一种纸辊中心挖孔系统及其挖孔方法

技术领域

本发明属于纸辊传输设备技术领域，尤其涉及一种纸辊中心挖孔系统及其挖孔方法。

背景技术

纸辊生产企业生产的纸辊规格多种多样，并且有的进行缠膜保护，有的不需要进行缠膜保护，各个车间生产的多种规格的纸辊通过多条输送线汇集到一条输送线上最终输送到仓库内存储，等待发货。

具有缠膜保护的纸辊需要在其中心芯管位置处掏一个洞，方便气涨轴的穿入，并且让纸辊内的湿气能够排出来，以免芯管受湿气的影响产生变形，影响客户使用，目前通过人工进行掏孔作业，不仅效率低，而且加工的孔也不规则，如果能够在通往仓库的输送线上设计制造一台自动挖孔设备，将极大提高纸辊的挖孔效率，但是纸辊的规格多种多样，是否缠膜也不容易判断，并且纸辊的两端都需要挖孔，这些问题都需要加以解决。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种结构合理，能够判断纸辊头部和尾部位置，能够判断纸辊是否缠膜，挖孔规整，工作效率高的纸辊中心挖孔系统及其挖孔方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种纸辊中心挖孔系统，包括固定座，固定座的上方设置有支撑组件，支撑组件上滑动连接有升降装置，升降装置远离支撑组件的一端设置有旋转装置，旋转装置的上方滑动连接有进给装置，进给装置上安装有挖孔装置，还包括清废装置、检测装置、控制系统。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

挖孔装置包括电机安装块，电机安装块固接在进给装置上，电机安装块上固定安装有挖孔电机，挖孔电机的输出轴传动连接有挖孔器；

挖孔器包括刀架，刀架与挖孔电机的输出轴传动连接，刀架上固接有挖孔刀组件，刀架上位于挖孔刀组件内部的位置处设置有顶针，挖孔刀组件包括多个挖孔刀，挖孔刀与刀架可拆卸固接。

进一步优化：清废装置包括横支撑架，横支撑架与支撑组件固定连接，横支撑架远离支撑组件的一端固接有第三支撑板，第三支撑板上固接有第四支撑板，第四支撑板靠近挖孔装置的一侧固接有清废管，第四支撑板远离挖孔装置的一侧固接有排废管，排废管与清废管连通。

进一步优化：检测装置包括安装座，安装座上设置有头部检测组件和尾部检测组件，头部检测组件包括至少一个第二光电开关传感器，尾部检测组件包括至少一个第三光电开关传感器。

进一步优化：支撑组件包括转动座，转动座与固定座固定连接，转动座上固接有支撑杆，转动座上开设有多个第一调整孔，固定座上与第一调整孔相对应的位置处均开设有螺纹孔。

进一步优化：升降装置包括升降架，升降架与支撑杆滑动连接，支撑杆上安装有用于驱动升降架上下移动的第一电机丝杠装置，升降架上固接有支撑横梁，第一电机丝杠装置包括第一丝杠和升降电机；

进给装置包括第二支撑板，第二支撑板与旋转装置滑动连接，转动板上安装有用于驱动第二支撑板水平移动的第二电机丝杠装置，第二电机丝杠装置包括第二丝杠和平移电机。

进一步优化：旋转装置包括第一支撑板，第一支撑板与支撑横梁固定连接，第一支撑板的顶面转动连接有齿轮，第一支撑板上滑动连接有移动块，移动块的顶面固接有齿条，齿轮与齿条啮合连接，齿轮的顶面固接有转动板，第一支撑板设置在支撑横梁的内部，支撑横梁的侧面固定安装有气缸，气缸的伸缩杆上螺纹连接有连接头，移动块上固接有连接柱，连接头与连接柱转动连接。

进一步优化：控制系统包括PLC主控制器，PLC主控制器的输入端和输出端双向电连接有触控屏，PLC主控制器的输入端电性连接有启动按钮和急停按钮；第一光电开关传感器、第二光电开关传感器和第三光电开关传感器的输出端分别与PLC主控制器的输入端电性连接，升降电机和平移电机的控制端均与PLC主控制器的输出端电性连接，气缸的控制管路上连接有用于控制气缸进行伸缩工作的气缸电磁阀，气缸电磁阀的控制端与PLC主控制器的输出端电性连接，PLC主控制器的输出端电性连接有报警器。

进一步优化：纸辊中心挖孔系统还包括用于将纸辊输送到库房的输送线，输送线包括输送电机和输送带，输送带的截面呈梯形结构，输送电机与PLC主控制器的输出端电性连接。

进一步优化：本发明还公开了一种纸辊中心挖孔方法，基于上述纸辊中心挖孔系统，该纸辊中心挖孔方法包括如下步骤：

S1、纸辊中心挖孔系统启动后，PLC主控制器控制输送电机工作，输送带承载纸辊向挖孔装置方向移动；

S2、当纸辊的头部传输到靠近第二光电开关传感器的位置时，第二光电开关传感器将信号传递到PLC主控制器，PLC主控制器控制输送电机作业，使得纸辊的头部停在挖孔装置的下方进行挖孔作业的位置；

S3、升降电机作业，驱动挖孔装置从原点向下移动，当第一光电开关传感器靠近纸辊时，第一光电开关传感器将信号传递到PLC主控制器，判断出纸辊的直径大小及中心位置，升降电机继续向下移动使得挖孔装置停留在靠近纸辊中心的加工位置；

S4、第一光电开关传感器检测纸辊是否缠膜，纸辊没有缠膜，升降电机则驱动挖孔装置复位回原点；

S5、第一光电开关传感器检测到纸辊缠绕了包装薄膜，PLC主控制器控制平移电机和挖孔电机作业，平移电机驱动挖孔装置向纸辊的方向移动，同时挖孔电机驱动挖孔器对纸辊头部靠近其中心位置的包装薄膜进行切割作业，切割下的薄膜废料缠绕到了顶针上；

S6、升降电机作业，驱动挖孔装置移动到清废管的一侧，平移电机驱动挖孔器靠近并插入清废管内，清废管内的负压空气将薄膜废料从顶针上吸取下来，并通过排废管排出；

S7、纸辊继续移动，纸辊的尾部通过第三光电开关传感器时，第三光电开关传感器将信号传递到PLC主控制器，PLC主控制器控制输送电机使得纸辊的尾部停在挖孔装置的下方进行挖孔作业的位置；

S8、PLC主控制器控制输出信号控制升降电机和气缸电磁阀作业，气缸电磁阀控制气缸的伸缩杆进行伸出工作，进而驱动齿轮转动，使得挖孔装置进行180°旋转，同时，升降电机驱动挖孔装置向下移动至靠近纸辊中心的加工位置；

S9、PLC主控制器控制平移电机和挖孔电机作业，平移电机驱动挖孔装置向纸辊的方向移动，同时挖孔电机驱动挖孔器对纸辊尾部靠近其中心位置的包装薄膜进行切割作业，切割下的薄膜废料缠绕到了顶针上；

S10、升降电机作业，驱动挖孔装置移动到清废管的一侧，同时，气缸电磁阀控制气缸伸缩杆进行缩回工作，进而驱动齿轮反向转动，使得挖孔装置周向复位，平移电机驱动挖孔器靠近并插入清废管内，清废管内的负压空气将薄膜废料从顶针上吸取下来，并通过排废管排出；

S11、PLC主控制器控制输送电机工作，输送带承载纸辊继续移动，挖孔装置回到原点位置。

本发明构思巧妙，结构合理，整体结构简单，使用方便，能够将其布设在现有的输送线的一侧，通过该设备能够判断纸辊头部和尾部位置，能够判断纸辊是否缠膜，能够对纸辊两端的薄膜快速切割，且挖孔规整，能够将切割下的废膜及时清理，提高了使用效果，整体运行稳定，并且整体自动化程度高，大大降低了劳动强度，缩减了生产成本，提高了企业的综合产能；并且能够适用于对多种规格的纸辊，提高了使用范围，实现一机多用，提高了使用效果，降低了使用成本。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例支撑组件和检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中升降装置和清废装置的结构示意图；

图4为本发明实施例中旋转装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中旋转装置另一视角的结构示意图；

图6本发明实施例中挖孔装置的结构示意图；

图7本发明实施例中刀架的结构示意图；

图8本发明实施例中刀架的剖切结构示意图；

图9本发明实施例中挖孔刀的结构示意图；

图10本发明实施例中头部检测组件的结构示意图；

图11本发明实施例中控制系统的结构示意图。

图中：1-固定座；2-挖孔装置；201-电机安装块；202-挖孔电机；203-挖孔器；2031-刀架；20311-连接块；20312-刀座；20313-第一紧固孔；20314-第一安装孔；20315-第二安装孔；20316-第二紧固孔；20317-安装槽；2032-挖孔刀；20321-固定部；20322-刀尖；20323-刀刃；2033-顶针；204-第一支架；205-第一光电开关传感器；3-支撑组件；301-转动座；302-第一调整孔；303-支撑杆；4-升降装置；401-升降架；402-第一导轨滑块组件；403-第一电机丝杠装置；4031-电机支架；404-支撑横梁；4041-第二调整孔；5-旋转装置；501-第一支撑板；502-齿轮；503-移动块；504-齿条；505-气缸；506-连接头；507-连接柱；508-转动板；6-进给装置；601-第二支撑板；602-第三导轨滑块组件；603-第二电机丝杠装置；7-清废装置；701-横支撑架；702-第三支撑板；703-第四支撑板；704-清废管；705-排废管；8-检测装置；801-安装座；802-头部检测组件；8021-第二支架；8022-第二光电开关传感器；803-尾部检测组件；9-输送线；10-纸辊。

具体实施方式

如图1-11所示，一种纸辊中心挖孔系统，包括固定座1，固定座1的上方设置有支撑组件3，支撑组件3上滑动连接有升降装置4，升降装置4远离支撑组件3的一端设置有旋转装置5，旋转装置5的上方滑动连接有进给装置6，进给装置6上安装有挖孔装置2。

支撑组件3包括转动座301，转动座301与固定座1固定连接，转动座301上固接有支撑杆303。

转动座301上开设有四个第一调整孔302，四个第一调整孔302呈环状布设，固定座1上与四个第一调整孔302相对应的位置处均开设有螺纹孔。

这样设计，通过螺栓将转动座301与固定座1固定连接在一起，当设备需要检修时，将设备旋转90°，方便对其进行检修作业。

本实施例外，第一调整孔302的数量还可以为两个、三个或四个以上。

支撑杆303由矩形管加工而成，支撑杆303的底端与转动座301焊接在一起，支撑杆303的四个面上均焊接有第一加强板，第一加强板的底面与转动座301焊接。

这样设计，增加了设备安装的稳固性，提高了设备运行的稳定性，支撑杆303由矩形管加工而成，减少了设备的整体重量，降低了设备的制造费用。

升降装置4包括升降架401，升降架401通过两个第一导轨滑块组件402与支撑杆303滑动连接，支撑杆303上安装有用于驱动升降架401上下移动的第一电机丝杠装置403，升降架401上固接有支撑横梁404。

两个第一导轨滑块组件402分设在支撑杆303相互远离的侧面上，第一导轨滑块组件402为现有技术，包括与支撑杆303固定连接的导轨和与升降架401固定连接的滑块，滑块与导轨滑动连接。

第一电机丝杠装置403为现有技术，包括第一丝杠和升降电机，第一丝杠与支撑杆303转动连接，第一丝杠上螺纹连接有滑动块，滑动块与升降架401固定连接。

支撑杆303的顶端固接有电机支架4031，升降电机安装在电机支架4031上，升降电机的输出轴与第一丝杠传动连接。

支撑横梁404由矩形管加工而成，支撑横梁404与升降架401焊接在一起，支撑横梁404上焊接有第二加强板，第二加强板还与升降架401焊接。

旋转装置5包括第一支撑板501，第一支撑板501与支撑横梁404固定连接，第一支撑板501的顶面转动连接有齿轮502，第一支撑板501上通过第二导轨滑块组件滑动连接有移动块503，移动块503的截面呈“L”形结构，移动块503的顶面固接有齿条504，齿轮502与齿条504啮合连接，齿轮502的顶面固接有转动板508。

支撑横梁404的底面开设有四个第二调整孔4041，第一支撑板501设置在支撑横梁404的内部，第一支撑板501上与四个第二调整孔4041相对应的位置处均开设有螺纹孔。

这样设计，方便调整第一支撑板501的位置，进而调整挖孔装置2的位置，调整完成后通过螺栓将第一支撑板501和支撑横梁404固定安装在一起。

支撑横梁404的侧面固定安装有气缸505，气缸505的伸缩杆上螺纹连接有连接头506，移动块503上固接有连接柱507，连接头506与连接柱507转动连接。

气缸505为伸出行程可调气缸。

这样设计，通过气缸505驱动齿轮502转动，进而方便对进给装置6和挖孔装置2进行180°旋转调整。

本实施例外，气缸505为电动推杆等其它直线驱动装置。

进给装置6包括第二支撑板601，第二支撑板601通过两个第三导轨滑块组件602与转动板508滑动连接，转动板508上安装有用于驱动第二支撑板601水平移动的第二电机丝杠装置603。

第三导轨滑块组件602和第二电机丝杠装置603均为现有技术。

第二电机丝杠装置603包括第二丝杠和平移电机。

挖孔装置2包括电机安装块201，电机安装块201固接在第二支撑板601上，电机安装块201上固定安装有挖孔电机202，挖孔电机202的输出轴传动连接有挖孔器203。

挖孔器203包括刀架2031，刀架2031与挖孔电机202的输出轴传动连接，刀架2031上固接有挖孔刀组件，刀架2031上位于挖孔刀组件内部的位置处设置有顶针2033。

挖孔刀组件包括四个挖孔刀2032，挖孔刀2032与刀架2031固定连接。

刀架2031包括连接块20311，连接块20311与挖孔电机202的输出轴传动连接，连接块20311远离挖孔电机202的一端一体固接有刀座20312，连接块20311内开设有第一安装孔20314，刀座20312内开设有第二安装孔20315，第二安装孔20315与第一安装孔20314同轴布设且与其连通，挖孔电机202的输出轴套设在第一安装孔20314内，顶针2033套设在第二安装孔20315内。

连接块20311的侧壁上开设有四个第一紧固孔20313和四个第二紧固孔20316，第一紧固孔20313和第二紧固孔20316分别与第一安装孔20314和第二安装孔20315连通，从而方便通过螺栓或紧固螺钉对挖孔电机202的输出轴和顶针2033进行固定，并且方便对顶针2033的位置进行调整。

本实施例外第一紧固孔20313和第二紧固孔20316的数量还可以为一个、两个、三个或四个以上。

刀座20312的外圆面上开设有四个安装槽20317，四个安装槽20317呈环状布设，挖孔刀2032通过螺栓可拆卸固接在与其对应的安装槽20317内。

本实施例外，挖孔刀2032和安装槽20317的数量还可以为两个、三个或四个以上。

挖孔刀2032由钨钢、高速钢等材料制成。

挖孔刀2032包括固定部20321，固定部20321上一体固接有刀尖20322，固定部20321的两侧和刀尖20322的两侧均设置有刀刃20323。

第二支撑板601上位于挖孔装置2下方的位置处设置有第一支架204，第一支架204上安装有第一光电开关传感器205。

纸辊中心挖孔系统还包括清废装置7、检测装置8、控制系统和用于将纸辊10输送到库房的输送线9。

输送线9为现有技术，包括输送电机和输送带，输送带的截面呈梯形结构，从而方便对纸辊10进行定位传输，并且保证了纸辊10的中心位于输送带对称中心的正上方。

纸辊10的中心位置均设置有芯管。

输送线9上的纸辊10规格不同，并且有的缠膜，有的没有缠膜。

纸辊中心挖孔设备由控制系统进行自动化控制。

清废装置7包括横支撑架701，横支撑架701与电机支架4031固定连接，横支撑架701远离支撑杆303的一端固接有第三支撑板702，第三支撑板702上固接有第四支撑板703，第三支撑板702和第四支撑板703垂直布设，第四支撑板703靠近挖孔装置2的一侧固接有清废管704，第四支撑板703远离挖孔装置2的一侧固接有排废管705，排废管705与清废管704连通。

排废管705上安装有软管，软管的另一端连通设置有负压仓。

检测装置8包括安装座801，安装座801固定安装在输送线9靠近固定座1一侧的地面上，安装座801上设置有头部检测组件802和尾部检测组件803。

安装座801为宽度80mm、高度40mm的型材。

这样设置，既降低了材料成本，又方便头部检测组件802和尾部检测组件803的位置调整。

头部检测组件802包括第二支架8021，第二支架8021固定接在安装座801上，第二支架8021上固定安装有两个第二光电开关传感器8022。

这样设计，保证了在一个第二光电开关传感器8022出现故障的情况下仍能够对纸辊10进行检测判断，从而避免了纸辊10的漏加工。

本实施例外，第二光电开关传感器8022的数量还可以为一个或两个以上。

尾部检测组件803与头部检测组件802的结构相同，包括第三支架，第三支架固定接在安装座801上，第三支架上固定安装有两个第三光电开关传感器。

控制系统包括PLC主控制器，PLC主控制器的输入端和输出端双向电连接有触控屏。

触控屏能够实时显示工作时的各项参数和用于对PLC主控制器输入、修改各项参数。

PLC主控制器和触控屏均为现有技术，可从市场上购买获得。

PLC主控制器的输入端电性连接有启动按钮和急停按钮。

启动按钮用于控制该设备整体启动，急停按钮用于控制该设备整体急停。

第一光电开关传感器205、第二光电开关传感器8022和第三光电开关传感器的输出端分别与PLC主控制器的输入端电性连接。

当纸辊10的头部传输到靠近第二光电开关传感器8022的位置时，第二光电开关传感器8022将信号传递到PLC主控制器，PLC主控制器控制输送电机保证了纸辊10的头部停在挖孔装置2的下方方便进行挖孔作业的位置。

当纸辊10的尾部通过第三光电开关传感器时，第三光电开关传感器将信号传递到PLC主控制器，PLC主控制器控制输送电机保证了纸辊10的尾部停在挖孔装置2的下方方便进行挖孔作业的位置。

升降电机驱动挖孔装置2向下移动，当第一光电开关传感器205靠近纸辊10时，第一光电开关传感器205将信号传递到PLC主控制器，方便判断出纸辊10的直径大小及中心位置，PLC主控制器控制升降电机使得挖孔装置2停留在靠近纸辊10中心的加工位置。

输送电机、升降电机和平移电机的控制端均与PLC主控制器的输出端电性连接。

气缸505的控制管路上连接有用于控制气缸505进行伸缩工作的气缸电磁阀。

气缸电磁阀的控制端与PLC主控制器的输出端电性连接。

PLC主控制器输出控制信号可控制气缸电磁阀进行工作，气缸电磁阀工作可用于控制气缸505进行伸缩工作。

PLC主控制器的输出端电性连接有报警器，报警器用于发出声光报警信号进而提醒操作人员。

使用前，需要先将固定座1固定安装在地面上，并通过调整第一支撑板501的位置，进而调整挖孔装置2的位置，使其位于纸辊10中心线的正上方，调整完成后通过螺栓将第一支撑板501和支撑横梁404固定安装在一起。

本发明还公开了一种纸辊中心挖孔方法，基于上述纸辊中心挖孔系统，该纸辊中心挖孔方法包括如下步骤：

S1、纸辊中心挖孔系统启动后，PLC主控制器控制输送电机工作，输送带承载纸辊10向挖孔装置2方向移动；

S2、当纸辊10的头部传输到靠近第二光电开关传感器8022的位置时，第二光电开关传感器8022将信号传递到PLC主控制器，PLC主控制器控制输送电机作业，使得纸辊10的头部停在挖孔装置2的下方进行挖孔作业的位置；

S3、升降电机作业，驱动挖孔装置2从原点向下移动，当第一光电开关传感器205靠近纸辊10时，第一光电开关传感器205将信号传递到PLC主控制器，判断出纸辊10的直径大小及中心位置，升降电机继续向下移动使得挖孔装置2停留在靠近纸辊10中心的加工位置；

S4、第一光电开关传感器205检测纸辊10是否缠膜，纸辊10没有缠膜，升降电机则驱动挖孔装置2复位回原点；

S5、第一光电开关传感器205检测到纸辊10缠绕了包装薄膜，PLC主控制器控制平移电机和挖孔电机202作业，平移电机驱动挖孔装置2向纸辊10的方向移动，同时挖孔电机202驱动挖孔器203对纸辊10头部靠近其中心位置的包装薄膜进行切割作业，切割下的薄膜废料缠绕到了顶针2033上；

S6、升降电机作业，驱动挖孔装置2移动到清废管704的一侧，平移电机驱动挖孔器203靠近并插入清废管704内，清废管704内的负压空气将薄膜废料从顶针2033上吸取下来，并通过排废管705排出；

S7、纸辊10继续移动，纸辊10的尾部通过第三光电开关传感器时，第三光电开关传感器将信号传递到PLC主控制器，PLC主控制器控制输送电机使得纸辊10的尾部停在挖孔装置2的下方进行挖孔作业的位置；

S8、PLC主控制器控制输出信号控制升降电机和气缸电磁阀作业，气缸电磁阀控制气缸505的伸缩杆进行伸出工作，进而驱动齿轮502转动，使得挖孔装置2进行180°旋转，同时，升降电机驱动挖孔装置2向下移动至靠近纸辊10中心的加工位置；

S9、PLC主控制器控制平移电机和挖孔电机202作业，平移电机驱动挖孔装置2向纸辊10的方向移动，同时挖孔电机202驱动挖孔器203对纸辊10尾部靠近其中心位置的包装薄膜进行切割作业，切割下的薄膜废料缠绕到了顶针2033上；

S10、升降电机作业，驱动挖孔装置2移动到清废管704的一侧，同时，气缸电磁阀控制气缸505伸缩杆进行缩回工作，进而驱动齿轮502反向转动，使得挖孔装置2周向复位，平移电机驱动挖孔器203靠近并插入清废管704内，清废管704内的负压空气将薄膜废料从顶针2033上吸取下来，并通过排废管705排出；

S11、PLC主控制器控制输送电机工作，输送带承载纸辊10继续移动，挖孔装置2回到原点位置。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。