熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置及其方法

2023-05-27 03:47:36

專利名稱：熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及熱轉印打碼機，特別涉及安裝在自動包裝機上的智能連續式高速熱轉印打碼機上的同步驅動系統控制裝置及其方法。
背景技術：
現有的熱轉印打碼機打碼速度大多工作在35m/min以下，列印頻次受列印內容的影響，大多工作在250次/分鐘以內。在高線速度使用時，列印內容的增加會影響列印頻次，使其降低；同樣，列印頻次的增加也會使列印內容受到限制。因此難以滿足自動包裝機日益高線速度、高頻次多內容的列印要求。 現有的熱轉印打碼機高速應用主要靠提高步進電機控制技術來提高與外部列印基材的同步線速度，而步進電機的特性為低速高扭矩，當轉速提高時，其加速及負載能力則會相應降低，單獨通過提高電機控制技術很難實現重大突破，實現更快速、多內容的打碼要求。

發明內容
本發明的任務是提供一種高速熱轉印打碼機上使用的色帶快速同步驅動系統控制裝置及其方法，它解決了現有連續式熱轉印打碼機大多工作在35m/min的外部線速度下，列印頻次在內容增加的情況下無法提高，且在快速列印中，列印頻次越高，列印的有效內容受到限制的問題。採用本發明，使得連續式熱轉印打碼機的應用線速度能至少提高一倍，同時，列印內容增加受列印頻次的影響大幅度降低，列印頻次能提高至350次以上，使設備的應用範圍更廣泛。本發明的技術解決方案如下
一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，它包括基礎板，安裝在基礎板上的諸電機，與電機軸連接的同步驅動輪，以及列印頭組件，它還包括與電機軸傳動連接的收卷同步機構，與電機軸固定連接的收捲軸，收卷組件，放卷同步機構，放卷組件，以及蓋板，收捲軸與收卷同步機構由軸承活動連接並同心運轉且動力互不幹涉；
所述收卷同步機構與同步從動輪固定連接，並通過軸承裝配於收捲軸的外圓上，收捲軸同時緊固於收卷電機軸上；所述同步從動輪與同步皮帶傳動連接，同步皮帶另一端與同步驅動輪傳動連接，同步驅動輪固定連接於收卷同步電機上，並通過收卷同步電機獲取動力；
所述放卷同步機構緊固於放卷同步電機軸上，直接通過放卷同步電機驅動；
所述收卷同步機構、放卷同步機構均安裝有收放卷同步棍，且收放卷同步棍繞收卷組件及放卷組件圓周運動；
所述收放卷同步輥轉動時穿越於過渡輥，且過渡輥圓心與收卷組件、放卷組件圓心在一直線上，收捲軸與收卷組件傳動連接。所述收卷組件及放卷組件緊固安裝在蓋板上。
所述過渡輥安裝在蓋板上用於色帶纏繞導向。所述蓋板通過連接件與基礎板可拆卸地連接。所述基礎板上還裝有用於檢測並定位收卷同步機構及放卷同步機構工作初始位置的傳感元件。所述收卷同步機構、放卷同步機構在一個工作周期中需要回到傳感元件感應的初始位置，以完成下一個周期的正確運動。所述同步驅動系統控制裝置採用步進電機驅動控制。所述同步驅動系統控制裝置採用伺服電機驅動控制。一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制方法，當控制系統接收到外部列印信號時，通過實時接收到的編碼信號即可知道外部列印基材的運動線速度，進而驅動固定連接 於收卷及放卷電機軸上的收卷同步機構及放卷同步機構按照外部線速度對應的轉速轉動，此時，纏繞於收卷同步機構、放卷同步機構及諸過渡棍上的色帶從放卷端向收卷端運動，色帶的運動速度快速與外部線速度一致，使得色帶的線速度在最短時間內與外部基材線速度一致；
當色帶與列印基材速度一致時，列印頭組件在列印系統驅動下下壓，由控制系統控制列印頭同步發熱，快速完成一次列印；
當列印完成後，列印頭組件抬起，收卷同步機構及放卷同步機構在控制系統的驅動下向反方向運動至初始位置，等待下一個列印周期；
在一個列印周期中列印完成的色帶通過收卷電機帶動收卷組件收取。按照本發明的高速同步驅動控制方法，採用步進電機驅動，利用步進電機具有低速響應速度快、效率高、扭矩大等特點，通過實時讀取到的外部編碼器信號由控制系統轉換成外部線速度，進而控制收卷同步電機及放卷同步電機均按外部薄膜線速度匹配的速度轉動，由於收卷同步機構及放卷同步機構轉動半徑較大，同時配合能提速將近兩倍的色帶纏繞方式，使得電機在低轉速下即能獲得較高的線速度，實現打碼機在較短時間內快速響應列印基材高線速度的列印要求，為實現高頻次多內容列印爭取足夠時間。同時，色帶與外部基材線速度同步時間縮短，使得用於列印的時間在一個列印周期中得到相應增加，能夠儘可能獲得更多的列印內容，滿足高速多內容的列印要求，達到其他機械裝置無法達到的應用效果與技術突破。本發明的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置及其方法可直接應用在智能熱轉印打碼機上，特別是應用在連續式熱轉印打碼機上，實現了高速多內容的列印需求，使得高線速度、高頻次、多內容打碼成為可能。


圖I是本發明的一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置的結構示意圖，為控制裝置的初始位置。圖2是圖I控制裝置的極限位置示意圖。圖3是圖I控制裝置的俯視結構示意圖。圖4是本發明的一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制方法的原理示意圖。附圖標記I為基礎板，2為收卷同步機構，3、3』為傳感元件，4為收卷測量輥，5、5』為過渡輥，6為同步皮帶，7為同步驅動輪，8為收卷同步電機，9為色帶，10為收卷電機，11同步從動輪，12為軸承，13為收捲軸，14為收卷組件,15為蓋板,16為放卷組件,17為放卷同步機構，18為放卷同步電機，19為列印基材，20為承印輥，21為列印頭組件，201、201』為收放卷同步輥。
具體實施例方式參看圖I至圖3，本發明提供了一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，它主要由基礎板I、收卷同步機構2、收卷測量輥4、諸過渡輥5、5』、同步皮帶6、同步驅動輪7、收卷同步電機8、收卷電機10、同步從動輪11、軸承12、收捲軸13、收卷組件14、蓋板15、放卷組件16、放卷同步機構17、放卷同步電機18、列印頭組件21以及收放卷同步棍201、201』組成。諸電機安裝在基礎板I上，同步驅動輪7與電機軸固定連接。與電機軸傳動連接 的有收卷同步機構2,收捲軸13與電機軸固定連接。收捲軸13與收卷同步機構2由軸承12活動連接並同心運轉且動力互不幹涉。收卷同步機構2與同步從動輪11固定連接，並通過軸承12裝配於收捲軸13的外圓上，收捲軸13同時緊固於收卷電機10軸上。同步從動輪11與同步皮帶6傳動連接，同步皮帶6另一端與同步驅動輪7傳動連接，同步驅動輪7固定連接於收卷同步電機8上,並通過收卷同步電機8獲取動力。放卷同步機構17緊固於放卷同步電機18軸上,直接通過放卷同步電機18驅動。收卷同步機構2、放卷同步機構17均安裝有收放卷同步棍201、201』，且收放卷同步棍201、201』繞收卷組件14及放卷組件16圓周運動。收放卷同步棍201、201』轉動時穿越於過渡輥5、5』，且過渡輥5、5』圓心與收卷組件14、放卷組件16圓心在一直線上，收捲軸13與收卷組件14傳動連接。如圖3中所示，收卷組件14及放卷組件16緊固安裝在蓋板15上。如圖I中所示，過渡輥5、5』安裝在蓋板15上用於色帶9纏繞導向。蓋板15通過連接件與基礎板I可拆卸地連接。如圖I中所示，基礎板I上還裝有用於檢測並定位收卷同步機構2及放卷同步機構17工作初始位置的傳感元件3、3』。收卷同步機構2、放卷同步機構17在一個工作周期中需要回到傳感元件3、3』感應的初始位置，以完成下一個周期的正確運動。本發明的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置可採用步進電機驅動控制，也可採用採用伺服電機驅動控制。本發明的熱轉印打碼機高速同步驅動系統控制裝置在實際應用中採用了以下方式
如圖I、圖3所示，收卷同步電機8、收卷電機10、放卷同步電機18均安裝在基礎板I上，收卷同步機構2通過螺釘與同步從動輪11固定連接，並通過軸承12裝配於收捲軸13的外圓上，收捲軸13同時緊固於收卷電機10軸上。在收卷同步機構2上安裝有收放卷同步棍201,用於同步時移動色帶。同收卷同步機構2固定連接的同步從動輪11與同步皮帶6傳動連接，同步皮帶6另一端與同步驅動輪7傳動連接，同步驅動輪7固定連接於收卷同步電機8上，並通過收卷同步電機8獲取動力。
放卷同步機構17緊固於放卷同步電機18軸上,直接通過放卷同步電機18驅動。在基礎板I上還裝有用於定位收卷同步機構2及放卷同步機構17初始位置的傳感元件3』。在基礎板I上同時安裝有列印頭組件21。蓋板15上緊固安裝有收卷組件14及放卷組件16。在蓋板15上同時安裝有諸過渡輥5、5』，用於色帶9纏繞導向。蓋板15通過連接件與基礎板I可拆卸地連接，如圖3中所示，連接後收捲軸13與收卷組件14傳動連接。參看圖4，本發明還提供了一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制方法，當控制系統接收到外部列印信號時，通過實時接收到的編碼信號即可知道外部列印基材的運動線速度，進而驅動固定連接於收卷及放卷電機軸上的收卷同步機構及放卷同步機構按照外部線速度對應的轉速轉動，此時，纏繞於收卷同步機構、放卷同步機構及諸過渡棍筒上的色帶從放卷端向收卷端運動，色帶的運動速度快速與外部基材線速度一致，使得色帶的線速度在最短時間內與外部基材線速度一致。當色帶與列印基材速度一致時，列印頭組件在列印系統驅動下下壓，由控制系統 控制列印頭同步發熱，快速完成一次清晰列印。當列印完成後，列印頭組件立即抬起，收卷同步機構及放卷同步機構在控制系統的驅動下向反方向運動至初始位置，等待下一個列印周期。在一個列印周期中列印完成的色帶通過收卷電機帶動收卷組件收取。結合參看圖I和圖2，本發明的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置的工作過程如下
當控制系統接收到外部列印信號請求時，通過實時讀取到的外部編碼信號，由控制系統計算得到外部列印基材19的運動線速度V，此時，控制系統發出指令驅動收卷同步電機8按照外部線速度V轉換的轉速η轉動，動力通過固定連接在收卷同步電機8軸上的同步驅動輪7經同步皮帶6傳遞至與其傳動連接的同步從動輪11 ;由於同步從動輪11通過軸承12連接於收捲軸13上，此時動力並不會傳遞至收捲軸13，收卷同步電機8的動力經由同步從動輪11傳遞至與其固定連接的收卷同步機構2，收卷同步機構2進而帶動連接其上的收放卷同步棍201繞圓心從A向B轉動，同時帶動色帶9穿越於過渡棍5、5』並繞收卷組件14圓心從A向B運動，此時色帶9在列印頭組件21位置的運動速度Vl約等於2倍的收放卷同步棍201由A向B的運動速度,色帶9從A向B移動的過程中同時帶動固定於放卷同步機構17上的收放卷同步棍201』從Α』向B』運動；由於放卷同步機構17固定連接於放卷同步電機18軸上，此時放卷同步電機18以較小的保持力跟隨色帶9從Α』向B』運動，以保證色帶9在整個運動過程中的速度唯一'丨生(即VI)。在色帶9運動過程中，收卷組件14與放卷組件16在放卷組件16內部摩擦裝置的作用下保持一定的張力，並保持收卷同步機構2帶動色帶9運動的張力小於放卷組件16內部摩擦力,所以色帶9在收卷同步機構2起速過程中保持固定的張力。因此，收卷同步電機8隻需較低的轉速即可快速使Vl=V,這就提高了色帶9提速同步的響應速度，使提速周期大大縮短，為列印爭取儘可能多的時間。當色帶9的運動速度Vl等於列印基材19速度V的同時，列印頭組件21在控制系統的驅動下壓住色帶9及列印基材19，同時控制列印頭組件21發熱，使色帶9上的墨轉印於列印基材19形成清晰的列印內容。由於列印加速周期時間較短，能用於列印的時間相應增加，所以能列印的內容相應增加。這是其他裝置無法實現的。
當列印內各結束後，控制系統接收到列印完成彳目號並及時驅動列印頭組件21抬起，同時驅動放卷同步電機18反向轉動,並帶動固定在其軸上的放卷同步機構17轉動,進而帶動收放卷同步棍201』帶動色帶9由B』向A』運動；此時收放卷同步棍201在色帶9的帶動下由B向A運動,並且由收卷同步電機8保持一定的跟隨力，使色帶9按照放卷同步電機18的驅動速度往回運動；當放卷同步機構17及收卷同步機構2到達傳感元件3』位置時，放卷同步電機18停止轉動。在色帶9迴轉的同時,收卷電機10驅動固定於其軸上的收捲軸13轉動,繼而帶動與其同心傳動連接的收卷組件14轉動,完成對列印過的色帶的收取，此即一個完整的列印同步驅動控制過程。綜上所述，採用本發明的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置及其方法，可使熱轉印打碼的應用線速度提高一倍以上，同時列印頻次也提高至350次以上，且在高線速度、高頻次列印中列印內容在一個列印周期中不受頻次增加而縮小，使設備的應用範圍更廣泛。本發明可直接應用在智能熱轉印打碼機上，實現了高線速度、高頻次多內容的列印需求，使得高速度多內容打碼成為可能。
以上實施例僅供說明本發明之用，而非對本發明的限制，本技術領域的技術人員在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以作出各種變換或變化，因此所有等同的技術方案應該屬於本發明的範疇且由各權利要求限定。
權利要求
1.一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，它包括基礎板(1)，安裝在基礎板(I)上的諸電機，與電機軸連接的同步驅動輪(7)，以及列印頭組件(21)，其特徵在於它還包括與電機軸傳動連接的收卷同步機構(2 ),與電機軸固定連接的收捲軸(13 ),收卷組件(14)，放卷同步機構(17)，放卷組件(16)，以及蓋板(15)，收捲軸(13)與收卷同步機構(2)由軸承(12)活動連接並同心運轉且動力互不幹涉； 所述收卷同步機構(2)與同步從動輪(11)固定連接，並通過軸承(12)裝配於收捲軸(13)的外圓上，收捲軸(13)同時緊固於收卷電機(10)軸上；所述同步從動輪(11)與同步皮帶(6)傳動連接，同步皮帶(6)另一端與同步驅動輪(7)傳動連接，同步驅動輪(7)固定連接於收卷同步電機(8)上，並通過收卷同步電機(8)獲取動力； 所述放卷同步機構(17 )緊固於放卷同步電機(18 )軸上,直接通過放卷同步電機(18 )驅動； 所述收卷同步機構(2)、放卷同步機構(17)均安裝有收放卷同步棍(201、201』),且收放卷同步棍(201、201』)繞收卷組件(14)及放卷組件(16)圓周運動； 所述收放卷同步輥(201、201』)轉動時穿越於過渡輥(5、5』)，且過渡輥(5、5』 )圓心與收卷組件(14)、放卷組件(16)圓心在一直線上,收捲軸(13)與收卷組件(14)傳動連接。
2.根據權利要求I所述的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，其特徵在於所述收卷組件(14 )及放卷組件(16 )緊固安裝在蓋板15上。
3.根據權利要求I所述的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，其特徵在於所述過渡輥(5、5』 )安裝在蓋板(15)上用於色帶(9)纏繞導向。
4.根據權利要求2或3所述的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，其特徵在於所述蓋板(15)通過連接件與基礎板(I)可拆卸地連接。
5.根據權利要求I所述的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，其特徵在於所述基礎板(I)上還裝有用於檢測並定位收卷同步機構(2 )及放卷同步機構(17 )工作初始位置的傳感元件(3、3』)。
6.根據權利要求I所述的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，其特徵在於所述收卷同步機構(2)、放卷同步機構(17)在一個工作周期中需要回到傳感元件(3、3』)感應的初始位置，以完成下一個周期的正確運動。
7.根據權利要求I所述的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，其特徵在於所述同步驅動系統控制裝置採用步進電機驅動控制。
8.根據權利要求I所述的熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置，其特徵在於所述同步驅動系統控制裝置採用伺服電機驅動控制。
9.一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制方法，其特徵在於當控制系統接收到外部列印信號時，通過實時接收到的編碼信號即可知道外部列印基材的運動線速度，進而驅動固定連接於收卷及放卷電機軸上的收卷同步機構及放卷同步機構按照外部線速度對應的轉速轉動，此時，纏繞於收卷同步機構、放卷同步機構及諸過渡棍上的色帶從放卷端向收卷端運動，色帶的運動速度快速與外部線速度一致，使得色帶的線速度在最短時間內與外部基材線速度一致； 當色帶與列印基材速度一致時，列印頭組件在列印系統驅動下下壓，由控制系統控制列印頭同步發熱，快速完成一次列印；當列印完成後，列印頭組件抬起，收卷同步機構及放卷同步機構在控制系統的驅動下向反方 向運動至初始位置，等待下一個列印周期； 在一個列印周期中列印完成的色帶通過收卷電機帶動收卷組件收取。
全文摘要
本發明涉及一種熱轉印打碼高速同步驅動系統控制裝置及其方法，其中收卷同步機構與同步從動輪固定連接，並通過軸承裝配於收捲軸的外圓上；同步從動輪與同步皮帶傳動連接，同步驅動輪固定連接於收卷同步電機上，並通過收卷同步電機獲取動力；放卷同步機構緊固於放卷同步電機軸上，直接通過放卷同步電機驅動；收卷同步機構、放卷同步機構均安裝有收放卷同步輥，且收放卷同步輥繞收卷組件及放卷組件圓周運動；收放卷同步輥轉動時穿越於過渡輥，收捲軸與收卷組件傳動連接。本發明可使熱轉印打碼的應用線速度提高一倍以上，同時列印頻次也提高至350次以上，且在高線速度、高頻次列印中列印內容在一個列印周期中不受頻次增加而縮小，使設備的應用範圍更廣泛。
文檔編號B41J2/325GK102837511SQ20121038178
公開日2012年12月26日 申請日期2012年10月10日 優先權日2012年10月10日
發明者吳秋亮, 周揚凰 申請人:上海迪凱分離機械實業有限公司