CN115284758A - 一种动刀机构及其单退刀光耦运动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种动刀机构及其单退刀光耦运动控制方法，提供一种动刀机构，应用于热敏打印机切纸机构中，所述热敏打印机切线机构还包括有定刀模块、控制模块与打印模块，包括有外壳模块，所述外壳模块的内部设有切纸模块、动力模块与检测模块，所述检测模块包括有控制组件、退刀光耦与光耦定位盖板，所述退刀光耦设于控制组件上，所述控制组件设于拨刀轮的一侧并且位于刀架的下方，所述退刀光耦能够判断所述刀架的退刀位置，其有益效果是：模块化的设计可以使得动刀机构体积较小而且对其进行检修与更换也较为简单，还可以实时控制动刀的行程，还可以对动刀的位置进行检测，防止动刀与动刀机构发生碰撞或者动刀未行程到所需位置。

Description

一种动刀机构及其单退刀光耦运动控制方法

技术领域

本发明属于打印机辅助设备技术领域，具体的说，是关于一种动刀机 构及其单退刀光耦运动控制方法。

背景技术

目前，随着数字化信息的迅猛发展，热敏打印作为数字信息的载体之 一，在人们的日常生活中屡见不鲜，例如人们常用到的商务付款、订餐、 外卖、仓储物料整理、出行停车等等场景均需要通过热敏打印实现信息反 馈和收条留存等。在热敏打印的同时涉及到打印完成的信息条切断的问题， 在信息打印完成后，自动切断打印纸将给设备操作人员带来较大的工作便 利。

目前常用2寸自动切刀打印机作为主流的热敏打印设备，其内部实现 切纸效果的模块为动刀机构，动刀机构是2寸自动切刀打印机内部必不可 少的一部分，现有的动刀机构存在下列两点需要改进之处：

一，现有2寸自动切刀打印机内部的动刀机构为一体化设计，这便会 导致对切刀机构的维修较为麻烦，切刀机构内部的某一部件需要替换时， 常需要将整个切刀机构替换，既不够便利又会提高维修成本。

二，现有的切刀机构内部的动刀在进行退刀与退刀行程时，由于未设 置动刀位置检测模块，常会出现撞刀的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种动刀机构及其单退刀光耦运动控制方法，以 解决现有的动刀机构为一体化设计的问题，还解决了现有的动刀机构未设 置退刀位置检测模块的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

根据本发明的第一方面，提供一种动刀机构，包括有外壳模块，所述 外壳模块的内部设有切纸模块、动力模块与光电检测模块，所述动力模块 用于为所述切纸模块的移动提供动力，所述光电检测模块用于检测所述切 纸模块的退刀位置，所述动力模块与所述光电检测模块均设置于所述切纸 模块的下方；

所述外壳模块包括有主体与模块盖，所述主体与所述模块盖相配合；

所述光电检测模块包括有控制组件、用于检测所述切纸模块是否退刀 到位的退刀光耦与光耦定位盖板，所述退刀光耦设于所述控制组件上，所 述控制组件与所述主体连接。

所述主体的侧面设置有具有导向斜面的定位柱，所述模块盖的侧面设 置有定位孔，所述定位孔与所述定位柱相配合，导向斜面可以使得所述定 位孔与所述定位柱之间的卡扣更加的方便。

所述光耦定位盖板上开设有定位槽，定位槽与退刀光耦的位置相对， 所述定位槽可以使得所述退刀光耦在X轴与Y轴两个方向上被限定。

所述动力模块包括有步进电机、用于将步进电机输出的转矩传递到所 述动刀模块的拨刀轮、锁紧螺钉与电机盖，所述电机盖设于所述步进电机 的下方，所述锁紧螺钉设于所述电机盖上，所述电机盖与所述主体通过所 述锁紧螺钉可拆卸连接，所述拨刀轮设于所述步进电机的侧面，所述拨刀 轮与所述步进电机的传动轴固接。

所述切纸模块包括有刀架与动刀，所述刀架与所述动刀连接，所述动 刀随着所述刀架的移动而移动；

所述动刀上开设有对插槽，所述刀架上形成有对插板，所述对插槽与 所述对插板位置相对，所述对插槽与所述对插板的配合使用可使得所述动 刀与所述刀架能够快速的进行定位与组合；

所述刀架上开设有拨动槽，所述拨刀轮的上端部分位于拨动槽的内部， 所述拨刀轮在转动时将会推动所述拨动槽的内壁，从而使得所述刀架随着 所述拨刀轮的转动而移动；

所述拨刀轮用于传递所述步进电机的力矩，所述拨刀轮与所述刀架的 配合使得所述刀架随着所述拨刀轮的转动进行往复运动。

所述模块盖的内部形成有若干个用于所述主体与所述模块盖互相定位 的第一导向筋，所述主体表面靠近底端的位置开设有第一导向槽，所述第一 导向筋与所述第一导向槽相配合，所述第一导向筋与所述第一导向槽之间 的配合使用可以使得所述主体与所述模块盖能够快速定位与组合。

所述主体的内部开设有与所述刀架相配合的若干个第二导向槽，所述 第二导向槽的顶端设置有用于阻挡所述动刀模块移动的挡板；

所述刀架的下方设置有用于与所述主体互相定位的若干个第二导向 筋，所述第二导向筋与所述第二导向槽相配合，所述第二导向筋与第二导 向槽之间的配合使用可以使得所述刀架与所述主体之间的组合较为方便。

所述主体的内部开设有若干个能够提供放置空间的第一放置槽，所述 主体的侧面开设有为电机盖提供放置空间的第二放置槽，若干个第一放置 槽可以为所述切纸模块与所述光电检测模块的安装提供空间。

所述步进电机的底面设置有卡板，所述电机盖的内部开设有能够为卡 板提供放置空间的卡槽，所述卡板与所述卡槽之间的配合使用可以使得所 述步进电机在X轴与Y轴两个方向的移动被限制。

根据本发明的第二个方面，提供一种上述任一种动刀机构及其单退刀 光耦运动控制方法，该控制方法包括以下步骤：

响应打印模块的打印完成信号，停止打印，在经过所设置的时间间隔 后，输出所述步进电机正转指令，启动所述步进电机进行正向旋转，控制 所述动刀进行进刀行程，在所述步进电机正转步进预定步数后，所述动刀 完成对打印纸的切割步骤，停止输出所述步进电机的正转指令并输出所述 步进电机反转指令，所述步进电机反转指定步数后，继续输出所述步进电 机反转指令，所述步进电机继续进行反转，所述动刀进入退刀行程；

所述退刀光耦根据光路通道是否连通判断所述动刀是否退刀到位，若 退刀到位,响应所述退刀光耦的退刀到位检查信号，停止输出所述步进电机 反转指令并输出所述步进电机正转指令，所述步进电机正转指定步数后， 输出所述步进电机停止指令。

本发明的有益效果是：

本发明的动刀机构的单退刀光耦运动控制方法，一方面，动刀模块是 由外壳模块、切纸模块、动力模块与光电检测模块各模块组合而成，切纸 模块、动力模块与光电检测模块均可以安装在外壳模块上，所以在对动刀 模块进行修理时，可以将其在大方向上拆分为四个模块，方便动刀模块的 检修，也便于各模块的更换，而且，外壳模块、切纸模块、动力模块与光 电检测模块本身也是由各小模块组成，可以进一步拆分出更微小的单元， 从而使得，各模块的检修也较为简便；

另一方面，外壳模块可以组合于自动切刀系统中，可以将外壳模块从 自动切刀系统中拆分下来，既使得自动切刀系统的体积较小又解决现有技 术中自动切刀系统一体化设计的问题。

本发明的控制方法用于控制自动切刀系统，进一步实现对切刀行程的 控制，控制模块控制步进电机的运作，再通过设置的步进电机与拨刀轮可 以对动刀进行移动控制，从而使得动刀能够在自动切刀系统内部进行往复 运动，退刀光耦可以检测到动刀的位置，控制模块可以响应退刀光耦的检 测信号，从而决定是否控制步进电机停止运作，整个控制方法具有高效与 精确的特点，可以对动刀进行实时控制，防止出现动刀撞刀以及动刀未能退刀到位的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本发明的动刀机构的爆炸示意图。

图2为本发明的动刀机构的切纸模块与检测模块的相配合爆炸示意图。

图3为本发明的动刀机构的切纸模块与检测模块的相配合结构示意图。

图4为本发明的动刀机构的切纸模块与检测模块相配合的另一视角结 构示意图。

图5为本发明的动刀机构与外部定刀模块以及打印模块在进刀到位状 态下的平面示意图。

图6为本发明的动刀机构与外部定刀模块以及打印模块在退刀到位状 态下的平面示意图。

图7为本发明的动刀机构与外部定刀模块以及打印模块相配合结构示 意图。

图8为本发明的动刀机构的单退刀光耦运动控制方案框图。

图9为本发明的动刀机构的单退刀光耦运动控制方案的步骤流程图。

具体实施方式

为了使所属技术领域的技术人员能够更充分地理解本发明的技术方 案，在下文中将结合附图对本发明的示例性的实施方式进行更为全面且详 细的描述。显然地，以下描述的本发明的一个或者多个实施方式仅仅是能 够实现本发明的技术方案的具体方式中的一种或者多种，并非穷举。应当 理解的是，可以采用属于一个总的发明构思的其他方式来实现本发明的技 术方案，而不应当被示例性描述的实施方式所限制。基于本发明的一个或多个实施方式，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所 获得的所有其他实施方式，都应当属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，为本发明的一种动刀机构，包括有外壳模块100， 外壳模块100的内部设有切纸模块200、动力模块300与光电检测模块400， 动力模块300用于为切纸模块200的移动提供动力，光电检测模块400用 于检测切纸模块200的退刀位置，动力模块300与光电检测模块400均设 置于切纸模块200的下方；

外壳模块100包括有主体101与模块盖102，主体101与模块盖102相 配合；

光电检测模块400包括有控制组件401、用于检测切纸模块200是否退 刀到位的退刀光耦402与光耦定位盖板403，退刀光耦402设于控制组件 401上，控制组件401与主体101连接。

本发明实施例中，动刀202机构适用于常见的热敏打印机当中，动刀 202机构配合静刀机构、打印机构以及控制机构实现高压高速切割以及低压 高速切割等功能，打印机构的打印机芯采用标准的2寸热敏打印机芯，控 制机构包括有主控板，打印机构、步进电机301与退刀光耦402分别与主 控板电性连接，其中控制组件401为PCB板，退刀光耦402与PCB板之间 通过3pin连接器电性连接，PCB板通过3pin引线与主控板之间电性连接， 步进电机301通过4pin引线与主控板电性连接。

主控板可以控制步进电机301的正转与反转，正转与反转的步进电机 301将会控制动刀202的进刀行程与退刀行程，动刀202在进刀到位时其状 态如图5所示，动刀202在退刀到位时其状态如图6所示。

主体101的侧面设置有具有导向斜面的定位柱，模块盖102的侧面设 置有定位孔，定位孔与定位柱相配合，导向斜面可以使得定位孔与定位柱 之间的卡扣更加的方便。

光耦定位盖板403上开设有定位槽，定位槽与退刀光耦402的位置相 对，定位槽可以使得退刀光耦402在X轴与Y轴两个方向上被限定。

进一步地，定位槽的尺寸与退刀光耦402的尺寸相同，可以将退刀光 耦402卡在定位槽的内部，对退刀光耦402起到固定与定位的作用。

动力模块300包括有步进电机301、用于将步进电机301输出的转矩传 递到动刀202模块的拨刀轮302、锁紧螺钉303与电机盖304，电机盖304 设于步进电机301的下方，锁紧螺钉303设于电机盖304上，电机盖304 与主体101通过锁紧螺钉303可拆卸连接，拨刀轮302设于步进电机301 的侧面，拨刀轮302与步进电机301的传动轴固接。

切纸模块200包括有刀架201与动刀202，刀架201与动刀202连接， 动刀202随着刀架201的移动而移动；

动刀202上开设有对插槽，刀架201上形成有对插板，对插槽与对插 板位置相对，对插槽与对插板的配合使用可使得动刀202与刀架201能够 快速的进行定位与组合；

进一步地，对插槽与对插板的尺寸相同，使得对插板能够与对插槽紧 密结合。

刀架201上开设有拨动槽，拨刀轮302的上端部分位于拨动槽的内部， 拨刀轮302在转动时将会推动拨动槽的内壁，从而使得刀架201随着拨刀 轮302的转动而移动；

进一步地，拨动槽的形状可以是圆台形，便于拨刀轮302拨动刀架202。

进一步地，拨动槽的尺寸需要略大于拨刀轮302的尺寸，拨刀轮302 的前端部位需要包含于拨动槽的内部，需要保证拨刀轮302在转动时不能 从拨动槽内部脱离出来，还需要保证拨刀轮302的自由端与拨动槽之间的 接触不能够过于紧密，由于拨刀轮302做旋转运动，若是拨刀轮302在非 竖直状态便与拨动槽紧密接触，在拨刀轮302转动时可能会损坏刀拨动槽。

拨刀轮302用于传递步进电机301的力矩，拨刀轮302与刀架201的 配合使得刀架201往复运动，拨刀轮302可以将步进电机301在圆周方向 的力矩传递到动刀202的水平方向上。

进一步地，步进电机301的传动轴与拨刀轮302之间的连接方式为键 连接，在键连接中可选平键连接，其结构较为简单，也便于步进电机301 的拆卸与安装。

模块盖102的内部形成有若干个用于实现主体101与模块盖102互相 定位的第一导向筋，主体101表面靠近底端的位置开设有第一导向槽，第一 导向筋与第一导向槽相配合，第一导向筋与第一导向槽之间的配合使用可 以使得主体101与模块盖102能够快速定位与组合。

主体101的内部开设有与刀架201相配合的若干个第二导向槽，第二 导向槽的顶端设置有能够阻挡动刀202模块移动的挡板；

刀架201的下方设置有用于刀架201与主体101互相定位的若干个第 二导向筋，第二导向筋与第二导向槽相配合，第二导向筋与第二导向槽之 间的配合使用可以使得刀架201与主体101之间的组合较为方便。

进一步地，挡板的侧面还设置有柔性组件，柔性组件可以防止动刀202 受到较大的冲撞。

本发明实施例中，柔性组件可包括有弹簧和硅胶垫，在动刀202出现 退刀失误时，可以较大程度的减少动刀202与主体101受到的撞击力度。

主体101的内部开设有若干个能够提供放置空间的第一放置槽，主体 101的侧面开设有为电机盖304提供放置空间的第二放置槽，若干个第一放 置槽可以为切纸模块200与光电检测模块400的安装提供空间。

步进电机301的底面设置有卡板，电机盖304的内部开设有能够为卡 板提供放置空间的卡槽，卡板与卡槽之间的配合使用可以使得步进电机301 在X轴与Y轴两个方向的移动被限制。

根据本发明的第二个方面，提供一种上述任一种动刀202机构及其单 退刀光耦402运动控制方法，该控制方法包括以下步骤：

响应打印模块的打印完成信号，停止打印，在经过所设置的时间间隔 后，输出步进电机301正转指令，启动步进电机301进行正向旋转，控制 动刀202进行进刀行程，在步进电机301正转步进预定步数后，动刀202 完成对打印纸的切割步骤，停止输出步进电机301的正转指令并输出步进 电机301反转指令，步进电机301反转指定步数后，继续输出步进电机301 反转指令，步进电机301继续进行反转，动刀202进入退刀行程；

退刀光耦402根据光路通道是否连通判断动刀202是否退刀到位，若 退刀到位,控制模块响应退刀光耦402的退刀到位检查信号，停止输出步进 电机301反转指令并输出步进电机301正转指令，步进电机301正转指定 步数后，输出步进电机301停止指令。

需要特别说明的是，在本发明中，本发明的控制方法中涉及到的所设 置的时间间隔均为20ms，步进电机301的启动与停止均通过其自身的两相 激励，主控板软件控制步进电机301的固定步数来控制动刀202的行程， 退刀光耦402为常见的电路元件，包括有发光二极管与光敏三极管，在动 刀202的进刀行程中，动刀202半切时，主控板控制步进电机301正转步 数为650步左右，步进电机301在1004pps的驱动频率下反转30步，起到 对动刀202进行保护的作用，在需要动刀202全切时，在1004pps的驱动 频率下设定步进电机301步进700步左右，再反转指定步数，指定步数为 30步，防止动刀202受到内力的冲击，对动刀202进行保护，切纸完毕后， 步进电机301开始反转，控制动刀202进行退刀行程，当动刀202退刀到 位时，退刀光耦402响应，反馈1高电平，在1004pps的驱动频率下步进 电机301正转指定步数，指定步数为30步，防止动刀202受到内力的冲击， 同样是为了保护动刀202。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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 (10)

1.一种动刀机构，其特征在于，包括有外壳模块，所述外壳模块的内部设有切纸模块、动力模块与光电检测模块，所述动力模块用于为所述切纸模块的移动提供动力，所述光电检测模块用于检测所述切纸模块的退刀位置，所述动力模块与所述光电检测模块均设置于所述切纸模块的下方；

所述外壳模块包括有主体与模块盖，所述主体与所述模块盖相配合；

所述光电检测模块包括有控制组件、用于检测所述切纸模块是否退刀到位的退刀光耦与光耦定位盖板，所述退刀光耦设于所述控制组件上，所述控制组件与所述主体连接。

2.如权利要求1所述的动刀机构，其特征在于，所述主体的侧面设置有具有导向斜面的定位柱，所述模块盖的侧面设置有定位孔，所述定位孔与所述定位柱相配合。

3.如权利要求1所述的动刀机构，其特征在于，所述光耦定位盖板上开设有定位槽，所述定位槽与所述退刀光耦的位置相对。

4.如权利要求1所述的动刀机构，其特征在于，所述动力模块包括有步进电机、用于将步进电机输出的转矩传递到所述动刀模块的拨刀轮、锁紧螺钉与电机盖，所述电机盖设于所述步进电机的下方，所述锁紧螺钉设于电机盖上，所述电机盖与所述主体通过所述锁紧螺钉可拆卸连接，所述拨刀轮设于所述步进电机的侧面，所述拨刀轮与所述步进电机的传动轴固接。

5.如权利要求1-4任一项所述的动刀机构，其特征在于，所述切纸模块包括有刀架与动刀，所述刀架与所述动刀连接；

所述动刀上开设有对插槽，所述刀架上形成有对插板，所述对插槽与所述对插板位置相对；

所述刀架上开设有拨动槽，所述拨刀轮的上端部分位于所述拨动槽的内部；

所述拨刀轮用于传递所述步进电机的力矩，所述拨刀轮与所述刀架的配合使得所述刀架随着所述拨刀轮的转动进行往复运动。

6.如权利要求1所述的动刀机构，其特征在于，所述模块盖的内部形成有若干个用于所述主体与所述模块盖互相定位的第一导向筋，所述主体表面靠近底端的位置开设有第一导向槽，所述第一导向筋与所述第一导向槽相配合。

7.如权利要求1或5所述的动刀机构，其特征在于，所述主体的内部开设有与所述刀架相配合的若干个第二导向槽，所述第二导向槽的顶端设置有用于阻挡所述动刀模块移动的挡板；

所述刀架的下方设置有用于所述刀架与所述主体互相定位的若干个第二导向筋，所述第二导向筋与所述第二导向槽相配合。

8.如权利要求1所述的动刀机构，其特征在于，所述主体的内部开设有若干个用于提供放置空间的第一放置槽，所述主体的侧面开设有为所述电机盖提供放置空间的第二放置槽。

9.如权利要求4所述的动刀机构，其特征在于，所述步进电机的底面设置有卡板，所述电机盖的内部开设有能够为所述卡板提供放置空间的卡槽。

10.权利要求1-9任一项所述动刀机构的单退刀光耦运动控制方法，应用于控制模块，所述控制方法包括：

响应打印模块的打印完成信号，停止打印，在经过所设置的时间间隔后，输出所述步进电机正转指令，启动所述步进电机进行正向旋转，控制所述动刀进行进刀行程，在所述步进电机正转步进预定步数后，动刀完成对打印纸的切割步骤，停止输出所述步进电机的正转指令并输出所述步进电机反转指令，所述步进电机反转指定步数后，继续输出所述步进电机反转指令，所述步进电机继续进行反转，所述动刀进入退刀行程；

所述退刀光耦根据光路通道是否连通判断所述动刀是否退刀到位，若退刀到位,响应所述退刀光耦的退刀到位检查信号，停止输出所述步进电机反转指令并输出所述步进电机正转指令，所述步进电机正转指定步数后，输出所述步进电机停止指令。

Images