一种螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及纸板横切机刀轴运动误差检测，尤其涉及一种螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置及方法。
【背景技术】
[0002]在瓦楞纸板与蜂窝纸板生产过程中，横切机主要用于切割纸板，将纸板切割成所需要的尺寸，而螺旋横切机由于其所需电机功率小，生产效率高而得到广泛应用。
[0003]如图1所示，纸板横切机核心部分由电机33、减速机38、传动系统34、刀轴36、机架39、轴承37等部分组成。图2为棍刀结构图，棍刀刀片36-1安装在刀轴棍上。切纸工作部分由上下两组刀轴组成，其中上下刀轴的螺旋方向不一致，上刀轴为左螺旋，下刀轴为右螺旋。切纸工作时，由电机输出动力，通过减速机调整速度后，通过传动系统带动上下刀轴进行运动，完成切纸运动。在剪切动作时，上下切刀从纸板的一端切割至另一端，直至纸板切断，因此，在整个切纸过程中，上下刀轴的啮合效果直接影响着纸板切割后的质量，上下刀轴的啮合效果与上下刀轴的转速以及刀轴的径向变形及运动误差有着直接的关系。
[0004]在现有技术中，切刀的调整完全依靠工人的经验，通过目测或者实验来确定切刀的啮合间隙。而上下刀轴的转动同步性主要靠齿轮传动来保证，但是上下两个齿轮本身具有装配间隙，同时，在一段时间的使用后会产生磨损，这些将导致上下齿轮不能完全达到同步。主要存在下以几个方面缺点:
[0005](I)受螺旋横切机的工作原理限制，在进行切纸工作时，必须尽量使上下两个刀轴完全同步才能完成得到较好的切纸效果，但是由于齿轮存在传递间隙以及长期运转过程中产生的磨损，将导致上下两个刀轴在工作时产生不同步的现象，这时会出现纸板切不断，或者纸板切口不光滑等问题，影响生产的纸板外观与质量。
[0006](2)在切纸机长时间使用形成磨损后，不能通过有效的方式对齿轮传递间隙进行补偿，只能通过更换新齿轮来达到设计要求，使得后期的维护成本增加。
[0007](3)现有技术中对上下刀轴运动误差的问题无法进行定量的测量与分析，也不能进行实时调整。
[0008](4)现有技术对刀轴转速的控制属于开环控制，无法有效的对刀轴的转速差进行闭环的控制与调整。
[0009](5)刀轴在切纸中会产生径向变形以及运动误差，现有技术无法测量刀轴的径向变形量以及运动误差，同时也无法定量的调整刀片在刀轴上的位置。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置及方法。解决现有技术中，由于螺旋切纸机由于上下轴的转速不一致及上下刀轴的径向变形及运动误差等问题。这些问题不仅导致纸板切不断或者切口不光滑，而且现有技术中的切纸机并不能对上下刀轴的转速差进行实时测量与补偿。
[0011]本发明通过下述技术方案实现:
[0012]—种螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置，包括机架2、安装在机架2上的上刀轴3和下刀轴16、分别安装在上刀轴3和下刀轴16上的螺旋刀20、用于分别控制上刀轴3和下刀轴16转动的伺服电机I;
[0013]所述上刀轴3的中部安装有径向接收屏4，在上刀轴3的轴的一侧设有分光镜6，在上刀轴3轴的端部安装有上刀轴透光装置8，在下刀轴16轴的端部安装有下刀轴检测屏9;激光发生器7产生激光束，并通过分光镜6分解成两束激光，第一束激光5射向径向接收屏4，第二束激光22通过上刀轴透光装置8后，进入下刀轴检测屏9;
[0014]径向接收屏4和下刀轴检测屏9的电信号，分别通过信号线10传递给信号处理系统11和中央控制系统12。
[0015]所述上刀轴透光装置8包括一透光环13，透光环13上开设有多组对称分布的圆孔，每组有两个圆孔，并且在同一直径线上；
[0016]所述下刀轴检测屏9包括反射镜14，在反射镜14的上方设有激光接收器15，激光接收器15用于接收反射镜14反射的激光信号;激光接收器15开设有使入射激光通过的圆孔阵列。
[0017]所述第一束激光5的激光束与第二束激光22的激光束相垂直。
[0018]所述径向接收屏4安装在上刀轴3的轴向方向的几何中心，即上刀轴3长度的二分之一处，并与螺旋刀20在圆周方向上呈180°。
[0019]所述径向接收屏4包括上刀轴激光接收器18，上刀轴激光接收器18安装在凸块19上，凸块19置于上刀轴3轴杆上的凹槽内，通过卡簧17将凸块19紧固在凹槽内；上刀轴激光接收器18通过信号线10连接信号处理系统11。
[0020]一种螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿方法，具体步骤如下:
[0021]刀轴径向变形及运动误差的测试步骤;是测试上刀轴3和下刀轴16在进行切纸工作时产生的径向变形及运动误差，具体步骤如下:
[0022]激光发生器7产生激光并通过分光镜6分为两束激光，第一束激光5沿平行于上刀轴3轴线的方向射向安装在上刀轴3上方的径向接收屏4，第二束激光22沿垂直于上刀轴3轴线的方向射向上刀轴透光装置8;而径向接收屏4在上刀轴3上的位置不固定，可根据需要调整径向接收屏4在刀轴沿轴向方向上的位置，以测定上刀轴3不同位置上的径向误差量;在纸板切割工作前，首先将径向接收屏4调整在能够接收第一束激光5的位置，并且记录此时第一束激光5在径向接收屏4的位置信息，作为后续测试上刀轴3径向变形及运动误差的初始信息；
[0023]当上刀轴3和下刀轴16在进行纸板切割工作时，此时径向接收屏4位于上刀轴3的上方，当径向接收屏4与第一束激光5位于同一直线时，径向接收屏4捕捉第一束激光5在径向接收屏4上的位置，若上刀轴3在一次的运动过程中未发生运动误差或者产生形变，则第一束激光5在径向接收屏4上的位置将不会发生改变，通过与初始位置相比对，即可计算出上刀轴3在切纸运动中所产生的形变与运动误差。
[0024]实际应用中，径向接收屏4在上刀轴3上的位置还可以根据需要进行调整，因此，通过这种方法，可以实时的测量上刀轴3在整个切纸过程中的径向变化量，同时，如果需要测量下刀轴16在运动过程中的径向变形以及运动误差量，可以选择在下刀轴16上也安装径向接收屏4，并增加一个激光发生器7，根据同样的原理以及方法，也可以用于下刀轴16的径向变形及运动误差的测量。
[0025]刀轴速度差测试与调整步骤;是对上刀轴3和下刀轴16的转速差进行测量并实时进行补偿，以保证螺旋刀20在对纸板21进行切割时的准确性，具体步骤如下:
[0026]激光发生器7产生激光通过分光镜6分解后，得到第二束激光22，第二束激光22将用于测试上刀轴3和下刀轴16的转速差；由于透光环13的上开设有多组对称分布的圆孔，每组有两个圆孔，并且在同一直径线上，当透光环13随着上刀轴3在旋转时，且位于同一直径线上的两个透光环13正对第二束激光22时，第二束激光22穿过该同一直径线上的两个透光环13直接打到反射镜14上;上刀轴3和下刀轴16进行运动之前，首先将反射镜14调整至与穿过两个透光环13的第二束激光22连线呈90度，当第二束激光22进入到反射镜14后，若上刀轴3和下刀轴16在运动过程中不产生误差，第二束激光22将会沿着入射路径返回，由于激光接收器15中有着空孔，因此激光接收器15接收不到信号，此时则