專利名稱：一種基于單一動力緩存機構的控制方法和控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及介質緩存機構技術領域，更具體地說，涉及一種基于單一動力緩存機構的控制方法和控制系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的介質緩存機構主要采用雙動力或單動力驅動方式，特別是單動力驅動方式，一般由一個主動卷筒和兩個被動卷筒組成，或者由一個主動卷筒和一個被動卷筒組成。如圖I所示，以一個主動卷筒11和兩個被動卷筒為例，現(xiàn)有的介質緩存機構在其側板9上固定安裝有一驅動電機10，側板9上通過第二單向軸承15轉動安裝有第一轉軸13和第二轉軸12。驅動電機10安裝于側板9的b側(為了便于描述和區(qū)分，將側板9的兩側定義為a側和b側)，驅動電機軸在側板9的a側和b側都設置有伸出部分。主動卷筒11套在驅動電機10外側并固定安裝在驅動電機轉動軸的一端上；在側板9的a側，驅動電機轉動軸的另一端上固定安裝有一第三同步帶輪1，驅動電機10轉動時可直接帶動主動卷筒11和第三同步帶輪I轉動。
第一轉軸13和第二轉軸12通過第一單向軸承6分別轉動安裝有第一同步帶輪5和第二同步帶輪7。三個同步帶輪通過同步帶3相連,使之轉動步速和轉向一致,第一單向軸承6和第二單向軸承15的作用力方向相反。第一轉軸13和第二轉軸12上通過扭力限制器14分別轉動安裝有第一被動卷筒
4和第二被動卷筒8，在扭力限制器14作用下，被動卷筒與其對應的轉軸有相對轉動或者是相對轉動的趨勢時，會存在有不大于扭力限制器14設定值的扭力，此扭力可阻止被動卷筒轉動或帶動被動卷筒轉動。兩個被動卷筒分別繞疊裝配有一適當長度的卷帶2，卷帶2的另一頭都設置在主動卷筒11上。進鈔時，驅動電機10驅動第三同步帶輪I和主動卷筒11正向轉動時，第一單向軸承6空轉滑動，第一同步帶輪5和第二同步帶輪7對第一轉軸13和第二轉軸12不產(chǎn)生作用，第二單向軸承15堵轉，第一轉軸13和第二轉軸12通過扭力限制器14產(chǎn)生阻止第一被動卷筒4和第二被動卷筒8轉動的扭力，主動卷筒11通過卷帶2拉動第一被動卷筒4和第二被動卷筒8克服扭力限制器14扭力作正向轉動，此時主動卷筒11，卷帶2以及被動卷筒的線速度保持一致。通常，出鈔時主動卷筒11上必定繞有卷帶2，驅動電機10驅動第三同步帶輪I和主動卷筒11反向轉動時，此時主動卷筒11釋放出卷帶2，第三同步帶輪I以大傳動比帶動第一同步帶輪5和第二同步帶輪7反向轉動,第二單向軸承15空轉,側板9對第一轉軸13和第二轉軸12不產(chǎn)生作用，第一單向軸承6堵轉，第一同步帶輪5和第二同步帶輪7對第一轉軸13和第二轉軸12產(chǎn)生作用，帶動第一轉軸13和第二轉軸12作反向轉動，第一轉軸13和第二轉軸12通過扭力限制器14以相對第一被動卷筒4和第二被動卷筒8滑動時產(chǎn)生恒定扭力的方式帶動第一被動卷筒4和第二被動卷筒8作反向轉動，第一被動卷筒4和第二被動卷筒8反向轉動收緊主動卷筒11釋放出的卷帶2。此時主動卷筒11,卷帶2以及被動卷筒的線速度保持一致。在上述機構的控制原理中，進鈔時，一旦驅動電機10快速停止轉動，主動卷筒11將受驅動電機10制動力矩作用，快速減速停止；被動卷筒因為受到扭力限制器14提供的與運動方向相反的扭力，減速轉動至停止，在主動卷筒11停止的時間內(nèi)，被動卷筒轉動距離大于主動卷筒11轉動距離，造成卷帶10不能繃直，而影響下一次進鈔。如何保證在進鈔時，驅動電機停止轉動后，卷帶仍能處于繃直狀態(tài)，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于單一動力緩存機構的控制方法和控制系統(tǒng)，以保證在進鈔時，驅動電機停止轉動后，卷帶仍能處于繃直狀態(tài)。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案一種基于單一動力緩存機構的控制方法，所述單一動力緩存機構包括主動卷筒、驅動電機、被動卷筒和卷帶，所述主動卷筒設置于所述驅動電機上，所述主動卷筒和所述被動卷筒通過所述卷帶相連，包括步驟I)在所述驅動電機需要停機時，測出所述主動卷筒的轉動慣量I1、主動卷筒的半徑R、被動卷筒的半徑r和被動卷筒的轉動慣量I2 ；2)控制所述驅動電機的制動力矩M1 (，其中，M2為被動卷筒的扭力矩。優(yōu)選地，上述基于單一動力緩存機構的控制方法中，所述步驟I)具體為在所述驅動電機的停機指令發(fā)出后，實時檢測所述主動卷筒的半徑R，以及所述被動卷筒的半徑r，并分別計算出主動卷筒的轉動慣量I1和被動卷筒的轉動慣量12。一種基于單一動力緩存機構的控制系統(tǒng)，所述單一動力緩存機構包括主動卷筒、驅動電機、被動卷筒和卷帶，所述主動卷筒設置于所述驅動電機上，所述主動卷筒和所述被動卷筒通過所述卷帶相連，包括在所述驅動電機需要停機時，測出所述主動卷筒的轉動慣量I1、主動卷筒的半徑R、被動卷筒的半徑r和被動卷筒的轉動慣量I2的處理裝置；控制所述驅動電機的制動力矩M1 ( I1^M2/(I2^R)的控制器，其中，M2為被動卷筒的扭力矩。優(yōu)選地，在上述基于單一動力緩存機構的控制系統(tǒng)中，所述處理裝置包括實時檢測所述主動卷筒的半徑R所述被動卷筒的半徑r的半徑檢測裝置；根據(jù)測得的所述主動卷筒的質量Hi1和所述主動卷筒的半徑R輸出主動卷筒的轉動慣量I1，根據(jù)測得的所述被動卷筒的質量m2和所述被動卷筒的半徑r輸出被動卷筒的轉動慣量I2的處理單元。從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供的基于單一動力緩存機構的控制方法，通過提高主動卷筒的轉動距離以及運轉時間，繼而使得主動卷筒的停止運轉距離等于被動卷筒的運轉距離，來達到卷帶繃緊的目的。本發(fā)明將驅動電機的制動力矩^控制在小于或等于時，可以確保主動卷筒與被動卷筒在減速過程中一直保持相同的運行狀態(tài)至完全靜止，轉動距離相等，卷帶繃直。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為單一動力緩存機構的主視圖；圖2為單一動力緩存機構的俯視圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的基于單一動力緩存機構的控制方法的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明公開了一種基于單一動力緩存機構的控制方法和控制系統(tǒng)，以保證在進鈔時，驅動電機停止轉動后，卷帶仍能處于繃直狀態(tài)。下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。請參閱圖3，圖3為本發(fā)明實施例提供的基于單一動力緩存機構的控制方法的流程圖。

單一動力緩存機構為與背景技術中公開的緩存機構相同，包括主動卷筒、驅動電機、被動卷筒和卷帶，主動卷筒設置于驅動電機上，主動卷筒和被動卷筒通過卷帶相連。本發(fā)明實施例提供的基于單一動力緩存機構的控制方法，包括步驟SlOl :檢測相關參數(shù)；在驅動電機需要停機時，測出主動卷筒的轉動慣量I1、主動卷筒的半徑R、被動卷筒的半徑r和被動卷筒的轉動慣量I2。步驟S102 :控制電機制動力矩；控制驅動電機的制動力矩M1 ( I1^rm2/ (I2*R)，其中，M2為被動卷筒的扭力矩，被動卷筒的扭力M2通過矩扭力限制器提供，在被動卷筒的矩扭力限制器確定后，那么M2便是一個定值。由于主動卷筒的轉動慣量I1與主動卷筒的質量和半徑有關；被動卷筒的轉動慣量I2與被動卷筒的質量和半徑有關，并且主動卷筒的質量和被動卷筒的質量是定值，因此只要測出主動卷筒的半徑R和被動卷筒的半徑r，便可得到主動卷筒的轉動慣量I1和被動卷筒的轉動慣量12。因此，步驟SlOl具體為在驅動電機的停機指令發(fā)出后，實時檢測主動卷筒的半徑R，以及被動卷筒的半徑r，并分別計算出主動卷筒的轉動慣量I1和被動卷筒的轉動慣量12。下面介紹M1 ((I2*R)的推導過程，以及本發(fā)明的核心思路。在驅動電機停止的時間內(nèi)，我們定義主動卷筒的轉動距離為L1,被動卷筒的轉動距離為L2,驅動電機停止時間為^被動卷筒停止時間為t2，卷帶運行速度為V，主動卷筒的轉動慣量為I1 (I=EmiTi2 )，驅動電機的制動力矩為M1，被動卷筒的轉動慣量為I2 ( I=Em^rf )，扭力限制器提供給被動卷筒的扭力矩為M2。主動卷筒的半徑為R，被動卷筒的半徑為r，主動卷筒停止運行時初始角速度為O1，停止過程中角加速度為Λ ωι，被動卷筒停止運行時初始角速度為ω2，停止過程中角加速度為Λ ω2，所以可以得出ω 1=v/R①；ω 2=v/r②；主動卷筒減速停止的角加速度為Δ ω !=M1Zl1③；被動卷筒減速停止的角加速度為Λ CO2=M2/12④；由公式①，②，③，④，可以推導出主動卷筒停止時間為 != ω J Δ ω J=V^I1/ (R^M1) ⑤；被動卷筒停止時間為t2= ω J Δ ω2=ν*Ι2/ (r*M2) ⑥；
由公式⑤，⑥，可以推導出理想情況下，主動卷筒與被動卷筒都在做均勻減速運動，主動卷筒的轉動距離為Lj == — *V*￥*I, / (R*M,) ; ；
22被動卷筒的轉動距離為L2 = -*v*t 2 = -*v*v*I 2/ (r*M2) ;根據(jù)前述結論，當L2I1時，卷帶不能繃緊。為確保卷帶繃直，L1至少要等于L2,由公式⑦，⑧，可以推導出公式Δ L= - *v2 * [12 / (r*M2) -I1/ (R=^=M1)]⑨即Λ L=O時，卷帶繃直。在不改變卷筒本身特征情況下，增大M2或者減小M1是繃緊卷帶的途徑。但實際應用中，增大M2,即增加了進鈔時的機械負載間接迫使電機能提供的力矩增加，同時制動力矩M1也會增大。而減小M1因為受限于驅動電機本身需要提供一定的力矩，制動力矩M1的改變并不突出。減速停止過程從微觀上說，在每一個電機脈沖跳變的區(qū)間內(nèi)，只要瞬間制動力矩ClM1減小到足夠小，從而增加了主動卷筒運轉的時間，L1增大；被動卷筒在扭力限制器的作用下，將速度減小至與主動卷筒相同的速度，與主動卷筒保持相同的運動狀態(tài)。根據(jù)公式⑨，I2/(r*M2)將小于或等于Iy(R^dM1)。即被動卷筒的瞬間運轉距離小于或等于主動卷筒瞬間運轉距離。宏觀上說，即增加了主動卷筒的停止運轉時間，使主動卷筒的停止運轉距離等于被動卷筒的運轉距離，最終實現(xiàn)卷帶繃直。進一步說，在主動卷筒每一個減速區(qū)間內(nèi)，因為最終保持相同運行狀態(tài)，主動卷筒
減速過程中轉動距離為c^L1=I * (V1I1-V12) =lsI1/ (Ri 5^dM1),被動卷筒減速過程中轉動距離為
權利要求
1.一種基于單一動力緩存機構的控制方法，所述單一動力緩存機構包括主動卷筒、驅動電機、被動卷筒和卷帶，所述主動卷筒設置于所述驅動電機上，所述主動卷筒和所述被動卷筒通過所述卷帶相連，其特征在于，包括步驟 1)在所述驅動電機需要停機時，測出所述主動卷筒的轉動慣量I1、主動卷筒的半徑R、被動卷筒的半徑r和被動卷筒的轉動慣量I2 ； 2)控制所述驅動電機的制動力矩M1(，其中，M2為被動卷筒的扭力矩。
2.如權利要求I所述的基于單一動力緩存機構的控制方法，其特征在于，所述步驟I)具體為在所述驅動電機的停機指令發(fā)出后，實時檢測所述主動卷筒的半徑R，以及所述被動卷筒的半徑r，并分別計算出主動卷筒的轉動慣量I1和被動卷筒的轉動慣量12。
3.一種基于單一動力緩存機構的控制系統(tǒng)，所述單一動力緩存機構包括主動卷筒、驅動電機、被動卷筒和卷帶，所述主動卷筒設置于所述驅動電機上，所述主動卷筒和所述被動卷筒通過所述卷帶相連，其特征在于，包括 在所述驅動電機需要停機時，測出所述主動卷筒的轉動慣量I1、主動卷筒的半徑R、被動卷筒的半徑r和被動卷筒的轉動慣量I2的處理裝置； 控制所述驅動電機的制動力矩M1 ( I1^M2/(I2^R)的控制器，其中，M2為被動卷筒的扭力矩。
4.如權利要求3所述的基于單一動力緩存機構的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理裝置包括 實時檢測所述主動卷筒的半徑R所述被動卷筒的半徑r的半徑檢測裝置； 根據(jù)測得的所述主動卷筒的質量Hl1和所述主動卷筒的半徑R輸出主動卷筒的轉動慣量I1，根據(jù)測得的所述被動卷筒的質量m2和所述被動卷筒的半徑r輸出被動卷筒的轉動慣量I2的處理單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于單一動力緩存機構的控制方法，單一動力緩存機構包括主動卷筒、驅動電機、被動卷筒和卷帶，主動卷筒設置于驅動電機上，主動卷筒和被動卷筒通過卷帶相連，包括步驟1)在驅動電機需要停機時，測出主動卷筒的轉動慣量I1、主動卷筒的半徑R、被動卷筒的半徑r和被動卷筒的轉動慣量I2；2)控制驅動電機的制動力矩M1≤I1*r*M2/(I2*R)，其中，M2為被動卷筒的扭力矩。本發(fā)明將驅動電機的制動力矩M1控制在小于或等于I1*r*M2/(I2*R)時，可以確保主動卷筒與被動卷筒在減速過程中一直保持相同的運行狀態(tài)至完全靜止，轉動距離相等，卷帶繃直。本發(fā)明還公開了一種基于單一動力緩存機構的控制系統(tǒng)。
文檔編號B65H5/06GK102700965SQ20121016876
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權日2012年5月25日
發(fā)明者哈龑雯, 梁國有, 殷發(fā)志 申請人:廣州廣電運通金融電子股份有限公司