专利名称：卷筒纸印刷机的卷筒更换器和卷筒更换调节方法
技术领域：
本发明涉及按权利要求1前言部分所述的一种调节一卷筒纸印刷机的卷筒更换器的方法。此外，本发明涉及一卷筒纸印刷机的一种卷筒更换器。
背景技术：
卷筒纸印刷机的卷筒更换器主要有三个任务，第一是以预定卷筒纸速度退绕一印刷材料卷筒上的印刷材料卷筒纸，第二是对退绕的印刷材料卷筒纸施加预定张力，第三是用新印刷材料卷筒更换用完的印刷材料卷筒。卷筒更换器也称为卷筒架。印刷材料卷筒纸从印刷材料卷筒上退绕时，保持预定卷筒纸速度和对卷筒纸施加预定张力是很重要的。另一方面，在用新印刷材料卷筒更换用完的印刷材料卷筒时，新印刷材料卷筒必须加速到用完的印刷材料卷筒的圆周速度，以使两印刷材料卷筒纸速度同步。
使用一种调节方法来保持从印刷材料卷筒上退绕的印刷材料卷筒纸的预定速度和预定张力以及在更换卷筒时把新印刷材料卷筒加速到用完的印刷材料卷筒的圆周速度。
公知使用一包括一电流控制器和一叠加在该电流控制器上的转速控制器的串联控制环路来调节一驱动一印刷材料卷筒的电动机的转速并从而调节印刷材料卷筒的圆周速度和退绕的印刷材料卷筒纸的速度。此外，公知用一以预定力把从印刷材料卷筒上退绕的印刷材料卷筒纸压成一环路的张力调节辊对卷筒纸施加预定张力。此时用一位置控制器把张力调节辊保持在中央位置上，也就是说使得印刷材料速度在张力调节辊前或上游与张力调节辊后或下游相同。为此，一把张力调节辊保持在预定中央位置上的位置控制器叠加在包括电流控制器和转速控制器的串联控制环路上而形成另一串联。
发明内容
卷筒更换器的上述公知控制原理会造成振荡，从而对控制质量造成有害影响。其原因是印刷材料卷筒和张力调节辊的控制响应一体化，从而最终导致控制振荡。
以此为出发点，本发明要提供一种调节卷筒纸印刷机的卷筒更换器的新型方法和一种新型卷筒更换器。
该问题用按权利要求1所述的一种控制一卷筒纸印刷机的一卷筒更换器的方法来解决。按照该方法，在更换卷筒过程中，为使一新卷筒的圆周速度与用完的卷筒的圆周速度同步，切断张力调节辊的位置控制器，以及，为得出电流控制器的给定值，把转速控制器的经微分给定值作为一前馈控制分量前馈给转速控制器的一输出变量；在更换卷筒后，在印刷材料卷筒纸退绕过程中，启动张力调节辊的位置控制器，以及，为得出电流控制器的给定值，把位置控制器的经微分实际值作为一前馈控制分量前馈给转速控制器的输出变量。
按照本发明，在更换卷筒、切断位置控制器时，在形成包括电流控制器和转速控制器的串联控制环路的电流控制器的给定值时把转速控制器的给定值的时间微分用作前馈分量。在更换卷筒后、启动位置控制器时，在形成电流控制器的给定值时把位置控制器的实际值的时间微分用作前馈分量。这样，不管是在更换卷筒过程中还是在更换卷筒后，控制振荡得到抵消，从而实现良好的控制行为。此外，控制行为稳定而不受比方说印刷材料卷筒很大时电动机与印刷材料卷筒之间不匹配的影响。在印刷材料卷筒的质量惯性值很大时可使用输出低的较小电动机。因此本发明方法的又一个优点是经济。
一卷筒纸印刷机的本发明卷筒更换器见权利要求6。
本发明优选实施例见从属权利要求和下述说明。下面使用附图详细说明本发明一例示性实施例，附图中图1为本发明调节一卷筒纸印刷机的一卷筒更换器的方法的方框图。
具体实施例方式
下面结合图1详细说明本发明。
图1为一卷筒纸印刷机的一卷筒更换器的本发明控制结构的方框图，按照图1，一印刷材料卷筒10上的印刷材料卷筒纸12在箭头11的方向上退绕后在箭头13的方向上传送到一滚动卷筒纸印刷机。该印刷材料卷筒10装在一未详细示出、也称为卷筒架的卷筒更换器上。印刷材料卷筒10由一电动机14驱动，从电动机14的转速和印刷材料卷筒10的半径或直径可算出印刷材料卷筒10的圆周速度、从而退绕的印刷材料卷筒纸12的传送速度。由于印刷材料卷筒10的半径随着印刷材料卷筒纸12的退绕改变，因此，为保持卷筒纸传送速度不变，电动机14的转速必须随之不断改变。
从印刷材料卷筒10上退绕的印刷材料卷筒纸12进到形成一环路18的辊15、16和17，辊15和17为偏转辊，辊16为所谓的张力调节辊。张力调节辊16在箭头19方向上以预定力压出一环路18，从而在卷筒纸上形成预定张力。印刷材料卷筒纸12的传送速度在张力调节辊16前或上游与张力调节辊16后或下游必须同样大。此时张力调节辊16处于图1所示中央位置上。但是，如张力调节辊16上出现速度差，张力调节辊16就会在双箭头20的方向上向上或向下偏转而不是在中央位置上。这是要避免的。
图1所示控制结构的目的是以预定速度从印刷材料卷筒10上退绕印刷材料卷筒纸12，以及在此过程中，把张力调节辊16保持在其中央位置上，使得在印刷材料卷筒纸12上生成张力的张力调节辊16上不出现速度差。
为调节印刷材料卷筒10的转速、从而印刷材料卷筒纸12的传送速度，用一包括一电流控制器21和一叠加在电流控制器21上的转速控制器22的串联控制环路调节驱动印刷材料卷筒10的电动机14的转速。按照图1，预定印刷材料卷筒纸12传送速度、从而印刷材料卷筒10圆周速度的一给定值23，该给定值23用一辅助变量25计算以得出电动机14的转速控制器22的一给定值24。该辅助变量25为上述随着印刷材料卷筒纸12从印刷材料卷筒10上退绕不断变动的印刷材料卷筒10的直径。用显示在电动机14上的电动机转速的实际值26计算转速控制器22的给定值24，转速控制器22的输出变量27用来生成或确定电流控制器21的给定值。
张力调节辊16的一位置控制器29叠加在包括电流控制器21和转速控制器22的串联控制环路上生成另一串联。使用位置控制器29可把用来在卷筒纸上形成预定张力的张力调节辊16保持在其中央位置上，从而使得张力调节辊16上不出现速度差。因此卷筒纸传送速度在张力调节辊16前与在张力调节辊16后一般大。为此，用一传感器30测量张力调节辊16的位置并把测得的实际值36传给位置控制器29。
电流控制器21和转速控制器22最好使用PI控制器。另一方面，位置控制器29最好使用PID控制器。用作位置控制器29的PID控制器中的项I确保即使辅助变量25有误即印刷材料卷筒10的直径确定得不正确也能把张力调节辊16保持在中央位置上。
按照图1，可用一开关31切断或启动张力调节辊16的位置控制器。为更换卷筒，切断张力调节辊16的位置控制器29，但在卷筒更换后启动位置控制器。在图1所示控制结构中，开关31打开，即在更换卷筒。
在更换卷筒过程中或为更换卷筒，为形成电流控制器21的给定值28，把转速控制器22的给定值24的时间微分前馈给转速控制器22的输出变量27。因此，图1示出一微分器32，在更换卷筒时，由于开关33的位置，该微分器的输入变量为转速控制器22的给定值24，其输出变量34为转速控制器22的给定值24的时间微分。输出变量34用一辅助变量35计算，确切说相乘后与转速控制器22的输出变量27相加，从而得出电流控制器21的给定值28。辅助变量35为印刷材料卷筒10的半径的立方乘以印刷材料卷筒的宽度。
为更换卷筒、从而使得新印刷材料卷筒的圆周速度与用完的印刷材料卷筒的圆周速度同步，切断张力调节辊16的位置控制器29，从而用有一前馈分量的电流控制器21使得电动机14的转速控制器22卸载，该前馈分量然后为转速控制器22的给定值24的时间微分。这样，在更换卷筒时提供瞬时前馈，从而在新印刷材料卷筒的圆周速度与用完的印刷材料卷筒的圆周速度同步时可较精确地前馈印刷机速度的变动或给定值沿斜线的变动，即振荡得到抵消。
在更换完卷筒后即在本发明中用图1两开关31和33的转换改变控制时，由于开关31合上，张力调节辊16的位置控制器29启动，而且，由于开关33的转换，改变的前馈分量前馈到电流控制器21的给定值28。
在更换完卷筒后，特别把传感器30的输出变量36的时间微分作为电流控制器21的前馈分量。传感器30输出变量36为张力调节辊16的位置控制器29的实际值。因此，在更换完卷筒后，在启动位置控制器29的同时为得出电流控制器21的给定值28，把位置控制器29的经微分实际值作为前馈分量前馈给转速控制器22的输出变量。此时也用辅助变量35计算微分器32的输出信号34，辅助变量仍为印刷材料卷筒的半径的立方与印刷材料卷筒的宽度的乘积。
由于本发明在更换完卷筒后把前馈分量转换给张力调节辊的位置信号的时间微分，因此张力调节辊的振荡倾向得到抑制。这样，响应本发明控制的张力调节辊造成的控制振荡大大减小。此外，控制器相对控制环路中参数误差和相对可能干扰变量的稳定性提高。
总之，应该指出，本发明方法不仅可用于印刷材料上的印刷材料卷筒纸的退绕，也可同样用于卷绕或再绕。
标号列表10印刷材料卷筒11箭头12印刷材料卷筒纸13箭头14电动机15偏转辊16张力调节辊17偏转辊18环路19箭头20双箭头21电流控制器22转速控制器23给定值24给定值25辅助变量
26实际值27输出变量28给定值29位置控制器30传感器31开关32微分器33开关34输出变量35辅助变量36输出变量
权利要求
1.调节一卷筒纸印刷机的卷筒更换器的方法，具有串联控制环路，包括一电流控制器(21)和一叠加在该电流控制器(21)上的转速控制器(22)从而调节驱动印刷材料卷筒(10)的电动机(14)的转速，并从而调节印刷材料卷筒(10)的圆周速度和将要从印刷材料卷筒(10)上退绕的印刷材料卷筒纸(12)的纸幅速度；还具有位置控制器(29)，叠加在包括电流控制器(21)和转速控制器(22)的串联控制环路上，具有另一串联的作用，从而用于作用在退绕印刷材料卷筒纸(12)上的张力调节辊(16)，该动力调节辊(16)在卷筒纸上形成预定纸幅张力，其特征在于a)在更换卷筒过程中，为使新印刷材料卷筒的圆周速度与用完的印刷材料卷筒的圆周速度同步，切断张力调节辊(16)的位置控制器(29)，以及，为形成电流控制器(21)的给定值(28)，把转速控制器(22)的经微分给定值(24)作为前馈控制分量前馈给转速控制器(22)的输出变量(27)；b)在更换卷筒后，启动张力调节辊(16)的位置控制器(29)，以及，为形成电流控制器(21)的给定值(28)，把位置控制器(29)的经微分实际值(36)作为前馈控制分量前馈给转速控制器(22)的输出变量(27)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在更换卷筒过程中，为形成电流控制器(21)的给定值(28)，把转速控制器(22)的给定值(24)的对时间的微分(34)前馈给转速控制器(22)的输出变量(27)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在更换卷筒过程中，为形成电流控制器(21)的给定值(28)，把转速控制器(22)的给定值(24)的微分(34)作为一前馈控制分量前馈给转速控制器(22)的输出变量(27)，使得在前馈该前馈控制分量前用印刷材料卷筒(10)的半径的立方及其宽度计算转速控制器(22)的给定值(24)的微分(34)。
4.按权利要求1-3中一个或多个权利要求所述的方法，其特征在于，在更换完卷筒后，为形成电流控制器(21)的给定值(28)，把位置控制器(29)的实际值(36)对时间的微分(34)前馈给转速控制器(22)的输出变量(27)。
5.按权利要求1-4中一个或多个权利要求所述的方法，其特征在于，在更换完卷筒后，为形成电流控制器(21)的给定值(28)，把位置控制器(29)的实际值(36)的微分(34)作为前馈控制分量前馈给转速控制器(22)的输出变量(27)，使得在前馈该前馈控制分量前用印刷材料卷筒(10)的半径的立方及其宽度计算位置控制器(29)的实际值(36)的微分(34)。
6.一卷筒纸印刷机的卷筒更换器，其特征在于实施按权利要求1-5中一个或多个权利要求所述的方法的控制装置。
全文摘要
本发明涉及调节卷筒纸印刷机的卷筒更换器的方法，包括包括电流控制器(21)和叠加在该电流控制器(21)上的转速控制器(22)、调节驱动印刷材料卷筒(10)的电动机(14)的转速从而调节印刷材料卷筒(10)的圆周速度和退绕印刷材料卷筒(10)上的印刷材料卷筒纸(12)的速度的串联控制环路；作用在退绕印刷材料卷筒纸(12)上、在卷筒纸上形成预定张力的张力调节辊(16)的叠加在该包括电流控制器(21)和转速控制器(22)的串联控制环路上、形成另一串联的位置控制器(29)。更换卷筒过程中切断张力调节辊(16)的位置控制器(29)把转速控制器(22)的经微分给定值(24)前馈给转速控制器(22)的输出变量(27)；更换卷筒后在印刷材料卷筒纸退绕过程中启动张力调节辊(16)的位置控制器(29)把位置控制器(29)的经微分实际值(36)前馈给转速控制器的输出变量(27)。
文档编号B41F33/16GK1824502SQ200610009
公开日2006年8月30日 申请日期2006年2月22日 优先权日2005年2月22日
发明者B·梅利斯, R·波泽尔特, M·沙夫 申请人:曼.罗兰.德鲁克马辛伦公司