一种双伺服定长送纸装置及烟包包装机的制作方法

本发明涉及烟包包装领域，特别是涉及一种双伺服定长送纸装置、以及包含有上述双伺服定长送纸装置的烟包包装机。

背景技术：

目前，烟包包装机中都配置有送纸装置，送纸装置用于在纸带上形成刻痕、并输送纸带；如图2所示，刻痕包括u形刻痕101和位于u形刻痕101两侧的虚线刻痕102。现有技术中的送纸装置如图1所示，其包括可转动的动力轴200、固定安装在动力轴200上的刻痕轮组300、可转动的主动轴400、固定在主动轴400上的主动送纸轮500、可转动的从动轴600、以及固定在从动轴600上的从动送纸轮700，动力轴200和主动轴400之间通过齿轮副相连，主动轴400和从动轴600之间也通过齿轮副相连。送纸装置运行时，一方面，动力轴200带动刻痕轮组300转动，刻痕轮组300在纸带上加工出刻痕；另一方面，动力轴200通过齿轮副带动主动轴400和主动送纸轮500转动，主动轴400通过齿轮副带动从动轴600和从动送纸轮700转动，纸带经过刻痕轮组300后竖直地输入主动送纸轮500和从动送纸轮700之间，依靠主动送纸轮500和从动送纸轮700之间的摩擦力带动纸带向前运动，达到输送纸带的目的。因此，现有的送纸装置中，整个送纸装置的传动动力都来自于动力轴200，刻痕轮组300和主动送纸轮500的动力传动系统在同一条传动链上。但是，现有的送纸装置存在下述问题：

1、随着烟包的个性化需求，要求送纸装置定长输送纸带，用于生产定长纸带。但是，上述送纸装置仅能满足一般纸带输送精度要求不高的传送，而不能满足纸带输送精度要求较高、且纸带上有色标的这种纸带定长输送、以及纸带输送要求前后可以调节的场合。

2、如图2所示，定长纸带10上色块103距纸带顶部的位置、以及u形刻痕101距纸带顶部的位置都为固定位置，通常，定长纸带10上色块103距纸带顶部22mm，定长纸带10上u形刻痕101距纸带顶部34mm。首先，上述送纸装置无法满足纸带定长输送的要求；其次，由于制造误差的存在、纸带的弹性、印刷系统误差等客观因素的存在，导致主动送纸轮500和从动送纸轮700在向前拉动固定长度纸带的过程中，无法做到主动送纸轮500和从动送纸轮700的线速度与刻痕轮组300的线速度相等，这就导致纸带上的u形刻痕101距色块103位置有系统的单向累积误差，纸带切断后纸带上的u形刻痕101位置会有变动，同时色块103的位置也会相对浮动，最终导致纸带切割不精确。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双伺服定长送纸装置，在实现定长输送纸带的前提下，同时保证纸带上色块和u形刻痕的相对位置不变。

为实现上述目的，本发明提供一种双伺服定长送纸装置，包括箱体、刻痕机构、纸带输送机构、以及安装于箱体的色标检测器，所述色标检测器设置在刻痕机构的进口端处；所述刻痕机构包括第一伺服电机、都可转动地安装在箱体中的顶刀轴和刻痕轴、固定在顶刀轴上的顶刀轮、固定在刻痕轴上的刻痕轮、以及刻痕传动单元，所述第一伺服电机通过刻痕传动单元与顶刀轴和刻痕轴相连，所述刻痕轮的外周设有多个周向均布且都与顶刀轮相配合的刻痕工位、以及形成在相邻两个刻痕工位之间的补偿缺口，每个刻痕工位处都设有固定在刻痕轮外周的切刀；所述纸带输送机构包括第二伺服电机、都可转动地安装在箱体中的第一送纸轴和第二送纸轴、固定在第一送纸轴上的第一送纸轮、固定在第二送纸轴上的第二送纸轮、以及送纸传动单元，所述第二伺服电机通过送纸传动单元与第一送纸轴和第二送纸轴相连。

进一步地，所述刻痕轮上设有四个刻痕工位。

进一步地，所述双伺服定长送纸装置还包括通过第一螺钉固定于箱体的第一支架、以及通过第二螺钉固定于第一支架的第二支架，所述色标检测器通过第三螺钉固定于第二支架；所述第一支架上开设有左右延伸的第一调节孔，所述第一螺钉穿设在第一调节孔中；所述第二支架上开设有上下延伸的第二调节孔、以及前后延伸的第三调节孔，所述第二螺钉穿设在第二调节孔中，所述第三螺钉穿设在第三调节孔中。

进一步地，所述刻痕传动单元包括第一减速器、第一齿轮组件、以及第二齿轮组件，所述第一伺服电机通过第一减速器与第一齿轮组件相连，所述顶刀轴为一齿轮轴、具有与第一齿轮组件传动配合的齿轮轴段，所述顶刀轴通过第二齿轮组件与刻痕轴相连。

进一步地，所述双伺服定长送纸装置还包括可转动地安装在箱体中的偏心套，所述刻痕轴通过第一轴承可转动地支撑在偏心套中。

进一步地，所述第二齿轮组件包括固定在顶刀轴上的第一齿轮、以及都固定在刻痕轴上的第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和第三齿轮构成双联齿轮、且都与第一齿轮啮合。

进一步地，所述送纸传动单元包括第二减速器、第三齿轮组件、以及第四齿轮组件，所述第二伺服电机通过第二减速器与第三齿轮组件相连，所述第三齿轮组件与第一送纸轴相连，所述第一送纸轴通过第四齿轮组件与第二送纸轴相连。

进一步地，所述双伺服定长送纸装置还包括安装在箱体内的压紧弹簧，所述第一送纸轴通过第二轴承可转动地支撑在箱体中，所述第二送纸轴通过第三轴承可转动地支撑在箱体中，所述压紧弹簧沿第一送纸轴和第二送纸轴的分布方向轴向延伸、且与第三轴承抵接配合。

进一步地，所述顶刀轴和刻痕轴在前后方向上并排设置，所述第一送纸轴和第二送纸轴在上下方向上并排设置。

本发明还提供一种烟包包装机，所述烟包包装机中配置有如上所述的双伺服定长送纸装置。

如上所述，本发明涉及的双伺服定长送纸装置及烟包包装机，具有以下有益效果：

本申请采用双伺服电机分别驱动刻痕机构和纸带输送机构，能够精确控制纸带的输送长度，实现定长输送纸带，并能适用于精度要求较高的定长纸带的输送；特别地，当顶刀轮在刻痕轮的补偿缺口处与刻痕轮配合时，刻痕轮外周的补偿缺口使切刀不会切割纸带、产生空档期，在空档期内可根据色标检测器检测到的纸带上的色块位置来调整第一伺服电机的输出，从而动态调整纸带上u形刻痕相对于色块的位置，由此保证纸带上色块和u形刻痕的相对位置不变。因此，本申请在实现定长输送纸带的前提下，还有效保证了每张定长纸带上的色块位置和u形刻痕位置，最终保证定长纸带的质量。

附图说明

图1为现有技术中送纸装置的结构示意图。

图2为定长纸带的结构示意图。

图3和图4为本申请中双伺服定长送纸装置的结构示意图。

图5为图3的侧视图。

图6为图4的a圈放大图。

图7为图5的b-b向剖视图。

图8为图5的d-d向剖视图。

图9为图8中的c框放大图。

图10为本申请中刻痕轮的结构示意图。

图11为图10的侧视图。

图12为本申请中烟包包装机在主轴处编码器的结构示意图。

元件标号说明

10定长纸带

101u形刻痕

102虚线刻痕

103色块

20箱体

21固定箱体

22活动箱体

23第一卡勾

24第二卡勾

25拉紧弹簧

30刻痕机构

31第一伺服电机

32顶刀轴

33刻痕轴

34顶刀轮

35刻痕轮

351刻痕工位

352补偿缺口

36第一减速器

37偏心套

38第一齿轮

39第二齿轮

310第三齿轮

311第四齿轮

312支座

313过桥齿轮

40纸带输送机构

41第二伺服电机

42第一送纸轴

43第二送纸轴

44第一送纸轮

45第二送纸轮

46第二减速器

47固定块

48固定座

49转接板

410第五齿轮

411第六齿轮

412第七齿轮

413压紧弹簧

414齿轮组

50色标检测器

60第一螺钉

70第一支架

80第二螺钉

90第二支架

91第二调节孔

92第三调节孔

111主轴

112编码器

113连接轴

114转盘

115连接板

116连接支架

117连接法兰

118连杆

120第三螺钉

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。

须知，本说明书附图所绘的结构、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能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种烟包包装机，该烟包包装机中配置有双伺服定长送纸装置、以及电控系统。如图3所示，本申请涉及的双伺服定长送纸装置包括箱体20、刻痕机构30、纸带输送机构40、以及安装于箱体20的色标检测器50。如图3、图5和图9所示，刻痕机构30包括第一伺服电机31、都可转动地安装在箱体20中的顶刀轴32和刻痕轴33、固定在顶刀轴32上的顶刀轮34、固定在刻痕轴33上的刻痕轮35、以及刻痕传动单元，第一伺服电机31通过刻痕传动单元与顶刀轴32和刻痕轴33相连、驱动顶刀轴32和刻痕轴33转动；顶刀轮34为一光辊；如图10和图11所示，刻痕轮35的外周设有多个周向均布且都与顶刀轮34相配合的刻痕工位351、以及形成在相邻两个刻痕工位351之间的补偿缺口352，每个刻痕工位351处都设有固定在刻痕轮35外周的切刀，当刻痕轮35外周的刻痕工位351与顶刀轮34相配合时，切刀切割纸带，在纸带上切割出u形刻痕101和虚线刻痕102，如图2所示；当刻痕轮35外周的补偿缺口352与顶刀轮34相配合时，切刀不切割纸带、产生空档期。如图3、以及图7和图8所示，纸带输送机构40包括第二伺服电机41、都可转动地安装在箱体20中的第一送纸轴42和第二送纸轴43、固定在第一送纸轴42上的第一送纸轮44、固定在第二送纸轴43上的第二送纸轮45、以及送纸传动单元，第二伺服电机41通过送纸传动单元与第一送纸轴42和第二送纸轴43相连、驱动第一送纸轴42和第二送纸轴43转动。如图3所示，色标检测器50设置在刻痕机构30的进口端处，即安装在刻痕轮35的前一个工位，纸带先经过色标检测器50这个工位，之后再经过刻痕轮35这个工位。

上述双伺服定长送纸装置中，色标检测器50、第一伺服电机31和第二伺服电机41都与电控系统通讯连接。双伺服定长送纸装置运行时，对于刻痕机构30：第一伺服电机31通过刻痕传动单元驱动顶刀轴32和刻痕轴33转动，顶刀轴32带动顶刀轮34同步转动，刻痕轴33带动刻痕轮35同步转动，纸带从顶刀轮34和刻痕轮35之间通过时形成切痕，即通过顶刀轮34与刻痕轮35上刻痕工位351的配合在纸带上切割出u形刻痕101和虚线刻痕102。进一步地，色标检测器50在刻痕机构30的进口端处检测纸带上的色块103、并将色块位置信息发送给电控系统；当顶刀轮34在刻痕轮35的补偿缺口352处与刻痕轮35配合时，在该空档期内电控系统根据色标检测器50反馈的色块位置信息去调整第一伺服电机31的输出，使第一伺服电机31正转或反转一个角度，动态调整第一伺服电机31的转速和相位，从而动态调整纸带上u形刻痕101相对于色块103的位置，保证纸带上色块103和u形刻痕101的相对位置不变。对于纸带输送机构40：第二伺服电机41通过送纸传动单元驱动第一送纸轴42和第二送纸轴43转动，第一送纸轴42带动第一送纸轮44转动，第二送纸轴43带动第二送纸轮45转动，纸带从第一送纸轮44和第二送纸轮45之间通过，依靠第一送纸轮44和第二送纸轮45之间的摩擦力带动纸带向前运动；由于刻痕机构30能够精确控制纸带上色块103和u形刻痕101的相对位置，故电控系统只需控制第二伺服电机41的输出就能实现定长输送纸带，且能适用于精度要求较高的定长纸带10的输送，纸带定长输送的误差可控制在0.1-0.5mm以内。因此，本申请在实现定长输送纸带的前提下，还有效保证了每张定长纸带10上的色块位置和u形刻痕101位置，即本申请有效保证每张定长纸带10都具有相同的长度、色块位置和u形刻痕101位置，最终保证定长纸带10的质量。

较优地，如图3、以及图7至图9所示，顶刀轴32、刻痕轴33、第一送纸轴42和第二送纸轴43相平行，都左右延伸；其中，顶刀轴32和刻痕轴33在前后方向上并排设置，第一送纸轴42和第二送纸轴43在上下方向上并排设置，第一送纸轴42和第二送纸轴43同时设置在顶刀轴32和刻痕轴33的上方侧，第一送纸轴42位于第二送纸轴43的下方侧。因此，纸带在刻痕机构30中的移动方向为向上移动，纸带在纸带输送机构40中的移动方向为向前移动。如图11所示，刻痕轮35上设有四个刻痕工位351，由此在刻痕轮35的外周形成四个补偿缺口352。

进一步地，如图3和图9所示，箱体20包括固定箱体21、铰接在固定箱体21上端的活动箱体22、以及连接在固定箱体21和活动箱体22之间的锁紧机构，锁紧机构能够使活动箱体22锁紧在固定箱体21的上端、以及活动箱体22相对于固定箱体21向上转动，顶刀轴32、刻痕轴33和第一送纸轴42都可转动地支撑在固定箱体21中，第二送纸轴43可转动地支撑在活动箱体22中。基于此，在将纸带从纸带输送机构40中穿过时，通过锁紧机构解除活动箱体22和固定箱体21之间的锁紧，将活动箱体22向上转动，则活动箱体22带动第二送纸轴43和第二送纸轮45一起上移，使第二送纸轮45和第一送纸轮44之间的间隙变大，进而方便地将纸带从第一送纸轮44和第二送纸轮45之间穿过。纸带穿过后，将活动箱体22复位、并将活动箱体22通过锁紧机构锁紧在固定箱体21的上端。优选地，锁紧机构包括与固定箱体21固定相连的第一卡勾23、铰接于活动箱体22的第二卡勾24、以及连接在活动箱体22和第二卡勾24之间的拉紧弹簧25；在锁紧状态下，如图9所示，第一卡勾23和第二卡勾24的下端相卡合，由此将活动箱体22锁紧在固定箱体21的上端；拉紧弹簧25对第二卡勾24施加朝向第一卡勾23的作用力，保证第一卡勾23和第二卡勾24卡合的稳定性；解锁时，施力使第一卡勾24向外翻转，之后即可向上翻转活动箱体22。

进一步地，如图3、图4和图6所示，双伺服定长送纸装置还包括通过第一螺钉60固定于箱体20中固定箱体21的第一支架70、以及通过第二螺钉80固定于第一支架70的第二支架90，色标检测器50通过第三螺钉120固定于第二支架90；第一支架70上开设有左右延伸的第一调节孔，第一螺钉60穿设在第一调节孔中；第二支架90上开设有上下延伸的第二调节孔91、以及前后延伸的第三调节孔92，第二螺钉80穿设在第二调节孔91中，第三螺钉120穿设在第三调节孔92中。采用上述结构后，第一支架70相对于固定箱体21的左右位置可调，第二支架90相对于固定箱体21的上下位置可调，色标检测器50相对于第二支架90的前后位置可调，从而可以调整色标检测器50的左右、前后和上下位置，实现无论纸带上的色块103在什么位置，色标检测器50都能够检测到纸带上的色块103且能正常工作。优选地，色标检测器50为sick的kts色标传感器，检测区域为方形色块。

进一步地，刻痕传动单元的优选结构为：如图3和图7所示，刻痕传动单元包括第一减速器36、第一齿轮组件、以及第二齿轮组件，第一减速器36通过螺钉固定安装在箱体20中固定箱体21的左侧，第一伺服电机31通过第一减速器36与第一齿轮组件相连，顶刀轴32为一齿轮轴、左端具有与第一齿轮组件传动配合的齿轮轴段，顶刀轴32通过第二齿轮组件与刻痕轴33相连，故顶刀轴32为主动轴，刻痕轴33为从动轴。优选地，双伺服定长送纸装置还包括可转动地安装在固定箱体21中的一对偏心套37，刻痕轴33通过第一轴承可转动地支撑在偏心套37中；转动偏心套37，可调整刻痕轴33相对于顶刀轴32的位置，从而调整刻痕轮35和顶刀轮34之间的间距，以调整刻痕轮35和顶刀轮34之间的压力，达到调节切痕深浅的目的。顶刀轴32通过滚针轴承可转动地支撑在固定箱体21中。顶刀轮34的中间设有由聚氨酯支撑的缓冲层，能够保护切刀的刀刃。

基于刻痕轴33位置可调的结构，如图7所示，本申请中的第二齿轮组件包括固定在顶刀轴32上的第一齿轮38、以及都固定在刻痕轴33上的第二齿轮39和第三齿轮310，第二齿轮39和第三齿轮310沿刻痕轴33的轴向左右并排设置，第二齿轮39和第三齿轮310构成双联齿轮、且都与第一齿轮38啮合。另外，第一齿轮38与第二齿轮39之间的间隙、第一齿轮38与第三齿轮310之间的间隙允许刻痕轴33位置的浮动，第二齿轮39在前方向上与第一齿轮38紧密啮合，第三齿轮310在后方向上与第一齿轮38紧密啮合，从而保证第二齿轮组件的传动准确性。第一齿轮组件包括固定在第一减速器36输出端的第四齿轮311、通过螺钉固定于箱体20中固定箱体21的支座312、以及通过滚动轴承可转动地安装于支座312的过桥齿轮313，第四齿轮311与过桥齿轮313啮合，过桥齿轮313与顶刀轴32的齿轮轴段啮合。第一减速器36的输出端与第四齿轮311之间、顶刀轴32与第一齿轮38之间都为键连接。

刻痕传动单元的传动过程为：第一伺服电机31带动第一减速器36转动，第一减速器36带动第四齿轮311转动，第四齿轮311带动过桥齿轮313转动，过桥齿轮313带动顶刀轴32转动，顶刀轮34和第一齿轮38随顶刀轴32同步转动，第一齿轮38带动第二齿轮39和第三齿轮310转动，最后带动刻痕轴33和刻痕轮35同步转动，纸带从顶刀轮34和刻痕轮35之间通过时完成纸带的u形和虚线的刻痕。

进一步地，送纸传动单元的优选结构为：如图3、以及图8和图9所示，送纸传动单元包括第二减速器46、第三齿轮组件、以及第四齿轮组件，第二伺服电机41通过第二减速器46与第三齿轮组件相连，第三齿轮组件与第一送纸轴42相连，第一送纸轴42通过第四齿轮组件与第二送纸轴43相连，故第一送纸轴42为主动轴，第二送纸轴43为从动轴。箱体20中固定箱体21的右侧通过螺钉固定有用于支撑第二减速器46的固定块47，固定块47上通过螺钉和销钉固定连接有固定座48，第二减速器46通过螺钉和销钉固定在固定座48上；固定座48与固定箱体21之间设有一层铝质密封垫，用于齿轮润滑密封。第三齿轮组件包括固定在第二减速器46输出端的转接板49、与转接板49相固定的第五齿轮410、以及固定在第一送纸轴42右端的第六齿轮411，第五齿轮410和第六齿轮411相啮合。第四齿轮组件包括固定在第一送纸轴42左端的第七齿轮412、以及固定在第二送纸轴43左端的齿轮组414，第七齿轮412和齿轮组414相啮合，齿轮组414选用双联齿轮，保证齿轮组414与第七齿轮412之间的传动精度。第一送纸轴42与第六齿轮411之间、第一送纸轴42与第七齿轮412之间、第二送纸轴43与齿轮组414之间都为键连接。

送纸传动单元的传动过程为：第二伺服电机41带动第二减速器46转动，第二减速器46带动转接板49和第五齿轮410转动，第五齿轮410带动第六齿轮411转动，第一送纸轴42、第一送纸轮44和第七齿轮412随第六齿轮411同步转动，第七齿轮412带动齿轮组414转动，第二送纸轴43和第二送纸轮45随齿轮组414同步转动，纸带夹在第一送纸轮44和第二送纸轮45之间被向前输送。电控系统通过控制第二伺服电机41的转速和转向，可以动态调整纸带的传送速度。

进一步地，如图9所示，双伺服定长送纸装置还包括安装在箱体20中活动箱体22内的压紧弹簧413；第一送纸轴42的左右两端都通过第二轴承可转动地支撑在固定箱体21中，右侧的第二轴承的外侧设有密封圈，密封圈和第二轴承以垫圈固定在固定箱体21的内部；第二送纸轴43的左右两端都通过第三轴承可转动地支撑在活动箱体22中，第三轴承为方形轴承；压紧弹簧413沿第一送纸轴42和第二送纸轴43的分布方向上下轴向延伸、且与第三轴承的外周面抵接配合，由此压紧方形的第三轴承，用于保证第一送纸轮44和第二送纸轮45之间为0.2mm的间隙，确保两者以摩擦力带动纸带向前移动。

进一步地，双伺服定长送纸装置的启动信号来源于烟包包装机中的主轴111，基于此，烟包包装机的主轴111上安装有编码器112，编码器112与电控系统通讯连接，电控系统通过编码器112的反馈获取主轴111的相位，进而控制双伺服定长送纸装置中第一伺服电机31和第二伺服电机41的启动，使纸带的输送相位匹配与纸带的切割系统相匹配。色标检测器50检测到纸带上的第一个色块103，电控系统根据烟包包装机中主轴111的相位和色块位置设置基准零点，刻痕轮35根据基准零点定位u形刻痕101相对于色块103的相对位置，第一送纸轮44和第二送纸轮45根据基准零点定位确定输送的固定长度。

优选地，编码器112与烟包包装机主轴111之间的连接结构优选为：如图12所示，主轴111的端部固定连接有连接轴113，连接轴113的外端通过螺钉固定连接有转盘114；编码器112通过螺钉固定在连接板115上，连接板115通过螺钉固定在连接支架116上，连接支架116通过螺钉固定在连接法兰117上；编码器112的轴部件通过螺钉固定连接有连杆118，连杆118上还开设有连接槽，固定在转盘114上的销钉嵌入连杆118的连接槽中。主轴111转动时，主轴111带动连接轴113和转盘114一起转动，转盘114直接拨动连杆118旋转，进而带动编码器112旋转，实现编码器112与主轴111同步运动，通过编码器112的输出可获取主轴111的相位。

综上所述，本申请涉及的双伺服定长送纸装置采用双伺服电机分别驱动顶刀轮34和刻痕轮35、以及第一送纸轮44和第二送纸轮45，通过电器控制程序能够精确控制纸带上色块103与u形刻痕101的相对位置和纸带的定长输送长度，保证每张定长纸带10都具有相同的长度、色块位置和u形刻痕101位置，适用于精度要求较高的定长纸带10的输送，纸带定长输送误差可控制在0.1-0.5mm以内，从而提高烟草设备对包装辅料的适应性，改善烟包的外观，提高烟包的美观度，满足客户的个性化需求。另外，双伺服定长送纸装置适应性较强，用户可以根据自己需求自由切换纸带的常规输送和定长输送。除此之外，本申请能够在原来的送纸装置上进行改装，降低成本，结构简单，调整方便。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。