用於在生產期間測量捲筒紙的未張緊產品長度的系統和方法
2023-11-10 02:41:22
用於在生產期間測量捲筒紙的未張緊產品長度的系統和方法
【專利摘要】本發明提供了用於確定在張力下穿過印刷機的捲筒紙的未張緊產品長度的系統和方法。控制器確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的跨度內的張緊重複長度；確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的彈性應變；並且根據所述張緊重複長度和所述彈性應變計算在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的未張緊產品長度。
【專利說明】用於在生產期間測量捲筒紙的未張緊產品長度的系統和方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及用於測量印刷機中捲筒紙的未張緊產品長度的系統和方法。
[0002]本申請與同一日期提交的序列號為N0.13/890, 485、題為「CL0SED-L00P CONTROLOF UNTENS1NED PRODUCT LENGTH ON A WEB PRESS」、代理人案件號為[6003.1280，HEM2013/602]的共有的美國專利申請有關，其全部公開內容在此通過引用併入。
【背景技術】
[0003]在捲筒紙印刷機工業中需要控制最終的未張緊產品的長度。這在利用例如在包裝工業中所使用的薄的、低硬度基材工作時尤為重要。一般地，薄的、低硬度基材具有從約
0.0003到約0.0030英寸的厚度,和低於每英寸約500磅的抗拉硬度(tensile stiffness)。這樣的材料的非限制性示例是PET膜(0.00048英寸，360磅/英寸)，EUR70膜(0.0026英寸，423磅/英寸)，以及BOPP膜(0.0009英寸，223磅/英寸)。
[0004]為了控制未張緊產品長度，必須首先測量所述長度。在當今的工業中，有時直接測量未張緊產品長度。這可以通過如下實現:從捲筒紙切割出樣品，將其平坦而未張緊地鋪在工作檯上，並通過機械或視頻測量系統對其進行測量。
[0005]也已經嘗試通過估計給定基材在去除過程張力時將「迅速恢復」的量來定義未張緊產品長度。這種嘗試的一個示例是Muller Martini的「Stretch Correct」系統,如在Narro WebTech4_2009,第 12-14 頁(2009 年 11 月)中的題為 「Web-offset to gain newfields of applicat1n:StretchCorrect-a striking innovat1n for film printing，，的技術文章中所描述的。
[0006]TecScan』 s Web Ranger系統要求「實時顯示每次重複的列印長度測量結果」。TecScan Web Ranger Brochure (2005)。假定該系統如所述的那樣工作,相信其最多僅能夠接近於拉緊的(張緊的)捲筒紙的重複長度。
【發明內容】
[0007]根據本發明的第一實施例，提供了用於確定在張力下穿過印刷機的捲筒紙的未張緊產品長度的系統和方法。根據該系統和方法，控制器確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的跨度內的張緊重複長度。所述控制器確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的彈性應變，並且根據所述張緊重複長度和所述彈性應變計算在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的未張緊產品長度。
[0008]上述實施例還可以包括其他可選構件和特徵。例如:
[0009]根據第一實施例的其它方面，確定所述張緊重複長度的步驟可以包括根據參考重複長度和所述跨度內的速度增益計算所述張緊重複長度。此外，可以根據用於在所述跨度內驅動捲筒紙的電機的驅動設定值計算所述速度增益，其中所述驅動設定值包括用於針對張力的傳送增益的驅動設定值和用於針對重複長度的傳送增益的驅動設定值。
[0010]根據第一實施例的其它方面，捲筒紙在印刷機的所述跨度內的張緊重複長度可以替代地通過攝像機確定。
[0011]根據第一實施例的又另一方面，確定捲筒紙在印刷機的所述跨度內的張緊重複長度的步驟可以替代地包括測量捲筒紙在所述跨度內的速度V1 ;以及計算張緊重複長度L1,L1 = (trepeat) (V1)，其中t_eat是用於印刷機的印版滾筒印刷一個非重複圖像的時間。
[0012]根據第一實施例的再另外的方面，確定彈性應變的步驟可以包括通過傳感器測量所述跨度內的張力、確定捲筒紙的硬度、以及根據所述張力和所述硬度計算所述彈性應變。此外，確定捲筒紙的硬度的步驟可以包括測量在兩個不同的速度增益處捲筒紙中的張力。此外，所述兩個不同的速度增益可以包括在第一電機處的第一速度增益，和在第二電機處的第二速度增益，所述第一電機通過第一輥驅動捲筒紙，所述第二電機通過第二輥驅動捲筒紙。
[0013]根據第一實施例的又另一方面，計算未張緊產品長度的步驟可以包括:在生產運行期間計算隨時間t的未張緊產品長度Ltl(t):L0(t) = L1UVd+ ε At))，其中，在任何給定時間t，L0是未張緊產品長度，L1是在所述跨度處的拉緊重複長度，以及ε !是捲筒紙在所述跨度內的彈性應變；並且其中ε i = TjtVEa)，其中T1是在所述跨度處的張力，以及E是捲筒紙模量。
[0014]根據本發明的第二實施例，提供了一種捲筒進紙印刷機，其用於在連續的捲筒紙上印刷並且將所述捲筒紙切割為具有未張緊產品長度的印刷產品。所述印刷機包括印刷單元，所述印刷單元包括印版滾筒、膠印滾筒和壓印滾筒，其中所述印版滾筒具有參考重複長度。多個輥位於印刷單元的下遊，並且當捲筒紙穿過印刷機時，所述捲筒紙在張力下穿過所述印刷單元和所述多個輥。控制器被配置和布置成當捲筒紙在張力下穿過印刷機時生成所述捲筒紙的未張緊產品長度。所述控制器確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在位於所述多個輥中相鄰的一對之間的跨度內的張緊重複長度；確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的彈性應變，並且根據所述張緊重複長度和所述彈性應變計算在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的未張緊產品長度。
[0015]上述第二實施例還可以包括其他可選構件和特徵。例如:
[0016]根據第二實施例的另一方面，所述控制器可以通過以下來計算未張緊產品長度:在生產運行期間計算隨時間t的未張緊產品長度Ltl (t):L0 (t) = L1UVa+S1 (t))，其中在任何給定時間t，Ltl是未張緊產品長度，L1是在所述跨度處的張緊重複長度，以及ε i是捲筒紙在所述跨度內的彈性應變；並且其中ε i = TjtVEa)，其中T1是在所述跨度處的張力，以及E是捲筒紙模量。
[0017]根據第二實施例的又另一方面，所述印刷機可以包括用於感測跨度內張力的張力傳感器，所述控制器被連接到所述傳感器以檢測所述張力1\。
[0018]根據第二實施例的再另一方面，在上述段落中描述的張力傳感器例如可以是第一張緊輥，並且所述第一張緊輥可以是所述多個輥中的一個。所述第一張緊輥可以位於第一從動輥上遊並且鄰近第一從動輥，其中所述第一從動輥是所述多個輥中的一個。根據第二實施例的還另一方面，所述印刷機可以包括用於檢測張力T2的第二張緊輥，並且所述第二張緊輥可以是所述多個輥中的一個。所述第二張緊輥可以位於第二從動輥上遊並且鄰近第二從動輥，其中所述第二從動輥是所述多個輥中的一個。
[0019]根據本發明的第三實施例，提供了一種用於確定在張力下穿過印刷機的捲筒紙的未張緊產品長度的系統。所述系統包括第一張緊輥、第一輥和第一電機。移動的捲筒紙接觸第一張緊輥。第一輥位於第一張緊輥的下遊，第一輥驅動捲筒紙，並且第一電機驅動第一輥。捲筒紙的第一跨度在第一張緊輥和第一輥之間伸展。所述系統還包括第二張緊輥、第二輥和第二電機。所述第二張緊輥位於第一輥的下遊，並且移動的捲筒紙接觸第二張緊輥。第二輥位於第二張緊輥的下遊，第二輥驅動捲筒紙，並且第二電機驅動第二輥。捲筒紙的第二跨度在第二張緊輥和第二輥之間伸展。所述系統還包括控制器。所述控制器:通過第一張緊輥檢測第一跨度內的張力T1;通過第二張緊輥檢測第二跨度內的張力T2 ;並且根據1\、T2、用於第一和第二電機的驅動設定值、所述捲筒紙的捲筒紙厚度(h)，以及參考重複長度(COeef)來計算未張緊產品長度。
[0020]上述第三實施例還可以包括其他可選構件和特徵。例如:
[0021]根據第三實施例的另一方面，所述系統還可以包括與第一輥形成第一防滑輥隙的第一託輥，和/或與第二輥形成第二防滑輥隙的第二託輥。替代的，捲筒紙可以布置在圍繞所述第一輥和第二輥中至少一個的絞盤纏繞件中。
[0022]根據第三實施例的又另一方面，所述驅動設定值可以包括第一電機的用於針對張力(T1)的傳送增益的驅動設定值Ci1、第一電機的用於針對第一跨度的重複長度的傳送增益的驅動設定值(^)、第二電機的用於針對張力(T2)的傳送增益的驅動設定值(Ci2)、以及第二電機的用於針對第二跨度的重複長度的傳送增益的驅動設定值(β 2)。
[0023]根據第三實施例的另一方面，所述控制器可以根據以下公式計算未張緊產品長度(L0):
[0024]L0 = (COeef(1+ Q1) (!+^1) (1+ (h/2)/R1))/(l+T^E)，
E =_I^Tl_
[0025]其中(I+?2) (1+β2) (1+ hJX)- (1+00) (1+βι)(1+1^2)
R2Ri
[0026]並且其中R1是第一輥的半徑以及R2是第二輥的半徑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]本發明將參考下述附圖進一步描述，圖中:
[0028]圖1A示出了根據本發明實施例的包括未張緊產品長度測量系統的印刷機。
[0029]圖1B示出了可被提供為圖1A中防滑輥對600和/或900的替換物的絞盤輥裝置。
【具體實施方式】
[0030]如上所述，為了控制未張緊產品長度，必須首先測量所述長度。在當今的工業中，有時直接測量未張緊產品長度。這可以通過如下實現，從捲筒紙切割出樣品，將其平坦而未張緊地鋪在工作檯上，並通過機械或視頻測量系統對其進行測量。理論上，通過將跨度設置成零張力並採取直接測量來測量印刷機中印刷產品的未張緊長度也是可行的。這可以通過靜態捲筒紙或特殊情況下移動的捲筒紙來完成。
[0031]如上所述，也已經嘗試通過估計給定基材在移除過程張力時將「迅速恢復」的量來定義未張緊產品長度。
[0032]還是如上所述，TecScan』 s Web Ranger系統要求「實時顯示每次重複的列印長度測量結果」。TecScan Web Ranger Brochure (2005)。雖然 申請人:並不知道TecScan捲筒紙測距儀系統的細節，但相信在所述系統中精密軸角編碼器是印刷機上唯一的測量硬體。假定輥和捲筒紙之間沒有滑動，這種類型的系統理論上可以測量局部捲筒紙速度。所述捲筒紙速度乘以重複時間(如果已知的話)可以得到測量跨度內的拉緊重複長度。因此，即使所述系統如前所述的工作，相信其最多僅能夠接近於拉緊的(張緊的)捲筒紙的重複長度。拉緊(張緊)重複長度的該測量的精度取決於那兩個變量的精度。
[0033]雖然未張緊產品長度的直接、離線測量可以被用作QC(質量控制)工具，但可能是消耗時間的以及難以精確執行的。為了執行測量，需要停止捲筒紙並且必須切下樣品。然後傳送樣品到測量區域，在所述測量區域樣品可以平坦而光滑地鋪開。必須注意不要使材料起皺紋或拉伸材料。由於這是離線測量，其不能用於控制系統中的反饋。
[0034]在印刷機中測量未張緊產品長度提出了其自身的一系列問題。首先，捲筒紙必須被印刷。但是，並不是重複長度被關注的所有的產品都被印刷。其次，在典型的捲筒紙印刷操作中不能在零張力下傳送捲筒紙。嘗試這樣做可能導致起皺紋和/或捲筒紙迂迴，特別是對於薄的、低硬度的基材。第三，即使是在可能在零張力下傳送捲筒紙的場合，速度也將受到限制。由於不能在正常生產條件下執行這些印刷機中的測量，這些測量不能用作控制系統中的反饋。
[0035]根據對於給定的材料或作業而假定的迅速恢復的量來估計未張緊產品長度將僅提供未張緊產品長度的粗略近似。實際的迅速恢復是過程張力和捲筒紙模量二者的函數，所述捲筒紙模量在作業中可以顯著地變化。所述方法還假定生產過程中引入的塑生應變量是已知的(最有可能假定為零)，而情況可能不是這樣。此外，這種類型的估計將提供僅用於一次調整的信息，並且不能用作控制系統中的反饋。
[0036]根據本發明的各種實施例，在印刷機運行的同時可以精確地定義未張緊重複長度。實時的、未張緊重複長度反饋將使得能夠在生產中進行過程控制。閉環控制將允許無需操作者介入而保持重複長度。當在本領域使用時，術語「重複長度」是指印刷圖像重複之前(各)印刷圖像在轉輪印刷機(rotary printing press)中的長度。在典型的轉輪印刷機中，「重複長度」對應於印版滾筒的圓周，有時也被稱為印刷機的「裁切長度」。由於在其上印刷圖像的捲筒紙是彈性的，印版滾筒的重複長度(參考重複長度)將不同於印刷捲筒紙在張力下的重複長度(張緊或拉緊重複長度)，所述印刷捲筒紙在張力下的重複長度又將不同於在捲筒紙切割成紙張後的印張的重複長度(未張緊重複長度或未張緊產品長度)。當在本文中使用時，術語未張緊重複長度和未張緊產品長度可互換地被使用，如術語張緊重複長度和拉緊重複長度那樣。
[0037]在優選實施例中，產品的重複長度(在張力下)和捲筒紙中的應變二者都定義在朝向印刷機末端的跨度內。然後在生產運行期間數學地消除產品中的應變因素以定義未張緊重複長度。可用於提供未張緊重複長度的物理學和數學在下面進行總結。然而，首先，從工程的角度和從印刷工人的角度提供該過程的概況是有幫助的。
[0038]從工程的角度來看，根據本發明的各種實施例，產品的未張緊重複長度可以通過定義其在跨度內的張緊重複長度、然後數學地消除該跨度內的彈性應變因素來計算。張緊重複長度可以通過將測量跨度內的所有增益應用到參考重複長度(裁切長度)來計算。如果捲筒紙的張力及其硬度是已知的，那麼可以定義測量跨度內的彈性應變。所述張力是直接的測量結果。所述硬度可以通過在兩個不同增益處測量捲筒紙張力來定義。所述未張緊重複長度可以通過改變圖像和捲筒紙的相對速度來調整。
[0039]轉而從印刷工人的角度來看，產品的未張緊重複長度可以根據本發明的各種實施例通過得到產品在張力下的重複長度、然後減去在釋放該張力時其將迅速恢復的量來計算。可以計算在張力下在一跨度內的重複長度，如果在印刷單元(裁切機)處的重複長度和捲筒紙在該跨度內的速度是已知的話。通過了解捲筒紙的張力和捲筒紙的硬度二者，可以得到重複長度將迅速恢復的量。所述張力在印刷機中通過傳感器測量。捲筒紙的硬度可以通過將其拉伸兩個不同的量並且測量所產生的兩個不同的張力來得到。所述未張緊重複長度可以通過改變每放下一次圖像有多少捲筒紙通過而被調整。
[0040]圖1A示出了印刷機10，其包括在捲筒紙12上印刷的印刷單元100。印刷單元100包括驅動裝置110，印版滾筒120，膠印滾筒130，和壓印滾筒140。壓印滾筒是具有例如由諸如鋼或鋁的金屬製成的外表面的硬質滾筒。膠印滾筒130承載具有由諸如天然或人工合成橡膠的彈性材料製成的外層的印刷膠板。印版滾筒120保持圖像載體，例如印刷板。雖然示出了單一印刷單元100，但是應理解的是還可以在印刷單元100的上遊設置另外的印刷單元100。驅動裝置110可以是驅動印版滾筒、膠印滾筒和壓印滾筒的單一電機，或者可以包括多於一個的電機，使得每個滾筒由不同的電機驅動、或者這些滾筒中的兩個由一個電機驅動而第三個滾筒由不同的電機驅動。雖然為每個印刷單元示出了單獨的電機，但是應理解的是，作為替代，動力軸可以用來從單一電機驅動所有的印刷單元。印刷每個重複長度而花費的時間是:t_eat = 2 π / ω，其中ω是滾筒120以弧度/秒的旋轉速度。
[0041]所述印刷機10還可以包括其他後續過程200、300，它們例如可以包括乾燥機，冷卻捲紙架，切紙機和轉向杆。在可選過程200、300之後，捲筒紙12穿過託輥400和張緊輥500。如本領域中已知的，張緊輥500測量捲筒紙中的張力。自所述張緊輥500之後，捲紙筒12穿過在防滑輥對600的輥620和630之間形成的輥隙611。電機610驅動輥620。電機610優選是伺服電機。輥620優選是硬質輥而輥630優選是柔性託輥，以便形成防滑輥隙。輥620通常由諸如鋼或鋁的金屬製成，而輥630通常具有例如由天然或人工合成橡膠製成的彈性敷層。跨度I定義為捲筒紙12在輥500和輥隙611之間的那段。跨度I具有張力T1,拉緊速度V1，拉緊重複長度L1和捲筒紙厚度h。電機610施加基於許多因素的相對於印刷機的參考速度的增益。在本例中，所述增益基於兩個因素:a i，用於針對張力T的傳送增益的驅動設定值；以及P1，用於針對重複長度L1的傳送增益的驅動設定值。如本領域的技術人員將理解的，α和β是本領域中用於編程電機610的設定值。如下所述，V1是VMf、a1、和P1、以及h (捲筒紙厚度)、和R1 (輥620的半徑)的函數。替代地，例如基於由編碼器或解析器測量時的電機620的旋轉速度直接測量V1是可能的。
[0042]在離開輥隙611後，捲筒紙12經過託輥700和張緊輥800。自張緊輥800之後，捲紙筒12穿過在防滑輥對900的輥920和930之間形成的輥隙911。電機910驅動輥920。電機910優選是伺服電機，並且根據％和β2以上述相同的方式驅動輥920。輥920優選是硬質輥而輥930優選是柔性託輥，以便形成防滑輥隙。輥920通常由諸如鋁或鋼的金屬製成，而輥930通常具有例如由天然或人工合成橡膠製成的彈性敷層。跨度2定義為捲筒紙12在輥800和輥隙911之間的那段。跨度2具有張力T2,拉緊速度V2,拉緊重複長度L2和捲筒紙厚度h。如本領域已知的，在輥隙911的下遊捲筒紙最終被切割。應該理解的是，其可以通過折頁機在線切割，或可以重新纏繞然後以任何其他方式離線切割。在任何情況下，在從捲筒紙上切割之後，紙張將具有未張緊重複長度L。。
[0043]雖然防滑輥對是優選的，但替代的是，輥620、630(和/或920、930)可以被替換為單一硬質輥，所述硬質輥布置為利用如圖1B所示的絞盤纏繞件而提供防滑條件。在圖1B中，絞盤纏繞件通過一對託輥700』、700」而在輥620 (或920)上被實現。
[0044]通過施加已知的修改到參考重複長度(在本領域中通常也被稱為裁切長度)，所述拉緊重複長度被計算。這些修改包括施加到下遊電機￠10或910)的速度增益或α2、β2)，所述電機控制所關心的跨度(I或2)中的捲筒紙速度。另一修改考慮了捲筒紙厚度(h)對用於控制其速度的整個輥上的捲筒紙的「節線」的影響。對於給定印刷機上的給定印刷作業，這些修改可以容易且準確地確定。當採用如電機(610或910)的伺服驅動裝置時，所述增益可以是用於控制所述伺服驅動裝置的精確設定值。捲筒紙的「節線修改」中的任何誤差將是非常小的，因為所述修改是01/2)/?:很小的數(捲筒紙的厚度，h)的一半除以相對大的數(從動輥的半徑&)。通過將跨度中的捲筒紙張力除以其模量，該跨度中的應變被計算G1 = T/E)。在優選實施例中，所述跨度的張力使用許多商業上可得到的技術而被直接測量。在圖1中，例如，張緊輥500用於跨度1，而張緊輥800用於跨度2。在該優選實施例中，通過將兩個不同跨度上的張力差除以這兩個跨度中的應變差，捲筒紙的模量被確定(E =Λ T/ Λ ε )。所述應變差則又根據速度\、V2和VMf被確定如下:Λ ε=(V2-V1)Arefo由於張力和應變測量都可以在生產運行期間進行，因此模量(E)可以在生產運行期間計算。這可能是重要的，因為已知該模量在輥內部和從一個輥到具有相同標稱的捲筒紙的下一個輥都是變化的。然後，所述未張緊產品長度可以在生產運行期間計算為L0 (t) = L1U)/(l+Tjt)/E (t))，其中在任何給定時間t，Ltl是未張緊產品長度，L1是在跨度I處的張緊重複長度，T1是在跨度I處的張力，以及E是計算出的模量E。在生產期間使用上述過程可以提供未張緊產品長度的精確反饋。
[0045]還可以提供其他的實施例、替代方案和加強方案。可以使用攝像機或複數個攝像機直接測量拉緊產品長度。在印刷工業中這些測量系統是可用的。還可以通過測量捲筒紙速度並且使其乘以產生重複的時間(例如，圖像滾筒旋轉一周)來計算所述拉緊重複或產品長度。捲筒紙速度可以使用許多裝置(例如，雷射速度傳感器)直接測量，或使用精密編碼器和防滑託輥而間接測量。根據基材的一致性和工藝要求，捲筒紙厚度可以是一次性由操作員輸入的或者是實時測量的。實時捲筒紙厚度測量系統是容易得到的。在上述優選實施例中，通過將兩個不同跨度中的張力差除以這兩個跨度中的應變差來定義所述捲筒紙的模量。還可以通過記錄在同一跨度上兩個不同應變處的張力來定義所述捲筒紙的模量。但是這將不能提供實時的模量值。所述模量還可以是操作員輸入的或從預先建立的查找表中拉出的。
[0046]未張緊重複長度發生器產生隨時間的未張緊重複長度計算值Ltl (t)。如本領域技術人員將理解的，對該隨時間的未張緊重複長度u(t)的計算，例如可以通過計算機，處理器，或PLC執行軟體來實現。替代地，其可以完全在硬體中實現，例如，實現為ASIC( 「專用集成電路」)、FPLD( 「現場可編程邏輯器件」)，或在離散硬體中通過其他方式實現。當在本文中使用時，術語控制器被定義為包含上述內容的任意或全部，包括:包含一個或多個計算機、處理器或PLC執行軟體的控制器；完全在硬體中實現，例如，實現為ASIC、FPLD、或其他離散硬體的控制器；以及前述內容的組合。圖1示出了這樣的控制器950，其產生該隨時間的未張緊重複長度計算值Ltl(t)。在圖1的示例中，發生器950可以從張緊輥500和800接收隨時間⑴的輸入，並且還可以接收施加到下遊驅動裝置610、910的速度增益(αρβρα2、β2)。為了便於說明省略了各連接，但本領域技術人員將理解，所述速度增益可以要麼從這些驅動裝置本身、要麼例如從為這些驅動裝置提供速度增益的控制系統接收。
[0047]如下是在圖1A的系統中的生產期間可以如何確定未張緊重複長度的非限制性示例:
[0048]變量
[0049]1、常量=R1 =輥620的半徑
[0050]R2=輥920的半徑
[0051]2、來自用於印刷機的作業數據:
[0052]COeef =參考重複長度
[0053]h =捲筒紙厚度
[0054]3、用於驅動裝置610和910的驅動設定值:
[0055]α 17 α2分別是針對跨度I和2中的張力的傳送增益
[0056]β1? β2分別是針對跨度I和2中的重複長度的傳送增益
[0057]4、傳感器反饋:
[0058]T1=跨度I中的張力
[0059]T2=跨度2中的張力
[0060]根據這些變量，可以在圖1A的系統中的生產期間確定所述未張緊重複長度，如下所示:
[0061]AA1 = LQ(1+ε上其中Ltl =未張緊重複長度，ε i =跨度I處的應變，以及L1 =應變I處的張緊重複長度
[0062]B) L0 = L1/(1+ ε
[0063]L1被定義為L1 = (tEEPEAT) (V1)，其中tKEPEAT =用於印版在印版滾筒轉動一整周來印刷圖像的時間，以及V1 =捲筒紙速度1，得到:
[0064]OL1 = (2 Ji / ω EEPEAT) (VEEF(1+ α ^ (1+ β (1+ (h/2) /R1))
[0065]D) Veef — ( ω ΕΕΡΕΑΤ) (Reef)
[0066]將D帶入C並且消去ω ΕΕΡΕΑΤ得到:
[0067]Ε) L1 = (2 31 Reef) (1+ α (1+ β J (1+ (h/2) /R1)
[0068]F) COeef = 2 3? Rkef,其中 COkef =參考重複長度，例如 700mm。
[0069]將F帶入E得到:
[0070]G) L1 = COeef (1+ a 丄)(1+ β J (1+ (h/2) /R1)
[0071]S1被定義如下:
[0072]H) ε i = I/E，其中E =捲筒紙模量
[0073]將G和H帶入B得到:
[0074]J) L0 = (COeef(1+ a D (1+ β J (1+ (h/2) /R1)) / (l+T^E)
[0075]所述捲筒紙模量E可以被計算為
r ? 、E = ΔΤ
[0076]K) 一
Δε
、Ae= V」 VI
[0077]L)~
VREF
[0078]Μ) Δ ε = (VREF(1+ 2) (1+β2) (1+(h/2)/R2) - (1+ J (1+D (1+^/2)/?))/
Vref
[0079]N) Δ ε = (1+°°2)(1+β2)(1+ (h/2)/R2)- (1+ 00 ^ (1+β ^ (1+ (h/2)/R1)
[0080]P) ΔΤ = T2-T1
[0081]將N和P帶入K得到:
E =_ T?- Ti___
[0082]Q) (I +?2) (1+β2) (1+ h/2)- (l+oci) (l+pi)(l+h/2)
R2Ri
[0083]最後，將Q帶入J得到未張緊重複長度L。。
[0084]在上述說明書中，本發明已經參照特定的示例性實施方式及其示例進行描述。然而，很顯然在不偏離如所附的權利要求中描述的本發明的寬泛精神和範圍的情況下，可以對其進行各種修改和改變。因此說明書和附圖被認為是說明性的而不是限制性的。
【權利要求】
1.一種用於確定在張力下穿過印刷機的捲筒紙的未張緊產品長度的方法，包括使用控制器來: 確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的跨度內的張緊重複長度； 確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的彈性應變；以及根據所述張緊重複長度和所述彈性應變，計算在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的未張緊產品長度。
2.如權利要求1所述的方法，其中確定所述張緊重複長度的步驟包括根據參考重複長度和所述跨度內的速度增益計算所述張緊重複長度。
3.如權利要求2所述的方法，其中所述速度增益根據用於在所述跨度內驅動捲筒紙的電機的驅動設定值被計算，所述驅動設定值包括用於針對張力的傳送增益的驅動設定值和用於針對重複長度的傳送增益的驅動設定值。
4.如權利要求1所述的方法，其中確定所述彈性應變的步驟包括: 通過傳感器測量所述跨度內的張力， 確定捲筒紙的硬度，以及 根據所述張力和所述硬度計算所述彈性應變。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述確定捲筒紙的硬度的步驟包括測量在兩個不同的速度增益處捲筒紙中的張力。
6.如權利要求5所述的方法，其中所述兩個不同的速度增益包括在第一電機處的第一速度增益，和在第二電機處的第二速度增益，所述第一電機通過第一輥驅動捲筒紙，所述第二電機通過第二輥驅動捲筒紙。
7.如權利要求1所述的方法，其中計算所述未張緊產品長度的步驟包括: 在生產運行期間計算隨時間t的未張緊產品長度LtlU): L0 (t) = L1 (t)/(l+S1 (t))，其中在任何給定時間t，Ltl是未張緊產品長度，L1是在所述跨度處的拉緊重複長度，以及ε i是捲筒紙在所述跨度內的彈性應變； 並且其中ε i = T1 (t)/E(t)，其中T1是在所述跨度處的張力，以及E是捲筒紙模量。
8.如權利要求1所述的方法，其中捲筒紙在印刷機的所述跨度內的張緊重複長度通過攝像機確定。
9.如權利要求1所述的方法，其中確定捲筒紙在印刷機的所述跨度內的張緊重複長度的步驟包括: 測量捲筒紙在所述跨度內的速度V1 ;以及 計算張緊重複長度L1為L1 = (trepeat) (V1)，其中t_eat是用於印刷機的印版滾筒印刷一個非重複圖像的時間。
10.一種捲筒進紙印刷機，其用於在連續的捲筒紙上印刷並且將所述捲筒紙切割為具有未張緊產品長度的印刷產品，所述印刷機包括: 印刷單元，所述印刷單元包括印版滾筒、膠印滾筒和壓印滾筒，所述印版滾筒具有參考重複長度； 位於所述印刷單元下遊的多個輥，當捲筒紙穿過印刷機時，所述捲筒紙在張力下穿過所述印刷單元和所述多個輥； 控制器，其被配置和布置成當捲筒紙在張力下穿過印刷機時生成所述捲筒紙的未張緊產品長度，所述控制器確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在位於所述多個輥中相鄰的一對之間的跨度內的張緊重複長度、確定在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的彈性應變、並且根據所述張緊重複長度和所述彈性應變計算在捲筒紙在張力下穿過印刷機時捲筒紙在印刷機的所述跨度內的未張緊產品長度。
11.如權利要求10所述的印刷機，其中所述控制器通過以下來計算所述未張緊產品長度: 在生產運行期間計算隨時間t的未張緊產品長度LtlU): L0 (t) = L1 (t)/(l+S1 (t))，其中在任何給定時間t，Ltl是未張緊產品長度，L1是在所述跨度處的張緊重複長度，以及ε ,是捲筒紙在所述跨度內的彈性應變； 並且其中ε i = T1 (t)/E(t)，其中T1是在所述跨度處的張力，以及E是捲筒紙模量。
12.如權利要求11所述的印刷機，其中還包括用於感測跨度內張力的張力傳感器，所述控制器被連接到所述傳感器以檢測所述張力！\。
13.如權利要求12所述的印刷機，其中所述張力傳感器是第一張緊輥，並且其中所述第一張緊輥是所述多個輥中的一個，所述第一張緊輥位於第一從動輥上遊並且鄰近第一從動輥，其中所述第一從動輥是所述多個輥中的一個。
14.如權利要求13所述的印刷機，包括用於檢測張力T2的第二張緊輥，並且其中所述第二張緊輥是所述多個輥中的一個，所述第二張緊輥位於第二從動輥上遊並且鄰近第二從動輥，其中所述第二從動輥是所述多個輥中的一個。
15.一種用於確定在張力下穿過印刷機的捲筒紙的未張緊產品長度的系統，所述系統包括: 第一張緊輥，移動的捲筒紙接觸所述第一張緊輥； 第一輥，其位於所述第一張緊輥的下遊，所述第一輥驅動捲筒紙，捲筒紙的第一跨度在所述第一張緊輥和所述第一輥之間伸展； 第一電機，其驅動所述第一輥； 第二張緊輥，其位於所述第一輥的下遊，移動的捲筒紙接觸所述第二張緊輥； 第二輥，其位於所述第二張緊輥的下遊，所述第二輥驅動捲筒紙，捲筒紙的第二跨度在所述第二張緊輥和所述第二輥之間伸展； 第二電機，其驅動所述第二輥；以及 控制器，所述控制器通過第一張緊輥檢測第一跨度內的張力T1，所述控制器通過第二張緊輥檢測第二跨度內的張力T2，所述控制器根據1\、T2、用於第一和第二電機的驅動設定值、所述捲筒紙的捲筒紙厚度(h)、以及參考重複長度(COkef)來計算未張緊產品長度。
16.如權利要求15所述的系統，其中所述驅動設定值包括所述第一電機的用於針對張力T1的傳送增益的驅動設定值a 1、所述第一電機的用於針對第一跨度的重複長度的傳送增益的驅動設定值P1、所述第二電機的用於針對張力T2的傳送增益的驅動設定值Ci2、以及所述第二電機的用於針對第二跨度的重複長度的傳送增益的驅動設定值β 2。
17.如權利要求16所述的系統，其中所述控制器根據以下公式計算未張緊產品長度
1.L0 = (COeef (1+ a J (1+ β ^ (1+ (h/2) /R1)) / (1+VE)， E =_Tr T, _ 其中 (I +0C2) (1+β2) (1+ m- (1+?0 (1+βι)(1+^2)RaRi 並且其中R1是第一輥的半徑以及R2是第二輥的半徑。
18.如權利要求15所述的系統，還包括第一託輥，所述第一託輥與所述第一輥形成第一防滑棍隙。
19.如權利要求18所述的系統，還包括第二託輥，所述第二託輥與所述第二輥形成第二防滑輥隙。
20.如權利要求15所述的系統，其中捲筒紙布置在圍繞所述第一輥和所述第二輥中至少一個的絞盤纏繞件中。
【文檔編號】G01B21/06GK104139606SQ201410289019
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2013年5月9日
【發明者】D·J·道利, D·M·珀杜, D·E·基夫阿貝 申請人:高斯國際美洲公司