專利名稱：卷筒紙輪轉印刷機切割對正和卷筒紙張力控制方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種卷筒紙輪轉印刷機切割對正和卷筒紙張力的控制方法和裝置。
背景技術：
眾所周知，在卷筒紙輪轉印刷機中使用一種可以沿直線軌道移動的調節(jié)輥作為一個控制切割對正的調節(jié)機構。采用這個調節(jié)輥可以改變兩個拉緊裝置之間的走紙路徑長度，因此而達到調整對正誤差的目的。這類調節(jié)輥例如公開在DE 85 01 065 U1中。通常使用一種步進電機來完成這個調節(jié)過程。這種類型的對正調節(jié)裝置在機械和電氣兩方面都具有相當大的耗費。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種精確的切割對正控制方法。
獨立權利要求的特征使該目的得以實現(xiàn)。
重要的是，現(xiàn)在可以同時控制切割對正(總切割對正誤差和/或部分切割對正誤差)與在印刷機的相同或不同區(qū)段的卷筒紙張力且從調節(jié)技術的意義上相互解耦。這兩個變量預先是相互獨立地確定。
在根據(jù)本發(fā)明的用于控制切割對正的方法中，在卷筒紙路徑穩(wěn)定的情況下調節(jié)其圖案點的運行時間，而在現(xiàn)有技術中，在卷筒紙速度恒定的情況下卷筒紙的長度發(fā)生變化。在根據(jù)本發(fā)明的用于控制卷筒紙張力的方法中，改變非印刷夾持點的前移量(速度)，由于解耦措施的作用，這兩個動作確保全面穩(wěn)定的控制，到目前為止，現(xiàn)有技術對此是不可能的。
重要的是，為了控制切割對正，借助于至少一個傳感器測得印刷卷筒紙上規(guī)定的圖案信息或測量標記，且借助于至少另外一個傳感器測得卷筒紙的張力，并提供給一個控制裝置。要控制的部分切割對正誤差Y*1i在一個夾持點i上或在其之前測量，且要控制的卷筒紙張力Fk-1，k或Fi-1，i在另一個夾持點k或同一個夾持點i上或在其之前測量，這些夾持點為非印刷點且分別處在刀齒滾筒(夾持點4)之前，且這些控制值-卷筒紙的張力Fk-1，k或Fi-1，i和部分切割對正誤差Y*1i借助于一個適當?shù)恼{節(jié)值vi-1，i；vi；vk-1，k；vk和對應調節(jié)器從調節(jié)技術的意義上根據(jù)相關的設定值Y*1iw、Fk-1，k，w、Fi-1，i，w互相解耦地調節(jié)，從而卷筒紙張力采用落于前述范圍內的設定值，并將部分切割對正誤差修正到例如零值的設定值。
為了測得控制值，優(yōu)選使用傳感器，但也可以使用模塊部分地或全部代替這些傳感器，即以等效的方法利用數(shù)學模型或用經驗公式模型推算出調節(jié)值。
用于切割對正的調節(jié)值為一個非印刷夾持點上的前移量，且用于卷筒紙張力的調節(jié)值為印刷機構的位置或前移量，兩種控制都通過適當?shù)目刂苹芈穼崿F(xiàn)，在此，常規(guī)的包括電流、轉速和/或角度控制功能的驅動控制裝置應納入上述控制回路。另一種方案中，切割對正的調節(jié)值為一個夾持點k的速度vk，而用于卷筒紙張力的調節(jié)值為一個夾持點i的速度vi，在此夾持點的速度vi發(fā)生變化時，在隨后的卷筒紙區(qū)域中的力Fi，i+1不允許自動補償。由張力調節(jié)輥的力施加到卷筒紙上的力也可以選為用于卷筒紙張力的調節(jié)值，此力由對應的汽缸壓力確定，提供到一個卷筒紙張力調節(jié)器并與力的設定值比較，其中調節(jié)器輸出的值也是直接用于汽缸的調節(jié)值或設定值F01w，如果存在一個次級控制回路用于輸入卷筒紙張力F01。通過力匹配總是確保由于消除調節(jié)干擾快速產生的用于對正誤差修正的力改變相對于該消除相當慢地被消除。
重要的是僅位于控制對正誤差的夾持點、例如轉向裝置之前的所有夾持點獲得解耦的前移量附加設定值(反向解耦)并且此解耦對穩(wěn)定運行是必不可少的和/或，此外，位于控制對正誤差的夾持點、例如轉向裝置之后的所有夾持點獲得解耦的前移量附加設定值。
對于反方向的部分解耦，重要的是用于夾持點2的解耦前移量附加設定值的預定值是一個附加轉速設定值，對于夾持點1來說是通過一個適當修改的閉環(huán)張力控制回路的傳遞函數(shù)的一個對應的在張力調節(jié)器輸入端的張力附加設定值，或用于夾持點1的解耦前移量附加設定值的預定值是通過平衡濾波器的一個適當轉速附加設定值。此外，為了在前進方向通過傳遞函數(shù)Fx解耦，一個夾持點3的前饋控制也可以借助于一個適當?shù)膶φ郊釉O定值在對正調節(jié)器的輸入端借助于另一個傳遞函數(shù)或應用一個該對正控制回路的次級轉速控制回路上的平衡濾波器實施。
必須強調的是，控制值與調節(jié)值之間的分配、包括所有對此分配必需的對應解耦和前饋控制措施應能夠互相交換。
有利的是切割對正誤差可以在刀齒滾筒之前直接測量并可以由一個對正調節(jié)器控制，此調節(jié)器與夾持點3的對正調節(jié)器疊加。
按照本發(fā)明的解決方案，不要求附加機械的卷筒紙輸送機構，為了修正切割對正，應利用現(xiàn)有的非印刷張力裝置，例如冷卻裝置、在折紙機(Falzaufbau)中的張力輥、錐形輥(Tricherwalze)或位于在最后的印刷機構與刀齒滾筒之間的卷筒紙路徑中的另一個張緊裝置，這些裝置最好利用可變速的單個驅動器驅動。
輸入切割對正調節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)在很大程度上不取決于輪轉印刷機性能。此外，切割對正精度主要可以用新的方法提高。
本發(fā)明還涉及一種用于實施此切割對正控制方法的裝置，其夾持點1到4可以由配有電流調節(jié)、轉速調節(jié)功能及必要時有角度調節(jié)功能的驅動電機互相獨立驅動，且其中切割對正和/或與此切割對正相關的另一個部分對正偏差Y*13，Y*1i，Y*ik，可以在一個刀齒滾筒上或之前和/或在前置于刀齒滾筒(夾持點4)的一個或多個夾持點i，k，1至3之上或之前，借助于至少一個傳感器，通過印刷卷筒紙的規(guī)定的圖案信息或測量標記測得，并借助于至少另一個傳感器可以測得卷筒紙的張力，且為了影響切割對正誤差Y14給一個閉環(huán)和/或開環(huán)控制裝置提供這些由傳感器測得的數(shù)據(jù)以改變相關夾持點(Ki，Kk，K1到Kk)的角位置或圓周速度(v1到v3，vi，vk)。
從從屬權利要求結合本說明書可得出其他的特征和優(yōu)點。


以下將應用一些具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，在圖中示意示出圖1a一臺配有控制驅動器的輪轉印刷機的夾持點的示意圖，圖1b配有控制驅動器的機械系統(tǒng)的示意圖，圖2一種用于控制切割對正和卷筒紙張力的配置示意3控制值在機械層面的完全解耦的示意圖，圖4通過附加用于卷筒紙張力的一個設定值，控制值在電氣層面的部分解耦的示意圖(情況a)，
圖5通過平衡濾波器，控制值在電氣層面的部分解耦的示意圖(情況b)，圖6借助于附加用于卷筒紙張力和對正誤差的一個設定值，控制值在電氣層面的完全解耦的示意圖(情況a)，圖7借助于平衡濾波器，控制值在電氣層面的完全解耦的示意圖(情況b)，圖8控制值在機械層面的完全解耦的示意圖，圖9帶次級完全解耦閉環(huán)控制回路的，切割對正誤差的控制示意圖(按照情況a)，圖10示出了一個裝置，其通過引導夾持點控制切割對正并且通過引導冷卻機構控制卷筒紙張力，圖11示出了按照圖10在機械層面上控制值完全解耦的示意圖，圖12示出了按照圖11在電氣層面上控制值完全解耦的示意圖。
具體實施形式以下根據(jù)圖1a的一個四輥系統(tǒng)對功能進行闡述。應該指出，對于一個實際的印刷機來說，在四輥系統(tǒng)的一個夾持點1(K1)的位置上可以存在任意多的印刷裝置，即示例是使用四個印刷裝置的一個輪轉平板圖表印刷機或報紙印刷機或一個其它類型的輪轉印刷機。在下面用于以一個圖表印刷機為例的內容介紹的通過兩個互相解耦的控制回路控制對正和卷筒紙張力的工作原理可以以同樣的效果作用到所有的輪轉印刷機。
在刀齒滾筒之前的一個非印刷夾持點控制對正誤差1.四輥系統(tǒng)的功能說明總切割對正誤差是在位于兩個印刷圖形之間的切割線與其精確的位置在夾持點(刀齒滾筒)4(K4)的切割時刻的偏差，其相對于夾持點1(K1)。在非印刷夾持點i()上測得的部分切割對正誤差是在不穩(wěn)定運行時在某一時刻測量點與由夾持點1印刷的點的位置偏差，在該時刻印刷點在穩(wěn)定運行時應到達該測量點。這個定義是一個連續(xù)值。特別地由此得出在測量點的設定切割線作為離散值。
圖1a的四輥系統(tǒng)是一個輪轉印刷機，特別地是一個卷筒紙平板印刷機的簡化形式。所有印刷裝置均組合在開卷裝置即夾持點0(K0)之后的一個夾持點1(K1)中。在夾持點0(K0)和1(K1)之間，存在一個張力調節(jié)輥或張力控制回路用來預定卷筒紙張力F01，作為對用來在開卷裝置(K0)之后且在引入機中調節(jié)卷筒紙張力的裝置的簡化說明。在一個圖表印刷機的情況中，夾持點2(K2)設置于冷卻裝置，在此中間可能的話設一個干燥器T，夾持點3(K3)是轉向裝置而夾持點4(K4)是具有確定切割的刀齒滾筒折疊裝置。變量vi為各夾持點Ki的圓周速度，其通過帶有庫倫摩擦力的卷繞輥的性能被逼近。在輪轉印刷機的情況中，使用“前移(Voreilung)”的概念代替“速度”的概念。夾持點i(Ki)相對于夾持點i-1(Ki-1)的前移量Wi，i-1由表達式給出Wi,i-1=vi-vi-1vi-1]]>在下文中，速度和前移量將作為同義詞使用。在區(qū)段i-1，i的卷筒紙的張力將指定為Fi-1，i，彈性模量和運行中的卷筒紙橫斷面的變化之總和為ZT。將刀齒滾筒上的對正誤差Y14指定為總切割對正誤差，或簡稱為切割對正誤差。在一個非印刷的夾持點i上所測量的，在前面累積的一個對正誤差Y*1i，將稱作部分切割對正誤差，簡稱部分對正誤差。
圖1a的系統(tǒng)1應視為一個帶相應調節(jié)機構(圖1b中的功能塊1b中的控制驅動裝置)的機械控制系統(tǒng)(圖1b中的功能塊1a)。兩個控制值為作為總切割對正誤差Y14替代值的部分切割對正誤差Y*13和卷筒紙張力F23。調節(jié)值為夾持點3(K3)上的前移量或夾持點1(K1)的位置，通過適當?shù)目刂苹芈罚康氖鞘惯@些變量相對其調節(jié)的設定值互相獨立地預設定。部分切割對正誤差Y*13是一個在夾持點3(K3)的固定圖案參考點，例如圖案的邊緣在與夾持點1(K1)的這一點位置對比時以其正確位置為基準的偏差。切割對正誤差Y14是在夾持點4(K4)與切割時刻有關的切割邊緣在與夾持點1(K1)的這一點位置對比時，以其正確位置為基準的誤差。實際的調節(jié)機構由這些控制驅動電機M1至M4形成。在圖1a和圖1b中示意的輸入變量xiw設置為控制驅動裝置M1至M4的角速度(旋轉速度)或角度設定值。
非穩(wěn)定和穩(wěn)定的物流通過夾持點1(K1)的入口引入系統(tǒng)，此物流以kgs-1為單位測量，由夾持點1(K1)的圓周速度v1和延伸率ε01確定，采用虎克材料的情況中力F01與延伸率ε01成比例，力F01的調節(jié)是通過在穿過的卷筒紙上的一個張力調節(jié)輥或擺動輥的壓力或通過一個張力控制回路，此回路依據(jù)位置設定值或力設定值-直接或間接通過另一個用來調整卷筒紙張力的裝置控制夾持點0(開卷裝置)的圓周速度。只有開卷裝置的圓周速度可以用穩(wěn)定的方法改變引入系統(tǒng)的物流。在下文中，將假設F01或v1的變化改變了在其之后的卷筒紙段中的不穩(wěn)定或穩(wěn)定的物流，因為F01或v1的變化影響開卷裝置中的圓周速度。其余的夾持點的圓周速度不能穩(wěn)定地改變物流-前提為虎克材料，在下文中，將圓周速度簡稱為速度。
2.對正控制回路如圖2所示的部分對正誤差Y*13，通過對正調節(jié)器3.1借助于夾持點3(K3)的速度v3(例如一個轉向裝置的速度)，調節(jié)到預定的設定值Y*13w，例如Y*13w＝0。布置于夾持點3(K3)的驅動電機M3的轉速控制回路3.2為這個對正控制回路的次級，從屬于轉速控制回路的電流控制回路的極小等效時間常數(shù)可忽略不計。
3.張力控制回路在對正控制通過夾持點3(K3)的前移與卷筒紙張力F23的一個變化發(fā)生關聯(lián)之后，不可能消除大的干擾所引起的卷筒紙張力極大或極小的情況，這個張力可能造成卷筒紙斷裂。因而必須限制卷筒紙張力F23，為此目的，借助于一個張力傳感器8(示例所示的為測量輥)進行測量該張力并將其提供到一個張力調節(jié)器1.1的對比點并與設定值F23w比較(見圖2)，張力控制器1.1保證以要求的卷筒紙張力F23實施，且同時，確保其可以通過機械操作員以一個取決紙張種類的方法預先設定，操作員不必在設定夾持點3(K3)的前移量時進行干預。張力調節(jié)器1.1預定實際主軸的角度設定值α1w，即用于所有印刷裝置和刀齒滾筒(K4)的角度控制回路的公共設定值。每個角度控制回路包含一個角度調節(jié)器，次級轉速控制回路包括電流控制回路(合并在功能塊1.2中)。
4.控制值之間的解耦兩個控制值，即部分對正誤差Y*13和張力F23，它們之間由于控制系統(tǒng)的構造互相依賴，即相互耦合。例如，如果一個設定值F23w產生變化，則張力調節(jié)器1.1的作用與印刷裝置的位置中的一個變化有密切關系并產生一個部分對正誤差Y*13，而對正控制回路(調節(jié)器3.1)現(xiàn)在試圖通過一個速度變化v3引導此誤差Y*13重返設定值Y*13，w，例如數(shù)值0，然而由于此變化的結果，力F23改變，并從而使張力控制回路再次響應，并如此反復。整個系統(tǒng)可能因此變得不穩(wěn)(參見圖2)。
5.解耦原理解耦原理將利用圖3說明。不用任何解耦措施，部分對正誤差Y*13和張力F23都依賴兩個調節(jié)值，即速度變化v1和v3，目標是使Y*13僅依賴于v3而F23僅依賴于v1。
5.1解耦方法1(部分解耦)第一個措施將速度v3加到v2上，即夾持點3(K3)的每個移動也都傳達到夾持點2(K2)上，這導致借助于v3校正Y*13的時候不再引起F23的變化，即Y*13不再依賴于F23。然而，v3也影響F12，因此，第二個措施也將速度v3附加到v1，其結果是，v3對F12的反作用受到限制。因此夾持點1(K1)和2(K2)的運動與夾持點3(K3)相同。從而，F(xiàn)23只受到v1的影響，此方法已經在一個帶有這種部分解耦的穩(wěn)定方法中操作。
5.2解耦方法2(完全解耦)在解耦方法1中，部分對正誤差除了依賴于它的要求的控制值v3，仍然依賴于v1。該相關性由通過可計算的傳遞函數(shù)Fx控制的v1消除，且其輸出信號x可以從v3中減去。這種前饋控制也應用在v4的情況中且也能夠有選擇地實施于v2的情況中(圖3中虛線示意)。那么，Y*13因此僅依賴于v3，以上公式闡明的控制目標已經達到，此方法也可以所述形式穩(wěn)定作用。
6.解耦的實施圖3中說明的四個信號加入和減去示意在系統(tǒng)的機械層面上，在實際系統(tǒng)中，這些信號操作必須在控制系統(tǒng)內部，即在電氣層面實施，因為它們不能被引入機械層面。
6.1解耦方法1如圖4所示，將v3加入到v2，是以在轉速控制回路2.2的輸入端附加一個角速度設定值的形式實施的。將v3加入到v1，在情況a)中，是以在張力調節(jié)器1.1的輸入端附加一個設定值的形式實施。為此目的，需要相反的張力閉環(huán)控制回路的傳遞函數(shù)1.3，然而在情況b)，此附加值也可以加入到設定值ω1w，如圖5所示。在這種情況中，必須提供兩個平衡濾波器1.4和1.5，參考[Bra 96]，以防止角度調節(jié)器1.6和張力調節(jié)器1.1以一個補償性方式對這個前饋信號的反作用。由于這個措施，前饋控制信號不會當成一個干擾。
6.2解耦方法2從傳遞函數(shù)Fx(圖6中的功能塊1.7)輸出的信號x在情況a)中，作為在對正調節(jié)器3.1的輸入端附加一個設定值的形式實施。為此目的，需要傳遞函數(shù)3.3。此外，通過自適應功能塊4.1，來自傳遞函數(shù)Fx的輸出信號x又從角度設定值α4w中去除，在按照圖7的情況b)中，接通功能塊3.2和4.2的輸入端，在這個情況中，需要平衡濾波器3.4和4.3。
7.交換調節(jié)值如果在以上說明的控制系統(tǒng)中，通過夾持點1(K1)的前移量或速度v1控制張力F23，并通過夾持點3(K3)的速度v3調節(jié)部分對正誤差Y*13，則這也可以在一個鏡像交換的方法中實施張力F23通過夾持點3(K3)的速度v3控制，而對正誤差Y*13通過夾持點1(K1)的前移量或速度控制。在部分解耦的情況中，可以計算傳遞函數(shù)Fx1和Fx2(參見圖8)，結果是將一個積分單元1.8用于傳遞函數(shù)Fx1并將一個DT1單元3.5(一次差分延時單元)用于傳遞函數(shù)Fx2。在調試期間，由于積分時間常數(shù)因為已知的實際系統(tǒng)數(shù)據(jù)不足夠精確經常只能粗略計算，而且控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，所以采用一個開放的積分器1.8是困難的。因此積分器1.8由PT1單元(一次比例延時單元)替換1TIs≈11+TIs]]>在該公式中，TI是積分時間常數(shù)。由于測量信號中的諧波，傳遞函數(shù)Fx2中的DT1單元也許是不利的。因此，此控制變型只能在特定條件中有意義，前向解耦借助于功能塊1.9以一種類似圖3中的方法實施，從而導致完全解耦。
上述雙變量控制系統(tǒng)也可以按照眾所周知[Fl 88]的，完全系列解耦(Reihenentkopplung)的方法解耦。在此情況中，如上所述的兩個解耦方法也是可用的，并且以類似的方法解耦。
8.變量在一個卷筒紙段中用于卷筒紙張力的調節(jié)值是夾持點1(印刷裝置)和卷筒紙張力F01這兩個變量，兩者由于其改變引入系統(tǒng)的穩(wěn)定和非穩(wěn)定物流的特性，即通過直接或利用為設定卷筒紙張力而連接的另一個裝置改變開卷裝置圓周速度。
在力F01的情況中，例如，張力調節(jié)輥或擺動輥的壓力作為用于要求段i-1，i中卷筒紙張力Fi-1，i的調節(jié)值。在此情況中，張力調節(jié)輥的壓力2 F01，例如通過對應氣缸中的壓力-在此不作詳細說明-利用一個適當?shù)膲毫刂苹芈分匦抡{節(jié)。張力調節(jié)或擺動輥系統(tǒng)必須安裝用于必要數(shù)據(jù)交換的通信接口。
在夾持點1(印刷裝置)的情況中，印刷裝置的速度v1被改變，此變化也傳遞到刀齒滾筒(K4)的位置設定值并可能到達下一個夾持點。
9.一個力的自動補償如果為了控制一個力Fi，i+1選擇了相鄰夾持點i或i，i+1(Ki或Ki，i+1)之一的速度，那么必須注意力Fi，i+1的自動補償這一所謂的特性。當vi+1發(fā)生變化的情況中，力Fi，i+1總要改變，也即可以用vi+1完全控制。然而在vi變化的情況中，力Fi，i+1只有在純彈性卷筒紙材料(虎克材料)的情況中才偶爾變化，即非永久性。因此力Fi，i+1不能完全由vi控制。不過為了能夠用vi作為一個調節(jié)值，該自動補償特性不存在。如果在印刷操作過程中顏色和/或濕氣進入和/或如果熱量進入，例如借助于一個在夾持點i(Ki)前的紙段之一中的干燥器，自動補償特性消失，并且Fi，i+1也永久改變。在此情況中，也可以將vi在一個張力控制回路中作為一個調節(jié)值使用。
如果在一個圖表印刷機的示例中一個干燥器T連接到夾持點2(K2)之前，速度v2可以用作一個用于一個張力控制回路(調節(jié)器2.1)中的力Fi-1，i的調節(jié)值，該張力控制回路附加到驅動調節(jié)器2.2上。那么張力控制回路以一種例如與一個用于Y*1i的對正控制回路(調節(jié)器1.3)以解耦的形式共同作用。作為選擇也可以控制力F23。
通過選擇一個速度vi作為用于控制卷筒紙張力Fi-1，i的調節(jié)值，此力為永久改變，假如力Fi，i+1為自動補償?shù)?，其后所有的卷筒紙張力僅為臨時性的。通過選擇一個速度vi-1作為用于控制卷筒紙張力Fi-1，i的調節(jié)值，如果如上所述的Fi-1，i不是自動補償?shù)模肆εc其后的所有力均為永久改變。
應當注意到，通過用速度vi-1使力Fi-2，i-1改變并且使vi隨其一同運行的方法，以達到vi＝vi-1的情況，能夠使力Fi-1，i永久改變。然而，vi將不能再作為用于Y*1i的獨立調節(jié)值使用。但是，兩個獨立調節(jié)值的可用性對于雙控制值，即Fi-1，i和Y*1i的解耦設定起關鍵作用。
其他夾持點也可以選擇作為卷筒紙張力的調節(jié)值，代替夾持點1(印刷裝置)。
第一種方案為選擇張力調節(jié)輥的壓力作為用于在所要求紙段中的卷筒紙張力的調節(jié)值，例如在紙段2-3中的卷筒紙張力F23的調節(jié)值。在此情況中，張力調節(jié)輥-不詳細說明-的壓力2 F01(參見圖1a)，通過例如在對應的氣缸中的壓力，利用適當?shù)膲毫刂苹芈吩僬{節(jié)。張力調節(jié)輥系統(tǒng)必須安裝用于必要數(shù)據(jù)交換的通信接口。也許還可以用一個卷筒紙張力控制回路代替張力調節(jié)輥。
第二種方案為使用一個夾持點的速度，其必須滿足如下文中說明的特殊先決條件。在一個夾持點i(Ki)的速度vi改變時，此夾持點落在夾持點Ki-1和Ki+1之間，其速度vi-1和vi+1為常數(shù)，力Fi-1，i為永久變化，但是另一方面，力Fi，i+1僅為臨時性的，即非永久性的。此特性定義為力Fi，i+1的自動補償且存在于純彈性卷筒紙材料中。在此條件下，力Fi，i+1不可能完全控制。如果在印刷操作過程中顏色和/或濕氣進入和/或借助于一個例如設在夾持點i(Ki)的上游的干燥器使熱量進入，自動補償特性消失，并且Fi，i+1也永久改變。在此假設條件下，也可以將夾持點i(Ki)的速度vi作為用于設定一個卷筒紙張力的一個調節(jié)值。在一個圖表印刷機的情況中，如果按照圖1a示例的一個干燥器連接到夾持點2(K2)的上游，則F23可以通過借助于一個v2的一個張力控制回路控制并且，如上所述，其與用于Y*13的對正控制回路(調節(jié)器1.3)以解耦的形式共同作用。
在刀齒滾筒上控制對正誤差如圖6所示，按照上述說明的一個卷筒紙輪轉印刷機的組合切割對正誤差/卷筒紙張力控制首先可以按照預定設定值Y*13w控制部分對正誤差Y*13，例如Y*13w＝0且，與此解耦地按照設定值F23w動態(tài)快速控制卷筒紙張力F23。從而例如由更換卷軸引起的所有的輸入干擾已經在刀齒滾筒之前很早就檢測到并可能在此位置得到控制。由此殘留在切割位置的誤差必然很小，但是，在卷筒紙繼續(xù)運行期間-一般是以多個分段卷筒紙的形式-一直到切割位置產生另一個引起一個切割對正誤差的干擾源。因此，在所定義的四輥系統(tǒng)中，切割對正誤差Y14由一個另外的設在刀齒滾筒K4之前的傳感器5直接測量，并提供到一個另外的對正調節(jié)器上3.6，如圖9所示的用于完全解偶的情況a)。此調節(jié)器然后提供設定值Y*13w，其一般由于設定值Y14w的作用而改變。用于Y*13的次級控制回路，保證用于Y14的調節(jié)器4.5基本上只需控制發(fā)生在夾持點3之后的干擾。疊加的對正控制回路能夠與所有在第1點中說明的控制變量共同作用。
多卷筒紙運行的情況在平行專利申請PB04640中說明。
在平行專利申請PB04637中，公開了通過一個非印刷夾持點的前移量對部分切割對正誤差的控制。此外，在此平行專利申請PB04637中，公開了在刀齒滾筒上測量的總對正誤差到用于此部分切割對正誤差的控制回路的連接。另外，在PB04637中，公開了為校正總對正誤差一個刀齒滾筒的位置和速度的控制。
替代在印刷裝置的幫助下的張力控制，在項目3的“在刀齒滾筒之前控制非印刷夾持點上的對正誤差”段中有所說明。下文所述的張力控制回路中，冷卻裝置的角速度可以出現(xiàn)。
張力控制回路因為通過夾持點3(K3)的前移進行的對正控制與卷筒紙張力F23的變化有關，所以不能排除下述情況大的干擾造成過小或者過大的卷筒紙張力，其導致卷筒紙斷裂。因此必須限制卷筒紙張力F23。為了這個目的，在一個張力傳感器8(例如將其設計成一個測量輥)的幫助下測量這一張力并且將其提供給一個張力控制器2.1的比較點，并與設定值F23w比較(參見圖10)。張力控制器2.1確保該張力與所要求的卷筒紙張力F23一致，并且同時使其能夠由機械操作員根據(jù)紙張種類預先設定，操作員不必干預夾持點3(K3)的前移。張力控制器2.1預先規(guī)定角速度設定值ω2w，也就是設置冷卻裝置的前移量。
使用冷卻裝置的前移量作為力F23的調節(jié)值是下述事實的結果，即當角速度ω2被調節(jié)時，張力F23不能自動補償。這種情況歸結為通過印刷裝置和干燥器輸入水氣和濕氣使卷筒紙的性能改變了。
控制值之間的耦合兩個控制值、即部分切割對正誤差Y*13和張力F23相互依賴，也就是說，控制系統(tǒng)的結構使它們彼此耦合。如果例如改變設定值F23，張力控制器2.1的動作會造成部分切割對正誤差Y*13。對正控制回路(控制器3.1)現(xiàn)在試圖通過改變速度v3將誤差Y*13引導至設定值Y*13w，例如零值，然而這樣做的結果是改變了張力F23，并且因此張力控制回路再一次響應，等等(參見圖10)。因此，整個系統(tǒng)可能變得不穩(wěn)定。
解耦由于輸入的水氣和熱量改變了卷筒紙的屬性，當角速度ω2改變時，卷筒紙張力F23改變得的很小，以至于其對運行方向上的卷筒紙紙段的影響可以忽略不計。通過這個近似可以推導出的簡單解耦運算法則。在圖11中示出了在機械層面的解耦，其通過在前向方向的模塊2.8和在反向方向的模塊3.8來表示。模塊2.7和3.7代表著夾持點2(K2)和3(K3)的閉環(huán)速度控制回路的等效傳遞函數(shù)。因為這樣解耦在機械層面不可能，而在電子驅動控制器層面是可行的，如在圖12中由模塊2.9和3.9指出的那樣。目的是使Y*13單純依賴于v3并且F23單純依賴于v2。
張力控制器2.1和對正控制器3.1可以是例如PI控制器。這就保證兩個控制回路很大程度上動態(tài)互不影響地運行并且張力F23的預定的設定值和對正誤差Y*13保證沒有穩(wěn)定的誤差。
上述的用于控制切割對正的措施不是僅僅用于卷筒紙膠印輪轉印刷機，還可以以一種等價的方式用到其它所有的印刷過程、印刷材料和印刷機中，尤其是應用在照相凹版印刷、絲網印刷、柔性版印刷、紡織物印刷、膠片印刷、金屬印花、商標印刷機、圖版印刷和報紙印刷機等等。
附圖標記清單1機械控制系統(tǒng)，配有控制驅動器1a機械系統(tǒng)(控制系統(tǒng))1b控制驅動器1.1張力調節(jié)器1.2配有包括電流控制回路、轉速控制回路/角度控制回路的驅動電機1.3傳遞函數(shù)(附帶用于卷筒紙張力的設定值)1.4平衡濾波器1.5平衡濾波器1.6角度調節(jié)器1.7傳遞函數(shù)(解偶)1.8積分單元1.9傳遞函數(shù)(解偶)2控制裝置2.2轉速控制回路33.1對正調節(jié)器3.2轉速控制回路3.3傳遞函數(shù)(解偶)3.4平衡濾波器3.5 DT1單元3.6切割對正調節(jié)器44.1傳遞函數(shù)(解偶)4.2配有轉速控制回路的驅動電機4.3平衡濾波器4.4角度調節(jié)器5切割對正誤差傳感器6對正誤差傳感器8卷筒紙張力傳感器
K0夾持點0K1夾持點1K2夾持點2K3夾持點3K4夾持點4Ki夾持點iKk夾持點kFij在i-j段的卷筒紙張力F01入口卷筒紙張力F01w卷筒紙張力設定值F23K2和k3之間的卷筒紙張力F34k3和k4之間的卷筒紙張力F23w卷筒紙張力設定值Xiw入口調節(jié)值v卷筒紙速度vi夾持點i的圓周速度ωi夾持點i的角速度/轉速ωiw角速度設定值αi夾持點i的角度αiw夾持點i的角度設定值/位置設定值Y*13K1和K3之間的部分(切割)對正誤差Y*13w對正設定值Y14(總)切割對正誤差Y14w設定值Rp壓力調節(jié)器RF張力調節(jié)器RY對正調節(jié)器T干燥器Mi夾持點i的驅動電機，帶有對應調節(jié)器P汽缸壓力
ZT橫截面和彈性模量的變化文獻[Fl 88]Fllinger，O.控制技術，海德堡；Huethig出版社1988[Bra 96]Brandenburg，G.；Papemik，W.前饋即反饋策略應用，CNC機床中的最小誤差輸入平衡的原理，第4屆現(xiàn)代電機控制會議論文集，AMC’96-MIE，第2卷，612-618頁。
權利要求
1.一種輪轉印刷機切割對正的控制方法，其中，為了控制切割對正，借助于至少一個傳感器(5；6)測得規(guī)定的印刷的卷筒紙上的圖案信息或測量標記，并借助于至少另一個傳感器(8)測得卷筒紙的張力(F)，關于切割的位置和時間，印刷圖案位置與其設定位置的偏差，即尤其是部分和總切割對正誤差由該圖案信息確定，因此可用作實際值并輸入到一個控制裝置(2)，通過該控制裝置，切割對正誤差和卷筒紙張力可在一個互相解耦的方法中被影響。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于，至少一個要控制的部分切割對正誤差(Y*1i)在一個夾持點(Ki)上或之前測量，并且至少一個要控制的卷筒紙張力(Fk-1，k)或(Fi-1，i)在另一個夾持點(Kk)或同一個夾持點(Ki)上或之前測量，這些夾持點(Ki，Kk)為非印刷點且分別位于刀齒滾筒(K4)之前，并且這些控制值-卷筒紙的張力(Fk-1，k)或(Fi-1，i)和切割對正誤差(Y*1i)借助于調節(jié)值(vi-1，i；vi，vk-1，k，vk，F(xiàn)01)和對應調節(jié)器(1.1；3.1)按要求的設定值(Y*1iw，F(xiàn)k-1，k，w，F(xiàn)i-1，i，w)設定。
3.按照權利要求1或2的方法，其特征在于，用于切割對正誤差的調節(jié)值為一個非印刷夾持點的前移量，且用于卷筒紙張力的調節(jié)值為印刷裝置的位置或前移量，兩種控制都通過相應的控制回路實行，在此，常規(guī)的包括電流、轉速和/或角度控制功能的驅動控制裝置應服從以上控制。
4.按照權利要求1至3之一的方法，其特征在于，所用的調節(jié)值為開卷裝置的圓周速度，該圓周速度決定引入系統(tǒng)的穩(wěn)定和非穩(wěn)定物流。
5.按照權利要求4的方法，其特征在于，該圓周速度借助于卷筒紙張力、卷筒紙應力、卷筒紙延伸率中至少一個測量值，特別是借助于以力F01作用在卷筒紙上的一個張力調節(jié)或擺動輥的位置或借助于控制此力F01的一個卷筒紙的張力控制回路被影響。
6.按照權利要求1至5之一的方法，其特征在于，用于部分對正誤差(Y*1k)的調節(jié)值為一個夾持點(Kk)的速度(vk)，而用于位于此前面一個卷筒紙紙段的卷筒紙張力(Fi-1，i)的調節(jié)值為位于前面的夾持點(Ki，i＜k-1)的速度(vi)。
7.按照權利要求1至6之一的方法，其特征在于，用于部分對正誤差(Y*1k)的調節(jié)值為一個夾持點(Kk)的速度(vk)，而用于同一個卷筒紙紙段的卷筒紙張力(Fk-1，k)的調節(jié)值為位于前面的夾持點(Ki，i＜k-1)的速度(vi)；在此夾持點的速度(vi)發(fā)生變化的情況中，在隨后的卷筒紙紙段中的力(Fi，i+1)不允許自動補償。
8.按照權利要求7的方法，其特征在于，用于部分對正誤差(Y*1k)的調節(jié)值為一個夾持點(Kk)的速度(vk)，而用于同一個卷筒紙紙段的卷筒紙張力(Fk-1，k)的調節(jié)值尤其為位于前面的夾持點(Kk-1)的速度(vk-1)；如果此夾持點的速度(vk-1)發(fā)生變化，力(Fk-1，k)不允許自動補償。
9.按照權利要求1至8的方法，其特征在于，用于部分對正誤差Y*1k的調節(jié)值為一個夾持點(Kk)的速度(vk)，而用于位于此后的一個卷筒紙紙段的卷筒紙張力(Fm-1， m)的調節(jié)值為夾持點(Km，m≥k+1)的速度(vm)。
10.按照權利要求1至9之一的方法，其特征在于，位于控制對正誤差夾持點、例如轉向裝置之前的夾持點，獲得解耦的前移附加設定值(反向解耦)且這個解耦對于穩(wěn)定運行是必不可少的和/或，此外，所有位于控制對正誤差的夾持點、例如轉向裝置之后的夾持點獲得解耦的前移附加設定值。
11.按照權利要求10的方法，其特征在于，出于反向部分解耦的目的，用于夾持點2的解耦前移附加設定值的預定值以一個附加轉速設定值的形式實施，并在張力調節(jié)器的輸入端，通過一個閉環(huán)張力控制回路的適當修改的傳遞函數(shù)以對應張力附加設定值的形式用于夾持點1，或用于夾持點1的解耦前移一附加設定值的預定值通過平衡濾波器以一個適當?shù)母郊愚D速設定值的形式實施。
12.按照權利要求10或11的方法，其特征在于，出于利用傳遞函數(shù)Fx(1.7)的輸出信號(x)在前向中解耦的目的，夾持點3(K3)的前饋控制或者通過在對正調節(jié)器的輸入端借助另一個傳遞函數(shù)(3.3)的一個適當對正附加設定值來實現(xiàn)，或利用附屬于對正控制回路的轉速控制回路的平衡濾波器(3.4)來實現(xiàn)。
13.按照權利要求10或11的方法，其特征在于，夾持點4(K4)跟蹤夾持點1(K1)，傳遞函數(shù)Fx(1.7)的輸出信號(x)供給夾持點4(K4)的角度調節(jié)器(44)，該輸出信號借助變換器功能(4.1)作為一個附加的角度設定值，或者將平衡濾波器(4.3)作為附屬于夾持點4(K4)的轉速控制回路(4.2)的轉速附加設定值實施跟蹤。
14.按照權利要求1至13之一的方法，其特征在于，控制值與調節(jié)值之間的分配，包括所有用于此分配所需的解耦措施和前饋控制措施可以相互交換。
15.按照權利要求1至14之一的方法，其特征在于，切割對正誤差是在緊接著刀齒滾筒之前測量的并通過一個對正調節(jié)器控制，該對正控制器附加在夾持點3(K3)的對正調節(jié)器之上。
16.按照權利要求1或2的方法，其特征在于，對卷筒紙張力將其設定值設在前述的范圍之內，且切割對正誤差校正到零值。
17.一種輪轉印刷機切割對正的控制方法，控制值為至少一個卷筒紙張力(Fk-1，k)或(Fi-1，i)、至少一個部分切割對正誤差(Y*1i，Y*1k)和總切割對正誤差(Y*14)并且這些控制值通過合適的調節(jié)值、即非印刷和/或印刷的夾持點(vi-1，i，vi，vk-1，k，vk，v1，v4)速度和/或的角度位置借助于所需的調節(jié)器(1.1；3.1)、通過控制回路的幫助互相解耦地、利用適當?shù)脑O定值(Y*1i，w，Y*1k，w，F(xiàn)k-1，k，w，F(xiàn)i-1，i，w)來調節(jié)，即至少一個卷筒紙張力和至少一個部分切割對正誤差或總切割對正誤差，其設定值設在預定的范圍內，該部分切割對正誤差和/或總切割對正誤差可以校正到零值。
18.按照權利要求17的方法，其特征在于，借助于傳感器(5，6)測得至少一個部分切割對正誤差(Y*13)和總切割對正誤差(Y14)，傳感器(5，6)鑒別印刷的卷筒紙上規(guī)定的圖案信息或測量標記，且借助于至少另外一個傳感器(8)測得卷筒紙的張力(Fk-1，k，w，F(xiàn)i-1，i，w)并提供給一個控制裝置(2)。
19.按照權利要求1至18之一的方法，其特征在于，用于切割對正(Y*13)的調節(jié)值是非印刷夾持點的前移量(角速度ω2w)，特別是轉向裝置(K3)的前移量，并且用于一個位于之前或者相同卷筒紙紙段中卷筒紙張力的調節(jié)值是制冷裝置(K2)的前移量(角速度ω2w)，借助于適當?shù)目刂苹芈穼嵤┻@兩種控制，電流控制、轉速控制和/或角度控制(2.2；2.7；3.2；3.7)的標準的驅動控制裝置附屬于那些適當?shù)目刂苹芈贰?br> 20.按照權利要求1至19之一的方法，其特征在于，借助于傳遞函數(shù)(2.8；3.8)進行解耦，該傳遞函數(shù)可以按照印刷機的一個數(shù)學模型解析計算出來。
21.按照權利要求20的方法，其特征在于，利用在改變制冷裝置(K2)前移量(ω2w)的過程中卷筒紙張力的塑性變形，特別是可推導出簡單的解耦算法(2.8；3.8)。
22.按照權利要求21的方法，其特征在于，為機械層面計算的簡單的解耦算法(2.8；3.8)在電氣控制驅動器中的電氣層面(2.9；3.9)來執(zhí)行。
23.按照權利要求1至22之一的方法，其特征在于，在其中出現(xiàn)具有積分時間常數(shù)的(T)的開放積分器的解耦運算法則被具有時間常數(shù)(T)的一次延時單元所替代，從而易于調試。
24.按照權利要求1至23之一的方法，其特征在于，作為解耦運算法則(2.9；3.9)和控制器(2.1；3.1)運算法則的結果，被控制系統(tǒng)耦合了的控制值、也就是說受控部分切割對正誤差Y*13和受控張力(F23)假定它們的規(guī)定的設定值沒有殘余控制誤差。
25.按照權利要求1至24之一的方法，其特征在于，卷筒紙張力(F23)的控制回路在角速度設定值ω2w上設有一個極限，從而在夾持點(K2)之前控制對正誤差的張力處于一個可調節(jié)的規(guī)定的界限之內。
26.按照權利要求1至25之一的方法，其特征在于，對正誤差Y*13的控制回路在角度設定值(ω2w)上設有一個極限，從而夾持點(K2)的前移處于一個可調節(jié)的規(guī)定的界限之內。
27.按照權利要求19至26之一的方法，其特征在于，控制值和調節(jié)值的分配、包括所有為此分配必須的解耦和前饋控制措施應該能夠相互交換。
28.按照權利要求19至27之一的方法，其特征在于，整個切割對正誤差(Y14)可以直接在刀齒滾筒之前測量并且由一個對正控制器(3.6)來控制，該對正控制器疊加在夾持點3(K3)的對正控制器上。
29.尤其是按照權利要求1至28控制切割對正的裝置，其位于一個輪轉印刷機上，該裝置的夾持點(K1至K4)可以相互獨立地被具有電流控制、轉速控制和必要時角度控制的驅動電機驅動，其中切割對正(Y14)和/或相關的另一個部分對正偏差(Y*13；Y*1i；Y*1k)，可以在一個刀齒滾筒(K4)上或之前和/或在一個或多個前置于刀齒滾筒(K4)的夾持點(Ki，Kk，K1至K3)之上或之前，通過印刷的卷筒紙上規(guī)定的圖案信息或測量標記借助于至少一個傳感器(5，6)測得，并借助于至少另外一個傳感器(8)測得卷筒紙的張力(F)，且為了影響切割對正誤差(Y14)，由傳感器(5；6；8)測得的這些對正偏差(Y*13，Y*1i，Y*1k)和卷筒紙張力(Fjk)提供給一個閉環(huán)和/或開環(huán)控制裝置(2)用來改變各夾持點(K1到K3，Ki，Kk)的角位置或圓周速度(v1到v3，vi，vk)，可以相互獨立地通過適當?shù)脑O定值(Fjkw，Y*1kw)，在一個卷筒紙紙段(j-k)中設定卷筒紙張力(Fjk)和在另一個或同一個卷筒紙紙段中設定對正誤差(Y*1k)，為此，在一個具有相應顯示裝置地控制臺上，提供一個人機界面。
30.按照權利要求19的裝置，其特征在于，一個卷筒紙開卷裝置(K0)可以通過張力調節(jié)輥或卷筒紙張力控制回路以這樣的方式控制，即通過夾持點(K1)的圓周速度(v1)的幫助或通過卷筒紙張力(F01)的幫助可改變導入系統(tǒng)的不穩(wěn)定和穩(wěn)定的物質流量。
31.按照權利要求19或20的裝置，其特征在于，在印刷機的額定速度下，傳感器(5；6；8)和所屬的評估裝置使關于對正誤差或誤差組(Y14，Y*13，Y*1i，Y*ik)和卷筒紙張力(Fk-1，k或Fi-1，i)的信息在最短時間內應用并且傳感器與所屬評估裝置配置有接口，此接口通過現(xiàn)場總線、以太網或其他通信總線或通信接口傳送該對正誤差(Y14，Y*13，Y*1i，Y*ik)和卷筒紙張力(Fk-1，k或Fi-1，i)。
32.按照權利要求19至21之一的裝置，其特征在于，閉環(huán)和/開環(huán)控制裝置(2)是一個中央計算機，最好設置在控制臺中或是一個嵌入計算機，最好設置在一個開環(huán)或閉環(huán)控制柜中，或按功能分散在各自的轉換裝置中，而所有的信息(實際值、設定值、控制運算法則)可以實時處理。
全文摘要
為了控制在一臺輪轉印刷機上卷筒紙的切割對正并且從控制技術意義上與切割對正解耦地在一個卷筒紙紙段上以小的花費控制其卷筒紙的張力，借助于至少一個傳感器(5；6)來測得印刷在卷筒紙上的規(guī)定的圖案信息或測量標記和借助于至少另一個傳感器(8)來測得卷筒紙的張力(F)，相對于切割的位置和時刻，印刷圖案與其設定位置的偏差，即尤其是部分和總切割對正誤差可以由此印刷圖案信息確定且因此可用作實際值并應用到一個控制裝置(2)。通過該裝置，切割對正誤差和卷筒紙張力可以在一個互相解耦的方法中被影響。另外，本發(fā)明涉及一種實施切割對正控制方法的裝置。
文檔編號B65H23/188GK1666866SQ200410103269
公開日2005年9月14日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權日2003年8月6日
發(fā)明者G·勃蘭登博格, S·蓋森博格, A·克雷姆 申請人:曼·羅蘭·德魯克馬辛倫公司