卷筒纸收卷装置和卷筒纸放卷装置的制作方法

本实用新型涉及一种卷筒纸收卷装置和卷筒纸放卷装置。

背景技术：

本申请人的申请号为201820704345.9的实用新型专利申请“一种卷筒纸放卷装置”中，公开了一种宽度窄，结构紧凑的卷筒纸放卷设备。

本申请人的申请号为201810525070.7的实用新型专利申请“一种放卷裁切设备”中，公开了一种各功能模块能重新布局、灵活组合，整个设备占地面积小的放卷裁切设备。

在印刷行业，卷筒纸放卷单元是一种常见机构，例如柔版印刷机，商标印刷机，卷筒纸裁切机等等，但是这些机构过于庞大笨重，不太适合在快印行业使用，其控制系统也很难适应小型化、模块化、通用性强、容易扩展等要求。

图1为常规的被动放卷模式示意图。纸带1在牵引电机带动的驱动轮6和压紧轮2的作用下被拉出，通过驱动电机调速来实现所需要的纸带拉速V，通过磁粉制动器4提供一个反向的制动力矩T，来实现所需要的张力F，其中F=T/R，R为纸卷3的半径。随着纸卷3放卷，R是变化的，所以还需要一个距离传感器5来测量R的值。在快印行业采用这样的控制系统不足之处主要有以下几点；

1.由F=T/R，可知要保持纸张张力恒定，纸卷半径R值越大，制动力矩T要求越大，磁粉制动器的价格越高体积越大，不利于设备低成本和小型化；

2.距离传感器价格非常昂贵，不利于设备低成本；

3.距离传感器输出的是模拟信号，磁粉制动器的控制信号也是模拟信号，所以如果采用PLC控制需要增加模拟输入输出模块，不利于设备低成本；

4.如果采用第三方的张力控制器，一方面价格昂贵，一方面底层控制不开放，不利于功能上的扩展，不利于设备低成本及易扩展性；

5.被动放卷模式只能用于放卷，如果需要收卷，需要做大的改动才能实现，不利于设备通用性。

采用其他的放卷方法，由于存在变化的卷纸半径R，速度V和张力F还存在耦合问题，要同时实现速度V和张力F的调节，也都存在类似的问题，成本和体积都很难减小。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适合快印店行业收放卷装置控制系统，结构紧凑，搭建容易，成本低廉，可实现纸张张力调节，可根据U型下垂纸张高度调节放卷速度达到与后续加工单元同步。

为了实现本实用新型，本实用新型提供一种卷筒纸放卷装置，所述放卷装置包括纸带驱动轮和纸卷摩擦放卷单元，所述卷筒纸在所述纸卷摩擦放卷单元和所述纸带驱动轮的作用下进行卷筒纸放卷，所述纸带驱动轮由力矩驱动。

更进一步，所述力矩驱动由力矩电机、工作在力矩模式下的伺服电机，或带磁粉离合的普通电机来完成。

更进一步，所述纸卷摩擦放卷单元通过皮带或者摩擦辊摩擦所述纸卷表面进行卷筒纸放卷。

更进一步，所述力矩驱动的力矩T与纸张张力F的控制关系为T=F*r，其中r为所述纸带驱动轮的半径。

本实用新型还提供一种卷筒纸收卷装置，所述收卷装置包括纸带驱动轮和纸卷摩擦收卷单元，所述卷筒纸在纸卷摩擦收卷单元和纸带驱动轮的作用下进行卷筒纸收卷，其特征在于，所述纸带驱动轮由力矩驱动。

更进一步，所述力矩驱动由力矩电机、工作在力矩模式下的伺服电机，或带磁粉离合的普通电机来完成。

更进一步，所述纸卷摩擦收卷单元通过皮带或者摩擦辊摩擦所述纸卷表面进行卷筒纸收卷。

更进一步，所述力矩驱动的力矩T与纸张张力F的控制关系为T=F*r，其中r为所述纸带驱动轮的半径。

采用上面的技术后，整个系统控制与纸卷半径R无关，同时实现了线速度V与纸张张力F的解耦，所以大大简化了控制难度；与纸卷半径R无关，所以无需距离传感器，减低了成本；采用小型力矩电机替代了磁粉制动器与张力控制器，成本和体积都是后者的零头；力矩电机自带控制器，价格低廉，无需考虑PLC模拟控制模块；由于系统非常简单，搭建容易，控制也很容易，故障少；放卷电机只要反向驱动，放卷装置就变成收卷装置，通用性强，收卷与放卷可以互相通用。

附图说明

图1为常规的被动放卷模式示意图；

图2为本实用新型的控制方案的原理图。

具体实施方式

下面结合附图来说明本实用新型的具体实施方案。

图2为本实用新型的控制方案的原理图。纸张驱动采用皮带14摩擦放卷，放卷线速度即为皮带线速度，也就是说无论卷纸15半径R如何改变，放卷线速度与牵引电机的转速比例关系不会发生改变，这大大简化了整个系统和控制要求。

纸带11前端牵引采用力矩电机驱动，通过力矩电机带动驱动轮16，在驱动轮16和压紧轮12的作用下，纸带11被拉出。纸卷15的直径为R，通过压在纸卷15上的皮带14摩擦放卷，摩擦皮带由皮带驱动轮13驱动。根据力矩电机特性，无论线速度V如何改变，力矩电机输出的牵引力矩是恒定的。根据力学分析，可以列出下面的等式：

其中，T为驱动力矩，F为纸张张力，r为驱动辊半径，ß为摩擦系数，ɷ为转速，J为转动惯量，dɷ/dt为角加速度，由于转速ɷ值比较小，所以后两项可以忽略，即

由于r值也不大，所以T选值不用太大，也就是说选择一个小型力矩电机就可以满足要求。

从分析可以看出，本实用新型的技术方案具有以下优点：

1、整个系统控制与纸卷半径R无关，同时实现了线速度V与纸张张力F的解耦，所以大大简化了控制难度；

2、与纸卷半径R无关，所以无需距离传感器，减低了成本；

3、采用小型力矩电机替代了磁粉制动器与张力控制器，成本和体积都是后者的零头；

4、力矩电机自带控制器，价格低廉，无需考虑PLC模拟控制模块；

5、由于系统非常简单，搭建容易，控制也很容易，故障少；

此外，只要放卷电机和摩擦皮带反向驱动，放卷装置就变成收卷装置，通用性强，收卷与放卷可以互相通用。

需要指出的是，力矩驱动除力矩电机，还有工作在力矩模式下的伺服电机，或带磁粉离合的普通电机，等等方式；摩擦放卷除皮带摩擦，还可以是摩擦辊等等。这些都是本实用新型要保护的。

本实用新型可用于快印行业的窄卷幅、低速度环境，结构紧凑，搭建容易，成本低廉，可实现纸张张力调节，能根据U型下垂纸张高度调节放卷速度达到与后续加工单元同步。

最后应说明的是：以上实施例仅用适用于传统宽度的以说明而非限制本实用新型的技术方案，本领域的普通技术人员可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围内。