CN1666866A - 卷筒纸轮转印刷机切割对正和卷筒纸张力控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

为了控制在一台轮转印刷机上卷筒纸的切割对正并且从控制技术意义上与切割对正解耦地在一个卷筒纸纸段上以小的花费控制其卷筒纸的张力，借助于至少一个传感器(5；6)来测得印刷在卷筒纸上的规定的图案信息或测量标记和借助于至少另一个传感器(8)来测得卷筒纸的张力(F)，相对于切割的位置和时刻，印刷图案与其设定位置的偏差，即尤其是部分和总切割对正误差可以由此印刷图案信息确定且因此可用作实际值并应用到一个控制装置(2)。通过该装置，切割对正误差和卷筒纸张力可以在一个互相解耦的方法中被影响。另外，本发明涉及一种实施切割对正控制方法的装置。

Description

卷筒纸轮转印刷机切割 对正和卷筒纸张力控制方法和装置

技术领域

本发明涉及一种卷筒纸轮转印刷机切割对正和卷筒纸张力的控制方法和装置。

背景技术

众所周知，在卷筒纸轮转印刷机中使用一种可以沿直线轨道移动的调节辊作为一个控制切割对正的调节机构。采用这个调节辊可以改变两个拉紧装置之间的走纸路径长度，因此而达到调整对正误差的目的。这类调节辊例如公开在DE 85 01 065 U1中。通常使用一种步进电机来完成这个调节过程。这种类型的对正调节装置在机械和电气两方面都具有相当大的耗费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确的切割对正控制方法。

独立权利要求的特征使该目的得以实现。

重要的是，现在可以同时控制切割对正(总切割对正误差和/或部分切割对正误差)与在印刷机的相同或不同区段的卷筒纸张力且从调节技术的意义上相互解耦。这两个变量预先是相互独立地确定。

在根据本发明的用于控制切割对正的方法中，在卷筒纸路径稳定的情况下调节其图案点的运行时间，而在现有技术中，在卷筒纸速度恒定的情况下卷筒纸的长度发生变化。在根据本发明的用于控制卷筒纸张力的方法中，改变非印刷夹持点的前移量(速度)，由于解耦措施的作用，这两个动作确保全面稳定的控制，到目前为止，现有技术对此是不可能的。

重要的是，为了控制切割对正，借助于至少一个传感器测得印刷卷筒纸上规定的图案信息或测量标记，且借助于至少另外一个传感器测得卷筒纸的张力，并提供给一个控制装置。要控制的部分切割对正误差Y^* _1i在一个夹持点i上或在其之前测量，且要控制的卷筒纸张力F_k-1，k或F_i-1，i在另一个夹持点k或同一个夹持点i上或在其之前测量，这些夹持点为非印刷点且分别处在刀齿滚筒(夹持点4)之前，且这些控制值-卷筒纸的张力F_k-1，k或F_i-1，i和部分切割对正误差Y^* _1i借助于一个适当的调节值v_i-1，i；v_i；v_k-1，k；v_k和对应调节器从调节技术的意义上根据相关的设定值Y^* _1iw、F_k-1，k，w、F_i-1，i，w互相解耦地调节，从而卷筒纸张力采用落于前述范围内的设定值，并将部分切割对正误差修正到例如零值的设定值。

为了测得控制值，优选使用传感器，但也可以使用模块部分地或全部代替这些传感器，即以等效的方法利用数学模型或用经验公式模型推算出调节值。

用于切割对正的调节值为一个非印刷夹持点上的前移量，且用于卷筒纸张力的调节值为印刷机构的位置或前移量，两种控制都通过适当的控制回路实现，在此，常规的包括电流、转速和/或角度控制功能的驱动控制装置应纳入上述控制回路。另一种方案中，切割对正的调节值为一个夹持点k的速度v_k，而用于卷筒纸张力的调节值为一个夹持点i的速度v_i，在此夹持点的速度v_i发生变化时，在随后的卷筒纸区域中的力F_i，i+1不允许自动补偿。由张力调节辊的力施加到卷筒纸上的力也可以选为用于卷筒纸张力的调节值，此力由对应的汽缸压力确定，提供到一个卷筒纸张力调节器并与力的设定值比较，其中调节器输出的值也是直接用于汽缸的调节值或设定值F_01w，如果存在一个次级控制回路用于输入卷筒纸张力F₀₁。通过力匹配总是确保由于消除调节干扰快速产生的用于对正误差修正的力改变相对于该消除相当慢地被消除。

重要的是仅位于控制对正误差的夹持点、例如转向装置之前的所有夹持点获得解耦的前移量附加设定值(反向解耦)并且此解耦对稳定运行是必不可少的和/或，此外，位于控制对正误差的夹持点、例如转向装置之后的所有夹持点获得解耦的前移量附加设定值。

对于反方向的部分解耦，重要的是用于夹持点2的解耦前移量附加设定值的预定值是一个附加转速设定值，对于夹持点1来说是通过一个适当修改的闭环张力控制回路的传递函数的一个对应的在张力调节器输入端的张力附加设定值，或用于夹持点1的解耦前移量附加设定值的预定值是通过平衡滤波器的一个适当转速附加设定值。此外，为了在前进方向通过传递函数F_x解耦，一个夹持点3的前馈控制也可以借助于一个适当的对正附加设定值在对正调节器的输入端借助于另一个传递函数或应用一个该对正控制回路的次级转速控制回路上的平衡滤波器实施。

必须强调的是，控制值与调节值之间的分配、包括所有对此分配必需的对应解耦和前馈控制措施应能够互相交换。

有利的是切割对正误差可以在刀齿滚筒之前直接测量并可以由一个对正调节器控制，此调节器与夹持点3的对正调节器叠加。

按照本发明的解决方案，不要求附加机械的卷筒纸输送机构，为了修正切割对正，应利用现有的非印刷张力装置，例如冷却装置、在折纸机(Falzaufbau)中的张力辊、锥形辊(Tricherwalze)或位于在最后的印刷机构与刀齿滚筒之间的卷筒纸路径中的另一个张紧装置，这些装置最好利用可变速的单个驱动器驱动。

输入切割对正调节系统的参数在很大程度上不取决于轮转印刷机性能。此外，切割对正精度主要可以用新的方法提高。

本发明还涉及一种用于实施此切割对正控制方法的装置，其夹持点1到4可以由配有电流调节、转速调节功能及必要时有角度调节功能的驱动电机互相独立驱动，且其中切割对正和/或与此切割对正相关的另一个部分对正偏差Y^* ₁₃，Y^* _1i，Y^* _ik，可以在一个刀齿滚筒上或之前和/或在前置于刀齿滚筒(夹持点4)的一个或多个夹持点i，k，1至3之上或之前，借助于至少一个传感器，通过印刷卷筒纸的规定的图案信息或测量标记测得，并借助于至少另一个传感器可以测得卷筒纸的张力，且为了影响切割对正误差Y₁₄给一个闭环和/或开环控制装置提供这些由传感器测得的数据以改变相关夹持点(K_i，K_k，K₁到K_k)的角位置或圆周速度(v₁到v₃，v_i，v_k)。

从从属权利要求结合本说明书可得出其他的特征和优点。

附图说明

以下将应用一些具体实施例对本发明进行详细说明，在图中示意示出：

图1a一台配有控制驱动器的轮转印刷机的夹持点的示意图，

图1b配有控制驱动器的机械系统的示意图，

图2一种用于控制切割对正和卷筒纸张力的配置示意图

图3控制值在机械层面的完全解耦的示意图，

图4通过附加用于卷筒纸张力的一个设定值，控制值在电气层面的部分解耦的示意图(情况a)，

图5通过平衡滤波器，控制值在电气层面的部分解耦的示意图(情况b)，

图6借助于附加用于卷筒纸张力和对正误差的一个设定值，控制值在电气层面的完全解耦的示意图(情况a)，

图7借助于平衡滤波器，控制值在电气层面的完全解耦的示意图(情况b)，

图8控制值在机械层面的完全解耦的示意图，

图9带次级完全解耦闭环控制回路的，切割对正误差的控制示意图(按照情况a)，

图10示出了一个装置，其通过引导夹持点控制切割对正并且通过引导冷却机构控制卷筒纸张力，

图11示出了按照图10在机械层面上控制值完全解耦的示意图，

图12示出了按照图11在电气层面上控制值完全解耦的示意图。

具体实施形式

以下根据图1a的一个四辊系统对功能进行阐述。应该指出，对于一个实际的印刷机来说，在四辊系统的一个夹持点1(K₁)的位置上可以存在任意多的印刷装置，即示例是使用四个印刷装置的一个轮转平板图表印刷机或报纸印刷机或一个其它类型的轮转印刷机。在下面用于以一个图表印刷机为例的内容介绍的通过两个互相解耦的控制回路控制对正和卷筒纸张力的工作原理可以以同样的效果作用到所有的轮转印刷机。

在刀齿滚筒之前的一个非印刷夹持点控制对正误差

1.四辊系统的功能说明

总切割对正误差是在位于两个印刷图形之间的切割线与其精确的位置在夹持点(刀齿滚筒)4(K4)的切割时刻的偏差，其相对于夹持点1(K1)。在非印刷夹持点i()上测得的部分切割对正误差是在不稳定运行时在某一时刻测量点与由夹持点1印刷的点的位置偏差，在该时刻印刷点在稳定运行时应到达该测量点。这个定义是一个连续值。特别地由此得出在测量点的设定切割线作为离散值。

图1a的四辊系统是一个轮转印刷机，特别地是一个卷筒纸平板印刷机的简化形式。所有印刷装置均组合在开卷装置即夹持点0(K₀)之后的一个夹持点1(K₁)中。在夹持点0(K₀)和1(K₁)之间，存在一个张力调节辊或张力控制回路用来预定卷筒纸张力F₀₁，作为对用来在开卷装置(K₀)之后且在引入机中调节卷筒纸张力的装置的简化说明。在一个图表印刷机的情况中，夹持点2(K₂)设置于冷却装置，在此中间可能的话设一个干燥器T，夹持点3(K₃)是转向装置而夹持点4(K₄)是具有确定切割的刀齿滚筒折叠装置。变量v_i为各夹持点K_i的圆周速度，其通过带有库伦摩擦力的卷绕辊的性能被逼近。在轮转印刷机的情况中，使用“前移(Voreilung)”的概念代替“速度”的概念。夹持点i(K_i)相对于夹持点i-1(K_i-1)的前移量W_i，i-1由表达式给出

$W_{i,i-1}=\frac{v_i-v_i-1}{v_i-1}$

在下文中，速度和前移量将作为同义词使用。在区段i-1，i的卷筒纸的张力将指定为F_i-1，i，弹性模量和运行中的卷筒纸横断面的变化之总和为Z_T。将刀齿滚筒上的对正误差Y₁₄指定为总切割对正误差，或简称为切割对正误差。在一个非印刷的夹持点i上所测量的，在前面累积的一个对正误差Y^* _1i，将称作部分切割对正误差，简称部分对正误差。

图1a的系统1应视为一个带相应调节机构(图1b中的功能块1b中的控制驱动装置)的机械控制系统(图1b中的功能块1a)。两个控制值为作为总切割对正误差Y₁₄替代值的部分切割对正误差Y^* ₁₃和卷筒纸张力F₂₃。调节值为夹持点3(K₃)上的前移量或夹持点1(K₁)的位置，通过适当的控制回路，目的是使这些变量相对其调节的设定值互相独立地预设定。部分切割对正误差Y^* ₁₃是一个在夹持点3(K₃)的固定图案参考点，例如图案的边缘在与夹持点1(K₁)的这一点位置对比时以其正确位置为基准的偏差。切割对正误差Y₁₄是在夹持点4(K₄)与切割时刻有关的切割边缘在与夹持点1(K₁)的这一点位置对比时，以其正确位置为基准的误差。实际的调节机构由这些控制驱动电机M₁至M₄形成。在图1a和图1b中示意的输入变量x_iw设置为控制驱动装置M₁至M₄的角速度(旋转速度)或角度设定值。

非稳定和稳定的物流通过夹持点1(K₁)的入口引入系统，此物流以kgs^-1为单位测量，由夹持点1(K₁)的圆周速度v₁和延伸率ε₀₁确定，采用虎克材料的情况中力F₀₁与延伸率ε₀₁成比例，力F₀₁的调节是通过在穿过的卷筒纸上的一个张力调节辊或摆动辊的压力或通过一个张力控制回路，此回路依据位置设定值或力设定值-直接或间接通过另一个用来调整卷筒纸张力的装置控制夹持点0(开卷装置)的圆周速度。只有开卷装置的圆周速度可以用稳定的方法改变引入系统的物流。在下文中，将假设F₀₁或v₁的变化改变了在其之后的卷筒纸段中的不稳定或稳定的物流，因为F₀₁或v₁的变化影响开卷装置中的圆周速度。其余的夹持点的圆周速度不能稳定地改变物流-前提为虎克材料，在下文中，将圆周速度简称为速度。

2.对正控制回路

如图2所示的部分对正误差Y^* ₁₃，通过对正调节器3.1借助于夹持点3(K₃)的速度v₃(例如一个转向装置的速度)，调节到预定的设定值Y^* _13w，例如Y^* _13w＝0。布置于夹持点3(K₃)的驱动电机M3的转速控制回路3.2为这个对正控制回路的次级，从属于转速控制回路的电流控制回路的极小等效时间常数可忽略不计。

3.张力控制回路

在对正控制通过夹持点3(K₃)的前移与卷筒纸张力F₂₃的一个变化发生关联之后，不可能消除大的干扰所引起的卷筒纸张力极大或极小的情况，这个张力可能造成卷筒纸断裂。因而必须限制卷筒纸张力F₂₃，为此目的，借助于一个张力传感器8(示例所示的为测量辊)进行测量该张力并将其提供到一个张力调节器1.1的对比点并与设定值F_23w比较(见图2)，张力控制器1.1保证以要求的卷筒纸张力F₂₃实施，且同时，确保其可以通过机械操作员以一个取决纸张种类的方法预先设定，操作员不必在设定夹持点3(K₃)的前移量时进行干预。张力调节器1.1预定实际主轴的角度设定值α_1w，即用于所有印刷装置和刀齿滚筒(K₄)的角度控制回路的公共设定值。每个角度控制回路包含一个角度调节器，次级转速控制回路包括电流控制回路(合并在功能块1.2中)。

4.控制值之间的解耦

两个控制值，即部分对正误差Y^* ₁₃和张力F₂₃，它们之间由于控制系统的构造互相依赖，即相互耦合。例如，如果一个设定值F_23w产生变化，则张力调节器1.1的作用与印刷装置的位置中的一个变化有密切关系并产生一个部分对正误差Y^* ₁₃，而对正控制回路(调节器3.1)现在试图通过一个速度变化v₃引导此误差Y^* ₁₃重返设定值Y^* _13，w，例如数值0，然而由于此变化的结果，力F₂₃改变，并从而使张力控制回路再次响应，并如此反复。整个系统可能因此变得不稳(参见图2)。

5.解耦原理

解耦原理将利用图3说明。不用任何解耦措施，部分对正误差Y^* ₁₃和张力F₂₃都依赖两个调节值，即速度变化v₁和v₃，目标是使Y^* ₁₃仅依赖于v₃而F₂₃仅依赖于v₁。

5.1解耦方法1(部分解耦)

第一个措施将速度v₃加到v₂上，即夹持点3(K₃)的每个移动也都传达到夹持点2(K₂)上，这导致借助于v₃校正Y^* ₁₃的时候不再引起F₂₃的变化，即Y^* ₁₃不再依赖于F₂₃。然而，v₃也影响F₁₂，因此，第二个措施也将速度v₃附加到v₁，其结果是，v₃对F₁₂的反作用受到限制。因此夹持点1(K₁)和2(K₂)的运动与夹持点3(K₃)相同。从而，F₂₃只受到v₁的影响，此方法已经在一个带有这种部分解耦的稳定方法中操作。

5.2解耦方法2(完全解耦)

在解耦方法1中，部分对正误差除了依赖于它的要求的控制值v₃，仍然依赖于v₁。该相关性由通过可计算的传递函数F_x控制的v₁消除，且其输出信号x可以从v₃中减去。这种前馈控制也应用在v₄的情况中且也能够有选择地实施于v₂的情况中(图3中虚线示意)。那么，Y^* ₁₃因此仅依赖于v₃，以上公式阐明的控制目标已经达到，此方法也可以所述形式稳定作用。

6.解耦的实施

图3中说明的四个信号加入和减去示意在系统的机械层面上，在实际系统中，这些信号操作必须在控制系统内部，即在电气层面实施，因为它们不能被引入机械层面。

6.1解耦方法1

如图4所示，将v₃加入到v₂，是以在转速控制回路2.2的输入端附加一个角速度设定值的形式实施的。将v₃加入到v₁，在情况a)中，是以在张力调节器1.1的输入端附加一个设定值的形式实施。为此目的，需要相反的张力闭环控制回路的传递函数1.3，然而在情况b)，此附加值也可以加入到设定值ω_1w，如图5所示。在这种情况中，必须提供两个平衡滤波器1.4和1.5，参考[Bra 96]，以防止角度调节器1.6和张力调节器1.1以一个补偿性方式对这个前馈信号的反作用。由于这个措施，前馈控制信号不会当成一个干扰。

6.2解耦方法2

从传递函数F_x(图6中的功能块1.7)输出的信号x在情况a)中，作为在对正调节器3.1的输入端附加一个设定值的形式实施。为此目的，需要传递函数3.3。此外，通过自适应功能块4.1，来自传递函数F_x的输出信号x又从角度设定值α_4w中去除，在按照图7的情况b)中，接通功能块3.2和4.2的输入端，在这个情况中，需要平衡滤波器3.4和4.3。

7.交换调节值

如果在以上说明的控制系统中，通过夹持点1(K₁)的前移量或速度v₁控制张力F₂₃，并通过夹持点3(K₃)的速度v₃调节部分对正误差Y^* ₁₃，则这也可以在一个镜像交换的方法中实施：张力F₂₃通过夹持点3(K₃)的速度v₃控制，而对正误差Y^* ₁₃通过夹持点1(K₁)的前移量或速度控制。在部分解耦的情况中，可以计算传递函数F_x1和F_x2(参见图8)，结果是将一个积分单元1.8用于传递函数F_x1并将一个DT1单元3.5(一次差分延时单元)用于传递函数F_x2。在调试期间，由于积分时间常数因为已知的实际系统数据不足够精确经常只能粗略计算，而且控制系统不稳定，所以采用一个开放的积分器1.8是困难的。因此积分器1.8由PT1单元(一次比例延时单元)替换：

$\frac{1}{T_{I}s}\≈\frac{1}{1+T_{I}s}$

在该公式中，T_I是积分时间常数。由于测量信号中的谐波，传递函数F_x2中的DT1单元也许是不利的。因此，此控制变型只能在特定条件中有意义，前向解耦借助于功能块1.9以一种类似图3中的方法实施，从而导致完全解耦。

上述双变量控制系统也可以按照众所周知[Fl 88]的，完全系列解耦(Reihenentkopplung)的方法解耦。在此情况中，如上所述的两个解耦方法也是可用的，并且以类似的方法解耦。

8.变量

在一个卷筒纸段中用于卷筒纸张力的调节值是夹持点1(印刷装置)和卷筒纸张力F₀₁这两个变量，两者由于其改变引入系统的稳定和非稳定物流的特性，即通过直接或利用为设定卷筒纸张力而连接的另一个装置改变开卷装置圆周速度。

在力F₀₁的情况中，例如，张力调节辊或摆动辊的压力作为用于要求段i-1，i中卷筒纸张力F_i-1，i的调节值。在此情况中，张力调节辊的压力2 F₀₁，例如通过对应气缸中的压力-在此不作详细说明-利用一个适当的压力控制回路重新调节。张力调节或摆动辊系统必须安装用于必要数据交换的通信接口。

在夹持点1(印刷装置)的情况中，印刷装置的速度v₁被改变，此变化也传递到刀齿滚筒(K₄)的位置设定值并可能到达下一个夹持点。

9.一个力的自动补偿

如果为了控制一个力F_i，i+1选择了相邻夹持点i或i，i+1(K_i或K_i，i+1)之一的速度，那么必须注意力F_i，i+1的自动补偿这一所谓的特性。当v_i+1发生变化的情况中，力F_i，i+1总要改变，也即可以用v_i+1完全控制。然而在v_i变化的情况中，力F_i，i+1只有在纯弹性卷筒纸材料(虎克材料)的情况中才偶尔变化，即非永久性。因此力F_i，i+1不能完全由v_i控制。不过为了能够用v_i作为一个调节值，该自动补偿特性不存在。如果在印刷操作过程中颜色和/或湿气进入和/或如果热量进入，例如借助于一个在夹持点i(K_i)前的纸段之一中的干燥器，自动补偿特性消失，并且F_i，i+1也永久改变。在此情况中，也可以将v_i在一个张力控制回路中作为一个调节值使用。

如果在一个图表印刷机的示例中一个干燥器T连接到夹持点2(K₂)之前，速度v₂可以用作一个用于一个张力控制回路(调节器2.1)中的力F_i-1，i的调节值，该张力控制回路附加到驱动调节器2.2上。那么张力控制回路以一种例如与一个用于Y^* _1i的对正控制回路(调节器1.3)以解耦的形式共同作用。作为选择也可以控制力F₂₃。

通过选择一个速度v_i作为用于控制卷筒纸张力F_i-1，i的调节值，此力为永久改变，假如力F_i，i+1为自动补偿的，其后所有的卷筒纸张力仅为临时性的。通过选择一个速度v_i-1作为用于控制卷筒纸张力F_i-1，i的调节值，如果如上所述的F_i-1，i不是自动补偿的，此力与其后的所有力均为永久改变。

应当注意到，通过用速度v_i-1使力F_i-2，i-1改变并且使v_i随其一同运行的方法，以达到v_i＝v_i-1的情况，能够使力F_i-1，i永久改变。然而，v_i将不能再作为用于Y^* _1i的独立调节值使用。但是，两个独立调节值的可用性对于双控制值，即F_i-1，i和Y^* _1i的解耦设定起关键作用。

其他夹持点也可以选择作为卷筒纸张力的调节值，代替夹持点1(印刷装置)。

第一种方案为选择张力调节辊的压力作为用于在所要求纸段中的卷筒纸张力的调节值，例如在纸段2-3中的卷筒纸张力F₂₃的调节值。在此情况中，张力调节辊-不详细说明-的压力2 F₀₁(参见图1a)，通过例如在对应的气缸中的压力，利用适当的压力控制回路再调节。张力调节辊系统必须安装用于必要数据交换的通信接口。也许还可以用一个卷筒纸张力控制回路代替张力调节辊。

第二种方案为使用一个夹持点的速度，其必须满足如下文中说明的特殊先决条件。在一个夹持点i(K_i)的速度v_i改变时，此夹持点落在夹持点K_i-1和K_i+1之间，其速度v_i-1和v_i+1为常数，力F_i-1，i为永久变化，但是另一方面，力F_i，i+1仅为临时性的，即非永久性的。此特性定义为力F_i，i+1的自动补偿且存在于纯弹性卷筒纸材料中。在此条件下，力F_i，i+1不可能完全控制。如果在印刷操作过程中颜色和/或湿气进入和/或借助于一个例如设在夹持点i(K_i)的上游的干燥器使热量进入，自动补偿特性消失，并且F_i，i+1也永久改变。在此假设条件下，也可以将夹持点i(K_i)的速度v_i作为用于设定一个卷筒纸张力的一个调节值。在一个图表印刷机的情况中，如果按照图1a示例的一个干燥器连接到夹持点2(K₂)的上游，则F₂₃可以通过借助于一个v₂的一个张力控制回路控制并且，如上所述，其与用于Y^* ₁₃的对正控制回路(调节器1.3)以解耦的形式共同作用。

在刀齿滚筒上控制对正误差

如图6所示，按照上述说明的一个卷筒纸轮转印刷机的组合切割对正误差/卷筒纸张力控制首先可以按照预定设定值Y^* _13w控制部分对正误差Y^* ₁₃，例如Y^* _13w＝0且，与此解耦地按照设定值F_23w动态快速控制卷筒纸张力F₂₃。从而例如由更换卷轴引起的所有的输入干扰已经在刀齿滚筒之前很早就检测到并可能在此位置得到控制。由此残留在切割位置的误差必然很小，但是，在卷筒纸继续运行期间-一般是以多个分段卷筒纸的形式-一直到切割位置产生另一个引起一个切割对正误差的干扰源。因此，在所定义的四辊系统中，切割对正误差Y₁₄由一个另外的设在刀齿滚筒K₄之前的传感器5直接测量，并提供到一个另外的对正调节器上3.6，如图9所示的用于完全解偶的情况a)。此调节器然后提供设定值Y^* _13w，其一般由于设定值Y_14w的作用而改变。用于Y^* ₁₃的次级控制回路，保证用于Y₁₄的调节器4.5基本上只需控制发生在夹持点3之后的干扰。叠加的对正控制回路能够与所有在第1点中说明的控制变量共同作用。

多卷筒纸运行的情况在平行专利申请PB04640中说明。

在平行专利申请PB04637中，公开了通过一个非印刷夹持点的前移量对部分切割对正误差的控制。此外，在此平行专利申请PB04637中，公开了在刀齿滚筒上测量的总对正误差到用于此部分切割对正误差的控制回路的连接。另外，在PB04637中，公开了为校正总对正误差一个刀齿滚筒的位置和速度的控制。

替代在印刷装置的帮助下的张力控制，在项目3的“在刀齿滚筒之前控制非印刷夹持点上的对正误差”段中有所说明。下文所述的张力控制回路中，冷却装置的角速度可以出现。

张力控制回路

因为通过夹持点3(K₃)的前移进行的对正控制与卷筒纸张力F₂₃的变化有关，所以不能排除下述情况：大的干扰造成过小或者过大的卷筒纸张力，其导致卷筒纸断裂。因此必须限制卷筒纸张力F₂₃。为了这个目的，在一个张力传感器8(例如将其设计成一个测量辊)的帮助下测量这一张力并且将其提供给一个张力控制器2.1的比较点，并与设定值F_23w比较(参见图10)。张力控制器2.1确保该张力与所要求的卷筒纸张力F₂₃一致，并且同时使其能够由机械操作员根据纸张种类预先设定，操作员不必干预夹持点3(K₃)的前移。张力控制器2.1预先规定角速度设定值ω_2w，也就是设置冷却装置的前移量。

使用冷却装置的前移量作为力F₂₃的调节值是下述事实的结果，即当角速度ω₂被调节时，张力F₂₃不能自动补偿。这种情况归结为通过印刷装置和干燥器输入水气和湿气使卷筒纸的性能改变了。

控制值之间的耦合

两个控制值、即部分切割对正误差Y^* ₁₃和张力F₂₃相互依赖，也就是说，控制系统的结构使它们彼此耦合。如果例如改变设定值F₂₃，张力控制器2.1的动作会造成部分切割对正误差Y^* ₁₃。对正控制回路(控制器3.1)现在试图通过改变速度v₃将误差Y^* ₁₃引导至设定值Y^* _13w，例如零值，然而这样做的结果是改变了张力F₂₃，并且因此张力控制回路再一次响应，等等(参见图10)。因此，整个系统可能变得不稳定。

解耦

由于输入的水气和热量改变了卷筒纸的属性，当角速度ω₂改变时，卷筒纸张力F₂₃改变得的很小，以至于其对运行方向上的卷筒纸纸段的影响可以忽略不计。通过这个近似可以推导出的简单解耦运算法则。在图11中示出了在机械层面的解耦，其通过在前向方向的模块2.8和在反向方向的模块3.8来表示。模块2.7和3.7代表着夹持点2(K₂)和3(K₃)的闭环速度控制回路的等效传递函数。因为这样解耦在机械层面不可能，而在电子驱动控制器层面是可行的，如在图12中由模块2.9和3.9指出的那样。目的是使Y^* ₁₃单纯依赖于v₃并且F₂₃单纯依赖于v₂。

张力控制器2.1和对正控制器3.1可以是例如PI控制器。这就保证两个控制回路很大程度上动态互不影响地运行并且张力F₂₃的预定的设定值和对正误差Y^* ₁₃保证没有稳定的误差。

上述的用于控制切割对正的措施不是仅仅用于卷筒纸胶印轮转印刷机，还可以以一种等价的方式用到其它所有的印刷过程、印刷材料和印刷机中，尤其是应用在照相凹版印刷、丝网印刷、柔性版印刷、纺织物印刷、胶片印刷、金属印花、商标印刷机、图版印刷和报纸印刷机等等。

附图标记清单

1机械控制系统，配有控制驱动器

1a机械系统(控制系统)

1b控制驱动器

1.1张力调节器

1.2配有包括电流控制回路、转速控制回路/角度控制回路的驱动电机

1.3传递函数(附带用于卷筒纸张力的设定值)

1.4平衡滤波器

1.5平衡滤波器

1.6角度调节器

1.7传递函数(解偶)

1.8积分单元

1.9传递函数(解偶)

2控制装置

2.2转速控制回路

3

3.1对正调节器

3.2转速控制回路

3.3传递函数(解偶)

3.4平衡滤波器

3.5 DT1单元

3.6切割对正调节器

4

4.1传递函数(解偶)

4.2配有转速控制回路的驱动电机

4.3平衡滤波器

4.4角度调节器

5切割对正误差传感器

6对正误差传感器

8卷筒纸张力传感器

K₀夹持点0

K₁夹持点1

K₂夹持点2

K₃夹持点3

K₄夹持点4

K_i夹持点i

K_k夹持点k

F_ij在i-j段的卷筒纸张力

F₀₁入口卷筒纸张力

F_01w卷筒纸张力设定值

F₂₃ K₂和k₃之间的卷筒纸张力

F₃₄ k₃和k₄之间的卷筒纸张力

F_23w卷筒纸张力设定值

X_iw入口调节值

v卷筒纸速度

v_i夹持点i的圆周速度

ω_i夹持点i的角速度/转速

ω_iw角速度设定值

α_i夹持点i的角度

α_iw夹持点i的角度设定值/位置设定值

Y^* ₁₃ K1和K3之间的部分(切割)对正误差

Y^* _13w对正设定值

Y₁₄(总)切割对正误差

Y_14w设定值

R_p压力调节器

R_F张力调节器

R_Y对正调节器

T干燥器

M_i夹持点i的驱动电机，带有对应调节器

P汽缸压力

Z_T横截面和弹性模量的变化

文献

[Fl 88]Fllinger，O.：控制技术，海德堡；Huethig出版社1988

[Bra 96]Brandenburg，G.；Papemik，W.：前馈即反馈策略应用，CNC机床中的最小误差输入平衡的原理，第4届现代电机控制会议论文集，AMC’96-MIE，第2卷，612-618页。

Claims (32)

1.一种轮转印刷机切割对正的控制方法，其中，为了控制切割对正，借助于至少一个传感器(5；6)测得规定的印刷的卷筒纸上的图案信息或测量标记，并借助于至少另一个传感器(8)测得卷筒纸的张力(F)，关于切割的位置和时间，印刷图案位置与其设定位置的偏差，即尤其是部分和总切割对正误差由该图案信息确定，因此可用作实际值并输入到一个控制装置(2)，通过该控制装置，切割对正误差和卷筒纸张力可在一个互相解耦的方法中被影响。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，至少一个要控制的部分切割对正误差(Y^* _1i)在一个夹持点(K_i)上或之前测量，并且至少一个要控制的卷筒纸张力(F_k-1，k)或(F_i-1，i)在另一个夹持点(K_k)或同一个夹持点(K_i)上或之前测量，这些夹持点(K_i，K_k)为非印刷点且分别位于刀齿滚筒(K₄)之前，并且这些控制值-卷筒纸的张力(F_k-1，k)或(F_i-1，i)和切割对正误差(Y^* _1i)借助于调节值(v_i-1，i；v_i，v_k-1，k，v_k，F₀₁)和对应调节器(1.1；3.1)按要求的设定值(Y^* _1iw，F_k-1，k，w，F_i-1，i，w)设定。

3.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，用于切割对正误差的调节值为一个非印刷夹持点的前移量，且用于卷筒纸张力的调节值为印刷装置的位置或前移量，两种控制都通过相应的控制回路实行，在此，常规的包括电流、转速和/或角度控制功能的驱动控制装置应服从以上控制。

4.按照权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所用的调节值为开卷装置的圆周速度，该圆周速度决定引入系统的稳定和非稳定物流。

5.按照权利要求4的方法，其特征在于，该圆周速度借助于卷筒纸张力、卷筒纸应力、卷筒纸延伸率中至少一个测量值，特别是借助于以力F₀₁作用在卷筒纸上的一个张力调节或摆动辊的位置或借助于控制此力F₀₁的一个卷筒纸的张力控制回路被影响。

6.按照权利要求1至5之一的方法，其特征在于，用于部分对正误差(Y^* _1k)的调节值为一个夹持点(K_k)的速度(v_k)，而用于位于此前面一个卷筒纸纸段的卷筒纸张力(F_i-1，i)的调节值为位于前面的夹持点(K_i，i＜k-1)的速度(v_i)。

7.按照权利要求1至6之一的方法，其特征在于，用于部分对正误差(Y^* _1k)的调节值为一个夹持点(K_k)的速度(v_k)，而用于同一个卷筒纸纸段的卷筒纸张力(F_k-1，k)的调节值为位于前面的夹持点(K_i，i＜k-1)的速度(v_i)；在此夹持点的速度(v_i)发生变化的情况中，在随后的卷筒纸纸段中的力(F_i，i+1)不允许自动补偿。

8.按照权利要求7的方法，其特征在于，用于部分对正误差(Y^* _1k)的调节值为一个夹持点(K_k)的速度(v_k)，而用于同一个卷筒纸纸段的卷筒纸张力(F_k-1，k)的调节值尤其为位于前面的夹持点(K_k-1)的速度(v_k-1)；如果此夹持点的速度(v_k-1)发生变化，力(F_k-1，k)不允许自动补偿。

9.按照权利要求1至8的方法，其特征在于，用于部分对正误差Y^* _1k的调节值为一个夹持点(K_k)的速度(v_k)，而用于位于此后的一个卷筒纸纸段的卷筒纸张力(F_m-1， m)的调节值为夹持点(K_m，m≥k+1)的速度(v_m)。

10.按照权利要求1至9之一的方法，其特征在于，位于控制对正误差夹持点、例如转向装置之前的夹持点，获得解耦的前移附加设定值(反向解耦)且这个解耦对于稳定运行是必不可少的和/或，此外，所有位于控制对正误差的夹持点、例如转向装置之后的夹持点获得解耦的前移附加设定值。

11.按照权利要求10的方法，其特征在于，出于反向部分解耦的目的，用于夹持点2的解耦前移附加设定值的预定值以一个附加转速设定值的形式实施，并在张力调节器的输入端，通过一个闭环张力控制回路的适当修改的传递函数以对应张力附加设定值的形式用于夹持点1，或用于夹持点1的解耦前移一附加设定值的预定值通过平衡滤波器以一个适当的附加转速设定值的形式实施。

12.按照权利要求10或11的方法，其特征在于，出于利用传递函数F_x(1.7)的输出信号(x)在前向中解耦的目的，夹持点3(K₃)的前馈控制或者通过在对正调节器的输入端借助另一个传递函数(3.3)的一个适当对正附加设定值来实现，或利用附属于对正控制回路的转速控制回路的平衡滤波器(3.4)来实现。

13.按照权利要求10或11的方法，其特征在于，夹持点4(K₄)跟踪夹持点1(K₁)，传递函数F_x(1.7)的输出信号(x)供给夹持点4(K₄)的角度调节器(44)，该输出信号借助变换器功能(4.1)作为一个附加的角度设定值，或者将平衡滤波器(4.3)作为附属于夹持点4(K₄)的转速控制回路(4.2)的转速附加设定值实施跟踪。

14.按照权利要求1至13之一的方法，其特征在于，控制值与调节值之间的分配，包括所有用于此分配所需的解耦措施和前馈控制措施可以相互交换。

15.按照权利要求1至14之一的方法，其特征在于，切割对正误差是在紧接着刀齿滚筒之前测量的并通过一个对正调节器控制，该对正控制器附加在夹持点3(K₃)的对正调节器之上。

16.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，对卷筒纸张力将其设定值设在前述的范围之内，且切割对正误差校正到零值。

17.一种轮转印刷机切割对正的控制方法，控制值为至少一个卷筒纸张力(F_k-1，k)或(F_i-1，i)、至少一个部分切割对正误差(Y^* _1i，Y^* _1k)和总切割对正误差(Y^* ₁₄)并且这些控制值通过合适的调节值、即：非印刷和/或印刷的夹持点(v_i-1，i，v_i，v_k-1，k，v_k，v₁，v₄)速度和/或的角度位置借助于所需的调节器(1.1；3.1)、通过控制回路的帮助互相解耦地、利用适当的设定值(Y^* _1i，w，Y^* _1k，w，F_k-1，k，w，F_i-1，i，w)来调节，即至少一个卷筒纸张力和至少一个部分切割对正误差或总切割对正误差，其设定值设在预定的范围内，该部分切割对正误差和/或总切割对正误差可以校正到零值。

18.按照权利要求17的方法，其特征在于，借助于传感器(5，6)测得至少一个部分切割对正误差(Y^* ₁₃)和总切割对正误差(Y₁₄)，传感器(5，6)鉴别印刷的卷筒纸上规定的图案信息或测量标记，且借助于至少另外一个传感器(8)测得卷筒纸的张力(F_k-1，k，w，F_i-1，i，w)并提供给一个控制装置(2)。

19.按照权利要求1至18之一的方法，其特征在于，用于切割对正(Y^* ₁₃)的调节值是非印刷夹持点的前移量(角速度ω_2w)，特别是转向装置(K₃)的前移量，并且用于一个位于之前或者相同卷筒纸纸段中卷筒纸张力的调节值是制冷装置(K₂)的前移量(角速度ω_2w)，借助于适当的控制回路实施这两种控制，电流控制、转速控制和/或角度控制(2.2；2.7；3.2；3.7)的标准的驱动控制装置附属于那些适当的控制回路。

20.按照权利要求1至19之一的方法，其特征在于，借助于传递函数(2.8；3.8)进行解耦，该传递函数可以按照印刷机的一个数学模型解析计算出来。

21.按照权利要求20的方法，其特征在于，利用在改变制冷装置(K₂)前移量(ω_2w)的过程中卷筒纸张力的塑性变形，特别是可推导出简单的解耦算法(2.8；3.8)。

22.按照权利要求21的方法，其特征在于，为机械层面计算的简单的解耦算法(2.8；3.8)在电气控制驱动器中的电气层面(2.9；3.9)来执行。

23.按照权利要求1至22之一的方法，其特征在于，在其中出现具有积分时间常数的(T)的开放积分器的解耦运算法则被具有时间常数(T)的一次延时单元所替代，从而易于调试。

24.按照权利要求1至23之一的方法，其特征在于，作为解耦运算法则(2.9；3.9)和控制器(2.1；3.1)运算法则的结果，被控制系统耦合了的控制值、也就是说受控部分切割对正误差Y^* ₁₃和受控张力(F₂₃)假定它们的规定的设定值没有残余控制误差。

25.按照权利要求1至24之一的方法，其特征在于，卷筒纸张力(F₂₃)的控制回路在角速度设定值ω_2w上设有一个极限，从而在夹持点(K₂)之前控制对正误差的张力处于一个可调节的规定的界限之内。

26.按照权利要求1至25之一的方法，其特征在于，对正误差Y^* ₁₃的控制回路在角度设定值(ω_2w)上设有一个极限，从而夹持点(K₂)的前移处于一个可调节的规定的界限之内。

27.按照权利要求19至26之一的方法，其特征在于，控制值和调节值的分配、包括所有为此分配必须的解耦和前馈控制措施应该能够相互交换。

28.按照权利要求19至27之一的方法，其特征在于，整个切割对正误差(Y₁₄)可以直接在刀齿滚筒之前测量并且由一个对正控制器(3.6)来控制，该对正控制器叠加在夹持点3(K₃)的对正控制器上。

29.尤其是按照权利要求1至28控制切割对正的装置，其位于一个轮转印刷机上，该装置的夹持点(K₁至K₄)可以相互独立地被具有电流控制、转速控制和必要时角度控制的驱动电机驱动，其中切割对正(Y₁₄)和/或相关的另一个部分对正偏差(Y^* ₁₃；Y^* _1i；Y^* _1k)，可以在一个刀齿滚筒(K₄)上或之前和/或在一个或多个前置于刀齿滚筒(K₄)的夹持点(K_i，K_k，K₁至K₃)之上或之前，通过印刷的卷筒纸上规定的图案信息或测量标记借助于至少一个传感器(5，6)测得，并借助于至少另外一个传感器(8)测得卷筒纸的张力(F)，且为了影响切割对正误差(Y₁₄)，由传感器(5；6；8)测得的这些对正偏差(Y^* ₁₃，Y^* _1i，Y^* _1k)和卷筒纸张力(F_jk)提供给一个闭环和/或开环控制装置(2)用来改变各夹持点(K₁到K₃，K_i，K_k)的角位置或圆周速度(v₁到v₃，v_i，v_k)，可以相互独立地通过适当的设定值(F_jkw，Y^* _1kw)，在一个卷筒纸纸段(j-k)中设定卷筒纸张力(F_jk)和在另一个或同一个卷筒纸纸段中设定对正误差(Y^* _1k)，为此，在一个具有相应显示装置地控制台上，提供一个人机界面。

30.按照权利要求19的装置，其特征在于，一个卷筒纸开卷装置(K₀)可以通过张力调节辊或卷筒纸张力控制回路以这样的方式控制，即通过夹持点(K₁)的圆周速度(v₁)的帮助或通过卷筒纸张力(F₀₁)的帮助可改变导入系统的不稳定和稳定的物质流量。

31.按照权利要求19或20的装置，其特征在于，在印刷机的额定速度下，传感器(5；6；8)和所属的评估装置使关于对正误差或误差组(Y₁₄，Y^* ₁₃，Y^* _1i，Y^* _ik)和卷筒纸张力(F_k-1，k或F_i-1，i)的信息在最短时间内应用并且传感器与所属评估装置配置有接口，此接口通过现场总线、以太网或其他通信总线或通信接口传送该对正误差(Y₁₄，Y^* ₁₃，Y^* _1i，Y^* _ik)和卷筒纸张力(F_k-1，k或F_i-1，i)。

32.按照权利要求19至21之一的装置，其特征在于，闭环和/开环控制装置(2)是一个中央计算机，最好设置在控制台中或是一个嵌入计算机，最好设置在一个开环或闭环控制柜中，或按功能分散在各自的转换装置中，而所有的信息(实际值、设定值、控制运算法则)可以实时处理。

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