专利名称：用于可变形压辊的张力控制系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及卷筒纸印刷机，尤其涉及用于控制包括两个或更多带有可变形覆盖物的压辊组的印刷机中的张力的方法和设备。
背景技术：
卷筒纸印刷机印刷连续的卷筒纸材料例如纸张。卷筒纸移动经过由相对的压辊形成的辊隙。卷筒纸通过从动压辊在它的路径上移动，从动压辊由各自的压辊驱动器驱动。卷筒纸中的张力必须保持在期望范围内以便实现印刷机平稳的操作。同时，卷筒纸的速度以及因此压辊的旋转速度必须保持相对恒定从而获得良好的印刷产品质量。两个辊隙之间的卷筒纸跨距中的张力可以通过控制下游辊隙中的压辊驱动器的速度来调节。多种类型的压辊已经被用于传统的卷筒纸印刷机中。一些压辊形成有可变形表面层例如聚氨脂。发现带有可变形表面的压辊会提供不很理想的操作，原因是上游卷筒纸跨距中的带-带张力不均勻。因此，形成有可变形表面例如微孔泡沫聚氨脂的压辊被引入(参见编号为 2006/0157924A1的2006年7月20公布的美国专利公布，在此引入作为参考)。发现带有这类可变形表面层的压辊能够克服早期的压辊中不均勻的带-带张力的问题。然而，现已发现带有非刚性覆盖物的任意辊隙具有有效增益，即张力差会穿过压辊的功能，这样如果压辊的下游卷筒纸的张力发生变化时，上游卷筒纸的张力将会发生变化，从而需要附加的张力调节。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种允许调节下游卷筒纸跨距的张力而不会影响上游卷筒纸跨距的方法和设备。本发明提供了一种用于控制具有多组可变形压辊的卷筒纸印刷机中的卷筒纸张力的方法，其中，每组可变形压辊由单独的驱动器驱动，卷筒纸连续地经过每组可变形压辊，每个邻近的可变形压辊组形成其间的卷筒纸片段。调节下游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而设置在下游可变形压辊组和上游可变形压辊组之间的第一卷筒纸片段的张力。然后，调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而使刚好在上游可变形压辊组之前的第二卷筒纸片段上的张力保持恒定。在可选实施例，测量第二卷筒纸片段的第二特性并且基于对第二特性的测量调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性。本发明还提供一种用于控制具有多组可变形压辊的卷筒纸印刷机中的卷筒纸张力的设备，其中，每组可变形压辊由单独的驱动器驱动，卷筒纸连续地经过每组可变形压辊，每个邻近的可变形压辊组形成其间的卷筒纸片段。该设备包括用于调节下游可变形压辊组驱动器的第一特性从而设置第一卷筒纸片段张力的电路，该第一卷筒纸片段位于下游可变形压辊组和上游可变形压辊组之间。该设备还包括用于调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而使刚好在上游可变形压辊组之前的第二卷筒纸片段上的张力保持恒定的控制器。在可选实施例中，设备还包括用于测量第二卷筒纸片段的第二特性的传感器和基于该传感器的测量调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性的控制器。第一特性可以是驱动器的旋转速度。第二特性可以是第二卷筒纸片段的张力、第二卷筒纸片段的速度或者刚好在上游可变形压辊组之前的可变形压辊组的驱动器的转矩量。
连同附图，参见当前优选的虽然是示意性的实施例的如下详细说明，将会更充分地理解本发明的上述和相关目的、特征和优点，其中图1是具有基于从张力传感器提供的反馈信号的闭环控制的本发明的实施例的框图；图2是具有基于从速度传感器提供的反馈信号的闭环控制的本发明的实施例的框图；图3是具有基于从转矩传感器提供的反馈信号的闭环控制的本发明的实施例的框图；并且图4是具有开环控制的本发明的可选实施例的框图。
具体实施例方式图1显示了依照本发明的一个当前优选实施例的设备的框图，该设备用于设置下游卷筒纸的张力而不影响卷筒纸印刷机10中的上游卷筒纸的张力。卷筒纸12由从动辊隙 22,28和34沿箭头14表示的方向移动。辊隙22J8和34分别由压辊20与MJ6与30和 32与36形成。压辊22与MJ6与30和32与36如箭头27所示旋转并且形成有如上所述并且在编号为2006/0157924A1的美国专利公布中更详细地描述的可变形表面。图1中的压辊20 J6和32分别由压辊驱动器38、40和39驱动。压辊驱动器38、 40和39可以是例如电动机或其它类型的适当的驱动器。驱动控制器48、50和49分别向压辊驱动器38、40和39提供控制信号以控制各自的压辊20 J6和32的旋转速度。控制信号由控制器70分别提供给各自的信号线58、60和59上的驱动控制器48、50和49。上游卷筒纸跨距16形成在辊隙22与28之间，而下游卷筒纸跨距18形成在辊隙观与34之间。本领域的普通技术人员很容易就会认识到，可以在本发明的上下文中的印刷机10中设置附加的辊隙，并且本发明的原理同样适用于该情形。张力传感器92直接测量上游卷筒纸跨距16中的张力并且向控制器70提供线93上相应的输出信号。控制器70还包括由操作者用来依照本发明的原理设置下游卷筒纸跨距18的张力的输入60。在图1的实施例中，闭环控制用于在操作者希望改变下游卷筒纸跨距18的张力时将上游卷筒纸跨距16的张力维持在定值下。特别地，当操作者经由输入80输入对上游卷筒纸跨距18的张力调节时，控制器70首先计算控制信号59的更新值，以便驱动控制器49 可以调节压辊驱动器39的旋转速度从而使下游卷筒纸跨距18的张力变成期望值。因为在使用可变形压辊时下游卷筒纸跨距18张力的变化也会导致上游卷筒纸跨距16发生变化，所以控制器70还以维持上游卷筒纸跨距16的张力保持在定值的方式来改变压辊驱动器40 的旋转速度。这就需要在下游卷筒纸跨距18的张力(通过增大压辊驱动器39的速度)增大时减小压辊驱动器40的旋转速度，而在下游卷筒纸跨距18的张力(通过降低压辊驱动器39的速度)减小时增大压辊驱动器40的旋转速度。特别地，从张力传感器92的线路93 上接收信号，将接收的张力信号与期望张力等级相比较并以闭环的方式调节控制信号60， 从而使接收的张力信号和期望张力等级之间比较所得的结果为零。这样，无论操作者如何改变下游卷筒纸18的张力，上游卷筒纸16的张力都会经由张力传感器92提供的反馈信号通过闭环控制自动保持恒定。通过将上游卷筒纸跨距16上的张力保持恒定等级，使下游卷筒纸跨距18上的张力变化对于所有在前的辊隙和跨距都是不可见的。虽然图1的实施例显示了单个控制器独立地设置并且控制压辊驱动器38、39和40 的速度，但是作为本领域的普通技术人员可以很容易地识别，每个压辊驱动器38、39和40 可以独立地控制并且闭环控制仅仅在此示意性实施例中应用，从而控制其张力发生改变的卷筒纸跨距上游的压辊驱动器。当然，作为本领域的普通技术人员之一可以很容易地识别， 本发明的技术可以应用来允许印刷机中任意跨距的调节而不影响任何其它跨距的张力。因此，在图1的实施例中，压辊驱动器38和39显示为通过控制器70来设置，但是也可以通过本领域的普通技术人员已知的其它装置来设置。而且，虽然图1显示了控制器70将张力传感器92的信号与期望值进行比较并且计算反馈控制信号60从而施加给驱动控制器50，但是，如本领域技术人员可以很容易地识别的是，这也可以在使用比较器和其它辅助电路的模拟领域中实现，其中比较器将张力传感器92的模拟信号和表示期望张力设置的预定值进行比较。最后，虽然图1显示了驱动控制器48、49和50与控制器70分离，但是本领域的普通技术人员可以理解，驱动控制器的功能也可以在控制器70内或者独立地在压辊驱动器38、39和40内实现。图2显示了本发明的第一可选实施例，当下游卷筒纸跨距18的张力通过操作者有意发生改变时，也是依靠闭环控制保持上游卷筒纸跨距16的张力保持定值。与图1实施例发生的改变仅仅在于，速度传感器95设置来监视上游卷筒纸跨距16的速度并且向控制器 70提供相应的速度信号98 (张力传感器92省略)。因为卷筒纸跨距的速度与其张力成正比，控制器70将测量的速度信号98与期望速度值相比较并且生成用于连接至压辊驱动器 40的驱动控制器50的控制信号60，其中，因为系统的闭环性质，将会导致测量的速度信号 98和期望的速度值之差迅速地变成零，甚至在下游卷筒纸跨距18上的张力发生变化后亦如此。图3显示了本发明的第二可选实施例，当下游卷筒纸跨距18的张力通过操作者有意发生改变时，也是依靠闭环控制保持上游卷筒纸跨距16的张力保持定值。与图1实施例发生的改变仅仅在于，转矩传感器90设置在压辊驱动器38上向控制器70提供转矩信号 57 (张力传感器92省略)。因为压辊驱动器38的转矩与上游卷筒纸跨距16上的张力成正比，控制器70将测量的转矩信号57与上游卷筒纸跨距16上的期望张力相对应的转矩值相比较并且生成用于连接至压辊驱动器40的驱动控制器50的控制信号60，其中，因为系统的闭环性质，将会导致测量的转矩信号57和期望的转矩值之差迅速地变成零，甚至在下游卷筒纸跨距18上的张力发生变化后亦如此。图4显示了本发明的第三可选实施例，不同于另一个实施例的是，它不依赖闭环控制保持上游卷筒纸跨距16上的张力，由此不需要任意传感器来监视上游卷筒纸跨距16 的张力。或者，当操作者输入下游卷筒纸跨距18的张力变化时，控制器70就基于存储在存储器中的特性自动计算需要用于控制信号59和控制信号60的变化量。这些特性可以借助经验界定或者使用预测模型界定，如本领域普通技术人员之一所理解的那样，例如，控制信号60可以是控制信号59的固定比例。 虽然已经参照优选实施例及其各方面特别地显示了本发明，但是对于本领域普通技术人员显而易见的是各种变化和修改都可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下进行。旨在所附权利要求书解释为包括在此所述的实施例、上面所提到的可选物及其所有等效物。
权利要求
1.一种用于控制具有多组可变形压辊的卷筒纸印刷机中的卷筒纸张力的方法，每组可变形压辊由单独的驱动器驱动，卷筒纸连续地经过每组可变形压辊，每个邻近的可变形压辊组形成其间的卷筒纸片段，所述方法包括的步骤为调节下游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而设置在下游变形压辊组和上游可变形压辊组之间的第一卷筒纸片段的张力；调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而使刚好在上游可变形压辊组之前的第二卷筒纸片段上的张力保持恒定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括如下的步骤测量第二卷筒纸片段的第二特性；以及调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性的步骤基于对第二特性的测量。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一特性是驱动器的旋转速度。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二特性是第二卷筒纸片段的张力。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二特性是第二卷筒纸片段的速度。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第二特性是刚好在上游可变形压辊组之前的可变形压辊组的驱动器的转矩量。
7.一种用于控制具有多组可变形压辊的卷筒纸印刷机中的卷筒纸张力的设备，其中， 每组可变形压辊由单独的驱动器驱动，卷筒纸连续地经过每组可变形压辊，每个邻近的可变形压辊组形成其间的卷筒纸片段，包括调节下游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而设置在下游可变形压辊组和上游可变形压辊组之间的第一卷筒纸片段的张力的装置；以及用于调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而使刚好在上游可变形压辊组之前的第二卷筒纸片段上的张力保持恒定的控制器。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，还包括测量第二卷筒纸片段的第二特性的传感器；以及控制器基于对传感器的测量调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性。
9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，第一特性是驱动器的旋转速度。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，传感器测量第二卷筒纸片段上的张力。
11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，传感器测量第二卷筒纸片段上的速度。
12.如权利要求8所述的设备，其特征在于，传感器测量刚好在上游可变形压辊组之前的可变形压辊组的驱动器中的转矩。
全文摘要
一种用于控制具有多组可变形压辊的卷筒纸印刷机中的卷筒纸张力的方法和设备，其中，每组可变形压辊由单独的驱动器驱动，卷筒纸连续地经过每组可变形压辊并且在其间形成卷筒纸片段。调节下游可变形压辊组的驱动器从而设置第一卷筒纸片段的张力并且控制器调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性从而将第二卷筒纸片段的张力保持恒定。或者，传感器测量第二卷筒纸片段的第二特性并且控制器基于对传感器的测量调节上游可变形压辊组的驱动器的第一特性。
文档编号B41F13/02GK102292212SQ201080004884
公开日2011年12月21日 申请日期2010年1月21日 优先权日2009年1月22日
发明者D·J·道利, D·M·珀杜, M·R·郎谷 申请人:高斯国际美洲公司