一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法
【专利摘要】本发明公开了一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，首先进行手工穿料并确保放卷牵引机组、n色印刷机组和收卷牵引机组间料带无冗余，消除放卷区域及收卷区域料带的冗余，然后清空各机组伺服电机编码器值，再将放卷机组伺服电机正向转动一周并记录其编码器值后重新消除放卷区域及收卷区域料带的冗余，并分别记录放卷牵引机组伺服电机和放卷机组伺服电机的编码器值，根据料带长度守恒原则计算出放卷、收卷滚筒初始半径。本发明一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，解决了直接测量法存在的效率低和误差明显的问题，提高了设备控制精度，同时提高了设备自动化程度和生产效率。
【专利说明】一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于卷筒料印刷设备自动控制【技术领域】，具体涉及一种自动获取卷筒料印 刷设备收放卷初始半径的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，按卷筒料机组式印刷设备的传动方式，可将印刷设备分为机械长轴传动印 刷设备和无轴传动印刷设备两类。在机械长轴印刷设备中，各印刷机组动力来源于主电动 机，通过一根机械长轴，再由曲轴、齿轮、凸轮、棘轮、皮带轮、曲柄连杆等机械机构把动力传 递到各个部分，并以此来保证各单元的运动同步。然而，在机械长轴传动方式下，系统传动 存在精度有限且缺乏柔性、扭性干扰会随着机械长轴传递、功率在传递分配上有损失、机组 单元无法单独调试、机械磨损导致精度下降等缺点。
[0003] 随着伺服系统与现场总线技术的快速发展，利用伺服电机替代传统机械长轴的无 轴传动技术已十分广泛地应用于高速机组式印刷设备。无轴传动也称电子轴传动，是指由 电机取代中间机械传动装置，直接为负载提供动力的一种传动方式，其系统本质上是一个 伺服系统。对比机械长轴传动可以发现，无轴传动印刷设备应用单独的伺服电机驱动各印 刷色组，控制系统内部产生一个虚拟的电子轴，各个伺服驱动器之间通过总线进行数据的 可靠交换和高速通讯，以保证各个伺服电机的相位（印版滚筒相位）严格同步，并跟随这个 虚拟电子轴同步运转，实现机械长轴的功能。无轴传动的各单元动力驱动是相互独立的，分 别由各个独立的电机按照程序指令驱动，以满足特定运转速度、运转精度及印刷工艺要求。
[0004] 放卷和收卷滚筒的初始半径，是卷筒料机组式印刷设备的重要参数，直接关系到 张力控制系统的稳定性和准确性，从而影响印刷质量和生产效率。然而，经过我们实践调 查，无论在机械长轴传动方式下，还是在无轴传动方式下，卷筒料机组式印刷设备控制系统 都未能实现自动求取放卷和收卷滚筒的初始半径，依旧靠传统的直接测量的方法获得。直 接测量法一方面降低了生产效率，另一方面存在着比较明显的测量误差，是制约卷筒料机 组式印刷设备自动化程度提升和控制精度提高的重要问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，解 决了直接测量法存在的效率低和误差明显的问题。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方 法，基于无轴传动卷筒料机组式印刷设备，首先进行手工穿料并确保放卷牵引机组、η色印 刷机组和收卷牵引机组间料带无冗余，消除放卷区域及收卷区域料带的冗余，然后清空各 机组伺服电机编码器值，再将放卷机组伺服电机正向转动一周并记录其编码器值后重新消 除放卷区域及收卷区域料带的冗余，并分别记录放卷牵引机组伺服电机和放卷机组伺服电 机的编码器值，根据料带长度守恒原则计算出放卷、收卷滚筒初始半径。
[0007] 具体包括以下步骤：
[0008] 步骤I :进行手工穿料，确保放卷牵引机组、η色印刷机组和收卷牵引机组间料带 被张紧，即料带无冗余；
[0009] 步骤2 :放卷区域料带冗余的消除
[0010] 设定放卷区域料带张力值Ff，令放卷机组的伺服电机反向缓慢转动，直到第一摆 辊采集到的料带张力达到Ff时停止伺服电机转动，此时放卷区域料带冗余长度已被消除， 料带处于张紧状态；
[0011] 步骤3 :收卷区域料带冗余的消除
[0012] 设定收卷区域料带张力值Fs，令收卷机组的伺服电机正向缓慢转动，直到第二摆 辊采集到的料带张力达到F s时停止伺服电机转动，此时收卷区域料带冗余长度已被消除， 料带处于张紧状态；
[0013] 步骤4 :清零各机组伺服电机的编码器值；
[0014] 步骤5 :放卷机组伺服电机正向转动一周
[0015] 令放卷机组伺服电机正向旋转一周，其他各机组的伺服电机保持不动，读取并存 储此时放卷机组伺服电机的编码器值M f，此时，放卷区域料带处于松弛状态，即冗余状态；
[0016] 步骤6 :放卷区域料带重新消除冗余
[0017] 令放卷牵引机组的伺服电机、η色印刷机组的伺服电机和收卷牵引机组的伺服电 机正向同步缓慢转动，直到放卷区域料带张力重新达到F f的设定值，此时，放卷区域料带重 新被拉紧，读取并存储放卷牵引机组伺服电机的编码器值Mq;
[0018] 步骤7 :收卷区域料带重新消除冗余
[0019] 为了使收卷区域料带重新被张紧，令收卷机组的伺服电机正向转动，直到收卷区 域料带张力重新达到匕的设定值，此时，收卷区域料带重新被拉紧，读取并存储收卷机组的 伺服电机的编码器值M s;
[0020] 步骤8 :计算放卷、收卷滚筒初始半径
[0021] 因为放卷牵引机组的驱动辊半径Rq为常量，所以，若放卷牵引机组伺服电机旋转 一周其编码器反馈值记为Β,，则放卷牵引机组伺服电机转动过程中走过的料带长度L q为：
[0022]
【权利要求】
1. 一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其特征在于，基于无轴传动 卷筒料机组式印刷设备，首先进行手工穿料并确保放卷牵引机组、η色印刷机组和收卷牵引 机组间料带无冗余，消除放卷区域及收卷区域料带的冗余，然后清空各机组伺服电机编码 器值，再将放卷机组伺服电机正向转动一周并记录其编码器值后重新消除放卷区域及收卷 区域料带的冗余，并分别记录放卷牵引机组伺服电机和放卷机组伺服电机的编码器值，根 据料带长度守恒原则计算出放卷、收卷滚筒初始半径。
2. 如权利要求1所述的一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其特征 在于，具体包括以下步骤： 步骤1 :进行手工穿料，确保放卷牵引机组（2)、η色印刷机组（3)和收卷牵引机组（4) 间料带被张紧，即料带无冗余； 步骤2 :放卷区域料带冗余的消除 设定放卷区域料带张力值Ff，令放卷机组（1)的伺服电机反向缓慢转动，直到第一摆辊 (6) 采集到的料带张力达到匕时停止伺服电机转动，此时放卷区域料带冗余长度已被消除， 料带处于张紧状态； 步骤3 :收卷区域料带冗余的消除 设定收卷区域料带张力值Fs，令收卷机组（5)的伺服电机正向缓慢转动，直到第二摆辊 (7) 采集到的料带张力达到匕时停止伺服电机转动，此时收卷区域料带冗余长度已被消除， 料带处于张紧状态； 步骤4 :清零各机组伺服电机的编码器值； 步骤5 :放卷机组伺服电机正向转动一周 令放卷机组（1)伺服电机正向旋转一周，其他各机组的伺服电机保持不动，读取并存 储此时放卷机组（1)伺服电机的编码器值Mf，此时，放卷区域料带处于松弛状态，即冗余状 态； 步骤6 :放卷区域料带重新消除冗余 令放卷牵引机组（2)的伺服电机、η色印刷机组（3)的伺服电机和收卷牵引机组（4)的 伺服电机正向同步缓慢转动，直到放卷区域料带张力重新达到Ff的设定值，此时，放卷区域 料带重新被拉紧，读取并存储放卷牵引机组（2)伺服电机的编码器值M q; 步骤7 :收卷区域料带重新消除冗余 为了使收卷区域料带重新被张紧，令收卷机组（5)的伺服电机正向转动，直到收卷区 域料带张力重新达到匕的设定值，此时，收卷区域料带重新被拉紧，读取并存储收卷机组 (5)的伺服电机的编码器值Ms; 步骤8 :计算放卷、收卷滚筒初始半径 因为放卷牵引机组（2)的驱动辊半径Rq为常量，所以，若放卷牵引机组（2)伺服电机 旋转一周其编码器反馈值记为Β,，则放卷牵引机组（2)伺服电机转动过程中走过的料带长 度Ltl为：
对放卷滚筒而言，正转一周释放的料带长度即为放卷滚筒周长，若放卷滚筒初始半径 记为Rf，则放卷滚筒释放料带长度LfS : Lf= 2 π R f (2) 记收卷滚筒初始半径为&，收卷机组（5)伺服电机旋转一周其编码器的反馈值为Bs，则 收卷滚筒收起的料带长度LsS :
因为料带长度守恒，即有Lq= Lf= Ls，所以联立公式（1)、（2)和（3)得到放卷、收卷滚 筒初始半径表达式如下：
由公式⑷可知，只需获取放卷牵引机组（2)伺服电机的编码器值Mq及收卷机组（5) 伺服电机的编码器值Ms，即能够计算出放卷滚筒初始半径Rf和收卷滚筒初始半径R s。
3. 如权利要求2所述的一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其特征 在于，所述步骤2中放卷区域料带张力值FfS 50?100N。
4. 如权利要求2所述的一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其特征 在于，所述步骤3中收卷区域料带张力值匕为50?100N。
5. 如权利要求2所述的一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其特征 在于，所述步骤4中各机组包括放卷机组（1)、放卷牵引机组（2)、n色印刷机组（3)、收卷牵 弓丨机组⑷和收卷机组（5)。
6. 如权利要求1所述的一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其特征 在于，所述无轴传动卷筒料机组式印刷设备包括通过料带依次连接的放卷机组（1)、放卷牵 弓丨机组⑵、n色印刷机组（3)、收卷牵引机组（4)和收卷机组（5)，所述放卷机组（1)、放卷 牵引机组（2)、η色印刷机组（3)、收卷牵引机组（4)和收卷机组（5)的驱动辊分别连接伺 服电机（10)。
7. 如权利要求6所述的一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其特征 在于，所述放卷机组（1)与放卷牵引机组（2)之间设置有第一摆辊（6)，所述收卷牵引机组 (4)与收卷机组（5)之间设置有第二摆辊（7)，所述放卷牵引机组（2)与η色印刷机组（3) 之间设置有第一张力传感器（8)，所述η色印刷机组（3)与收卷牵引机组（4)之间设置有第 二张力传感器（9)。
8. 如权利要求6或7所述的一种自动获取卷筒料印刷设备收放卷初始半径的方法，其 特征在于，所述η色印刷机组（3)由η个印刷机组组成，沿料带运动方向的前2个印刷机组 之间设置有烘干系统（12)，其余各相邻印刷机组之间均设置有光电传感器（11)和烘干系 统（12)，η色印刷机组（3)与第二张力传感器（9)之间也设置有光电传感器（11)和烘干系 统（12)。
【文档编号】B41F13/02GK104512093SQ201410810806
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2014年12月22日 优先权日:2014年12月22日
【发明者】刘善慧, 马利娥, 刘琳琳, 陈一军, 刘定强 申请人:西安理工大学