(57)【要約】【課題】できる限り操作者の経験にかかわらず横縞を回避する方法を提供する。【解決手段】回転サイクルの少なくとも部分インターバルにおいて接触力の作用の下で弾性的に変形しつつ表面でカウンタ面に押し付けられる少なくとも１つの第１のロール要素１を有する機械の駆動部を制御する方法において、変形による、前記第１のロール要素１の周速の偏差を、前記第１のロール要素１の速度についての目標値を適合させることで自動的に補正する回転数修正方法と、前記第１のロール要素１の回転数恒常性の偏差を１つの回転サイクル内で制御量、特に前記第１のロール要素１の実際速度又は実際位置の先行する１つ又は複数の回転サイクルにおける経過に基づき算出された修正信号を応用することで自動的に補正する遡及的な方法とが組み合わされる。
2019528196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転サイクルの少なくとも部分インターバルにおいて接触力の作用の下で弾性的に変形しつつ表面でカウンタ面に押し付けられる少なくとも１つの第１のロール要素（１’）を有する機械の駆動部を制御する方法において、
変形による、前記第１のロール要素（１’）の周速の偏差を、前記第１のロール要素（１’）の速度についての目標値を適合させることで自動的に補正する回転数修正方法と、１つの回転サイクル内での前記第１のロール要素（１’）の回転数恒常性の偏差を、制御量、特に前記第１のロール要素（１’）の実際速度又は実際位置の先行する１つ又は複数の回転サイクルにおける経過に基づき算出された修正信号を応用することで自動的に補正する遡及的な方法とが組み合わされることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記回転数修正方法のために、ロール配置の駆動モーメントについて特徴付ける値の時間的な経過が前記部分インターバルのうち少なくとも１つにおいて算出され、この経過に基づき、前記部分インターバルにおける前記値の上昇についてのパラメータが導出され、前記第１のロール要素（１’）の周速のガイド量が、前記パラメータに依存して、前記上昇を最小化するために適合されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パラメータが、駆動モーメント又は例えば駆動電流若しくは駆動出力のような駆動トルクに物理的に比例する量から導出されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記駆動モーメントについて特徴付ける前記値が、前記第１のロール要素（１’）から前記カウンタ面へ加えられる力であることを特徴とする請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記導出されたパラメータが、前記少なくとも１つの部分インターバルにおいて平均化された値であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記導出されたパラメータが、前記少なくとも１つの部分インターバルにおいて前記駆動モーメントの場合によっては平滑化された上昇であることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のロール要素（１’）の周速が、当該ロール要素の回転数についての設定値の変更によって適合されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のロール要素（１’）の周速が、当該ロール要素の直径についての設定値の変更によって適合されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のロール要素（１’）の周速が、当該ロール要素の送り込みについての設定値の変更によって適合されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記遡及的な方法が、周期的な経過を制御する自己学習式の方法、特に反復制御方法であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記遡及的な方法が、場合によっては回転数制御器ゲインによって等級付けされた回転数エラーを入力信号として用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記遡及的な方法が、少なくとも１つの回転サイクル、好ましくは少なくとも２つの回転サイクルにわたって始動段階を実行することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記カウンタ面が第２のロール要素（２’）の表面によって形成されており、前記第１のロール要素（１’）及び前記第２のロール要素（２’）が互いに接触して回転し、前記第２のロール要素（２’）の駆動部が前記第１のロール要素（１’）と同様に制御されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記遡及的な方法が、前記第１のロール要素（１’）と前記第２のロール要素（２’）の間の接触点（Ａ）において生じる周期的な輪郭エラーを制御量として用いることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記機械が印刷機であり、前記第１のロール要素（１’）が版胴（２）であり、カウンタ圧胴（３）及びアニロックスロール（１）が前記版胴（２）に接触して回転し、前記版胴（２）には弾性的な印刷版（４）が設けられており、該印刷版は、前記版胴（２）の回転の少なくとも１つの部分インターバル中に前記アニロックスロール（１）及び／又は前記カウンタ圧胴（３）と接触していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記方法が印刷過程中に自動的に実行されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記方法が印刷過程中に定期的に実行されることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
複数の印刷機構を有する機械における周速の適合によって、同一のライン速度が設定されることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
具体的な本発明は、回転サイクルの少なくとも部分インターバルにおいて接触力の作用の下で弾性的に変形しつつ表面でカウンタ面に押し付けられる少なくとも１つの第１のロール要素を有する機械の駆動部を制御する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
接触力の作用によって、以下では制限されない態様でロール要素と呼ばれる物体が、当該物体がカウンタ面に押し付けられるときに弾性的に変形される。この弾性的な変形により、それぞれ効果的に作用するロール要素の半径が変化する。２つのロール要素が互いに接触して回転するときに、両半径と、これによりロール回転数と共に、ロール対により搬送される製品のライン速度が変化する。
【０００３】
具体的な開示に関連して、不動又は可動の軸線周りに回転する一般的な機械要素が「ロール要素」と呼ばれる。ロール要素は、本質的に円筒状であり得るか、あるいはプロファイルローラとして形成され得る。
【０００４】
一般的に、ロール表面の速度あるいは互いに接触して回転するロール表面の相対速度は、ロールについての目標回転数をあらかじめ設定することで設定される。接触力の作用の下での有効な半径が演繹的に既知であるため、弾性的な変形によりロール間のトルク交換に至る。これは、１つのロールが他のロールに対して加速的なトルクを加える一方、この他のロールが制動的なトルクを第１のロール（前記１つのロール）へ加えることを意味する。
【０００５】
加えて、実際には、移動の周期的な外乱（外乱モーメント）が生じる。このような外乱についての例は、例えば、ロールのうち１つに設けられているもののロールの全周を包囲しない印刷プレートや、この印刷プレートに設けられた印刷モチーフである。
【０００６】
冒頭に挙げた種類の方法は、例えば、フレキソ印刷法のような、弾性的な印刷版による輪転印刷法において用いられる。このとき、印刷技術的な日課において多数の問題が生じることがあり、印刷機の操作者によるその処理及び解決には、十分な教育及び多くの経験が必要である。印刷画像における横縞の発生は、フレキソ印刷においてこのような不都合な現象であり、この横縞は、印刷技術的な日課においてよく知られた問題に属するものである。
【０００７】
印刷版が版胴の周囲を完全に覆わない場合には、印刷版によって覆われていない版胴の表面の範囲におけるブランクが印刷ブロックにおける振動を引き起こし得ることが知られており、この振動は、印刷画像にネガティブな影響を与えるものである。この振動は、印刷版がアニロックスロール又はカウンタ圧胴と接触するか、又はこの接触が再び解除されるごとに生じる。
【０００８】
さらに、印刷モチーフによって決定される印刷版表面の幾何学的な形状が、同様に印刷画像にネガティブな影響を与えるモチーフに起因する振動を生じさせ得ることが知られている。
【０００９】
このような振動が役目を果たすとしても、印刷画像における横縞についての正確な原因はしばしば容易に特定することができないため、その防止についての措置は、多くの場合トライアンドエラーにより見いだされる。このとき、印刷技術的な実務では、この不都合な現象を、例えば印刷フィード（印刷送り間隔）の変更、印刷画像長さの変更、複数の印刷機構への印刷インキの分配、機械制御部の操作装置におけるロール直径の手動での変更、特殊なスリーブ及びアダプタの使用、接着テープの適切な選択などのような様々な措置によって抑制するよう試みられる。これら措置は、印刷機の熟練した操作者による全て各印刷ジョブに固有に調整された手動の介入を必要とするか、又は印刷版の製造時にあらかじめ考慮される必要がある。
【００１０】
特許文献１には、印刷版と被印刷材の間の印刷ギャップにおいて完全に接触して進行する方法が開示されている。このとき、全面における極端に小さなレリーフ深さにより、非常にわずかな公差を遵守する必要があり、これは、実務では困難であると認められ得る。
【００１１】
特許文献２には印刷方法が開示されており、駆動モータの瞬間強度又はモータモーメントが測定され、一方では第１の胴と第２の胴の間での、他方では第１の胴と第３の胴の間でのゴム要素の通過時に瞬間強度又はモータ要素の最小の変化が生じるように、版胴の速度が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１２０１３５３２号明細書
【特許文献２】独国特許発明第６９４００４０３号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Ｍａａｒｔｅｎ  Ｓｔｅｉｎｂｕｃｈ、Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ、３８（２００２）２１０３−２１０９「Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｗｉｔｈ  ｕｎｃｅｒｔａｉｎ  ｐｅｒｉｏｄ−ｔｉｍｅ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
さらに、加工品質の改善のためと、特に、できる限り操作者の経験にかかわらず機能すべき横縞の回避のための方法及び装置についての要求が存在する。方法は、製品準備時あるいは改造時、例えば印刷版製造時にできる限り追加の手間が不要であり、容易に実行され得るべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的及び別の目的は、本発明により、冒頭に挙げた種類の方法によって解決され、この方法では、変形による、第１のロール要素の周速の偏差を、第１のロール要素の速度についての目標値を適合させることで自動的に補正する回転数修正方法と、第１のロール要素の回転数恒常性の偏差を１つの回転サイクル内で制御量、特に第１のロール要素の実際速度又は実際位置の先行する１つ又は複数の回転サイクルにおける経過に基づき算出された修正信号を応用することで自動的に補正する遡及的な方法とが組み合わされる。実験において、回転数修正方法のみを応用することによっても、また回転数恒常性を高めるための遡及的な方法のみによっても、品質問題を解消することはできなかったことが本発明者によって確かめられた。これら両方法を組み合わせることによって初めて、個々の方法では達成されなかった残念な結果により期待されなかった品質向上を達成することができた。本発明による方法は、現存の機械においても容易に実行可能であるという利点を有している。
【００１６】
具体的な開示との関連において、ロール要素がカウンタ圧胴（逆圧胴）と「接触している」あるいはロール対が互いに「接触している」という用語は、直接的な接触のみならず、製品、特に例えば印刷時にロール対の間を通過する被印刷材を介在させた接触も意味するものと理解される。また、「接触している」という用語は、必ずしもロール要素が回転時間全体にわたってカウンタ面に接触することを前提とするものではない。
【００１７】
「弾性的に変形しつつカウンタ面に押し付けられる」という用語は、具体的な本発明の関連において、互いに接触して回転する要素の表面が少なくとも接触範囲において本質的に滑ることなく互いに接触することと理解される。
【００１８】
具体的な本発明との関連において、「接触範囲」という用語により、ロール対（あるいはロール要素及びカウンタ面）が場合によっては製品又は被印刷材を介在させて接触する範囲を表している。理想化された強固なロール対においては、接触範囲は、断面において「接触点」として図示可能である。例えば、表面速度又は相対速度は、一般に演算された接触点に関するものであり、これは、実際の弾性的なロールにおいては接触面であることは当業者にとって明らかである。したがって、「接触範囲」及び「接触点」は、一般に、同義に用いられることが可能である。
【００１９】
具体的な本発明との関連において、制御量の値の特徴的なピークが典型的には周期的に反復される期間を「回転サイクル」と呼び、回転サイクルは、特に第１のロール要素又は他のロール要素の回転時間と対応し得る。
【００２０】
制御量として、例えばロール要素の回転数（あるいは例えば周速のような回転数から導出される値）を用いることが可能である。このとき、回転数は、一般に、回転角度信号から導出され、この回転角度信号は、駆動モータ又はロール要素における回転エンコーダにより生成される。回転数恒常性を高めるための遡及的な方法により、回転サイクルの特定の箇所において定期的（規則的）に生じる制御量の偏差の値のピークが、修正信号によって補整される。制御量自体に代えて、修正信号を制御量により影響を受ける量から導出することも可能である。
【００２１】
具体的な開示との関連において、本発明による方法は、回転数を基礎として記載される。しかし、当業者は、本発明を、回転角度（あるいは回転位置）を基礎として実行することが容易に可能である。そして、目標値は、一定の速度設定として現れるのではなく、線形に上昇する位置設定あるいは角度設定として現れる。このような構成は、同様の実施形態とみなされ得る。
【００２２】
制御回路のデッドタイム（すなわち制御出力と駆動モータにおける実際の横流の間の時間ずれ）を補整するために、修正を修正されるべき値のピークと同期させるように、修正信号がこのデッドタイムだけ「戻される」。
【００２３】
本発明は、変化し、あらかじめ予測することが極端に困難な有効なロール直径をもたらす弾性的な変形に基づくロール対の有効な周速の差が、例えば印刷画像における横縞の品質エラーの原因となるという認識に基づくものである。同様な品質エラーは、ロール要素が一般にカウンタ面において回転するときにも生じる。この速度差を除去することで、この品質エラーを大幅に回避することが可能である。
【００２４】
したがって、有利には、回転数修正方法のために、ロール配置の駆動モーメントについて特徴付ける値の時間的な経過が部分インターバルのうち少なくとも１つにおいて算出され、この経過に基づき、値の上昇についてのパラメータが部分インターバルにおいて導出され、第１のロール要素の周速のガイド量が、前記パラメータに依存して、前記上昇を最小化するために適合されることが可能である。
【００２５】
第１のロール要素の表面とカウンタ面の間の速度さを認識するために、有利には、ロール要素における駆動モーメントの経過又は例えば、これらに限定するわけではないが、駆動電流若しくは選択された部分インターバルにおける駆動出力のような駆動モーメントに比例する量の経過を評価することが可能である。
【００２６】
別の有利な実施形態によれば、駆動モーメントについて特徴的な値は、少なくとも１つのロール要素からカウンタ面へ加えられる力であり得る。
【００２７】
ロール配置の駆動モーメントについて特徴的な値は、例えば、これらに限定するわけではないが、平均化された、若しくは有効なトルク、トルクの平均化された上昇、カウンタ面あるいは他のロール要素への平均化された力作用（ロール半径により評価されたトルク）又はロール対の互いの力作用の合計のような、ロール要素の速度エラー及び／又はロール要素とカウンタ面の間の輪郭エラー（輪郭形成ミス）を表すパラメータであり得る。これに基づき、代表するパラメータがこの部分インターバルにおいて最小となるように周速が適合される。
【００２８】
導出されたパラメータは、また部分インターバルにおいて平均化された値であるか、又は部分インターバルにおける、駆動モーメントの場合によっては平滑化された上昇であり得る。
【００２９】
部分インターバルは、ロール要素のうち１つの１つ又は複数の完全な回転を含み得る。有利には、第１のロール要素の周速は、このロール要素の回転数についての設定値を変更することで適合されることが可能である。
【００３０】
別の一実施形態では、第１のロール要素の周速は、このロール要素の直径についての設定値を変更することで適合されることが可能である。実際の直径の設定値の（例えば％での）偏差は、例えば、この値の変更により予測される品質の問題を早期に認識するために、特性値として評価されることが可能である。
【００３１】
別の一実施形態では、第１のロール要素の周速は、このロール要素の送り込みについての設定値を変更することで適合されることが可能である。これにより、弾性的な変形により、同様に、２つのロール要素間の相対速度に関連する直径についての値も変更される。印刷機では、アニロックスロールから版胴へのインキ受け入れ及び版胴から被印刷材への印刷が有利には例えば同時に影響されることが可能である。
【００３２】
有利には、ロール要素の回転数についての設定値の算出、ロール要素の直径についての設定値の算出又はロール要素の送り込みについての設定値の算出のために、シューティング法を用いることが可能である。シューティング法は、自動化して進行することが可能な反復的な方法であり、このシューティング法では、開始値を起点として、例えば、ロール要素の回転数の設定値について、これに属する目標パラメータが、上述の部分インターバルにおいて、生じたトルク経過に基づいて算出される。その後は、開始値が容易に修正され、これにより生じる偏差が算出される。連続的で線形な内挿法及び外挿法により、最適な動作点が自動的に設定される。所望の動作点が十分な精度で達成され、したがって収束が達成されると、反復は中止される。
【００３３】
有利には、遡及的な方法は、周期的な進行を制御する自己学習式の方法、特に反復制御方法であり得る。このような方法は、回転数恒常性を高めるのに好適なものである。具体的な本発明との関連において、少なくとも１つの第１のサイクルにおいて外乱（例えば目標値偏差又はエラー）が算出及びメモリされる一般的な方法が周期的な進行を制御する自己学習式の方法と呼ばれ、算出された外乱を基礎として、この外乱を抑制する措置が算出され、当該措置が、少なくとも１つの別のサイクルにおいて、当該別のサイクルにおいて対応する外乱を抑制するように適用される。継続的に反復される方法により、外乱は、自己学習式に最善に抑制される。
【００３４】
反復制御方法は、例えば専門記事である非特許文献に記載されるように公知の方法である。反復制御方法は、周期的なプロセスにおいて（同様に周期的な）外乱量の発生を最小化するために用いられる。当該方法は、継続的に反復される応用により、それ自体、自己学習式に、したがって容易に応用可能である。具体的な用途においては、有利には回転数恒常性の向上のために用いられることができ、このことは、例えば、自己学習式の付加的な電流印加により達成される。
【００３５】
有利には、遡及的な方法は、場合によっては回転数制御器ゲインによって等級付けされた回転数エラー及び／又は動作ロールとカウンタ圧胴の間の接触点において生じる周期的な輪郭エラーを入力信号として用い、複数の代替的な動作モードを提供するために、制御回路において、フィードバック信号の算出の異なるバリエーション間の切り換えを設定することが可能である。例えば、フィードバックは、モータエンコーダ（センサ）によって算出された、制御量を代表する信号であり得るか、又は負荷エンコーダ（センサ）によって算出された、制御量を代表する信号であり得る。フィードバック信号は、仮想の負荷エンコーダ（センサ）によって生成されることも可能であり、この仮想の負荷エンコーダ（センサ）は、例えば駆動電流及びモータモーメントを基礎として制御量についての推定値を算出するものである。
【００３６】
有利には、遡及的な方法は、少なくとも１つの回転サイクルにわたって、好ましくは少なくとも２つの回転サイクルにわたって、始動段階を実行することが可能である。このとき、回転サイクルは、特に第１のロール要素（又は他のロール要素が回転サイクルを規定する場合にはこの他のロール要素）の１回転に相当するため、多くの用途範囲では、サイクルを信号に基づき決定することは不要である。自己学習式の方法を始動した後、まず、第１の回転サイクルによって内部のメモリが起動される。第２の回転サイクル（及び場合によっては更なるサイクル）においては、反復制御によって方法が連続的に、又は段階的に起動され、その結果、外乱抑制が２つのサイクル後（あるいは２回の回転後）に完全に起動される。
【００３７】
本発明の別の有利な一形態では、カウンタ面が第２のロール要素の表面によって形成されることができ、第１のロール要素及び第２のロール要素が互いに接触して回転し、第２のロール要素の駆動部が第１のロール要素と同様に制御される。
【００３８】
有利な形態では、回転数恒常性を高めるための遡及的な方法は、第１のロール要素と第２のロール要素の間の接触点において生じる周期的な輪郭エラーを制御量として用いることが可能である。
【００３９】
機械が印刷機である有利な一実施形態では、第１のロール要素が版胴であってよく、カウンタ圧胴及びアニロックスロールが版胴において回転し、版胴には弾性的な印刷版が設けられており、該印刷版は、版胴の回転の少なくとも１つの部分インターバル中にアニロックスロール及び／又はカウンタ圧胴と接触している。これにより、印刷画像における横縞の信頼性を持った防止が可能となる。
【００４０】
したがって、具体的な開示は、複数のロール要素、すなわち少なくとも１つの版胴、アニロックスロール及びカウンタ圧胴を有する印刷機を制御する方法にも関するものであり、版胴には、弾性的な印刷版が設けられており、この印刷版は、版胴の回転の少なくとも１つの部分インターバル中にアニロックスロール及び／又はカウンタ圧胴と接触しており、ロール要素のうち少なくとも１つの駆動モーメントについて特徴付ける値の経過が部分インターバルにおいて算出され、これに基づき、パラメータが導出され、ロール要素のうち少なくとも１つの周速がこのパラメータに依存して適合される。
【００４１】
演算について評価された部分インターバルは、具体的な本発明との関連において、各機械を基礎として選択される。このとき、印刷機においては、特に圧胴の大きさ、印刷版の大きさ、形状及び位置並びに別のロール要素の配置が考慮される。部分インターバルは、例えば駆動モーメントのような特性値の経過、測定されたロール速度、速度エラー、輪郭エラー又は他の適当な特性値の評価を基礎として、印刷機のテスト動作又は始動時に算出されることができるとともに、１つ又は複数の完全な回転を含むことも可能である。
【００４２】
評価された部分インターバルの選択は、外乱の影響が最小となるように行われるべきである。したがって、本発明の別の有利な一実施形態では、印刷版とアニロックスロールの間及び印刷版とカウンタ圧胴の間の接触点が部分インターバルにおいて接触交代しないように部分インターバルが選択される。これにより、最小の外乱の影響を有するパラメータの安定した評価が可能となる。このとき、印刷版と他のロール要素の間の接触又は接触解除が、「接触交代」として理解される。
【００４３】
本発明による方法の一構成では、方法は、印刷過程中に自動的に、及び選択的に規則的にも実行されることが可能である。これにより、接触するロール対とこれに関連する印刷画像エラーの間の周速差の自動的な除去が可能である。これにより、機械ソフトウェアにより自動で制御されて進行する自動的な方法を得ることが可能である。この場合、操作者による手動での相互作用は不要であり、プレプレス段階における追加的な作業が不要であり、追加的な印刷ユニットの使用が不要である。自動的で選択的に規則的でもある方法の実行の特徴は、本発明によれば、印刷機でない機械にも応用可能である。
【００４４】
有利な一実施形態では、複数の印刷機構を有する機械における周速の適合によって、同一のライン速度を設定することが可能である。この特徴も、他の機械に同様に応用可能である。
【００４５】
以下に、具体的な本発明を、例示的、概略的、かつ、制限せずに本発明の有利な形態を示す図１〜図８を参照しつつ詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】フレキソ印刷機の印刷過程を概略的に示す図である。
【図２】圧胴の回転中の期待される駆動モーメントを概略的に示す図である。
【図３】試験配置における印刷機の動的な特性のグラフである。
【図４】図３の駆動モーメントの部分範囲を拡大して示す図である。
【図５】版胴の直径についての設定値の第１の適合後の試験配置における印刷機の動的な特性のグラフである。
【図６】反復制御方法を使用する場合の、試験配置における印刷機の動的な特性のグラフである。
【図７】版胴の直径についての設定値の第２の適合後の試験配置における印刷機の動的な特性のグラフであって、このとき、追加的に反復制御方法が応用された。
【図８】連続的な内挿及び外挿によるシューティング法の反復機能を明示するグラフである。
【図９】互いに接触して回転する２つのロール要素についての例示的な本発明による制御回路のグラフである。
【図１０】変形しない理想化されたロール対の断面を示す図である。
【図１１】接触力の印加によって弾性的な変形に至る図１０のロール対の断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
２つのロール要素の互いに接触した回転時には、図１０及び図１１を参照しつつ以下で一般的に説明される変形に至る。
【００４８】
図１０には、（図示の断面について）接触点Ａで互いに接触して回転する第１のロール要素１’及び第２のロール要素２’から成る理想化されたロール対が示されている。第１のロール要素１’の（変形されていない）通常の半径Ｒ１．０と、第２のロール要素２’の通常の半径Ｒ２．０は、ロール軸線の通常の間隔ｄ０を規定している。図１０における図示はロール要素間に接触力Ｆが作用していない状況（Ｆ＝０）に対応しており、ロール要素の弾性変形が生じていない。
【００４９】
図１１には、両ロール要素１’，２’が接触力Ｆ＞０で互いに押圧されるとき（図１１では、識別可能性の理由から、変形が大きく誇張して図示されている）のロール対において生じる変形が概略的に示されている。両ロール要素は、もはや線（すなわち断面における点）において接触せず、（図１１における断面図では線として図示された）接触面において接触する。ロール要素の半径も、もはや一定ではなく、最小の半径Ｒ１，Ｒ２が接触面の中央に位置している。したがって、変形した状態では、ロール軸線の間隔ｄは、通常の間隔ｄ０よりも小さい。そのため、接触面における周速も、もはや理想化された図示を基礎として演算される値と一致しない。ロール要素が平坦なカウンタ面において弾性変形しつつ回転する場合にも同様の考察が当てはまる。
【００５０】
互いに接触して回転するロール要素のこのような変形は、実務においては常に正確に予測可能ではなく、変形の正確な規模は、測定方法を用いて算出され得るものの、非常に手間がかかり、実務においてはしばしば実行することができない。しかし、変形はしばしば生産性に対して直接的な影響を有するため、本発明による方法は、この変形により生じる品質エラーを最小化することを目標としている。以下では、本発明を、印刷技術における例示的な用途に基づいて説明する。
【００５１】
図１には、アニロックスロール１、版胴２及びカウンタ圧胴３から成るフレキソ印刷機のロール配置が、それぞれ版胴２の回転に関して５つの異なる時点ｔ＝ｔ０〜ｔ＝ｔ４において示されている。例えばフレキソ印刷のような直接的な印刷法は、従来技術において長い間一般的に通常であるとともに知られているため、ここでは印刷機の個々の構成要素について言及しない。図１におけるいくつかの構成要素の図示も、これらは当業者にとって長い間知られているため、視認性の観点から省略する。
【００５２】
版胴２はフレキシブルな材料から成る印刷版４を支持しており、印刷版では、公知のフレキソ印刷法により突出した箇所が、印刷されるべき範囲を規定している。アニロックスロール１は、印刷インキを印刷版４の突出した箇所へ塗布する。そして、印刷インキが版胴２とカウンタ圧胴３の間で被印刷材へ塗布される。
【００５３】
印刷版４の長さは版胴２の周囲よりも短いことがあるため、版胴２には、一般に印刷版４によって覆われない範囲が存在することがあり、この範囲は、印刷ブランク５とも呼ばれる。したがって、版胴２の回転時、すなわち印刷サイクル中には、例えば以下の時点ｔ＝ｔ０〜ｔ＝ｔ４が経過される：
【００５４】
ｔ０：版胴２とカウンタ圧胴３の間の接触点Ａにおいて印刷版４がカウンタ圧胴３と接触する一方（印刷サイクルの開始）、アニロックスロール１が更に印刷版４と接触している；
ｔ１：アニロックスロール１と版胴２に設けられた印刷版４との間の接触が接触点Ｂにおいて終了する一方、カウンタ圧胴３は更に印刷版４と接触している；
ｔ２：印刷ブランク５の後、アニロックスロール１が印刷版４と再び接触する一方、カウンタ圧胴３は更に印刷版４と接触している；
ｔ３：カウンタ圧胴３と印刷版４の間の接触が接触点Ａにおいて終了する一方、アニロックスロール１は更に印刷版４と接触している；
ｔ４：カウンタ圧胴３（あるいはこれにおいて共にガイドされる被印刷材）が印刷版４と再び接触する一方、アニロックスロール１は更に印刷版４と接触している。この位置は、時点ｔ０に対応し、印刷サイクルが終了し、新たな印刷サイクルが始まる。
【００５５】
接触交代についての説明した順序をもたらす図１に図示された配置は、純粋に例示的なものであり、これに限定されるものではない。当業者にとって明らかであるように、印刷版４は、より短くても、又はより長くてもよく、ロール要素の互いに対する相対的な配置は異なっていてもよい。このような変更は、接触交代について他の順序をもたらし得る。例えば、より短い印刷版４及び対応するロール配置の場合には、カウンタ圧胴３も、またアニロックスロール１も印刷版４に接触しない時間部分が生じ得る。他方では、印刷版４が版胴２の全周を包囲することも可能であり、その結果、接触交代は生じない。本発明は、このような場合にも有利に応用可能である。
【００５６】
位置制御又は回転制御されたロール要素においては、個々のロール要素の回転速度は、各直径に基づいて互いに調和され、その結果、理論的なモデル化においては、接触点ではロール要素間の相対速度は存在しない。しかし、実務では、ロール要素の弾性的な変形によりこのような相対速度が接触点で生じ得ることが分かった。アニロックスロール１も、またカウンタ圧胴３も同時に版胴と係合するときには駆動モーメントがより大きくなり、１つ又は複数のロール要素の接触点がちょうど印刷ブランク５の範囲にあるときには駆動モーメントはより小さくなる。
【００５７】
図２には、図１に図示されているような時点ｔ０〜ｔ４についての版胴の回転中に期待される駆動モーメントが概略的に図示されている。この理論的な体系は、実際の測定結果の評価を考慮に入れることができる。異なるロール配置あるいは印刷版４の異なる長さにより駆動モーメントの異なる経過をもたらすことに留意すべきであり、当業者は、対称となる出願の示唆をこのような場合へ転用することが可能である。
【００５８】
この理論的な考察により、本発明を、出願人により行われる一連の実験に基づいて、及び図３〜図７を参照しつつ例示的に、かつ、これに限定しない態様で説明する。
【００５９】
図３には実験配置の動的な挙動のグラフが示されており、一番上の曲線は輪郭エラー（版胴の表面についての目標位置と実際位置の間の差異）を示しており、中央の曲線は速度経過を示しており、一番下の曲線は版胴の駆動モーメントを示しており、図１及び図２における図示による回転における時点ｔ０〜ｔ４がグラフに記入されている。
【００６０】
ここで、目標位置は位置制御器の目標値に対応し、実際位置はエンコーダにより測定された。輪郭エラーの一定でない経過は、ロール要素の一定の周速が互いに適合していないことを表している。
【００６１】
速度経過は、時点ｔ０，ｔ１，ｔ２及びｔ４では（ロール対が係合又は係合解除へ至るときはいつも）明らかに目立つ幅の広い値の突出を有している。
【００６２】
図３に図示された駆動モーメントの経過は、図４において再度拡大して図示されている。これにおいて、ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４の間のインターバルにおいて駆動モーメントがそれぞれほぼ線形に増大することが明らかに見て取れる。実験の範囲では、駆動モーメントこの上昇がロール対間の異なる周速に由来し得ることを示すことができ、ｔ１〜ｔ２のインターバルにおける上昇は、カウンタ圧胴と版胴の間の速度差に由来するものであり、ｔ３〜ｔ４のインターバルにおける上昇は、アニロックスロールと版胴の間の速度差に由来するものである。
【００６３】
印刷画像では、版胴がアニロックスロールに対する接触を失うｔ１における強く明確に示された横縞が見て取れ、版胴とアニロックスロールが再び互いに接触に至るｔ２におけるあまり明確に示されていないものの依然として視認可能な横縞が見て取れる。
【００６４】
特にゆがんだ画像点により横縞が被印刷材に生じることを示すことができ、画像点は、印刷画像を肉眼で観察するときには人間の目には縞として認識される。
【００６５】
（印圧により生じる）各ロール対間の接触力により、（印刷ブロック構造全体の）両ロール要素の弾性的な変形が生じる。ここでも、この弾性的な変形により、機械操作者により設定された直径とは異なる、各ロール要素の変化する有効な直径がもたらされる。この効果は、回転速度が推定上正しく設定されているとしても、各対の周速差が生じ得るとともに、印刷機の動作中に正確な有効な直径値の直接的な測定は不可能である。
【００６６】
この速度差により、ロール要素の接触によってロール要素間のモーメント交換がなされることとなり、このモーメント交換は、より速く回転するロール要素がより遅く回転するロール要素を駆動し、またその逆（より遅く回転するロール要素がより早く回転するロール要素を制動する）であることによって特徴付けられている。
【００６７】
このことは、両ロール要素の接触段階において（印刷版が係合しているとき）、ロール対が位置制御されて動作される場合には、一方では、この時間を超えて上昇する、より速く回転するロール要素におけるトルクと、他方では、この時間を越えて減少する、より遅く回転するロール要素におけるトルクとをもたらす。このことは、図３及び図４のグラフの経過において見て取ることができる。
【００６８】
係合の時間にわたって形成される、互いに作用するトルクの効果は、この時間にわたって上昇する、割り当てられた駆動制御回路の輪郭エラーによって引き起こされる。
【００６９】
接触段階の終わりには、これまで蓄積された輪郭エラーが、再び除去され、駆動制御回路の障害特性により決定される補正特性（非周期の減衰又は緩衝された振動による減衰）をもたらす。（閉じた駆動制御回路の障害ダイナミクスにより決定される）補正特性に応じて、印刷画像における縞が引き起こされる。
【００７０】
本発明の基礎をなす考察は、ロール対における異なる周速を認識し、ロール対の周速を自動化して互いに適合させることで、印刷画像における横縞の発生を回避することにある。このために、接触段階における割り当てられたロール駆動部のトルク経過を評価するとともに、ロール対の周速が一致し、接触段階において概して本質的に一定のトルク経過が生じるまでロール回転数を適合させる。
【００７１】
ロール対の周速は、例えば、ロール直径についての設定値を変更することで適合され得る。そのため、別の実験経過では、版胴の適当により低い周速を得るために、版胴の直径についての設定値が、第１のステップで０．６％ほど高められる。図５には、版胴の直径について＋０．６％の設定値のこの適合後の上述の試験配置における印刷機の動的な特性のグラフが示されている。駆動モーメントが明らかによりわずかな値の最大値（図５では約６Ｎｍ、これに対し図４では約１３Ｎｍ）であり、よりわずかな平均値を有していることが明らかに見て取れる。さらに、駆動モーメントは、接触段階の部分インターバル（ｔ１〜ｔ２及びｔ３〜ｔ４）において、概して一定の経過を有している。印刷画像では、横縞がもはや認識できなかった。
【００７２】
上述の試験に基づき、周速の適合が駆動モーメントの経過に依存するとともに印刷エラー、及び特に横縞の形成を回避できるという結論となった。この適合は自動化して行われることができ、例えば、「一定」範囲（すなわち接触点Ａ及びＢでの変化がなされない範囲、図１参照）での駆動モーメントの上昇が評価され、１つ又は複数のロールの周速が、これに合わせて、例えばロール直径についての設定値の変更によって適合される。
【００７３】
ロール対の周速を同化させることは、関与するロール要素のうち１つの回転数の変更によってのみ達成され得るのではなく、基層における印刷モチーフの所望の長さに影響を与え、これにより印刷画像に生じ得るゆがみを補正するために、ロール対の間の送り込みの変更も可能である。
【００７４】
印刷画像の改善のための別のアプローチにおいては、駆動モーメントの経過に依存して駆動制御の動的な適合を行うことが試みられた。このために、反復制御方法を用いてロール速度の恒常性が高められた。
【００７５】
本発明によれば、印刷画像の高い品質は、第１に、ロール速度の高められた恒常性を、反復制御方法を用いて、付加的な電流印加によって達成される。反復制御方法は、基本的に自己学習式に構成されることができ、そのため、非常に容易に応用可能である。
【００７６】
図６には、ＲＣ方法が応用される場合の実験配置の動的な特性のグラフが示されている。ロール直径についての設定値は、初期値（図３及び図４）に対して変更されてない。図６には、上から下へ以下の値の経過が記載されている：
輪郭エラー
回転数エラー
回転数
駆動モーメント
ＲＣ制御の状態（０：起動していない、２及び３：初期化段階、４：起動）
ＲＣ制御（付加的な電流印加）の初期値
【００７７】
ＲＣ制御（状態＝４）の起動後、実際の回転数が重要な値の最大値を有しておらず、したがって一定とみなされることが可能である。輪郭エラーも、大きく低減されている。それにもかかわらず、駆動モーメントの経過において、この駆動モーメントは、常に正であり、接触段階では定常的に上昇することが示されている。ＲＣ制御の使用前よりもわずかな規模の場合にも、かなりの改善にもかかわらず印刷画像には縞を認識可能であった。
【００７８】
それにもかかわらず、ＲＣ制御の認識可能な利点を用いるために、更なる実験が行われ、ロール速度についての設定値の適合と、ＲＣ制御とが組み合わせられた。この実験の測定結果が図７に図示されている。図７には、非常にわずかな輪郭エラー及びわずかな駆動モーメントを有するほぼ一定の速度経過が示されている。印刷画像では、横縞が認識できなかった。
【００７９】
図８にはシューティング法の反復的な機能原理が明示されており、このシューティング法により、ロール要素の直径について最適な設定値を算出することが可能である。直径についての開始値Ｄ０を起点として、トルクの上昇についての対応する値ｋ０が算出される（これは、例えば図４に図示された時点ｔ１とｔ２の間の上昇に対応している）。その後、開始値Ｄ０がわずかに値Ｄ１へ変化し、トルクの上昇の対応する値ｋ１が算出される。そして、直径についての次の設定値Ｄ２は、点（Ｄ０，Ｋ０）及び（Ｄ１，ｋ１）を通る線の横軸との交点として算出される。この方法は、設定値Ｄｘが発見されるまで反復的に更に実行され、この設定値についてのトルクｋｘの上昇が十分にわずかである。図８では、このことは、単に非常にわずかな上昇ｋ４を有する値Ｄ４の場合に該当する。
【００８０】
シューティング法は、様々な設定値に応用されることができ、各印刷過程の開始時に自動化して進行することが可能である。
【００８１】
本発明による方法についての上述した例がそれぞれ版胴の制御に基づき記載されているとしても、例えばアニロックスロール、カウンタ圧胴又は中間に配置されたロール要素のような印刷過程において関与する他のロール要素も、同様に印刷画像の改善のために最適化され得ることが当業者にとって明らかである。
【００８２】
図９には互いに接触して押し付けられる２つのロール要素１’，２’を駆動制御する例示的な制御回路が示されており、これらロール要素は、それぞれ１つの駆動モータＭＡ，ＭＢによって駆動される。両駆動モータはそれぞれ１つの制御回路を介して制御され、制御器の機能は、第１のロール要素１’に関して以下に説明される。
【００８３】
目標値ｗは、モータ回転数についての設定値に対応し、この目標値ｗは、変形されていないロール要素の寸法を基礎とするものである。この目標値は、一方では、回転数補正方法により算出された適合値ａによって修正される。適合値の算出は、以下に述べる回転数補正Ｄによって行われる。入力値を回転数制御器ＲＡへ示す制御偏差ｅ（ｔ）を算出するために、適合値ａによって修正された目標値ｗからフィードバック（量）ｙＭ（ｔ）が差し引かれる。回転数制御器ＲＡは、制御量ｕ（ｔ）を出力する。
【００８４】
制御量ｕ（ｔ）は、内部メモリを備えた反復制御器ＲＣＡによって、内部メモリにおける少なくとも１つの第１の回転サイクルにおいてメモリされ、反復制御器ＲＣＡは、メモリされた値を基礎として後続の回転サイクルにおいて修正信号ｋ（ｔ）を出力する。修正信号ｋ（ｔ）は、制御量ｕ（ｔ）と共に修正された制御量ｕｋ（ｔ）へ結び付けられる。電流制御器ＳＡは、修正された制御量ｕｋ（ｔ）を基礎として調整量ｕｓ（ｔ）を生成し、この調整量は、例えば駆動電流の形態で駆動モータＭＡを作動させる。
【００８５】
したがって、反復制御器（ＲＣＡ）は、回転数制御器ゲインによって等級付けされた回転数エラーを入力量として用いるとともに、回転中に回転数エラーをゼロへ制御するように試みる。この場合がブロック図に図示されている。これに代えて、回転数目標値は、上位の位置制御器によって設定されることができ、その実際値は、フィードバックｙＭ（ｔ）の統合された値である。この場合、位置制御器ゲインによって等級付けされた輪郭エラーの使用が有用であり得る。そして、ＲＣは、回転中の輪郭エラー経過を一定にゼロへ制御するよう試みる。
【００８６】
制御量ｙ（ｔ）は、ロール要素１’の回転数である。この制御量ｙ（ｔ）からフィードバックｙＭ（ｔ）を生成するために、図９の制御回路により３つの可能性が提供される：
【００８７】
回転数は、駆動モータに設けられたモータエンコーダ（センサ）ＭＧＡを介して測定され得るか、又はロール要素１’に配置された負荷エンコーダ（センサ）ＬＧＡを介して測定され得る。これに代えて、フィードバックｙＭ（ｔ）を仮想的な負荷エンコーダＶＧＡにより生成することが可能である。仮想的な負荷エンコーダは、制御量ｕｓ（ｔ）を基礎として、電流あるいはモータモーメント（すなわち制御量ｕｓ（ｔ））と、モータ側の回転数と、モータエンコーダと負荷エンコーダの間の動的な比率のモデルとに基づく予測された値を生成する。
【００８８】
フィードバックの種類は、選択スイッチＳＷＡを介して選択可能である。
【００８９】
第２のロール要素２’の制御回路は、ここでも同一の要素を備えており、第１のロール要素１’について上述したのと同様に機能する。第２のロール要素２’に割り当てられるべき制御回路の要素は、図９において下付きのＢで示されている一方、第１のロール要素１’に割り当てられるべき要素は、下付きのＡで示されている。視認性の観点から、制御回路の量あるいは信号であるｗ、ｅ（ｔ）、ｕ（ｔ）、ｕｋ（ｔ）、ｕｓ（ｔ）、ｙ（ｔ）、ｙＭ（ｔ）、ａは、図９において第１のロール要素１’の制御回路についてのみ記載されている。第２のロール要素の制御回路は同様の信号を用いるものである。
【００９０】
両制御回路は、上述の回転数補正Ｄによって結び付けられており、この回転数補正は、（両制御回路の）調整量ｕｓ（ｔ）あるいは選択されたエンコーダ（センサ）信号により得られる値に基づき、上述の回転数修正方法により評価され、両ロール要素１’，２’についての適合値ａを生成する。
【００９１】
十分迅速な制御回路では（この条件は多くの場合満たされる）、仮想的な負荷エンコーダ及び回転数補正のために、電流実際値（すなわち調整量ｕｓ（ｔ））に代えて電流目標値（すなわち修正された制御量ｕｋ（ｔ））を用いることが可能である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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