專利名稱：一種棉簽機的取料同步裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及棉簽機裝置領域，具體的說涉及一種棉簽機的取料同步裝置和方法。
背景技術：
目前棉簽機的取料裝置基本上是采用氣缸推進的，即取料時啟動一個短行程氣 缸，取料完成后換一個長行程氣缸高速推進，實現(xiàn)機械手大臂快速橫移，將棉簽送至包裝 機，兩氣缸的推行速度近似模擬棉簽輸送鏈條的平移速度，達到取料和送料同步。但由于氣 缸速度的不可控性，因而只能是近似同步而實際并不同步，其同步誤差可達Imm以上，這樣 不免會造成取料時發(fā)生故障，而且故障率高，并且調(diào)試較困難，一旦出現(xiàn)故障，就會使得生 產(chǎn)線停止，給生產(chǎn)帶來不便，增加了生產(chǎn)成本。中國專利局于1996年5月8日公告了專利號為95236708. 4的專利，名稱為數(shù)控 醫(yī)用棉簽機。該棉簽機除具有棉桿送進旋轉(zhuǎn)部分和藥棉送進軋斷部分，還具有出簽數(shù)控部 分；所述的棉桿送進旋轉(zhuǎn)部分由洗桿機構、推桿機構、空心轉(zhuǎn)軸組成，在洗桿機構的下方設 置推桿機構，推桿機構的兩邊為空心轉(zhuǎn)軸；藥棉送進軋斷部分由送棉機構和軋棉機構組成； 出簽數(shù)控部分由出簽皮帶和數(shù)控齒輪組構成，由數(shù)控齒輪組控制出簽皮帶軸，使出簽皮帶 上的棉簽到一定數(shù)量后落入包裝袋中。該棉簽機的棉桿和藥棉的送進過程仍然采用純機械 式操作，只是在棉簽的送出過程中采用數(shù)控齒輪組來控制送出節(jié)奏。該數(shù)控醫(yī)用棉簽機純 機械式的取料，其推桿機構的運作仍然存在著不可控性整個過程的銜接存在較大的誤差， 易出現(xiàn)故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決了 目前棉簽機純機械式的取料過程中，由于氣缸運動的不可控 性導致取料出現(xiàn)較大誤差，造成生產(chǎn)故障的問題；提供了取料與送料精確同步、避免出現(xiàn)生 產(chǎn)故障的一種棉簽機的取料同步裝置和方法。本發(fā)明采用的技術方案為一種棉簽機的取料同步裝置，其包括豎直放置的大底板、固定在大底板上的從動 鏈輪、與主動鏈輪嚙合的棉簽輸送鏈條、一端固定在大底板一側(cè)上部的軌道底板、固定在軌 道底板上的兩條矩形導軌、與兩條矩形軌道嵌套連接且可以相對軌道滑動的滑塊、固定在 滑塊上且與棉簽輸送帶相配合的橫移機械手臂、固定在大底板另一側(cè)上部的伺服電機座和 伺服電機、固定在伺服電機轉(zhuǎn)軸上的主動同步帶輪、固定在導軌底板另一端且位于兩導軌 之間的從動同步帶輪、固定在主動同步帶輪和從動同步帶輪上的同步皮帶、與同步皮帶連 接且固定在橫移機械手臂上的同步皮帶固定板、壓板組件；所述的壓板組件固定在導軌底 板的另一端，所述壓板組件包括與導軌底板固定連接的氣缸和與氣缸推桿連接的壓板，所 述的主動鏈輪的轉(zhuǎn)軸還與異步電機連接，異步電機外設有與之連接的變頻器；所述的伺服 電機外設有與之連接的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器和變頻器均與PLC連接。主動鏈輪的轉(zhuǎn)動由異步電機來驅(qū)動，同時異步電機的頻率由變頻器來控制，進而達到變頻器來控制主動鏈輪的轉(zhuǎn)動以及棉簽輸送鏈條的輸送速度；變頻器與PLC連接，將 輸出頻率實時反饋給PLC，PLC經(jīng)過一定運算輸出相應頻率的驅(qū)動脈沖給伺服驅(qū)動器，即將 棉簽輸送鏈條的輸送速度信息傳遞給伺服驅(qū)動器；由于橫移機械手臂是由同步皮帶來帶動 橫移，且同步皮帶由伺服電機來驅(qū)動，伺服驅(qū)動器通過實時得到的驅(qū)動脈沖信息并經(jīng)過一 定的運算對伺服電機輸出相應的驅(qū)動電流，使得橫移機械手臂的橫移速度與棉簽輸送鏈條 的速度達到精確同步，實現(xiàn)取料零誤差。作為優(yōu)選，所述變頻器和PLC之間采用RS-485通訊連接，通訊模式為MODBUS ASCII。RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等優(yōu)點。作為優(yōu)選，所述的PLC外還設有與之連接的觸摸屏；觸摸屏可以用于參數(shù)設定與 顯示，如顯示變頻器的輸出頻率；機械手取料后高速橫移送料和高速返回時，PLC發(fā)給伺服 驅(qū)動器的脈沖頻率參數(shù)，即高速橫移速度和高速返回速度，原點復歸的脈沖頻率等，以及機 械手每次取料根數(shù)；并且借助觸摸屏的軟鍵根據(jù)設計需要對機器進行操作，如通過PLC對 棉簽機進行操作，如啟動自動運行程序，或切換手動運行程序以及在手動模式下對棉簽機 的所有動作進行單項操作，便于調(diào)試機器。作為優(yōu)選，所述的導軌底板在靠近壓板的一端設有光電開關，大底板在導軌底板 的遠離壓板的一端上方設有一個光電開關，所述的橫移機械手臂上固定一個與光電開關相 配合的信號板；所述的兩個光點開關的信號輸出端與PLC連接。導軌底板的遠離壓板一端為橫移機械手臂的取料時所在位置，即橫移機械手臂的 原點，設在大底板上光電開關用于橫移機械手臂的原點復歸；原點復歸時，橫移機械手臂向 原點方向移動時，橫移機械手臂上固定的信號板也向該光電開關靠攏，當大底板上的光電 開關發(fā)現(xiàn)目標，即給PLC —個信號，PLC檢測到信號上升沿，立即指令伺服驅(qū)動器使得伺服 電機轉(zhuǎn)換很慢的速度運行；當信號板剛剛越過原點，給PLC —個信號，PLC檢測到信號下降 沿，立即指令伺服驅(qū)動器使得伺服電機停止并制動，使橫移機械手臂精確復歸到原點位置。導軌底板在靠近壓板的一端為橫移機械手臂的放料時所在位置，即橫移機械手臂 的終點，設在導軌底板上光電開關用于橫移機械手臂的終點復歸；終點復歸時，橫移機械手 臂向終點方向移動時，橫移機械手臂上固定的信號板也向該光電開關靠攏，當導軌底板上 的光電開關發(fā)現(xiàn)目標，即給PLC —個信號，PLC檢測到信號上升沿，立即指令伺服驅(qū)動器使 得伺服電機轉(zhuǎn)換很慢的速度運行；當信號板剛剛越過終點，給PLC —個信號，PLC檢測到信 號下降沿，立即指令伺服驅(qū)動器使得伺服電機停止并制動，使橫移機械手臂精確復歸到終 點位置。作為優(yōu)選，所述的異步電機為4極交流異步電機。一種棉簽機的取料同步方法對棉簽輸送鏈條的速度進行可控設置，并實時提取 棉簽輸送鏈條的速度或驅(qū)動棉簽輸送鏈條結構的運動頻率；通過實時提取棉簽輸送鏈條的 速度，計算出機械手臂的實時橫移速度，使得橫移機械手臂的橫移速度和棉簽輸送鏈條的 速度達到精確同步，并對橫移機械手臂的橫移速度進行實時調(diào)速。其中棉簽輸送鏈條的速度可控設置采用4極交流異步電機控制與棉簽輸送鏈條 嚙合的主動鏈輪轉(zhuǎn)速來達到，同時采用變頻器來調(diào)節(jié)4極交流異步電機的轉(zhuǎn)速。所述的變頻器外連接一個PLC，PLC實時讀取變頻器的輸出頻率，PLC與變頻器之間采用RS-485的通訊模式。橫移機械手臂的橫移速度的控制通過控制帶動橫移機械手臂移動的同步皮帶移 動速度來達到，通過PLC讀取變頻器的輸出頻率進而推算出棉簽輸送鏈條的步進速度，并 輸出相應頻率的脈沖驅(qū)動給交流伺服系統(tǒng)，交流伺服系統(tǒng)接通過一定的計算控制同步皮帶 運動的主動同步帶輪轉(zhuǎn)動頻率，最終實現(xiàn)橫移機械手臂與棉簽輸送鏈的速度達到精確同
止
少ο本發(fā)明取得的有益效果橫移機械手臂與棉簽輸送鏈的速度達到精確同步，避免 出現(xiàn)生產(chǎn)故障；提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明控制流程示意圖；圖中1、主動鏈輪，2、棉簽輸送鏈條，3、伺服電機座，4、伺服電機，5、同步皮帶，6、 第一光電開關，7、橫移機械手臂，8、大底板，9、導軌底板，10、導軌，11、第二光電開關，12、從 動同步帶輪，13、從動鏈輪，14、壓板組件，15、信號板。
具體實施例方式下面結合

和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的說明；實施例一種棉簽機的取料同步裝置(參見附圖1、2)，其包括豎直放置的大底板 8、固定在大底板8上的從動鏈輪13、與主動鏈輪1嚙合的棉簽輸送鏈條2、一端固定在大底 板8 —側(cè)上部的軌道底板9、固定在軌道底板9上的兩條矩形導軌10、與兩條矩形軌道10 嵌套連接且可以相對軌道滑動的滑塊、固定在滑塊上且與棉簽輸送帶相配合的橫移機械手 臂7、固定在大底板8另一側(cè)上部的伺服電機座3和伺服電機4、固定在伺服電機轉(zhuǎn)軸上的 主動同步帶輪、固定在導軌底板9另一端且位于兩導軌10之間的從動同步帶輪12、固定在 主動同步帶輪和從動同步帶輪12上的同步皮帶5、與同步皮帶5連接且固定在橫移機械手 臂7上的同步皮帶固定板、壓板組件14 ；所述的壓板組件14固定在導軌底板9的另一端， 所述的主動鏈輪1的轉(zhuǎn)軸還與異步電機連接，異步電機外設有與之連接的變頻器；所述的 伺服電機4外設有與之連接的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器和變頻器均與PLC連接(參見附圖 2)。所述的導軌底板9在靠近壓板的一端設有第一光電開關6，大底板8在導軌底板9的遠 離壓板的一端上方設有第二光電開關11，所述的橫移機械手臂7上固定一個與光電開關相 配合的信號板15 ；所述的兩個光點開關的信號輸出端與PLC連接。在取料的過程中分別對棉簽輸送鏈條2和橫移機械手臂7的運行速度進行可控設 置對棉簽輸送鏈條2速度控制采用變頻器和4極交流異步電機配合方式，通過變頻器的輸 出頻率來調(diào)節(jié)4極交流異步電機的轉(zhuǎn)速，進而達到改變主動鏈輪1的轉(zhuǎn)速以及棉簽輸送鏈 條2的傳輸速度；橫移機械手臂7的橫移由同步皮帶5來帶動，同時同步皮帶5由伺服電機 4來驅(qū)動，通過伺服驅(qū)動器來控制伺服電機4的轉(zhuǎn)動進而調(diào)節(jié)同步皮帶5的移動速度以及橫 移機械手臂7的橫移速度。變頻器與PLC以RS-485通訊模式連接，變頻器將輸出頻率反饋 給PLC，PLC實時讀取變頻器的輸出頻率信息即棉簽輸送鏈條2的速度信息，通過計算輸送 相應頻率的驅(qū)動脈沖給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器根據(jù)接收的驅(qū)動脈沖信息和預先設置好的電子齒輪參數(shù)運算出橫移機械手臂7需要橫移的速度，向伺服驅(qū)動電機發(fā)出驅(qū)動脈沖使得 皮帶帶動橫移機械手臂7橫移，同時保證橫移機械手臂7的移動速度與棉簽輸送鏈條2速 度同步。PLC還外接一個觸摸屏，從觸摸屏上可以讀取變頻器的輸出頻率以及棉簽輸送鏈條 2的速度，同時可以通過觸摸屏向PLC發(fā)出改變變頻器的輸出頻率的信息，進而改變棉簽輸 送鏈條2的移動速度以及其它裝置的運行速度。 工作時，通過觸摸屏將棉簽輸送鏈條2的速度和橫移機械手臂7的取料時取料的 棉簽根數(shù)等參數(shù)進行設置；參數(shù)設置后，PLC向變頻器發(fā)出信號，變頻器控制4極交流異步 電機一定的運轉(zhuǎn)速度運行，同時4極交流異步電機驅(qū)動輸送鏈條以設定的速度運動；PLC也 實時讀取從變頻器反饋回來的變頻器當前輸出頻率，PLC經(jīng)一定運算將反饋回來的信息以 相應頻率的脈沖發(fā)送給伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器結合接收到的脈沖和預先設置好的電子齒 輪參數(shù)計算出伺服電機4轉(zhuǎn)速，并向伺服電機4輸出相應的電流，使得伺服電機4驅(qū)動橫移 機械手臂7運動的速度與棉簽輸送鏈條2的速度同步(參見附圖2)。棉簽輸送鏈條2 — 定的速度將棉簽輸送到預定位置，伺服電機4驅(qū)動同步皮帶帶動橫移機械手臂7以與棉簽 輸送鏈條相同的速度同步橫移，同時機械手下降將一定數(shù)量的棉簽吸附后上升，伺服電機4 驅(qū)動同步皮帶帶動橫移機械手臂7轉(zhuǎn)換為送料速度，在導軌10上高速移動，橫移機械手臂 7到將要達終點時，第二光電開關11檢測到信號板15并反饋給PLC相關信息，PLC再將信 息傳遞給伺服驅(qū)動器，使得橫移機械手臂7在終點處停下，壓板組件14將棉簽取下；棉簽取 走后，伺服電機4驅(qū)動使得橫移機械手臂7返回，在將要到達原點時，第一光電開關6檢測 到信號板15并將信息反饋給PLC，PLC再將信息傳遞給伺服驅(qū)動器，使得橫移機械手臂7在 原點處停下，等待棉簽輸送鏈條2將棉簽輸送到位，并開始取料。
權利要求
一種棉簽機的取料同步裝置，其特征在于其包括豎直放置的固定板、固定在固定板上的從動鏈輪、與主動鏈輪嚙合的棉簽輸送鏈條、一端固定在固定板一側(cè)上部的軌道底板、固定在軌道底板上的兩條矩形導軌、與兩條矩形軌道嵌套連接且可以相對軌道滑動的滑塊、固定在滑塊上且與棉簽輸送帶相配合的橫移機械手臂、固定在固定板另一側(cè)上部的伺服電機座和伺服電機、固定在伺服電機轉(zhuǎn)軸上的主動同步帶輪、固定在導軌底板另一端且位于兩導軌之間的從動同步帶輪、固定在主動同步帶輪和從動同步帶輪上的同步皮帶、與同步皮帶連接且固定在橫移機械手臂上的同步皮帶固定板、壓板組件；所述的壓板組件固定在導軌底板的另一端，所述的主動鏈輪的轉(zhuǎn)軸還與異步電機連接，異步電機外設有與之連接的變頻器；所述的伺服電機外設有與之連接的伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器和變頻器均與PLC連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種棉簽機的取料同步裝置，其特征在于所述變頻器和PLC 之間采用RS-485通訊連接，通訊模式為MODBUS ASCII。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種棉簽機的取料同步裝置，其特征在于所述的PLC外 還設有與之連接的觸摸屏。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種棉簽機的取料同步裝置，其特征在于所述的導軌底板 在靠近壓板的一端設有一個光電開關，固定板在導軌底板的遠離壓板的一端上方設有一個 光電開關，所述的橫移機械手臂上固定一個與光電開關相配合的信號板；所述的兩個光點 開關的信號輸出端與PLC連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種棉簽機的取料同步裝置，其特征在于所述的異步電機 為4極交流異步電機。
6. 一種棉簽機的取料同步方法，其特征在于對棉簽輸送鏈條的速度進行可控設置， 并實時提取棉簽輸送鏈條的速度或驅(qū)動棉簽輸送鏈條結構的運動頻率；通過實時提取棉簽 輸送鏈條的速度，計算出機械手臂的實時橫移速度，使得橫移機械手臂的橫移速度和棉簽 輸送鏈條的速度達到精確同步，并對橫移機械手臂的橫移速度進行實時調(diào)速。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種棉簽機的取料同步方法，其特征在于棉簽輸送鏈條的 速度可控設置采用4極交流異步電機控制與棉簽輸送鏈條嚙合的主動鏈輪轉(zhuǎn)速來達到，同 時采用變頻器來調(diào)節(jié)4極交流異步電機的轉(zhuǎn)速。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種棉簽機的取料同步方法，其特征在于所述的變頻器外 連接一個PLC，PLC實時讀取變頻器的輸出頻率，PLC與變頻器之間采用RS-485的通訊模式。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種棉簽機的取料同步方法，其特征在于橫移機械手臂的 橫移速度的控制通過控制帶動橫移機械手臂移動的同步皮帶移動速度來達到，通過PLC讀 取變頻器的輸出頻率進而推算出棉簽輸送鏈條的步進速度，并輸出相應頻率的脈沖驅(qū)動給 交流伺服系統(tǒng)，交流伺服系統(tǒng)接通過一定的計算控制同步皮帶運動的主動同步帶輪轉(zhuǎn)動頻 率，最終實現(xiàn)橫移機械手臂與棉簽輸送鏈的速度達到精確同步。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種棉簽機的取料同步方法，其特征在于PLC外接一個觸 摸屏，通過觸摸屏可以查詢讀取變頻器的輸出頻率，同時通過觸摸屏設置PLC的參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及棉簽機裝置領域，具體的說涉及一種棉簽機的取料同步裝置和方法。本發(fā)明對棉簽機的棉簽輸送鏈條和橫移機械手臂進行速度控制，用異步電機對棉簽輸送鏈條驅(qū)動，同時用變頻器進行調(diào)速；PLC與變頻器構建RS-485通訊，實時讀取變頻器當前輸出頻率，經(jīng)一定運算，PLC輸出相應頻率的脈沖驅(qū)動交流伺服器以及伺服電機，令橫移機械手臂跟隨棉簽輸送鏈條以相同速度精確同步橫移，實現(xiàn)取料同步。本發(fā)明的橫移機械手臂與棉簽輸送鏈的速度達到精確同步，避免出現(xiàn)生產(chǎn)故障；能夠提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本。
文檔編號B65B57/14GK101905757SQ20101023585
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者熊家祥, 陳國成 申請人:蘭溪市萬成機電制造有限公司