用于在生产期间测量卷筒纸的未张紧产品长度的系统和方法
【专利摘要】本发明提供了用于确定在张力下穿过印刷机的卷筒纸的未张紧产品长度的系统和方法。控制器确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的跨度内的张紧重复长度；确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的弹性应变；并且根据所述张紧重复长度和所述弹性应变计算在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的未张紧产品长度。
【专利说明】用于在生产期间测量卷筒纸的未张紧产品长度的系统和方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于测量印刷机中卷筒纸的未张紧产品长度的系统和方法。
[0002]本申请与同一日期提交的序列号为N0.13/890, 485、题为“CL0SED-L00P CONTROLOF UNTENS1NED PRODUCT LENGTH ON A WEB PRESS”、代理人案件号为[6003.1280，HEM2013/602]的共有的美国专利申请有关，其全部公开内容在此通过引用并入。
【背景技术】
[0003]在卷筒纸印刷机工业中需要控制最终的未张紧产品的长度。这在利用例如在包装工业中所使用的薄的、低硬度基材工作时尤为重要。一般地，薄的、低硬度基材具有从约
0.0003到约0.0030英寸的厚度,和低于每英寸约500磅的抗拉硬度(tensile stiffness)。这样的材料的非限制性示例是PET膜(0.00048英寸，360磅/英寸)，EUR70膜(0.0026英寸，423磅/英寸)，以及BOPP膜(0.0009英寸，223磅/英寸)。
[0004]为了控制未张紧产品长度，必须首先测量所述长度。在当今的工业中，有时直接测量未张紧产品长度。这可以通过如下实现:从卷筒纸切割出样品，将其平坦而未张紧地铺在工作台上，并通过机械或视频测量系统对其进行测量。
[0005]也已经尝试通过估计给定基材在去除过程张力时将“迅速恢复”的量来定义未张紧产品长度。这种尝试的一个示例是Muller Martini的“Stretch Correct”系统,如在Narro WebTech4_2009,第 12-14 页(2009 年 11 月)中的题为 “Web-offset to gain newfields of applicat1n:StretchCorrect-a striking innovat1n for film printing，，的技术文章中所描述的。
[0006]TecScan’ s Web Ranger系统要求“实时显示每次重复的打印长度测量结果”。TecScan Web Ranger Brochure (2005)。假定该系统如所述的那样工作,相信其最多仅能够接近于拉紧的(张紧的)卷筒纸的重复长度。
【发明内容】
[0007]根据本发明的第一实施例，提供了用于确定在张力下穿过印刷机的卷筒纸的未张紧产品长度的系统和方法。根据该系统和方法，控制器确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的跨度内的张紧重复长度。所述控制器确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的弹性应变，并且根据所述张紧重复长度和所述弹性应变计算在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的未张紧产品长度。
[0008]上述实施例还可以包括其他可选构件和特征。例如:
[0009]根据第一实施例的其它方面，确定所述张紧重复长度的步骤可以包括根据参考重复长度和所述跨度内的速度增益计算所述张紧重复长度。此外，可以根据用于在所述跨度内驱动卷筒纸的电机的驱动设定值计算所述速度增益，其中所述驱动设定值包括用于针对张力的传送增益的驱动设定值和用于针对重复长度的传送增益的驱动设定值。
[0010]根据第一实施例的其它方面，卷筒纸在印刷机的所述跨度内的张紧重复长度可以替代地通过摄像机确定。
[0011]根据第一实施例的又另一方面，确定卷筒纸在印刷机的所述跨度内的张紧重复长度的步骤可以替代地包括测量卷筒纸在所述跨度内的速度V1 ;以及计算张紧重复长度L1,L1 = (trepeat) (V1)，其中t_eat是用于印刷机的印版滚筒印刷一个非重复图像的时间。
[0012]根据第一实施例的再另外的方面，确定弹性应变的步骤可以包括通过传感器测量所述跨度内的张力、确定卷筒纸的硬度、以及根据所述张力和所述硬度计算所述弹性应变。此外，确定卷筒纸的硬度的步骤可以包括测量在两个不同的速度增益处卷筒纸中的张力。此外，所述两个不同的速度增益可以包括在第一电机处的第一速度增益，和在第二电机处的第二速度增益，所述第一电机通过第一辊驱动卷筒纸，所述第二电机通过第二辊驱动卷筒纸。
[0013]根据第一实施例的又另一方面，计算未张紧产品长度的步骤可以包括:在生产运行期间计算随时间t的未张紧产品长度Ltl(t):L0(t) = L1UVd+ ε At))，其中，在任何给定时间t，L0是未张紧产品长度，L1是在所述跨度处的拉紧重复长度，以及ε !是卷筒纸在所述跨度内的弹性应变；并且其中ε i = TjtVEa)，其中T1是在所述跨度处的张力，以及E是卷筒纸模量。
[0014]根据本发明的第二实施例，提供了一种卷筒进纸印刷机，其用于在连续的卷筒纸上印刷并且将所述卷筒纸切割为具有未张紧产品长度的印刷产品。所述印刷机包括印刷单元，所述印刷单元包括印版滚筒、胶印滚筒和压印滚筒，其中所述印版滚筒具有参考重复长度。多个辊位于印刷单元的下游，并且当卷筒纸穿过印刷机时，所述卷筒纸在张力下穿过所述印刷单元和所述多个辊。控制器被配置和布置成当卷筒纸在张力下穿过印刷机时生成所述卷筒纸的未张紧产品长度。所述控制器确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在位于所述多个辊中相邻的一对之间的跨度内的张紧重复长度；确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的弹性应变，并且根据所述张紧重复长度和所述弹性应变计算在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的未张紧产品长度。
[0015]上述第二实施例还可以包括其他可选构件和特征。例如:
[0016]根据第二实施例的另一方面，所述控制器可以通过以下来计算未张紧产品长度:在生产运行期间计算随时间t的未张紧产品长度Ltl (t):L0 (t) = L1UVa+S1 (t))，其中在任何给定时间t，Ltl是未张紧产品长度，L1是在所述跨度处的张紧重复长度，以及ε i是卷筒纸在所述跨度内的弹性应变；并且其中ε i = TjtVEa)，其中T1是在所述跨度处的张力，以及E是卷筒纸模量。
[0017]根据第二实施例的又另一方面，所述印刷机可以包括用于感测跨度内张力的张力传感器，所述控制器被连接到所述传感器以检测所述张力1\。
[0018]根据第二实施例的再另一方面，在上述段落中描述的张力传感器例如可以是第一张紧辊，并且所述第一张紧辊可以是所述多个辊中的一个。所述第一张紧辊可以位于第一从动辊上游并且邻近第一从动辊，其中所述第一从动辊是所述多个辊中的一个。根据第二实施例的还另一方面，所述印刷机可以包括用于检测张力T2的第二张紧辊，并且所述第二张紧辊可以是所述多个辊中的一个。所述第二张紧辊可以位于第二从动辊上游并且邻近第二从动辊，其中所述第二从动辊是所述多个辊中的一个。
[0019]根据本发明的第三实施例，提供了一种用于确定在张力下穿过印刷机的卷筒纸的未张紧产品长度的系统。所述系统包括第一张紧辊、第一辊和第一电机。移动的卷筒纸接触第一张紧辊。第一辊位于第一张紧辊的下游，第一辊驱动卷筒纸，并且第一电机驱动第一辊。卷筒纸的第一跨度在第一张紧辊和第一辊之间伸展。所述系统还包括第二张紧辊、第二辊和第二电机。所述第二张紧辊位于第一辊的下游，并且移动的卷筒纸接触第二张紧辊。第二辊位于第二张紧辊的下游，第二辊驱动卷筒纸，并且第二电机驱动第二辊。卷筒纸的第二跨度在第二张紧辊和第二辊之间伸展。所述系统还包括控制器。所述控制器:通过第一张紧辊检测第一跨度内的张力T1;通过第二张紧辊检测第二跨度内的张力T2 ;并且根据1\、T2、用于第一和第二电机的驱动设定值、所述卷筒纸的卷筒纸厚度(h)，以及参考重复长度(COeef)来计算未张紧产品长度。
[0020]上述第三实施例还可以包括其他可选构件和特征。例如:
[0021]根据第三实施例的另一方面，所述系统还可以包括与第一辊形成第一防滑辊隙的第一托辊，和/或与第二辊形成第二防滑辊隙的第二托辊。替代的，卷筒纸可以布置在围绕所述第一辊和第二辊中至少一个的绞盘缠绕件中。
[0022]根据第三实施例的又另一方面，所述驱动设定值可以包括第一电机的用于针对张力(T1)的传送增益的驱动设定值Ci1、第一电机的用于针对第一跨度的重复长度的传送增益的驱动设定值(^)、第二电机的用于针对张力(T2)的传送增益的驱动设定值(Ci2)、以及第二电机的用于针对第二跨度的重复长度的传送增益的驱动设定值(β 2)。
[0023]根据第三实施例的另一方面，所述控制器可以根据以下公式计算未张紧产品长度(L0):
[0024]L0 = (COeef(1+ Q1) (!+^1) (1+ (h/2)/R1))/(l+T^E)，
E =_I^Tl_
[0025]其中(I+?2) (1+β2) (1+ hJX)- (1+00) (1+βι)(1+1^2)
R2Ri
[0026]并且其中R1是第一辊的半径以及R2是第二辊的半径。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]本发明将参考下述附图进一步描述，图中:
[0028]图1A示出了根据本发明实施例的包括未张紧产品长度测量系统的印刷机。
[0029]图1B示出了可被提供为图1A中防滑辊对600和/或900的替换物的绞盘辊装置。
【具体实施方式】
[0030]如上所述，为了控制未张紧产品长度，必须首先测量所述长度。在当今的工业中，有时直接测量未张紧产品长度。这可以通过如下实现，从卷筒纸切割出样品，将其平坦而未张紧地铺在工作台上，并通过机械或视频测量系统对其进行测量。理论上，通过将跨度设置成零张力并采取直接测量来测量印刷机中印刷产品的未张紧长度也是可行的。这可以通过静态卷筒纸或特殊情况下移动的卷筒纸来完成。
[0031]如上所述，也已经尝试通过估计给定基材在移除过程张力时将“迅速恢复”的量来定义未张紧产品长度。
[0032]还是如上所述，TecScan’ s Web Ranger系统要求“实时显示每次重复的打印长度测量结果”。TecScan Web Ranger Brochure (2005)。虽然 申请人:并不知道TecScan卷筒纸测距仪系统的细节，但相信在所述系统中精密轴角编码器是印刷机上唯一的测量硬件。假定辊和卷筒纸之间没有滑动，这种类型的系统理论上可以测量局部卷筒纸速度。所述卷筒纸速度乘以重复时间(如果已知的话)可以得到测量跨度内的拉紧重复长度。因此，即使所述系统如前所述的工作，相信其最多仅能够接近于拉紧的(张紧的)卷筒纸的重复长度。拉紧(张紧)重复长度的该测量的精度取决于那两个变量的精度。
[0033]虽然未张紧产品长度的直接、离线测量可以被用作QC(质量控制)工具，但可能是消耗时间的以及难以精确执行的。为了执行测量，需要停止卷筒纸并且必须切下样品。然后传送样品到测量区域，在所述测量区域样品可以平坦而光滑地铺开。必须注意不要使材料起皱纹或拉伸材料。由于这是离线测量，其不能用于控制系统中的反馈。
[0034]在印刷机中测量未张紧产品长度提出了其自身的一系列问题。首先，卷筒纸必须被印刷。但是，并不是重复长度被关注的所有的产品都被印刷。其次，在典型的卷筒纸印刷操作中不能在零张力下传送卷筒纸。尝试这样做可能导致起皱纹和/或卷筒纸迂回，特别是对于薄的、低硬度的基材。第三，即使是在可能在零张力下传送卷筒纸的场合，速度也将受到限制。由于不能在正常生产条件下执行这些印刷机中的测量，这些测量不能用作控制系统中的反馈。
[0035]根据对于给定的材料或作业而假定的迅速恢复的量来估计未张紧产品长度将仅提供未张紧产品长度的粗略近似。实际的迅速恢复是过程张力和卷筒纸模量二者的函数，所述卷筒纸模量在作业中可以显著地变化。所述方法还假定生产过程中引入的塑生应变量是已知的(最有可能假定为零)，而情况可能不是这样。此外，这种类型的估计将提供仅用于一次调整的信息，并且不能用作控制系统中的反馈。
[0036]根据本发明的各种实施例，在印刷机运行的同时可以精确地定义未张紧重复长度。实时的、未张紧重复长度反馈将使得能够在生产中进行过程控制。闭环控制将允许无需操作者介入而保持重复长度。当在本领域使用时，术语“重复长度”是指印刷图像重复之前(各)印刷图像在转轮印刷机(rotary printing press)中的长度。在典型的转轮印刷机中，“重复长度”对应于印版滚筒的圆周，有时也被称为印刷机的“裁切长度”。由于在其上印刷图像的卷筒纸是弹性的，印版滚筒的重复长度(参考重复长度)将不同于印刷卷筒纸在张力下的重复长度(张紧或拉紧重复长度)，所述印刷卷筒纸在张力下的重复长度又将不同于在卷筒纸切割成纸张后的印张的重复长度(未张紧重复长度或未张紧产品长度)。当在本文中使用时，术语未张紧重复长度和未张紧产品长度可互换地被使用，如术语张紧重复长度和拉紧重复长度那样。
[0037]在优选实施例中，产品的重复长度(在张力下)和卷筒纸中的应变二者都定义在朝向印刷机末端的跨度内。然后在生产运行期间数学地消除产品中的应变因素以定义未张紧重复长度。可用于提供未张紧重复长度的物理学和数学在下面进行总结。然而，首先，从工程的角度和从印刷工人的角度提供该过程的概况是有帮助的。
[0038]从工程的角度来看，根据本发明的各种实施例，产品的未张紧重复长度可以通过定义其在跨度内的张紧重复长度、然后数学地消除该跨度内的弹性应变因素来计算。张紧重复长度可以通过将测量跨度内的所有增益应用到参考重复长度(裁切长度)来计算。如果卷筒纸的张力及其硬度是已知的，那么可以定义测量跨度内的弹性应变。所述张力是直接的测量结果。所述硬度可以通过在两个不同增益处测量卷筒纸张力来定义。所述未张紧重复长度可以通过改变图像和卷筒纸的相对速度来调整。
[0039]转而从印刷工人的角度来看，产品的未张紧重复长度可以根据本发明的各种实施例通过得到产品在张力下的重复长度、然后减去在释放该张力时其将迅速恢复的量来计算。可以计算在张力下在一跨度内的重复长度，如果在印刷单元(裁切机)处的重复长度和卷筒纸在该跨度内的速度是已知的话。通过了解卷筒纸的张力和卷筒纸的硬度二者，可以得到重复长度将迅速恢复的量。所述张力在印刷机中通过传感器测量。卷筒纸的硬度可以通过将其拉伸两个不同的量并且测量所产生的两个不同的张力来得到。所述未张紧重复长度可以通过改变每放下一次图像有多少卷筒纸通过而被调整。
[0040]图1A示出了印刷机10，其包括在卷筒纸12上印刷的印刷单元100。印刷单元100包括驱动装置110，印版滚筒120，胶印滚筒130，和压印滚筒140。压印滚筒是具有例如由诸如钢或铝的金属制成的外表面的硬质滚筒。胶印滚筒130承载具有由诸如天然或人工合成橡胶的弹性材料制成的外层的印刷胶板。印版滚筒120保持图像载体，例如印刷板。虽然示出了单一印刷单元100，但是应理解的是还可以在印刷单元100的上游设置另外的印刷单元100。驱动装置110可以是驱动印版滚筒、胶印滚筒和压印滚筒的单一电机，或者可以包括多于一个的电机，使得每个滚筒由不同的电机驱动、或者这些滚筒中的两个由一个电机驱动而第三个滚筒由不同的电机驱动。虽然为每个印刷单元示出了单独的电机，但是应理解的是，作为替代，动力轴可以用来从单一电机驱动所有的印刷单元。印刷每个重复长度而花费的时间是:t_eat = 2 π / ω，其中ω是滚筒120以弧度/秒的旋转速度。
[0041]所述印刷机10还可以包括其他后续过程200、300，它们例如可以包括干燥机，冷却卷纸架，切纸机和转向杆。在可选过程200、300之后，卷筒纸12穿过托辊400和张紧辊500。如本领域中已知的，张紧辊500测量卷筒纸中的张力。自所述张紧辊500之后，卷纸筒12穿过在防滑辊对600的辊620和630之间形成的辊隙611。电机610驱动辊620。电机610优选是伺服电机。辊620优选是硬质辊而辊630优选是柔性托辊，以便形成防滑辊隙。辊620通常由诸如钢或铝的金属制成，而辊630通常具有例如由天然或人工合成橡胶制成的弹性敷层。跨度I定义为卷筒纸12在辊500和辊隙611之间的那段。跨度I具有张力T1,拉紧速度V1，拉紧重复长度L1和卷筒纸厚度h。电机610施加基于许多因素的相对于印刷机的参考速度的增益。在本例中，所述增益基于两个因素:a i，用于针对张力T的传送增益的驱动设定值；以及P1，用于针对重复长度L1的传送增益的驱动设定值。如本领域的技术人员将理解的，α和β是本领域中用于编程电机610的设定值。如下所述，V1是VMf、a1、和P1、以及h (卷筒纸厚度)、和R1 (辊620的半径)的函数。替代地，例如基于由编码器或解析器测量时的电机620的旋转速度直接测量V1是可能的。
[0042]在离开辊隙611后，卷筒纸12经过托辊700和张紧辊800。自张紧辊800之后，卷纸筒12穿过在防滑辊对900的辊920和930之间形成的辊隙911。电机910驱动辊920。电机910优选是伺服电机，并且根据％和β2以上述相同的方式驱动辊920。辊920优选是硬质辊而辊930优选是柔性托辊，以便形成防滑辊隙。辊920通常由诸如铝或钢的金属制成，而辊930通常具有例如由天然或人工合成橡胶制成的弹性敷层。跨度2定义为卷筒纸12在辊800和辊隙911之间的那段。跨度2具有张力T2,拉紧速度V2,拉紧重复长度L2和卷筒纸厚度h。如本领域已知的，在辊隙911的下游卷筒纸最终被切割。应该理解的是，其可以通过折页机在线切割，或可以重新缠绕然后以任何其他方式离线切割。在任何情况下，在从卷筒纸上切割之后，纸张将具有未张紧重复长度L。。
[0043]虽然防滑辊对是优选的，但替代的是，辊620、630(和/或920、930)可以被替换为单一硬质辊，所述硬质辊布置为利用如图1B所示的绞盘缠绕件而提供防滑条件。在图1B中，绞盘缠绕件通过一对托辊700’、700”而在辊620 (或920)上被实现。
[0044]通过施加已知的修改到参考重复长度(在本领域中通常也被称为裁切长度)，所述拉紧重复长度被计算。这些修改包括施加到下游电机￠10或910)的速度增益或α2、β2)，所述电机控制所关心的跨度(I或2)中的卷筒纸速度。另一修改考虑了卷筒纸厚度(h)对用于控制其速度的整个辊上的卷筒纸的“节线”的影响。对于给定印刷机上的给定印刷作业，这些修改可以容易且准确地确定。当采用如电机(610或910)的伺服驱动装置时，所述增益可以是用于控制所述伺服驱动装置的精确设定值。卷筒纸的“节线修改”中的任何误差将是非常小的，因为所述修改是01/2)/?:很小的数(卷筒纸的厚度，h)的一半除以相对大的数(从动辊的半径&)。通过将跨度中的卷筒纸张力除以其模量，该跨度中的应变被计算G1 = T/E)。在优选实施例中，所述跨度的张力使用许多商业上可得到的技术而被直接测量。在图1中，例如，张紧辊500用于跨度1，而张紧辊800用于跨度2。在该优选实施例中，通过将两个不同跨度上的张力差除以这两个跨度中的应变差，卷筒纸的模量被确定(E =Λ T/ Λ ε )。所述应变差则又根据速度\、V2和VMf被确定如下:Λ ε=(V2-V1)Arefo由于张力和应变测量都可以在生产运行期间进行，因此模量(E)可以在生产运行期间计算。这可能是重要的，因为已知该模量在辊内部和从一个辊到具有相同标称的卷筒纸的下一个辊都是变化的。然后，所述未张紧产品长度可以在生产运行期间计算为L0 (t) = L1U)/(l+Tjt)/E (t))，其中在任何给定时间t，Ltl是未张紧产品长度，L1是在跨度I处的张紧重复长度，T1是在跨度I处的张力，以及E是计算出的模量E。在生产期间使用上述过程可以提供未张紧产品长度的精确反馈。
[0045]还可以提供其他的实施例、替代方案和加强方案。可以使用摄像机或复数个摄像机直接测量拉紧产品长度。在印刷工业中这些测量系统是可用的。还可以通过测量卷筒纸速度并且使其乘以产生重复的时间(例如，图像滚筒旋转一周)来计算所述拉紧重复或产品长度。卷筒纸速度可以使用许多装置(例如，激光速度传感器)直接测量，或使用精密编码器和防滑托辊而间接测量。根据基材的一致性和工艺要求，卷筒纸厚度可以是一次性由操作员输入的或者是实时测量的。实时卷筒纸厚度测量系统是容易得到的。在上述优选实施例中，通过将两个不同跨度中的张力差除以这两个跨度中的应变差来定义所述卷筒纸的模量。还可以通过记录在同一跨度上两个不同应变处的张力来定义所述卷筒纸的模量。但是这将不能提供实时的模量值。所述模量还可以是操作员输入的或从预先建立的查找表中拉出的。
[0046]未张紧重复长度发生器产生随时间的未张紧重复长度计算值Ltl (t)。如本领域技术人员将理解的，对该随时间的未张紧重复长度u(t)的计算，例如可以通过计算机，处理器，或PLC执行软件来实现。替代地，其可以完全在硬件中实现，例如，实现为ASIC( “专用集成电路”)、FPLD( “现场可编程逻辑器件”)，或在离散硬件中通过其他方式实现。当在本文中使用时，术语控制器被定义为包含上述内容的任意或全部，包括:包含一个或多个计算机、处理器或PLC执行软件的控制器；完全在硬件中实现，例如，实现为ASIC、FPLD、或其他离散硬件的控制器；以及前述内容的组合。图1示出了这样的控制器950，其产生该随时间的未张紧重复长度计算值Ltl(t)。在图1的示例中，发生器950可以从张紧辊500和800接收随时间⑴的输入，并且还可以接收施加到下游驱动装置610、910的速度增益(αρβρα2、β2)。为了便于说明省略了各连接，但本领域技术人员将理解，所述速度增益可以要么从这些驱动装置本身、要么例如从为这些驱动装置提供速度增益的控制系统接收。
[0047]如下是在图1A的系统中的生产期间可以如何确定未张紧重复长度的非限制性示例:
[0048]变量
[0049]1、常量=R1 =辊620的半径
[0050]R2=辊920的半径
[0051]2、来自用于印刷机的作业数据:
[0052]COeef =参考重复长度
[0053]h =卷筒纸厚度
[0054]3、用于驱动装置610和910的驱动设定值:
[0055]α 17 α2分别是针对跨度I和2中的张力的传送增益
[0056]β1? β2分别是针对跨度I和2中的重复长度的传送增益
[0057]4、传感器反馈:
[0058]T1=跨度I中的张力
[0059]T2=跨度2中的张力
[0060]根据这些变量，可以在图1A的系统中的生产期间确定所述未张紧重复长度，如下所示:
[0061]AA1 = LQ(1+ε上其中Ltl =未张紧重复长度，ε i =跨度I处的应变，以及L1 =应变I处的张紧重复长度
[0062]B) L0 = L1/(1+ ε
[0063]L1被定义为L1 = (tEEPEAT) (V1)，其中tKEPEAT =用于印版在印版滚筒转动一整周来印刷图像的时间，以及V1 =卷筒纸速度1，得到:
[0064]OL1 = (2 Ji / ω EEPEAT) (VEEF(1+ α ^ (1+ β (1+ (h/2) /R1))
[0065]D) Veef — ( ω ΕΕΡΕΑΤ) (Reef)
[0066]将D带入C并且消去ω ΕΕΡΕΑΤ得到:
[0067]Ε) L1 = (2 31 Reef) (1+ α (1+ β J (1+ (h/2) /R1)
[0068]F) COeef = 2 3? Rkef,其中 COkef =参考重复长度，例如 700mm。
[0069]将F带入E得到:
[0070]G) L1 = COeef (1+ a 丄)(1+ β J (1+ (h/2) /R1)
[0071]S1被定义如下:
[0072]H) ε i = I/E，其中E =卷筒纸模量
[0073]将G和H带入B得到:
[0074]J) L0 = (COeef(1+ a D (1+ β J (1+ (h/2) /R1)) / (l+T^E)
[0075]所述卷筒纸模量E可以被计算为
r ? 、E = ΔΤ
[0076]K) 一
Δε
、Ae= V” VI
[0077]L)~
VREF
[0078]Μ) Δ ε = (VREF(1+ 2) (1+β2) (1+(h/2)/R2) - (1+ J (1+D (1+^/2)/?))/
Vref
[0079]N) Δ ε = (1+°°2)(1+β2)(1+ (h/2)/R2)- (1+ 00 ^ (1+β ^ (1+ (h/2)/R1)
[0080]P) ΔΤ = T2-T1
[0081]将N和P带入K得到:
E =_ T?- Ti___
[0082]Q) (I +?2) (1+β2) (1+ h/2)- (l+oci) (l+pi)(l+h/2)
R2Ri
[0083]最后，将Q带入J得到未张紧重复长度L。。
[0084]在上述说明书中，本发明已经参照特定的示例性实施方式及其示例进行描述。然而，很显然在不偏离如所附的权利要求中描述的本发明的宽泛精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。因此说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的。
【权利要求】
1.一种用于确定在张力下穿过印刷机的卷筒纸的未张紧产品长度的方法，包括使用控制器来: 确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的跨度内的张紧重复长度； 确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的弹性应变；以及根据所述张紧重复长度和所述弹性应变，计算在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的未张紧产品长度。
2.如权利要求1所述的方法，其中确定所述张紧重复长度的步骤包括根据参考重复长度和所述跨度内的速度增益计算所述张紧重复长度。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述速度增益根据用于在所述跨度内驱动卷筒纸的电机的驱动设定值被计算，所述驱动设定值包括用于针对张力的传送增益的驱动设定值和用于针对重复长度的传送增益的驱动设定值。
4.如权利要求1所述的方法，其中确定所述弹性应变的步骤包括: 通过传感器测量所述跨度内的张力， 确定卷筒纸的硬度，以及 根据所述张力和所述硬度计算所述弹性应变。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述确定卷筒纸的硬度的步骤包括测量在两个不同的速度增益处卷筒纸中的张力。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述两个不同的速度增益包括在第一电机处的第一速度增益，和在第二电机处的第二速度增益，所述第一电机通过第一辊驱动卷筒纸，所述第二电机通过第二辊驱动卷筒纸。
7.如权利要求1所述的方法，其中计算所述未张紧产品长度的步骤包括: 在生产运行期间计算随时间t的未张紧产品长度LtlU): L0 (t) = L1 (t)/(l+S1 (t))，其中在任何给定时间t，Ltl是未张紧产品长度，L1是在所述跨度处的拉紧重复长度，以及ε i是卷筒纸在所述跨度内的弹性应变； 并且其中ε i = T1 (t)/E(t)，其中T1是在所述跨度处的张力，以及E是卷筒纸模量。
8.如权利要求1所述的方法，其中卷筒纸在印刷机的所述跨度内的张紧重复长度通过摄像机确定。
9.如权利要求1所述的方法，其中确定卷筒纸在印刷机的所述跨度内的张紧重复长度的步骤包括: 测量卷筒纸在所述跨度内的速度V1 ;以及 计算张紧重复长度L1为L1 = (trepeat) (V1)，其中t_eat是用于印刷机的印版滚筒印刷一个非重复图像的时间。
10.一种卷筒进纸印刷机，其用于在连续的卷筒纸上印刷并且将所述卷筒纸切割为具有未张紧产品长度的印刷产品，所述印刷机包括: 印刷单元，所述印刷单元包括印版滚筒、胶印滚筒和压印滚筒，所述印版滚筒具有参考重复长度； 位于所述印刷单元下游的多个辊，当卷筒纸穿过印刷机时，所述卷筒纸在张力下穿过所述印刷单元和所述多个辊； 控制器，其被配置和布置成当卷筒纸在张力下穿过印刷机时生成所述卷筒纸的未张紧产品长度，所述控制器确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在位于所述多个辊中相邻的一对之间的跨度内的张紧重复长度、确定在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的弹性应变、并且根据所述张紧重复长度和所述弹性应变计算在卷筒纸在张力下穿过印刷机时卷筒纸在印刷机的所述跨度内的未张紧产品长度。
11.如权利要求10所述的印刷机，其中所述控制器通过以下来计算所述未张紧产品长度: 在生产运行期间计算随时间t的未张紧产品长度LtlU): L0 (t) = L1 (t)/(l+S1 (t))，其中在任何给定时间t，Ltl是未张紧产品长度，L1是在所述跨度处的张紧重复长度，以及ε ,是卷筒纸在所述跨度内的弹性应变； 并且其中ε i = T1 (t)/E(t)，其中T1是在所述跨度处的张力，以及E是卷筒纸模量。
12.如权利要求11所述的印刷机，其中还包括用于感测跨度内张力的张力传感器，所述控制器被连接到所述传感器以检测所述张力！\。
13.如权利要求12所述的印刷机，其中所述张力传感器是第一张紧辊，并且其中所述第一张紧辊是所述多个辊中的一个，所述第一张紧辊位于第一从动辊上游并且邻近第一从动辊，其中所述第一从动辊是所述多个辊中的一个。
14.如权利要求13所述的印刷机，包括用于检测张力T2的第二张紧辊，并且其中所述第二张紧辊是所述多个辊中的一个，所述第二张紧辊位于第二从动辊上游并且邻近第二从动辊，其中所述第二从动辊是所述多个辊中的一个。
15.一种用于确定在张力下穿过印刷机的卷筒纸的未张紧产品长度的系统，所述系统包括: 第一张紧辊，移动的卷筒纸接触所述第一张紧辊； 第一辊，其位于所述第一张紧辊的下游，所述第一辊驱动卷筒纸，卷筒纸的第一跨度在所述第一张紧辊和所述第一辊之间伸展； 第一电机，其驱动所述第一辊； 第二张紧辊，其位于所述第一辊的下游，移动的卷筒纸接触所述第二张紧辊； 第二辊，其位于所述第二张紧辊的下游，所述第二辊驱动卷筒纸，卷筒纸的第二跨度在所述第二张紧辊和所述第二辊之间伸展； 第二电机，其驱动所述第二辊；以及 控制器，所述控制器通过第一张紧辊检测第一跨度内的张力T1，所述控制器通过第二张紧辊检测第二跨度内的张力T2，所述控制器根据1\、T2、用于第一和第二电机的驱动设定值、所述卷筒纸的卷筒纸厚度(h)、以及参考重复长度(COkef)来计算未张紧产品长度。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述驱动设定值包括所述第一电机的用于针对张力T1的传送增益的驱动设定值a 1、所述第一电机的用于针对第一跨度的重复长度的传送增益的驱动设定值P1、所述第二电机的用于针对张力T2的传送增益的驱动设定值Ci2、以及所述第二电机的用于针对第二跨度的重复长度的传送增益的驱动设定值β 2。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述控制器根据以下公式计算未张紧产品长度
1.L0 = (COeef (1+ a J (1+ β ^ (1+ (h/2) /R1)) / (1+VE)， E =_Tr T, _ 其中 (I +0C2) (1+β2) (1+ m- (1+?0 (1+βι)(1+^2)RaRi 并且其中R1是第一辊的半径以及R2是第二辊的半径。
18.如权利要求15所述的系统，还包括第一托辊，所述第一托辊与所述第一辊形成第一防滑棍隙。
19.如权利要求18所述的系统，还包括第二托辊，所述第二托辊与所述第二辊形成第二防滑辊隙。
20.如权利要求15所述的系统，其中卷筒纸布置在围绕所述第一辊和所述第二辊中至少一个的绞盘缠绕件中。
【文档编号】G01B21/06GK104139606SQ201410289019
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2013年5月9日
【发明者】D·J·道利, D·M·珀杜, D·E·基夫阿贝 申请人:高斯国际美洲公司