专利名称：切卷机自动校刀控制系统及其装置的制作方法
切卷机自动校刀控制系统及其装置
技术领域：
本发明是有关于一种切卷机，特别是有关于一种用来分切卷材的切卷机自动校刀 控制系统及其装置。背景技术：
随着包装自动化的提高，对于卷材的需求量在不断增加，而利用切卷机将整卷的 长筒材料分切成多个固定长度的短筒材料，能够满足商业上的使用需求。因此，在分切加工 过程中，都要用到定长分切控制，以控制分切长度。请参照图1所示的常用切卷机1的立体结构；图2所示的现有切卷机1与待切卷 材2的平面位置关系，其中切卷机1的刀轮20的轮面与进刀方向的夹角为0度；以及图3 所示的现有切卷机1与待切卷材2的平面位置关系，其中切卷机1的刀轮20的轮面与进刀 方向具有一定夹角。切卷机1主要包括有滑轨机构10、刀轮20、刀座30及驱动机构。请参照图1所示，滑轨机构10用来带着刀轮20至少在二维空间(X、Y坐标的空 间)移动，使得刀轮20完成进刀及退刀动作。如图2所示，刀轮20可以先沿着Y方向进刀， 切断卷材，然后再沿Y方向退刀，接着要沿X方向并按照分材的宽度步进一定距离，然后再 重复沿着Y方向进刀及退刀的动作，依此操作流程将待切卷材2沿着卷材2的轴线方向分 切成若干个直径相同而长度不同的分材。请参照图2及图3所示，刀座30具有一转轴32，刀座30能够以转轴32为旋转中 心带着刀轮20旋转一定角度。刀轮20的外圆周面形成有刀刃22。在实际切割中，需要根 据刀轮20的刀刃22设计及待切卷材2的材料性质而确定刀轮20的轮面与进刀方向的夹 角，使得刀轮20的刀刃22能够以最省力的方式，例如调整刀轮20以使得刀刃22垂直分切 待切卷材2，最后形成的切割表面为光滑表面。因此，为了调整刀刃22与待切卷材2之间的 位置，就要利用刀座30带着刀轮20转动一定角度，如图3所示。请参照图1所示，驱动机构是由一控制器控制而进行工作，滑轨机构10能够在驱 动机构的带动下至少在二维空间移动刀轮20，帮助刀轮20完成进刀及退刀动作。上述用来控制驱动机构的现有控制器是以刀座30的转轴32的轴心为原点34来 计算刀轮20的进刀距离，并得到一预设距离值，然后再根据该预设距离值控制刀轮20的进 刀过程。基于此切割控制原理，就必须将刀轮20的刀刃22调整至原点34位置，这样得到 实际进刀距离才能够与预设距离值相等。现有的切卷机1是利用一校正治具3 (如图1所示的虚线部分)来调整刀轮20的 刀刃22至原点34位置，而在操作人员的手工调整过程中，不可避免地会发生校正治具3与 刀刃22碰触的情况，并极有可能损坏刀刃22，从而影响切割品质、降低刀轮20寿命。再进 一步研究现有技术之后，还发现刀轮20的刀刃22在经过一段时间的使用之后，必定存在有 一定程度的磨损，从而使得刀刃22边缘不在原点34位置，若继续按照原有的控制原理进行 切割，就会产生偏差。因此，必须再次进行校正操作。可见，利用现有切割控制原理进行工作的现有切卷机1不但需要频繁的校正操作，而且在校正过程中极有可能损坏刀刃22，从而从而影响切割品质、降低刀轮20寿命。因此，有必要提供一种新的切卷机自动校刀控制系统及其装置，以克服现有技术 存在的缺陷。
发明内容本发明的主要 目的在于提供一种切卷机自动校刀控制系统及其装置，能够精确分 切卷材，提高切割品质及切割速度，延长刀轮的使用寿命。为达上述目的，本发明采用如下技术方案一种切卷机自动校刀控制系统，用来 控制一切卷机，将一待切卷材沿着卷材的轴线方向分切成若干个直径相同而长度不同的卷 材。该切卷机自动校刀控制系统包括一滑轨机构、一驱动机构及一控制器。该滑轨机构用 来带着一刀座及一刀轮至少在二维空间移动，使得该刀轮完成进刀及退刀动作。该刀轮安 装于该刀座上，在该刀轮的外圆周面上形成有刀刃。该刀座具有一转轴，该刀座能够以该转 轴为中心带着该刀轮旋转一定角度。该驱动机构是根据该控制器来控制该滑轨机构。该切 卷机自动校刀控制系统中的该控制器是按照以下步骤实现自动校刀控制，其中步骤1是确定该切卷机与该待切卷材的位置，进入模拟进刀画面，并设定该切卷 机的一刀座的转轴的轴心为一原点，从而确定该原点与该待切卷材的轴芯之间的距离为A， 确定原点与安装在该刀座上的一刀轮的中心点之间的距离为B，确定该刀座沿X方向的预 设刀切割宽度为C ；步骤2是计算该刀座在0度情况下沿着Y方向的预设刀切断距离为D ；步骤3是计算该刀刃与该原点之间的距离为E，距离E =距离D-距离A ；并能够得 到该刀轮的外径，该刀轮的外径等于B减去E ；步骤4是计算该刀座旋转α角之后，该刀刃沿着Χ、Υ方向出现的偏差为Xl和Υ1， 其中 Xl = E · sin α ；Yl = E-E ‘ cos α ；步骤5是根据偏差Xl计算该刀座旋转α角之后沿X方向的实际刀切割宽度，实 际刀切割宽度等于C加上Xl ；以及步骤6是根据偏差Yl计算该刀座旋转α角之后沿Y方向的实际刀切断距离，实 际刀切断距离等于D减去Yl。上述控制器还按照一步骤7控制该切卷机自动校刀控制系统，步骤7是控制该刀 座按照步骤5所得的实际刀切割宽度沿着X方向步进，然后再控制该刀座按照步骤6所得 的实际刀切割宽度沿着Y方向步进，从而得到第一段分材。上述控制器还按照一步骤8控制该切卷机自动校刀控制系统，步骤8是控制该刀 座按照预设刀切割宽度沿着X方向步进，然后再控制该刀座按照实际刀切断距离沿着Y方 向步进，从而得到第二段的分材。上述控制器还按照一步骤9控制该切卷机自动校刀控制系统，步骤9是不断重复 步骤8，直至将该待切卷材全部切割完毕，从而得到若干个等宽的分材。为达上述目的，本发明还采用如下技术方案一种采用如上所述的切卷机自动校 刀控制系统的装置，能够将待切卷材沿着卷材的轴线方向分切成若干个直径相同而长度不 同的卷材。为达上述目的，本发明还采用如下技术方案一种切卷机自动校刀控制装置，用来将待切卷材沿着卷材的轴线方向分切成若干个直径相同而长度不同的卷材，该装置包括有 一滑轨机构、一驱动机构及一控制器。该滑轨机构用来带着一刀座及一刀轮至少在二维空 间移动，使得该刀轮完成进刀及退刀动作。该刀轮安装于该刀座上，在该刀轮的外圆周面上 形成有刀刃。该刀座具有一转轴，该刀座能够以该转轴为中心带着该刀轮旋转一定角度。该 驱动机构是根据该控制器来控制该滑轨机构。该控制器采用一按照如上所述的切割控制方 法而设定的控制程序，以自动控制驱动机构，从而控制该刀座的移动。相较于现有技术，本发明的切卷机自动校刀控制系统能够精确计算出刀刃不在原 点时的实际进刀距离，即沿Y方向的虚拟刀切断距离及沿X方向的虚拟刀切割宽度，从而无 需使用校正治具及校正流程。因此本发明的切卷机自动校刀控制装置能够实现精确分切卷 材、提高切割品质及切割速度、延长刀轮的使用寿命的目的。
图1是常用切卷机的立体结构示意图。图2是现有切卷机与待切卷材的平面位置关系示意图，其中切卷机的刀轮的轮面 与进刀方向的夹角为0度，且刀轮的刀刃调整至原点位置。图3是现有切卷机与待切卷材的平面位置关系示意图，其中切卷机的刀轮的轮面 与进刀方向具有一定夹角，且刀轮的刀刃在原点位置。图4是本发明其中一实施例的切卷机与待切卷材的平面位置关系示意图，其中主 要表现刀座在0度方向时各部件的位置关系，并且刀轮的刀刃未调整至原点位置。图5是本发明其中一实施例的切卷机与待切卷材的平面位置关系示意图，其中主 要表现刀座在旋转一定角度之后的各部件的位置关系，且刀轮的刀刃不在原点位置。图6A是本发明其中一实施例的刀轮与刀座的局部结构放大示意图，其中主要表 现刀座在0度方向时，转轴所在的原点与刀刃的位置关系。图6B是本发明其中一实施例的刀轮与刀座的局部结构放大示意图，其中主要表 现刀座旋转一定角度之后，转轴所在的原点与刀刃的位置关系。图7是本发明其中一实施例的切割控制系统的计算流程示意图。
具体实施方式有关本发明的实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特 定实施例。而在本发明中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「侧 面」等，仅是参考附加图式的方向。这些方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制 本发明。在以下实施例中，在不同的图中，相同部分是以相同标号表示。请参照图1所示的常用切卷机1的立体结构，图4所示的本发明其中一实施例的 切卷机1与待切卷材2的平面位置关系，其中主要表现刀座30在0度方向时各部件的位置 关系；以及图5所示的本发明其中一实施例的切卷机1与待切卷材2的平面位置关系，其中 主要表现刀座30旋转一定角度之后各部件的位置关系。请参照图1、图4及图5所示，本发明其中一实施例的切卷机1主要包括有底座10、 滑轨机构10、刀轮20、刀座30及驱动机构。而本发明其中一实施例的切卷机自动校刀控制 系统则主要包括有滑轨机构10、驱动机构及控制器。
请参照图1、图4及图5所示，本发明其中一实施例的切卷机1与背景技术中介绍 的切卷机1相同。例如本发明的滑轨机构10也是用来带着刀轮20至少在二维空间(X、Y 坐标的空间)移动，使得刀轮20完成进刀及退刀动作。本发明的刀座30也具有一转轴32， 刀座30能够藉由角度旋转趋动机构40的带动，以转轴32为中心带着刀轮20旋转一定角 度，刀轮20的外圆周面形成有刀刃22，而为了调整刀刃22的最佳切割角度，需要利用刀座 30带着刀轮20转动一定角度，如图5所示。驱动机构是由一控制器控制进行工作，而滑轨 机构10则能够在驱动机构的带动下至少在二维空间移动刀轮20，帮助刀轮20完成进刀及 退刀动作，从而将待切的卷材沿着卷材的轴线方向分切成若干个直径相同而长度不同的卷 材。在本发明的其中一实施例中，驱动机构是由伺服电机及传动机构组成，由伺服电机带动 传动机构以驱动滑轨机构10移动。请参照图6Α及图6Β所示，本发明其中一实施例的切卷机1与现有切卷机1的不同之处在于刀轮20与刀座30的相对位置不同。详细来讲，本发明其中一实施例的刀轮20 的刀刃22不需要调整至刀座30的转轴32的轴心(即原点34)位置，而背景技术的刀轮20 的刀刃22则需要调整至原点34位置。由图4及图5所示的本发明其中一实施例的切卷机1与由图2及图3所示的现 有的切卷机1还存在有一个很大的不同点，就是本发明切卷机自动校刀控制系统的控制原 理与现有切卷机控制原理不同。例如，本发明用来控制驱动机构的控制器是采用了根据图 7所示的本发明切割控制方法而设定的一个控制程序，这样就能够精确计算出刀刃22不在 原点34时的实际进刀距离，从而无需使用校正治具3及校正流程。而背景技术的控制器则 只能控制刀刃22在原点34处的进刀距离，而一旦刀刃22偏离原点34，就需要校正流程，否 则就会出现切割偏差。以下将参照图7所示本发明其中一实施例的切割控制方法做详细说明，并同时结 合图6Α及图6Β所示的标示，以助于理解本发明。由图7所示的本发明其中一实施例的切 割控制方法包括以下步骤步骤1是确定切卷机1与待切卷材2的位置，并进入模拟进刀画面。详细来讲，切 卷机1与待切卷材2均按照正常方式安装，此时就会产生一些定值，在此先赋予这些定值不 同的符合。例如，先设定刀座30的转轴32的轴心为原点34，从而确定原点34与待切卷材 2的轴芯50之间的距离为Α，这个距离A是在切卷机1与待切卷材2的相对位置确定并安 装之后就会产生的一个定值。再如，会确定原点34与刀轮20的中心点24之间的距离为B， 这个距离B是一旦将刀轮20安装在刀座30上就会被确定的定值。又如，当待切卷材2确 定之后，经过等距分切形成的分材宽度C也就会被确定，分材宽度C就等于刀座30沿X方 向上的步进距离，也就是等于刀座30沿X方向的预设刀切割宽度。步骤2是计算刀座30在0度情况下的预设刀切断距离为D。详细来讲，步骤2就 是在模拟进刀画面中让刀座30在0度情况下沿着Y方向虚拟进刀，如图6Α所示，将待切卷 材2切断时刀座30需行走的刀程就是刀刃22与卷材的轴芯50之间的距离。亦即刀刃22 与卷材的轴芯50之间的距离就等于预设刀切断距离D。此外，刀座30在0度情况下是指切 卷机1的刀轮20的轮面与进刀方向(Y坐标)的夹角为0度。步骤3是计算刀刃22与原点34之间的距离为Ε，距离E =距离D-距离Α。在得 到距离E之后就能够计算出刀轮20的实际外径，刀轮20的实际外径是等于B减去Ε。其中原点34就是刀座30的旋转中心，也就是指刀座30的转轴32的轴心，而刀刃22与卷材的轴芯50之间的距离D减去原点34与卷材的轴芯50之间的距离A就等于刀刃22与原点 34之间的距离E。由此可知，在本发明中，当刀轮20磨损后其预设外径已被改变，而通过本 发明的步骤3就可以得到刀轮20的实际外径，从而精确控制刀轮20的实际进刀距离。步骤4是计算刀座30旋转α角之后刀刃22沿着X、Y方向出现的偏差为Xl和 Ylo详细来讲，由于本发明切卷机1的刀刃22未调整至原点34处，所以当刀座30沿着原 点34旋转α角之后，如图6Β所示，刀刃22与卷材的轴芯50之间的距离D就会改变，而且 也影响其沿X方向的步进距离，即影响切割成的分材宽度C。在X方向上，刀刃22会退回一 定距离(即偏差XI)，而在Y方向上，刀刃22会前进一定距离(即偏差Υ1)。因此，若要得 到精确的进刀距离必须计算出偏差Xl和偏差Υ1。按照三角函数便可以很快计算出Xl = E · sin α ；Yl = Ε—Ε · cos α为了有助于理解本发明，在此需要提出并分析两个概念，即虚拟刀切断距离F及 虚拟刀切割宽度G，虚拟刀切断距离F是当刀座30旋转α角之后沿Y方向形成的距离，虚 拟刀切断距离F就等于预设刀切断距离D减去偏差Υ1，即F = D-Yl。虚拟刀切割宽度G是 在刀座30旋转α角之后沿X方向形成的宽度，虚拟刀切割宽度G就等于分材宽度C(即预 设刀切割宽度)减去偏差XI，即G = C-Xl。从以上分析可以看出，虚拟刀切断距离F及虚拟刀切割宽度G与预设值根本不同， 若仍按照原预设值C确定刀轮20在X方向的位置之后，则会出现X方向的步进距离不足的 问题，从而造成第一段分材的宽度偏小；而若仍按照原预设值D在Y方向进行切割，则会出 现Y方向切割过深，而使得刀刃22与轴芯50发生触碰，从而影响刀刃22的使用寿命。但由于本发明经过以上步骤4的计算已经明确得知偏差的具体值，那么本发明就 可以精确控制刀轮20的实际进刀位置。详如以下步骤所述步骤5是计算刀座30旋转α角之后沿X方向的实际刀切割宽度(即X方向的实 际进刀距离)，实际刀切割宽度应当等于分材宽度C(即预设刀切割宽度)加上偏差Xl (即 C+X1)。也就是说要在X方向上需要补尝一个偏差XI，这样分切成的第一段分材的宽度才等 于其预设值C。步骤6是计算刀座30旋转α角之后沿Y方向的实际刀切断距离(即Y方向的实 际进刀距离)，实际刀切断距离就等于预设刀切断距离D减去偏差Yl (即D-Y1)。亦即实际 刀切断距离就等于虚拟刀切断距离F(F = D-Y1)，在沿Y方向实际进刀时，就应该按照该实 际刀切断距离进刀，而非按照预设值进刀。经过上述步骤1至步骤6的计算，得到实际刀切断距离(D-Yl)及实际刀切割宽度 (C+X1)，这样就可以进行实际切割操作，详如以下步骤所述步骤7是控制刀座30按照步骤5所得的实际刀切割宽度沿着X方向步进；然后再 控制刀座30按照步骤6所得的实际刀切断距离沿着Y方向步进，从而得到第一段分材。步骤8是控制刀座30按照预设刀切割宽度C沿着X方向步进，然后再控制刀座30 按照实际刀切断距离(F)沿着Y方向步进，从而得到第二段的分材。步骤9是不断重复步骤8，直至将待切卷材2全部切割完毕，从而得到若干个等宽 的分材。当本发明切卷机1的控制器按照上述方法被设定之后，就可以控制驱动机构使得刀座30在二维空间进行实际切割操作中。本发明切卷机1的实际切割过程就如上述步骤7 至步骤9所述。所需强调的是，当切卷机1对卷材进行第一刀切割时，刀座30带着刀轮20 沿着X方向步进一定距离，该步进距离等就实际刀切割宽度(C+X1)，而非预设刀切割宽度， 然后再沿着Y方向移动实际刀切断距离(F = D-Y1)，便可以得到具有最精确的分材宽度及 最佳切割表面的第一段分材。 综上所述，本发明切卷机自动校刀控制系统能够精确计算出刀刃22不在原点34 时 的实际进刀距离，从而无需使用校正治具3及校正流程。因此本发明的切卷机自动校刀 控制装置能够实现精确分切卷材、提高切割品质及切割速度、延长刀轮20的使用寿命的目 的。
权利要求
一种切卷机自动校刀控制系统，用来控制一切卷机，将一待切卷材沿着卷材的轴线方向分切成若干个直径相同而长度不同的卷材，该切卷机自动校刀控制系统包括一滑轨机构、一驱动机构及一控制器，该滑轨机构用来带着一刀座及一刀轮至少在二维空间移动，使得该刀轮完成进刀及退刀动作；该刀轮安装于该刀座上，在该刀轮的外圆周面上形成有刀刃；该刀座具有一转轴，该刀座能够以该转轴为中心带着该刀轮旋转一定角度；该驱动机构是根据该控制器来控制该滑轨机构；其特征在于该切卷机自动校刀控制系统中的该控制器是按照以下步骤实现自动校刀控制，其中步骤1是确定该切卷机与该待切卷材的位置，进入模拟进刀画面，并设定该切卷机的一刀座的转轴的轴心为一原点，从而确定该原点与该待切卷材的轴芯之间的距离为A，确定原点与安装在该刀座上的一刀轮的中心点之间的距离为B，确定该刀座沿X方向的预设刀切割宽度为C；步骤2是计算该刀座在0度情况下沿着Y方向的预设刀切断距离为D；步骤3是计算该刀刃与该原点之间的距离为E，距离E＝距离D-距离A；并能够得到该刀轮的外径，该刀轮的外径等于B减去E；步骤4是计算该刀座旋转α角之后，该刀刃沿着X、Y方向出现的偏差为X1和Y1，其中X1＝E·sinα；Y1＝E-E·cosα；步骤5是根据偏差X1计算该刀座旋转α角之后沿X方向的实际刀切割宽度，实际刀切割宽度等于C加上X1；以及步骤6是根据偏差Y1计算该刀座旋转α角之后沿Y方向的实际刀切断距离，实际刀切断距离等于D减去Y1。
2.如权利要求1所述的切卷机自动校刀控制系统，其特征在于该控制器还按照一步 骤7控制该切卷机自动校刀控制系统，步骤7是控制该刀座按照步骤5所得的实际刀切割 宽度沿着X方向步进，然后再控制该刀座按照步骤6所得的实际刀切割宽度沿着Y方向步 进，从而得到第一段分材。
3.如权利要求2所述的切卷机自动校刀控制系统，其特征在于该控制器还按照一步 骤8控制该切卷机自动校刀控制系统，步骤8是控制该刀座按照预设刀切割宽度沿着X方 向步进，然后再控制该刀座按照实际刀切断距离沿着Y方向步进，从而得到第二段的分材。
4.如权利要求3所述的切卷机自动校刀控制系统，其特征在于该控制器还按照一步 骤9控制该切卷机自动校刀控制系统，步骤9是不断重复步骤8，直至将该待切卷材全部切 割完毕，从而得到若干个等宽的分材。
5.如权利要求1所述的切卷机自动校刀控制系统，其特征在于步骤2中所述的预设 刀切断距离D就是指将待切卷材切断时该刀座需行走的刀程，而该刀座行走的刀程也就是 该刀刃与该卷材的轴芯之间的距离。
6.如权利要求1所述的切卷机自动校刀控制系统，其特征在于在步骤2中，该切卷机 的该刀轮的轮面与Y方向的夹角为0度；而在步骤5中，该切卷机的该刀轮的轮面与Y方向 的夹角为a。
7.一种使用如权利要求1至6中任意一项所述的切卷机自动校刀控制系统的装置，能 够将一待切卷材沿着卷材的轴线方向分切成若干个直径相同而长度不同的卷材。
8.一种切卷机自动校刀控制装置，用来将一待切卷材沿着卷材的轴线方向分切成若干个直径相同而长度不同的卷材，该装置包括有一滑轨机构、一驱动机构及一控制器，该滑 轨机构用来带着一刀座及一刀轮至少在二维空间移动，使得该刀轮完成进刀及退刀动作； 该刀轮安装于该刀座上，在该刀轮的外圆周面上形成有刀刃；该刀座具有一转轴，该刀座能 够以该转轴为中心带着该刀轮旋转一定角度；该驱动机构是根据该控制器来控制该滑轨机 构；其特征在于该控制器采用一按照如权利要求1中所述的步骤而设定的控制程序，以自 动控制驱动机构，从而控制该刀座的移动。
全文摘要
本发明公开一种切卷机自动校刀控制系统，用来控制切卷机将待切卷材分切成若干个卷材，该系统中的控制器是按照步骤1至9实现自动校刀控制，通过步骤1至4的计算能够得到刀座旋转α角之后刀刃沿着X、Y方向出现的偏差；再通过步骤5和6的计算能够得到刀座旋转α角之后沿X方向的实际刀切割宽度及沿着X方向的实际刀切割宽度；然后再依照步骤7至9精确控制刀座的移动并将待切卷材全部切割完毕。本发明还公开一种切卷机自动校刀控制装置，该装置包括有一滑轨机构、一驱动机构及一控制器，驱动机构根据控制器来控制滑轨机构，从而控制刀座的移动。本发明的控制器是采用了按照本发明切割控制步骤而设定的控制程序，从而实现精确分切的目的。
文档编号G05B19/04GK101859110SQ200910049160
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者王春来 申请人:佳源机电工业(昆山)有限公司