CN109774105B - 一种开合模导轨的曲线轨迹生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开合模导轨的曲线轨迹生成方法，所述开合模导轨应用于装置。所述方法包括：制作矢量图，所述矢量图上包括所述装置的旋转中心O、模架上的O1和O2、铰接所述左模和所述右模的O3、左模上的O4和右模上的O5，抵接在所述开合模导轨外缘的O6，以及所述连杆O1O6、所述连杆O1O2、所述连杆O2O4和所述连杆O2O5，所述O2偏离所述OO3的连线；根据所述矢量图，生成矢量和标量等式；以所述矢量和所述标量等式生成标量式，计算所述左模和所述右模的极限位置参数，并求得开合模导轨的曲线轨迹。本发明在曲线轨迹的生成过程中，制作的矢量图将O2偏离OO3所在的连线，基于该矢量图计算以精确求得开合模导轨的曲线轨迹。

Description

一种开合模导轨的曲线轨迹生成方法

技术领域

本发明涉及吹瓶机领域，尤其涉及一种吹瓶机的开合模导轨的曲线轨迹生成方法。

背景技术

吹瓶机是能将塑料颗粒(软化成液体)或做好的瓶胚通过一定的工艺手段吹成瓶子的机器照。如图1所示，吹瓶机包括开合模导轨、模架、左模和右模。其中，开合模导轨和模架可以绕旋转中心O旋转，左模和右模通过模架上的O3铰接在一起，用于抓取瓶胚并制作瓶子，连杆O1O2和O1O6固结在一起并绕模架上的O1点转动，连杆O2O5与O2O4长度相等，且O2O5的一端铰接O5、另一端与O2O1铰接，同理，O2O4的一端铰接O4、另一端与O2O1铰接。吹瓶机通过控制开合模导轨上O6，进而控制左模和右模的开合角度。

发明人在实际工作中发现，吹瓶机在实际运转中，有时候左模和右模无法准确地抓取到瓶胚或者抓取偏移，使得制作出的瓶子的劣品率较高。

为了降低劣品率，发明人最初认为是瓶胚放置的位置偏移造成模架无非准确抓取瓶胚，因此对瓶胚的位置进行的相应的调整，然而，瓶子的劣品率依然较高。经过深入分析，发明人认为，由于吹瓶机上设置在旋转中心与模架之间的开合模导轨呈凸轮状，使得在某些角度下，左模与右模的中分线与上述旋转中心O到模架上O3的连线存在偏差(即OO3与O2O3不共线)，而吹瓶机设计开合模导轨曲线时，通常是默认左模与右模的中分线与旋转中心到模架中心的连线重叠，正是由于这种默认而忽略了凸轮引起的中分线与上述连线的偏差，导致模架在某些角度无法抓取到瓶胚。因此，如何准确的获知模架的开合模导轨的曲线轨迹以降低劣品率成为了亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种开合模导轨的曲线轨迹生成方法，所述开合模导轨应用于装置，所述装置包括开合模导轨、模架、左模、右模、连杆O1O6、连杆O1O2、连杆O2O4、连杆O2O5和旋转中心O、铰接所述左模和所述右模的O3，其中，所述开合模导轨和所述模架绕所述旋转中心O旋转，连杆O1O2和O1O6固结连接且绕模架上O1点转动，所述左模通过O4铰接所述连杆O2O4，所述右模通过O5铰接所述连杆O2O5，连杆O2O4和连杆O2O5长度相等且两者均铰接所述模架上的O2，O6抵接在在所述开合模导轨外缘上，所述方法包括：

制作矢量图，所述矢量图上包括所述装置的旋转中心O、模架上的O1和O2、铰接所述左模和所述右模的O3、左模上的O4和右模上的O5，抵接在所述开合模导轨外缘的O6，以及所述连杆O1O6、所述连杆O1O2、所述连杆O2O4和所述连杆O2O5，所述O2偏离所述OO3的连线；

根据所述矢量图，生成矢量和标量等式；

以所述矢量和所述标量等式生成标量式，计算所述左模和所述右模的极限位置参数，并求得开合模导轨的曲线轨迹。

相对于现有技术中，本发明的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，找了瓶胚取送精度低或困难的根本原因，并基于该根本原因，在曲线轨迹的生成过程中，制作的矢量图将O2偏离OO3所在的连线，基于该矢量图计算以精确求得开合模导轨的曲线轨迹。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为吹瓶机的俯视示意图；

图2为本发明一个示范性实施例中的开合模导轨的曲线轨迹生成方法的流程图；

图3为本发明的一个示范性实施例中的开合模导轨的曲线轨迹生成方法中的矢量图；

图4为本发明的一个示范性实施例中的开合模导轨的矢量图中R7在整个圆周上的轨迹；

图5为本发明的一个示范性实施例中的开合模导轨的矢量图中R7在部分圆上的轨迹；

图6为本发明的一个示范性实施例中的开合模导轨的的曲率半径；

图7为本发明的一个示范性实施例中的开合模导轨对连杆O1O6的压力角。

附图标记：

100-吹瓶机；10-开合模导轨；20-模架；21-左模；22-右模。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为吹瓶机的俯视示意图，如图1所示，吹瓶机100包括开合模导轨10、模架20、左模21和右模22。其中，开合模导轨10和模架20可以绕旋转中心O旋转，左模21和右模22通过模架20上的O3铰接在一起，用于抓取瓶胚并制作瓶子，连杆O1O2和O1O6固结在一起并绕模架20上的O1点转动，连杆O2O5与O2O4长度相等，且O2O5的一端铰接O5、另一端与O2O1铰接，同理，O2O4的一端铰接O4、另一端与O2O1铰接。吹瓶机100通过控制开合模导轨10上O6，进而控制左模21和右模22的开合角度。现有技术中未考虑到左模21与右模22的中分线与上述旋转中心O到模架20上O3的连线存在偏差(即OO3与O2O3不共线)，进而求得的O6的轨迹曲线存在偏差，使得在某些角度上无法精确求得左模21与右模22的开合角度，进而使得左模21和右模22无法准确抓取瓶胚。

为了解决上述问题，本发明实施例提供的开合模导轨10的曲线轨迹生成方法，该开合模导轨10应用于装置。装置可以包括包括开合模导轨10、模架20、左模21、右模22、连杆O1O6、连杆O1O2、连杆O2O4、连杆O2O5和旋转中心O、铰接左模21和右模22的O3，其中，开合模导轨10和模架20绕旋转中心O旋转，连杆O1O2和O1O6固结连接且绕模架20上O1点转动，左模21通过O4铰接连杆O2O4，右模22通过O5铰接连杆O2O5，连杆O2O4和连杆O2O5长度相等且两者均铰接模架20上的O2，O6抵接在在开合模导轨10外缘上。开合模导轨10和模架20绕可以以一定的角速度绕旋转中心O旋转。具体的，开合模导轨10可以应用于的装置包括吹瓶机100。

图2为本发明一个示范性实施例中的开合模导轨的曲线轨迹生成方法的流程图，上述方法包括以下步骤：

S1：制作矢量图，矢量图上包括装置(吹瓶机)的旋转中心O、模架上的O1和O2、铰接左模和右模的O3、左模上的O4和右模上的O5，抵接在开合模导轨外缘的O6，以及连杆O1O6、连杆O1O2、连杆O2O4和连杆O2O5，O2偏离OO3的连线；

S2：根据矢量图，生成矢量和标量等式；

S3：以矢量和标量等式生成标量式，计算左模和右模的极限位置参数，并求得开合模导轨的曲线轨迹。

在S1中制作的矢量图如图3所示，将O2偏离OO3，即左模与右模的中分线与旋转中心O到模架上O3的连线不重叠，基于该矢量图计算求得到开合模导轨可以精确求得各个时刻的开合模导轨的轨迹，进而精确求得各个时刻的左模和右模的开合角度。

其中S1中，可以将以旋转中心O为起点到铰接所述左模和所述右模的O3为终点的矢量记为矢量R1,以旋转中心O为起点到模架上的O1为终点的矢量记为矢量R2，以模架上的O1为起点到铰接所述左模和所述右模的O3为终点的矢量记为矢量R3、以模架上的O1为起点到以模架上的O2为终点的矢量记为矢量R4，以左模上的O4为起点到以模架上的O2为终点的矢量记为矢量R5，以铰接所述左模和所述右模的O3为起点到以左模上的O4为终点的矢量记为矢量R6，以模架上的O1为起点到抵接在所述开合模导轨外缘的O6为终点的矢量记为矢量R7，以旋转中心O为起点到抵接在所述开合模导轨外缘的O6为终点的矢量记为矢量R8，以模架上的O2为起点到铰接所述左模和所述右模的O3为终点的矢量记为矢量R9，右模与铰接所述左模和所述右模的O3到左模上的O4连线间的夹角记为α，模架上的O1到抵接在所述开合模导轨外缘的O6的连线与模架上的O1到O2的连线间的夹角记为β，左模与右模的开合角度记为θ，并以R1所在方向为标准方向，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的方向角分别记为θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9。

在S2中，根据图3所示的矢量图，可以生成矢量和标量等式如下：

在S3中，根据欧拉定理将式子(1)改成如下标量式：

在式子(2)中，r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9为各对应矢量的长度。在式子(2)中，r2、r3、r4、r5、r6、r7、θ2、θ3、α、β为已知矢量，θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9,r8、r9和θ为未知量，通过一一对应关系，可以采用多元的牛顿拉普森方法求得未知数。当然，也可以采用其他方法求得未知数，不在赘述。

在S3中，通过求得θ5、θ6可以得到左模和右模极限位置参数。

另外，在S3中，可以对式子(2)进行一次求导计算得到连杆O1O6、连杆O1O2、连杆O2O4和连杆O2O5在各个时刻的运动学参数。

进一步地，在S3中，可以对式子(2)进行二次求导计算得到连杆O1O6、连杆O1O2、连杆O2O4和连杆O2O5在各个时刻的动力学参数。

上述的各个连杆在各个时刻的运动学参数和动力学参数均可以基于牛顿拉普森方法计算得到。当然也可以是基于其他计算方法得到的，不再赘述。

本发明实施例的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，所有计算过程可以均是基于MATLAB的。采用MATLAB编程，可以一次编程实现代码的重用，提高设计效率。其中，相关数据可以通过MATLAB写成能够直接输入到SOLIDWORKS/AUTOCAD/CREO/UG的文件。

本发明实施例的开合模导轨的曲线轨迹生成方法中，还可以基于MATLAB求得连杆O1O6在整个圆周上的轨迹(参图4)和在部分圆上的轨迹(参图5)，并基于MATLAB求得开合模导轨的曲率半径(参图6)和对连杆O1O6的压力角(参图7)。图4至图7中的相关参数为一示范实施例的参数，不代表所有的开合模导轨计算得到的参数均一致。

以上的具体实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种开合模导轨的曲线轨迹生成方法，其特征在于，所述开合模导轨应用于装置，所述装置包括开合模导轨、模架、左模、右模、连杆O1O6、连杆O1O2、连杆O2O4、连杆O2O5和旋转中心O、铰接所述左模和所述右模的O3，其中，所述开合模导轨和所述模架绕所述旋转中心O旋转，连杆O1O2和O1O6固结连接且绕模架上O1点转动，所述左模通过O4铰接所述连杆O2O4，所述右模通过O5铰接所述连杆O2O5，连杆O2O4和连杆O2O5长度相等且两者均铰接所述模架上的O2，O6抵接在在所述开合模导轨外缘上，所述方法包括：

制作矢量图，所述矢量图上包括所述装置的旋转中心O、模架上的O1和O2、铰接所述左模和所述右模的O3、左模上的O4和右模上的O5，抵接在所述开合模导轨外缘的O6，以及所述连杆O1O6、所述连杆O1O2、所述连杆O2O4和所述连杆O2O5，所述O2偏离所述旋转中心O到铰接所述左模和所述右模的O3的连线；

根据所述矢量图，生成矢量和标量等式；

以所述矢量和所述标量等式生成标量式，计算所述左模和所述右模的极限位置参数，并求得开合模导轨的曲线轨迹；

以旋转中心O为起点到铰接所述左模和所述右模的O3为终点的矢量记为矢量R1, 以旋转中心O为起点到模架上的O1为终点的矢量记为矢量R2，以模架上的O1为起点到铰接所述左模和所述右模的O3为终点的矢量记为矢量R3、以模架上的O1为起点到以模架上的O2为终点的矢量记为矢量R4，以左模上的O4为起点到以模架上的O2为终点的矢量记为矢量R5，以铰接所述左模和所述右模的O3为起点到以左模上的O4为终点的矢量记为矢量R6，以模架上的O1为起点到抵接在所述开合模导轨外缘的O6为终点的矢量记为矢量R7，以旋转中心O为起点到抵接在所述开合模导轨外缘的O6为终点的矢量记为矢量R8，以模架上的O2为起点到铰接所述左模和所述右模的O3为终点的矢量记为矢量R9，右模与铰接所述左模和所述右模的O3到左模上的O4连线间的夹角记为α，模架上的O1到抵接在所述开合模导轨外缘的O6的连线与模架上的O1到O2的连线间的夹角记为β，左模与右模的开合角度记为θ，其中，以R1所在方向为标准方向，R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9的方向角分别记为θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9,

在所述根据所述矢量图，生成的矢量和标量等式包括：

；

在所述矢量和所述标量等式生成标量式中，包括根据欧拉定理从上式（1）得到：

其中，所述r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9为各对应矢量的长度；在式子（2）中，r2、r3、r4、r5、r6、r7、θ2、θ3、α、β为已知矢量，θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9, r8、r9和θ为未知量，通过一一对应关系，采用多元的牛顿拉普森方法求得未知数。

2.根据权利要求1所述的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，其特征在于，在所述计算所述左模和所述右模的极限位置参数中，从所述式子（2）中计算所述左模和所述右模的极限位置参数。

3.根据权利要求1所述的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，其特征在于，在求得开合模导轨的曲线轨迹之后，还包括：

对所述式子（2）进行一次求导计算得到所述连杆O1O6、所述连杆O1O2、所述连杆O2O4和所述连杆O2O5在各个时刻的运动学参数。

4.根据权利要求1所述的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，其特征在于，在求得开合模导轨的曲线轨迹之后，还包括：

对所述式子（2）进行二次求导计算得到所述连杆O1O6、所述连杆O1O2、所述连杆O2O4和所述连杆O2O5在各个时刻的动力学参数。

5.根据权利要求2至4任一项所述的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，其特征在于，所述左模和所述右模的极限位置参数、各连杆在各个时间的运动学参数或各连杆在各个时间的动力学参数是基于牛顿拉普森方法得到的。

6.根据权利要求1至2任一项所述的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，其特征在于，所述开合模导轨的曲线生成方法基于MATLAB进行计算。

7.根据权利要求6所述的开合模导轨的曲线轨迹生成方法，其特征在于，所述开合模导轨的曲线生成方法的数据通过MATLAB写成能够直接输入到SOLIDWORKS/AUTOCAD/CREO/UG的文件。

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