CN108891981B - 一种插标执行机构及自动插标执行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种插标执行机构及自动插标执行控制方法，包括底座、丝杠滑块组件、真空吸盘组件、切纸组件和控制器，所述丝杠滑块组件的第一端固设于所述底座，第二端向上游延伸设置，所述真空吸盘组件可滑动地连接于丝杠滑块组件下方，所述切纸组件固设于真空吸盘组件的下游一侧；所述切纸组件内设有标签纸通道；所述控制器控制所述插标执行机构实现自动插标。本发明所述插标执行机构结构简单、操作方便，且将本发明所述插标执行机构设于纸张流水线上时，自动插标执行控制方法可自动获取纸张流水线的传送速度，根据该传送速度自动计算出延迟启动时间，从而大大提高了该插标执行机构的使用范围，更精确地实现了纸张的自动插标。

Description

一种插标执行机构及自动插标执行方法

技术领域

本发明涉及纸张插标领域，尤其涉及一种插标执行机构及自动插标执行方法。

背景技术

专用纸张(比如医疗用纸)生产企业先使用纸张切刀对卷筒式的纸张成品按一定尺寸进行切割，切割成一张一张后，送入流水线，送到流水线上的纸张，是逐张错层、层叠的。除了需要对流水线(传送带)上的纸张进行计数，还需要按一定数量对纸张进行插标，根据插入的标签，比如每100张插一个标签，这样在后期的纸张包装等环节，工作人员就不需要再人工数数，能直接根据标签快速区分出多少张，有效地降低了人工的工作量。

专利申请号为201320638099.9的专利提出了一种智能计数自动插标机，其包括控制终端、标签纸盒、插标机构和标签纸切割机构，当纸张计数达到设定值时，插标机械臂由控制终端控制向前推动设定的进给形成，夹标机械手把标签纸迅速渗入码垛上，以实现标签纸的自动插标。但是，该自动插标机必须将纸张恰好运送至标签插入间隙中，才可实现准确的插标，这就需要纸张运送装置具备高度精准的控制能力，现有的纸张运送装置无法满足，即使可以满足也需要更为复杂的纸张运送装置结构，生产成本较高。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提出一种插标执行机构及其自动插标执行方法，结构简单，控制方便。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种插标执行机构，包括底座、丝杠滑块组件、真空吸盘组件、切纸组件和控制器，所述丝杠滑块组件的第一端固设于所述底座，第二端向上游延伸设置，所述真空吸盘组件可滑动地连接于丝杠滑块组件下方，所述切纸组件固设于真空吸盘组件的下游一侧；所述切纸组件内设有标签纸通道；所述控制器控制所述插标执行机构实现自动插标。

进一步地，还包括传感器组，所述传感器组设于所述丝杠滑块组件的第二端上游侧。

进一步地，所述直线丝杠滑块组件包括伺服电机、直线丝杠模组以及丝杠滑块，丝杠滑块可滑动地设于直线丝杠模组内；所述伺服电机电性连接所述控制器。

进一步地，所述真空吸盘组件包括气动推杆、安装板和真空吸盘，气动推杆的顶部固定连接于丝杠滑块，气动推杆的底部固设于安装板的上表面，真空吸盘的顶部固设于安装板的下表面，真空吸盘的底部形成吸力表面；所述真空吸盘组件电性连接所述控制器。

进一步地，所述切纸组件包括导纸轮、切纸轮、电机以及安装支座，所述安装支座的一端固定连接于所述安装板的下游一侧的中心处，导纸轮、切纸轮和电机均设于所述安装支座内，标签纸经导纸轮传入切纸轮，电机控制切纸轮和导纸轮的运转。

进一步地，所述底座包括台钳支架和导纸槽，所述导纸槽设于台钳支架的上游侧并向上游延伸，标签纸经所述导纸槽延伸至切纸组件的标签纸通道。

本发明还提供一种纸张流水线自动插标执行机构，包括纸张、传送带和所述的自动插标执行机构，其特征在于：所述插标执行机构的底座安装于纸张流水线的上方，于所述底座的相应位置处设置一标签纸机构，为所述插标执行机构提供标签纸，纸张经传送带输送至所述自动插标执行机构，以实现自动插标。

本发明还提供一种自动插标执行方法，用于所述的纸张流水线自动插标执行机构，所述自动插标机构的控制器还连接有定时器C和计时器D，包括以下步骤：

S1，获取纸张传送带的速度v；

S2，根据所述传送带的速度v，获取所述插标执行机构的延迟启动时间T_delay；

S3，实时检测纸张切刀处霍尔传感器的输出信号，当所述输出信号为第N+1张纸时，启动定时器C开始计时，当定时器时间达到T_delay后，启动计时器D开始计时，同时启动伺服电机21和气动推杆41开始工作，当真空吸盘42将第N+1张纸吸起，并在竖直方向形成一定空隙时，执行S4；N为需要插标的纸张序列，且N≥1；

S4，启动电机33控制切纸轮32逆时针转动，切断标签纸纸头，所述标签纸纸头插入所述空隙中；之后执行S5；

S5，启动气动推杆41带动真空吸盘42向下释放第N+1张纸，释放真空吸盘42；之后执行S6；

S6，复位丝杠滑块23至直线丝杠模组22的最右侧，缩进所述气动推杆41，执行完毕，停止计时器D。

进一步地，所述自动插标机构的控制器还连接有计时器A、计时器B；所述传感器组包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器设于第二传感器的上游侧；所述步骤1具体为：

控制器命令第一传感器和第二传感器开始工作，第一传感器检测到第P张纸进入第一传感器下方时，启动计时器A开始计时，当第P张纸进入第二传感器下方时，停止计时器A，记录计时器A的时间值Δt₀，结合第一传感器和第二传感器之间的距离L，可得传送带的速度v＝L/Δt₀，P为纸张序列，且P<N。

进一步地，所述步骤S2具体为：

S21，当第一传感器检测到第M张纸进入第一传感器下方时，启动计时器B，直至控制器检测到第M+1张纸被切割时，停止计时器B，可得纸张经过第一传感器到下次切纸时刻的时间值Δt₁；M为纸张序列，且P<M<N；

S22，设丝杠滑块的初始位置位于直线丝杠模组的最右端，丝杠滑块的初始位置与第一传感器之间的距离D和传送带速度v，可得到纸张经第一传感器到真空吸盘下方的时间值Δt₂；

S23，设真空吸盘组件向左运行距离E后再下降真空吸盘，可得到纸张经吸盘下方至吸盘运行E距离处的时间值Δt₃；

S24，计算自动插标执行机构的延迟启动时间：

T_delay＝Δt₂+Δt₃‐Δt₁。

本发明与现有技术相比，具备以下优点：

1.通过采用直线丝杠模组与真空吸盘结合来吸取纸张，可直接应用于纸张流水线上，解决了现有的纸张流水线上的纸张不能准确插入自动插标装置内实现准确插标的技术问题。

2.通过切纸组件与真空吸盘组件的结构配置，使得插标装置可准确、简单地将标签纸插入相应纸张上，整个装置结构简单、操作方便，具有较大的市场发展潜力。

3.将本发明所述插标执行机构设于纸张流水线上时，本发明所述插标执行控制方法可自动获取纸张流水线的传送速度，根据该传送速度和插标执行机构的结构参数，可自动计算出延迟启动时间，从而大大提高了该插标执行机构的使用范围，更精确地实现了纸张的自动插标。

附图说明

图1显示为插标执行机构的结构示意图。

图2显示为插标执行机构的详细结构示意图。

图3显示为纸张流水线自动插标执行机构的结构示意图。

图4显示为自动插标执行方法的参数示意图。

图中：1‐底座；2‐丝杠滑块组件；3‐切纸组件，4‐真空吸盘组件，5‐传感器组；11‐导纸槽，12‐台钳支架；21‐伺服电机，22‐直线丝杠模组，23‐丝杠滑块；31‐导纸轮，32‐切纸轮，33‐电机，34‐安装支座；41‐气动推杆，42‐真空吸盘，43‐安装板；51‐第一传感器，52‐第二传感器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特性和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面的具体实施例的限制。

实施例一

如图1所示，本发明所述插标执行机构包括底座1、丝杠滑块组件2、真空吸盘组件3、切纸组件4和控制器(图中未示出)，所述丝杠滑块组件2的第一端固设于所述底座1，第二端向上游延伸设置，真空吸盘组件3可滑动地连接于丝杠滑块组件2下方，切纸组件4通过一安装支座固设于真空吸盘组件的下游一侧；所述切纸组件4内设有标签纸通道；控制器控制所述插标执行机构实现自动插标。

如图2所示，插标执行机构还包括传感器组5，所述传感器组5设于所述丝杠滑块组件2的第二端上游侧，用于检测纸张的传入信号。本实施例中，传感器组5沿着上游方向依次设有第二传感器52和第一传感器51，第一传感器51和第二传感器的52之间的距离L根据具体情况可做调整和设计。

直线丝杠滑块组件2包括伺服电机21、直线丝杠模组22以及丝杠滑块23，丝杠滑块23可滑动地设于直线丝杠模组22内。本实施例采用直线丝杠模组可在高负载的情况下实现高精度的直线运动，保证自动插标的准确性。

真空吸盘组件4包括气动推杆41、安装板43和真空吸盘42，气动推杆41的顶部固定连接于丝杠滑块23，气动推杆41的底部固设于安装板43的上表面，真空吸盘42的顶部固设于安装板43的下表面，真空吸盘42的底部形成吸力表面，用于将纸张吸起。优选地，优选地，安装板43垂直于直线丝杠模组22设置，安装板43的下表面均匀设置两个或多个真空吸盘42，以保证单个纸张的横向吸引力。

切纸组件3包括导纸轮31、切纸轮32、电机33以及安装支座34，安装支座的一端固定连接于真空吸盘组件4的安装板43的下游一侧的中心处，导纸轮、切纸轮和电机均设于所述安装支座34内，标签纸经导纸轮31传入切纸轮32，电机33控制切纸轮32和导纸轮31的运转。优选地，切纸轮128与真空吸盘组件4之间的距离设置为5cm，以保证标签纸的准确插入。

底座1包括台钳支架12和导纸槽11，所述导纸槽11设于台钳支架12的上游侧并向上游延伸，标签纸经导纸槽11延伸至导纸轮31内的标签纸通道，由此提高标签纸的引导效果。导纸槽11的长度可根据具体安装需求进行设计调整。

一般地，纸张流水线的上游侧设有纸张切刀，在纸张切刀处设有霍尔传感器以对切割的纸张进行计数。本发明所述插标执行机构的控制器连接霍尔传感器，以实现对目标纸张的插标。

如图3所示，将本发明所述插标执行机构用于纸张流水线，将插标执行机构的底座安装于纸张流水线的上方，于所述底座的相应位置处设置一标签纸机构，为所述插标执行机构提供标签纸，实现自动插标的工作原理为：

插标要求(举例)：

第一个标，插入到第100张的上面，第101张的下面。

第二个标，插入到第200张的上面，第201张的下面。

......................以此类推。

控制器不断读取霍尔传感器的输出信号，当检测到第101张纸已经被切割时，启动传感器组5对纸张进行检测，当传感器组5检测到第100张纸传入时，控制器控制直线丝杠组件的伺服电机21启动，通过直线丝杠模组22带动丝杠滑块23以与传送带相同的速度向左滑动，同时控制气动推杆带动真空吸盘42向下伸出，使真空吸盘42的吸力部接触第101张纸，真空吸盘42吸气，气动推杆41带动真空吸盘缩进，以将第101张纸吸起，使得第101张与前面的第100张之间在竖直方向形成较大的空隙，切纸轮32的电机33逆时针启动，切纸轮上的刀片切到标签纸时，标签纸纸头被切断，由于一方面标签纸滚轮、导纸轮及切纸轮三者之间的标签纸为拉紧状态，一方面切纸轮上带着刀片逆时针转动，因此被切断的、一定长度的标签纸纸头，受到一个往右的力，刚好插入前述的空隙中。然后，启动推杆41带着真空吸盘往下伸出到位，即按压住第101张，接着真空吸盘42释放，一个完整的吸取纸张、抬起纸张、插入标签、放下纸张的插标动作完成。

接着，控制器控制自动插标装置各部件复位，导纸轮31为切纸轮32传输标签纸，丝杠滑块23运动至丝杠的最右侧，气动推杆126缩进，真空吸盘42不工作，下一个100张检测到时，重复上述动作即可。

实施例二

本实施例提供一种自动插标执行方法，用于上述纸张流水线自动插标执行机构，所述自动插标执行机构的控制器还连接有计时器A、计时器B、定时器C和计时器D。

自动插标执行控制方法具体包括以下步骤：

S1，获取纸张传送带的速度v；

S2，根据所述传送带的速度v，获取所述插标执行机构的延迟启动时间T_delay；

S3，实时检测纸张切刀处霍尔传感器的输出信号，当所述输出信号为第N+1张纸时，启动定时器C开始计时，当定时器时间达到T_delay后，启动计时器D开始计时，同时启动伺服电机21和气动推杆41开始工作，当真空吸盘42将第N+1张纸吸起，并在竖直方向形成一定空隙时，执行S4；N为需要插标的纸张序列，且N≥1；

S4，启动电机33控制切纸轮32逆时针转动，切断标签纸纸头，所述标签纸纸头插入所述空隙中；之后执行S5；

S5，启动气动推杆41带动真空吸盘42向下释放第N+1张纸，释放真空吸盘42；之后执行S6；

S6，复位丝杠滑块23至直线丝杠模组22的最右侧，缩进所述气动推杆41，执行完毕，停止计时器D。

本发明所述自动执行机构控制方法，安装于纸张流水线时，可测出纸张传送带的传送速度，从而保证自动执行机构在启动后，丝杠滑块可以相同的速度向下游前进，由此，保证了纸张插标的精准性，自动插标执行机构可适用于多种纸张传送带上，还无需进行预先的参数设定，大大增加了自动插标执行机构的使用范围。

如图4所示，本实施例中，所述步骤S1的具体过程为：

控制器命令第一传感器51和第二传感器52开始工作，第一传感器51检测到第P张纸进入第一传感器51下方时，启动计时器A开始计时，当第P张纸进入第二传感器52下方时，停止计时器A，记录计时器A的时间值Δt₀，结合第一传感器和第二传感器之间的距离L，可得传送带的速度v＝L/Δt₀。P为纸张序列，且P<N。

所述步骤S2的具体过程为：

S21，当第一传感器检测到第M张纸进入第一传感器下方时，启动计时器B，直至控制器检测到第M+1张纸被切割时，停止计时器B，可得纸张经过第一传感器51到下次切纸时刻的时间值Δt₁；M为纸张序列，且P<M<N.

S22，设丝杠滑块的初始位置位于直线丝杠模组的最右端，丝杠滑块的初始位置与第一传感器之间的距离D和传送带速度v，可得到纸张经第一传感器到真空吸盘下方的时间值Δt₂；

S23，设真空吸盘组件向左运行距离E后再下降真空吸盘42，可得到纸张经吸盘下方至吸盘运行E距离处的时间值Δt₃；

S24，计算自动插标执行机构的延迟启动时间：

T_delay＝Δt₂+Δt₃‐Δt₁。

步骤S3中，启动伺服电机21和气动推杆41开始工作，具体为：

控制器启动伺服电机21，通过直线丝杠模组22带动丝杠滑块23以速度v向左运动，同时启动气动推杆41带动真空吸盘42吸气并缩进，将第N+1张纸吸起。

由上述控制过程中计时器D的记录可得到自动执行机构的整个执行过程所需时间Δt₄，为了保证直线丝杠模组有足够的长度完成上述自动插标执行过程，需要将直线丝杠模组的丝杠最小长度S_min＝V·Δt₄。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种插标执行机构，其特征在于：包括底座、丝杠滑块组件、真空吸盘组件、切纸组件和控制器，所述丝杠滑块组件的第一端固设于所述底座，第二端向上游延伸设置，所述真空吸盘组件可滑动地连接于丝杠滑块组件下方，所述切纸组件固设于真空吸盘组件的下游一侧；所述切纸组件内设有标签纸通道；所述控制器控制所述插标执行机构实现自动插标；

所述丝杠滑块组件包括伺服电机、直线丝杠模组以及丝杠滑块，丝杠滑块可滑动地设于直线丝杠模组内；所述伺服电机电性连接所述控制器；

所述真空吸盘组件包括气动推杆、安装板和真空吸盘，气动推杆的顶部固定连接于丝杠滑块，气动推杆的底部固设于安装板的上表面，真空吸盘的顶部固设于安装板的下表面，真空吸盘的底部形成吸力表面；所述真空吸盘组件电性连接所述控制器；

所述切纸组件包括导纸轮、切纸轮、电机以及安装支座，所述安装支座的一端固定连接于所述安装板的下游一侧的中心处，导纸轮、切纸轮和电机均设于所述安装支座内，标签纸经导纸轮传入切纸轮，电机控制切纸轮和导纸轮的运转。

2.根据权利要求1所述的插标执行机构，其特征在于：还包括传感器组，所述传感器组设于所述丝杠滑块组件的第二端上游侧。

3.根据权利要求2所述的插标执行机构，其特征在于：所述底座包括台钳支架和导纸槽，所述导纸槽设于台钳支架的上游侧并向上游延伸，标签纸经所述导纸槽延伸至切纸组件的标签纸通道。

4.一种纸张流水线自动插标执行机构，包括纸张、传送带和权利要求2-3中任一项所述的插标执行机构，其特征在于：所述插标执行机构的底座安装于纸张流水线的上方，于所述底座的相应位置处设置一标签纸机构，为所述插标执行机构提供标签纸，纸张经传送带输送至所述插标执行机构，以实现自动插标。

5.一种自动插标执行方法，用于如权利要求4所述的纸张流水线自动插标执行机构，所述自动插标执行机构的控制器还连接有定时器C和计时器D，其特征在于：包括以下步骤：

S1，获取纸张传送带的速度v；

S2，根据所述传送带的速度v，获取所述插标执行机构的延迟启动时间T_delay；

S3，实时检测纸张切刀处霍尔传感器的输出信号，当所述输出信号为第N+1张纸时，启动定时器C开始计时，当定时器时间达到T_delay后，启动计时器D开始计时，同时启动伺服电机和气动推杆开始工作，当真空吸盘将第N+1张纸吸起，并在竖直方向形成一定空隙时，执行步骤S4；N为需要插标的纸张序列，且N≥1；

S4，启动电机控制切纸轮逆时针转动，切断标签纸纸头，所述标签纸纸头插入所述空隙中；之后执行步骤S5；

S5，启动气动推杆带动真空吸盘向下释放第N+1张纸，释放真空吸盘；之后执行步骤S6；

S6，复位丝杠滑块至直线丝杠模组的最右侧，缩进所述气动推杆，执行完毕，停止计时器D。

6.根据权利要求5所述的自动插标执行方法，其特征在于：所述自动插标执行机构的控制器还连接有计时器A、计时器B；所述传感器组包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器设于第二传感器的上游侧；所述步骤S1具体为：

控制器命令第一传感器和第二传感器开始工作，第一传感器检测到第P张纸进入第一传感器下方时，启动计时器A开始计时，当第P张纸进入第二传感器下方时，停止计时器A，记录计时器A的时间值Δt₀，结合第一传感器和第二传感器之间的距离L，可得传送带的速度v＝L/Δt₀，P为纸张序列，且P<N。

7.根据权利要求6所述的自动插标执行方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S21，当第一传感器检测到第M张纸进入第一传感器下方时，启动计时器B，直至控制器检测到第M+1张纸被切割时，停止计时器B，可得纸张经过第一传感器到下次切纸时刻的时间值Δt₁；M为纸张序列，且P<M<N；

S22，设丝杠滑块的初始位置位于直线丝杠模组的最右端，丝杠滑块的初始位置与第一传感器之间的距离D和传送带速度v，可得到纸张经第一传感器到真空吸盘下方的时间值Δt₂；

S23，设真空吸盘组件向左运行距离E后再下降真空吸盘，可得到纸张经吸盘下方至吸盘运行E距离处的时间值Δt₃；

S24，计算自动插标执行机构的延迟启动时间：

T_delay＝Δt₂+Δt₃-Δt₁。

Images