CN109179044A - 一种纸张自动插标系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种纸张自动插标系统及其控制方法，包括传送带、自动插标装置和控制器，所述传送带为两条，并列平行设置，两条传送带之间设有一定间隙；纸张平铺于两条传送带上；所述自动插标装置包括轨道、运动底座、标签纸机构和插标执行机构，轨道设于传送带的下方，运动底座可移动地设于轨道与传送带之间；插标执行机构包括下压杆和上顶机构，上顶机构位于所述间隙内；下压杆位于所述间隙的正上方，控制器控制所述自动插标装置为纸张进行自动插标。本发明通过采用上顶机构和下压机构来抬起纸张，可直接应用于纸张流水线上，通过传动带、标签纸机构和自动插标机构的结构配置，可准确、简单地将标签纸插入相应纸张，结构简单、操作方便。

Description

一种纸张自动插标系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及纸张插标领域，尤其涉及一种纸张自动插标系统及其控制方法。

背景技术

专用纸张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，提出一种纸张自动插标系统及其控制方法，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：

一种纸张自动插标系统，包括传送带、自动插标装置和控制器，所述传送带为两条，并列平行设置，两条传送带之间设有一定间隙；纸张平铺于两条传送带上；所述自动插标装置包括轨道、运动底座、标签纸机构和插标执行机构，轨道设于传送带的下方，运动底座可移动地设于轨道与传送带之间，标签纸机构通过第一安装支架固设于运动底座的下游侧，为插标执行机构提供标签纸；插标执行机构包括下压杆和上顶机构，上顶机构固设于所述运动底座的上游侧，且上顶机构位于所述间隙内；下压杆通过第二安装支架固设于运动底座上，且所述下压杆位于所述间隙的正上方，第二安装支架安装于上顶机构下游侧一定距离处；控制器控制所述自动插标装置为纸张进行自动插标。

进一步地，所述标签纸机构包括标签纸轮、导纸轮、切纸组件和电机，标签纸的一端设于所述标签纸轮，另一端拉伸至导纸轮和切纸组件。

进一步地，所述上顶机构包括顶出部、凸轮、驱动电机和复位弹簧，所述控制器连接所述驱动电机，控制凸轮将所述顶出部顶起，以顶起纸张相应位置；所述下压杆连接有伸缩电机，控制器连接伸缩电机，控制所述下压杆伸出，以将纸张靠近其左边缘的部分向下压。

进一步地，所述插标执行机构还包括第一传感器，第一传感器通过第三安装支架固设于所述轨道上，且所述第三安装支架位于所述运动底座的上游侧，第一传感器位于传送带的正上方，且连接所述控制器，用于检测纸张的传入。

进一步地，在第一传感器的下游侧一段距离处设置第二传感器。

进一步地，所述传送带的上游侧设有纸张切刀，于所述纸张切刀处设一霍尔传感器，以对纸张进行计数，所述控制器电性连接所述霍尔传感器。

本发明还提供一种纸张自动插标控制方法，包括上述纸张自动插标系统，其特征在于：所述控制器还连接有计时器A、计时器B、定时器C和计时器D，具体包括以下步骤：

S1，获取传送带的速度v；S2，根据所述传送带的速度v，获取所述自动插标系统的延迟启动时间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，控制器启动凸轮的驱动电机，将第N张纸顶起，同时启动下压杆的伸缩电机，将第N纸张靠近其左边缘的部分往下压，当第N+1张纸与第N张纸之间在竖直方向上形成较大的间隙时，执行S4；N为需要插标的纸张序列，且N≥1；S4，启动电机控制切纸组件逆时针转动，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，复位运动底座恢复至初始位置，凸轮和顶出部在复位弹簧的作用下复位，缩进所述下压杆，执行完毕，停止计时器D。

进一步地，所述步骤S1的具体过程为：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到下次切纸时刻的时间值Δt₁；M为纸张序列，且P<M<N；S22，设运动底座的初始位置位于最右端，根据下压杆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，设运动底座带动下压杆和上顶机构向左运行距离E后再工作，可得到纸张经下压杆的下方至下压杆运行E距离处的时间值Δt₃；S24，计算纸张自动插标系统的延迟启动时间：

T_delay＝Δt₂+Δt₃‐Δt₁。

进一步地，步骤S3中，由计时器D的记录得到纸张自动插标系统的整个执行过程所需时间Δt₄，运动底座的最小轨道行程长度S_min＝V·Δt₄。

本发明与现有技术相比，具备以下优点：

本发明所述纸张自动插标系统，通过采用上顶机构和下压机构来抬起纸张，可直接应用于纸张流水线上，通过传动带、标签纸机构和自动插标机构的结构配置，可准确、简单地将标签纸插入相应纸张，结构简单、操作方便。

本发明所述纸张自动插标方法，通过控制器可自动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，运动底座以相同的速度向下游前进，由此，保证了纸张插标的精准性，纸张自动插标系统可适用于多种纸张传送带上，还无需进行预先的参数设定，大大增加了使用范围。

附图说明

图1显示为纸张自动插标系统的结构示意图。

图2显示为插标执行机构对纸张顶起、下压的相对位置图。

图3显示为纸张自动插标控制方法原理图。

图中：1‐标签纸轮；2‐导纸轮；3‐主动切纸轮；4‐电机；5‐切刀；6‐从动切纸轮；7‐下压杆；8‐第二传感器；9‐第一传感器；10‐纸张；11‐复位弹簧；12‐凸轮；13‐上顶机构；14‐运动底座；15‐轨道；16‐传送带。

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，本发明所述纸张自动插标系统包括传送带、自动插标装置和控制器，所述传送带16为两条，且并列平行设置，两条传送带之间设有一定间隙；纸张10平铺于两条传送带上；

所述自动插标装置包括轨道15、运动底座14、标签纸机构和插标执行机构，轨道15设于传送带16的下方，运动底座14可移动地设于轨道15与传送带16之间，标签纸机构通过第一安装支架固设于运动底座14的下游侧，为插标执行机构提供标签纸；

插标执行机构包括下压杆7和上顶机构13，上顶机构13固设于所述运动底座14的上游侧，且上顶机构13位于所述间隙内；

下压杆7通过第二安装支架固设于运动底座14上，下压杆7位于所述间隙的正上方，第二安装支架安装于上顶机构13下游侧一定距离处；

控制器控制所述自动插标装置为纸张进行自动插标。

标签纸机构包括标签纸轮1、导纸轮2、切纸组件和电机4，标签纸的一端设于标签纸轮1，另一端拉伸至导纸轮2和切纸组件。本实施例中，切纸组件包括主动切纸轮3、切刀5和从动切纸轮6，电机4控制切刀5，完成标签纸的切割。优选地，切刀5为三角形切刀。

上顶机构13包括顶出部、凸轮12、驱动电机(图中未示出)和复位弹簧11，所述控制器通过驱动电机控制凸轮12的运动，从而将顶出部顶起，从而将纸张顶起。下压杆7连接有伸缩电机，控制器连接伸缩电机，以控制下压杆7伸出，将纸张靠近其左边缘的部分往下压。如图2所示，当需要对第100张纸进行插标时，实线箭头即表示上顶机构的顶出部将第100纸张顶起的位置，虚线箭头即表示下压杆7的将第100张纸下压的位置。本实施例中，第二安装支架安装于上顶机构13下游侧一定距离C2处，也即顶起的位置与下压的位置相差距离C2，为了保证插标效果良好，在水平方向上，应保证相邻两张纸的左边缘之间的距离C1<C2。

插标执行机构还包括第一传感器9，第一传感器9通过第三安装支架固设于所述轨道15上，且所述第三安装支架位于所述运动底座14的上游侧，第一传感器9位于传送带的正上方，且连接所述控制器，用于检测纸张的传入。优选地，还可在第一传感器9的下游侧一段距离处设置第二传感器8，第二传感器8与第一传感器9一起检测纸张的传入信号，以提高自动插标的准确性。

一般地，传送带16的上游侧设有纸张切刀，在纸张切刀处设有霍尔传感器以检测纸张的数量。所述控制器连接霍尔传感器，以实现对目标纸张的插标。

本发明所述纸张自动插标系统的工作原理为：

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，控制器启动第一传感器9和第二传感器8以检测第100张和第101张纸的进入，当第二传感器检测到第100张纸进入特定时间后，控制器启动上顶机构13中凸轮12的驱动电机，凸轮12运动使顶出部顶出第100张纸，同时，控制器启动伸缩电机以将下压杆7伸出，将第100纸张靠近其左边缘的部分往下压，使得第101张纸与第100张纸之间在竖直方向上形成较大的间隙，此时，控制器启动电机4逆时针启动，切刀5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。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，为了给下一个100张插标做准备，控制器控制纸张自动插标系统的各部件复位：运动底座14带动上顶机构13和下压杆7恢复到初始位置，凸轮和顶出部在复位弹簧11的作用下复位，下压杆缩进。

实施例二

如图3所示，本实施例提供一种纸张自动插标控制方法，用于上述纸张自动插标系统，所述纸张自动插标系统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。具体包括以下步骤：

S1，获取传送带的速度v；

S2，根据所述传送带的速度v，获取所述自动插标系统的延迟启动时间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，控制器启动凸轮12的驱动电机，将第N张纸顶起，同时启动下压杆7的伸缩电机，将第N纸张靠近其左边缘的部分往下压，当第N+1张纸与第N张纸之间在竖直方向上形成较大的间隙时，执行S4；N为需要插标的纸张序列，且N≥1；

S4，启动电机4控制切纸组件逆时针转动，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，复位运动底座14恢复至初始位置，凸轮和顶出部在复位弹簧11的作用下复位，缩进所述下压杆7，执行完毕，停止计时器D。

本发明所述纸张自动插标控制方法，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，运动底座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，纸张自动插标系统可适用于多种纸张传送带上，还无需进行预先的参数设定，大大增加了使用范围。

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9和第二传感器8开始工作，第一传感器9检测到第P张纸进入第一传感器9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8下方时，停止计时器A，记录计时器A的时间值Δt₀，结合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9检测到第M张纸进入第一传感器9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9到下次切纸时刻的时间值Δt₁；M为纸张序列，且P<M<N.

S22，设运动底座14的初始位置位于最右端，根据下压杆7的初始位置与第一传感器9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，设运动底座14带动下压杆7和上顶机构13向左运行距离E后再下降下压杆7，可得到纸张经下压杆7的下方至下压杆7运行E距离处的时间值Δt₃；

S24，计算纸张自动插标系统的延迟启动时间：

T_delay＝Δt₂+Δt₃‐Δt₁。

步骤S3中，计时器D的记录可得到纸张自动插标系统的整个执行过程所需时间Δt₄，为了保证运动底座14有足够的长度完成上述自动插标过程，需要设定运动底座14的最小轨道行程长度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 (10)

1.一种纸张自动插标系统，包括传送带、自动插标装置和控制器，其特征在于：

所述传送带为两条，并列平行设置，两条传送带之间设有一定间隙；纸张平铺于两条传送带上；

所述自动插标装置包括轨道、运动底座、标签纸机构和插标执行机构，轨道设于传送带的下方，运动底座可移动地设于轨道与传送带之间，标签纸机构通过第一安装支架固设于运动底座的下游侧，为插标执行机构提供标签纸；

插标执行机构包括下压杆和上顶机构，上顶机构固设于所述运动底座的上游侧，且上顶机构位于所述间隙内；

下压杆通过第二安装支架固设于运动底座上，且所述下压杆位于所述间隙的正上方，第二安装支架安装于上顶机构下游侧一定距离处；

控制器控制所述自动插标装置为纸张进行自动插标。

2.根据权利要求1所述的纸张自动插标系统，其特征在于：所述标签纸机构包括标签纸轮、导纸轮、切纸组件和电机，标签纸的一端设于所述标签纸轮，另一端拉伸至导纸轮和切纸组件。

3.根据权利要求2所述的纸张自动插标系统，其特征在于：所述上顶机构包括顶出部、凸轮、驱动电机和复位弹簧，所述控制器连接所述驱动电机，控制凸轮将所述顶出部顶起，以顶起纸张相应位置；

所述下压杆连接有伸缩电机，控制器连接伸缩电机，控制所述下压杆伸出，以将纸张靠近其左边缘的部分向下压。

4.根据权利要求3所述的纸张自动插标系统，其特征在于：所述插标执行机构还包括第一传感器，第一传感器通过第三安装支架固设于所述轨道上，且所述第三安装支架位于所述运动底座的上游侧，第一传感器位于传送带的正上方，且连接所述控制器，用于检测纸张的传入。

5.根据权利要求4所述的纸张自动插标系统，其特征在于：在第一传感器的下游侧一段距离处设置第二传感器。

6.根据权利要求5所述的自动插标装置，其特征在于：所述传送带的上游侧设有纸张切刀，于所述纸张切刀处设一霍尔传感器，以对纸张进行计数，所述控制器电性连接所述霍尔传感器。

7.一种纸张自动插标控制方法，包括权利要求6所述的纸张自动插标系统，其特征在于：所述控制器还连接有计时器A、计时器B、定时器C和计时器D，具体包括以下步骤：

S1，获取传送带的速度v；

S2，根据所述传送带的速度v，获取所述自动插标系统的延迟启动时间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，控制器启动凸轮的驱动电机，将第N张纸顶起，同时启动下压杆的伸缩电机，将第N纸张靠近其左边缘的部分往下压，当第N+1张纸与第N张纸之间在竖直方向上形成较大的间隙时，执行S4；N为需要插标的纸张序列，且N≥1；

S4，启动电机控制切纸组件逆时针转动，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，复位运动底座恢复至初始位置，凸轮和顶出部在复位弹簧的作用下复位，缩进所述下压杆，执行完毕，停止计时器D。

8.根据权利要求7所述的纸张自动插标控制方法，其特征在于：所述步骤S1的具体过程为：

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。

9.根据权利要求7所述的纸张自动插标控制方法，其特征在于：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到下次切纸时刻的时间值Δt₁；M为纸张序列，且P<M<N；

S22，设运动底座的初始位置位于最右端，根据下压杆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，设运动底座带动下压杆和上顶机构向左运行距离E后再工作，可得到纸张经下压杆的下方至下压杆运行E距离处的时间值Δt₃；

S24，计算纸张自动插标系统的延迟启动时间：

T_delay＝Δt₂+Δt₃‐Δt₁。

10.根据权利要求7所述的纸张自动插标控制方法，其特征在于：步骤S3中，由计时器D的记录得到纸张自动插标系统的整个执行过程所需时间Δt₄，运动底座的最小轨道行程长度S_min＝V·Δt₄。