CN108706364A - Gdx2包装机内框纸滚切的改进装置及其控制方法 - Google Patents

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韩洪彦
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杨剑锋
杨天乐
高志祥
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李俊宏
邵敬峰
张晨光
刘泰辰
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Abstract

本发明公开了一种GDX2包装机内框纸滚切改进装置及其控制方法，涉及香烟包装设备技术领域。所述改进装置包括差速机构、色差检测装置和电气控制***，色差检测装置检测内框纸上的色标位置，将位置信号反馈给PLC，同步地，编码器读取驱动滚切轮的马耳他轮速度和角度，反馈给PLC，PLC通过两者的对比计算出内框纸的偏差量，将偏差量转换为信号，来调整伺服电机的转速，并通过蜗轮蜗杆传动副传递至送纸轮。结合PLC控制器的精确计算，对伺服电机的精准控制，实现对内框纸位置偏差时进行实时的补偿，使切口与图案的相对位置保持不变，实现内框纸的定点切割；此改进装置对原机组改装小，安装方便，定位准确。

Description

GDX2包装机内框纸滚切的改进装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及香烟包装设备技术领域，具体涉及GDX2包装机内框纸滚切改进装置及其控制方法。
背景技术
在卷烟包装工艺中，硬盒烟包的内框纸一方面对烟包成型起到骨架承托的作用，另一方面对烟盒的翻盖起到一定的阻尼作用，防止用户在打开香烟后翻盖会自行打开。随着包装工艺的日益发展，内框纸不再采用纯色纸张加工，更多的采用带图案的纸张，在提升产品包装档次的同时，起到宣传产品和防伪作用。
传统的GDX2包装机的内框纸滚切装置通过主动电机驱动马耳他轮，经传动机构带动输送轮和滚切轮同步转动，完成内框纸的输送和切割，切割长度靠机械传动精度来控制。当图案印刷间距与前送纸轮周长出现误差，或者由于机械本身磨损出现传动误差时，会导致内框纸切割长度不一，每次的切割位置都都不一样，导致包装外观上不是一幅完整的图案，从而影响产品包装质量，影响产品形象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GDX2包装机内框纸滚切改进装置及其控制方法，解决现有设备内框纸切割时定位不准和无法校正误差的问题。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：一种GDX2包装机内框纸滚切改进装置，其特征在于：包括差速机构、色差检测装置和电气控制***，所述色差检测装置安装于包装机且沿包装机进行方向位于滚切轮前端；
所述差速机构由伺服电机、蜗轮蜗杆传动副、齿轮传动装置构成，伺服电机通过齿轮传动装置与蜗轮蜗杆传动副相连，蜗轮蜗杆传动副通过齿轮传动装置与包装机的送纸轮相连；
所述电气控制***由编码器和PLC控制器构成，所述编码器的旋转轴由包装机的马耳他轮驱动，且与PLC控制器输入端信号连接；所述PLC控制器输出端与伺服电机信号连接；所述PLC控制器与包装机的控制面板和色差检测装置信号连接。
更进一步的技术方案是所述送纸轮为上下两对直径相同的光面轮，所述滚切轮由下方的一对U型切口和虚线切口辊刀及上方的一对光面轮构成，且由包装机的马耳他轮驱动。
更进一步的技术方案是所述编码器与伺服电机之间设置有信号分配器和运动控制模块；所述编码器与信号分配器的输入端信号连接，信号分配器输出端与PLC控制器和运动控制模块输入端信号连接；所述运动控制模块输出端与伺服电机信号连接；所述PLC控制器输出端与运动控制模块输入端信号连接。
本发明采用的GDX2包装机内框纸滚切改进装置的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
a)获取内框纸偏差量c：编码器获取包装机的速度和角度，传送至PLC控制器；色差检
测装置检测内框纸上的定位色标位置，传送至PLC控制器；PLC控制器通过对比计算出
内框纸偏差量c；
b)补偿偏差量：PLC控制器通过计算将偏差量转换为信号，调整伺服电机方向和转动量，
补偿偏差量c。
更进一步的技术方案是所述信号分配器将编码器输出的三组线性驱动信号A+、A-和B+、B-和Z+、Z-转换为三组单端信号A、B、Z，再对A和B信号进行克隆，生产两组频率和相位完全一样的信号A1、B1和A2、B2；
步骤a)中：其中一组信号A2、B2和Z转化后输出到PLC控制器，PLC控制器结合色差检测装置检测内框纸上的定位色标位置，计算出内框纸的偏差量c；
步骤b)中：另一组信号A1、B1转换后输送到运动控制模块，运动控制模块按电子凸轮的凸轮曲线输出信号，调整伺服电机的方向和转动量。
更进一步的技术方案是所述电子凸轮的凸轮曲线与包装机马耳他轮的凸轮曲线成比例k，k＝c/l，其中c为当前的内框纸偏差量，l为单张内框纸的标准长度。
工作原理：通过控制面板启动包装机，送纸轮牵引着内框纸运动，送纸轮运动一周，在前的滚切轮切一张内框纸，色差检测装置检测内框纸上的色标位置，将位置信号反馈给PLC，同步地，编码器读取驱动滚切轮的马耳他轮速度和角度，反馈给PLC，PLC通过两者的对比计算出内框纸的偏差量，将偏差量转换为信号，来控制伺服电机的转动方向和转动量，并通过蜗轮蜗杆传动副传递至送纸轮。误差的正负决定了伺服电机的转动方向，误差的量决定了伺服电机的转动量，当偏差量为正值时，伺服电机反向转动；当偏差量为负值时，伺服电机正向转动。
为避免因一次补偿量过大，导致U型切口和虚线切口辊刀将内框纸拉坏，采用偏差量的均匀补偿法，通过在PLC和编码器之间增加信号分配器和运动控制模块来实现。信号分配器将从编码器传递的信号分为两组，一组反馈给PLC用于计算偏差量，一组将马耳他轮的运动状态传送给运动控制模块，使之控制伺服电机按电子凸轮的凸轮曲线运动，且电子凸轮的凸轮曲线与马耳他轮的凸轮曲线比值保持与偏差量与标准长度的比值一致，使送纸轮单位距离内的补偿量均相等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过在现有GDX2包装机的内框纸滚切装置上加装色差检测装置、差速机构和电气控制***后，结合PLC控制器的精确计算，对伺服电机的精准控制，实现对内框纸位置偏差时进行实时的补偿，使切口与图案的相对位置保持不变，实现内框纸的定点切割；此改进装置对原机组改装小，安装方便，定位准确。当生产无需对内框纸进行定位切割的产品时，关闭控制***的电源，即可恢复原GDX2包装机的等长切割。
附图说明
图1为本发明GDX2包装机内框纸滚切改进装置的结构示意图。
图2为本发明电气控制***电路结构示意图。
图中：1-色差检测装置，2-伺服电机，3-蜗轮蜗杆传动副，4-编码器，5-PLC控制器，6-滚切轮，7-送纸轮，8-信号分配器，9-运动控制模块。
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。
实施例1
如图1、2所示，一种GDX2包装机内框纸滚切改进装置，其特征在于：包括差速机构、色差检测装置1和电气控制***，所述色差检测装置1安装于包装机且沿包装机进行方向位于滚切轮6前端；所述差速机构由伺服电机2、蜗轮蜗杆传动副3、齿轮传动装置构成，伺服电机2通过齿轮传动装置与蜗轮蜗杆传动副3相连，蜗轮蜗杆传动副3通过齿轮传动装置与包装机的送纸轮7相连；所述电气控制***由编码器4和PLC控制器5构成，所述编码器4的旋转轴由包装机的马耳他轮驱动，且与PLC控制器5输入端信号连接；所述PLC控制器5输出端与伺服电机2信号连接；所述PLC控制器5与控制面板和色差检测装置1信号连接。通过控制面板启动包装机，送纸轮7牵引着内框纸运动，送纸轮7运动一周，在前的滚切轮6切一张内框纸，色差检测装置1检测内框纸上的色标位置，将位置信号反馈给PLC控制器5，同步地，编码器4读取驱动滚切轮6的马耳他轮速度和角度，反馈给PLC控制器5，PLC控制器5通过两者的对比计算出内框纸的偏差量，将偏差量转换为信号，来调整伺服电机2的转动方向和转动量，并通过蜗轮蜗杆传动副3传递至送纸轮7。当偏差量为正值时，伺服电机2反向转动；当偏差量为负值时，伺服电机2正向转动，最终使切口与图案的相对位置保持不变，实现内框纸的定点切割；此改进装置对原机组改装小，安装方便，定位准确，方便大范围的推广。
实施例2
为进一步完善实施例1中的技术方案，本实施例中所述送纸轮7为上下两对直径相同的光面轮，所述滚切轮6由下方的一对U型切口和虚线切口辊刀及上方的一对光面轮构成，且由包装机的马耳他轮驱动。送纸轮7为光面轮，夹紧力远大于滚切轮6，是内框纸输送的主要动力，滚切轮6主要完成内框纸虚线及U型切口的滚切，完成滚切的内框纸经送纸轮7送至下一工序。
实施例3
为进一步完善实施例1中的技术方案，本实施例中所述编码器4与伺服电机2之间设置有信号分配器8和运动控制模块9；所述编码器4与信号分配器8的输入端信号连接，信号分配器8输出端与PLC控制器5和运动控制模块9输入端信号连接；所述运动控制模块9输出端与伺服电机2信号连接；所述PLC控制器5输出端与运动控制模块9输入端信号连接。信号分配器8将编码器4输出的三组线性驱动信号A+、A-和B+、B-和Z+、Z-转换为三组单端信号A、B、Z，再对A和B信号进行克隆，生产两组频率和相位完全一样的信号A1、B1和A2、B2；其中一组信号A2、B2和Z转化后输出到PLC控制器5，PLC控制器5结合色差检测装置1检测内框纸上的定位色标位置，计算出内框纸的偏差量c；另一组信号A1、B1转换后输送到运动控制模块9，运动控制模块9按电子凸轮的凸轮曲线输出信号，调整伺服电机2的方向和转动量。
实施例4
GDX2包装机内框纸滚切改进装置的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
a)获取内框纸偏差量c：编码器4获取包装机的速度和角度，传送至PLC控制器5；色差检测装置1检测内框纸上的定位色标位置，传送至PLC控制器5；PLC控制器5通过对比计算出内框纸偏差量c；
b)补偿偏差量：PLC控制器5通过计算将偏差量转换为信号，调整伺服电机2的方向和转动量，补偿偏差量c。
色差检测装置1检测内框纸图案上的定位色标，将信号反馈给PC控制器5；同步地，编码器4的旋转轴与GDX2包装机转动轴相连，读取马耳他轮实时的速度和角度，给两者均将数据反馈给PLC控制器5，PLC控制器5通过对比计算出内框纸的偏差量，PLC控制器5通过计算将偏差量转换为信号，调整伺服电机2转速，使送纸轮7与原机内框纸机构的马耳他轮产生一个转动的量差，量差可以为正也可以为负，为正时，内框纸多走，为负时，内框纸少走，送纸轮7转动一周后即可补偿偏差量，使切口与图案的相对位置保持不变，实现内框纸的定位切割。
实施例5
为进一步完善实施例4中的技术方案，本实施例中所述信号分配器8将编码器4输出的三组线性驱动信号A+、A-和B+、B-和Z+、Z-转换为三组单端信号A、B、Z，再对A和B信号进行克隆，生产两组频率和相位完全一样的信号A1、B1和A2、B2；其中一组信号A2、B2和Z转化后输出到PLC控制器5，PLC控制器5结合色差检测装置1检测内框纸上的定位色标位置，计算出内框纸的偏差量c；另一组信号A1、B1转换后输送到运动控制模块9，运动控制模块9按电子凸轮的凸轮曲线输出信号，调整伺服电机2的方向和转动量。按电子凸轮的凸轮曲线调整伺服电机2的方向和转动量，使之与马耳他轮的凸轮曲线相适应，使送纸轮7均匀地补偿偏差量。通过PLC控制器5可控制电子凸轮的启停角度，使之与马耳他轮相位一致，同步计算出马耳他轮的实时相位。
实施例6
为进一步完善实施例5中的技术方案，本实施例中电子凸轮的凸轮曲线与包装机马耳他轮的凸轮曲线成比例k，k＝c/l，其中c为当前的内框纸偏差量，l为单张内框纸的标准长度。当偏差量为2mm，标准长度为31.4mm，k＝2/31.4≈0.064，即马耳他轮行走1mm时，送纸轮7行走1.064mm，当走完标准长度31.4mm时，送纸轮7走完33.4mm，完成对偏差量的补偿，同时实现了偏差量的均匀补偿，即单位距离上的补偿量一致，避免因一次补偿量较大，将内框纸拉断。此时电子凸轮与马耳他轮相位完全相同，同时信号分配器8传送给PLC控制器5的信号还能使之计算出马耳他轮的实时相位，使电子凸轮与之保持一致，使定位更加精准。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件或布局进行多种变形和改进。除了对组成部件或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.GDX2包装机内框纸滚切改进装置，其特征在于：包括差速机构、色差检测装置(1)和电气控制***，所述色差检测装置(1)安装于包装机上且沿包装机进行方向位于滚切轮(6)前端；
所述差速机构由伺服电机(2)、蜗轮蜗杆传动副(3)、齿轮传动装置构成，伺服电机(2)通过齿轮传动装置与蜗轮蜗杆传动副(3)相连，蜗轮蜗杆传动副(3)通过齿轮传动装置与包装机的送纸轮(7)相连；
所述电气控制***由编码器(4)和PLC控制器(5)构成，所述编码器(4)的旋转轴由包装机的马耳他轮驱动，且与PLC控制器(5)输入端信号连接；所述PLC控制器(5)输出端与伺服电机(2)信号连接；所述PLC控制器(5)与包装机的控制面板和色差检测装置(1)信号连接。
2.根据权利要求1所述的GDX2包装机内框纸滚切改进装置，其特征在于：所述送纸轮(7)为上下两对直径相同的光面轮，所述滚切轮(6)由下方的一对U型切口和虚线切口辊刀及上方的一对光面轮构成，且由包装机的马耳他轮驱动。
3.根据权利要求1所述的GDX2包装机内框纸滚切改进装置，其特征在于：所述编码器(4)与伺服电机(2)之间设置有信号分配器(8)和运动控制模块(9)；所述编码器(4)与信号分配器(8)的输入端信号连接，信号分配器(8)输出端与PLC控制器(5)和运动控制模块(9)输入端信号连接；所述运动控制模块(9)输出端与伺服电机(2)信号连接；所述PLC控制器(5)输出端与运动控制模块(9)输入端信号连接。
4.GDX2包装机内框纸滚切改进装置的控制方法，其特征在于包含以下步骤：
a)获取内框纸偏差量c：编码器(4)获取包装机的速度和角度，传送至PLC控制器(5)；色差检测装置(1)检测内框纸上的定位色标位置，传送至PLC控制器(5)；PLC控制器(5)通过对比计算出内框纸偏差量c；
b)补偿偏差量：PLC控制器(5)通过计算将偏差量转换为信号，调整伺服电机(2)方向和转动量，补偿偏差量c。
5.根据权利要求4所述的GDX2包装机内框纸滚切改进装置的控制方法，其特征在于：所述信号分配器(8)将编码器(4)输出的三组线性驱动信号A+、A-和B+、B-和Z+、Z-转换为三组单端信号A、B、Z，再对A和B信号进行克隆，生产两组频率和相位完全一样的信号A1、B1和A2、B2；
步骤a)中：其中一组信号A2、B2和Z转化后输出到PLC控制器(5)，PLC控制器(5)结合色差检测装置(1)检测内框纸上的定位色标位置，计算出内框纸的偏差量c；
步骤b)中：另一组信号A1、B1转换后输送到运动控制模块(9)，运动控制模块(9)按电子凸轮的凸轮曲线输出信号，调整伺服电机(2)的方向和转动量。
6.根据权利要求5所述的GDX2包装机内框纸滚切改进装置的控制方法，其特征在于：所述电子凸轮的凸轮曲线与包装机马耳他轮的凸轮曲线成比例k，k＝c/l，其中c为当前的内框纸偏差量，l为单张内框纸的标准长度。
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