一種多軸同步控制裝置的製作方法
2023-09-23 05:02:00
專利名稱：一種多軸同步控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及印刷包裝設備技術領域，特別是指一種多軸同步控制裝置。
背景技術：
在印刷、包裝、造紙、紡織印染、塑料薄膜製造、皮革加工以及電線電纜加工等領域，廣泛採用捲筒類材料，大量需要加工處理設備，如紙張、塑料薄膜、織物、線繩類物質等處理與加工設備(如放卷、復卷、紙帶與薄膜印刷、材料分割等)，其結構普遍為卷到卷結構。在柔印、凹印、輪轉膠印機中，目前普遍採用多軸同步驅動系統(也叫無軸傳動系統)，其系統具有傳動精度高、結構簡單、傳動比範圍寬、運行平穩等優點，已逐步取代傳動機械長軸，正成為印刷業的發展趨勢。對於印刷、包裝、造紙等領域的加工設備，要保證產品加工質量，卷材原料在生產過程中要保持張力穩定。國外印刷機製造商生產的輪轉印刷機、機組式凹版印刷機採用運動控制器實現整個機械的張力控制、多軸伺服同步驅動控制，淘汰了模擬式張力控制器；國內在相關領域也做了大量研究工作，已開發出多軸伺服同步驅動的機組式凹印機、輪轉膠印機，但其控制系統主要還是依賴進口。但是，這些印刷裝置由於空間與經費的原因，又不便於直接用於教學和實驗研究，現有的相關教學設備又比較陳舊，已不能滿足教學與科研的需要，為了消化、吸收、學習與研究前沿卷到卷印刷、包裝設備共性關鍵技術，急需開發多軸同步控制裝置。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提出一種多軸同步控制裝置，能夠充分展現實際生產過程中張力控制、多軸同步伺服控制的原理，且具有體積小、操作方便等特點，特別適用於教學和科研工作。基於上述目的本實用新型提供的一種多軸同步控制裝置，包括放卷輥、傳動輥、收卷輥、以及控制裝置；所述控制裝置包括用於控制所述收卷輥的收卷控制裝置，用於控制所述傳動輥的傳動控制裝置，以及用於控制各部件運轉的主控制器。在一個實施例中，其還包括與所述傳動輥相配合的夾送輥。在另一個實施例中，所述夾送輥上還設置有手動糾偏裝置。在另一個實施例中，其還包括多根過紙輥，用於保證裝置正常運轉。在另一個實施例中，所述控制裝置還包括至少一個張力控制裝置。在另一個實施例中，所述張力控制裝置包括擺輥和張力傳感器，所述張力傳感器與所述主控制器連接。在另一個實施例中，所述控制裝置包括設置在所述放卷輥和傳動輥之間的前張力控制裝置和設置在所述傳動輥和收卷輥之間的後張力控制裝置；所述前後張力控制裝置包括前後擺輥和前後張力傳感器，所述前後張力傳感器均與所述主控制器連接。在另一個實施例中，所述收卷控制裝置包括收卷電機和收卷驅動器，所述傳動控制裝置包括傳動驅動電機和傳動驅動器；所述收卷電機和驅動電機分別由所述收卷驅動器和傳動驅動器驅動，所述收卷驅動器和傳動驅動器則由所述主控制器控制。在另一個實施例中，所述控制裝置還包括用於控制所述放卷輥的放卷控制裝置；所述放卷控制裝置包括放卷驅動電機和放卷驅動器，所述放卷電機由所述放卷驅動器驅動，所述放卷驅動器則由所述主控制器控制。在另一個實施例中，所述收卷控制裝置、傳動控制裝置、及放卷控制裝置還分別包括收卷編碼器、傳動編碼器、及放卷編碼器。從上面所述可以看出，與其它多軸同步驅動張力控制裝置相比，使用本實用新型提供的多軸同步控制裝置，可以省略制動裝置和張力控制器，通過主控制器進行同步協調控制和張力控制，節約了調節時間和設備佔用空間，且控制精準。進一步的，採用永磁同步電機和伺服驅動器的配合方式，更加精準的實現了多電機的伺服同步驅動和張力控制。進一步的，本實用新型提供的多軸同步控制裝置，將實際的捲筒紙膠印機、機組式凹版印刷機的工藝及操作過程進行簡化，能夠充分展現實際生產過程中張力控制、多軸同步伺服控制的原理，並且具有體積小、操作方便等特點，特別適合用於教學和研究工作。更進一步的，所述夾送輥上設置的手動糾偏裝置，可以對卷材的傳送進行輔助調節，使得控制更加精準。較佳的，增設所述收卷編碼器、傳動編碼器、及放卷編碼器，可實現系統的閉環控制，進一步精確了對所述多軸同步控制裝置各部件的控制。
圖1是本實用新型提供的多軸同步控制裝置實施例的原理圖；圖2是本實用新型實施例的正面立體圖；圖3是本實用新型實施例的背面立體圖；圖4是本實用新型實施例的收卷控制裝置/傳動控制裝置/放卷控制裝置的結構圖；圖5是本實用新型實施例的夾送輥示意圖；圖6是本實用新型實施例的手動糾偏裝置示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。本實用新型所公開的一種多軸同步控制裝置，包括放卷輥、傳動輥、收卷輥、以及控制裝置；所述控制裝置包括用於控制所述收卷輥的收卷控制裝置，用於控制所述傳動輥的傳動控制裝置，以及用於控制各部件運轉的主控制器。參照附圖1和附圖2，分別為本實用新型提供的多軸同步控制裝置實施例的原理圖和正面立體圖。所述多軸同步控制裝置，包括放卷輥1、收卷輥3、多根過紙輥4、傳動輥6、與所述傳動輥6相配合的夾送輥2，以及控制裝置；所述控制裝置包括用於控制所述收卷輥3的收卷控制裝置9 (參照附圖3和附圖4)，用於控制所述傳動輥6的傳動控制裝置8 (參照附圖3和附圖4)，用於控制所述放卷輥I的放卷控制裝置10 (參照附圖3和附圖4)，設置在所述傳動輥6和收卷輥3之間用於控制卷材後部張力的後張力控制裝置5、設置在所述放卷輥I和傳動輥6之間用於控制卷材前部張力的前張力控制裝置7以及用於控制各部件運轉的主控制器。參照附圖3和附圖4，分別為本實用新型實施例的背面立體圖和收卷控制裝置/傳動控制裝置/放卷控制裝置的結構圖。所述收卷控制裝置9包括收卷電機和收卷驅動器，所述傳動控制裝置8包括傳動驅動電機和傳動驅動器，所述放卷控制裝置10包括放卷驅動電機和放卷驅動器；所述收卷驅動電機、傳動驅動電機和放卷驅動電機分別由所述收卷驅動器、傳動驅動器和放卷驅動器驅動，所述收卷驅動器、傳動驅動器和放卷驅動器則由所述主控制器控制。所述收卷控制裝置9、傳動控制裝置8、及放卷控制裝置10還分別包括收卷編碼器、傳動編碼器、及放卷編碼器，對應安裝在所述收卷驅動電機、傳動驅動電機和放卷驅動電機的軸上，用於檢測其所對應的驅動電機速度，實現閉環控制。所述前後張力控制裝置包括前後擺輥、前後張力傳感器。優選的，所述收卷驅動電機、傳動驅動電機和放卷驅動電機為永磁同步伺服電機，所述收卷驅動器、傳動驅動器和放卷驅動器為伺服驅動器；使所述收卷控制裝置9、傳動控制裝置8、及放卷控制裝置10的輸出的力矩、速度和位置控制更加靈活方便。所述放卷棍用於連續輸送軟包裝卷材,放卷棍上裝有驅動放卷棍轉動的放卷驅動電機，由放卷驅動器控制，可以控制放卷輥的轉速和位置，所述放卷驅動裝置由主控制器控制；可選的，在放卷驅動裝置中也可以不安裝驅動電機，通過收卷驅動裝置的收卷驅動電機連續轉動來實現放卷。所述的收卷驅動裝置的結構與放卷驅動裝置的結構基本相同，在收卷驅動裝置上裝有驅動收卷輥轉動的收卷驅動電機，所述收卷驅動電機用於驅動收卷輥轉動並拉動軟包裝卷材運動，由收卷驅動器控制驅動所述收卷輥的轉速和位置，所述收卷驅動裝置由主控制器控制。軟包裝卷材在運動過程中，為了保證印刷和處理過程正常進行，要保持一定的張力，安裝有前張力控制裝置7和後張力控制裝置5。前張力控制裝置7設置在放卷輥I和傳動輥6之間，由前擺輥71、前張力傳感器組成，所述前擺輥檢測卷材的張力，將張力變化產生的機械變量傳輸到前張力傳感器，所述前張力傳感器將所述機械變量轉換為張力檢測信號傳輸到所述主控制器，通過主控制器中的張力控制模塊運算輸出控制信號，控制信號控制各驅動裝置，各驅動裝置控制對應的驅動電機轉速，實現張力控制。所述後張力控制裝置結構及原理與前張力控制裝置相同。為了使軟包裝卷材順暢運轉，所述多軸同步控制裝置設置有夾送輥2，，通過夾送輥2輔助實現張力控制。優選的，所述夾送輥2上還設置有手動糾偏裝置11 (參照附圖5和附圖6)，用於微調夾送輥2和傳動輥6之間的間隙，以實現調節紙張運行速度的目的。實現多軸協調同步控制和張力穩定控制的功能主要由主控制器完成，根據系統設定的運行速度，主控制器通過電子齒輪、電子凸輪等模塊實現放卷輥、收卷輥、傳動輥對應的驅動電機的同步協調運行，張力傳感器通過擺輥檢測出張力信號，通過中央控制器的張力控制模塊，產生控制信號，通過調節驅動電機的轉速，實現整個裝置的張力協調控制。所述主控制器實際上是一個由微處理器為核心組成的軟硬體控制裝置，所述多軸同步控制裝置由放卷驅動電機、收卷驅動電機、傳動驅動電機共同驅動，主控制器的軟體通過開發環境編程調用電子齒輪、電子凸輪模塊實現實驗裝置的同步協調控制；電子齒輪模塊模擬機械齒輪的功能，電子齒輪就是以電氣的方式實現機械齒輪的功能，要更改齒輪比，電子齒輪只需要修改參數，通過電子齒輪實現放卷輥、收卷輥、傳動輥的比例控制，使卷材的線速度保持一致；同理，電子凸輪就是以電氣的方式實現機械凸輪的功能，由編碼器檢測機械軸的角度，通過電子凸輪模塊給出控制信號，實現位置同步控制；通過擺輥的位置由張力傳感器檢測出張力信號，與給定的張力比較形成張力閉環控制，由控制器的張力控制模塊，產生控制信號，微調驅動電機的轉速，實現整個裝置的張力協調控制。所述主控制器可實現3臺電機的位置同步控制；所述的張力控制通過主控制器的張力控制軟體模塊實現。所述的控制系統不需要制動裝置，通過軟體算法由運動控制器實現對裝置的位置控制。通過主控制器控制放卷驅動電機、收卷驅動電機、傳動驅動電機的伺服驅動器，使卷材實現協調同步位置控制，通過主控制器的張力控制模塊可以實現卷材的張力控制，實現張力穩定。本裝置的位置控制與張力控制全部由所述主控制器控制，不需要制動裝置，控制精準、快速。所述多軸同步控制裝置，其他參數如下:裝置適用的卷材為:捲筒紙、塑料薄膜；卷材最大幅寬:300mm ；本裝置的運行速度可調:50-80m。參考附圖1和附圖2，所述多軸同步控制裝置的工作過程如下:將軟包裝卷材從放卷輥送出，依次經過四根過紙輥4、前張力控制裝置7中的前擺輥71、一根過紙輥4、傳動輥6和夾送輥2之間的狹縫、一根過紙輥4、後張力控制裝置5中的後擺輥51、四根過紙輥4，最後收卷輥3完成對卷材的收起。在卷材的運送過程中，所述的放卷驅動電機、收卷驅動電機、傳動驅動電機的速度信號均通過其對應的驅動器傳送到所述主控制器，由主控制器進行同步協調控制；張力的變化通過擺輥傳遞到張力傳感器，張力傳感器與主控制器連接，最終由主控制器中的張力控制模塊實現張力控制。優選的，所述多軸同步控制裝置的控制裝置，設置在一個控制櫃內，主要包括放卷驅動電機及其驅動器、收卷驅動電機及其驅動器、傳動驅動電機及其驅動器、以及主控制器。從上述實施例中可以看出，與其它多軸同步驅動張力控制裝置相比，使用本實用新型提供的多軸同步控制裝置，可以省略制動裝置和張力控制器，通過主控制器進行同步協調控制和張力控制，節約了調節時間和設備佔用空間，且控制精準。進一步的，採用永磁同步電機和伺服驅動器的配合方式，更加精準的實現了多電機的伺服同步驅動和張力控制。進一步的，本實用新型提供的多軸同步控制裝置，將實際的捲筒紙膠印機、機組式凹版印刷機的工藝及操作過程進行簡化，能夠充分展現實際生產過程中張力控制、多軸同步伺服控制的原理，並且具有體積小、操作方便等特點，特別適合用於教學和研究工作。更進一步的，所述夾送輥上設置的手動糾偏裝置，可以對卷材的傳送進行輔助調節，使得控制更加精準。較佳的，增設所述收卷編碼器、傳動編碼器、及放卷編碼器，可實現系統的閉環控制，進一步精確了對所述多軸同步控制裝置各部件的控制。需要特別指出的是，從上述實施例中可以看出，所述夾送輥的作用之一在於使配合傳動輪對卷材施以傳動力，使其向前傳送，並在一定程度上控制其傳送速度，但它並非本實用新型的必要技術特徵，不應用於限定本實用新型的保護範圍，並且類似的實現與其相同技術效果的機構也應當屬於本實用新型的保護範圍；進一步的，所述夾送輥上設置的手動糾偏裝置，同樣也不是本實用新型的必要技術特徵，不應用於限定本實用新型的保護範圍，並且類似的實現與其相同技術效果的機構也應當屬於本實用新型的保護範圍。從上述實施例中可以看出，所述多根過紙輥，作用之一在於保證所述多軸同步控制裝置正常運轉，其數目及其位置可以根據需要進行設置，不應當受到限制，並且不應用於限定本實用新型的保護範圍。從上述實施例中可以看出，所述前後張力控制裝置，作用之一在於配合主控制器進行卷材傳送過程中的卷材前後部的張力控制，可以想到，選擇在前部或者後部其中一個部位設置張力控制裝置，也可以實現該技術效果，甚至是不設置張力控制裝置，僅靠夾送輥與傳動輥的配合以及主控制器的相應控制，也能實現卷材的張力控制，因此，它並非本實用新型的必要技術特徵，不應用於限定本實用新型的保護範圍；並且，與所述張力控制裝置由擺輥和張力傳感器的組合類似的實現與其相同技術效果的機構也應當屬於本實用新型的保護範圍。從上述實施例中還可以看出，所述放卷控制裝置包括放卷驅動電機和放卷驅動器，其作用之一在於輔助卷材的傳送，當然，不設置放卷控制裝置，而僅靠收卷控制裝置的收卷驅動電機連續轉動來實現放卷，因此，它並非本實用新型的必要技術特徵，不應用於限定本實用新型的保護範圍。所述的收卷編碼器、傳動編碼器、及放卷編碼器，其作用之一在於實現系統的閉環控制，使得主控制器對各部件的控制更加精準，因此，它並非本實用新型的必要技術特徵，不應用於限定本實用新型的保護範圍，並且類似的實現與其相同技術效果的機構也應當屬於本實用新型的保護範圍。所屬領域的普通技術人員應當理解:以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種多軸同步控制裝置，其特徵在於，包括放卷輥、傳動輥、收卷輥以及控制裝置；所述控制裝置包括用於控制所述收卷輥的收卷控制裝置，用於控制所述傳動輥的傳動控制裝置，以及用於控制各部件運轉的主控制器。
2.根據權利要求1所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，其還包括與所述傳動輥相配合的夾送輥。
3.根據權利要求2所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，所述夾送輥上還設置有手動糾偏裝置。
4.根據權利要求2所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，其還包括多根過紙輥，用於保證裝置正常運轉。
5.根據權利要求1所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，所述控制裝置還包括至少一個張力控制裝置。
6.根據權利要求5所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，所述張力控制裝置包括擺輥和張力傳感器，所述張力傳感器與所述主控制器連接。
7.根據權利要求6所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，所述控制裝置包括設置在所述放卷輥和傳動輥之間的前張力控制裝置和設置在所述傳動輥和收卷輥之間的後張力控制裝置；所述前後張力控制裝置包括前後擺輥和前後張力傳感器，所述前後張力傳感器均與所述主控制器連接。
8.根據權利要求1-7中任意一項所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，所述收卷控制裝置包括收卷電機和收卷驅動器，所述傳動控制裝置包括傳動驅動電機和傳動驅動器；所述收卷電機和驅動電機分別由所述收卷驅動器和傳動驅動器驅動，所述收卷驅動器和傳動驅動器則由所述主控制器控制。
9.根據權利要求8所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，所述控制裝置還包括用於控制所述放卷輥的放卷控制裝置；所述放卷控制裝置包括放卷驅動電機和放卷驅動器，所述放卷電機由所述放卷驅動器驅動，所述放卷驅動器則由所述主控制器控制。
10.根據權利要求9所述的多軸同步控制裝置，其特徵在於，所述收卷控制裝置、傳動控制裝置及放卷控制裝置還分別包括收卷編碼器、傳動編碼器及放卷編碼器。
專利摘要本實用新型公開了一種多軸同步控制裝置，包括放卷輥、傳動輥、收卷輥、以及控制裝置；所述控制裝置包括用於控制所述收卷輥的收卷控制裝置，用於控制所述傳動輥的傳動控制裝置，以及用於控制各部件運轉的主控制器；利用本實用新型所公開的多軸同步控制裝置，開展張力控制實驗教學與科學研究，可以省略制動裝置和張力控制器，實現多電機的伺服同步驅動和張力控制，節約了調節時間和設備佔用空間，控制精準。
文檔編號B65H23/26GK202953598SQ201220534999
公開日2013年5月29日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者曹少中 申請人:北京印刷學院