專利名稱：用于加速后備繞卷的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在帶材加工機器，特別是繞卷旋轉(zhuǎn)式印刷機的帶狀物體退繞裝置中加速備用繞卷的裝置。
在具有自動更換繞卷的退繞裝置中，為確定更換繞卷步驟的投入點等，需要給定后備繞卷從零到帶材速度的加速時間，這個時間已在一已知控制裝置(DE-PS2619236)中被預(yù)先給定。根據(jù)下述理由，所要求的加速時間應(yīng)該盡可能地精確。當(dāng)給定的加速時間過長時，加速到印刷機軌道速度的后備繞卷有一個附加的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，直到這個給定的加速時間結(jié)束。這樣就增大了下述危險，即繞卷的用于粘合的粘合端部松開并導(dǎo)致錯位粘合或必需中斷繞卷更換過程，并用手工進行粘合。反之，當(dāng)實際上需要的加速時間大于預(yù)定加速時間，會引起緊接在加速后的粘合過程推遲，其可能的后果是退繞中的原繞卷的剩余卷材在進行粘合前已用完，使自動粘合失敗。在所有情況下，都會導(dǎo)致機器停轉(zhuǎn)并產(chǎn)生廢紙。
了解后備繞卷的慣性矩對退繞裝置是有利的。根據(jù)歐洲專利申請18555，可以根據(jù)測出的后備繞卷加速到帶材速度所需的時間來計算此后備繞卷的慣性矩。這樣做的缺點是，在加速過程出現(xiàn)停機制動的情況下，還不能利用慣性矩以得到后備繞卷的受控制的制動矩。因此當(dāng)一個小的繞卷用過份大的制動力作停機制動時，使皮帶傳動裝置中的粘合端部和中軸傳動裝置中的錐形體上的軸套都會受到很大的負載。在第一種情況下，將發(fā)生粘合端部移位并導(dǎo)致錯位粘合。在第二種情況下，由于繞卷軸套的損壞，需要降低帶材速度繼續(xù)印刷，或者甚至導(dǎo)致該繞卷的脫離，隨之而來的是印刷中斷。還有一個缺點是，后備繞卷的加速是以恒定轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)的。在小的后備繞卷情況下，會使粘合端部受到很大負載，也會導(dǎo)致粘合端的松開及上述后果。
本發(fā)明的目的在于，提供一種避免錯位粘合及因此減少廢紙和機器停轉(zhuǎn)時間的裝置。
本發(fā)明是以下述任務(wù)為根據(jù)的提供了一種在帶狀物體退繞裝置中加速后備繞卷的裝置，該裝置包括一個用于后備繞卷的受控制的傳動裝置;一個其圓周速度的測量值發(fā)送器;一個計算和存儲單元，它由用于圓周速度和后備繞卷轉(zhuǎn)速的測量值發(fā)送器及一個用于帶材速度的測量值發(fā)送器輸入信號;一個在其后面連接有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的調(diào)整裝置，該轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與傳動裝置的控制機構(gòu)相接;通過該裝置，可保證及時求出后備繞卷的加速時間及其慣性矩，并保護了粘合端部。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)采取如下方法解決用于后備繞卷的圓周速度的測量值發(fā)送器將信號傳送給一個微分元件，微分元件的輸出與一個比較環(huán)節(jié)的實際值輸入端相接，比較環(huán)節(jié)的給定值輸入端與一個給定值發(fā)送器相連，其輸出端與一個調(diào)整裝置相連，傳動裝置的控制機構(gòu)的串聯(lián)電路中的一個電流互感器和給定值發(fā)送器接到計算和存儲單元。
因而，全部后備繞卷均與它們大小及慣性矩?zé)o關(guān)地總是以相同的、可預(yù)選的、保持恒定的切線加速度進行加速。這樣，可根據(jù)非常簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系準確計算出達到加工機器中現(xiàn)有帶材速度的任意時刻所需的后備繞卷的加速度時間。這樣及時得到的加速度時間可以最佳地確定出備用繞卷輥的加速度開始時刻，從而防止了被加速的繞卷在粘合前做了不必要的旋轉(zhuǎn)或過晚達到帶材速度以及原繞卷在完成粘合前已用完。因此，避免了出現(xiàn)與廢紙和機器停轉(zhuǎn)相關(guān)的錯誤粘合。
根據(jù)本發(fā)明的裝置還可以在加速度過程初始時確定后備繞卷的慣性矩。這樣，在加速旋轉(zhuǎn)中作停機制動時，制動力矩可根據(jù)慣性矩來定值。對于一個小的繞卷，由此在圓周傳動中可保護粘合端部，在中軸傳動中可保護繞卷軸套，并且降低了錯粘、機器停轉(zhuǎn)、印刷速度減慢或繞卷脫出的危險。從慣性矩可以很容易地求得繞卷質(zhì)量，提供作為例如加工機的過程數(shù)據(jù)使用。
最后，以相同的切線加速度加速所有后備繞卷還帶來一個優(yōu)點，即使對小的繞卷，粘合端部也沒有加大的慣性力，從而消除了脫粘的危險。
下面根據(jù)幾個實施例進一步解釋本發(fā)明。
附圖為加速備用繞卷的裝置的方塊圖，其中，

圖1具有皮帶傳動的裝置;
圖2具有中軸傳動的裝置。
圖1所示的加速裝置包括一個雙臂繞卷支架1，它支承原繞卷2和后備繞卷3。帶材4從原繞卷2上退繞并送給加工機器，例如印刷機。該帶材驅(qū)動具有帶材脈沖發(fā)送器6的帶材引導(dǎo)輥5，該脈沖發(fā)送器6與計算和存儲單元7相接。繞卷支架1的兩臂分別裝有旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器8、9，繞卷每旋轉(zhuǎn)一周，它們就發(fā)送一個脈沖。附屬于后備繞卷的旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器(在圖中是旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器8)借助于轉(zhuǎn)換裝置10與計算和存儲單元7相連。后備繞卷3上有傳動皮帶11，它與直流電機12形成傳動連接。后者又進一步與測速發(fā)電機13和旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器14相耦合。旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器14與計算和存儲單元7連接，而測速發(fā)電機13向微分元件15輸入，微分元件15的輸出端與比較元件16的實際值輸入端相連。比較元件16的給定值輸入端與計算和存儲單元7相連，比較元件16的輸出端與調(diào)整裝置17相連。后者與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器18相接，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器18輸出給作為控制機構(gòu)的直流電動機12。在直流電機12的電樞電流回路中有電流互感器19，它經(jīng)過電流電壓變換器20與計算和存儲單元7相連接，后者又與調(diào)整裝置17相連接。
在后面的說明中所使用的符號表示如下at切線加速度atBr切線延遲D后備繞卷的直徑f函數(shù)IM加速電機的電樞電流JZ中軸傳動裝置的慣性矩JG皮帶傳動裝置的慣性矩JK繞卷支座(錐形體)的慣性矩JR后備繞卷的慣性矩K1至K9常數(shù)MAG皮帶傳動裝置的傳動力矩MAZ中軸傳動裝置的傳動力矩MBrG皮帶制動裝置的制動矩MBrZ中軸制動裝置的制動矩MR繞卷支座的摩擦力矩MRG皮帶傳動裝置的摩擦力矩
m備用繞卷的質(zhì)量N每個圓周脈沖的圓周路徑n加速電機的轉(zhuǎn)速S每個帶材脈沖的帶材路徑TV時間間隔ta加速時間VB帶材速度VU圓周速度ZB帶材脈沖的數(shù)目ZD旋轉(zhuǎn)脈沖的數(shù)目ZU圓周脈沖的數(shù)目ω加速電機的角速度在一個無需更詳細描述的更換繞砉討?，后备葢{ 需粘附在臨近用完的原繞卷2的帶材4上。為此，后備繞卷3要借助于直流電機12將其圓周速度VU從零加速到帶材速度VB。這是利用恒定的切線加速度at來完成的，它以一個電壓的形式預(yù)先給定到比較元件16上。這個給定值存貯在計算和存貯單元7中。還可以設(shè)置另一個給定值發(fā)送器，例如一個電位計，它與計算和存貯單元7及比較元件16相連。切線加速度的實際值是在微分元件15中經(jīng)過使測速發(fā)電機13的電壓對時間的微分得出的作為電壓的值，并送到比較元件16。利用在此求得的與給定值的偏差值，在調(diào)整裝置17中推導(dǎo)出調(diào)節(jié)量的大小。根據(jù)該調(diào)節(jié)量作出反應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器18使直流電機12的轉(zhuǎn)速進行相應(yīng)的改變。
根據(jù)切線加速度恒定時每個時間單位中圓周速度提高的線性關(guān)系，后備繞卷3所需要的加速時間ta為ta＝ (VB)/(at) (1)或ta＝K1·VB(2)其中K1＝ 1/(at) (3)為常數(shù)。
在計算和存貯單元7中，由通過一個給出的時間間隔TV中的帶材脈沖發(fā)送器6的帶材脈沖ZB的數(shù)目和每個帶材脈沖代表的平面路徑S，根據(jù)公式VB＝ (ZB·S)/(TV) (4)求得平面速度VB。
對于皮帶傳動時加速電機的傳動力矩MAG有MAG＝MRG+JG·at·K2+ (4JR·at)/(D2·K2) + (4JK·at)/(D2·K2) + (2MR)/(D·K2) (5)其中K2＝ (ω)/(VU) ＝ (2π·n)/(VU) (6)JR＝ (MAG·D2·K2)/(4at) - (MRG·D2·KX)/(4at) - (JG·D2·K22)/(4at) -JK- (MR·D)/(2at) 。(7)由公式(5)求得后備繞卷3的慣性矩JR為其中傳動力矩MAG是直流電機12的電樞電流IM的一個已知函數(shù)MAG＝f(IM)。
電樞電流IM的值由電流互感器19提供，并借助于電流電壓轉(zhuǎn)換器20變換成電壓，送給計算和存貯單元7。
利用公式(8)和下列常數(shù)K3＝ (K2)/4 (9)K4＝ (MRG·K2)/4 (10)K5＝ (JG·K22)/4 (11)K6＝ (MR)/2 (12)K7＝JK(13)將公式(7)變換為JR＝[ (f IM·K3-K4)/(at) -lj]·D2- (K6·D)/(at) -K7(14)
常數(shù)是由退繞特性確定了的，電樞電流的函數(shù)也是確定的，并且切線加速度at已給出。后備繞卷3的初始直徑D將在其第一圈旋轉(zhuǎn)時由旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器8的兩個脈沖ZD間的圓周脈沖發(fā)送器14的圓周脈沖ZU的數(shù)目和每個圓周脈沖的圓周路徑N根據(jù)下式D＝ (ZU·N)/(π) (15)在計算和存貯單元7中求得。因此現(xiàn)在可借助于計算和存貯單元7進行慣性矩JR的計算。
同時也可以計算出后備繞卷的質(zhì)量mm＝ (8JR)/(D2) (16)并可用作為例如加工機的過程數(shù)據(jù)。
與加速時起作用的各有效分量相似，也可根據(jù)慣性矩JR計算出用于后備繞卷的皮帶制動的制動力矩MBrGMBrG＝-MRG+JG·atBr·K2+ (4JR·atBr)/(D2·K2) + (4JK·atBr)/(D2·K2) + (2MR)/(D·K2) ，(17)其中切線加速度atBr是預(yù)先給定的。在停機制動情況下，由計算和存貯單元7計算出的制動力矩MBrG以電壓的形式送入調(diào)整裝置17。調(diào)整裝置據(jù)此中止對后備繞卷3的加速度調(diào)整，并控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器18，使得以四象限工作方式工作的直流電機12產(chǎn)生制動力矩。
在實施例中，后備繞卷的加速是借助于電機來完成的。另舉一個例子，如果后備繞卷的傳動由工作機的主傳動裝置通過電動耦合器作為控制機構(gòu)來實現(xiàn)時，本發(fā)明也可被應(yīng)用。由耦合器傳遞的轉(zhuǎn)矩與激勵電流的關(guān)系以及由耦合器使慣性矩JG改變的常數(shù)K5送給計算和存貯單元。
圖2所示的加速裝置包括一個雙臂繞卷支架21，它支承原繞卷22和后備繞卷23、帶材24從原繞卷22上退繞并通過帶材引導(dǎo)輥25傳送，該引導(dǎo)輥裝有一個與計算和存貯單元26相連接的帶材脈沖發(fā)送器27。在后備繞卷23的繞卷主軸上連接著直流電機29，在原繞卷22的繞卷主軸30上連接著直流電機31。繞卷支架21的兩臂分別裝有旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器32、33，繞卷每旋轉(zhuǎn)一周，它們就發(fā)送一個脈沖。借助于轉(zhuǎn)換裝置34、35，總是使附屬于后備繞卷的直流電機和旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器起作用，在圖2中，即旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器32與計算和存儲單元26相連，直流電機29與轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器36的輸出相連。在后備繞卷23的外圍上設(shè)有一個輥子37，在其上耦合有一個與計算和存貯單元26相連的圓周脈沖發(fā)送器38和測速發(fā)電機39，后者輸入到微分元件40。微分元件的40輸出送到比較元件41的實際值輸入端，其給定值輸入端與計算和存貯單元26相連接，比較元件的輸出端與調(diào)整裝置42相連接。后者的輸出送到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器36。在直流電機29、31的電樞電流回路中設(shè)有電流互感器43，它經(jīng)過電流電壓變換器44與計算和存貯單元26相連，后者又與調(diào)整裝置42相連接。
在更換繞卷過程中，后備繞卷23需粘附在臨近用完的原繞卷22的帶材24上。為此，后備繞卷23要借助于直流電機29將其圓周速度VU從零加速到帶材速度VB。這是利用恒定的切線加速度at來完成的，它以電壓形式預(yù)先給定到比較元件41上。存貯這個切線加速度at的給定值的計算和存貯單元26起給定值發(fā)送器的作用。切線加速度的實際值是在微分元件40中經(jīng)過使測速發(fā)電機39的電壓對時間的微分得出的作為電壓的值，并送到比較元件41。利用在此求得的與理論值的偏差值，在調(diào)整裝置17中推導(dǎo)出調(diào)節(jié)量的大小。根據(jù)該調(diào)節(jié)量作出反應(yīng)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器36使直流電機29的轉(zhuǎn)速進行相應(yīng)的改變。
為求出后備繞卷23的加速時間ta，與第一個實施例中的公式(2)一樣得到ta＝K1·VB(2)其中K1＝ 1/(at) (3)為常數(shù)。
同樣，根據(jù)公式(4)VB＝ (ZB·S)/(TV) (4)由通過一鱸は雀ǖ氖奔浼涓鬞V中的帶材脈沖發(fā)送器27的帶材脈沖ZB的數(shù)目和每個帶材脈沖代表的帶材路徑S求得帶材速度VB。
對于中軸傳動時，加速電機的傳動力矩MAZ有
MAZ＝ (2JR·at)/(D) + (2JZ+JK·at)/(D) +MR(18)由公式(19)得出該后備繞卷23的慣性矩JR為JR＝ (MAZ·D)/(2at) -JZ-JK- (MR·D)/(2at) (19)其中傳動力矩MAZ是直流電機29的電樞電流IM的一個已知函數(shù)MAZ＝f(IM) (20)電電樞電流IM的值由電流互感器43提供，并借助于電流電壓轉(zhuǎn)換器44以電壓形式送入計算和存貯單元26。
根據(jù)公式(20)和下列常數(shù)K8＝ (MR)/2 (21)K9＝JZ+JK(22)將公式(19)變?yōu)镴R＝[ (f(IM))/2 -K8]· (D)/(at) -K9(23)
其中常數(shù)K8及K9是由退繞裝置特性確定了的，電樞電流的函數(shù)也是確定的，并且切線加速度at已給出。求后備繞卷23的初始直徑D與皮帶傳動的加速裝置時一樣，在其第一圈旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)公式(15)D＝ (ZU·N)/(π) (15)由旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)送器32的兩個脈沖ZD間的圓周脈沖發(fā)送器38的圓周脈沖ZU的數(shù)目和每個圓周脈沖代表的圓周路徑N在計算和存貯單元26中求得。因此現(xiàn)在可借助于計算和存貯單元26，根據(jù)式(23)對慣性矩JR進行計算。
同時也可以根據(jù)公式(16)計算出后備繞卷23的質(zhì)量mm＝ (8JR)/(D2) (16)與加速時起作用的分量相似，也可根據(jù)慣性矩JR計算出用于后備繞卷23中軸制動的制動力矩MBrZMBrZ＝ (2JR·atBr)/(D) + (2(JZ+JK)·at)/(D) -MR(24)其中切線加速度atBr是預(yù)先給定的。在停機制動情況下，由計算和存貯單元26計算出的制動力矩MBrz以電壓的形式送入調(diào)整裝置42。調(diào)整裝置據(jù)此中止對后備繞卷23的加速度調(diào)整，并控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器36，使得以四象限工作方式工作的直流電機29產(chǎn)生制動力矩。
在實施例中，繞卷支架設(shè)有兩個臂。本發(fā)明也可應(yīng)用于三臂繞卷支架的情況。
在應(yīng)用本發(fā)明時，也可由模擬測量值發(fā)送器供給計算和存貯單元信號。對于后備繞卷的轉(zhuǎn)速，測量值發(fā)送器也可每一圈發(fā)送出一個脈沖序列，因此，可以用每圈的脈沖與計算出的脈沖的比例關(guān)系作為系數(shù)寫入公式(15)。同樣，也可以用一個數(shù)字發(fā)生器替代微分元件的控制，必要時需接入一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器。微分元件與計算和存貯單元也可以設(shè)置在用于測量后備繞卷圓周速度的通用測量值發(fā)送器上。
權(quán)利要求
1.一種在帶狀物體退繞裝置中加速后備繞卷的裝置，該裝置包括一個用于后備繞卷的受調(diào)整的傳動裝置；一個用于其圓周速度的測量值發(fā)送器灰桓黽撲愫痛媧⒌ピ捎糜讜倉芩俁群禿蟊溉憑磣俚牟飭恐搗⑺推骷耙桓鲇糜詿乃俁鵲牟飭恐搗⑺推魘淙胄藕?；一各|諂浜罅佑兇俚鶻諂韉牡髡爸茫米俚鶻諂饔氪爸玫目刂蘋瓜嗔黃涮卣髟謨?，用诱婓备葢{ 3，23)的圓周速度的測量值發(fā)送器將信號供給微分元件(15，40)，微分元件的輸出與比較元件(16，41)的實際值輸入端相連，比較環(huán)節(jié)的給定值輸入端與給定值發(fā)送器相連，比較環(huán)節(jié)的輸出端與調(diào)整裝置(17，42)相連，在傳動裝置控制機構(gòu)的串聯(lián)電路中的電流互感器(19、43)和給定值發(fā)送器連接到計算和存貯單元(7，26)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在帶狀物體退繞裝置中加速后備繞卷的裝置，這種裝置特別應(yīng)用于印刷機中。后備繞卷包括一個傳動調(diào)整裝置，它與一個給定值發(fā)送器、一個輸入圓周速度的測量值的微分元件和一個計算與存貯單元相連接，給定值發(fā)送器和一個電流互感器與測量值發(fā)送器均與該計算存儲單元相連接。從而，后備繞卷以相同的、可預(yù)選的、恒定的切線加速度加速，與慣性矩?zé)o關(guān)，為此可及時計算出加速時間和慣性矩。
文檔編號B65H19/16GK1036743SQ89101698
公開日1989年11月1日 申請日期1989年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月28日
發(fā)明者烏爾里希·賽弗爾特, 賴訥·利波爾德 申請人:萊比錫“韋爾那·蘭伯茨”國營聯(lián)合復(fù)印廠