鄭強(qiáng)

零速自動(dòng)接紙機(jī)是一種與現(xiàn)代輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)相配套的卷筒紙連續(xù)供給設(shè)備，它廣泛地應(yīng)用于報(bào)刊和書刊印刷機(jī)中。這種接紙機(jī)主要具有兩方面的功能：一是在正常的印刷過(guò)程中，作為普通輸紙機(jī)對(duì)印刷主機(jī)進(jìn)行供紙；二是當(dāng)正在使用的卷筒紙即將用完時(shí)，使處于零速（靜止?fàn)顟B(tài)）的新卷筒紙與使用中的卷筒紙進(jìn)行對(duì)接，并將新卷筒紙加速至正常的印刷速度，讓其接替原卷筒紙對(duì)印刷主機(jī)進(jìn)行不間斷供紙。由于零速自動(dòng)接紙機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了卷筒紙的自動(dòng)交換和連續(xù)供給，因此它確保了印刷生產(chǎn)的高效性和穩(wěn)定性。

零速自動(dòng)接紙機(jī)作為印刷生產(chǎn)中的供紙?jiān)O(shè)備，必定要對(duì)卷筒紙的運(yùn)動(dòng)張力進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以滿足正常的印刷要求。在接紙機(jī)中承擔(dān)這個(gè)任務(wù)的重要裝置就是張力控制系統(tǒng)。在生產(chǎn)過(guò)程中，張力控制系統(tǒng)使用頻繁、工作強(qiáng)度大，故其出現(xiàn)故障的頻率也非常高。因此，對(duì)于使用零速自動(dòng)接紙機(jī)的印刷企業(yè)來(lái)說(shuō)，維護(hù)使用好張力控制系統(tǒng)，才能保證接紙機(jī)乃至印刷主機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與工作。

本文將結(jié)合震立Z4050—35型零速自動(dòng)接紙機(jī)張力控制系統(tǒng)的工作原理和機(jī)器運(yùn)行中維護(hù)及故障排除的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該系統(tǒng)出現(xiàn)的主要故障情況進(jìn)行分析和總結(jié)，并介紹解決這類故障的方法及改進(jìn)方案（其力學(xué)和控制過(guò)程的具體計(jì)算內(nèi)容未列入本文）。

零速自動(dòng)接紙機(jī)張力控制系統(tǒng)的組成及工作原理

1.張力控制系統(tǒng)的組成部分

張力控制系統(tǒng)主要由張力浮動(dòng)輥（圖1中14）和電磁制動(dòng)器（圖1中2和9）兩部分組成。卷筒紙經(jīng)由圖1所示的穿紙線路進(jìn)入印刷主機(jī)。卷筒紙的紙芯筒固定在氣脹軸上，當(dāng)氣脹軸與電磁制動(dòng)器通過(guò)花鍵軸聯(lián)接好后，電磁制動(dòng)器就可對(duì)卷筒紙進(jìn)行張力調(diào)節(jié)。張力浮動(dòng)輥14在紙帶張力發(fā)生變化時(shí)可以上下擺動(dòng)，從而控制張力變化。

電磁制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)見圖2。其主要由制動(dòng)器磁軛10（電磁線圈）和制動(dòng)盤11兩部分組成。制動(dòng)器磁軛固定在接紙機(jī)內(nèi)墻板9上。制動(dòng)盤固定在花鍵套12上，其由于卷筒紙的拉動(dòng)而相對(duì)于制動(dòng)器磁軛進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

張力浮動(dòng)輥結(jié)構(gòu)見圖3。張力浮動(dòng)輥2在紙帶張力和張力氣缸5的推力作用下繞張力電位器軸4旋轉(zhuǎn)。張力電位器軸4的軸端安裝有角位移電位器。

2.張力控制系統(tǒng)的工作原理

印刷主機(jī)穿紙完成后剛開始印刷時(shí)，主機(jī)中的印刷滾筒會(huì)給紙帶一個(gè)拉力，帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)。調(diào)大張力調(diào)壓閥的氣壓值，張力氣缸的氣缸桿向下伸出，使處于最低位置的張力浮動(dòng)輥抬高。張力軸隨之轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，其上的角位移電位器將角位移信號(hào)傳輸?shù)诫娍叵洹ｋ娍叵湎鄳?yīng)地對(duì)電磁制動(dòng)器施加一個(gè)控制電壓，使其產(chǎn)生電磁力矩，從而控制氣脹軸上卷筒紙的運(yùn)動(dòng)。因而，紙帶在印刷拉力和電磁力的共同作用下，維持勻速的供紙速度。

當(dāng)紙帶的張力發(fā)生變化（由印刷主機(jī)加速或減速、卷筒紙變形等情況造成），張力浮動(dòng)輥受到的紙帶壓力會(huì)隨之改變。由于張力氣缸的推力恒定（調(diào)節(jié)閥的氣壓值不變），張力浮動(dòng)輥就會(huì)上下擺動(dòng)。此時(shí)，張力軸旋轉(zhuǎn)一定角度；其軸上的角位移電位器將檢測(cè)到的角位移信號(hào)傳輸?shù)诫娍叵?。電控箱根?jù)角位移信號(hào)改變輸出到電磁制動(dòng)器的電壓值，從而改變電磁制動(dòng)器的電磁力矩；使紙帶受到的印刷拉力和電磁力達(dá)到新的平衡。這樣，紙帶就在這組新平衡力的作用下勻速運(yùn)行。

當(dāng)原卷筒紙即將用完，接紙機(jī)準(zhǔn)備接紙時(shí)，印刷主機(jī)被降速運(yùn)轉(zhuǎn)。電控箱對(duì)運(yùn)行中的原卷筒紙所在的電磁制動(dòng)器施加一個(gè)制動(dòng)電壓，并按一定頻率增加其制動(dòng)電壓值；直至電磁制動(dòng)器完全將運(yùn)行中的原卷筒紙制動(dòng)住。此時(shí)，張力氣缸的氣缸桿縮回，張力浮動(dòng)輥落至最低位置。紙帶的張力靠蓄紙架與印刷主機(jī)配合控制，主機(jī)拉動(dòng)紙帶運(yùn)行，蓄紙架受到紙帶的作用力緩慢下降，直至原卷筒紙被裁斷，新的卷筒紙運(yùn)行。接著，張力浮動(dòng)輥升起來(lái)，電控箱根據(jù)角位移電位器傳輸?shù)男滦盘?hào)對(duì)新卷筒紙上的電磁制動(dòng)器輸出控制電壓，進(jìn)而控制新紙帶的張力。新紙帶就在印刷拉力和電磁力的共同作用下，重新維持勻速的供紙速度。

張力控制系統(tǒng)的故障分析與解決方法

在印刷生產(chǎn)中，張力控制系統(tǒng)通常會(huì)出現(xiàn)如下三種故障情況：①印刷過(guò)程中，張力浮動(dòng)輥上下頻繁擺動(dòng)，并且幅度較大，導(dǎo)致紙帶張力不穩(wěn)，影響套印；②印刷過(guò)程中，紙帶張力太小，卷筒紙用紙或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，使紙帶進(jìn)入主機(jī)后無(wú)法正常印刷；③接紙過(guò)程中，電磁制動(dòng)器無(wú)法對(duì)運(yùn)行中的卷筒紙進(jìn)行可靠的制動(dòng)控制，導(dǎo)致接紙瞬間兩個(gè)卷筒紙沒(méi)有都處于零速狀態(tài)，造成接紙失敗。

1.對(duì)印刷中張力控制系統(tǒng)故障的分析與解決方法

在印刷過(guò)程中，張力控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象為：張力浮動(dòng)輥上下頻繁擺動(dòng)，并且幅度較大；張力控制系統(tǒng)對(duì)紙帶的張力監(jiān)測(cè)和調(diào)控?zé)o法正常進(jìn)行。

通常出現(xiàn)這類故障有三方面的原因：一是張力氣缸的氣壓不穩(wěn)定；二是張力角位移電位器和電控箱對(duì)紙帶張力監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)和控制不正常；三是電磁制動(dòng)器出現(xiàn)機(jī)械性故障。

張力氣缸的氣路故障通過(guò)供氣壓強(qiáng)的監(jiān)測(cè)和采取穩(wěn)壓措施排除。電磁制動(dòng)器的機(jī)械性故障需要針對(duì)現(xiàn)象分別處理，本節(jié)主要從張力角位移電位器和電控箱的張力控制調(diào)整方面著手解決這類故障。

張力角位移電位器負(fù)責(zé)對(duì)紙帶張力進(jìn)行采樣。若其與張力軸的相對(duì)位置沒(méi)有精確定位，傳輸?shù)诫娍叵涞男盘?hào)參數(shù)就會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致電控箱不能對(duì)電磁制動(dòng)器輸出正確的控制電壓。這樣，就會(huì)使電磁制動(dòng)器工作不正常，無(wú)法控制紙帶的張力。

當(dāng)張力浮動(dòng)輥出現(xiàn)上述異常情況時(shí)，就需要進(jìn)行張力控制調(diào)整。具體的調(diào)整步驟如下。

（1）調(diào)節(jié)接紙機(jī)操作面板上的張力調(diào)壓閥，使張力氣缸的氣壓值達(dá)到正常值0.15～0.3Mpa。此時(shí)張力浮動(dòng)輥抬起，處于中間高度位置。

（2）松開張力角位移電位器與張力軸的聯(lián)軸器上的鎖緊螺釘；慢慢旋轉(zhuǎn)電位器軸（軸上有轉(zhuǎn)動(dòng)螺釘），觀察電控箱中的調(diào)試電壓表。當(dāng)表上指針大致指向0V時(shí)，旋緊鎖緊螺釘。

（3）松開電位器上的三個(gè)壓板螺釘，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)電位器，使調(diào)試電壓表的指針精確地指在0V處，鎖緊全部壓板螺釘。

（4）關(guān)閉張力調(diào)壓閥，使張力浮動(dòng)輥下落到底；再旋轉(zhuǎn)張力調(diào)壓閥，使張力浮動(dòng)輥抬起至最高位置。在此過(guò)程中，同步調(diào)節(jié)電控箱中張力控制盒上的W1電位器；使張力浮動(dòng)輥處于最高點(diǎn)與最低點(diǎn)時(shí)，調(diào)試電壓表上的電壓值分別顯示為+0.5V、-0.5V。同時(shí)要觀察電壓表上電壓值是否線性變化。如果電壓值與規(guī)定數(shù)值不符，需從第一步重新調(diào)試至第三步，直至數(shù)值正確。

（5）調(diào)節(jié)張力調(diào)壓閥，使張力浮動(dòng)輥抬至最高位置。轉(zhuǎn)動(dòng)張力控制盒上的W2電位器，使輸出電壓表的指針指向10V。

張力控制電壓調(diào)整好后，張力角位移電位器就能夠準(zhǔn)確采樣，使電控箱能夠正常地對(duì)電磁制動(dòng)器輸出控制電壓（最高不超過(guò)10V，即制動(dòng)電壓），保證印刷過(guò)程中張力的穩(wěn)定。

印刷過(guò)程中，當(dāng)紙帶張力太小的情況發(fā)生時(shí)，首先應(yīng)判斷張力角位移電位器采樣是否正確、電控箱對(duì)電磁制動(dòng)器控制電壓的輸出是否正常。如上述部件工作不正常，可進(jìn)行張力控制調(diào)試。如其工作正常，則可判斷為電磁制動(dòng)器故障，需對(duì)電磁制動(dòng)器部分進(jìn)行檢修。

2.對(duì)接紙中張力控制系統(tǒng)故障的分析與解決方法

接紙機(jī)接紙時(shí)，按3.8m/s速度運(yùn)行中的卷筒紙要在很短的時(shí)間（約3秒內(nèi)）完全靜止下來(lái)，達(dá)到零速狀態(tài)。這樣，舊的卷筒紙才能與處于靜止?fàn)顟B(tài)的待接卷筒紙準(zhǔn)確完成接紙動(dòng)作。電控箱對(duì)電磁制動(dòng)器施加的制動(dòng)電壓，是在一個(gè)起步電壓上，按一定上升速率疊加的。因此卷筒紙的制動(dòng)是一個(gè)逐漸減速的過(guò)程，它不僅要制動(dòng)有力，而且要過(guò)渡平穩(wěn)。制動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，卷筒紙無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)完全靜止；制動(dòng)時(shí)間過(guò)短，卷筒紙可能被扯斷。因此，卷筒紙接紙制動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要仔細(xì)檢查電磁制動(dòng)器，并對(duì)制動(dòng)電壓進(jìn)行檢測(cè)或調(diào)試。

制動(dòng)電壓的調(diào)試分為兩部分：一是起步電壓的調(diào)整；二是電壓上升速率的調(diào)節(jié)。

電磁制動(dòng)器開始制動(dòng)時(shí)，先會(huì)被施加一個(gè)起步電壓。一般接紙機(jī)生產(chǎn)廠家會(huì)預(yù)先設(shè)定起步電壓值，在設(shè)定中通常都會(huì)考慮到紙張能夠承受的初次張力，數(shù)值較小。作為使用單位，不要輕易改變此數(shù)值，只能在電磁制動(dòng)器由于較大磨損導(dǎo)致制動(dòng)力矩有明顯下降趨勢(shì)時(shí)才調(diào)大起步電壓值，一般控制在2～5V之間。

上升速率的數(shù)值調(diào)節(jié)，不能一次改變太大，需要根據(jù)接紙情況逐步調(diào)試確定。因?yàn)榇藚?shù)的設(shè)定大小與接紙過(guò)程中蓄紙架的用紙量有很大關(guān)系。上升速率設(shè)定太大，電磁制動(dòng)器制動(dòng)力矩相應(yīng)增大，在接紙過(guò)程中紙帶易被扯斷；上升速率設(shè)定太小，卷筒紙制動(dòng)時(shí)間將延長(zhǎng)，導(dǎo)致蓄紙架中的紙很快用盡，造成接紙失敗。因此，對(duì)于大卷筒紙或高速印刷接紙，上升速率可設(shè)定較大；反之，則宜減小上升速率數(shù)值。根據(jù)我們多次的使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，上升速率數(shù)值調(diào)節(jié)較佳時(shí)，接紙完成后，蓄紙架將下落至總高程的1/3處。

電磁制動(dòng)器的應(yīng)用改進(jìn)

零速自動(dòng)接紙機(jī)張力控制系統(tǒng)中對(duì)卷筒紙進(jìn)行張力控制和制動(dòng)的主要部件就是電磁制動(dòng)器，由于它制動(dòng)力矩大、工作頻繁，因此特別容易磨損，出現(xiàn)故障。當(dāng)張力控制系統(tǒng)出現(xiàn)工作不正常的情況時(shí)，通常采用前述排除方法解決。如果多次調(diào)試后，張力控制系統(tǒng)還是無(wú)法正常工作，我們就應(yīng)對(duì)電磁制動(dòng)器各個(gè)部件仔細(xì)檢查，分析是否出現(xiàn)了機(jī)械性故障。

電磁制動(dòng)器的機(jī)械性故障主要表現(xiàn)為：制動(dòng)器磁軛和制動(dòng)盤表面嚴(yán)重磨損、制動(dòng)盤支承座上的軸承（圖2中7）損壞、磁隙異常。由于制動(dòng)器磁軛和制動(dòng)盤在零速自動(dòng)接紙機(jī)生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)中是直接摩擦接觸。因此，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，制動(dòng)器磁軛表面和制動(dòng)盤表面都會(huì)因相互摩擦而磨損、磨傷。當(dāng)兩平面因磨損、磨傷而使電磁制動(dòng)器的磁效應(yīng)減弱時(shí)，電磁制動(dòng)器就無(wú)法對(duì)卷筒紙進(jìn)行正常的張力控制和制動(dòng)了。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期跟蹤觀察，我們發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)盤支承軸承損壞時(shí)，會(huì)使電磁制動(dòng)器的制動(dòng)盤發(fā)生傾斜，導(dǎo)致制動(dòng)盤與制動(dòng)器磁軛發(fā)生偏磨，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致電磁制動(dòng)器的張力控制和制動(dòng)功能失效。

支承軸承損壞后，如果及時(shí)發(fā)現(xiàn)、更換，還能夠使電磁制動(dòng)器繼續(xù)使用。當(dāng)制動(dòng)盤與制動(dòng)器磁軛嚴(yán)重磨損后，一般會(huì)報(bào)廢而更換新件。為了發(fā)掘原有部件的使用潛力，節(jié)約費(fèi)用，鍛煉技術(shù)隊(duì)伍，我們會(huì)對(duì)更換下來(lái)的電磁制動(dòng)器自行設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行修復(fù)性改造。改造后的電磁制動(dòng)器經(jīng)多年使用，各項(xiàng)主要性能指標(biāo)仍完全正常。

電磁制動(dòng)器的修復(fù)措施

1.制動(dòng)器磁軛的損壞表面修復(fù)處理

檢查制動(dòng)器磁軛的磨損、磨傷表面，測(cè)定已有磨痕的最大值，確定修復(fù)余量及要求（如圖4）。按照需修復(fù)切除量將全部磨痕車削掉；再進(jìn)行磨削加工，使表面平整、光滑、達(dá)到圖紙要求。

2.制動(dòng)盤的損壞表面修復(fù)處理

檢查制動(dòng)盤的磨損、磨傷表面，測(cè)定已有磨痕的最大值，確定修復(fù)余量及要求（如圖5）。按照需修復(fù)切除量將全部磨痕車削掉；再進(jìn)行磨削加工，使表面平整、光滑、達(dá)到圖紙要求。

根據(jù)制動(dòng)器磁軛表面的切除量、制動(dòng)盤表面的切除量以及制動(dòng)器磁軛與制動(dòng)盤的間隙量（制動(dòng)器磁軛與制動(dòng)盤最好不直接接觸，以減少相互摩擦，增加張力調(diào)節(jié)的靈敏性和準(zhǔn)確性。根據(jù)試驗(yàn)，其間隙值通常為0.1～0.3mm）確定B平面的切除量。最后，根據(jù)此切除量對(duì)B平面進(jìn)行精密車削。

3.裝配加工處理后的電磁制動(dòng)器

（1）按圖2將制動(dòng)器磁軛安裝到位。

（2）將制動(dòng)盤安裝到花鍵套上。

（3）檢查制動(dòng)器磁軛與制動(dòng)盤之間的間隙是否適當(dāng)。如果間隙過(guò)小，需在花鍵套與制動(dòng)盤之間加上一至數(shù)片厚度為0.1mm的銅片，直至間隙值在0.1～0.3mm之內(nèi)。

（4）輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)制動(dòng)盤，觀察其是否與制動(dòng)器磁軛有擦刮現(xiàn)象。如果有，需重新裝配調(diào)試制動(dòng)盤。

（5）接通電源，按“接紙制動(dòng)”開關(guān)；檢測(cè)電磁制動(dòng)器的制動(dòng)力矩是否足夠大。調(diào)節(jié)張力調(diào)壓閥的氣壓值至工作數(shù)值，檢測(cè)卷筒紙的張力是否合適。當(dāng)制動(dòng)力矩和張力測(cè)試都正常，修復(fù)后的電磁制動(dòng)器就可以使用了。

在對(duì)零速自動(dòng)接紙機(jī)張力控制系統(tǒng)的應(yīng)用、維護(hù)及改進(jìn)的過(guò)程中，我們對(duì)其在生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種主要故障進(jìn)行了仔細(xì)的分析和研究，并及時(shí)加以調(diào)試和改進(jìn)，使張力控制系統(tǒng)達(dá)到了最佳的工作狀態(tài)，滿足了生產(chǎn)使用要求。特別是我們對(duì)電磁制動(dòng)器的維修處理方法，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且減少了電磁制動(dòng)器的磨損，延長(zhǎng)了使用壽命，還提高了接紙機(jī)對(duì)紙帶張力變化的監(jiān)測(cè)、反饋與調(diào)控。另外，通過(guò)改變花鍵套與制動(dòng)盤之間的銅片（可改為進(jìn)行了磨削加工的鋼片）數(shù)量，我們可以改變電磁制動(dòng)器的電磁力矩，使其在不同的生產(chǎn)條件下，都能為印刷主機(jī)提供正常平穩(wěn)的紙帶輸送控制。