CN110740869A - 利用激光清洁网纹辊的机器和自动调整激光焦点到网纹辊直径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通过激光装置清洁网纹辊的新型机器，其包括具有两个或多个激光模块(5)的多激光头(4)，其会产生两个或多个连续焦点(16)，两者之间的间隔可以沿导轨(6)通过移动激光模块(5)改变。所述机器包括传感轮(28)，其可操作性连接机器电子系统(22)的编码器，并且具体地，连接于紧急停止系统(23)。本发明的另外新方面涉及用于自动调节激光焦点(16)到网纹辊直径的方法和装置，其中检测第二移动支架(20)移动，其移动与网纹辊(2)直径成比例，机器的电子系统(22)接收遥测数据，并推测出激光头(4)必须移动以将焦点(16)固定到网纹辊(2)表面的距离，微距轴10的伺服电机(11)将多激光头(4)操作到此位置。

Description

利用激光清洁网纹辊的机器和自动调整激光焦点到网纹辊直 径的方法

技术领域

本发明涉及柔性版印刷机器的网纹辊，更具体地涉及通过激光清洁网纹辊的机器的操作方法和改进。

背景技术

柔性版印刷作为印刷技术，利用带有称为印版(cliché)的浮雕的柔性版，能够适用于多种支持物或可变的印刷物。

在此印刷系统中，使用具有干燥速度高的液体墨。相对于其他印刷系统，此高干燥速度可以以较低的花费完成高印刷量。

印刷机通常是旋转式的，这些印刷系统与其他印刷系统之间的主要区别在于，印版(cliché)接收墨水的方式。通常地，由橡胶或其他材料，例如聚氨酯或尿烷，制成的旋转辊在刮刀的干预下拾取油墨，该油墨通过与另一个称为网纹辊的滚筒接触而转移到其上，该刮刀将多余的油墨从辊上清除。

网纹辊由机械雕刻的铬钢或激光雕刻的陶瓷制成，以具有微小尺寸的小孔或孔，利用它能够将规则的、均一的墨薄层转移到印版(cliché)上。随后，印版将墨转移到待打印的介质上。

一段时间之后，微小尺寸的小孔或孔会被干墨覆盖，这样会降低辊的效率，尤其是点的大小，所以需要定时清洁。

通常，辊通过三种不同技术清洁，溶剂清洗、苏打粉混合和超声方法。这些技术的效率比较有限。

一些墨剂对通用溶剂具有抵抗性。另外，一些溶剂不能使用，是因为其对环境的不良影响。在陶瓷辊中，有些溶剂会渗透陶瓷涂层的孔而攻击辊的金属芯，因此陶瓷涂层从金属芯中分离。利用超声方法和苏打清洁的方法会物理性破坏陶瓷自身。

作为通常的辊清洁方法的替代性方案，开发基于激光清洁辊表面的新方法。

这些设备由支持辊和激光共振器的机械结构组成。所述机械结构绕辊旋转，同时激光共振器分离和震动沉积在微小尺寸的小孔或孔内的干墨和沉积物。

现在已知多种基于激光扫描其表面的辊的清洁和维护的发明。

专利US6354213，描述清洁网纹辊的装置，其包括使用激光共振器并且包括第一驱动电机、其旋转网纹辊，激光共振器、其可滑动性地安装在轨道中进行发射激光束，激光束放大器，朝向所述网纹辊表面定向所述放大光束的透镜以至于包含在小孔内的残渣分离而不会影响陶瓷或铬涂层；下部装置，朝向激光束焦点以排除松散的残渣；第二驱动电机，驱动激光共振器、激光束放大器和轴方向平行于网纹辊纵向轴的透镜；与所述透镜关联的支架，其移动到网纹辊的表面，保持合适距离以使得激光束的焦点碰到网纹辊的表面。

DE4427152，描述用于清洁网纹辊的装置，包括激光共振器，其通过视觉系统，朝镜面发射光束，所述镜面将其定向到网纹辊。所述脱落的残渣通过吸管去除。

专利DE102011013910描述用于清洁网纹辊的装置，其建立不同的操作框架。在此示例中，激光共振器发射激光束，其通过光学纤维定向到多个清洁头，其将一部分原始光束撞击到网纹辊表面区域。

专利DE102015110877描述通过激光辐射的网纹辊清洁装置，其中所述激光共振器的光束直接在网纹辊表面雕刻，所述残渣通过浸渍有粘合剂要素的带去除。

专利ES2390039描述了根据权利要求1前序部分的通过激光的辊和圆柱面的清洁系统，并且具有机械结构，其固定有旋转系统，所述待清洁的辊在其支撑和旋转，过滤系统和具有用户界面的控制器。它也具有激光共振器，其可以按照所需功率来发射光束以去除辊的残渣。此激光器固定在线性移位系统上以使其能够平行于圆柱清洁面并且与辊旋转速度同步速度的合适速度前进，以使得它能够利用光束覆盖整个表面。

专利FR2760403描述清洁方法，其包括利用来自激光束，其从YAG激光器供给值光学纤维。所述光学纤维将光束扫过打印圆柱筒。波长、功率水平和脉冲长度都可以通过打印辊的杂质类型和所述辊的自身组成设置。激光功率可以以0.5J/cm²的梯度变化并且脉冲频率在10和100Hz之间。

这些设备的清洁能力高于传统利用溶剂、苏打粉混合和超声方法清洗的方法；然而，运行时间更长，由于其必需根据网纹杂质的程度操作多个通过或清扫。

激光束的清扫速度由共振器的功率和发射频率限制。功率越高，清洁能力越大，但同时清洁区域内的稳定会越高，这就是为什么建立限制以防止辊表面损坏。以相同方式，然而，更频繁地，更大的清洁能力会导致共振器装置的费用增加。

开发一种网纹辊清洁装置将会是有益的和可取的，该装置具有相同功率和共振器频率，以缩短操作时间。

网纹辊清洁系统的另外问题将激光束的聚焦长度适应于网纹辊的直径以将焦点定位到辊表面。此适应过程通常以两种方式。首先，通过微距轴手动以能够相对于网纹辊表面径向移动激光束的焦点。此系统具有手动机械调整的缺点，这来源于零件的磨损和振动造成的移位。

第二种调整方法是协助，由此引入电子系统的装置，其中网纹辊的特性通过用户界面引入，以使得软件程序决定激光束焦点合适的坐标和驱动伺服电机以将其水平移动到计算位置。所述系统具有在数据录入时存在错误可能的缺点，其表示将焦点放置在错误坐标位置并且导致激光扫描的可操作性低或为零。

优点是，引入焦点自动调整装置而不需要操作人员干涉。

网纹辊清洁系统的另外问题是缺少决定网纹辊在其支撑床是否适当旋转的装置。有很多示例，由于网纹辊的牵引辊磨损，会发生旋转轴卡死，这是由于缺少对齐或辊表面的不规则，这能够不规律的旋转或甚至停止，由此会发生辊表面过度暴露于激光束，造成不可修复的损失。

有利的是，引入安装装置，其可以在如果网纹辊旋转不规律或意外停止时，停止激光扫描。

发明内容

本发明涉及根据权利要求1所述的用于清洁网纹辊的机器和根据权利要求4所述的用于自动调节激光焦点到网纹辊直径的方法，其相对于之前部分描述的缺点，具有如下优点：

对于相同共振器功率和频率，它会降低操作时间。

包括安全装置，当网纹辊旋转不稳定或意外停止时，能够停止清洁操作。

包括自动调节装置，将激光焦点调节到网纹辊直径，在其位置上避免人为错误可能。

所述创新的激光网纹辊清洁机器包括机械结构，其固定机器的所有部件，其中网纹辊放置在由两个牵引辊和一些在其间放置的自由辊形成的床上。

此机械结构，具有多激光头，包括两个或多个激光模块，独立安装在双方共同的第一移动支架上，并能调节两者之前的距离。多激光头在水平可移动支架的中间与一个水平滑动架相关联。

每个激光模块包含激光共振器，其会发射激光束，其焦点安置在牵引辊旋转轴之间等距的垂直平面上。这数据高度相关，因为以此方式，激光束垂直地影响小孔的底部而不会产生暗区域，在暗区域内，光辐射不能以足够的功率到达，限制了其残渣分离和挥发的稳定性。激光模块内安装的其他装置为吸取元件，其由垂直管形成，该垂直管连接到挠性软管，所述挠性软管在其远端连接终止于面向激光束焦点的喷嘴的通用抽吸系统。

所述多激光头产生两个或多个激光焦点，以至于激光头的一次通过或清扫等同于传统激光机器的两次或多次清扫，能够更少的清扫以达到相同的清洁水平。对于谐振器的相同频率和功率，这导致运行时间至少缩短了45％。

本发明也会预见加入多个装置，此装置能够在网纹辊旋转不稳定或意外停止时停止清洁操作。

具体地，这些装置包括轮，其由所述床的自由辊的一个组成，或安装在第二移动支架上，该第二移动支架布置在床的牵引辊上。此轮与一个编码器或其他运动检测器关联，此运动检测器连接机器的电子系统和紧急停止系统。

此操作模式是简单和有效的：当在牵引辊之间放置网纹辊时，其会与轮或床的自由辊接触。当牵引辊旋转网纹辊时，这会反过来旋转轮，此轮由于网纹辊的移动而仅旋转。这些条件下，所述轮驱动编码器或运动检测器，其会发送其遥测数据到系统的操作人员，所述操作人员会决定运动的存在和其特征。如果，在主动牵引辊的作用下，网纹辊检测到运动与预期不符，或未检测到运动，所述电子系统假定不规则情况并且执行多激光头的紧急停止，防止激光束过度暴露而损坏圆筒表面。

本发明的另一方面涉及，激光焦点自动调整到网纹辊直径的方法和装置，能够准确地检测网纹辊的直径而不需要操作人员干预，并且基于检测测量结果，移动多激光头到合适位置以将激光束焦点与网纹辊的表面相一致。

这些装置由检测元件组成，这些元件决定所述轮的第二移动支架的位置，或用于此功能的特殊支架，其会安装有床的牵引辊并且当轮或特殊轮接触其表面时被网纹辊取代。

激光焦点自动调整至网纹辊直径的新操作方法基于如下假定，结合自动调节装置，第二移动支架的移位与网纹辊的直径成比例；因此，通过检测所述移位，网纹辊直径能够推断出来，可以计算多激光头经过的距离，直到将其以适当高度放置在网纹辊以执行其功能。

操作步骤如下：通过将网纹辊放置在牵引辊之间，后者会与轮接触并且推动它，沿其导轨降低第二移动支架至稳定位置。

然后，检测元件检测第二移动支架下降的部分，机器的电子系统接收遥测数据，其会基于这些数据和与激光束焦点距离对应的已知变量，推断出多激光头必须移动的距离，以至于焦点位于网纹辊表面上，然后操作微距轴的伺服电机以将多激光头放置在合适位置。

附图说明

图1是机器的示意图，其中可以看到，机器组件的安装和清洁位置的网纹辊，在此结构中，轮实现双重功能，既可以作为网纹辊转动的检测元件和激光焦点自动调整装置的组件。

图2是具有最大允许直径的网纹辊的机器的侧视图。

图3是具有最小允许直径的网纹辊的机器的侧视图。

图2和图3之间可观察到的机器组件的位置不同，显示网纹辊直径与轮的支架的移位成比例。

图4显示激光模块的示意图和产生激光束的几何形状。

图5显示在其支架中两个激光模块的多激光头。

图6和图7显示两个激光模块的多激光头的示意图，其中可以看到产生的两个激光束，其中图6的示例显示激光焦点之间的最小距离位置，同时图7示例显示激光焦点之间的最大距离。

图8显示安装在第二移动支架上的轮的细节图。

图9对应于安全装置和自动调整激光焦点到网纹辊直径的装置的操作示意图，所述安全装置能够当网纹辊旋转不稳定或意外停止时停止清洁操作。

图10显示机器的示意图，其中其组件安装和清洁位置的网纹辊，在此结构中轮由自由辊的一个组成。

参照列表：

1-机械结构

2-网纹辊

3-牵引辊

4-多激光头

5-激光模块

6-水平

7-第一移动支架

8-水平滑动架

9-支架

10-微距轴

11-伺服电机

12-架导轨

13-蜗杆

14-激光共振器

15-激光束

16-焦点

17-垂直管

18-喷嘴

19-挠性软管

20-第二移动支架

21-编码器

22-电子系统

23-紧急停止

24-操作状态

25-检测元件

26-导轨

27-自由辊

28-轮

具体实施方式

本发明包括引入到网纹辊清洁机器的改进，所述机器由机械结构(1)组成，其安装机器的所有元件并且网纹辊(2)设置在由两个牵引辊(3)和其他自由辊(27)形成的床上。

所述机械结构具有多激光头(4)，其包括两个安装在第一移动支架(7)的水平导轨(6)的激光模块(5)。

所述多激光头(4)在垂直可移位支架(9)之间与水平滑动架(8)关联。

水平滑动架(8)平行于网纹辊(2)移动，紧跟与机械结构(1)一体的架导轨(12)并且由驱动的蜗杆(13)驱动。

支架(9)与安装在水平滑动架(8)的垂直微距轴(10)耦连，并且被伺服电机(11)驱动，以至于根据微距轴左或右的旋转，具有多激光头(4)的第一移动支架(7)会控制性地上升或下降。

伺服电机(11)可操作性与所述机器的电子系统(22)连接，从其被指令。

每个激光模块(15)结合激光共振器(14)，所述激光共振器(14)发射激光束(15)，其焦点(16)放置在牵引辊(3)旋转轴之间等距的垂直平面上。其也结合由连接挠性软管(19)的垂直管(17)构成的吸取元件，终止于面向激光束(16)焦点的喷嘴(18)所述吸取元件通过激光束(15)的活动吸收从网纹辊表面分离的残渣。

多激光头(4)显示产生两个连续焦点(16)，其两者的分离可以通过沿第一移动支架(7)的导轨(6)移动激光模块(5)，建立最大贴近距离位置(图6)和最大远端位置(图7)。焦点(16)之间的分离距离能够让控制进入第二激光扫描运动的时间。

再者，所述发明包括轮(28)，安装在第二移动支架(20)，通过导轨(26)移动，其布置在牵引辊(3)之间和拖拉可操作性连接到机器的电子系统(22)和紧急停止(23)的编码器(21)。

所述轮(28)和与其旋转的网纹辊(2)表面接触，同时拉动产生由机器电子系统(22)接收和分析遥测数据的编码器(21)。

同时，系统检测移动的存在，多激光头(4)保持在操作状态(24)。

如果系统检测不到移动，或者检测到的移动不规则，启动机器的紧急停止(23)。

本发明的另外实施例涉及将激光焦点(16)调整到网纹辊(2)直径的自动调整装置。

这些自动调整装置包括检测元件(25)，其会检测第二移动支架(20)的移位。

检测元件可操作性地连接机器的电子系统(22)，其会接收和分析有第一者产生的遥测数据。

第二移动支架(20)的下降部分与放置在牵引辊(3)之间的网纹辊(2)直径成比例，并且激光束的焦长度为已知参数，机器的电子系统(22)推测出多激光头(4)的移动距离，以至于焦点(16)固定到网纹辊(2)的表面，开启微距轴(10)的伺服电机(11)以驱动多激光头(4)到位置。

Claims (4)

1.网纹辊激光清洁机器，包括机器结构(1)，其中网纹辊(2)绕其纵向轴旋转，在两个牵引辊(3)和两个自由辊(27)形成的床上，和水平滑动架(8)平行于网纹辊(2)移动，其特征在于，其包括：

-多激光头(4)，其具有两个或多个安装在第一移动支架(7)的水平导轨(6)上的激光模块(5)，其与水平滑动架(8)和支架(9)关联，所述支架与水平滑动架(8)关联的垂直微距轴(10)耦连，并且被可操作性连接机器电子系统(22)的伺服电机(11)驱动，每个激光模块(5)由以下组成：

激光共振器(14)，其发射激光束(15)，激光束的焦点(16)安置在所述网纹辊(2)的牵引辊(3)旋转轴之间等距的垂直平面上；

垂直管(17)，终止于面向激光束(15)焦点(16)的喷嘴(18)，连接其远端连接抽吸系统的挠性软管(19)；

-用于检测所述网纹辊(2)旋转的装置，其由与网纹辊(2)表面接触的轮(28)组成，并且与编码器装置(21)关联，所述编码器装置可操作性地连接机器的电子系统(22)，以使得缺少移动检测或不规律移动停止时，启动机器的紧急停止(23)。

2.根据权利要求1所述的网纹辊激光清洁机器，包括激光焦点自动调整到网纹辊(2)直径的装置，由检测装置(25)组成，所述检测装置测量第二移动支架(20)的移位，所述第二移动支架与轮(28)关联并且可操作性连接机器的电子系统(22)和微距轴(10)的伺服电机(11)。

3.根据权利要求1所述的网纹辊激光清洁机器，其中与网纹辊(2)的表面接触的所述轮(28)由所述床的自由辊(27)的其中一个组成。

4.自动调节之前权利要求所述的网纹辊激光清洁机器的激光焦点到网纹辊(2)直径的方法，激光束的焦长度(15)为已知参数，包括测量第二移动支架(20)的下降部分，其与放置在牵引辊(3)之间的网纹辊直径成比例关系；

机器的电子系统(22)接收遥测数据，推断出多激光头(4)必须移动的距离，以至于焦点(16)位于网纹辊(2)表面上，操作微距轴(10)的伺服电机(11)以将多激光头(4)驱动到合适位置。

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