专利名称：用于控制单张纸轮转印刷机的、具有多个驱动电机的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制单张纸轮转印刷机的装置，其具有至少两个 作用在一个齿轮系上的驱动电机，其中，该齿轮系使单张纸轮转印刷机中 的多个印刷装置机械地彼此连接。
单张纸轮转印刷机由多个印刷装置组成，其中，每个印刷装置被设置 用于将一个分色施加到页张形式的承印材料上。这意味着，对于每种分色 必须存在一个印刷装置。因为在大多数情况下除了基色还需要使用特种油 墨或者腊克，所以特别是当单张纸轮转印刷机为了进行双面印刷而具有一 个翻面装置时，存在大量的印刷装置。在这种情况下，为了在页张的正面 和反面上进行印刷必须存在双倍数量的印刷装置。这导致了很长的、到目 前为止具有至多十六个印刷装置的单张纸轮转印刷机。因为所有的分色必 须对版精确且套印精确地套印在承印材料上，以便达到足够高的印刷质量， 所以各个印刷装置必须相应精确地彼此联接。在单张纸轮转印刷机中，所 述联接通常通过一个齿轮系实现，该齿轮系使所有的印刷装置机械地彼此 连接。该机械连接允许在印刷装置中对版精确地印刷并且从而允许各个分 色的精确的叠印，其方式是努力避免该齿轮系的各个齿轮之间的齿隙。但 是，各印刷装置的过大张力的机械联接会导致激励出振荡，印刷装置越多， 这种振荡就越强烈，越难控制。这些振荡又会影响到印刷图案，因而具有 许多印刷装置的、长的单张纸轮转印刷机在振荡技术方面不容易被控制。
在长的单张纸轮转印刷机中的另外一个问题是所需的驱动功率的传 输。在印刷装置的数量很多时，必须使用相应大的主驱动电机，该主驱动 电机在印刷运行中通过齿轮系驱动所有的印刷装置。但也可以用多个小型 驱动电机替代一个主驱动电机，这些小型电机同样全部作用在所述齿轮系
上。由DE 195 02 909 B4公开了这种用于单张纸轮转印刷机的多电机驱动 系统，该单张纸轮转印刷机的印刷装置通过一个齿轮系彼此连接。通过一 个齿轮系连接起来的印刷装置具有一个转速被调节的伺服电机和一个在其它印刷装置之一中的、根据该伺服电机的转矩进行转矩调节的第二电机。 该伺服电机和所述转矩被调节的电机通过用于电机转矩的受控系统被控 制。该控制通过伺服电机的转速调节器进行，与电机电流的总和近乎成比 例的总转矩施加在该转速调节器的输出端上，该总转矩按照可调节的比例 被分配给这两个电机。在电流调节器和所述转矩被调节的电机之间还附加 地设置了一个电机电流限制器，该电机电流限制器可以将电流峰值从电机 电流中滤除。通过过滤电流峰值可以降低振荡的危险。在长的印刷机中， 通过这种方式和方法可以避免多电机驱动系统产生附加的振荡，同时应使 齿轮系卸载。
由DE 41 32 765 Al也公开了一种用于单张纸轮转印刷机的多电机驱 动系统的转速调节装置。通过齿轮系彼此连接的印刷装置具有一个主驱动 电机以及至少一个另外的驱动电机。该主驱动电机的转速被调节，其中， 其速度由一个测速发电机检测。单张纸轮转印刷机的每个另外的驱动电机 具有一个电机电流调节器，与主驱动电机相反的是，这种驱动电机不是转 速被调节而是转矩被调节。通过这种类型的调节装置应该实现精确的齿面 靠触，以便改善印刷质量。此外，通过这种调节装置可以使另外的驱动电 机之间的转矩相互协调。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于控制尤其是具有大量印刷装置的单张 纸轮转印刷机的装置，其具有多个驱动电机，该装置在印刷机运行期间能 够实现特别有效的振荡阻尼。
根据本发明，提出了一种用于控制单张纸轮转印刷机的装置，其具有 至少两个作用在一个齿轮系上的驱动电机，其中，该齿轮系使单张纸轮转 印刷机中的多个印刷装置机械地彼此连接，其中，这些驱动电机各具有一 个带有较高频的调节元件的调节回路，并且在这些驱动电机的至少一个调 节回路中存在一个低频调节元件，该低频调节元件的输出信号被按照一个 预给定的比例接到这些驱动电机的调节回路上。
根据本发明，还提出了一种单张纸轮转印刷机，其具有本发明的控制 装置。本发明的有利构型由其他描述和附图中得出。根据本发明，单张纸轮 转印刷机的印刷装置通过一个齿轮系机械地彼此连接，其中，至少两个驱 动电机作用在该齿轮系上。为了特别有效地阻尼振荡，对这些驱动电机分 别配置了一个具有一调节元件的调节回路，该调节元件的传输特性主要是 对较高的频率范围产生影响并且难于对稳定分量和低频率产生影响，这种 调节元件在后面被称为较高频的调节元件。另外，在这些驱动电机的至少 一个中存在一个具有一调节元件的调节回路，该调节元件的传输特性主要 是对低的频率范围和稳定分量产生影响，这种调节元件在后面被称为低频 调节元件。该低频调节元件的输出信号被按照预给定的比例接到用于驱动
电机转矩的调节回路上。在DE 195 02 909 B4的背景技术中，为了至少降 低振荡激励，调节转矩的较高频的部分通过一个低通滤波器被滤除，而按 照本发明，该部分不是被滤除而是被使用来主动地(aktive)阻尼振荡。这 样不仅如同在DE 195 02 909 B4中那样避免了激励出附加的振荡而且还利 用较高频的部分来主动地阻尼振荡。为了这个目的，每个驱动电机都具有 一个自己的、带有一个较高频的调节元件的调节回路，利用该调节元件实 现所述主动的振荡阻尼。通过这种方式和方法，两个电机的调节回路都具 有降低振荡的作用。此外，为了持续进行印刷工作，转矩通过低频调节元 件被按照一个预给定的比例分配给各个驱动电机。因为在这种低频输出信 号中几乎没有较高频的部分，所以该低频信号不会激励出任何振荡。由此 实现了一个特别有效的振荡阻尼，而无需为此使用复杂的调节部件、例如 滤波器、观测器等。
在本发明的第一构型中提出，所述装置具有一个比例调节器作为较高 频的调节元件并且具有一个积分调节器作为低频调节元件。比例调节器和 积分调节器是调节技术中的标准构件，其中，根据本发明，对驱动电机的 每个调节回路都配置了一个用于调节较高频的部分的比例调节器，而恰好 设置了一个用于调节低频部分的积分调节器。为此，在具有两个调节元件 的调节回路中设置了一个组合式比例积分调节器，该比例积分调节器被分 为一个比例部分和一个积分部分。积分调节器的低频输出信号被按照一个 预给定的比例(这个比例也可以具有负号)作为给定值输送给驱动电机的 转矩调节器，以便在驱动电机上进行期望的转矩分配。
6此外，以有利的方式提出，对每个驱动电机配置一 个传感器，用于检 测实际转速或实际转矩。这种传感器可以集成到驱动电机中或者位于驱动 器附近。传感器测量位置和驱动电机采取调节措施的位置越紧密，越容易 实现振荡降低的作用。借助于由传感器检测到的实际转速或实际转矩值， 各调节回路可以使出现的振荡降到最低。
此外还提出，比例调节器的放大因数是不同的。通过这种方式和方法 可以使各个调节回路与单张纸轮转印刷机的振荡技术上的特征相协调。单 张纸轮转印刷机中出现的振荡被就地分配到机器的整个长度上，其根据激 励振荡频率的固有模态构成。如果一个驱动电机处于第一固有模态的振荡 波节中并且因此对该振荡形式既不施加阻尼作用又不施加激励作用，那么 在这种情况下可以使放大因数降到零或者至少大幅地降低。因此，通过比 例调节器的不同放大因数，可以考虑在固有频率时的振荡的固有模态。
在本发明的另一构型中提出，较高频的部分被乘以一个负的放大因数 并且接到一个驱动电机的转矩调节器上。在这种方案中，调节转矩的激励
部分不是像在DE 195 02 909 B4中那样通过一个低通滤波器来去除掉，而 是较高频的部分被乘以一个负的放大因数并且传被输送给至少一个驱动电 机的转矩调节器。通过符号的转换，较高频的振荡部分不是被简单过滤掉， 而是转变为负的并且用于主动地降低振荡阻尼。为了改善调节，在这种情 况下首先将较高频的部分输送给一个带通滤波器。调节因数的符号优选取 决于在驱动电机的位置上单张纸轮转印刷机的振荡的固有模态。通过把较 高频的部分输送给带通滤波器可以保证，仅仅是较高的频率被使用来进行 调节。由此，较高频的部分通过符号的转换被用于为各自的驱动电机主动 地阻尼振荡。
在本发明的另一构型中提出，单张纸轮转印刷机具有多个印刷装置， 这些印刷装置可以通过至少一个翻面装置机械地彼此连接。在具有翻面装 置的单张纸轮转印刷机中，该机器为了在翻面装置上从正面印刷转换到反 面印刷可以分开。这意味着，设置了一个机械式离合器，当只存在一个驱 动电机时，该离合器在印刷机运行中被相应地加载。因此，在长的机器上， 为了使离合器卸载，在翻面装置上设置了多个电机，其中，至少一个驱动 电机设置在翻面装置的前面及一个驱动电机设置在翻面装置的后面。这些驱动电机通过本发明的控制装置这样地控制，使得出现的振荡被主动地阻 尼。由此， 一方面改善了印刷质量，另一方面使机械式离合器卸载。
下面借助多个附图对本发明进行详细说明和解释。其中-
图1:是具有两个驱动电机的、长的单张纸轮转印刷机，
图2:是本发明的装置，其具有用于每个驱动电机的比例调节回路和一
个公用的积分调节器，以及
图3:是一个替代的、在较高频的调节部分中借助一个可调节的、具有
符号转换的调节因数进行的调节。
具体实施例方式
图l中示出一个单张纸轮转印刷机l，其具有十六个印刷装置2。这些 印刷装置2以同样的方式构成并且通过一个齿轮系彼此机械地联接。通过 这种方式和方法可以保证在印刷机1中对版精确并且套印精确地把各个分 色叠印到页张形式的承印材料11上。页张形式的承印材料11在续纸器8
中被从续纸器纸堆6中取出并且被输送给第一印刷装置2。页张11从该第 一印刷装置借助于滚筒5被输送穿过整个单张纸印刷机1并且最后在收纸 器7上被放到收纸器纸堆9上。由于印刷装置2的数量大，图l中的单张 纸轮转印刷机1不是由单独一个驱动电机来驱动，而是具有两个驱动电机 Ml、 M2。第一驱动电机Ml作用在第十个印刷装置上，而第二驱动电机M2 作用在最后一个、即第十六个印刷装置2上。此外，单张纸轮转印刷机1 在第十和第十一印刷装置2之间还具有一个翻面辊12，该翻面辊允许在双 面印刷中不仅在正面上而且在背面上对页张11进行印刷。由于驱动电机Ml 、 M2设置在翻面辊12的前面和后面，因此翻面辊12中的离合器(Kupplung) 在印刷工作期间被卸载。此外，给每个驱动电机M1、 M2分别配置了一个转 速传感器S1、 S2。通过这种方式和方法，对于每个驱动电机M1、 M2可以相 互无关地检测真实的实际转速nlw或n2kt。转动探测器S1、 S2的输出信号 被输送给印刷机1的控制计算机10，该控制计算机可以控制所有的驱动电 机M1、 M2，但也可以控制印刷机1的印刷装置2中的、未示出的辅助驱动
8装置和伺服驱动装置。控制计算机10具有一个调节器3，通过一个未示出 的控制台4对该调节器预给出机器给定转速ns。u。印刷机1的操作者预给出 这个给定转速n^，以便选出期望的印刷速度。除了给定转速&。 之外，也 将驱动电机M1、 M2的实际转速值n2^和nlst输送给调节器3。作为调节结 果，调节转矩M1、 M2被作为调节器3的输出信号接入电机M1、 M2，以便在 给定转速n』与实际转速n1^、 n2st之间有转速偏差时校正出现的偏差。除 了转速调节功能之外，调节器3还被用于阻尼振荡。在图2和图3中详细 说明该特性。
按照图2，调节器3由两个耦合的调节回路组成。 一个调节回路配置给 第一驱动电机Ml ，另外一个调节回路配置给第二驱动电机M2。给定转速ru,u 被作为给定值输送给调节器3。此外，实际转速n2^和nl^由分别配置给 电机M1、 M2的转动探测器S1、 S2检测并且也被输送给调节器3。在此，第 一电机的转速nl^输送给第一调节回路，而第二电机的转速n2^输送给第 二调节回路。第一调节回路具有一个比例调节器P，该比例调节器主要调节 较高频的部分。此外，第一调节回路的调节差被输送给一个积分调节器I， 该积分调节器在一个分配元件T中按一个预给定的比例把它的输出信号分 配给第一电机M1的调节回路和第二电机M2的调节回路。在本实施例中，
低频输出信号与单张纸印刷机1的克服摩擦所需的平均总转矩相应。在本 实施例中，这个信号按60:100的固定比例以K=0. 625分配给电机Ml和M2。 但是，也可以实现带负号的分配。例如可按120:-20以1(=1.2来分配。K与 印刷机1的结构情况有关。第二电机M2的第二调节回路没有积分调节器I， 在此取而代之的是被接入第一调节回路中的分配元件T的相应部分。在这 两个调节回路的后面分别设置了一个具有功率部件的用于转矩的调节器S， 该调节器将所述信号转换成用于所述驱动电机M1、 M2的相应电流。低频信
号用于调节印刷机1的转矩分配并且由于其频率低而没有激励振荡的作用。 因为图2中的每个调节回路都具有一个自己的比例调节器P，所以通过这些 驱动电机M1、 M2中的每一个都可以阻尼较高频的振荡部分。
根据驱动电机M1、 M2在单张纸印刷机l中的布置可以不同地选择各个 比例调节器P的放大因数。在此，在特殊情况下有利的是，对于确定的驱 动器使放大因数降低为零或者至少大幅降低。这与所产生的振荡的固有模态相关地取决于驱动器的位置。该调节方案也可以毫无问题地扩展到两个
以上的驱动电机M1、 M2。也可以使用复杂的传动调节器来替代这里使用的 比例调节器P和积分调节器I。但是，使用具有比例部分P和积分部分I的 分开式的PI调节器是一种特别简单且低成本的解决方案。由此可以特别简 单地使低频部分和较高频的部分在调节中分开，其中，低频部分通过分配 元件T按照一个确定的比例分配给驱动电机M1、 M2。相反，对于调节器3 中的较高频的部分来说，这些驱动电机M1、 M2中的每一个为了优化振荡阻 尼得到一个自己的、独立的、各带一个比例调节器P的调节回路。
图3示出一个替代的构型。在这种情况下，总转矩m被一个分配元件T 分配并通过另外的传输元件输送给驱动电机Ml和M2。该总调节转矩取自调 节级联装置的一个这里没有示出的上级转速调节器的输出端，该转速调节 器可作为PI调节器构成或者也可相应于其它的结构形式。电机Ml的给定 值和实际值被供给到该转速调节器的输入端。第二驱动电机M2的调节回路 具有一个低通滤波器TP，利用该低通滤波器可以滤除较高频的部分并且其 余部分可被输送给第二调节支路。此外，所属分配器输出端的转矩绕过低 通滤波器TP，并且与低通滤波器TP输出端的差被输送给一个用于调节较高 频的部分的带通滤波器BP和转矩调节器S，该带通滤波器通过一个转矩调 节器产生第二电机M2中的转矩。被描述为带通滤波器BP的滤波器也可相 应于其它的专门适配的实施形式并且例如仅仅由一个低通滤波器组成。在 此，带有振荡部分的输出信号在一个放大器V中设置一个可调节的符号并 且由此被用于主动地阻尼振荡。该符号取决于在第二驱动电机M2位置上固 有模态的机器振荡的符号。放大器V的输出信号于是被附加地输送给第二 驱动电机M2的带有功率部件的转矩调节器S。第一驱动电机M1同样具有一 个带有功率部件的转矩调节器S，该转矩调节器被未经滤波地加载在分配元 件T中分配T之后总转矩m的相应部分。总转矩m是转矩调节信号，该转 矩调节信号施加在已经提过的电机转速调节器的输出端上。因此在图3中 每个驱动电机Ml、 M2也被加载一个较高频的部分，只是第二电机M2的较 高频的部分必要时通过符号转变被用于降低振荡。因此，按照图3的实施 形式比图2中的实施形式耗费多且成本高。附图标记表
1 单张纸印刷机
2 印刷装置
3 调节器
4 转速预给定
5 滚筒
6 续纸器纸堆
7 收纸器
8 续纸器
9 收纸器纸堆
10 控制计算机
11 页张
12 翻面辊 Ml 第一电机 M2 第二电机
51 第一转动探测器
52 第二转动探测器 n2lst 第二电机的转速 nlIst 第一电机的转速
m2 第二电机的调节转矩
ml 第一电机的调节转矩
P 比例调节器
risoii 给定转速
S 具有功率部件的转矩调节器
I 积分调节器
T 分配元件
m 总转矩
TP 低通滤波器
BP 带通滤波器
V 放大器
权利要求
1. 一种用于控制单张纸轮转印刷机(1)的装置，其具有至少两个作用在一个齿轮系上的驱动电机(M2，M1)，其中，该齿轮系使单张纸轮转印刷机(1)中的多个印刷装置(2)机械地彼此连接，其特征在于，这些驱动电机(M1，M2)各具有一个带有较高频的调节元件(P)的调节回路，并且在这些驱动电机(M1，M2)的至少一个调节回路中存在一个低频调节元件(I)，该低频调节元件的输出信号被按照一个预给定的比例(T)接到这些驱动电机(M1，M2)的调节回路上。
2. 按照权利要求l的装置，其特征在于，该装置(10)具有比例调节 器(P)作为较高频的调节元件并且具有积分调节器(I)作为低频调节元件。
3. 按照权利要求2的装置，其特征在于，积分调节器(I)的低频输 出信号被按照一个预给定的比例(T)分配给驱动电机(Ml， M2)的转矩调 节器(S)。
4. 按照权利要求3的装置，其特征在于，该比例(T)具有负号。
5. 按照权利要求1-4中任一项的装置，其特征在于，对每个驱动电机 (Ml， M2)配置了一个用于检测实际转速(nlIst， n2lsJ或实际转矩的传感 器(Sl， S2)。
6. 按照权利要求2-5中任一项的装置，其特征在于，这些比例调节器 (P)的放大因数是不同的。
7. 按照权利要求1-4中任一项的装置，其特征在于，将一个预给定的 总转矩(m)作为调节参数分配给驱动电机(Ml， M2)。
8. 按照权利要求1的装置，其特征在于，使较高频的部分乘以一个负的放大因数并且输送给一个驱动电机(M2)的转矩调节器(S)。
9. 按照权利要求8的装置，其特征在于，放大因数的符号取决于在驱 动电机(M2)的位置上单张纸轮转印刷机(1)的振荡的固有模态。
10. 按照权利要求8或9的装置，其特征在于，所述较高频的部分被 输送到一个适配的滤波器，尤其是一个带通滤波器(BP)。
11. 一种单张纸轮转印刷机(1)，其具有一个按照上述权利要求i-io 中任一项的装置(10)。
12. 按照权利要求ll的单张纸轮转印刷机(1)，其特征在于，该单张 纸轮转印刷机(1)具有多个印刷装置(2)，这些印刷装置可通过至少一个 翻面装置(12)机械地彼此联接。
13. 按照权利要求12的单张纸轮转印刷机(1)，其特征在于，设置了 至少一个在翻面装置(12)之前的驱动电机(Ml)和一个在翻面装置(12) 之后的驱动电机(M2)。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制单张纸轮转印刷机(1)的装置，其具有至少两个作用在一个齿轮系上的驱动电机(M2，M1)，其中，该齿轮系将单张纸轮转印刷机(1)中的多个印刷装置(2)机械地彼此连接起来。本发明的特征在于，这些驱动电机(M1，M2)各具有一个带有较高频的调节元件(P)的调节回路，并且在这些驱动电机(M1，M2)的至少一个调节回路中存在一个低频调节元件(I)，该低频调节元件的输出信号被按照一个预给定的比例(T)接到这些驱动电机(M1，M2)的调节回路上。
文档编号B41F13/004GK101480865SQ200810154798
公开日2009年7月15日 申请日期2008年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者D·施特龙克, M·塞德勒 申请人:海德堡印刷机械股份公司