高速加工机包括具有外圆周工作面的滚筒,滚筒的圆周速度与卷材的 移动速度同步从而实现高速加工。因此,加工
节距等于滚筒的周长。为了 改变节距,必须更换整个滚筒。这不仅麻烦,而且由于需要保存大量的滚 筒做备用从而导致
费用增加。
迄今为止,解决了滚筒交换型机的问题并提供了可变化的加工节距的 工具交换型(tool-exchange type)高速加工机已经是公知的。
图19A示出了印刷机200的结构,该印刷机是
现有技术中工具交换型 高速加工机的例子(参见日本
专利中请公开NO.2001-260323)。
该印刷机200包括印版滚筒241、压印滚筒243、网纹辊244和墨
水腔 245。
墨水腔245中的墨水转移到网纹辊244的表面上,然后涂覆到与网纹 辊
接触旋转的印版242的凸起表面上。接着将附着在印版242凸起表面上 的墨水涂覆到印刷片240上。压印滚筒243通过伺服
电动机M1246旋转驱 动,转速通过未图示的控制系统控制。印版滚筒241同样通过独立于第一 伺服电动机M1246的第二伺服电动机M2247旋转驱动。印版滚筒241的转 速被独立于压印滚筒的控制系统控制。应该注意的是,印版242与印版滚 筒241的连接是通过用双面粘
胶带262将印版242固定在片状磁体261上 完成的,该磁体261
磁性地连接在印版滚筒241的外圆周上,如图19B所 示。通常,具有固定在磁体上的不同印版242的不同型式的板单元可以预 先准备,因此板单元可以根据需要进行替换。可以理解的是,板的替换非 常简单,因为仅仅需要将板和磁体片一起从印版滚筒上移开,然后将新的 板单元(连同它的磁体)磁性地连接到印版滚筒241的外圆周上。
这种印刷机200的操作将在下面进行描述。
压印滚筒243在预定转速下旋转,该预定转速可以通过安装在控制系 统内的设定装置任意设定。另一方面,印版滚筒241的转速可以在预定的 循环中变化。图19C显示了印版滚筒241转速变化的两种方式。在一个方 式中(i),一个节距包括以低速旋转开始并
加速到预定高速的移动,在该高 速下旋转持续一预定时间段,之后减速到低速,在该低速下旋转持续一预 定时间段,这样的运动被重复进行。在该例子中,高速区为印刷区,在该 高速区中印版滚筒的圆周速度等于印刷片的运行速度,也就是,压印滚筒 的圆周速度。另一种方式(ii)显示了一个例子,其中在印刷间歇过程中的转 速比印刷区的转速快。在该例子中,印刷是以与压印滚筒的圆周速度相同 的圆周速度(低速区)进行的,加速和减速是在不进行印刷的间歇区(非印刷 区)内实现,因此从整体上来看印版滚筒旋转一周所经过的长度刚好等于一 个节距。尽管由上述控制系统设置的一个节距的下限是印版的长度(在卷材 的移动方向上测量)加上加速区和减速区的长度之和时,但一个节距没有上 限。
在该印刷机200中,印版滚筒241的旋转被控制以至于印刷在标记测 试
传感器251测试结果的
基础上在一预
定位置上实现。尤其是,印刷片最 初印刷有标记250(用于剪切、印刷或者其它的操作),因此如果实际存在的 印刷节距通过设定装置进入控制系统,当参考标记的测量通过标记测试传 感器251进行时印刷在节距的任何位置(通过设定装置进行设定)上实现。应 该注意的是,如果卷材上具有预先存在的印刷,在标记测试的基础上会实 现对节距或多或少记录的不准确进行自动补偿,因此印刷总是在适当的位 置上实现。此外,印刷速度适于自动地追随印刷片的移动速度,也就是, 印版滚筒的转速,因此即使印刷速度是变化的,节距也不会存在移位从而 保证满意的印刷。相反,如果卷材上没有预先存在的印刷,当通过设定装 置从外部进入控制系统时,印刷在节距的任意一个位置上实现。同样地, 在这种情况下,印刷速度适于自动地跟随印刷片的移动速度。
上面所描述的印刷机是连续驱动高速加工机的一个例子。下面,将对 现有技术中的间歇式驱动的高速加工机的第二例子进行描述。
现有技术中第二例子通过图20中所示的印刷机300来表示。这是一种 可以间歇式供给印刷介质的印刷机,其中当标签图案连续地印刷在印刷介 质360的辊子上时,例如带有离型纸的标签片上时,印刷通过重复印刷标 签图案的步骤进行,即首先在前进的方向上供给印刷介质,然后以相反的 方向轻微地移动印刷介质,然后再一次在前进方向供给印刷介质从而实现 印刷,通过使相邻的标签图案之间的间距最小来达到消除印刷介质浪费的 目的。
这种间歇式印刷介质供给型印刷机300包括:通常为滚筒的印版滚筒 361,该印版滚筒361用于将标签图案印刷在印刷介质360上;以及适于将 印刷介质夹紧在它自身和印版滚筒361之间的压印滚筒363。印版滚筒361 具有在滚筒上纵向延伸(在垂直于印刷介质供给方向的方向上)的凹陷部 362。印刷机还包括张紧装置,用于使印刷介质抵靠在压印滚筒和供给器 364,365上,从而可以在向前和向后方向上移动印刷介质。
通过这种印刷机,当旋转的印版滚筒361与压印滚筒363相接触时印 刷介质360向前供给从而实现印刷,但是当旋转印版滚筒361的凹陷部362 位于压印滚筒侧时,由于印版滚筒361与压印滚筒363没有接触从而不会 实现印刷,并且在该期间印刷介质向后移动。通过向前和向后重复的供给 印刷介质,标签图案的连续印刷可以被实现(见日本专利
申请公开 NO.2000-52530)。
现有技术中的第一印刷机例子的结构为:当预先印刷在片材上的参考 标记的测量通过标记
测量传感器251进行时,可以在节距(印刷片材通过印 版滚筒旋转一周所移动的长度)的任何一个位置上实现印刷。印刷位置由标 记的节距决定。因此,任意改变印刷位置的节距是困难的。
此外,在现有技术的第一例子中,印版滚筒的转速是可变的,而印刷 片材的供给速度是恒定的。但当片材的非印刷段长度与印版滚筒上的缺少 印版段的圆周长度相比较短时,片材经过非印刷段长度的供给速度由印版 滚筒在缺少印版段的圆周长度上所需的旋转时间来决定。因此,片材的供 给速度,以及该例子中的生产速度一定会显著地降低。
在现有技术的第二例子中,印版滚筒的转速是恒定的而印刷介质的供 给速度是可变的,当印刷介质通过它的非印刷段长度的供给时间与印版滚 筒通过它的凹陷部的圆周长度的旋转时间同步时印刷连续地进行。然而, 当印刷片材的非印刷段的长度与印版滚筒的凹陷部的圆周长度相比较长 时,为了在该较长的片材供给时间内旋转凹陷部,印版滚筒的转速,以及 该例子中的生产速度一定会显著地降低。
在近几年里,市场需求的多样化需要加工小批量的在较宽范围内变化 的产品。从而需要在较宽的尺寸变化范围内变化的卷材以及在较宽的尺寸 变化范围内变化的工具。
本发明高速加工机的第一实施例将在下面参照图1和图2中所示的印 刷机1进行描述。
根据本发明的第一实施例的印刷机1包括卷材10、滚筒11、加工工具 12和对应于片材40的
挤压辊13,分别图示在图19所示的现有技术的例子 1中的印版滚筒41、印版42以及压印滚筒43。印刷机1还包括墨斗2、供 墨辊3,4以及
电机M5。
滚筒11为圆柱形形状并且具有加工工具12,例如通过磁力、
粘合剂或 者类似的方式连接在外周面上的印版、冲模、铸模或者类似结构。
图3示出了滚筒的剖面图,其中:
Lp表示加工工具的圆周长度(下文称之为加工长度);
Lq表示滚筒缺少加工工具部分的圆周长度(下文称之为控制长度);以及
Lp+Lq=πD表示滚筒的周长(在此,D为滚筒的直径)。
图4示出了加工之后的卷材10,其中:
Lp表示被加工工具加工之后的卷材的长度(=加工长度);
L表示卷材没有被加工的长度(称之为空白长度);以及
Lp+L表示节距或者重复长度。
在图4中,交叉线部分表示已加工的部分。
接下来将描述如何控制本发明的高速加工机。
(1)当L>Lq时:
图5示出了在该情况下的滚筒的圆周速度。如果滚筒11与在卷材10 通过空白长度L的时间中的卷材速度V相比在长度(L-Lq)上减速,则在该段 时间中滚筒通过长度L-(L-Lq)=Lq,此后滚筒将与卷材同时通过加工长度Lp。 然后,滚筒的速度在Lp的终端处(被称之为Lp终点)改变,然后这些步骤重 复进行。
(2)当Lq=L时:
在这种情况下,节距=Lp+L=Lp+Lq=πD。滚筒与卷材的速度同步旋转。
(3)当L<Lq时:
图6示出了在该情况下滚筒的圆周速度。它仅仅需要相对于滚筒11在 卷材10通过空白长度L的时间段里的卷材速度V在长度(L-Lq)上加速前进。 然后滚筒通过长度L+(Lq-L)=Lq,此后滚筒与卷材同步地通过加工长度Lp。 接着,滚筒的速度在Lp端点处改变,然后这些步骤重复进行。
应该注意的是,前面所述的用数字控制伴随着下面重要的工况。
尤其是,除非在卷材加速通过空白长度L的时间段里(此后称之为供给 时间)速度改变被终止,否则不可能进入同步阶段(卷材速度=滚筒圆周速 度)。然而,通过电机转矩和和惯性(电机轴转换的)所产生的加速度(或者减 速度)α是有限的。假定用于加速度(或者减速度)所需的时间与速度改变的时 间相对应,即
供给时间≥速度改变的时间
是所必须的条件
(1)当L>Lq时:
假定加速度为α并且加速时间是Δ,如图7中所示,
|Lq-L|=αΔ·Δ
(2)当L<Lq时:
如图8所示,Lq-L=αΔ·Δ
因此,在任何情况下,
供给时间=L/V
速度改变时间=2Δ
∴L/V≥2Δ
(Vmax表示卷材的最大允许速度)
在切削机中,例如属于高速加工机的旋转剪,对应于加工长度Lp的剪 切边缘的宽度即使具有斜面(用于剪子剪切的倾斜表面)仍然相对于圆筒体 的周长显得很小并且是不变的。然而,在本发明涉及的高速加工机中,加 工长度Lp可以从长到短变化很大,并且相应的控制长度Lq(=πD-Lp)也可以 有较大的变化。在这点上,高速加工机不像切削机那样简单。
自然地,因为产品具有较宽范围内的不同节距,所以空白长度L(节距 -Lp)可以相应改变。因此,在等式(2)中所示的速率限度作为本发明的高速加 工机的理论等式具有重要的意义。
用于设计目的的Vmax表可以在L(空白长度)、Lq(控制长度)和α(加速度) 的基础上利用等式(2)进行计算。然而,因为在实践中需要在速度变化的终 点处控制还原(settling)时间,因此希望卷材速度的实际值Vmax比理论值Vmax 稍低一点。此外,速率限度中的各种速度可以稍微减小。
出于这些原因,优选地在理论值Vmax的基础上建立Vmax表并且伴随跟 踪路径(trial runs)的实时(on-site)校正。这样,Vmax表可以在Lq和L作为地 址(addresses)的基础上
马上读出,从而保证可以获得较高的生产速度。
在L>Lq的情况下,假设滚筒11以相反的方向旋转(参见图9中的虚线 所示)。在这种情况下,控制可以实现滚筒首先减速并且在到达零速度之前 滚筒从外部设定从而维持在最小速度Vmin,然后进入到加速阶段(参见图9 中所示的实线)。
此原因将参照图1中所示印刷机的印刷过程进行解释。
印刷过程包括通过供墨辊3和4将墨斗2中的墨水输送到滚筒11的加 工工具(印版)12上,从而在卷材10上实现印刷。然而,如果滚筒反向旋转 或者停止,供墨辊3和4也将反向或者停止,导致墨水不能通过供墨辊3 和4均匀地输送到加工工具(印版)12上,可能导致印刷不平整。由于该原因, 由于停止滚筒是不允许的,更别说反向,因此进行控制从而使滚筒即使是 在如图9所示的非常低的速度(最小速度Vmin)下也是正向旋转。为此采用还 原时间tx。
更进一步地,如果该过程允许滚筒反向或者停止,则通过进行控制使 Vmin为负数(反向)或者为零(停止)是可能的。这样的控制方式将作为第二实 施例在下面进行说明。
代表了本发明高速加工机的第一实施例的印刷机的细节现在将参照图 2进行描述。
滚筒11具有安装在其上的加工工具12。卷材10通过挤压辊13与滚筒 11相接触并且当在供给辊14和计量辊15之间被挤压时通过供给辊14供给。 与供给辊14压力接触的计量辊15具有可以产生脉冲的
编码器16,脉冲的
频率通过频率/速度转换器FV24转换成卷材的速度V。脉冲还在累加器 ACC27中累加并且转
化成卷材长度L1。
滚筒11和挤压辊13的轴由伺服电动机18通过减速
齿轮17驱动。安装 在伺服电动机的
输出轴上的编码器19产生脉冲,脉冲的频率通过频率/速度 转换器FV22转换成速度(圆周速度)并提供速度反馈VC。此外,来自编码器 19的脉冲被累加并通过累加器ACC29转换成滚筒圆周长度L2。
加法器21具有速度参考值VR或从比较器CP23传来的最小速度Vmin 以及从频率/速度转换器FV22传来的速度反馈VC,速度的不同
信号提供给
驱动器20,该驱动器20是用于在不同信号的基础上控制伺服电动机MR18 的电机速度的
半导体电源转换器。半导体电源转换器可以是
硅可控
整流器, DC换流器,矢量变换器,PWM变换器或者类似装置,取决于电机(DC电 机,感应电动机或者AC电动机)的类型以及所需的功率。
卷材的空白长度L和滚筒11的控制长度Lq通过来自外部的设置终端被 传递给L-Lq计算器30和Vmax表31。Vmax表31开始存储在上述
存储器内。 通过参考空白长度L和控制长度Lq,允许的最大速度Vmax可以通过Vmax表 获得。卷材10在低于该值(允许的最大速度Vmax)的速度下被供给。
数值L-Lq,L2和L1由计算器30,累加器29和累加器27分别提供给加 法器28,在加法器28中计算出值E=(L-Lq)-L1+L2,然后值E被提供给数值 /速度转换器DV26。
数值/速度转换器DV26进一步提供加速度α。为此,当数值/速度转换 器DV26将长度数值E=L-Lq-L1+L2转换成速度VO,这通过非线性转换器而 不是线性转换器来实现,该非线性转换器中长度E的线性改变近似于速度 VO的线性改变。此外,转换器DV26设定输出速度VO的梯度作为加速度α。
数值/速度转换器DV26的输出VO与频率/速度转换器FV24的输出V 通过加法器25进行计算从而提供值VR(=V-VO),该VR值随后被输入到比较 器CP23中,在该比较器CP23中值VR与设置的最小速度Vmin相比较。VR 和Vmin中的较大者从比较器中输出。比较器CP23的输出与频率/速度转换 器FV22的输出VC通过加法器21进行计算,从而提供了上述值(VR或者 Vmin)-VC,该值随后被输入到驱动器20中。
安装在滚筒11的外圆周面上的加工工具12具有圆周长度LP,这种高 速加工机1包括当LP的后端12E经过底部固定中心时用来测量的传感器6。 传感器6在此被称为LP传感器。该传感器可以是安装在滚筒轴上的光学传 感器或者绝对(absolute)编码器,图2中显示了
光学传感器。
下面对操作的描述将从操作的一个节距完成时的时间点开始,即加工 工具的旋转完成以及LP端退出卷材的时候,换句话说,也就是当LP传感器 6产生信号SE的时候,该SE信号表示LP端12E经过底部固定端。累加器 27和29被信号SE清零(L1=L2=0),值E=L-Lq通过数值/速度转换器DV26 转换成VO,并且值V-VO=VR变为速度参考值。
(1)当L>LP时:
VO为正数,值V-VO=VR小于卷材的速度V,并且循环将进入减速阶段, 其中滚筒的圆周速度将如图5和7所示。因此,L2将小于L1由此加法器28 的输出E=L-Lq-L1+L2从正数向零的方向变化直到E变为零,也就是,VO变 为零并且L1-L2=L-Lq。即,在循环的该阶段中当卷材长度L1为L时,滚筒 的圆周长度L2等于控制长度Lq,此后,L1的增大将与L2的增大相当,并且 在长度LP上加工工具的加工实现卷材和滚筒同时进行。在到达LP端时,作 为由LP传感器6产生的信号SE的结果,值E变为L-Lq,此后前述的步骤重 复进行。
(2)当L<LP时:
当累加器27和29的值L1和L2被分别清除时,值E=L-Lq通过数值/速 度转换器DV26变为VO,但是值VO和值V-VO=VR>V为负数,并且循环将 进入加速阶段,其中滚筒的圆周速度将如图6和图8中所示。因此,L2将 比L1大,从而使输出E=L-Lq-L1+L2从负数朝零的方向变化直到E变为零, 也就是说,VO变为零并且L1-L2=L-Lq。即,在循环的该阶段中当卷材长度 L1为L时,滚筒的圆周长度L2等于控制长度Lq,此后,L2的增大将与L2 的增大相当,并且在长度LP上加工工具的加工实现卷材和滚筒同步。在到 达LP端时,作为由LP传感器6产生的信号SE的结果,值E变为L-Lq,此 后前述的步骤重复进行。
此外,虽然在图2中未示出,但卷材10上印刷有标记。在现有技术中, 该标记通过标记测试传感器51测试从而适当地实现印刷。然而,在本发明 中,卷材长度的测量ACC的内容L1被检查并且在测试标记的基础上进行校 正。此外,滚筒圆周长度的测量ACC的内容L2通过LP传感器6或者单独 设置的并用于校正的原始位置(home position)传感器进行核对,因此使得进 一步提高精确度成为可能。
如前面所讨论的,根据本发明,即使安装在滚筒上的加工工具例如印 版、冲模和铸模具有不同的尺寸,提供这样一种高速加工机是可能的,该 加工机通过在L-Lq计算器30中设定非加工长度(空白长度L)以及滚筒缺少 加工工具段的圆周长度(加工长度Lq),对不同节距的卷材例如纸、塑料、纤 维、金属箔片以及它们的组合物,能够实现在任何所需的位置处以任何所 需的节距进行加工。
接着,本发明的高速加工机的第二实施例将参照图10中所示的印刷机 进行描述。该印刷机作为一种间歇式高速型具有特殊的特征。
根据本发明的第二实施例的印刷机具有伺服电动机MF,其用于加速和 减速,以及在加工的每个循环中向前或者向后推进用于移动卷材材料的进 给装置,此外伺服电动机MR在加工的每个循环中用于使滚筒加速和减速。 因为供料器的速度也可以改变,在卷材材料中提供了
垫圈,该垫圈作为用 于适应卷材的前部和后部之间的速度不一致的装置的一个示例(见图10)。
通过两个互相协调一致的伺服电动机的加速和减速,获得具有较高生 产速度的高速加工机成为可能,该装置具有较宽范围内变化的加工工具尺 寸以及较宽范围内变化的卷材尺寸。
在下面的描述中,用于描述第二实施例的所需术语具有它们自身的含 义,即使这些术语与第一实施例中描述所用的术语一样,其中:LP表示加 工工具的圆周长度=通过加工工具加工的卷材长度(下文称之为加工长度);
Lq表示滚筒上缺少加工工具的部分的圆周长度(下文称之为控制长度); 并且LP+Lq=πD表示滚筒的周长(在此D为滚筒的直径)。
L表示卷材的没有加工的长度(称之为空白长度);并且LP+L表示节距 或者重复长度。
图11和12表示第二实施例中数字控制伺服电动机的速度的
波形,其中 图11A,12A表示滚筒伺服电动机的圆周速度;图11B、12B表示供给装置 伺服电动机的圆周速度。
在加工长度LP上,滚筒和供给装置以相同的速度同步运行,但是在控 制长度Lq上,滚筒和供给装置两者的速度都是变化的以至于当滚筒在它的 长度Lq上旋转时,供给装置在它的长度L上提供卷材。
(1)当L<Lq时:
当供给装置减速时,滚筒加速(图11A和11B)。
(2)当L>Lq时:
当供给装置加速时,滚筒减速(图12A和12B)。
通常,高速加工机本身是加工生产线的控制者,而该加工机之前和之 后的生产线部分是被动的。尤其是,如图10所示,卷材具有位于高速加工 机的上游和下游的垫圈,垫圈的数量在前部(例如,通过卷绕材料的重绕) 和后部(例如通过产品卷材的卷取)被控制,并且在加工过程中滚筒和供给装 置的同步速度(被称之为VO)单独设置。
如图13和14所示,虚拟长度LO(下文称之为参考长度)被引入用于改变 滚筒和供给装置两者的速度,其中图13A显示了当处于加速状态下的滚筒 的圆周速度,图13B表示了减速状态下的滚筒的圆周速度。图14A显示了 供给装置在减速状态下的圆周速度,图14B显示了供给装置在加速状态下 的圆周速度。
假如供给装置通过它的参考长度LO以相同的速度VO供给卷材,滚筒 本身相对于速度VO加速(或者减速)从而在长度LO-L上前进更多(或者更 少)。结果,Lq-LO+LO=Lq,即滚筒旋转长度Lq。
假如滚筒在参考长度LO上以同步速度VO旋转,供给装置本身相对于 速度VO减速(或者加速)从而在长度LO-L上前进更少(或者更多)。结果, Lq-LO+LO=Lq,即供给装置通过它的空白长度L供给卷材。
如何确定参者长度L o :
如果参考长度LO可以任意确定,可能会出现不协调的情况。
如果参考长度LO接近于控制长度Lq,值|Lq-LO|变小但是值|L-LO|变大, 以至于滚筒的速度变化比供给装置的速度变化结束地更早。如果参考长度 LO接近于空白长度L,值|Lq-LO|变大但是值|L-LO|变小,以至于滚筒的速度 变化比供给装置的速度变化结束的更晚。因此,参考长度LO应该处于Lq 和L之间,并且理论上讲,参考长度可以根据滚筒和供给装置的加速度比通 过在Lq和L之间按比例分配来确定。
如果滚筒的加速度和供给装置的加速度相同,参考长度LO可以为Lq 和L的中间值。
当Lq>L时,图15A表示了滚筒圆周速度,图15B显示了供给装置的圆 周速度,因此Lq>LO>L,并且
Lq-LO=αRΔ·Δ=αRΔ2
LO-L=αFΔ·Δ=αFΔ2 (3)
(Lq-LO)/(LO-L)=αRΔ2/αFΔ2=αR/αF
LO=(Lq+(αR/αF)L/(1+αR/αF) (4)
(2)当Lq<L时,图16A显示了滚筒圆周速度,图16B显示了供给装置 的圆周速度,因此Lq<LO<L,并且
LO-Lq=αRΔ2
L-LO=αFΔ2 (5)
(LO-Lq)/(L-LO)=αR/αF
因此,LO同样地可以由等式(4)来表示。
其中:
αR为滚筒的加速度;
αF为供给装置的加速度;并且
Δ为加速时间。
加速度取决于电机转矩和电机轴转换惯性。
通过等式(3)和(5),加速时间Δ可以通过下面推导得出:
或
以空白长度Lq和空白长度L作为地址的LO(参考长度)表可以根据等式 (4)通过设计计算得出并且可以通过
跟踪路径校正。
同步速度VO的最大值Vomax:
参考长度LO的供给时间必须大于速度改变时间2Δ,如图15和16所示。
在加工操作开始之前速度改变已经完成并且同步速度VO已经建立是前 提条件。
供给时间≥速度改变时间
即,
或
滚筒和供给装置的速度极限:
尽管在图示的例子中所有的线性加速和线性减速的速度变化波形显示 为三
角形,但在速度改变在控制长度Lq上进行的情况下,实际上这种波形 由于速度极限可以为梯形。
图17显示了速度被最大速度Vmax限制的例子,其中最大速度Vmax由电 机的额定每分钟转数和机器的规格确定。另一方面,因为滚筒经常需要一 些或者其它的准备,例如需要在完成加工操作之后加墨水,因此不允许滚 筒反向旋转,但是在许多情况下可以限制在最小速度Vmin(在正向旋转上), 如图18所示。同样地,在一些情况下,由于卷材的性质而不允许供给装置 反向旋转。
本发明作为标准的设备提供了用于控制滚筒和供给装置的极限速度的 控制系统。即,为反向旋转设置为负值的最小速度Vmin,当设定Vmin为零 时,滚筒和供给装置停止旋转。
在任何情况下,如图17和18中所示,滚筒和供给装置的圆周速度与 图15和16所示的情况相比具有一定的滞后,以至于等式(4)和(8)是不精确 的。此外,因为在第一位置处,在速度改变结束时需要控制的还原时间, 如图15和16所示,Vomax稍低于从等式(8)所获得的值是可行的。
由于这些原因,当根据等式(8)进行设计计算所获得的Vomax表可以开始 工作时,存储在存储器中的Vomax表优选地可以根据图17和18中所示的速 度极限以及图15和16中所示的控制还原时间在通过跟踪路径实际测量的 基础上进行校正。
根据本发明的代表高速加工机第二实施例的印刷机100的细节现在将 参照图10进行描述。
滚筒111具有安装在其上的加工工具112。卷材110通过挤压辊113与 滚筒111相接触。滚筒111和挤压辊113通过伺服电动机MR120驱动。
设置在前面和后面的分别是第一供给器和第二供给器,每个供给器包 括供给辊114和测量辊115,这些辊通过伺服电动机MF140驱动,共同组成 了供给装置,该供给装置通过滚筒111供给材料并用于旋转加工。
编码器121和141与伺服电动机120和140的轴相连接,并分别产生 脉冲,脉冲的频率通过频率/速度转换器FV124和FV144转换成速度,并分 别提供速度反馈VCR和VCF。从电机轴的编码器送来的脉冲同样也分别在累 加器ACC131和151中累加,并转换成滚筒的圆周长度L2R或者供给装置的 供给长度L2F。
加法器126的输出速度参考值VO-VR=VRO与比较器CP125的VRmin值相 比较,当VRO>VRmin时,输出VRO;当VRO≤Vmin时,输出Vmin。同样地, 加法器146的输出速度参考值VO-VF=VFO与比较器CP145的VFmin值相比较, 当VFO>VFmin时,输出VFO;当VFO≤VFmin时,输出VFmin。
加法器123从速度参考值VRO或者VRmin减去速度反馈VCR,并且将得 到的结果输出到驱动器122上。同样地,加法器143从速度参考值VFO或者 VFmin减去速度反馈VCF,并且将得到的结果输出到驱动器142上。每个驱 动器122和142为可以控制相关电机速度的半导体电源转换器也可以是硅 可控整流器,DC换流器,矢量变换器,PWM变换器或者类似装置,取决 于电机(DC电机,感应电动机或者AC电动机)的类型以及所需的功率。
卷材的空白长度L和滚筒111的控制长度Lq通过外部设定而获得。同 步速度VO同样也由外部设定获得并送到
振荡器116,该振荡器116随后输 出相应频率的脉冲FO。
当L和Lq已知时,VOmax可以从VOmax表读出,并且同步速度VO小于 VOmax。
脉冲FO在ACC129和149中累加并且分别转换成滚筒参考值L1R和卷 材参考值L1F。
当加工长度LP的尾端(LP端)经过底部固定中心时,用于测试的传感器 在这里被称为LP传感器106。该传感器可以是光学传感器或者安装在滚筒 轴上的绝对编码器。
数值/速度转换器DV128和148分别将数值输入ER和EF转换成速度VR 和VF,从而使长度E产生与速度V的线性变化近似的线性变化。此外,可 以设置输出V的变化速率,即数值/速度转换器DV的加速度,并且在此可 以想到加速度可以分别设置成αR和αF。
操作:
下面对操作的描述将从操作的一个节距完成时的时间点开始,即,加 工工具旋转完成并且LP端退出卷材的时刻,换句话说,也就是LP传感器 106产生信号SE,所有的累加器ACC被该信号清除的时刻。(1)首先,滚筒 电机MR120的数值的控制将得到解释。
数值/速度转换器DV128的输入为:
LO-Lq-L1R+L2R=ER (9)
当L1R和L2R在LP端被清除时,值ER=LO-Lq通过数值/速度转换器DV128 变为VRO,并且加法器126的输出,即速度参考值VRO变为等于VO-VR。
当LO>Lq时,VR>0并且VRO<0,循环进入减速阶段。
当LO<Lq时,VR<0并且VRO>0,循环进入加速阶段。
在减速阶段中,L2R小于L1R,因此等式(9)中的值ER从正数朝零的方向 变化,直到ER变为零,VR变为零并且L1R-L2R=LO-Lq。
在加速阶段中,L2R大于L1R,因此等式(9)中的值ER从负数朝零的方向 变化,直到L1R-L2R=LO-Lq。
即,当滚筒的参考长度L1R变为参考长度LO时,滚筒的圆周长度L2R 等于控制长度Lq,然后L1R的增长与L2R的增长相当,加工操作将实现长度 LP与L1R和L2R同步。在到达LP端时,L1R和L2R的累加器ACC129和131 被LP传感器产生的信号清除,然后上述的步骤重复进行。
(2)下面将解释滚筒电机MF140的数值控制。
数值/速度转换器DV148的输入为:
LO-Lq-L1F+L2F=EF (10)
当L1F和L2F在LP端被清除时,值EF=LO-L,并且速度参考值VFO变为 等于VO-VF。
当LO>Lq时,VF>0并且VFO<0,循环进入减速阶段。
当LO<Lq时,VF<0并且VFO>0,循环进入加速阶段。
在减速阶段中,L2F小于L1F,因此等式(10)中的值EF从正数朝零的方 向变化,直到EF变为零,VF变为零并且L1F-L2F=LO-L。
在加速阶段中,L2F大于L1F,因此等式(9)中的值EF从负数朝零的方向 变化,直到EF变为零,VF变为零并且L1F-L2F=LO-L。
即,当滚筒的参考长度L1F变为参考长度LO时,供给长度等于控制长 度Lq,然后L1F的增长与L2F的增长相当,加工操作将实现长度LP与L1F和 L2F同步。在到达LP端时,L1F和L2F的累加器ACC149和151被LP传感器 产生的信号清除,然后上述的步骤重复进行。
此外,虽然在图10中未示出,但如果材料卷材具有印刷在其上的标记, 卷材长度的累加器ACC中的内容L1F或L2F可以通过标记传感器检测和校 正。此外,滚筒圆周长度的累加器ACC的内容L1F或L2F可以通过单独设置 的内置式传感器检测和校正。
如上所述,应该理解的是,即使安装在滚筒上的加工工具(例如印版, 冲模和铸模)具有不同的尺寸,本发明提供了一种间歇式高速加工机,其允 许降低资金的投入并且同时简化工具的结构和更换从而使卷材的平均速 度最大化,从而加快生产速度,由于数字控制驱动装置,该装置通过改变 滚筒和供给装置两者的速度从而使尺寸相一致,并且对于不同节距的卷 材,例如纸、塑料、金属箔以及它们的组合物使滚筒和供给装置能够同步 运行从而实现连续加工。