专利名称：用于加速后备绕卷的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在带材加工机器，特别是绕卷旋转式印刷机的带状物体退绕装置中加速备用绕卷的装置。
在具有自动更换绕卷的退绕装置中，为确定更换绕卷步骤的投入点等，需要给定后备绕卷从零到带材速度的加速时间，这个时间已在一已知控制装置(DE-PS2619236)中被预先给定。根据下述理由，所要求的加速时间应该尽可能地精确。当给定的加速时间过长时，加速到印刷机轨道速度的后备绕卷有一个附加的继续转动，直到这个给定的加速时间结束。这样就增大了下述危险，即绕卷的用于粘合的粘合端部松开并导致错位粘合或必需中断绕卷更换过程，并用手工进行粘合。反之，当实际上需要的加速时间大于预定加速时间，会引起紧接在加速后的粘合过程推迟，其可能的后果是退绕中的原绕卷的剩余卷材在进行粘合前已用完，使自动粘合失败。在所有情况下，都会导致机器停转并产生废纸。
了解后备绕卷的惯性矩对退绕装置是有利的。根据欧洲专利申请18555，可以根据测出的后备绕卷加速到带材速度所需的时间来计算此后备绕卷的惯性矩。这样做的缺点是，在加速过程出现停机制动的情况下，还不能利用惯性矩以得到后备绕卷的受控制的制动矩。因此当一个小的绕卷用过份大的制动力作停机制动时，使皮带传动装置中的粘合端部和中轴传动装置中的锥形体上的轴套都会受到很大的负载。在第一种情况下，将发生粘合端部移位并导致错位粘合。在第二种情况下，由于绕卷轴套的损坏，需要降低带材速度继续印刷，或者甚至导致该绕卷的脱离，随之而来的是印刷中断。还有一个缺点是，后备绕卷的加速是以恒定转矩实现的。在小的后备绕卷情况下，会使粘合端部受到很大负载，也会导致粘合端的松开及上述后果。
本发明的目的在于，提供一种避免错位粘合及因此减少废纸和机器停转时间的装置。
本发明是以下述任务为根据的提供了一种在带状物体退绕装置中加速后备绕卷的装置，该装置包括一个用于后备绕卷的受控制的传动装置;一个其圆周速度的测量值发送器;一个计算和存储单元，它由用于圆周速度和后备绕卷转速的测量值发送器及一个用于带材速度的测量值发送器输入信号;一个在其后面连接有转速调节器的调整装置，该转速调节器与传动装置的控制机构相接;通过该装置，可保证及时求出后备绕卷的加速时间及其惯性矩，并保护了粘合端部。
根据本发明，该任务采取如下方法解决用于后备绕卷的圆周速度的测量值发送器将信号传送给一个微分元件，微分元件的输出与一个比较环节的实际值输入端相接，比较环节的给定值输入端与一个给定值发送器相连，其输出端与一个调整装置相连，传动装置的控制机构的串联电路中的一个电流互感器和给定值发送器接到计算和存储单元。
因而，全部后备绕卷均与它们大小及惯性矩无关地总是以相同的、可预选的、保持恒定的切线加速度进行加速。这样，可根据非常简单的数学关系准确计算出达到加工机器中现有带材速度的任意时刻所需的后备绕卷的加速度时间。这样及时得到的加速度时间可以最佳地确定出备用绕卷辊的加速度开始时刻，从而防止了被加速的绕卷在粘合前做了不必要的旋转或过晚达到带材速度以及原绕卷在完成粘合前已用完。因此，避免了出现与废纸和机器停转相关的错误粘合。
根据本发明的装置还可以在加速度过程初始时确定后备绕卷的惯性矩。这样，在加速旋转中作停机制动时，制动力矩可根据惯性矩来定值。对于一个小的绕卷，由此在圆周传动中可保护粘合端部，在中轴传动中可保护绕卷轴套，并且降低了错粘、机器停转、印刷速度减慢或绕卷脱出的危险。从惯性矩可以很容易地求得绕卷质量，提供作为例如加工机的过程数据使用。
最后，以相同的切线加速度加速所有后备绕卷还带来一个优点，即使对小的绕卷，粘合端部也没有加大的惯性力，从而消除了脱粘的危险。
下面根据几个实施例进一步解释本发明。
附图为加速备用绕卷的装置的方块图，其中，
图1具有皮带传动的装置;
图2具有中轴传动的装置。
图1所示的加速装置包括一个双臂绕卷支架1，它支承原绕卷2和后备绕卷3。带材4从原绕卷2上退绕并送给加工机器，例如印刷机。该带材驱动具有带材脉冲发送器6的带材引导辊5，该脉冲发送器6与计算和存储单元7相接。绕卷支架1的两臂分别装有旋转脉冲发送器8、9，绕卷每旋转一周，它们就发送一个脉冲。附属于后备绕卷的旋转脉冲发送器(在图中是旋转脉冲发送器8)借助于转换装置10与计算和存储单元7相连。后备绕卷3上有传动皮带11，它与直流电机12形成传动连接。后者又进一步与测速发电机13和旋转脉冲发送器14相耦合。旋转脉冲发送器14与计算和存储单元7连接，而测速发电机13向微分元件15输入，微分元件15的输出端与比较元件16的实际值输入端相连。比较元件16的给定值输入端与计算和存储单元7相连，比较元件16的输出端与调整装置17相连。后者与转速调节器18相接，转速调节器18输出给作为控制机构的直流电动机12。在直流电机12的电枢电流回路中有电流互感器19，它经过电流电压变换器20与计算和存储单元7相连接，后者又与调整装置17相连接。
在后面的说明中所使用的符号表示如下at切线加速度atBr切线延迟D后备绕卷的直径f函数IM加速电机的电枢电流JZ中轴传动装置的惯性矩JG皮带传动装置的惯性矩JK绕卷支座(锥形体)的惯性矩JR后备绕卷的惯性矩K1至K9常数MAG皮带传动装置的传动力矩MAZ中轴传动装置的传动力矩MBrG皮带制动装置的制动矩MBrZ中轴制动装置的制动矩MR绕卷支座的摩擦力矩MRG皮带传动装置的摩擦力矩
m备用绕卷的质量N每个圆周脉冲的圆周路径n加速电机的转速S每个带材脉冲的带材路径TV时间间隔ta加速时间VB带材速度VU圆周速度ZB带材脉冲的数目ZD旋转脉冲的数目ZU圆周脉冲的数目ω加速电机的角速度在一个无需更详细描述的更换绕砉讨校蟊溉凭 需粘附在临近用完的原绕卷2的带材4上。为此，后备绕卷3要借助于直流电机12将其圆周速度VU从零加速到带材速度VB。这是利用恒定的切线加速度at来完成的，它以一个电压的形式预先给定到比较元件16上。这个给定值存贮在计算和存贮单元7中。还可以设置另一个给定值发送器，例如一个电位计，它与计算和存贮单元7及比较元件16相连。切线加速度的实际值是在微分元件15中经过使测速发电机13的电压对时间的微分得出的作为电压的值，并送到比较元件16。利用在此求得的与给定值的偏差值，在调整装置17中推导出调节量的大小。根据该调节量作出反应的转速调节器18使直流电机12的转速进行相应的改变。
根据切线加速度恒定时每个时间单位中圆周速度提高的线性关系，后备绕卷3所需要的加速时间ta为ta＝ (VB)/(at) (1)或ta＝K1·VB(2)其中K1＝ 1/(at) (3)为常数。
在计算和存贮单元7中，由通过一个给出的时间间隔TV中的带材脉冲发送器6的带材脉冲ZB的数目和每个带材脉冲代表的平面路径S，根据公式VB＝ (ZB·S)/(TV) (4)求得平面速度VB。
对于皮带传动时加速电机的传动力矩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)求得后备绕卷3的惯性矩JR为其中传动力矩MAG是直流电机12的电枢电流IM的一个已知函数MAG＝f(IM)。
电枢电流IM的值由电流互感器19提供，并借助于电流电压转换器20变换成电压，送给计算和存贮单元7。
利用公式(8)和下列常数K3＝ (K2)/4 (9)K4＝ (MRG·K2)/4 (10)K5＝ (JG·K22)/4 (11)K6＝ (MR)/2 (12)K7＝JK(13)将公式(7)变换为JR＝[ (f IM·K3-K4)/(at) -lj]·D2- (K6·D)/(at) -K7(14)
常数是由退绕特性确定了的，电枢电流的函数也是确定的，并且切线加速度at已给出。后备绕卷3的初始直径D将在其第一圈旋转时由旋转脉冲发送器8的两个脉冲ZD间的圆周脉冲发送器14的圆周脉冲ZU的数目和每个圆周脉冲的圆周路径N根据下式D＝ (ZU·N)/(π) (15)在计算和存贮单元7中求得。因此现在可借助于计算和存贮单元7进行惯性矩JR的计算。
同时也可以计算出后备绕卷的质量mm＝ (8JR)/(D2) (16)并可用作为例如加工机的过程数据。
与加速时起作用的各有效分量相似，也可根据惯性矩JR计算出用于后备绕卷的皮带制动的制动力矩MBrGMBrG＝-MRG+JG·atBr·K2+ (4JR·atBr)/(D2·K2) + (4JK·atBr)/(D2·K2) + (2MR)/(D·K2) ，(17)其中切线加速度atBr是预先给定的。在停机制动情况下，由计算和存贮单元7计算出的制动力矩MBrG以电压的形式送入调整装置17。调整装置据此中止对后备绕卷3的加速度调整，并控制转速调节器18，使得以四象限工作方式工作的直流电机12产生制动力矩。
在实施例中，后备绕卷的加速是借助于电机来完成的。另举一个例子，如果后备绕卷的传动由工作机的主传动装置通过电动耦合器作为控制机构来实现时，本发明也可被应用。由耦合器传递的转矩与激励电流的关系以及由耦合器使惯性矩JG改变的常数K5送给计算和存贮单元。
图2所示的加速装置包括一个双臂绕卷支架21，它支承原绕卷22和后备绕卷23、带材24从原绕卷22上退绕并通过带材引导辊25传送，该引导辊装有一个与计算和存贮单元26相连接的带材脉冲发送器27。在后备绕卷23的绕卷主轴上连接着直流电机29，在原绕卷22的绕卷主轴30上连接着直流电机31。绕卷支架21的两臂分别装有旋转脉冲发送器32、33，绕卷每旋转一周，它们就发送一个脉冲。借助于转换装置34、35，总是使附属于后备绕卷的直流电机和旋转脉冲发送器起作用，在图2中，即旋转脉冲发送器32与计算和存储单元26相连，直流电机29与转速调节器36的输出相连。在后备绕卷23的外围上设有一个辊子37，在其上耦合有一个与计算和存贮单元26相连的圆周脉冲发送器38和测速发电机39，后者输入到微分元件40。微分元件的40输出送到比较元件41的实际值输入端，其给定值输入端与计算和存贮单元26相连接，比较元件的输出端与调整装置42相连接。后者的输出送到转速调节器36。在直流电机29、31的电枢电流回路中设有电流互感器43，它经过电流电压变换器44与计算和存贮单元26相连，后者又与调整装置42相连接。
在更换绕卷过程中，后备绕卷23需粘附在临近用完的原绕卷22的带材24上。为此，后备绕卷23要借助于直流电机29将其圆周速度VU从零加速到带材速度VB。这是利用恒定的切线加速度at来完成的，它以电压形式预先给定到比较元件41上。存贮这个切线加速度at的给定值的计算和存贮单元26起给定值发送器的作用。切线加速度的实际值是在微分元件40中经过使测速发电机39的电压对时间的微分得出的作为电压的值，并送到比较元件41。利用在此求得的与理论值的偏差值，在调整装置17中推导出调节量的大小。根据该调节量作出反应的转速调节器36使直流电机29的转速进行相应的改变。
为求出后备绕卷23的加速时间ta，与第一个实施例中的公式(2)一样得到ta＝K1·VB(2)其中K1＝ 1/(at) (3)为常数。
同样，根据公式(4)VB＝ (ZB·S)/(TV) (4)由通过一鲈は雀ǖ氖奔浼涓鬞V中的带材脉冲发送器27的带材脉冲ZB的数目和每个带材脉冲代表的带材路径S求得带材速度VB。
对于中轴传动时，加速电机的传动力矩MAZ有
MAZ＝ (2JR·at)/(D) + (2JZ+JK·at)/(D) +MR(18)由公式(19)得出该后备绕卷23的惯性矩JR为JR＝ (MAZ·D)/(2at) -JZ-JK- (MR·D)/(2at) (19)其中传动力矩MAZ是直流电机29的电枢电流IM的一个已知函数MAZ＝f(IM) (20)电电枢电流IM的值由电流互感器43提供，并借助于电流电压转换器44以电压形式送入计算和存贮单元26。
根据公式(20)和下列常数K8＝ (MR)/2 (21)K9＝JZ+JK(22)将公式(19)变为JR＝[ (f(IM))/2 -K8]· (D)/(at) -K9(23)
其中常数K8及K9是由退绕装置特性确定了的，电枢电流的函数也是确定的，并且切线加速度at已给出。求后备绕卷23的初始直径D与皮带传动的加速装置时一样，在其第一圈旋转时，根据公式(15)D＝ (ZU·N)/(π) (15)由旋转脉冲发送器32的两个脉冲ZD间的圆周脉冲发送器38的圆周脉冲ZU的数目和每个圆周脉冲代表的圆周路径N在计算和存贮单元26中求得。因此现在可借助于计算和存贮单元26，根据式(23)对惯性矩JR进行计算。
同时也可以根据公式(16)计算出后备绕卷23的质量mm＝ (8JR)/(D2) (16)与加速时起作用的分量相似，也可根据惯性矩JR计算出用于后备绕卷23中轴制动的制动力矩MBrZMBrZ＝ (2JR·atBr)/(D) + (2(JZ+JK)·at)/(D) -MR(24)其中切线加速度atBr是预先给定的。在停机制动情况下，由计算和存贮单元26计算出的制动力矩MBrz以电压的形式送入调整装置42。调整装置据此中止对后备绕卷23的加速度调整，并控制转速调节器36，使得以四象限工作方式工作的直流电机29产生制动力矩。
在实施例中，绕卷支架设有两个臂。本发明也可应用于三臂绕卷支架的情况。
在应用本发明时，也可由模拟测量值发送器供给计算和存贮单元信号。对于后备绕卷的转速，测量值发送器也可每一圈发送出一个脉冲序列，因此，可以用每圈的脉冲与计算出的脉冲的比例关系作为系数写入公式(15)。同样，也可以用一个数字发生器替代微分元件的控制，必要时需接入一个数模转换器。微分元件与计算和存贮单元也可以设置在用于测量后备绕卷圆周速度的通用测量值发送器上。
权利要求
1.一种在带状物体退绕装置中加速后备绕卷的装置，该装置包括一个用于后备绕卷的受调整的传动装置；一个用于其圆周速度的测量值发送器灰桓黾扑愫痛娲⒌ピ捎糜谠仓芩俣群秃蟊溉凭碜俚牟饬恐捣⑺推骷耙桓鲇糜诖乃俣鹊牟饬恐捣⑺推魇淙胄藕牛灰桓鲈谄浜罅佑凶俚鹘谄鞯牡髡爸茫米俚鹘谄饔氪爸玫目刂苹瓜嗔黄涮卣髟谟冢糜诤蟊溉凭 3，23)的圆周速度的测量值发送器将信号供给微分元件(15，40)，微分元件的输出与比较元件(16，41)的实际值输入端相连，比较环节的给定值输入端与给定值发送器相连，比较环节的输出端与调整装置(17，42)相连，在传动装置控制机构的串联电路中的电流互感器(19、43)和给定值发送器连接到计算和存贮单元(7，26)。
全文摘要
本发明涉及一种用于在带状物体退绕装置中加速后备绕卷的装置，这种装置特别应用于印刷机中。后备绕卷包括一个传动调整装置，它与一个给定值发送器、一个输入圆周速度的测量值的微分元件和一个计算与存贮单元相连接，给定值发送器和一个电流互感器与测量值发送器均与该计算存储单元相连接。从而，后备绕卷以相同的、可预选的、恒定的切线加速度加速，与惯性矩无关，为此可及时计算出加速时间和惯性矩。
文档编号B65H19/16GK1036743SQ89101698
公开日1989年11月1日 申请日期1989年3月27日 优先权日1988年3月28日
发明者乌尔里希·赛弗尔特, 赖讷·利波尔德 申请人:莱比锡“韦尔那·兰伯茨”国营联合复印厂