一种纸巾分片装置、纸巾分片系统及分片方法

技术领域

本发明涉及纸巾分片技术领域，特别涉及一种纸巾分片装置、纸巾分片系统及分片方法。

背景技术

针对纸巾分片，是指将叠落的纸巾按照张数分开，使得每一叠纸巾的张数符合要求。

在现有技术中，纸巾分片的方式主要有两种：第一种，采用气爪进行分片；由于采用间歇式接纸分片，速度较低，限制了生产效率，同时对气爪运动的精确性要求高，容易造成分片不稳定，同时气爪寿命较短，需定期更换，再次若变化片数时需要更换零部件，也需要调试。第二种，采用机械固定方式，相比于上述气爪方式，机械固定方式分片比较稳定，但如果分片的片数需要变化时，往往需要更换零部件，并且调试到最佳状态费时费力。

综上，如何提供一种快速分片、且易于调节分片张数的分片方法是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种纸巾分片装置、纸巾分片系统及分片方法，能够快速分片，且易于调节分片张数。

为实现上述目的，本发明提供一种纸巾分片方法，包括：

控制分片杆运动至位于接纸轮上的两张纸片之间；

控制所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向运动，用以将连续堆垛的纸叠分开；

当位于所述分片杆上的纸叠被拨走后，控制所述分片杆运动至远离所述接纸轮的位置。

相对于上述背景技术，本发明提供的纸巾分片方法，利用分片杆自动实现对纸叠的分离，提高纸巾自动分片的稳定性；并且分片杆往复运动，即可重复分片动作；针对不同张数的调节，仅仅控制分片杆运动至位于接纸轮上的两张纸片之间的时机即可，无需调节分片杆的其他动作轨迹，进而易于调节分片张数。

优选地，所述控制分片杆运动至位于接纸轮上的两张纸片之间的步骤包括：

控制分片杆以接近接纸轮的外圆线速度水平运动至纸片处；

控制所述分片杆以所述接纸轮的外圆线速度水平运动至两张纸片之间。

优选地，所述控制所述分片杆以所述接纸轮的外圆线速度水平运动至两张纸片之间的步骤包括：

根据公式S＝R×sinθ/sin(180-A-θ)计算得到所述分片杆的水平运动距离S；其中，水平运动距离S的起点为A点，终点为D点，A点位于所述接纸轮所在的圆上，所述接纸轮的圆心为O点，A点、D点和O点构成△OAD，R为所述接纸轮的半径，θ为△OAD的∠AOD，A为△OAD的∠DAO；

根据所述水平运动距离S控制所述分片杆以所述接纸轮的外圆线速度水平运动。

优选地，所述控制所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向运动，用以将连续堆垛的纸叠分开的步骤包括：

检测所述分片杆的前端是否伸出纸片；若是，则执行下一步；

控制所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向竖直加速运动，且控制所述分片杆在水平方向减速直至停止。

优选地，所述控制分片杆沿远离所述接纸轮的方向竖直加速运动和所述当位于所述分片杆上的纸叠被拨走后，控制所述分片杆运动至远离所述接纸轮的位置的步骤之间，还包括：

当所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向竖直加速运动至预设位置后，控制所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向竖直减速运动直至停止。

优选地，所述当位于所述分片杆上的纸叠被拨走后，控制所述分片杆运动至远离所述接纸轮的位置的步骤包括：

当所述分片杆停止运动、且位于所述分片杆上的纸叠被拨走后，控制所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向水平运动；

当所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向水平运动至预设距离时，控制所述分片杆沿靠近所述接纸轮的方向竖直运动。

本发明还提供一种纸巾分片系统，包括运动控制器，用以：

控制分片杆运动至位于接纸轮上的两张纸片之间；

控制所述分片杆沿远离所述接纸轮的方向运动，用以将连续堆垛的纸叠分开；

当位于所述分片杆上的纸叠被拨走后，控制所述分片杆运动至远离所述接纸轮的位置。

本发明还提供一种纸巾分片装置，包括上述纸巾分片系统。

优选地，还包括与所述运动控制器和所述分片杆相连、用以分别控制所述分片杆沿水平方向和竖直方向运动的水平动力部和竖直动力部。

优选地，还包括与所述运动控制器相连、用以输入所述分片杆的分片张数的触控部，所述运动控制器根据分片张数调节所述水平动力部和所述竖直动力部的运动状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本发明的实施例，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的纸巾分片装置的结构示意图；

图2为图1中的纸巾分片装置的电气控制图；

图3为图1中的纸巾分片装置的水平动力部的在分片阶段的数学模型图；

图4为图1中的纸巾分片装置的分片杆在等待阶段的位置示意图；

图5为图1中的纸巾分片装置的分片杆在分片阶段的位置示意图；

图6为图1中的纸巾分片装置的分片杆在竖直运动过程中停顿状态下的位置示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供的一种纸巾分片方法，包括：

控制分片杆5运动至位于接纸轮3上的两张纸片之间；

控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向运动，用以将连续堆垛的纸叠分开；

当位于分片杆5上的纸叠被拨走后，控制分片杆5运动至远离接纸轮3的位置。

在介绍纸巾分片方法之前，本发明首先介绍纸巾分片装置，如说明书附图1所示，纸巾分片装置主要包括机架1、测角度伺服电机2、接纸轮3、挡纸板4、分片杆5、水平动力部6和竖直动力部7。

接纸轮3安装于机架1，接纸轮3相对于机架1可转动；接纸轮3具有多个呈镰刀状的齿，用以拨动纸片(纸巾)。测角度伺服电机2和接纸轮3同轴设置，利用测角度伺服电机2即可检测接纸轮3的旋转角度；挡纸板4安装于机架1，挡纸板4斜插于接纸轮3中；当接纸轮3旋转时，接纸轮3将纸片带动至挡纸板4的位置，挡纸板4位于纸片的运行轨迹上，当纸片在接纸轮3的作用下运动且纸片受到挡纸板4的阻挡时，则纸片位于挡纸板4处静止，后续张纸片依次重复上述过程，使得多张纸片堆叠于挡纸板4的位置，形成纸叠8，如说明书附图4所示。

需要说明的是，上述机架1、接纸轮3和挡纸板4的具体设置方式以及相互之间的连接关系均可参考现有技术，本发明并未做出实质改进。

为实现本发明所提供的纸巾分片方法，纸巾分片装置的核心改进点在于测角度伺服电机2、分片杆5、水平动力部6和竖直动力部7；其中，测角度伺服电机2和接纸轮3之间可采用现有技术中固定连接的方式相连，水平动力部6和竖直动力部7连接于分片杆5，水平动力部6控制分片杆5沿水平方向运动，竖直动力部7控制分片杆5沿竖直方向运动；本文中的水平和竖直是以说明书附图4至附图6所示的方位为例表述的。

如说明书附图2所示，纸巾分片装置还可包括测角度伺服驱动器10、水平驱动器12和竖直驱动器11，测角度伺服驱动器10和测角度伺服电机2电连接，水平驱动器12和水平动力部6电连接，竖直驱动器11和竖直动力部7电连接，用以实现测角度伺服电机2、水平动力部6和竖直动力部7的运动。

本发明提供的纸巾分片方法，

第一步，控制分片杆5运动至位于接纸轮3上的两张纸片之间；也即当纸叠8形成后，分片杆5可在水平驱动器12的作用下运动至两张纸片之间；显然纸叠8位于接纸轮3的上方，分片杆5也应运动至接纸轮3的上方。

第二步，控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向运动，用以将连续堆垛的纸叠分开；当分片杆5运动至两张纸片之间时，也即分片杆5将一完整的纸叠8一分为二，此时可利用竖直动力部7将分片杆5以及位于分片杆5上方的纸叠移动至其他位置，从而将连续堆垛的纸叠分开。

第三步，当位于分片杆5上的纸叠被拨走后，控制分片杆5运动至远离接纸轮3的位置。当分片杆5以及位于分片杆5上方的纸叠移动至其他位置后，位于分片杆5上方的纸叠被下游部件拨走后，控制分片杆5运动至远离接纸轮3的位置，而该位置可认为是初始位置，等待下一次的分片。

针对上述第一步，也即控制分片杆5运动至位于接纸轮3上的两张纸片之间的步骤包括：

控制分片杆5以接近接纸轮3的外圆线速度水平运动至纸片处；

控制分片杆5以所述接纸轮3的外圆线速度水平运动至两张纸片之间。

通过上文可知，在分片杆5执行分片操作的过程中，接纸轮3应相对于机架1旋转；为方便说明，本文将分片杆5在水平方向的运动划分为加速段、分片段、减速段、停顿段和回程段。

水平动力部6在水平驱动器12的作用下驱动分片杆5水平运动，进入加速段，分片杆5刚插入两张纸片的间隙时，分片杆5被加速到与接纸轮5的外圆线速度相近的速度；对于此处接近的理解，可以认为分片杆5的速度和接纸轮5的外圆线速度之间的误差不超过一定阈值，该阈值可以是接纸轮5的外圆线速度的5％等数值。

而后水平动力部6在水平驱动器12的作用下驱动分片杆5水平运动，进入分片段，此时纸片被挡纸板4挡住正在堆垛，分片杆5同速跟随接纸轮3的齿前进，插入两张目标纸片的空隙，将连续堆垛的纸叠分开。

针对上述第二步，控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向运动，用以将连续堆垛的纸叠分开的步骤包括：

检测分片杆5的前端是否即将伸出纸片；若是，则执行下一步；

控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向竖直加速运动，且控制分片杆5在水平方向减速直至停止。

也即水平动力部6在水平驱动器12的作用下驱动分片杆5水平运动，进入减速段，当分片杆5的前端刚要伸出纸片时，分片杆5开始减速，直到分片杆5伸出纸片一段长度时停止，水平动力部6进入停顿段。

针对控制分片杆5以接纸轮3的外圆线速度水平运动至两张纸片之间的步骤包括：

根据公式S＝R×sinθ/sin(180-A-θ)计算得到分片杆5的水平运动距离S；其中，水平运动距离S的起点为A点，终点为D点，A点位于接纸轮3所在的圆上，接纸轮3的圆心为O点，A点、D点和O点构成△OAD，R为接纸轮3的半径，θ为△OAD的∠AOD，A为△OAD的∠DAO；

根据水平运动距离S控制分片杆5以接纸轮3的外圆线速度水平运动。

结合说明书附图3可知，线段AB为分片杆5水平运动分片段路径，A点为水平动力部6的加速段的终点同时也是分片段的起点，B点为挡纸板4位置，也是纸向上堆垛位置。

水平动力部6在加速段轨迹计算原理是：将分片杆5加速到进入接纸轮3的A点时，分片杆5和接纸轮3的外圆线速度相等；其中，分片杆5的加速距离和测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化，分片杆5的水平运动启动角度需要在触摸屏13中调整。

分片杆5在分片段的轨迹计算原理为：将线段AB标记为L，接纸轮3的旋转角度∠AOD标记为θ，则线段AD为分片杆5的水平运动目标位置，标记为S；求得S关于变量θ的方程即为分片杆5在分片段轨迹方程；其中，分片杆5在分片段前进的距离和测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化。沿圆心O做AB的垂线OC，则交点C为线段AB的中点，线段AC＝L/2。在直角三角形AOC中，根据勾股定理可知，(L/2)²+OC²＝R²，sinA＝OC/R；

可求得:

在三角形AOD中中根据三角形正弦定理a/sinA＝b/sinB＝c/sinC；

可求得，S/sinθ＝R/sin(180-A-θ)；

则S＝R×sinθ/sin(180-A-θ)。

在具体实施中，AB段距离L必须大于常见纸巾折叠后尺寸，若设计接纸轮3的槽为α个均布槽，则单张纸片测角度伺服电机2旋转角度为360/α。假定该分片杆可分片数量的最小值为N₀片，生产要求分片的片数为N，可直接在触摸屏13中修改，分片杆5在起点等待时测角度伺服电机2旋转角度为(N-N₀)×360/α,而分片杆5的启动角度和动作轨迹动没有改变，也就无需做其他调整，保证了分片杆5动作的稳定性。也即，当分片的片数需要改变时，只需通过触摸屏13更改，无需要更换零部件和调试，该方法方便快捷，提高机器的综合效率。

在控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向竖直加速运动和当位于分片杆5上的纸叠被拨走后，控制分片杆5运动至远离接纸轮3的位置的步骤之间，还包括：

当分片杆5沿远离接纸轮3的方向竖直加速运动至预设位置后，控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向竖直减速运动直至停止。

并且当位于分片杆5上的纸叠被拨走后，控制分片杆5运动至远离接纸轮3的位置的步骤包括：

当分片杆5停止运动、且位于分片杆5上的纸叠被拨走后，控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向水平运动；

当分片杆5沿远离接纸轮3的方向水平运动至预设距离时，控制分片杆5沿靠近接纸轮3的方向竖直运动。

具体来说，如上文可知，分片杆5在水平方向的运动划分为加速段、分片段、减速段、停顿段和回程段。此外，分片杆5在竖直方向上的运动可划分为加速段、减速段、停顿段和回程段。

针对分片杆5在水平方向的运动，也即可认为是水平动力部6在减速段、停顿段和回程段的过程，下文将分别介绍。

分片杆5在减速段轨迹计算原理是，分片杆5的前端刚伸出纸片时，立即减速停止，水平动力部6进入停顿段；其中，分片杆5减速到停止的距离以及测角度伺服电机2同步旋转的角度均需现场调试后固化。

分片杆5在停顿段轨迹计算原理是：分片杆5减速停止后，直到竖直动力部7动作完成且下游机构将纸叠拨走；其中，测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化。

分片杆5在回程段轨迹计算原理是：下游机构将纸叠8拨走后水平动力部6立即返回到起点进入等待段，如说明书附图4。返回启动角度可在触摸屏13中调整；其中，测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化。

针对分片杆5在竖直方向的运动，也即可认为是竖直动力部7在加速段、减速段、停顿段和回程段的过程，下文将分别介绍

竖直动力部7的运动轨迹以测角度伺服电机2检测的接纸轮3的旋转角度为变量，按以下原理生成运动轨迹曲线：

竖直动力部7在加速段轨迹计算原理是：水平动力部6进入减速段时，竖直动力部7立即加速将分片杆5上抬，将纸叠8分开，加速启动角度可在触摸屏13中调整，测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化。

竖直动力部7减速段轨迹计算原理是，当分片杆5上抬角度达到设定上抬角度的2/3时，竖直动力部7进入减速段，直到设定位置时停止，竖直动力部7上抬角度可在触摸屏13中调整，减速启动角度和测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化。

竖直动力部7在停顿段轨迹计算原理是，竖直动力部7拖动分片杆5上抬减速停止后，直到下游机构将纸叠8拨走，停顿启动角度和测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化。

竖直动力部7在回程段轨迹计算原理是：水平动力部6拖动分片杆5返回一半时，竖直动力部7立即拖动分片杆5下降，进入等待段，如说明书附图4。返回启动角度和测角度伺服电机2同步旋转的角度需现场调试后固化。

按以上原理生成水平动力部6和竖直动力部7的运动轨迹后，需在程序中调整并模拟使加减速曲线趋近于正弦加速度曲线，各个曲线转折点平滑过渡。分片杆5按照以上步骤完成一次分片时，测角度伺服电机2的旋转角度是一个固定值，该固定值即为可分片数量的最小值。

如果需要增加分片的数量，只需要在触摸屏13中修改分片片数，分片杆5就会在等待段等待，增加的等待角度为单张纸片测角度伺服电机2旋转角度360/α的整数倍，但无论将分片的片数改为多少，只要大于最小值，分片杆5的动作轨迹都一致，只是等待的测角度伺服电机2旋转角度的变化，这样即可保证分片动作的稳定性。

然而，若要减小分片杆5分片数量的最小值，则需要选择更高动态响应的水平动力部6和竖直动力部7，甚至可能需要改变接纸轮3的直径和单圈纸片数量。由此，本发明的纸巾分片方法可以在一定范围内调节分片数量，并非无限制的调节的分片数量。

本发明还提供一种纸巾分片系统，包括运动控制器9，用以：

控制分片杆5运动至位于接纸轮3上的两张纸片之间；

控制分片杆5沿远离接纸轮3的方向运动，用以将连续堆垛的纸叠分开；

当位于分片杆5上的纸叠被拨走后，控制分片杆5运动至远离接纸轮3的位置。

本发明提供的纸巾分片装置，包括一种纸巾分片系统，还包括与运动控制器和分片杆5相连、用以分别控制分片杆5沿水平方向和竖直方向运动的水平动力部6和竖直动力部7。还包括与运动控制器相连、用以输入分片杆5的分片张数的触控部13，运动控制器根据分片张数调节水平动力部6和竖直动力部7的运动状态。

如说明书附图2所示，测角度伺服电机2将测得的接纸轮3的旋转角度反馈给测角度伺服驱动器10。运动控制器9通过高速总线与测角度伺服驱动器10、竖直驱动器11、水平驱动器12进行数据交换，通过以太网口和触摸屏13读写数据。

触摸屏13用于和运动控制器9数据通讯，输入分片片数，调整水平动力部6和竖直动力部7的运动轨迹参数。水平驱动器12用以驱动水平动力部6，竖直驱动器11驱动竖直动力部7。

机器生产过程中，主机拖动接纸轮3旋转，纸片连续插入接纸轮3的槽，运动控制器9控制水平动力部6和竖直动力部7驱动分片杆5同速跟随接纸轮3的齿槽前进，插入两纸片的空隙，将连续堆垛的纸叠分开。也即，测角度伺服驱动器10读取测角度伺服电机2检测的接纸轮3旋转角度，并传输给运动控制器9，当接纸轮3旋转到分片杆5启动分片时，运动控制器9控制水平动力部6和竖直动力部7驱动分片杆5插入两纸片的空隙，将连续堆垛的纸叠8分开，见说明书附图4至附图6。其中，水平动力部6的运动轨迹以测角度伺服电机2检测的接纸轮3旋转角度为变量，按照上文所述的原理生成运动轨迹曲线，此处将不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的纸巾分片装置、纸巾分片系统及分片方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。