CN1328951A - 带有电机制动的纸辊更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于纸辊更换装置的驱动器,带有至少一个用于纸辊驱动的电机(1a,1b)和一个电气控制系统(9),电气控制系统如此控制至少一个电机(1a,1b),即至少一个电机(1a,1b)起驱动和/或制动作用;还涉及用于纸辊的驱动以及控制方法,其中至少一个纸辊更换装置的电机(1a,1b)被控制或驱动,起驱动或制动作用。

Description

带有电机制动的纸辊更换装置

本发明涉及用于纸辊更换装置的驱动系统，纸辊更换装置特别应用于报纸，胶版或零件印刷中的旋转印刷方法。

纸辊更换装置用于带式材料的展开，材料在辊子上展开，并且优选地与旋转印刷机相连，例如在报纸的胶版印刷或杂志的凹版印刷中使用，用于向印刷机供给纸带，纸带然后在印刷机中被印刷。然而符合本发明的驱动方式还可以在纸辊更换装置中使用，展开不同于纸的另一种材料构成的物品带。接下来，本发明用举例的方式根据一个用于印刷机的纸辊更换装置来说明。此处应用的名称“纸辊更换装置”包括每个用于展开物品带的被驱动装置，而不是指具体的运行中物品带的更换以及必须设置一个这样的更换装置。

在运转的印刷进程期间，纸带应尽可能连续地、最好以给定的纸速和带张力，被供给印刷机。因此要求，纸带由各自的纸辊调节并且尽可能均衡绕出，其中期望的是，一个全部绕完的，也就是空的纸辊可以在整个运转过程中自动由一个满的纸辊替换，也就是被更换。由此通常在运转的印刷进程中，绕空纸辊的纸带与这个满的纸辊的纸带粘接，其中优选涂一个横向于输送方向的移动粘贴条。

由DE 44 37 147 C1公布了一个旋转印刷机的展开纸辊更换装置，其中设置了一个驱动装置，以及一个作为分离制动装置的盘式制动器，它们通过一个联轴器传递转矩。由此，此联轴器补偿了轴向的偏移。

本发明的任务在于，提出用于纸辊更换装置的驱动装置以及用于纸辊更换装置驱动的方法，它们实现纸辊更换装置的经济运转。

通过带有如权利要求1所述特征的驱动装置，以及具有如权利要求12所述特征的方法实现上述任务。

优选的实施形式由从属权利要求给出。

本发明的用于纸辊更换装置的驱动装置具有至少一个用于驱动纸辊更换装置、特别是中间轴或者绕空纸辊核心的电机，其中备有一个用于此电机的控制电气系统，则电机一方面可以被驱动，例如在加速或者同步运转或纸辊的均匀的绕空时所要求的。另一方面，通过电机的控制电气系统可以这样控制，使电机作为发电机运行，则给出能量，用此能够产生制动作用。如此产生的由旋转能量赢得的电能可以例如再次注回电网。

此外，还可以例如通过输入电压的合适的相位差来控制电机，使电机产生制动力，其超出在简单的发电运转中的制动力。电机因此能够通过能量的导入主动地作为制动器运转，其中制动力的强度能够例如通过相位差的角度来调节。根据相位差的概念理解此角度，其对于交变电流电机位于两个电压波形之间，电压波形必须叠加，用于在瞬时转速同步状态下驱动电机并得到驱动信号或控制信号，它们应产生预期的制动作用。简单地说，一个与转轴相连的电机应被这样控制，其产生与轴旋转方向相反的制动力。由此施加在电机上的电压应不是限制在纯正弦波形，而是可以具有其他的合适的波形形状，例如完整正弦波形分段的部分弧段，如相位截止控制所熟知的那样。

这种用于电机的控制电气系统可以因此在使用一个简单电机的条件下，起到一种受控的加速和旋转，以及一种简单的制动和辊子的快速停止的作用，其中电机根据预期的运转方式作为简单的用于加速和驱动的电机、作为发电机或作为主动制动器运转。因此可以实现仅仅通过一个或多个电机制动纸辊更换装置，其中无需设置附加的辅助制动装置，只有在带有满纸辊的纸辊更换装置必须快速制动的情况下才需要。根据电机的运转方式，可能出现电机的较强的升温现象，则最好设置一个主动的冷却装置或被动的冷却元件，例如在电机上设置冷却筋或类似的装置。

根据预期的生产能力可以得出，这种纸辊更换装置的驱动装置或者电机，其转矩和功率比带有附加的制动元件的纸辊更换装置必定要较大一些，这特别是由在满的纸辊制动时迅速停止的电机负荷所确定。因此由于电机的配置可以省去辅助制动器，总的来说可以得到较便宜的纸辊更换装置结构。有利的一点特别在于，通过上面描述的配置方式，纸辊更换装置的控制和调节功能被简化，因为驱动和制动过程的协调简单地被忽略。例如不必再注意电机的驱动器在制动起作用时被安全地关闭，因为驱动器和制动器都是通过同一个电机实现。此外，对于所付出的运转费用来说有一个重要的优点，即制动过程可以无磨损地实施，这在应用机械式辅助制动系统时就不会如此。

电机作为纸辊的中心驱动器而设置的优点在于，电机的转矩或者驱动力例如通过在纸辊核心上的胀紧轴颈起作用。一个这样的中心驱动器与周向驱动器相反，对于周向驱动，纸辊通过在其周向的皮带被驱动，中心驱动器的优点是，由于无皮带驱动，一个在纸带横向设置的用于连接两个纸带的粘接条能够相对简单地被安置。对于粘接位置的准备和纸辊的胶粘的工作费用因此能够通过中心驱动器而减少，则对于一个纸辊更换装置，一个新辊的纸带粘接在一个旧辊的纸带上，是通过不被驱动系统联锁的自由入口简单地连成整个纸带。一般地，最好一个纸辊更换装置通过一个这样的中心驱动器驱动，其中不强制要求设置带有上面描述的功能特点的电机。对于一个中心驱动器，也可以设置一个电机，其无需附加的辅助制动，因为此电机产生足够的制动力。但也有可能为了驱动，设置一个带有附加的辅助制动的已知电机。一个这样的中心驱动器可以利用或不利用每个单独的或由多个此处描述的驱动元件组成的组合，应用于纸辊更换装置，不必强制应用特别描述的电机功能。然而本发明不限于中心驱动器，还包括其他的驱动方式，例如已描述的周向驱动器。

设置至少两个电机用于纸辊更换装置的驱动和制动特别有利，其中三个，四个或者根据应用的可能性设置更多数量的电机也是可以想象的。优选地，在纸辊两侧的电机通过胀紧轴颈与纸辊核心相连，则纸辊可以从两侧被驱动。在纸辊核心的每一侧，对于一种与单侧中心驱动相同的设置，仅仅一半的转矩起作用，由此纸辊更换装置的机械负载在加速或制动过程中明显地被减小了。最好应用同样结构形式的电机。

对于采用更多电机时，控制可以根据预期的纸辊更换装置的运转方式这样实现，即例如对于简单的制动过程，所有的电机作为发电机运转。为了产生更强的制动作用，例如一个或多个的电机可以主动地制动，也就是说，这些电机被供给电信号，以便产生与旋转方向反向作用的制动力。此时，还可以有至少一个电机继续处于发电运转中，则由此电机赢得的能量例如通过一个转换器注入那个或那些主动制动的电机中。为了产生更强的制动效果，例如所有设置的电机可以通过合适的电信号导入而主动制动。例如在每侧设置两个电机也是可以想象的，其中在制动过程中，一个电机作为发电机运转，产生另一个电机主动制动所必需的能量。

有利的是，这个或这些电机是三相或交流异步电机，其中一般也可以应用其他的电机形式，例如一般三相或交流电机、整流电机或者直流电机。

对于应用多个电机时最好设置一个共同的控制电气系统，则各个电机能够简单地以一致的方式，以相同的转数和相同的转矩被控制，以便将加速力或者制动力施加在设置于纸辊更换装置内的纸辊上。为各个电机设置共同的驱动调节器和共同的功率级具有特别的优点，其中电机可以并联或串联连接在功率级上。由此以简单的方式确保，优选为结构相同的电机始终平行地和以相同方式在纸辊上起加速或制动作用，这就能够避免电机通过纸辊核心彼此影响。驱动器应如此配置，即至少一个电机同时作为发电机运转，其中至少另一个电机通过供给合适的电压信号如此运转，使得它产生一个主动的制动作用，这样在使用多个电机时，一方面对于处于发电运转中工作的电机并且另一方面对于主动制动的电机，可以设置例如共同的驱动调节器或功率级。

控制电气系统最好如此构成，即所应用电机的不同驱动特性曲线，例如对于相同结构的电机可能由制造公差导致，作为参数输入或作为电机模型描述，则控制电气系统可以避免转矩的不同，该转矩的不同可能对不同的电机应用相同的信号时出现。这样例如对于一个或多个电机或者驱动器可以设置一个修正算法，它这样比较各个驱动器的功率的差别，即至少电机或驱动器中的一个被供给控制信号，利用补偿的控制量，例如一个修正电流或一个修正电压，进行加载或叠加。

在电机或纸带上设置适当的传感器并且在控制电气系统内设置控制单元是有利的，这样用于控制电机的输出信号取决于一个或多个由理论和/或实际值确定的参数，例如在纸辊的周向测量的纸带速度，纸带的张力，一个摆动辊的轴位置和类似的参数。

控制电气系统优选如此控制一个或多个电机，即根据测量到的输入信号，纸带在纸辊周向的绕出速度得到调节，例如保持与印刷机的走纸速度相同。此时最好在一个固定位置备有一个附加设置的摆动辊。

控制电气系统最好可以实现控制，例如由一个针对摆动辊位置的前置调节功能和一个针对预期走纸速度的后置调节功能组成，其中为了调节摆动辊的位置，求出摆动辊位置的理论值和实际值的差别，并且基于此来产生速度的修正值。此速度修正值紧接着与测量到的印刷机的纸带速度相加，和为速度调节功能的理论值。此外，此速度调节功能考虑到这个相加的和与纸带在纸辊周向的滚动速度的实际值之间的差别，产生一个调节值，其用于调定电机，也即用来调整控制系统电气系统的变频器。

有利的是，控制电气系统如此设置，即它具有一个驱动调节器和一个带有一个馈电或供电单元以及一个变频器的功率级。这里功率级最好含有一个反馈形式的供电单元，它可以将在制动运转中由电机产生的制动能量反馈回电网。

根据预期的用于纸辊更换装置驱动器的安装区域，有利的是，单个的电机并联在控制电气系统的出口，例如连接在变频器上，其中每个电机总是能够以相同的电压运转并且对于同样结构形式的电机分别接纳变频器全部电流的相同一部分。

另外一种选择是，电机还可以串联在控制电气系统或变频器的出口，则总是相同的电流流过电机，其中分别在每个电机上得到部分变频器的电压，则，例如对于四个应用同样形式的电机，分别在单个电机上得到变频器电压的四分之一。

一般地，最好实现在作为程序设置在控制电气系统内的调节功能，例如可以循环使用数字调节器或计算设备。调节功能其他的实现可能性也是可以的，例如模拟开关或类似的装置。

此外，本发明还涉及用于驱动纸辊更换装置的方法，其中至少一个纸辊更换装置的电机被如此控制，即它根据所希望的运转方式，能够作为驱动电机、作为用于轻微制动的发电机或作为主动制动器运转，其中在最后提出的运转方式中，导入合适的电压信号，它可以产生一个相当大的与瞬时转动相反的主动反作用力。因此例如上面叙述的，可以应用适当的相位偏移的三相或交流信号。有利的是，电机如此被驱动，即为了加速电机，为此要求一个较大的力，另一个与电机在连续印刷过程中同步运转时不同的控制信号被给出。这样例如供给的电压的振幅可以在加速阶段被放大，其在运转过程中逐渐返回到一个较小的数值。

下面根据优越的实施形式描述本发明。图示为：

图1一个纸辊更换装置的示意顶视图，

图2一个纸辊更换装置的侧视图，

图3一个带有两个与之连接的电机的纸辊更换装置的控制电气系统的方块图，和

图4电机调节的方块图。

图1以顶视图显示了一个带有在纸辊核心两侧设置的胀紧轴颈2的纸辊更换装置，胀紧轴颈2由在每侧设置的作为中心驱动器的电机1a和1b驱动，用来将用于驱动或制动的转矩传递到纸辊3上，纸辊3在印刷过程中被展开成连续的纸带4。为了调节以及控制到所希望的纸带张力，设置了摆动辊19，它的功能根据图2进一步描述。

图2显示了一个纸辊更换装置，与图1显示的不同，它没有直接由轴向作用在纸辊3的核心18上的电机驱动，而是由一个在纸辊3侧面设置的电机驱动。从纸辊3连续绕开的纸带4通过第一个固定位置支承的辊子20a导向摆动辊9并且从此处经过第二个固定位置支承的辊子20b导出。如对于摆动辊19指向上和向下的箭头显示的那样，摆动辊19可以主动地向上或向下运动，以便根据确定的预先给出的调节算法，影响所引导的纸带4的张力或速度。也可以，摆动辊19仅仅根据其自重或通过一个弹簧机械装置作用在纸带4上，以便确保得到所希望的纸带张力或纸带速度。

图3显示了一个控制电气系统9的方块图，它具有一个驱动调节器5，由传感器接收的不同实际值的信号被确定地输入调节器5中，例如纸张速度，纸带张力或摆动轴位置的实际值。此外，在驱动调节器5内设置了一个调节或控制算法，则驱动调节器5基于其输入的调节或控制算法和传入的信号这样控制功率级8，即它将与功率级8相连的电机1a和1b控制在所希望的运转方式上，例如加速或减速纸辊。功率级8由一个馈电单元7组成，其例如从电网导入能量。一个变频器6与馈电单元7相连，它将原始电能从例如电网转换成合适的用于控制和驱动连接的电机1a和1b的信号。若电机1a和1b处于发电机运转状态，馈电单元7可以将获得的电能再次反馈回电网。

图4显示了一个调节装置，它产生用于图3中显示的变频器6的电机运转状态，馈电单元7可以将获得的电能再次反馈回电网。

图4显示了一个调节装置，它产生用于图3中显示的变频器6的调节量17。摆动辊位置的理论值10和实际值11的差值构成摆动辊调节装置12的输入信号。摆动辊调节器12作为输出信号产生一个速度的修正值13，印刷机的纸张速度的理论值加于其上。由信号13和15的和，减去导入纸带的纸张速度的实际值14，它优选为在纸辊3的周向测量。如此得到的差值作为输入信号传向速度调节器16，其中在应用算法的条件下，产生用于变频器的期望调节量17。

Claims (16)

1.纸辊更换装置的驱动器，带有至少一个用于驱动纸辊更换装置的电机(1a，1b)和至少一个控制电气系统(9)，控制电气系统控制至少一个电机(1a，1b)，以使该至少一个电机(1a，1b)起驱动和/或制动作用。

2.如权利要求1所述的纸辊更换装置的驱动器，其中至少一个电机(1a，1b)设置为中心驱动器。

3.如权利要求1或2所述的驱动器，其中至少备有两个电机(1a，1b)，它们特别设置在纸辊更换装置不同的侧面。

4.如上述权利要求之一所述的纸辊更换装置的驱动器，其中至少一个电机(1a，1b)是三相电流异步电机。

5.如权利要求3或4之一所述的纸辊更换装置的驱动器，其中至少两个电机(1a，1b)通过一个共同的控制电气系统(9)控制。

6.如上述权利要求之一所述的纸辊更换装置的驱动器，其中控制电气系统(9)考虑或补偿所应用电机(1a，1b)的特性曲线。

7.如上述权利要求之一所述的纸辊更换装置的驱动器，其中控制电气系统(9)考虑到纸张速度，纸带张力或者摆动辊位置的理论值和/或实际值，以产生用于至少一个电机(1a，1b)的控制信号。

8.如上述权利要求之一所述的纸辊更换装置的驱动器，其中控制电气系统(9)具有一个转速调节器(5)和一个由馈电或供电单元(7)和一个变频器(6)组成的功率级(8)。

9.如权利要求8所述的纸辊更换装置的驱动器，其中功率级(8)具有一个反馈式的馈电单元(7)，它在连接在变频器(6)上的电机(1a，1b)制动工作时，能够将电能反馈回电网或一个蓄电池。

10.如权利要求3至9之一所述的纸辊更换装置的驱动器，其中连接在控制电气系统(9)上的电机(1a，1b)并联在控制电气系统(9)的出口。

11.如权利要求3至9之一所述的纸辊更换装置的驱动器，其中连接在控制电气系统(9)上的电机(1a，1b)串联。

12.用于驱动或控制纸辊更换装置的方法，其中纸辊更换装置的至少一个电机(1a，1b)被驱动或控制，以起驱动或制动作用。

13.如权利要求12所述的方法，其中至少一个电机(1a，1b)在制动工作时用电压信号控制，使电机(1a，1b)基于电压信号产生前述旋转运动的反作用力。

14.如权利要求12所述的方法，其中至少一个电机(1a，1b)在制动时作为发电机运转。

15.如权利要求12至14之一所述的方法，其中在电机控制时考虑了电机特性曲线。

16.如权利要求12至15之一所述的方法，其中由摇摆辊位置的理论值和实际值的差值，得到速度修正值，它与印刷机的纸张速度的实际值相加，其中从该和中减去纸辊(3)的走纸速度的实际值，由此差值得到至少一个电机(1a，1b)的控制数值。

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