环控制系统控制排纸芯的动作机构，触摸屏的人机界面采用的是组态设计的设计方法。
2.根据权利要求1所述的一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，其特征在于，所述的纸芯夹的动作机构包括纸芯夹的夹紧、松开、伸出和缩回以及平移的动作机构。
3.根据权利要求1所述的一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，其特征在于，所述的触摸屏的人机界面包括纸芯排列画面。
4.根据权利要求3所述的一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，其特征在于，所述的纸芯排列画面中可以实时查看排刀所有部件和执行机构的状态，方便对故障的诊断和排除。
5.根据权利要求3所述的一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，其特征在于，所述的纸芯排列画面中按下“纸芯自排启动”按钮后，伺服电机自动地把纸芯夹运行到指定的位置。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，其特征在于，根据膜卷切刀的位置通过程序可以得出纸芯的目标位置值；所述的纸芯定位传感器是用于检测纸芯的实际位置值；所述的纸芯的目标位置计算和关于目标值和实际值的比较是利用的逻辑控制功能来进行运算的。
7.根据权利要求6所述的一种数控分切机的智能自动纸芯排列系统，其特征在于，所述的目标值和实际值的比较来使伺服电机驱动丝杆螺母带着纸芯夹移动到目标值，实现按分切规格自动排纸芯。
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