(57)【要約】【課題】転写フォイルの許容できない張力変化を識別することができ、このような変化に少なくとも対抗することのできる方法を提供する。【解決手段】制御回路（３０１、４０３）を含む制御システムが第１および／または第２の調整素子（１２、１３）の運動プロフィールに作用し、第１のプロセス量（ｚ＊）が前記制御回路（３０１、４０３）でシミュレートされ、該該第１のプロセス量（ｚ＊）は、転写フォイル（２）により第１および／または第２の調整素子（１２、１３）に作用する力（Ｋ、Ｆ３）または該調整素子（１２、１３）の実際の運動プロフィールに依存し、前記第１のプロセス量（ｚ＊）に依存して、ウェブ張力に対する尺度が計算され、および／またはウェブ張力の振幅が前記制御システム（３００、４００）により少なくとも制限される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写フォイルから印刷材料に転写層を少なくとも部分的に複写するための方法であって、
前記転写フォイルと前記印刷材料が転写スリットにより共通に案内され、前記転写層が圧力の作用下で前記転写フォイルの担体層から剥離され、前記印刷材料に複写され、
前記転写フォイルはストックローラから繰り出され、
写転フォイルの運動方向で転写スリットの前方にある、少なくとも１つの第１の調整素子を介して該転写スリットに案内され、および／または
転写フォイルの運動方向で転写スリットの後方にある、少なくとも１つの第２の調整素子を介して該転写スリットからさらに搬送され、
前記第１の調整素子は実質的に所定の運動プロフィールにしたがい、転写フォイルの推進速度が少なくとも一時的に変化するように転写フォイルにアクティブに作用し、
および／または前記第２の調整素子はウェブ運動に依存して調整される形式の方法において、
前記制御回路（３０１、４０３）を含む制御システムが前記第１および／または第２の調整素子（１２、１３）の運動プロフィールに作用し、
第１のプロセス量（ｚ＊）が前記制御回路（３０１、４０３）でシミュレートされ、
該該第１のプロセス量（ｚ＊）は、転写フォイル（２）により第１および／または第２の調整素子（１２、１３）に作用する力（Ｋ、Ｆ３）または該調整素子（１２、１３）の実際の運動プロフィールに依存し、
前記第１のプロセス量（ｚ＊）に依存して、ウェブ張力に対する尺度が計算され、および／またはウェブ張力の振幅が前記制御システム（３００、４００）により少なくとも制限される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記制御回路（３０１、４０３）の第１の障害量（ｚ）は転写フォイル（２）のウェブ張力に依存し、少なくとも該ウェブ張力の変化に依存し、
前記第１のプロセス量（ｚ＊）が該障害量（ｚ）に依存して計算され、
該第１のプロセス量（ｚ＊）から、前記転写フォイル（２）のウェブ張力に対する尺度である運動量が導出される、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
前記ウェブ張力に対する尺度が、前記第１のプロセス量（ｚ＊）に依存して決定され、
該ウェブ張力の動的および／または静的な成分が決定され、
前記決定は実質的にセンサを使用せずに行われる、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２乃至３のいずれか１項に記載の方法において、
前記調整素子（１２、１３）の運動プロフィールに対する目標値が前記制御システム（３００、３４００）に設定され、
前記第１のプロセス量（ｚ＊）から、ウェブ張力の少なくとも前記動的な成分に対する尺度である評価量が導出され、
該評価量が比較量（ｗ）と比較され、
該比較の結果に依存して前記目標値（ｗ’）および／または該目標値の変化が適合される、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
前記第１のプロセス量の推定値が観測器（３１２）により求められ、
変更された目標値（ｗ’）を決定するために、前記観測器の推定値がフィルタ機構に少なくとも１つのフィルタ関数および／または伝達関数を適用するために供給され、
前記変更された目標値（ｗ’）は前記第１の調整素子の運動プロフィールを変化させ、これにより前記ウェブ張力は所定の限界値を上回らない、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、
調整素子システムが、少なくとも第１の調整素子（１３）と、前記フォイル（２）の運動方向で前記転写スリット（３）の後方にある第２の調整素子（１２）と、該調整素子（１２、１３）の駆動モータ（１４、１５）と、転写フォイル（２）と、前記調整素子（１２、１３）、前記駆動モータ（１４、１５）および前記転写フォイル（２）の間にある機械的結合搬送機構（２０３、２０４）とを有し、
前記第１のプロセス量（ｚ＊）が部分的に観測器（３１２）により求められ、
該観測器（３１２）は、状態量に対する少なくとも１つの推定値を、前記調整素子システムの駆動モータ（１４、１５）、調整素子（２０４）のシャフト、および転写フォイル（２）の角速度と角度から求め、
回転角発生器が、前記駆動モータ（１４）または調整素子（１２、１３）の駆動モータ（１４、１５）の領域に設けられており、
該回転角発生器は、前記駆動モータ（１４）または駆動モータ（１４、ｍ１５）の回転角に対する値を検出し、
前記制御システム（４００）の制御回路（４０３）の制御器の調整量（ｕ１）が前記観測器（３１２）に引き渡され、
状態量に対する推定値が前記観測器（３１２）により、前記回転角発生器の値、前記調整量（ｕ１）および前記調整素子システムの機械機構のモデルを考慮して求められ、
このようにして求められた推定値が目標値として、前記制御回路（４０３）の制御器に供給され、
少なくとも前記第２の調整素子に及ぼされる、前記フォイル（２）の力作用の変動が最小化される、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、
前記制御システム（４００）の案内量（ＴＦ）として、前記転写フォイル（２）のウェブ張力に対する値がオフセットとして供給され、
これによりウェブ張力が前記第２の調整素子（１２）への一定の力作用として、前記最小化された変動に重畳される、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、
動的なプロフィールが前記オフセットに対して設定される、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法において、
前記駆動モータ（１４、１５）の代わりにリニアモータが、前記回転角発生器の代わりに線形位置発生器が設けられており、
角速度と角度の代わりに速度と位置が推定され、または求められる、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の方法において、
ウェブ張力変動の最小化またはウェブ張力のオフセット設定は、前記フォイル（２）の推進速度が、フォイル転写中の転写スリット（３）における印刷材料（２１）の速度に相当するフェーズ以外の期間でだけ行う、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写フォイルから印刷材料に転写層を少なくとも部分的に複写するための方法に関するものである。この方法では、転写フォイルと印刷材料が共通に転写スリットにより案内され、転写層が圧力の作用下で転写フォイルの担体層から剥離され、印刷材料に複写される。この方法のために、転写フォイルがストックローラから繰り出され、転写フォイルの運動方向で転写スリットの前方にある少なくとも第１の調整素子を介して前記転写スリットに案内される。ここでこの第１の調整素子は実質的に所定の運動プロフィールにしたがい、転写フォイルの推進速度が少なくとも一時的に変化するように転写フォイルにアクティブに作用する。
【背景技術】
【０００２】
上位概念記載のフォイル複写装置は、印刷製品を加工する際に例えば光沢効果を形成するために使用される。このような機械は、ホットプレス・フォイル機とコールド・フォイルプレス機に分けられる。後者では転写層が印刷材料、例えば巻取り紙に圧力によってだけ複写され、付加的に熱は作用しない。通例、転写装置に前置された印刷機構を備えるコールド・フォイルプレス機では接着剤が印刷に使用される。したがってウェブには接着剤からなる印刷画像が印刷され、この印刷画像がフォイル転写機構内で使用される転写フォイルから転写層を写し取ることができ、この転写層が領域的にウェブに付着する。このようにして転写スリットにある転写層を圧力作用の下で、接着剤の塗布された領域にある転写フォイルから印刷材料へ部分的に複写することができる。
【０００３】
したがって使用される印刷材料が巻取り紙形の印刷材料である場合、または転写層を印刷材料に領域的にだけ複写すべき場合、フォイル送り方向で相互に別個の転写層の領域を印刷材料に複写しなければならない。そのため使用されない転写フォイルの消費を抑えるために、転写フォイルの運動を転写フォイルの複写すべき領域に依存してタイミング制御することが公知である。例えば特許文献１では相互に結合された揺動ローラが提案されている。ここではこの揺動ローラの周囲を転写フォイルが案内され、揺動ローラは印刷材料の複写されない領域に依存して相互に同期して引き出され、また引き戻される。ここでは、繰り出し器と転写スリットの間に配置された揺動ローラの所定の運動プロフィールが、転写フォイルの蓄積機能と供給機能を決定する。この揺動ローラとともに転写フォイルが転写スリットで引き出され、また引き戻され、これにより転写フォイルの速度が変化される。ここでは複写過程中の転写フォイルの速度が印刷材料の速度に相当していることが重要であり、複写されない領域では転写フォイルが少なくとも制動されるか、理想的には、転写フォイル層の未だ複写されていない領域が新たな複写過程のために完全に使用可能になるまで引き戻されるべきである。
【０００４】
このようなフォイルのタイミング制御の場合、とりわけウェブオフセット印刷機の印刷機構をフォイル転写機構として使用する場合、ウェブ張力のダイナミックな変化が重要である。
【０００５】
未公開の特許文献２には、ウェブオフセット印刷機におけるフォイル転写装置が記載されている。この装置では２つの揺動エレメントがフォイルのタイミング制御のために引き出され、引き戻される。ここでは転写スリット前方の揺動装置の前と、転写スリット後方の揺動装置の後にそれぞれ１つの引出し部が設けられており、この引出し部によってフォイルがストックローラから引き出され、またはフォイル転写モジュールの集合ローラに引っ張られる。この引出し装置を介してウェブ張力を、転写スリットの前方と後方で相応に制御することができる。巻取り紙を加工処理する印刷機のオフセット印刷機構にブランケットドラムが使用される場合、ブランケットドラムにチャネルが存在し、ここでフォイルの張力が降下したり、または突然再び上昇するという問題が付加的に生じる。この問題の相応の説明と、引出し部を備える相応の装置の構造については前の特許文献２に記載されている。
【０００６】
転写フォイルへのこのダイナミックな作用によって、タイミング制御中には転写スリットの前方と後方でウェブ張力が実質的に交互に降下および上昇する。これは、転写フォイルがチャネルに入り込み、続いてチャネルの端部で転写フォイルとブランケットとの間の摩擦により緊張するためである。加えてそこに記載された装置では、巻き掛けの幾何学的長さが一定ではない。さらにウェブ張力は、ウェブ供給のための反転個所で影響を受ける。このウェブ張力の変動をコントロールできないと、フォイルウェブにぶれが生じることがあり、このことはとりわけ巻取り紙を加工処理する印刷機では、カウンタドラムのグリッパの領域に問題を生じさせることがある。なぜならグリッパがこのようにぶれたウェブと接触することがあるからである。同じように有害なのは、ウェブが過度に引き伸ばされるとその被覆部に損傷が生じることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】EP 0 932 501 B1
【特許文献２】DE 10 2008 025 285
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって本発明の課題は、転写フォイルの許容できない張力変化を識別することができ、このような変化に少なくとも対抗することのできる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１の方法によって解決される。
【００１０】
ここでは制御回路が第１および／または第２の調整素子の運動プロフィールに作用し、制御システムが制御回路を有し、第１のプロセス量が制御回路でシミュレートされる。ここでこの第１のプロセス量は、転写フォイルによりこの調整素子に作用する力（Ｋ）または調整素子の実際の運動プロフィールに依存する。
【００１１】
したがいこの第１のプロセス量に依存して、ウェブ張力に対する尺度が計算され、ウェブ張力の振幅が制御システムにより少なくとも制限される。
【００１２】
この制御回路は調整素子の運動プロフィールを制御するためのものであるから、既存の制御システムを有利には本発明により補完することによりそのまま使用することができる。方法的には、この制御回路の第１のプロセス量を求めれば、この第１のプロセス量をウェブ張力に対する尺度として使用することができる。
【００１３】
タイミング制御のために設けられた調整素子の運動プロフィールを達成するために、ここでは制御システムに目標値形成部と制御回路が設けられ、制御回路の調整部材に調整量が制御出力端から供給される。輪転システムの場合、調整量はトルクである。制御区間は、出力増幅部とアクチュエータを含む調整部材、ならびに揺動ローラの並進運動のための結合部材を含む。したがって本発明によれば、すでに既存の制御システムのエレメントをそのまま使用することができる。
【００１４】
ウェブ張力のために計算された代替量の精度および時間特性に対する要求に応じて、措置が異なることは面倒である。本発明によればこの課題は、２つの異なる面倒な方法により解決される。
【００１５】
比較的面倒ではない変形形態では、制御と制御区間の伝達関数からのウェブ張力の分析的計算が、計算時間を節約する解決手段として使用される。複雑性を高めれば、いわゆるルーエンバーガー観測器または識別観測器を使用した面倒な推定方法によってウェブ張力を計算することができる。この観測器の変形例がいわゆるカルマンフィルタである。両方の場合とも推定方法は制御技術で公知である。両方の推定方法とも、前記課題の解決に適する。別の実施形態は、以下では簡単に観測器と称する識別観測器に関連するものである。開発方法自体にはここでは詳細に立ち入らない。いわゆる極値設定の簡単な方法により良好な結果を達成できることを述べるだけにしておく。
【００１６】
ウェブ張力を分析的に計算するために、回転角と、アクチュエータおよび揺動ドラムの自由度を基準にするその導関数の微分式により制御区間を記述することができる。所属の伝達関数は、互いに代入するとアクチュエータでの回転角を、アクチュエータおよび揺動ドラムでのトルクの関数として送出する。ここで後者はウェブ張力に対する尺度を含む。このようにして得られた全体伝達関数は、アクチュエータでの調整トルクと、アクチュエータでの回転角に影響する揺動ドラムでの障害量の作用を記述する成分を含む。
【００１７】
ここでは、アクチュエータであるモータの回転角発生器により制御される従来の揺動駆動部が前提とされる。
【００１８】
制御を含めれば閉ループ制御回路の構造情報と、角度および回転数制御器からなる制御器カスケードの伝達関数により、アクチュエータでの回転角を最終的には除外することができる。
【００１９】
制御パラメータを含めると、揺動ドラムでの障害トルクに対する伝達関数、ひいては制御器の調整トルクに依存するウェブ張力が得られる。
【００２０】
計算では伝達関数の反転により、分子の自由度が分母の自由度より大きくなる。その結果、微分成分が発生し、これは数値的に不安定を引き起こす。
【００２１】
このことはＰＴ１フィルタまたはその他のフィルタにより阻止することができる。ここで分母の自由度は分子の自由度に適合され、ウェブ張力のためにこのようにして求められた値の消失時間が延長される。
【００２２】
実際にはそこから所与の適用に対して欠点は生じない。それどころかさらなる制限も可能であり、微分項を備える１つまたは複数の成分を省略することができる。
【００２３】
したがってさらなる実施形態では、第１のプロセス量が障害量に依存して計算される。この第１の障害量は制御回路の障害量であり、ウェブ張力自体に、または少なくとも転写フォイルのウェブ張力の変化に依存する。このようにして求められた第１のプロセス量から次に上に述べた本発明の評価量が導出される。この評価量が、転写フォイルのウェブ張力についての尺度である。したがってこのプロセス量は、障害量としての実際のウェブ張力に対する推定量または実際のウェブ張力の変化に対する推定量とすることができる。
【００２４】
制御システムは通常のカスケード制御部または他の制御方法の他に、慣性力、重力および摩擦力に対する予制御部を有する。この予制御部が、実質的に決定要因と見なすことのできる制御回路のパラメータにより調整される。現代の駆動装置の学習運転と関連する自己調整機能が、この課題を容易にする。制御回路は、制御部と予制御部からの調整トルクの和により制御される。
【００２５】
予制御部により支援されると、制御器出力側の調整トルク自体は、障害量が作用しない限り小さな値に留まる。なぜなら予制御部の不精度だけを調整すれば良いだけだからである。転写フォイルが制御区間に及ぼす作用は障害量として見なすことができ、制御偏差のために調整トルクに有意な作用を及ぼすようになる。
【００２６】
改善形態では、ウェブ張力に対する尺度が第１のプロセス量に依存して求められ、このときウェブ張力の動的および／または静的成分が求められる。
【００２７】
本発明の方法の複雑な実施形態は推定方法により実現される。この推定方法は精確で遅延のない結果を送出し、その際に微分成分による伝達関数の問題が生じない。観測器を使用すると、区間モデルの状態量に対する推定値からウェブ張力を計算することができる。この観測器は区間モデルを計算機にシミュレートする。アクチュエータおよび揺動ドラムの角度、およびそれらの微分値に対するこの区間モデルの推定値が、実際の値の近似値となる。
【００２８】
ウェブ張力は、揺動エレメントの慣性、アクチュエータおよび揺動ドラムの結合駆動部の減衰およびバネ定数に対する既知の区間パラメータを用いて、推定値から直接計算することができる。そのために、区間モデルの基礎となるウェブ張力により惹起されるトルクと揺動トルクとの不均質な微分式において、回転角とその微分値が観測器の相応の推定値により置換される。
【００２９】
すべての方法で共通するのは、検出が実質的にセンサを用いずに行われることである。これにより付加的にセンサ系を有利に省略することができる。典型的には測定ドラムの形態にある付加的センサ系は、フォイルウェブとの交互作用を常に形成することとなる。したがって、このようにウェブ張力がセンサにより妨害されることが本発明により回避される。
【００３０】
本発明のとくに有利な拡張形態では、調整素子の運動プロフィールのための目標値が制御システムに設定され、前記の方法によって評価量が導出され、この評価量は少なくともウェブ張力のダイナミック成分に対する尺度であり、この評価量が比較量と比較され、比較結果に依存して目標値および／または目標値の変化が適合される。
【００３１】
このことは、調整素子の運動プロフィールの目標値のためのウェブ曲線を変形することによって行うことができる。この場合、ウェブ張力が大きく増大する領域において、振幅の求められたウェブ張力に適合された正弦波曲線がウェブ曲線に重畳される。ここでは目標値曲線の勾配の減少を、ウェブ張力が減少するフェーズでの勾配の増大によって補償すべきである。これは節約能力を小さくしないためである。この補償はウェブ張力が増大する前に行うこともできる。しかしいずれにしろ転写層の複写フェーズの外で行う。
【００３２】
このようにして有利には、ウェブ張力に対する精確な値を評価量として獲得する必要がなくなる。むしろ所望のウェブ張力に対して限界値を設定すれば十分である。評価量を導出し、比較量よりも大きなこの評価量の変化が、目標値または目標値の変化に対する設定値に入り込み、相応に変化させれば十分である。このようにして調整素子の運動プロフィールは、評価量と比較量との比較に依存して目標値を設定することにより適合され、ウェブ張力がダイナミックに変化することにより損傷したり、品質低下が発生したりすることがない。とりわけ制御システムは次のように構成される。すなわち既知のすべての物理的プロセス量、例えば調整素子の摩擦または調整素子のための駆動部の摩擦、またはフォイルと調整素子との摩擦、ならびに転写ドラムまたは転写スリットでの摩擦、または他の反転エレメントでの摩擦が制御回路のための予制御量にまとめられ、制御回路に残る障害量として調整素子とフォイルとの交互作用だけが残り、したがってこの障害量が制御回路の調整トルクに対する重要なパラメータとして使用されるように構成される。ここで制御システムとは、少なくとも制御回路と予制御部自体を含むものと理解すべきである。制御回路の調整トルクは、調整素子に作用するフォイル力の直接的関数である。そしてこのフォイル力はフォイル張力の直接的関数である。したがって調整トルクの変化はフォイル張力の変化に比例または少なくとも依存し、これを制御回路内で取り出して評価量の評価のために使用することができる。
【００３３】
制御回路は本発明によれば、カスケード制御器とすることができ、転写フォイルをタイミング制御するための揺動ローラの運動プロフィールを制御するために用いる。
【００３４】
本発明による別の補完的に実施形態では、第１のプロセス量の推定値が観測器により求められ、変更された目標値を求めるために、観測器の推定値が、少なくともフィルタ関数および／または伝達関数を適用するためのフィルタ機構にさらに供給され、変更された目標値が第１の調整素子の運動プロフィールの変化を引き起こし、これによりウェブ張力が所定の限界値を上回らなくなる。
【００３５】
本発明の方法の択一的実施形態では、調整素子システムが少なくとも第１の調整素子、フォイルの運動方向で転写スリットの後方にある第２の調整素子、調整素子の駆動モータ、転写フォイル、および調整素子ならびに駆動モータと転写フォイルとの間を機械的に結合し、複写する機構を有する。第１のプロセス量は観測器によって求められる。この観測器は例えば制御技術的に周知のルーエンバーガー観測器である。この観測器は、状態量に対する少なくとも１つの推定値を、調整素子システムの駆動モータ、調整素子のシャフト、転写フォイルであるエレメントのそれぞれ１つの角速度と角度から求める。さらに回転角発生器を、調整素子の駆動モータの領域に設けることができる。この回転角発生器は、駆動モータの回転角に対する値を求める。さらに制御システムの制御回路の制御器の調整量を観測器に引き渡すべきであり、さらに観測器の状態量の推定値は、回転角発生器の値、調整量、および調整素子システムのメカニカルモデルを考慮して求めるべきである。このようにして求められた推定値は、所定の目標値として制御回路の制御器に供給され、引き続きフォイルの少なくとも第２の調整素子への力作用の変動が最小化される。
【００３６】
このようにして観測器の状態量が、調整素子システムの種々の構成部材の物理的特性を考慮して、目標値として制御回路に引き渡される。調整素子の運動は観測器でモデル化される。ここでは目標値と実際値が使用され、ここから観測器は運動の状態量を求める。制御器内部の目標値および実際値として機能するこの状態量から調整量が形成される。したがってフォイルが調整素子に力学的に反作用することが実質的に生ぜず、これにより少なくとも第２の調整素子に対するフォイルの力作用の変動を最小にすることができる。発明の課題のこの択一的解決手段では、同様に推定方法が使用される。ここでは観測器を基礎とする区間モデルが決定的に拡張されている。本発明によれば、転写フォイルの反作用がもはや障害量と見なされず、反作用自体がプロセス量として処理される。ここでの目的は、フォイル運動の揺動を行う制御回路を、揺動運動がフォイル運動からだけ実行されるように構成し、実質的に別の外部の目標値、とりわけ別のセンサを必要としないようにすることである。
【００３７】
揺動エレメントへの転写フォイルの反作用を区間モデルに含めると、この課題は、さらなる制御技術的機能、とりわけ揺動位置に対する目標値を送出する観測器の形態の推定方法を使用して、別の外部の設定を必要とせずに解決される。理想的な場合、揺動は転写フォイルの最小の力反作用により行われる。
【００３８】
本発明によれば転写フォイルは、揺動ドラムを観測器の区間モデルにフレキシブルに結合する概念的質量として受け入れられる。この形態のモデリングは、装置の構造的特徴が考慮される場合、問題なく行うことができる。推定すべきなのは、とりわけその長さと転写フォイルの被覆質量が重要なパラメータを送出する伸長区間である。
【００３９】
揺動エレメントに反作用する力が最小値になるよう努められるから、フォイル自体はバネ定数に対する有効な代替値と、フォイルの伸長区間および被覆質量の集中質量とにより、所与の構成に基づいて簡単にモデル化することができる。適用のためには機械工学で通常の近似計算を使用することができ、例えばバネの総質量の１／３が集中質量である。
【００４０】
この方法は、フォイルをモデル化するパラメータ変動に対して頑強である。なぜなら揺動ドラムに及ぼすフォイルの力作用が短時間の過渡時間後に最小となるからである。限界値はパラメータに関係なくゼロに近似しようとする。なぜならこれは制御システムだからである。さらにフォイルの運動についての知識または仮定が存在する必要がない。なぜなら制御システムの設計の際にこれに関する前提条件を設けていないからである。したがって動的な反作用力は一般的な使用のもとで最小となる。
【００４１】
制御のために例えば従来のカスケード制御器が使用される。このカスケード制御器は、観測器から送出されたフォイル位置と揺動位置の状態量の差をゼロに制御する。この制御は、これらの位置をカスケード制御器に、目標値および実際値として引き渡すことにより行われる。さらに予制御のために、すなわち制御を改善するために、観測器が同様に送出する位置の導関数が制御器カスケードに供給される。これにより少なくとも速度を制御することもできる。
【００４２】
障害なしにフォイルを搬送するためには有意なウェブ張力が、軌道の静粛な動きを達成するために必要である。そのために本発明の制御システムの構造は、所望のウェブ張力の設定を可能にする。
【００４３】
制御システムの他のプロセス量に関係なく、ウェブ張力の形成のための所定の力を制御システムに入力することができる。そしてこの力はオフセットとして、最小化されたダイナミックな力に重畳される。このようにしてウェブ張力を広い範囲で所定の値にもたらすことができ、ダイナミックな力が最小となる。その際、このウェブ張力を明確に測定する必要はない。
【００４４】
有利な改善形態では制御システムの案内量として、転写フォイルのウェブ張力に対する値がオフセットとして設定される。このようにしてウェブ張力は、フォイルへの第２の調整素子の一定の力作用として、最小化された変動に重畳される。まず変動が最小化されれば、このようにして有利なウェブ張力を設定または調整することができる。
【００４５】
本発明の別の有利な拡張形態では、実際のウェブ張力を転写機構内の実際の条件に転写中に適合するために、ダイナミックなプロフィールがこのオフセットのために設定される。
【００４６】
これに対して択一的な実施形態では、相互に依存せずに、調整素子システムの駆動モータがリニアモータである。したがって回転角発生器の代わりに線形位置発生器が設けられ、調整素子の角速度および／または角度の代わりに速度と位置が推定され、または求められる。
【００４７】
本発明の方法および制御回路への要求を最小にするために本発明では、ウェブ張力変動の最小化またはウェブ張力のオフセット設定を所定の期間でだけ行う。すなわち、フォイルの推進速度が、フォイル転写中の転写スリットにおける印刷材料の速度に相当するフェーズ以外の期間でだけ行うのである。したがって本発明の方法、とりわけウェブ張力変動の最小化またはウェブ張力に対するオフセット設定を、フォイルがタイミング制御されるときにだけ実施すればよい。これによりモデル計算で偏差が時間とともに増大することが阻止される。なぜならこのモデルの状態量が、タイミング制御フェーズの外で区間の実際の状態量に同期されるからである。これによりモデルのドリフトが対抗作用される。フォイルのタイミング制御が行われなければ、ウェブ張力変動の最小化またはオフセット設定も行われない。
【００４８】
本発明の実施例から本発明のさらなる特徴が明らかとなるが、本発明はこの実施例に制限されるものではない。この実施例が図面に示されており、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】タイミング制御を行うフォイル転写機構の構造を示す概略図である。
【図２】相応のフォイル転写機構を備えるフォイル転写装置を示す概略図である。
【図３】揺動エレメントとフォイルを備える制御システムの物理的概略図である。
【図４】図３の物理的システムを座標回転して説明する図である。
【図５】ウェブ張力を検出するための制御システムの基本図である。
【図６】観測器が拡張された、図５の制御システムの基本図である。
【図７】フォイルウェブを制御システムのエレメントとして備える制御システムの物理的概略図である。
【図８】回転パラメータを備える、図７の物理的システムの概略図である。
【図９】揺動エレメントに反作用するウェブ張力を低減するための制御システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１にはフォイル転写機構１が示されており、ここでは転写フォイル２が転写スリット３を通過する。
【００５１】
転写スリット３は、転写ドラム５とカウンタドラム４により形成される。転写フォイル２はストックローラ７から繰り出され、前方の引出し部９により転写スリット３の方向に引き出される。ストックローラ７はここに図示しない摩擦シャフト上にあり、印刷材料２１の速度よりも低い速度で駆動される。ストックローラ７の駆動は摩擦シャフトを介して行われる。転写フォイル２は前方引出し部９によりストックローラ７から引き出される。この前方引出し部９は、ストックローラ７の摩擦シャフトよりも高い速度で回転駆動される。それでも前方引出し部９は、印刷材料２１の速度より低い速度で駆動される。これによりフォイル材料を節約するために、転写フォイル２をタイミング制御することができる。
【００５２】
巻き取られた転写フォイル２は、タイミングモジュール１１の前方揺動エレメント１３と別の反転ローラ６を介して転写スリット３を通るように案内され、転写フォイルは転写ドラム５と巻付け角αをなす。転写スリット３の後方では転写フォイル２がさらに反転ローラ６を介して偏向され、後方揺動エレメント１２に案内される。この後方揺動エレメントは転写フォイル２を反転し、後方引出し部１０に供給する。後方引出し部１０によってフォイル２は集合ローラ８に偏向される。集合ローラ８も摩擦シャフトに支承されており、この摩擦シャフトは後方引出し部よりも速く駆動される。このようにして摩擦シャフトと本来の集合ローラ８との間にスリップが生じる。このことはストックローラ７に対しても当てはまる。
【００５３】
印刷材料２１はカウンタドラム４を介して、転写フォイル２とともに転写スリット３を通過するよう案内される。ここに図示しない転写層を複写する際、転写フォイル２と印刷材料２１は同じ速度である。
【００５４】
転写ドラム５は、ここに詳細に図示されていないブランケットを有する。チャネル２０も設けられており、これによりカウンタドラム４の側にあるグリッパを受け入れることができる。
【００５５】
チャネル２０の前方エッジ１１３が転写スリット３に入り込むと、揺動エレメント１３と転写スリット３との間のウェブ張力が崩壊する。転写層が印刷材料２１に複写される間、前方引出し部９と前方揺動エレメント１３との速度の和が印刷材料２１の速度を決定する。このために二重矢印で示した経路に沿って揺動エレメント１３が加速方向１８に移動する。チャネル２０の前方エッジ１１３がカウンタドラム４と接触することにより、前方揺動エレメント１３が後方揺動エレメント１２から切り離される。降下したウェブ張力を今度は補償するために、前方揺動エレメント１３がモータ１５により、これが制動方向１９にまず強力に加速されるよう駆動される。これによりこの領域では一定のウェブ張力が達成される。このために制御装置２２が前方揺動エレメント１３のモータ１５を相応に制御する。チャネル２０が転写スリット３の領域に完全に入り込むと、揺動エレメント１３は低下された加速度で制動方向１９に移動される。これにより転写フォイル２は静止状態に達するか、または引き戻される。転写フォイル２が引き戻されることによりウェブ張力が上昇し、これにより極端な場合には転写フォイル２の損傷が生じることもある。
【００５６】
後方揺動エレメント１２を運動させるために、制御装置２２は後方揺動エレメントのモータ１４と接続されている。
【００５７】
図２は、フォイル転写装置１００の一部を示す。このようなフォイル転写装置１００は印刷機の中に組み込みことができる。巻取り紙２１が、印刷機の従来の印刷機構である塗布機構１０１により、印刷スリット１０９を通過するように搬送される。この印刷スリット１０９では、印刷材料２１に部分的に接着剤が塗布される。次に巻取り紙２１はさらにフォイル転写機構１を通過して搬送される。すでに述べたように巻取り紙２１は転写スリット３を通過するように案内される。この転写スリットで巻取り紙は転写フォイル２の転写層を、巻取り紙自体に接着剤が塗布された領域で写し取る。
【００５８】
このように処理された巻取り紙２はさらに印刷機、すなわちフォイル転写装置を通過するように搬送され、巻取り紙は引き続き別の印刷機構１０３に移動される。この印刷機構１０３も印刷スリット１０９を有しており、この印刷スリットはブランケットドラム１１０とカウンタドラム１１１から形成される。さらに印刷機構１０３はインキ機構１１２を有する。印刷機構１０３では、転写フォイルが被覆された巻取り紙２１が従来のように重ね刷りされる。
【００５９】
図３は、図５に示された制御システム４００の制御区間２００の物理的概略図を示す。この制御区間は揺動ローラ２０２の駆動部２０１を有しており、この揺動ローラ２０２は有利には、図１ないし図２のタイミングモジュール１１の前方揺動エレメント１３である。この場合、ここに示された駆動部２０１はモータ１５であり、図３は揺動ローラのための駆動部と制御区間の一般的原理を示すものである。駆動部２０１は、結合エレメント２０３と固定エレメント２０７を介して揺動ローラ２０２軸２０８と結合されている。結合エレメントは例えばベルト２０４、反転ローラ２０５および歯車２０６からなる。固定エレメントも結合エレメント２０３の構成部材である。ここには駆動部と揺動ローラについて取り扱う。例えばリニアシステムによるさらに精度を高めた構成も可能である。揺動ローラ２０２の周囲には転写フォイル２が案内される。揺動ローラ２０２は図１に示すように、二重矢印の方向に往復運動する。図３に示すように揺動ローラが方向２０９に移動されると、ウェブ力２１０が転写フォイル２に作用し、これが相応のウェブ張力となる。このウェブ力は、揺動ドラム２０２を方向２０９に移動させる力Ｆ２の関数である。ここに図示した例では、揺動ローラ２０２の側方位置が座標ｘ２により示されている。このように運動される揺動ローラ２０２は質量Ｍ２を有する。
【００６０】
少なくとも駆動部２０１、結合エレメント２０３およぶ揺動ローラ２０２を含むこの制御区間２００の制御パラメータとして、ここにはバネ定数ｃＫと比減衰ｄＫが示されている。これらは制御区間のバネ特性と並進的に作用する減衰を表す。
【００６１】
この図は転写フォイル２が、矢印２１１と２１２の方向に揺動ローラ２０２の周囲で案内されることを示す。この転写フォイル２の引出しは図１に示すように、フォイル集合ローラ８、引出し部９と１０、および場合によりフォイルストックローラ７を介して行われる。この図は有利には前方揺動エレメント１３に関連するものであり、とりわけ量的関係を、例えば転写フォイル２の送り速度と送り方向を基準にしては記述することのできない装置の概略図である。
【００６２】
図４は、図３の物理的システムを回転パラメータとともに示す図である。
【００６３】
ここで駆動部２０１に所属するパラメータは、指数１を備えるパラメータセット２１３により示されている。駆動部２０１の質量の代わりにここでは慣性モーメントＪ１が使用され、さらにトルクＴ１と角度位置φ１が示されている。回転駆動部の代わりに線形駆動部を使用するならば、慣性モーメントＴ１と角度φ１に類似する相応する質量および位置が適用される。
【００６４】
揺動エレメント自体は、その慣性Ｊ２に関するパラメータセット２１４を介して記述され、その位置ｘ２と力Ｆ２はトルクＴ２と角度φ２に変換される。一般的に揺動ローラ２０２のパラメータは指数２により記述されている。ウェブ力２１０は、調整量２１５によりｚとして記述される。これはウェブ張力に対する値である。
【００６５】
駆動部２０１と揺動エレメント２０２との間にある結合エレメント２０３の線形システムのバネ定数と減衰度に対する相応のパラメータｃＫとｄＫも、座標回転してパラメータＣＫとＤＫとして記述される。
【００６６】
制御区間２００に対してこのようにして求められた回転パラメータとデータは図５に示された制御システム３００で使用される。すなわち制御回路３０１で、Ｐ制御器３０２とＰｉ制御器３０３のためのパラメータとして、制御区間２００のための入力量としての調整量ｕを求めるために使用される。
【００６７】
実際量ｙとして揺動エレメントの位置が、駆動部２０１の座標を回転して求められる。そのために、制御される駆動部のために通常の回転角発生器（ここには図示せず）を駆動部２０１の領域に設けることができる。
【００６８】
駆動部２０１の角度位置φ１は、制御回路の差分素子３０４と微分素子３０５にさらに供給される。差分素子３０４は、駆動部２０１の位置φ１の実際値と案内量ｗ’との差分を求める。この案内量ｗ’は位置に対する目標値として、座標φ１における駆動部２０１の時間に依存して、外部から制御回路３０１に設定される。駆動部２０１または揺動ローラ２０２の速度は微分素子３０４を介して求められる。一方、相応する速度は目標値として案内量ｗ’から、別の微分素子３０６を介して揺動ローラ２０２のために求められる。そこから生じる値は第２の差分素子３０７に引き渡される。ＰＩ制御器はこの差分から調整量を、Ｐ制御器の値を考慮して、駆動部２０１のトルクに対する入力量として発生する。この入力量は、速度φ１の目標位置と実際位置の差分およびｄφ／ｄｔ１から決定されるダイナミックな量であり、したがって調整トルクとして、フォイル枚ウェブ２を案内する揺動エレメント２０２における力についての情報を提供する。
【００６９】
フォイルウェブ２に作用するすべての力は、揺動エレメント２０２を運動させるために必要な力の成分を送出する予制御部を用いて求められる。座標を回転するとこの力は、トルクとしてカスケード制御器３０１の出力端に加算される。
【００７０】
決定的なダイナミック力を補償する予制御部は予制御ブロックＶ３２５に含まれている。この予制御ブロックには変更された目標値ｗ’が供給される。揺動スリットの慣性モーメントＪ１とＪ２、ならびに摩擦モーメントＴＶＩＳＫＯＳおよびＴＣｏｕｌｏｍｂのために予制御部が必要である。予制御部については、カスケード制御器と同様、制御技術から公知の伝達素子に相当し、ここではそれ以上の説明は不要である。しかしとりわけ予制御部の使用は、この構成の機能に対する前提である。
【００７１】
このようにして得られた、調整量ｕとしての駆動部２０１のトルクのダイナミック量は評価のために検出機構３０８に引き渡される。この検出機構は所定のアルゴリズムにしたがい、このトルク量から障害量ｚ＊を、制御区間２００の障害量に対する推定量として求める。この障害量が揺動エレメントに作用するウェブ力を表す。
【００７２】
図５に示されたブロックG３０８は、ウェブ力を求めるための伝達関数を含んでいる。
【００７３】
図４の機械的システムの微分方程式を、図５の制御回路システムの制御回路と関連して立てると、ウェブ力ｚ＝ＴＢａｈｎｋｒａｆｔが得られる。このウェブ力の推定値ｚ＊がここでは伝達関数としてラプラス領域に示されている。
【００７４】
ウェブ力により形成され、揺動エレメントに作用するトルクは次式から得られる。
【数１】
2010228454.tif 000003
ここでカスケード制御は次にように変形される。
回転数制御器  Ｋｐ＊（１＋ｓ＊ＴＮ）／（ｓ＊ＴＮ）    ただし１次元
Ｋｐは増幅率、ＴＮは後調整時間。
位置制御器      ＫＶ      ［１／ｓ］
ただしＫＶは増幅率。
【００７５】
微分方程式から略号Ａ、Ｂ、Ｃが、以下の表現のために使用される。
Ａ＝ｓ２＊Ｊ１＋ｓ＊ＤＫ＋ＣＫ
Ｂ＝ｓ＊ＤＫ＋ＣＫ
Ｃ＝ｓ２＊Ｊ２＋ｓ＊ＤＫ＋ＣＫ
【００７６】
実際に作用するウェブ力が障害量として制御区間２００に作用する間、検出機構３０８はファイルされたアルゴリズムに基づいて、制御区間２００の入力量または調整量としてのトルクのダイナミックな設定値から推定されたウェブ力ｚ＊を出力し、このウェブ力ｚ＊が一方では出力部３０９に転送される。この出力部３０９を介してこの値が表示することができ、例えば限界値を上回る際に転写フォイルの緊急停止に使用することができる。
【００７７】
推定されたウェブ力ｚ＊はさらに目標値変更器３１０に出力される。この目標値変更器３１１は目標値発生器３１１から目標値ｗを、案内量ｗ’に対する設定値として受け取る。この案内量ｗ’が、揺動エレメントまたは揺動エレメント２０２の目標位置または揺動エレメント２０２の駆動部２０１の角度位置φ１の目標位置に対する値である。推定されたウェブ張力ｚ＊に依存して、次に目標値変更器３１０により目標値発生器３１１の設定された目標値ｗが変更される。この変更は、ウェブ張力が時間的に所定の閾値を越えて上昇することのないように適合された案内量ｗ’が発生するように行われる。このためにとりわけ推定されたウェブ力ｚ＊の時間経過が使用され、時間経過に依存して、すなわち推定されたウェブ力の時間導関数に依存して、目標値ｗが相応に適合される。このために例えばウェブ力が危機的に上昇する場合には、目標値ｗに正弦波状の曲線を重畳することができる。この曲線は、危機的な上昇が発生する前に目標値の勾配をより急峻にし、これにより危機的な上昇の間には目標値曲線の勾配を低減する。ウェブ力変動は周期的であるので、適切な時点を求めることには何らの問題もない。目標値変更は、転写層を複写するための同期運転期間の外でだけ行って良いことは自明である。
【００７８】
すでに述べたように差分素子３０４を介して、揺動エレメント位置または揺動エレメント２０２の駆動部２０１の角度位置の目標値と実際値との差が求められ、Ｐ制御器に引き渡される。推定されたウェブ力ｚ＊はウェブ張力に比例するから、この値を介して入力する値によりウェブ張力またはウェブ力の上昇、またはウェブ力の過度に急速な変化をダイナミックに回避することができる。
【００７９】
図６にも、図５と同様の制御システムの原理が示されている。この制御システムでは、障害量としてシステムに作用するウェブ張力またはウェブ力ｚが、設定値を上回ることがない、またはその導関数が設定値を上回ることができないようにコントロールされる。
【００８０】
そのために図６には、図５に示した要素に加えて観測器３１２が導入されている。図示の観測器は、制御技術から周知の標準的方法である。図５に示した制御システムとの相違は、ブロックＧ３０８が省略されていることである。なぜならこれは観測器３１２により置換されるからである。
【００８１】
制御区間２００’がここでは、マトリクスＡ、Ｂ、Ｃと積分器３１３により概略されている。観測器３１２はマトリクスＡ、Ｂ、Ｃを含み、これらのマトリクスは制御区間のマトリクスと同じように設けられている。観測器は積分器とこれらのマトリクスに加えて、マトリクスＫを有する。このマトリクスＫは観測器の構造に対する制御技術から一般的に公知である。これは観測器３１２と制御区間２００’において状態空間を表す。観測器３１２と制御区間２００’のマトリクスにはプロセスパラメータ、例えばバネ定数ＣＫ、比減衰ＤＫ、慣性モーメントＩ等が含まれる。これらのプロセスパラメータは構造的に設定されているものでない限り、先行の方法ステップで求め、決定しなければならない。マトリクスＡ、Ｂ、Ｃは、図４の物理的機能原理に基づき微分方程式を立て、マトリクス表現に代入することにより求められる。２つの質量店、弾性および減衰により、４次元のシステムが得られる。
【数２】
2010228454.tif 000004
【００８２】
マトリクスＫは観測器のダイナミクスを決定し、例えば極値設定により求められる。これについては専門文献を参照されたい。
【００８３】
調整量ｕ１、ｕ２としてこの基本原理ではウェブ力ｚと、揺動ローラ２０２の駆動部２０１に対する設定トルクｕ１が設けられる。ウェブ力ｚは、実際のプロセスでは既知でなく、障害量として機能する。ここで択一的に調整量をベクトル量ｕとして表現することもできる。調整量ｕは制御区間２００にも、観測器３１２にも入力される。制御区間２００から生じた実際量ｙが駆動部２０１の位置φ１として出力される間、観測器はプロセスパラメータに基づいて推定された実際量ｙ＊を求める。差分素子３１４を介してこれらの値の差が、観測器３１２のマトリクスＫにフィードバックされる。すでに上に述べたように、マトリクスＫは極値設定の方法により求めれば十分である。続いて観測器３１２での反復的方法により、一般的にｘ＊またはその導関数ｄｘ＊／ｄｔとして記述される状態量が、実際値ｙと推定実際値ｙ＊の差がゼロになるよう適合される。次に観測器は推定値として状態量、すなわち位置φ１＊、φ２＊とその導関数を求める。ウェブ力ｚ＊の計算は、φ１＊、φ２＊、ｄφ２／ｄｔおよびｄ２φ２／ｄｔ２から、差分素子３１５と３１６および検出素子３１７、３１８および３１９を用いて行われる。これらの検出素子では状態量が区間パラメータｃＫ、ｄＫおよびＪＴと乗算される。ここでも計算されたウェブ力は推定された障害量ｚ＊の形態で目標値変更器３１０に引き渡される。目標値変更器３１０はすでに上に述べたように、変更された案内量ｗ’を求め、これを制御回路３０１に引き渡す。この制御回路３０１で、すでに図５で説明したように駆動部２０２のトルクに対する調整量ｕ１が求められる。図５で説明した実施形態と異なることは、調整量ｕがここではウェブ張力の検出に直接使用されないことである。さらに図５の実施形態による方法とは異なり、予制御部がウェブ張力の検出のために不要である。予制御部による制御の改善についてここでは触れない。
【００８４】
同じエレメントには先行の図面で説明したのと同じ参照符合が付してある。
【００８５】
計算技術的コストを高めれば、図５の実施例の検出機構Ｇ３０８は回避される。さらに観測器３１２によって、一般的状態量ｘ＊、ｄｘ＊／ｄｔおよびｄ２ｘ＊／ｄｔ２が求められ、これらから相応の検出素子３１７、３１８、３１９が、より正確にほぼ遅延なしで推定されたウェブ力を障害量ｚ＊として送出する。ウェブ力またはそれに比例するウェブ張力である障害量に対して反復的で近似したこの推定値により、それらの影響を正確に推定することができる。この推定値によっても、図５の実施形態に記載された措置を執ることができる。これによりウェブ張力を簡単に調整、制限することができ、またはその変動を最小にすることができる。相応にして付加的に出力３０９も可能である。
【００８６】
本発明の別の択一的実施形態として図７は、制御区間２００’の別の機械的概略を示す。この制御区間２００’でもフォイルウェブ２自体が制御システムの構成部材とともに固有のエレメントとなる。ここでも同じエレメントには先行の図面と同じ参照符合が付してある。ここに図示されているのは、フォイル搬送機構１の前方揺動エレメント１３ではなく、フォイル搬送機構１の後方揺動エレメント１２である。とりわけ引出しローラ３２１と３２２を備える後方引出し部１０が図示されており、これらの引出しローラはフォイルウェブ２が挟み込まれるスリット３２４を有する。
【００８７】
図７に示され、以下に説明する方法は、前方揺動エレメントのタイミング制御から生じるウェブ張力変動の問題を解決するために、後方の揺動エレメントシステムで使用される。この構成の基本原理だけを示すから、図７では実際の揺動エレメントシステムの個々のエレメントの正確な配置構成に特別の注意は払われていない。したがってこの原理は一般的に適用可能であり、揺動エレメント２０２’周囲のフォイル２の正確な運動方向も物理的機能に対しては重要でない。
【００８８】
しかし制御区間の説明に重要なのは引出し部である。この引出し部の締付け個所により、フォイルの近似的モデリングを、結合された集中質量エレメントと仮定することができる。この質量エレメントは引出し部とは反対側で揺動エレメントにより運動されるフォイルセグメントにより発生する。これは図７で太線で強調されている。したがって速度が揺動エレメントにより変化される全質量を考慮すべきである。揺動エレメントにより惹起されないが重畳されたフォイル運動は、ここでは機能的に重要な影響を持たない。図７に示すように揺動エレメント２０２’の運動は、位置ｘ２での力Ｆ２の方向で、フォイルウェブに所属の位置ｘ３で力Ｆ３を及ぼす。このフォイル力は、フォイルのそれぞれの部分区間で揺動エレメント２０２’の上方領域と揺動エレメント２０２’の下方領域に分れるから、揺動エレメントに作用する力ｆ２のそれぞれ半分の大きさである。ここでも図３と同じプロセスパラメータｃＫとｄＫが示されている。しかし機能原理は、そのウェブ力が揺動エレメントに反作用するフォイル２から見るとより明白である。ここでは付加的に例えば測定または計算により、プロセスパラメータｃＦとｍＦを集中バネ定数および集中質量として量的に求めなければならない。比減衰ｄＦは無視することができる。ダイナミックに分析するために、転写フォイル２を少なくともスリット３２４から考察する。このスリットは分離個所として作用する分離部である。揺動ローラ２０２’は質量を伴うフォイル区間２１０を搬送する。このフォイル区間２１０の一部領域だけがここに図示されている。パラメータｍＦはここではフォイル質量を表す。フォイルがさらに経過すると、ここに同様に図示しないさらなる案内エレメントが必要になる。しかしこの案内エレメントもダイナミック分析の点では分離部である。
【００８９】
締付け個所は大きな摩擦を有する個所、またはフォイル２により加速される大きな質量を有する反転ローラであり、分離個所としても作用する。質量の小さい反転ローラは、これが実質的に巻取り紙と同期して走行する場合にはフォイル質量に加えることができる。すでに上に述べたように、パラメータを正確に求めることは重要ではない。なぜなら制御方法は常に収束するからである。しかしパラメータｃＦ、ｍＦの精度は、内部プロセス量の過渡時間に影響し、したがってダイナミックなウェブ力を最小にする揺動エレメント２０２’の応答時間に影響する。例えば有効質量ｍＦはフォイル２の被覆質量から求めることができ、バネの場合のような弾性延性の場合には総質量のほんの一部である。
【００９０】
制御区間２００’からの状態量をすべて同じに取り扱うことができるようにするため、この状態量は図４で説明したように、回転パラメータに変換される。このことが図８に示されており、フォイル２の無視できる比減衰ＤＦは座標を回転して形式的に引き渡され、バネは回転システムでバネ定数ＣＦを有する。フォイルのウェブ力は同様にトルクT3に、その位置は角度φ３に変換され、フォイルの有効質量ＭＦは慣性モーメントＪＦに変換される。これはパラメータセット３２５により示されている。駆動部２０１に対しても、図４のパラメータセット２１３に示したのと同じように同じように変換されるが、ここでは駆動部２０１に対する慣性モーメントとして指数Ｍが用いられている。揺動エレメントの慣性モーメントに対する指数として指数Ｔを有するパラメータセット２１４’に対しても同じことが当てはまる。ここでは付加的に粘性摩擦力とクーロン摩擦力がプロセスパラメータとして考慮されている。
【００９１】
種々のパラメータを、座標を回転して説明することから出発して、図９には制御システム４００の基本原理が示されている。この制御システム４００は揺動エレメント２０２’に反作用するウェブ力Ｆ３を最小にする。したがって駆動部２０１は、ダイナミックなウェブ力Ｆ３が揺動エレメント２０２’に作用していないかのように揺動エレメント２０２’を運動させ、揺動エレメント２０２’はそのようなウェブ運動にしたがう。すでに述べたように、所望のウェブ力ＴＦは一定であるか、またはプロフィールを備え、安定した運動のために重畳することができる。
【００９２】
ここでも同じエレメントには先行の図面と同じ参照符合が付してある。
【００９３】
ここでも拡張された制御区間２００’が状態空間に図示されている。したがってこの制御区間を観測器３１２のために使用することができる。ここでも差分素子３１４を介する反復ループが、制御区間２００’に対して推定された状態量ｘ＊、ｄｘ＊／ｄｔ、およびｄ２ｘ＊・ｄｔ２をできるだけ正確に、観測器３１２からの推定量として出力するために使用される。
【００９４】
マトリクスＡ、Ｂ、Ｃがここでも、図８の物理的機能原理に基づき微分方程式を立て、マトリクス表現に代入することにより求められる。
【００９５】
３つの質量点、弾性および減衰により、６次元のシステムが得られる。
【数３】
2010228454.tif 000005
【００９６】
マトリクス成分はコンマにより、行はセミコロンにより分けられている。
【００９７】
マトリクスＫは観測器のダイナミクスを決定し、ここでも同様に極値設定により求めることができる。
【００９８】
本発明では２つの質量点しか備えない簡単な構成も可能であることを述べておく。この場合は、フォイル力Ｆ３がバネを介して揺動ローラ２０２’にモデル的に作用する。このばねは揺動エレメント２０２’への力作用を物理的にモデリングするためだけの代替素子である。したがってフォイル２の代用位置は、力Ｆ３とバネ定数ｃＦから簡単に計算することができ、これが目標値として機能する。バネ定数ｃＦは仮想と見なすことができ、広い領域で変化することができる。なぜなら制御は、フォイル２の代用位置と揺動エレメント２０２’の位置との差をいずれにしろ最小にするからである。
【００９９】
ダイナミックなウェブ力を最小にするための揺動エレメント２０２’の制御原理は、上に述べたように必ずしも別のセンサを使用せずに行わなければならないものではない。例えば力センサを備える測定ドラムにより、ウェブ力を直接検出することができる。そのようにして得られた測定値は、測定ドラムのダイナミック特性を考慮してさらに処理し、例えば信号の固有振動を減衰するために使用することができる。このように処理された測定値により、ウェブ力を制御システムにより目標値に直接制御することができる。このことは制御器に、目標値−実際値の差を印加することにより行われる。ここでもカスケード制御器ならびに通常の予制御部および／または観測器を使用することができ、これらは調整トルクを駆動部２０１’に供給する。付加的センサの欠点についてはすでに述べた。
【０１００】
この簡素化したモデルまたは構成により達成される結果は、不正確なダイナミック特性を有する。したがって以下では３つの質量点による解決手段を考察する。
【０１０１】
図６の制御システムとは異なり、揺動エレメント２０２’に反作用するウェブ力の障害量ｚ＊を求めるため、にここでは状態量ｄ２φ３＊／ｄｔ２、ｄφ２、３＊／ｄｔ、およびφ２、３は使用せず、観測器３１２から取り出される目標値と実際値による補償制御が実行される。制御器の調整量からウェブ張力が求められる本発明の択一的実施形態とも異なり、制御器は揺動エレメント２０２’へのウェブ力Ｆ３をダイナミックに補償するための制御システムの構成部分である。揺動ローラ２０２’に作用するウェブ力Ｆ３をできるだけ小さくするために、ここでは揺動ローラ２０２’の角度位置とフォイルウェブ２を記述する状態量φ２＊とφ３＊が、制御回路４０３の差分素子４０１を介して公知のＰ制御器３０２に供給される。フォイル２の位置を記述する状態量φ３＊がここでは案内量、すなわち揺動エレメント２０２’の実際位置φ２＊に対する目標値として使用される。制御回路４０３の役目は、Ｐ制御器におけるφ２＊とφ３＊との差をゼロに近づけることである。この場合、揺動エレメント２０２’がフォイル２に正確に追従するという物理的効果が達成される。したがってフォイル２は揺動エレメント２０２’に力作用せず、揺動エレメント２０２’は擬似的に力なしで運動することができる。
【０１０２】
制御特性を改善するためにさらに、揺動エレメント２０２’とフォイル２の位置の導関数ｄφ２＊／ｄｔおよびｄφ３＊／ｄｔが差分素子４０２を介し、速度差としてＰＩ制御器４０３に引き渡される。このＰＩ制御器はすでに図６に示されている。ここでも駆動部２０１に対するトルクｕ１が、制御区間２００’に対する調整量または入力量として得られる。
【０１０３】
ｕ１のさらなる調整量として非線形クーロン摩擦ＴＣｏｕｌｏｍｂ＊に対する予制御トルクを、例えば図９には図示されていない特性曲線の形態で制御の改善のために加算すべきである。図９には図示されていないが粘性摩擦の予制御は、わずかな程度しか制御の改善に寄与しない。
【０１０４】
付加的に設定すべきウェブ力（ここではトルクＴＦとして示す）を、所望のウェブ力Ｆ３に延性として制御で重畳することができ、これにより制御区間２００’に対して共通の調整量ｕ１が得られる。
【０１０５】
延性として重畳されたウェブ力はモデル化されたウェブ質量の位置をシフトさせる。このシフトにより生じた制御偏差がウェブ力に対する所要の対抗トルクを形成する。
【０１０６】
観測器２１３と制御区間２００’内で考慮する他に、フォイル２のバネ定数ＣＦもそのために使用される。座標を回転してプロットされたＴＦが、ＣＦを含む割り算素子４０４を介してＰ制御器３０２の入力端にフィードバックされ、これにより揺動質量の相応の位置偏差が制御器入力端で減算される。
【０１０７】
この区間の真のプロセス量は摩擦ＴＣｏｕｌｉｍｂ、Ｔｖｉｓｋｏｓと所望のウェブ力ＴＢａｈｎｋｒａｆｔを含み、これらは図８で制御区間のために相応にモデル化されなければならない。
【０１０８】
ここに示した例では、座標回転されたＦ３での真のウェブ力が制御区間２００’の入力量ｕ３として示されている。これは揺動スリットの摩擦ＴＣｏｕｌｏｍｂと同じである。なぜなら生じた力は図９に示すように、周囲への切断力を形成するからである。
【０１０９】
この力についての特別の知識は必要ない。なぜなら観測器３１２を介して揺動エレメント２０２’の位置φ２＊と、フォイル２の位置φ３＊が相応に推定されるからである。引き続きこれらの位置の差は制御回路４０３でさらに最小化される。したがって実際に作用するウェブ力Ｆ３に関係なく、トルクｕ１だけを制御区間２００’の駆動部２０１に入力すればよい。
【０１１０】
制御区間２００’の過渡特性をさらに改善するために、付加的に別の予制御素子４０５が設けられている。この予制御素子４０５は観測器３１２から、機械装置全体の加速度に対する推定値ｄ２φ３＊／ｄｔ２を受け取り、駆動部２０１、揺動エレメント２０２’および結合エレメント２０３の作用する慣性モーメントＪＡとＪＢに依存して予測される所要のトルクを予制御値ＴＰｒｅｓｔとして出力し、制御回路４０３の出力端に引き渡す。
【０１１１】
したがって制御システム４００の前記構造では、タイミング制御により惹起され反作用するウェブ力Ｆ３を調整し、所望のウェブ張力を設定することによって、ウェブ張力を前もってコントロールすることができる。このことは揺動エレメント２０２’が、駆動部２０１とフォイル２の制御によって追従することにより行われる。このためにウェブ力Ｆ３を別個に検出する必要はない。
【０１１２】
転写層を印刷材料に複写するために同期運転をタイミング制御する間は前記の制御を中断することができ、これにより駆動部は同期運転のための正確な目標値を受け取る。
【０１１３】
ここに示したすべての場合で、ウェブ力および／またはウェブ張力を検出するための特別のセンサは必要ない。
このようなセンサにはコストが掛かり、実施形態によってはセンサが巻取り紙２に常に反作用するようになり、そのためセンサ自身が制御パラメータを不正確なものにすることとなる。このようなセンサがフォイル２の運転に作用することによって品質劣化も生じる。
【符号の説明】
【０１１４】
１  フォイル搬送機構
２  転写フォイル（巻取り紙）
３  転写スリット
４  カウンタドラム
５  転写ドラム
６  反転ローラ
α  巻付け角
７  ストックローラ
８  集合ローラ
９  前方引出し部
１０  後方引出し部
１１  タイミング制御モジュール
１２  後方揺動エレメント
１３  前方揺動エレメント
１４，１５  モータ
１６，１７  二重矢印
１８  加速矢印
１９  制動矢印
２０  チャネル
２１  印刷材料
２２  制御装置
１００  フォイル転写装置
１０１  複写機構
１０２  転写機構
１０３  印刷機構
１０５  転写スリット
１０６  転写ドラム
１０７  カウンタドラム
１０８  転写フォイル
１０９  印刷スリット
１１０  ブランケットドラム
１１１  カウンタドラム
１１２  インキ機構
１１３  前方エッジ
１１４  後方エッジ
２００’，２００  制御区間
２０１  駆動部
２０２’，２０２  揺動ローラ
２０３  結合エレメント
２０４  ベルト
２０５  反転ローラ
２０６  歯車
２０７  固定エレメント
２０８  軸
２０９  方向矢印
２１０  ウェブ力
２１１，２１２  運動矢印
２１４’，３２５，２１３，２１４  パラメータセット
２１５  障害量
３００  制御システム
３０１  制御回路
３０２  Ｐ制御器
３０３  ＰＩ制御器
３０７，３０４  差分素子
３０５，３０６  微分素子
３０８  検出機構
３０９  出力部
３１０  目標値変更器
３１１  目標値発生器
３１２  観測器
３１３  積分器
３１４，３１５，３１６  差分素子
３１７，３１８，３１９  検出素子
３２０  運動矢印
３２１，３２２  引出しローラ
３２３  引出し部
３２４  スリット
３２５  予制御ブロックＶ
４００  制御システム
４０１，４０２  差分素子
４０３  制御回路
４０４  割り算素子
４０５  予制御素子
Ｆ２  力
Ｘ２  座標
ｚ＊  推定されたウェブ力
ｚ  ウェブ力
ｚ’＊  障害量
ｗ  目標値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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