1.概述


　　现代印刷机向高质量、高精度、高速度和自动化方向发展。虽然世界各大型印刷机制造厂的产品各有自己的风格，但卷筒纸胶印机普遍具有以下几方面的功能：遥控调墨、调水和调版装置；自动清洗装置；快速装版装置；自动调速系统；卷简纸自动接纸功能。


　　高速运行的卷筒纸印刷机纸卷的自动粘接是必不可少的部分，鉴于我国不断引进国外先进的卷简纸印刷机，有必要对卷筒纸印刷机给纸部分的原理和控制方法进行研究和探讨。本文针对卷筒纸广泛采用的MEG的DCA型纸带自动粘接装置原理和控制进行论述。


　　MEG生产各种不同功能的给纸装置，DCA是其中一种。DCA给纸装置是具有双臂的高速自动接纸装置，用于为卷筒纸印刷机提供所需纸张，上纸由操作人员完成。当一个纸卷以恒定的张力展开时，卷筒纸纸带就会被递送到印刷单元。在印刷机正常工作不降速的情况下，一个纸卷(旧纸卷)用到一定量后继续在展开，而另一个纸卷(新纸卷)则被加速并与之粘合。纸带自动粘接装置基于快速粘接要求，能同时控制两个纸卷，它与印刷机没有机械连接。印刷装置的印刷速度为600米／分钟，给纸电气控制采用PLC控制和调节，纸带宽为1020mm，具有独立和紧凑的自动粘接功能，新旧纸卷最小接合速度为30米／分钟，纸卷最大直径为1270mm，新纸卷最小粘接直径为500毫米，纸带加速过程自动进行，旧的被换纸卷直径尺寸最大为162毫米，最小为125±10毫米，纸卷内心直径为76毫米，纸卷最大重量为1200kg，印刷用纸的重量为30～130克／米2，最大粘合厚度为125微米，正常纸带张力为10～35kg。给纸器最高工作温度为45°，机器噪音80分贝。给纸部分具有纸带张力检测和控制功能，印刷单元有纸带位置调节装置。印刷装置的工作速度是40000印／小时。


　　给纸单元既具有独立的机器近处按钮操作面板，也有远处的中央控制台遥控部分供操作人员进行方便的操作。


　　


　　2.给纸器的原理


　　MEG的DCA给纸器更换纸卷是在不停机的情况下进行的，即它具有高速、自动接纸功能，纸带消耗为3～5米。纸架上有两个纸卷臂(红臂和绿臂)，用于安装两个纸卷。


　　给纸器结构组成：


　　气路、空压机电路及气缸和阀；


　　纸卷升降机构及电路；


　　纸卷加速机构及电路；


　　自动粘接机构及电路；


　　纸带张力控制机构及电路。(见图1)


　　各部分名称及作用如下:


　　(1)两个竖直方向的墙板1通过拉轴2联在一起；


　　(2)保护网14；


　　(3)拥有空气膨胀轴4(气轴)的两臂3可以通过气胎放松闸5；


　　(4)两个用于摇臂旋转的轴承架13，通过低速齿轮异步电动机控制；


　　(5)加速臂6装有摩擦带用于将纸带加速完成粘接，气缸使加速臂下降，摩擦带产生和调节施加在纸卷上力。异步电动机用于提供摩擦带的加速力矩。加速臂的侧向移动可以适应不同的纸卷宽度尺寸；


　　(6)接合臂7具有接合辊、裁刀和一个中间辊。粘接臂、裁刀、中间辊由气缸控制;


　　（7）浮动辊8用于检测纸带张力；


　　(8)电控系统面板装于右侧架10上;


　　(9)主要动力开关面板11装于右侧架9上;


　　(10)电控系统面板12装于右侧架10上。

　　给纸器电气元件


　　电动机：


　　1MTR——绿臂电机(三相交流电机，0.12千瓦)：用于调节绿臂纸卷展开时的横向位置。


　　2MTR——红臂电机(三相交流电机，0.12千瓦)：用于调节红臂纸卷展开时的横向位置。


　　3MTR——转臂电机(三相交流电机，0.55千瓦)：用于改变新旧纸卷的位置，以便进行粘接。


　　4MTR——加速电机(三相交流电机，2.2千瓦)：用于驱动加速摩擦带，以便为新纸卷加速。


　　5MTR——加速臂横向位移电机(三相交流电机，


　　0.18千瓦):改变加速臂横向位置，以适应不同的纸卷尺寸。


　　7MTR——卷筒纸自动导纸电机(三相交流电机，


　　0.55千瓦)：用于新纸卷的自动穿纸。


　　以上电机都采用三相交流电机使用变频器进行电机速度的调节，其中1MTR，2MTR各用一个变频器，其它电机共用一个变频器。


　　21MTRl：绿臂风扇电机


　　22MTRl：红臂风扇电机


　　气缸


　　1CYL——裁刀气缸：完成裁刀下降动作；


　　2CYL——纸卷跳动补偿气缸；


　　3CYL——接合辊气缸；


　　4CYL——接合辊气缸；


　　5CYL——加速臂升降气缸；


　　6CYI——红臂闸气缸；


　　7CYL——绿臂闸气缸；


　　8CYL——粘合臂气缸；


　　9CYL——粘合臂气缸；


　　10CYL——粘合臂气缸保险；


　　11CYL——粘合臂气缸保险。


　　传感器(检测装置)和各种开关


　　1PRS——检测绿臂纸卷转速的接近开关；


　　2PRS——检测红臂纸卷转速的接近开关；


　　1PSC——转臂旋转停止检测，光电检测。


　　2PCS——转臂旋转停止检测，光电检测。


　　3PSC——检测新纸卷纸头位置(光电检测器)即纸头黑贴片检测：光电检测(一个)。


　　1TACH——纸带运行的切线速度的测量，测速发电机(放在张力检测的浮动辊轴端)。


　　2ENC——新纸卷转速测量用测速传感器(放在加速臂电机轴端)。


　　纸带自动粘接原理


　　自动接纸应满足的条件：


　　(1)正使用的纸卷变小时，探测器(传感器)探测接纸直径，并作好接纸准备，同时发出信号；


　　(2)使新卷加速并保证新卷的圆周速度等于印刷速度；


　　(3)使接合臂的接合辊和裁刀动作协调，接纸后立即切断旧纸带。


　　自动接纸的工作过程：


　　(1)纸卷定位：印刷过程中，当旧纸卷使用到一定尺寸时(直径为162毫米左右时)，由检测装置发出第一次接纸信号，转臂自动转过一定角度，使新纸卷到达接纸位置；


　　(2)纸卷加速：新纸卷到达预定位置后接合臂的接合辊和裁刀立即摆到接纸位置。气缸控制加速臂下降使其上的摩擦带与新卷表面接触，电动机带动摩擦带运动，利用摩擦带与纸卷间的摩擦力带动纸卷加速旋转，直到新纸卷与旧纸卷线速度相等为止并将速度进行锁定。


　　(3)自动接纸：当检测器检测到旧纸卷用到直径为125±10毫米时，便发出第二次接纸信号。此时负责检测新纸卷位置的光电传感器一旦检测到新纸卷表面的黑色贴片(即新纸卷的接头位置)，接合臂的接合辊立即靠向新纸卷，进行新旧纸卷粘接，大约1秒钟后裁刀切断旧纸带，接纸完毕。各部分复位准备下次接纸工作。


　　具体过程如下：


　　新纸卷由操作人员上好后等待自动粘接。张力检测用的浮动辊轴一侧的测速发电机1TACH-测量印刷纸带的速度大小，并将此值与旧纸卷轴端接近开关1PSC或2PSC测得的转速信号比较得出旧纸卷的直径尺寸。当旧纸卷用到某一设定的直径尺寸大小时，接通摇臂电机3MTR电路，摇臂电机带着新旧纸卷旋转到粘接位置后停止(由光电检测器1PSC，2PCS检测转臂旋转停止位置)。新纸卷到达预定位置后接合臂的接合辊和裁刀立即摆到接纸位置。气缸控制加速臂下降使它上面的摩擦带与新卷表面接触，加速电动机4MTR带动摩擦带运动，利用摩擦带与纸卷间的摩擦力带动新纸卷加速旋转。加速电机轴端速度传感器2ENC测量加速电机的速度，并将其转化为新纸卷的线速度，直到新纸卷与旧纸卷线速度相等为止并将速度进行锁定。当旧纸卷直径尺寸用到与设定的粘接直径值相等时，光电检测器3PSC检测到新纸卷纸头位置既检测到纸头黑色贴片时接合辊和裁刀立即摆到粘接位置立即粘接，裁刀裁断旧纸带，粘接后旧纸卷被立即制动，新纸卷接替旧纸卷继续供纸，摇臂电机动作使新纸卷到达工作位置，旧纸卷到达装卸纸卷的位置，粘接过程的一个循环过程结束。


　　高速自动接纸的特点：


　　此给纸器自动接纸属于高速接纸，在接纸过程中两个纸卷都处于高速运行状态，工作效率高，但接纸可靠性和精度稍差，影响了接纸过程的印刷质量。由于接纸过程新旧纸卷的速度不能完全绝对的相等，造成报纸天头位置变动较大。


　　


　　3.纸带张力控制原理


　　纸带张力自动控制系统，已经成为现代卷筒纸印刷机必不可少的组成部分。使纸带向前运动的拉力由专门的电动机带动的送纸辊产生。印刷工艺要求单位宽度的纸带张力为7～20kg／米。MEG的纸带张力范围是10～35kg(在1020毫米即1.02米宽度内)。如果纸卷无阻挡地自由展开，那么在印刷机加减速运行过程中纸卷会失去控制。为了保证张力稳定，必须对纸卷设置制动装置并及时调节制动力的大小。


　　MEG给纸器纸卷的制动力施加在纸卷的芯轴处。当纸卷刚刚上好开始印刷时，纸卷直径约为1270毫米。为保证纸带稳定运行，应满足以下算式：


　　 F×P=T×τ


　　F为纸带张力，P纸卷半径，T纸卷轴的制动力，τ纸卷芯轴半径。


　　在印刷过程中，纸卷半径越来越小，如果不改变制动力，则纸带的张力将会越来越大，并最终使纸带撕断。为使纸带张力恒定不变，随着印刷的进行，纸卷半径的减小，制动力必须以一定规律随之减少。制动力是由气动制动装置产生的。


　　张力控制原理


　　张力传感器是放置在输纸路线中浮动辊处的角位移电位式测量装置。纸带张力给浮动的过纸辊施加力的作用(产生负载力)，使其转过与张力大小相应的转角，并将这个量转化输出一个与之对应的电压信号。


　　张力检测原理


　　纸带张力控制采用闭环控制方式。闭环控制抗干扰能力强，控制精度高。目前先进的卷筒纸印刷机均采用闭环张力控制。MEG的张力控制见图2。




图2 张力闭环控制框图


　　纸带张力通过操作面板上的旋钮设定，张力辊及检测传感器的初始位置随即确定。控制系统将电信号通过电／气转换器转换为气信号控制气缸装置使气动摩擦片改变位置，从而改变纸卷芯轴处的摩擦阻力的大小，实现纸带张力的调节。


　　


　　4.总结


　　MEG的DCA给纸器应用在各种卷筒纸印刷机中完成给纸任务，工作可靠，效率高，故障少，控制部分稳定可靠，自动接纸成功率高。但新旧纸卷接合时常使印刷图象天头位置发生变化，需要操作人员在操作台手动或通过自动调节装置进行调节。


　　 ·责任编辑 张震一·

[时间：2001-09-05  作者：张伟华　孙玉秋  来源：中国印刷]