阅读说明：本技术 一种接纸机的自动换卷运算控制装置及控制方法 (Automatic roll changing operation control device and control method of paper receiving machine ) 是由 杨正波 杨小东 于 2019-09-19 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种接纸机的自动换卷运算控制装置,包括用于安装原纸卷架和备用纸卷支架的支撑框架,原纸卷架和备用纸卷支架均通过芯轴安装在支撑框架上,芯轴的一端设置有锁止机构,原纸卷架和备用纸卷支架上均设置有计卷机构,位于原纸卷架和备用纸卷支架中间顶部的支撑框架上设置有传动辊；及其控制方法,通过速度传感器分别获取原纸卷表面的消耗转动速率,以及纸卷的传输速率；以及通过角度传感器获取原纸卷径向上的消耗矢量数据；通过获取的消耗矢量数据换算原纸卷的直径,再通过转动消耗速率的平均速度原纸卷的消耗时间,并通过传输速率进行校准,实时反馈的方式,避免了停机校准的问题,有效的提高了工作效率。(The embodiment of the invention discloses an automatic reel change operation control device of a paper receiving machine, which comprises a supporting frame for mounting a raw paper reel frame and a standby paper reel support, wherein the raw paper reel frame and the standby paper reel support are both mounted on the supporting frame through a mandrel; the control method comprises the steps of respectively acquiring the consumption rotation rate of the surface of the original paper roll and the transmission rate of the paper roll through a speed sensor; acquiring consumption vector data of the original paper roll in the radial direction through an angle sensor; the diameter of the original paper roll is converted through the acquired consumption vector data, the consumption time of the original paper roll with the average speed of the consumption speed is rotated, calibration is carried out through the transmission speed, the problem of shutdown calibration is avoided in a real-time feedback mode, and the working efficiency is effectively improved.)

一种接纸机的自动换卷运算控制装置及控制方法

技术领域

本发明实施例涉及石膏板生产技术领域，具体涉及一种接纸机的自动换卷运算控制装置及控制方法。

背景技术

石膏板是以建筑石膏为主要原料制成的一种材料。它是一种重量轻、强度较高、厚度较薄、加工方便以及隔音绝热和防火等性能较好的建筑材料，是当前着重发展的新型轻质板材之一，石膏板已广泛用于住宅、办公楼、商店、旅馆和工业厂房等各种建筑物的内隔墙、墙体覆面板(代替墙面抹灰层)、天花板、吸音板、地面基层板和各种装饰板等，用于室内的不宜安装在浴室或者厨房。

现有的高速石膏板生产控制过程中，纸卷的自动换卷，自动切断，在高速生产过程中尤其重要，而现有的石膏板生产中接纸机存在如下问题：

(1)高速石膏板生产线需要更换护面纸非常频繁，采用人工接纸已经不能满足高速生产需求，并且容易形成断纸停机；

(2)同时纸张使用过程中，由于纸张的在各个输出张力控制不稳定，使得传输速度存在一定的差异，并且在纸卷的切换控制上缺乏精确的控制，容易造成纸卷在张力变化处的断裂，出现较大的接纸重叠长度和纸卷剩余纸张量，生产效率低、石膏板废品率高。

(3)由于现有的纸卷的消耗计算存在误差，使得在最终换卷时产生误差，而这种误差的积累最终会出现换卷裁切时超前或者延迟换卷，从而出现断卷的现象，则需要进行停机修正。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种接纸机的自动换卷运算控制装置和控制方法，通过在速度传感器分别获取原纸卷表面的消耗转动速率，以及纸卷的传输速率；以及通过角度传感器获取原纸卷径向上的消耗矢量数据；通过获取的消耗矢量数据换算原纸卷的直径，再通过转动消耗速率的平均速度原纸卷的消耗时间，该装置能够准确的记录纸卷上的线速度的变化，同时通过驱动电机进行实时的角度调整校准，从而保证纸卷表面消耗时的线速度对纸卷传输速度的影响，进而能够对纸卷进行准确的自动控制和切断换卷，实时反馈的方式，避免了停机校准的问题，有效的提高了工作效率对的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种接纸机的自动换卷运算控制，包括用于安装原纸卷架和备用纸卷支架的支撑框架，所述原纸卷架和备用纸卷支架均通过芯轴安装在支撑框架上，所述芯轴的一端设置有锁止机构，所述原纸卷架和备用纸卷支架上均设置有计卷机构，位于原纸卷架和备用纸卷支架中间顶部的支撑框架上设置有传动辊；

所述计卷机构包括安装在芯轴两端的支架，所述支架活动安装有压纸框架，所述压纸框架上设置有搭纸辊、计卷辊和双导向压辊，所述搭纸辊和计卷辊均通过活动轴安装压纸框架上，所述支架上设置有驱动压纸框架转动的驱动电机，所述计卷辊的两端分别设置有角速度传感器和角度传感器。

作为本发明的一种优选方案，所述搭纸辊的两端通过弹动装置安装在压纸框架上，所述弹动装置包括与压纸框架呈60°夹角的圆柱腔，所述圆柱腔内轴向设置有导向轴，所述导向轴的一端垂直连接在搭纸辊的活动轴的末端，所述导向轴的轴身上套装有刚簧。

作为本发明的一种优选方案，所述驱动电机的输出轴与计卷辊的活动轴处于同一轴线上，且所述驱动电机驱动压纸框架转动形成的弧面正好与原纸卷架或备用纸卷架的卷辊表面相切，所述计卷辊的直径与原纸卷架或备用纸卷架的卷辊直径相同。

作为本发明的一种优选方案，所述双导向压辊包括固定转动辊和位于固定转动辊顶部的偏心辊，所述驱动电机驱动压纸框架转动，使固定转动辊形成的转动弧面恰好与传动辊的表面相切。

作为本发明的一种优选方案，所述角速度传感器连接在计卷辊的一端，所述角度传感器连接在驱动电机的输出轴上，所述角速度传感器、角度传感器以及驱动电机电性连接接纸机的控制器。

一种接纸机的自动换卷运算控制方法，包括步骤：

S100、通过速度传感器分别获取原纸卷表面的消耗转动速率，以及纸卷的传输速率；

S200、同时通过角度传感器获取原纸卷径向上的消耗矢量数据；

S300、通过获取的消耗矢量数据换算原纸卷的直径，再通过转动消耗速率的平均速度原纸卷的消耗时间，并通过传输速率进行校准；

S400、再通过接纸机的控制器对转动消耗速率、传输速率、消耗矢量数据以及消耗时间的计算反馈给驱动电机，通过电信号控制驱动电机的转动角速度。

作为本发明的一种优选方案，在步骤S300中，通过公消耗矢量数据换算原纸卷的直径，预先带入原纸卷的芯轴的直径。

作为本发明的一种优选方案，在通过传输速率进行校准时，通过二分算法计算消耗转动速率和标准传输速率之间速度级差，并将该速度级差通过译码器转换成驱动电机的修正角速度。

作为本发明的一种优选方案，速度传感器每隔1～2s获取一次纸卷传输速率，且所述消耗转动速率和纸卷传输速率的检测时间差一个相位。

本发明的实施方式具有如下优点：

在传统的计卷方式上，是通过在纸卷的芯轴上设置角速度传感器，测得纸卷的运行角速度，而该种方式忽视了由于张力的不同，纸卷表面的传输速度存在差异，以及纸卷在消耗的过程中，表面线速度的不同带来的纸卷表面张力变化，该装置能够准确的记录纸卷上的线速度的变化，同时通过驱动电机进行实时的角度调整校准，从而保证纸卷表面消耗时的线速度对纸卷传输速度的影响，进而能够对纸卷进行准确的自动控制和切断换卷，实时反馈的方式，避免了停机校准的问题，有效的提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施方式中实施例1提供的接纸机的自动换卷运算控制装置结构示意图；

图2为本发明实施方式中实施例1提供的接纸机的压纸框架立体结构示意图；

图3为本发明实施方式中实施例1提供的接纸机的弹动装置结构示意图。

图中：

1-原纸卷架；2-备用纸卷支架；3-支撑框架；4-芯轴；5-锁止机构； 6-计卷机构；7-传动辊；8-弹动装置；9-转动连接件；10-第一传动辊；11- 第二传动辊；

601-支架；602-压纸框架；603-搭纸辊；604-计卷辊；605-双导向压辊；606-驱动电机；607-角速度传感器；608-角度传感器；

6051-固定转动辊；6052-偏心辊；

801-圆柱腔；802-导向轴；803-刚簧。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种接纸机的自动换卷运算控制装置，包括用于安装原纸卷架1和备用纸卷支架2的支撑框架3，原纸卷架1和备用纸卷支架2均通过芯轴4安装在支撑框架3上，芯轴4的一端设置有锁止机构5；

锁止机构5的作用是在原纸卷架1或备用纸卷支架2上的纸卷在使用完全后，对芯轴4进行锁止，其实质可以安装在芯轴4一侧的电机，电机的输出轴上设置有单向轴，且所述单向轴与芯轴4的末端相配合，或者是其他对轴类锁止的现有机构。

原纸卷架1和备用纸卷支架2上均设置有计卷机构6，位于原纸卷架1 和备用纸卷支架2中间顶部的支撑框架3上设置有传动辊7，所述传动辊7 包括上下两组传动辊具体为第一传动辊10和第二传动辊11，且位于上部的第一传动辊10直径略大于位于下部的第二传动辊11，其作用是对输送至传动辊7的纸卷进行导向以及对备用纸卷支架2上的纸卷在自动裁切后与原纸卷架1上的纸卷进行贴合；

计卷机构6包括安装在芯轴4两端的支架601，该支架601与支撑框架3 以一定的角度安装，角度具体为60°；

支架601上活动安装有压纸框架602，压纸框架602上设置有搭纸辊 603、计卷辊604和双导向压辊605，搭纸辊603和计卷辊604均通过活动轴安装压纸框架602上；

原纸卷架1或备用纸卷支架2上的纸卷从搭纸辊603的底部绕至计卷管604的上方，再通过双导向压辊605中间绕出至传动辊处，该绕向方式，使搭纸辊603借助纸卷的表面张力与纸卷充分贴合，从而使得搭纸辊603 能够有效的进行纸卷的传动，使得搭纸辊603能够有效的同步原纸卷架1 或备用纸卷支架2上的纸卷的线速度，从而准确的被记录。

在通过双导向压辊605进行纸卷的导向输出，使得纸卷在通过双导向压辊605时不与搭纸辊603在同一平面上，进而使试卷的表面张力更多的作用在计卷辊604上，使计卷辊604与纸卷紧密接触，从而准确的传动纸卷的传输速率。

支架601上设置有驱动压纸框架602转动的驱动电机606，计卷辊604 的两端分别设置有角速度传感器607和角度传感器608，通过角速度传感器607能够准确的记录计卷辊604上的纸卷传输速度和撘纸辊603上的纸卷消耗时的线速度。

在传统的计卷方式上，是通过在纸卷的芯轴上设置角速度传感器，测得纸卷的运行角速度，而该种方式忽视了由于张力的不同，纸卷表面的传输速度存在差异，以及纸卷在消耗的过程中，表面线速度的不同带来的纸卷表面张力变化，该装置能够准确的记录纸卷上的线速度的变化，同时通过驱动电机606进行实时的角度调整校准，从而保证纸卷表面消耗时的线速度对纸卷传输速度的影响。

搭纸辊603的两端通过弹动装置8安装在压纸框架602上，弹动装置8 包括与压纸框架602呈60°夹角的圆柱腔801，圆柱腔801内轴向设置有导向轴802，导向轴802的一端垂直连接在搭纸辊603的活动轴的末端，导向轴802的轴身上套装有刚簧803，通过弹动装置8能够使得在搭纸辊603在与纸卷表面接触控制纸卷在输出位置表面的张力，避免纸卷因为传输线路上的张力不一致而出现断裂纸卷断裂的情况，进而通过搭纸辊603的导向，避免纸卷在传输时跑偏。

驱动电机606的输出轴与计卷辊604的活动轴处于同一轴线上，且驱动电机606驱动压纸框架602转动形成的弧面正好与原纸卷架1或备用纸卷架2的卷辊表面相切，计卷辊604的直径与原纸卷架1或备用纸卷架2的卷辊直径相同。

驱动电机606的输出轴与压纸框架602通过精密螺纹连接，使驱动电机606的扭矩能够更为精确的调节压纸框架602的调节角度，并且工作开始是，驱动电机606包括通电驱动和断电驱动两种工作方式，当纸卷传输速度稳定时，驱动电机606断电，压纸框架602活动连接支架601，当接纸机接接收到控制器的反馈信息后，驱动电机606转动压纸框架602，改变纸卷在计卷辊604和双导向压辊605上的输送角度，进而控制纸卷传输表面张力，控制纸卷传输速率。

双导向压辊605包括固定转动辊6051和位于固定转动辊6051顶部的偏心辊6052，驱动电机606驱动压纸框架602转动，使固定转动辊6051形成的转动弧面恰好与传动辊7的表面相切，其中偏心辊6052设置在第一传动辊10和第二传动辊11之间，且通过转动连接件9连接在固定传动辊6051 两端的活动轴上，同时转动连接件9可绕活动轴转动，并且转动连接件9 的另一端铰接在支撑框架3上。

当进行切断换卷时，驱动电机606转动压纸框架602，使得偏心辊6052 接触第二传动辊11通过增大摩擦的方式，减速并最终停止，避免了锁止机构5的突然介入，使得纸卷因表面张力突然变化而断裂，造成无法换卷。

角速度传感器607连接在计卷辊604的一端，角度传感器607连接在驱动电机606的输出轴上，角速度传感器607、角度传感器608以及驱动电机 606电性连接接纸机的控制器。

实施例2：

一种应用实施例1的接纸机的自动换卷运算控制方法，包括步骤：

S100、通过速度传感器分别获取原纸卷表面的消耗转动速率，以及纸卷的传输速率；

S200、同时通过角度传感器获取原纸卷径向上的消耗矢量数据；

S300、通过获取的消耗矢量数据换算原纸卷的直径，再通过转动消耗速率的平均速度原纸卷的消耗时间，并通过传输速率进行校准；

S400、再通过接纸机的控制器对转动消耗速率、传输速率、消耗矢量数据以及消耗时间的计算反馈给驱动电机，通过电信号控制驱动电机的转动角速度。

在步骤S300中，通过公消耗矢量数据换算原纸卷的直径，预先带入原纸卷的芯轴的直径。

在通过传输速率进行校准时，通过二分算法计算消耗转动速率和标准传输速率之间速度级差，并将该速度级差通过译码器转换成驱动电机的修正角速度。

速度传感器每隔1～2s获取一次纸卷传输速率，且所述消耗转动速率和纸卷传输速率的检测时间差一个相位。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。