專利名稱：旋轉(zhuǎn)印刷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在帶材或紙板上進(jìn)行印刷的旋轉(zhuǎn)印刷機(jī)，特別是涉及一種包括有多個(gè)印制基本色工位的多彩色印刷機(jī)，這些印刷互相疊加組成最終圖像。另外，每個(gè)工位都設(shè)有一下輥筒印板，它一方面與在下面的上墨輥筒和傳遞輥筒配合運(yùn)作，另一方面與上支承輥筒配合運(yùn)行。
就這方面說(shuō)，歐洲專利文件EP352483公開(kāi)了一種印刷機(jī)。在該機(jī)中，所有支承輥筒均由斜齒輪帶動(dòng)，斜齒輪則與由第一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一機(jī)械軸連接，而所有輥筒印板均由第二機(jī)械軸帶動(dòng)，后者由第二電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。該兩只電動(dòng)機(jī)由一數(shù)字計(jì)算中心操縱，假如輥筒印板的直徑與支承輥筒的直徑不相對(duì)應(yīng)，則中心就能調(diào)整輥筒印板軸的角速度，這就避免必須更換輥筒。
但是，這種通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)配有斜齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式相當(dāng)昂貴，其傳動(dòng)的精度也有限，更何況一個(gè)工位上的一次撞擊就會(huì)影響到其他工位。另外，由于這種傳動(dòng)方式的固有機(jī)械頻率低，所以很容易產(chǎn)生振動(dòng)。
法國(guó)專利文獻(xiàn)FR2541179公開(kāi)了一種由紙板制造折疊盒的機(jī)器，在該機(jī)器中，帶有四組印刷操作的印刷工位是插在處于上游位置的導(dǎo)入工位和隨后行進(jìn)工位，即功槽工位，切斷工位，折疊工位以及處于下游位置的接收工位之間。直流電機(jī)M1帶動(dòng)每一印刷操作上的上、下輸送器，其中輥筒印板分別由四個(gè)直流電機(jī)M2-M5來(lái)驅(qū)動(dòng)。各組印刷操作之間在縱向上的定位是通過(guò)電控各電機(jī)M2-M5的角度位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。每組印刷操作所使用的輥筒印板安置得應(yīng)能在橫向上也能移動(dòng)，以便保證在各不同印刷操作之間能對(duì)齊。為了作到這一點(diǎn)，輥筒印板安裝在軸承之上，從而使輥筒在電機(jī)M105-M108作用下能作橫向位移。
該機(jī)器包含有一電機(jī)M1-M5的驅(qū)動(dòng)裝置，它由下列部分組成一組控制裝置，包含有一指令發(fā)送電路和一電機(jī)同步化電路；一組計(jì)算裝置，它由帶有輸入輸出電路的微電腦構(gòu)成；一組信號(hào)處理裝置，它設(shè)有一辨別方向和脈沖增大裝置，脈沖來(lái)自于電機(jī)M1-M5的脈沖發(fā)生器G1-G5，它還包含有一處理輸往第一和第二組的信號(hào)使之界面化并成形的裝置；和一組控制邏輯裝置，它由一傳動(dòng)選擇邏輯電路和一手動(dòng)控制選擇邏輯電路組成。
上述驅(qū)動(dòng)裝置在電機(jī)M2-M5之間實(shí)現(xiàn)了一只使各組印刷操作同步化的虛擬電軸，這使各組印刷操作定位在紙板總傳動(dòng)的主電機(jī)M1上，它接收從編碼器來(lái)的電脈沖。該裝置特別實(shí)現(xiàn)了對(duì)程序控制值和機(jī)器各部件所處實(shí)際狀態(tài)之間吻合性進(jìn)行檢驗(yàn)的工作；實(shí)現(xiàn)了當(dāng)改換作業(yè)或電軸斷裂后對(duì)電機(jī)M1-M5進(jìn)行預(yù)調(diào)整的工作；實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)M1-M5的角度進(jìn)行校正的工作，校正可以通過(guò)按鈕的命令來(lái)進(jìn)行，也可以由紙張定位控制部件來(lái)進(jìn)行，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)M105-M108橫向位置進(jìn)行校正的工作；以及實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種電機(jī)運(yùn)行是否良好進(jìn)行監(jiān)測(cè)的工作。
但是，已經(jīng)很明顯，這種機(jī)器由于直流電機(jī)所固有的缺點(diǎn)在使用上受到限制，這些缺點(diǎn)即由于部件直徑必須足夠大，所以機(jī)器總尺寸大；必須定期維修電刷以保證在現(xiàn)用機(jī)器中轉(zhuǎn)子電路的閉合接通，或者在＂無(wú)刷＂電機(jī)情況下，其價(jià)格又太高，這是因?yàn)楸仨殞⒋笮痛盆F燒結(jié)在轉(zhuǎn)子上以便構(gòu)成電極。
1994年9月，電機(jī)制造商曼勒斯曼·熱克斯羅斯(MANNESMANN REXROTH)在其產(chǎn)品目錄中展示了新近開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品＂新納克斯(SYNAX)＂，該產(chǎn)品應(yīng)用了帶＂向量＂操縱的異步電機(jī)，在這種電機(jī)中，控制電子線路和電機(jī)角度位置伺服電子線路均通過(guò)一傳送回路與使各工位之間同步化的電子計(jì)算中心連接，該中心賦于每一控制電路一＂離逝＂位置給定值，＂離逝＂即隨機(jī)器所要求的速度變化。
異步電機(jī)首要的好處是它在購(gòu)置和維護(hù)保養(yǎng)上都便宜，這是由于其轉(zhuǎn)子只包括大線圈，大線圈自身上通過(guò)短回路電流?；蛘卟捎昧硪环椒ǎ床豢刂贫ㄗ宇l率，而控制定子電壓相對(duì)于轉(zhuǎn)子電流的相位，這樣可以獲取更快的響應(yīng)。
最好是位置給定值以數(shù)字方式沿光纖回路從計(jì)算中心傳送到控制電路，這種輸送對(duì)于工作場(chǎng)地中存在的電磁干擾特別不靈敏。
另外，角度編碼器是公知的，這種編碼器安裝在轉(zhuǎn)軸的端部，產(chǎn)生一個(gè)正弦輸出信號(hào)，其中內(nèi)插可以使軸角度位置的精確度確定在近1/2000000毫米。該控制是通過(guò)一控制電路來(lái)進(jìn)行的，其中，負(fù)反饋回路接收來(lái)自這種編碼器的信號(hào)，上述控制可以確保同步化精度小于0.005°(角度)，對(duì)于一個(gè)通常直徑為800毫米的輥筒印板來(lái)說(shuō)，0.005°的角度精度就相當(dāng)于圓周誤差為0.07毫米，這也就是說(shuō)，這比通常印刷業(yè)所允許的位置誤差0.10毫米小得多。
因而人們可能提出一個(gè)建議，將異步電機(jī)輸出向量軸直接連接到輥筒印板軸上，這就使得有可能取消任何一種常用減速聯(lián)軸器，后者經(jīng)常帶有彈性間隙，從而干擾扭矩和位置的傳遞。最好建議采用一公共軸將電機(jī)轉(zhuǎn)子和輥筒印板連接起來(lái)，該公共軸作成大直徑且中空，以便使扭矩傳遞剛度和轉(zhuǎn)動(dòng)慣性之間得到最佳配合。
再有，正如在帶有直流電機(jī)的印刷機(jī)說(shuō)明中提到過(guò)那樣，就重要的是在相應(yīng)的印刷出現(xiàn)對(duì)不齊現(xiàn)象時(shí)，要能在生產(chǎn)過(guò)程中校正某一輥筒印板相對(duì)其他印板的位置。當(dāng)誤差出現(xiàn)在印件行進(jìn)的方向上時(shí)，該誤差稱之謂＂縱向＂誤差，這時(shí)最好修正印板的周邊位置，亦即印板相應(yīng)的角度位置來(lái)消除誤差。當(dāng)誤差出現(xiàn)在橫向方向時(shí)，該誤差稱之謂＂側(cè)向＂誤差，這時(shí)應(yīng)該沿印板軸向移動(dòng)輥筒印板來(lái)消除誤差。
歐洲專利文獻(xiàn)EP401656公開(kāi)了一種用來(lái)驅(qū)動(dòng)和控制輥筒印板及其支承輥的裝置，該裝置只設(shè)置在機(jī)器的一側(cè)。在這個(gè)裝置中，輥筒的扭矩是由三只呈串聯(lián)的螺旋齒輪傳遞的。第二齒輪通過(guò)一軸承自由轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在輥筒印板的軸上。在第一螺旋齒輪的側(cè)面設(shè)有一雙齒輪，雙齒輪有一直齒齒冠與緊固地安裝在輥筒印板軸上的，同樣是直齒的齒輪嚙合。側(cè)向定位是通過(guò)推進(jìn)或后移輥筒印板軸來(lái)進(jìn)行的，這不會(huì)對(duì)輥筒的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生任何影響，這是由于有直齒輪和浮動(dòng)的第二齒輪。圓周定位是通過(guò)平行于輥筒軸移動(dòng)雙齒輪，因而也就是移動(dòng)第一螺旋齒輪與第二齒輪的相對(duì)位置來(lái)進(jìn)行的，這種移動(dòng)推進(jìn)或后移輥筒印板相對(duì)于支承輥筒的圓周位置。
美國(guó)專利文獻(xiàn)US4782752，歐洲專利文獻(xiàn)EP262298，EP154836，德國(guó)專利文獻(xiàn)DE2720313，以及法國(guó)專利文獻(xiàn)2380137公開(kāi)了另外一些等效的裝置，在這些裝置中，校正縱向和側(cè)向定位的機(jī)構(gòu)包括有一螺旋齒輪機(jī)構(gòu)和另一直齒齒輪機(jī)構(gòu)，校正工作可以分別進(jìn)行，用手或通過(guò)電機(jī)遠(yuǎn)距離進(jìn)行。附帶提一下，采用齒輪機(jī)構(gòu)可以加進(jìn)一個(gè)減速器，減少電機(jī)所需功率，還可以用減速比值細(xì)分隨后校正計(jì)算的答案。
但是這些公知的雙重校正裝置都需要設(shè)置齒輪減速裝置，將其安置在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和輥筒印板軸之間，減速器的運(yùn)作根據(jù)所要求進(jìn)行的校正利用一組連桿，曲軸或杠桿來(lái)變化，后者或作用這一個(gè)或那一個(gè)齒輪上，或者作用在這一個(gè)或那一個(gè)輥筒軸支承軸承上。首先這些復(fù)雜的裝置在制造上成本很高。其次使用這些裝置就意味著需要借助于手動(dòng)或電機(jī)來(lái)克服巨大慣性，這就放慢了校正工作的實(shí)施。再者，零件隨著時(shí)間推移不可避免會(huì)出現(xiàn)磨損，這就在裝置中導(dǎo)致機(jī)械間隙的產(chǎn)生，從而有損于校正的精確度。
因此，上述這些后果明顯地減少了使用復(fù)雜電機(jī)，特別是高精確度向量控制異步電機(jī)的好處。于是對(duì)于采用這種類型電機(jī)的印刷機(jī)來(lái)說(shuō)，需要借助于改變工位間帶材張緊度的滑動(dòng)輥筒一直保持著對(duì)縱向定位的復(fù)雜控制，可這對(duì)側(cè)向校正沒(méi)有任何作用。
本發(fā)明目的是提供一種采用向量異步電機(jī)的印刷機(jī)，該異步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)輥筒印板，如果需要也可直接驅(qū)動(dòng)支承輥筒，印刷機(jī)還包括手動(dòng)的或自動(dòng)的雙重校正裝置，使印板在縱向上和側(cè)向上對(duì)齊，而不需要任何減速機(jī)構(gòu)安置在電機(jī)及其輥筒印板之間。
這些校正裝置應(yīng)該盡可能精確和動(dòng)態(tài)的，精確指對(duì)于很細(xì)微的誤差也能有效反應(yīng)，動(dòng)態(tài)指能在很短時(shí)間內(nèi)給以回應(yīng)。為此，這些校正裝置必須包括這樣一些機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)剛強(qiáng)以避免產(chǎn)生彎曲誤差，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單以便同樣可以減少制造成本。這些機(jī)構(gòu)還應(yīng)該組裝起來(lái)沒(méi)有間隙，或者具有簡(jiǎn)單補(bǔ)償作用，以便能正確傳遞適當(dāng)校正的功率。
本發(fā)明目的通過(guò)一旋轉(zhuǎn)印刷機(jī)而實(shí)現(xiàn)，在該機(jī)中，每一印刷工位的輥筒印板都直接由一向量異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，該異步電機(jī)由控制和角度位置伺服的電子線路，根據(jù)由工位間同步化電子計(jì)算中心來(lái)的并隨時(shí)間變化的給定值來(lái)操縱，每個(gè)輥筒印板軸都固定在其電機(jī)轉(zhuǎn)子軸延長(zhǎng)端上，或者與其電機(jī)轉(zhuǎn)子共軸，由于至少一個(gè)工位上的輥筒/軸/轉(zhuǎn)子16/65/26這個(gè)總體可以相對(duì)機(jī)器機(jī)架和電機(jī)定子作軸向平移，這就能校正一個(gè)或多個(gè)輥筒的側(cè)向定位。
電氣技術(shù)人員都清楚，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子作移動(dòng)將明顯改變內(nèi)部電磁通量，可幾乎不怎么改變輸出扭矩。但是，在目前情況下，向量異步電機(jī)更恰當(dāng)說(shuō)是長(zhǎng)肢形的，尺寸約為500毫米，而進(jìn)行側(cè)向校正所需移動(dòng)面大小卻只有10毫米。在工廠中進(jìn)行的試驗(yàn)表明，磁通量微小變化可以整個(gè)地由異步電機(jī)的控制和伺服電路來(lái)彌補(bǔ)。
所有工位上的輥筒印板最好都能隨其相連接的轉(zhuǎn)子作平移，而印刷機(jī)則包含有一個(gè)能解讀各工位上印制的定位標(biāo)記，并確定出各工位上可能出現(xiàn)的縱向和側(cè)向?qū)R偏差。每一側(cè)向誤差施加到該相應(yīng)工位的電機(jī)的控制電子線路上，以便通過(guò)一個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)控制轉(zhuǎn)子/軸/輥筒26/65/16這個(gè)整體的軸向位置，而每一縱向?qū)R誤差則直接加到該相應(yīng)工位的輥筒的位置給定值上。
既然有可能去掉添加的齒輪嚙合機(jī)構(gòu)來(lái)軸向移動(dòng)輥筒印板并保持著輥筒及其轉(zhuǎn)子之間有直接的剛性連接，那么就證實(shí)配合側(cè)向校正可以通過(guò)異步電機(jī)直接進(jìn)行微細(xì)和動(dòng)態(tài)的縱向校正。這對(duì)印制帶狀件的印刷機(jī)顯得尤其有利，在這類機(jī)器中，除了沉重的校正機(jī)構(gòu)外，還可以去除由于帶材張緊度改變而需控制對(duì)齊性的滑動(dòng)輥筒。
根據(jù)本發(fā)明一最佳實(shí)施例，在每一轉(zhuǎn)子/輥筒軸的一端安裝有一角度編碼器，以便產(chǎn)生一個(gè)能代表該軸角度位置的信號(hào)，該信號(hào)加到相應(yīng)的異步電機(jī)控制和伺服電路的反饋回路中，角度編碼器的殼體通過(guò)一角度上剛硬的固定件連接在機(jī)架上，但殼體可以隨軸的軸向移動(dòng)而移動(dòng)。
特別是，角度編碼器的固定件可以包含多個(gè)呈環(huán)圈形的片，這些環(huán)圈片互相平行，同軸心，它們之間的連結(jié)用一對(duì)對(duì)徑向上安置的固定件來(lái)實(shí)現(xiàn)，固定件安置得與環(huán)圈片正交。
輥筒角度位置的控制因而得到特別的改進(jìn)，這時(shí)控制和伺服電路擁有軸瞬時(shí)角度位置的反饋信息，它是由直接安裝在軸上的角度編碼器給出的，但就這個(gè)信息是可靠的而言。為此，首先最好保持編碼器與軸接觸關(guān)系，而不是固定在機(jī)架上。尤其是本發(fā)明的固定件確保了軸向移動(dòng)而無(wú)需力推編碼器殼體使其隨軸移動(dòng)，但同時(shí)又能確保極高的抗扭剛度，對(duì)于一個(gè)角度位置讀數(shù)器來(lái)說(shuō)，這是很重要的條件。更特別是，本發(fā)明角度編碼器的固定裝置避免了必須整體地移動(dòng)異步電機(jī)和輥筒，而異步電機(jī)和輥筒這個(gè)整體將構(gòu)成一極大的質(zhì)量體以致無(wú)法實(shí)現(xiàn)微細(xì)的和動(dòng)態(tài)的側(cè)向校正。
轉(zhuǎn)子和輥筒的通用軸最好安裝在滾針軸承上，該通用軸包含有一由一叉件夾持著的凸緣，而叉件則由一蝸桿帶動(dòng)作軸向移動(dòng)，蝸桿平行于軸，并由側(cè)向校正電機(jī)驅(qū)動(dòng)。叉件或凸緣最好包含有第一滾針軸承或第一滾柱軸承，以減小摩擦力和消除間隙。另外，叉件還通過(guò)一第二滾動(dòng)軸承沿一支承軸導(dǎo)動(dòng)。蝸桿可以通過(guò)一減速機(jī)構(gòu)與其電機(jī)連接，減速機(jī)構(gòu)包括一小齒輪和一大齒輪，或者一小齒輪與一導(dǎo)槽皮帶輪連接。
轉(zhuǎn)子/軸/輥筒26/65/16這種整體移動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)又能保證移動(dòng)的精度，這是由于連接電機(jī)和蝸桿的減速器緣故，也由于通過(guò)無(wú)間隙滾動(dòng)軸承叉件沿剛性軸安裝是緊固的，另一方面它與軸凸緣的夾持也是緊固的。
與電機(jī)相對(duì)側(cè)的軸端都安置在一可動(dòng)軸承上。輥筒印板由其兩個(gè)端套卡緊，端套位于電機(jī)側(cè)第一固定錐體和相對(duì)的第二可動(dòng)錐件之間，第二錐件能很容易地用一機(jī)械機(jī)構(gòu)將其推向第一錐體，機(jī)械機(jī)構(gòu)例如可以是一螺母，與軸相應(yīng)端上的螺紋配合。
當(dāng)輥筒印板更換成另一不同直徑，以便適配下一生產(chǎn)系列的尺寸時(shí)，軸固定不動(dòng)，只要更換加有兩個(gè)端套的圓筒殼體就行。這個(gè)操作比從外部更換輥筒及其軸和齒輪機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單容易得多，因?yàn)樾率娇傮w相當(dāng)輕，可以順次套進(jìn)作為安裝導(dǎo)裝件的不動(dòng)軸上。將輥筒卡緊就位的操作也很簡(jiǎn)單且快速。另外，編碼器最好安置在電機(jī)側(cè)的軸端部，以便留出空間更換輥筒，也防止由于軸的可能殘余扭矩的干擾而扭曲。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作一說(shuō)明，以便對(duì)本發(fā)明有更清晰認(rèn)識(shí)。


圖1為本發(fā)明機(jī)器主示意圖；圖2為本機(jī)器中一印刷工位上側(cè)向和縱向誤差校正裝置主示意圖；圖3為本機(jī)器一工位中電機(jī)與其輥筒印板相連接的縱向剖視圖；圖4為角度編碼器固定在機(jī)架上的透視圖。
在圖1中，帶材件4，例如紙帶或紙板帶依次地通過(guò)三個(gè)印刷工位1，2和3，每一工位都包含有一輥筒印板16和一與其相對(duì)的支承輥筒14，它們的工作方式猶如軋制機(jī)。在圖示的實(shí)例中，這些工位依次地印制出方形、圓形然后十字形圖案，并使這些圖案精確疊加起來(lái)。
在圖示的機(jī)器中，所有支承輥14的軸24均通過(guò)機(jī)械方式與同一根驅(qū)動(dòng)軸54連接，該驅(qū)動(dòng)軸沿這些印刷工位從機(jī)器上游處一直伸展到其下游處。支承輥筒的這些軸24的機(jī)械連接是通過(guò)錐齒輪角傳動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。軸54由電機(jī)110驅(qū)動(dòng)，而后者則由角位置控制和伺服第一電子線路100操縱。軸54的角度位置a0反映了帶材4在前進(jìn)，其值由編碼器64讀出，編碼器將這個(gè)代表該角度位置的信號(hào)加到電子線路100的負(fù)反饋回路中。
另外，各工位1，2和3的輥筒印板直接安裝在電機(jī)輸出軸65上，也就是說(shuō)，該電機(jī)的轉(zhuǎn)子26就設(shè)置在該軸的端部本身上，而定子36則固定在機(jī)器的機(jī)架上。在目前情況下，軸65的直徑相當(dāng)大，約為50至80毫米，以便能傳遞大扭矩而不產(chǎn)生彈性應(yīng)力，但該軸也是中空的，以便減小其慣性矩。這些電機(jī)最好是交流異步電機(jī)，分別由各工位中的角位置控制和伺服電子線路101，102，103來(lái)操縱。
在本機(jī)器中，所有控制和伺服電子線路100-103均通過(guò)一網(wǎng)絡(luò)回路與一計(jì)算中心10相連接。該計(jì)算中心包含一個(gè)輸入數(shù)據(jù)和指令的鍵盤，一個(gè)微處理器，多個(gè)存儲(chǔ)程序和根據(jù)機(jī)器特點(diǎn)進(jìn)行管理的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，以及一個(gè)屏幕以便顯示輸入?yún)?shù)和/或輸出加到回路上的數(shù)據(jù)。該傳輸回路最好由一同軸光纜構(gòu)成，其第一分段將計(jì)算中心10的輸出端與驅(qū)動(dòng)支承輥筒總體的電機(jī)的控制電路100相連接，第二分段將電路100與第一工位上電機(jī)的控制電路101相連接，第三分段將電路101與第二工位電機(jī)控制電路相連接，第四分段將電路102與第三工位電機(jī)控制電路103連接起來(lái)，最后，第五分段保證回路封閉回到計(jì)算中心10。
在上述傳輸回路中傳輸著某一瞬間t各電機(jī)位置給定值的信息，該給定值相應(yīng)為p0(t)，它代表電機(jī)110所要求的角度位置，因而也就是軸54的角位置，由此，所有支承輥筒14確定出代表相應(yīng)工位1，2和3中電機(jī)所要求的角位置為pL1(t)、pL2(t)、pL3(t)，這也是相應(yīng)輥筒印板的角位置。每一給定值由計(jì)算中心確定，確定時(shí)應(yīng)考慮到機(jī)器的長(zhǎng)度，特別是工位之間的間隔，每個(gè)印板的尺寸，印板可能要安置在直徑不同的輥筒上，另外確定時(shí)還應(yīng)確保各工位之間精確地同步，使印刷圖像能正確疊加，以便最終形成高質(zhì)量圖像。這就是由于有高質(zhì)量給定值。這些位置給定值是＂離逝＂的，也就是說(shuō)，它們根據(jù)機(jī)器所要求的生產(chǎn)速度隨時(shí)間而改變。
人們因而實(shí)現(xiàn)了一種同步化的虛擬電軸，代替了常用的平行軸54的機(jī)械軸，在虛擬電軸中，機(jī)器中的所有電機(jī)均分別由計(jì)算中心10操縱。
另外，在每一工位中，角編碼器56發(fā)出了代表相應(yīng)轉(zhuǎn)子的瞬時(shí)角度位置的信號(hào)a1，a2和a3，由于輥筒印板與轉(zhuǎn)子相接，而軸65就其尺寸說(shuō)是足夠剛硬的，所以上述瞬時(shí)角度位置也是輥筒印板的瞬時(shí)角度位置。在每一工位中，編碼器56所產(chǎn)生的信號(hào)施加到控制和伺服電子線路101，102和103的負(fù)反饋回路中。
這些相同的控制和伺服電路101-103直接將三相交流電供給各相應(yīng)電機(jī)的定子，三相交流電分別由下列參數(shù)表征定子電流強(qiáng)度值Is1-Is3，電壓雙幅值Us1-Us3，以及頻率值f1-f3。
圖2的下部展示出控制和伺服電路101的主要部分。該電路首先包含有第一扭矩伺服機(jī)構(gòu)G，后者有一個(gè)產(chǎn)生定子電能Is1，Us1和f1的電路ki，以及包含一個(gè)讀數(shù)器負(fù)反饋回路，讀數(shù)器所示可以是相位強(qiáng)度，也可以是磁通強(qiáng)度，以便確定可能出現(xiàn)的校正誤差。
這種用于異步電機(jī)的扭矩控制電路ki已是公知的。例如美國(guó)專利文獻(xiàn)US-3824437就公開(kāi)了一個(gè)電路，在該電路中人們測(cè)定其氣隙處磁場(chǎng)和定子電流；將測(cè)定的定子電流變換成兩個(gè)成正交定子電流分量，相對(duì)于所測(cè)定的磁場(chǎng)取向；與轉(zhuǎn)子總有效通量給定值幅度成比例地，人們將正交定子電流分量之一調(diào)整成一恒定水平，該水平由恒定的輸入基準(zhǔn)量確定，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子總有效通量給定值幅度；人們讓另一個(gè)正交定子電流分量隨第二輸入基準(zhǔn)量或控制量變化，與異步電機(jī)給定扭矩成比例。瑞士專利文獻(xiàn)SU-193604公開(kāi)了另一控制異步電機(jī)的方法，該方法是一相一相地調(diào)節(jié)異步電機(jī)定子相瞬時(shí)電流，調(diào)節(jié)方法是比較定子相瞬時(shí)電流測(cè)量值和給定值；然后讓定子電流隨定子電流兩分量的正交總量而變化，其中一個(gè)分量是恒定的，相當(dāng)于要達(dá)到的恒定磁通量，另一個(gè)分量根據(jù)控制量變化，相當(dāng)于異步電機(jī)給定扭矩。同時(shí)，還讓定子電流頻率隨兩頻率總和而變化，其中一個(gè)頻率是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率，另一個(gè)頻率則隨給定扭矩而變化。
控制和伺服電路101還包括一個(gè)根據(jù)角編碼器56發(fā)出的信號(hào)pL1(α)而運(yùn)作的速度伺服回路，信號(hào)隨時(shí)間由負(fù)反饋回路發(fā)出以便獲得有效速度信息，該信息與給定值進(jìn)行比較，從而確定出可能的誤差，然后在電路Kv中對(duì)速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，電路Kv與扭矩控制電路串接。
事實(shí)上，在本發(fā)明的機(jī)器中，特別希望得到的是位置給定值。為此，將從編碼器56發(fā)出的信息pL1(α)與從光纖傳輸回路中得到的給定信號(hào)pL1(t)進(jìn)行比較，以便確定可能出現(xiàn)的位置誤差，然后在電路Kp中對(duì)速度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，電路Kp與速度自動(dòng)調(diào)節(jié)電路Kv串接。這樣，電機(jī)輸出端軸65的角度位置差不多體現(xiàn)了加在輸入端的給定值。
現(xiàn)在更進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，如圖3清楚地所示，軸65自由轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滾柱或滾針軸承40，40’以及40″中，根據(jù)需要軸還可作軸向移動(dòng)，這個(gè)軸向移動(dòng)一方面帶動(dòng)了轉(zhuǎn)子26，另一方面還帶動(dòng)了輥筒印板16。更精確地說(shuō)，這些軸承是通過(guò)摩擦環(huán)42與軸65接觸。第一軸承40安裝在軸承座32中，軸承座32位于電機(jī)定子36的后部，并通過(guò)電機(jī)殼體33固定在機(jī)器的機(jī)架37上。第二軸承40’位于電機(jī)和輥筒印板16之間，更精確說(shuō)是安裝在與機(jī)架37連成一體的頂蓋38中。至于第三軸承40″，它是安裝在軸65和輥筒印板16的另一端，于機(jī)架的滑塊80之中，能夠朝后部移動(dòng)，以便拆卸。
如圖1和3所示，轉(zhuǎn)子/軸/輥筒26/65/16這個(gè)總體的軸向位置是由一叉件55來(lái)移動(dòng)的，叉件55與軸的凸圈件45嚙合，并由一機(jī)構(gòu)35動(dòng)作而沿平行于軸方向作移動(dòng)，機(jī)構(gòu)35由步進(jìn)同步電機(jī)25帶動(dòng)，而電機(jī)本身則由控制電路15來(lái)操縱。
更精確地說(shuō)，凸圈件45由兩鋃裝在軸65上的軸承構(gòu)成，并由與該軸外螺紋嚙合的螺母43的推動(dòng)而頂壓在軸肩臺(tái)44上，推動(dòng)是通過(guò)隔環(huán)41進(jìn)行的，從而為叉件55留下開(kāi)放通道。
考慮到結(jié)構(gòu)剛度，叉件55本身通過(guò)滾珠軸承53安裝在一支承軸58上，后者平行于軸65，安裝在機(jī)架37上。該叉件由一滑件52帶動(dòng)而作軸向平移，滑件52分成兩部分，并與雙螺紋蝸桿30嚙合。調(diào)節(jié)滑件52這兩部分的夾緊程度就可消除任何余隙。蝸桿端部裝有一由槽型皮帶28帶動(dòng)的皮帶輪29，槽型皮帶28與步進(jìn)電機(jī)25輸出端的小齒輪嚙合，該步進(jìn)電機(jī)則安裝在機(jī)架37的上側(cè)板39上。
可以看到，這個(gè)總成剛性很好。叉件55軸向移動(dòng)的精度，也就是軸65移動(dòng)精度一方面由測(cè)微螺桿30的螺距，另一方面由于皮帶輪29和小齒輪27的直徑比而得到保證。
另外，角度編碼器56安裝在電機(jī)后部軸65的端部。更具體地說(shuō)，將編碼器殼體固定在固定軸承座32上的固定件46應(yīng)該是這樣的，它使殼體作軸向移動(dòng)，而又能一直保持著與其內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)57精確對(duì)應(yīng)的配合關(guān)系，但它還能使所述殼體堅(jiān)固地保持在相對(duì)于該軸承座32來(lái)說(shuō)一個(gè)精確而固定的角度位置上，上述內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)件57與軸65連成一體。
為了作到這一點(diǎn)，如圖3和4清楚所示，該固定件46由多個(gè)同心環(huán)圈片47構(gòu)成，環(huán)圈片之間用若干對(duì)徑向配置的定位件連接，兩環(huán)圈片之間某一對(duì)定位件與隨后的一對(duì)，兩者之間偏轉(zhuǎn)90°。由于這些環(huán)圈片都是薄片，所以它們?cè)谳S向方向上是柔軟的。相反，這些薄片的環(huán)圈構(gòu)形制止了環(huán)圈片相對(duì)于中軸作任何轉(zhuǎn)動(dòng)。編碼器由固定在軸承座32上的罩蓋31防護(hù)。
本發(fā)明的機(jī)器還包括一個(gè)帶材通過(guò)各工位時(shí)在其邊緣處印制標(biāo)記的定位裝置，這種定位可以確定出這個(gè)印制圖像或那個(gè)印制圖像在側(cè)向和縱向上可能出現(xiàn)的對(duì)齊誤差。如圖1和2所示，標(biāo)記5從光讀頭21下通過(guò)，該光讀頭將從一束光纖23的第一部分傳輸來(lái)的光束進(jìn)行聚焦。反射光被光讀頭21讀后，再由光纖23的第二部分傳導(dǎo)到光敏件20上，光敏件中所產(chǎn)生電信號(hào)則施加到對(duì)齊檢測(cè)部件22上。
所述檢測(cè)部件22包含有一個(gè)調(diào)節(jié)和選擇信號(hào)的處理電路220，它或取向到縱向誤差計(jì)算電路222，或取向到側(cè)向誤差計(jì)算電路224。電路222有三條輸出線，可以把代表縱向誤差dL1的信號(hào)加到第一工位的控制和伺服電路101上，類似地，可以把代表對(duì)齊誤差的信號(hào)dL2和dL3加到相應(yīng)工位的控制和伺服電路102和103上。同時(shí)，側(cè)向誤差計(jì)算電路224包含三個(gè)輸出端，可以把代表側(cè)向?qū)R誤差的信號(hào)dl1加到第一工位中的電動(dòng)機(jī)25上的預(yù)放大和控制電路15上，同樣，可以把代表側(cè)向誤差dl2和dl3的信號(hào)加到相應(yīng)工位2和3中的控制電機(jī)側(cè)向校正電路25上。
因此，如果檢測(cè)部件22在某一工位上檢測(cè)到側(cè)向?qū)R誤差，那么相應(yīng)的校正信號(hào)dl(i)就切斷電機(jī)25朝這一方向或那一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，這就使得叉件55，也就是軸65帶著其上輥筒印板前進(jìn)或后退，從而校正了印板錯(cuò)誤的側(cè)向位置。
側(cè)向誤差校正范圍一般為±5毫米?？紤]到異步電機(jī)是長(zhǎng)肢形的，例如其活動(dòng)件的長(zhǎng)度約為500毫米，因此可以看到，由于側(cè)向校正所引起的轉(zhuǎn)子相對(duì)定子的偏移不超過(guò)其總長(zhǎng)度的1％，這給通量所帶來(lái)的干擾很小，況且這種干擾很快由控制和伺服電子線路10(i)所彌補(bǔ)。另外，這種由于側(cè)向?qū)R校正所引起的移動(dòng)，由于固定件46的特殊構(gòu)造，而不會(huì)對(duì)角度編碼器56讀數(shù)器的精確度有任何影響，從而有可能讓向量異步電機(jī)的控制和伺服電路繼續(xù)正確運(yùn)行。
相反，嚴(yán)格遵守控制異步電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)只是使其也可以應(yīng)用來(lái)進(jìn)行縱向誤差校正。參閱圖2，縱向誤差信號(hào)dL1直接加到控制和伺服電路101的輸入處給定信號(hào)pL1(t)與反饋信號(hào)pL1(α)之和中。因而該定位誤差dL1就這樣即時(shí)而又簡(jiǎn)單地進(jìn)行處理了，好象該誤差在事實(shí)上只是一個(gè)由負(fù)反饋測(cè)定出的誤差。異步電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)一圈過(guò)程中加速或減速以便對(duì)由支承輥筒14轉(zhuǎn)動(dòng)而推進(jìn)的帶材的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行修正。然后讀數(shù)器讀頭21再讀一個(gè)新的標(biāo)記。如果電路檢測(cè)到一個(gè)剩余誤差，那么它就會(huì)對(duì)下一圈轉(zhuǎn)動(dòng)預(yù)施一個(gè)較小的調(diào)整校正dL1’。
為了有利于加快對(duì)齊的控制運(yùn)作，最好使異步電機(jī)的功率留有4至5千瓦的余量。另外，將電機(jī)安裝在很靠近其輥筒印板之處并與印板直接連接，這同樣可以減少兩者之間中間部分所產(chǎn)生的有害扭矩彎曲變形，實(shí)際上使整個(gè)校正工作能瞬時(shí)傳遞。
對(duì)于某些尺寸的印刷，最好要更換上另一不同直徑的輥筒印板。與其使用一根分成幾段的軸，然后用螺栓因緊法蘭盤而連接起來(lái)，倒不如保持軸在機(jī)器整個(gè)長(zhǎng)度上的整體性，這樣只要安裝一個(gè)圓筒外殼就行，后者固定得可以活動(dòng)。為此，如圖3所示，輥筒16包含有一剛而輕的圓筒形殼體，該殼體例如可以由鋁合金制備，殼體兩端通過(guò)焊接方法或其他方法固定著兩襯套，襯套上開(kāi)有一朝外的錐狀中凹槽。
因此軸65上加有一第一錐件70，其位置是固定的。第一錐件70例如可以頂靠在伸出第二滾柱軸承40’之外的套圈42上。與電機(jī)相對(duì)的軸端則設(shè)有其第一部分，其直徑使其緊配于軸承40″之中，軸緊隨第一部分的部分有一外螺紋，在螺紋上嚙配有一螺母43，它可以推動(dòng)可動(dòng)第二錐件72向前運(yùn)動(dòng)。
更換輥筒印板的運(yùn)作很簡(jiǎn)單，只要使滑動(dòng)件80后退并晃動(dòng)，就能使軸承40″脫出軸外。然后擰松螺母43，這就松開(kāi)了可動(dòng)第二錐件72，也就松開(kāi)了輥筒16，從而卸下輥筒。要注意到本發(fā)明中軸65保持不動(dòng)，這使它可作為引導(dǎo)件導(dǎo)裝新輥筒，輥筒是套裝在軸上的。再裝上可動(dòng)錐件72，然后轉(zhuǎn)動(dòng)螺母43推動(dòng)錐件72向前。襯套74因而被夾緊在兩錐件70和72之間，這就實(shí)現(xiàn)了剛性固定，而且沒(méi)有間隙。最后將滑動(dòng)件80推向前，使軸承40″就位。特別是這些輥筒比過(guò)去用的輕很多，所以操作起來(lái)很快捷又精確。當(dāng)然還可以考慮采用機(jī)器人而使輥筒更換操作自動(dòng)化。
再有，由于這些輥筒是筒化型的，制造成本低，所以如果需要可以持有一套基準(zhǔn)輥筒，例如可以有四種標(biāo)準(zhǔn)直徑117.9毫米，149.7毫米，181.5毫米和213.4毫米。更換工作由于采用由機(jī)器計(jì)算中心10控制的虛擬電軸變得更加方便。事實(shí)上，這時(shí)只要重新計(jì)算出相關(guān)電機(jī)離逝位置給定值就行，而與過(guò)去那樣截然相反，即需要更換齒輪機(jī)構(gòu)以保證輥筒印板和支承輥筒的協(xié)調(diào)配合。
一般在輥筒印板上套裝有一套筒，該套筒用具有某些內(nèi)徑向彈性的膨脹性材料制備，在硬的外周殼體上通過(guò)粘結(jié)有效地固定著印板。為了便于安裝上述套筒，可以利用軸65的中空部分，以便在輥筒的外面和套筒的內(nèi)面實(shí)現(xiàn)壓縮空氣流通。更精確說(shuō)，內(nèi)罩蓋31防護(hù)的軟管67將壓縮空氣進(jìn)氣外接頭68與軸的內(nèi)通氣道66連接起來(lái)。在軸端處，通氣道66與一個(gè)或多個(gè)徑向開(kāi)孔76接通，從而將壓縮空氣擴(kuò)散到輥筒印板18的內(nèi)面。端套可以設(shè)有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)通氣道75，使壓縮空氣能擴(kuò)散到套筒19的下面。在氣墊作用下，套筒沿徑向膨脹，從而增大其內(nèi)徑，這就消除了任何摩擦力的作用。因此可以應(yīng)用一套厚度為2.5毫米與66.2毫米之間的套筒，套筒可以單個(gè)使用，也可疊套式使用。
圖中標(biāo)號(hào)17所指為一直徑特別大的輥筒印板，在該輥筒上直接粘結(jié)上印板，這種構(gòu)形對(duì)那些無(wú)法提供柔性套筒的國(guó)家來(lái)說(shuō)特別有用。
還可以對(duì)本發(fā)明印刷機(jī)作若干變動(dòng)，但都不超出本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)印刷機(jī)，其中每個(gè)印刷工位(1，2，3)的輥筒印板(16)直接由向量異步電機(jī)(26/36)驅(qū)動(dòng)，所述異步電機(jī)由角度位置(a1)的控制和伺服電子線路(101)，依據(jù)隨時(shí)間變化并由使各印刷工位之間同步化的電子計(jì)算中心(10)送來(lái)的指定值(pL1，2，3(t))來(lái)操縱，每個(gè)輥筒印板的軸(65)固定在其電機(jī)轉(zhuǎn)子的延長(zhǎng)部上，或與所述轉(zhuǎn)子軸共軸，本印刷機(jī)特征在于至少一個(gè)印刷工位的輥筒/軸/轉(zhuǎn)子的組合體是可以沿軸向平動(dòng)的，以便校正輥筒印板的側(cè)向定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述印刷機(jī)，其所有的輥筒印板(16)與相連的轉(zhuǎn)子(26)一起平動(dòng)，其特征在于本印刷機(jī)包括一解讀每一工位印制的定位標(biāo)記(5)的裝置(20～23)，以確定每一工位(1，2，3)上可能出現(xiàn)的縱向誤差(dL1，2，3)和側(cè)向誤差(dl1，2，3)，每個(gè)側(cè)向誤差(dl1，2，3)加到相應(yīng)工位電機(jī)(25)的控制電子線路(15)上，通過(guò)機(jī)構(gòu)(35)控制轉(zhuǎn)子/軸/輥筒(16/65/26)組合體的軸向位置，每個(gè)縱向?qū)R誤差(dL1，2，3)直接加到相應(yīng)工位的的輥筒位置給定值(pL1，2，3(t))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述印刷機(jī)，其特征在于在每個(gè)轉(zhuǎn)子/輥筒軸(65)的一端安裝有一個(gè)角度編碼器(56)，以產(chǎn)生一個(gè)代表該軸角度位置(a1，2，3)的信號(hào)，所述信號(hào)加到相應(yīng)異步電機(jī)控制和伺服電路(101)的反饋回路中，角度編碼器的殼體通過(guò)在角度上剛性的固定件(46)與印刷機(jī)機(jī)架連接，但所述殼體隨所述軸的軸向移動(dòng)而移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述印刷機(jī)，其特征在于角度編碼器(56)的固定件(46)包括多個(gè)互相平行且同軸心的環(huán)圈形薄片(47)，所述環(huán)圈片之間用若干對(duì)徑向配置的定位件(48)連接，所述定位件從一薄片到另一薄片是正交配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述印刷機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子(26)和輥筒(16)的共軸(65)安裝在滾針軸承(40，40′，40″)上，所述軸包含有一凸緣(45)，所述凸緣與叉件(55)嚙合，而叉件由一平行于所述軸的蝸桿(30)帶動(dòng)而作軸向移動(dòng)，所述蝸桿由側(cè)向校正的電機(jī)(25)驅(qū)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述印刷機(jī)，其特征在于凸緣(45)或叉件(55)包括一第一滾珠軸承或輥筒，叉件(55)通過(guò)第二滾動(dòng)軸承(53)導(dǎo)入一支承軸(58)上，所述蝸桿(30)通過(guò)一減速機(jī)構(gòu)與電機(jī)(25)連接，所述減速機(jī)構(gòu)包含有一小齒輪和一齒輪，或一小齒輪(27)與一槽皮帶(28)的皮帶輪(29)相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述印刷機(jī)，其特征在于與電機(jī)相對(duì)的軸(65)端由一可動(dòng)軸承(40″)支承，輥筒印板(16，17，18)通過(guò)夾緊其兩個(gè)端套(74)而固定在所述軸上，所述端套位于電機(jī)側(cè)的第一固定錐件(70)和相對(duì)的第二可動(dòng)錐件(72)之間，第二錐件借助于一機(jī)械機(jī)構(gòu)(43)可以被推向第一錐件。
全文摘要
旋轉(zhuǎn)印刷機(jī)包含多個(gè)印刷工位，每一工位1，2，3上的輥筒印板由向量異步電機(jī)26/36驅(qū)動(dòng)，后者由一角度位置a1控制和伺服電路101根據(jù)隨時(shí)間變化并由計(jì)算中心發(fā)出的給定值pL1，2，3(t)來(lái)操縱，以便校正輥筒印板的側(cè)向定位；其還包括一定位標(biāo)記5解讀裝置20～23以確定各工位1，2，3上可能出現(xiàn)的側(cè)向?qū)R誤差dI1，2，3和縱向?qū)R誤差dL1，2，3。側(cè)向誤差dI1，2，3加到工位電機(jī)的控制電路中，縱向?qū)R誤差dL1，2，3則加到工位輥筒位置給定值pL1，2，3(t)上。
文檔編號(hào)B41F13/12GK1159982SQ9710070
公開(kāi)日1997年9月24日 申請(qǐng)日期1997年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月9日
發(fā)明者何塞·布哈那, 達(dá)尼埃爾·荷塔 申請(qǐng)人:鮑勃斯脫股份有限公司