(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェブ印刷機のロール交換装置を制御するための新規、かつ、より正確な方法と、新規なロール交換装置とを創出することを課題とする。【解決手段】ロール交換装置を制御するための方法であって、前記ロール交換装置は、電流制御部（１５）と、当該電流制御部（１５）に対して上位の回転速度制御部（１６）であって、前記回転速度制御部（１６）は回転速度の目標値（１９）と、回転速度の実際値（２０）と、に応じて出力変数（２２）を出力し、当該出力変数に対して、前記電流制御部（１５）のための入力変数（２３）を検出するために、少なくとも予備制御変数（２４）を用いて計算が行われ、前記予備制御変数は、前記電流制御部（１５）によって実際に供給される電流の実際値（２５）に応じて調節され、それによって、予備制御変数（２４）として用いられる前記電流予備制御値は、前記電流の実際値（２５）に追従する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェブ印刷機のロール交換装置を制御するための方法であって、
前記ロール交換装置が、電流制御部（１５）と、前記電流制御部（１５）に対して上位の回転速度制御部（１６）であって、被印刷材料ロール（１０）を駆動するモータ（１３）の回転速度を制御するため、及びそれと共に、前記被印刷材料ロール（１０）の周速又は前記被印刷材料ロール（１０）によって巻き出されるべき被印刷材料ウェブ（１２）のウェブ速度を制御するための前記回転速度制御部（１６）と、から成るカスケード制御回路（１４）を有しており、
前記回転速度制御部（１６）が、前記回転速度制御部（１６）の回転速度の目標値（１９）と、回転速度の実際値（２０）とに基づいて出力変数（２２）を出力し、前記出力変数に対して、前記電流制御部（１５）のための入力変数（２３）を検出するために、少なくとも一つの予備制御変数（２４）を用いて計算が行われる前記方法において、
ａ）電流予備制御値（２４）が、前記予備制御変数として用いられ、前記電流制御部（１５）のための前記入力変数（２３）を検出するために、前記予備制御変数を用いて前記回転速度制御部（１６）の前記出力変数（２２）に対して計算が実行され、前記電流予備制御値が、前記被印刷材料ロールの予備調整された密度に基づいて検出され、
ｂ）前記予備制御変数（２４）が、前記電流制御部（１５）によって実際に供給される電流の実際値（２５）に基づいて調節されることによって、予備制御変数（２４）として用いられる前記電流予備制御値が、前記電流の実際値（２５）に追従することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記予備制御変数（２４）は、前記被印刷材料ロール（１０）の前記予備調整された密度に応じて、及び、前記被印刷材料ロールが目標周速（１８）又は回転速度の目標値に加速される際の傾きに応じて検出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】
前記電流予備制御値（２４）は、前記カスケード制御回路（１４）と協働する制御コンピュータ（１７）によって、前記被印刷材料ロールの前記予備調整された密度に応じて、及び前記傾きに応じて検出され、前記制御コンピュータ（１７）はさらに、前記電流制御部（１５）によって供給される電流の実際値（２５）に応じて、前記電流予備制御値（２４）の調節を行うことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電流制御部（１５）によって実際に供給される前記電流の実際値（２５）に基づいて、又は前記調節された電流予備制御値に基づいて、前記被印刷材料ロールの実際の密度が計算されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記被印刷材料ロールの計算された前記実際の密度に応じて、回転速度制御部（１６）及び／又は電流制御部（１５）の制御パラメータが調節されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記被印刷材料ロールの前記実際の密度の計算と、場合によって、前記実際の密度の計算に応じて行われる回転速度制御部（１６）及び／又は電流制御部（１５）の制御パラメータの調節とは、前記カスケード制御回路（１４）と協働する前記制御コンピュータ（１７）によって行われることを特徴とする請求項４又は５に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施するための制御装置（１４；１７）を特徴とするウェブ印刷機のロール交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のおいて書き部に記載のウェブ印刷機のロール交換装置を制御するための方法に関する。本発明はまた、ウェブ印刷機のロール交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェブ印刷機のロール交換装置は、まず三つの主たる課題を担っている。第一に、所定のウェブ速度で被印刷材料ウェブを被印刷材料ロールから巻き出すことである。第二に、巻き出すべき被印刷材料ウェブに所定のウェブ張力をもたらすことである。第三に、巻き出しを行う被印刷材料ロールと新しい被印刷材料ロールとの間でロール交換を実施することである。ロール交換装置は、ロール支持体とも呼ばれる。
【０００３】
被印刷材料ロールから被印刷材料ウェブを巻き出す際は、所定のウェブ速度を保持することと、所定のウェブ張力をもたらすこととが重要である。これに対して、巻き出しを行う被印刷材料ロールと新しい被印刷材料ロールとの間でロール交換を実施すべきとき、新しい被印刷材料ロールは、巻き出しを行う被印刷材料ロールの周速に加速されなければならない。それによって、それぞれの被印刷材料ウェブのウェブ速度が同期される。
【０００４】
特許文献１から、被印刷材料ロールを駆動するモータの回転速度を制御するため、およびそれによって被印刷材料ロールの周速、もしくは、巻き出すべき被印刷材料ウェブのウェブ速度を制御するために、電流制御部と、当該電流制御に対して上位の回転速度制御部とからなるカスケード制御回路を用いることがすでに知られている。
【０００５】
さらに特許文献１から、カスケード制御回路の回転速度制御は、回転速度制御の回転速度の目標値と回転速度の実際値とに応じて出力変数を出力し、当該出力変数に対して、電流制御のための入力変数を検出するために、予備制御変数を用いて計算が行われることがすでに知られている。特許文献１によれば、このような予備制御変数は、回転速度制御の回転速度の目標値の時間微分であり、当該時間微分は、補助変数を用いて、すなわち被印刷材料ロールの半径の三乗と当該被印刷材料ロールの幅との積を用いて、計算、すなわち乗算される。
【０００６】
電流制御によって出力されるモータのための電流値は、被印刷材料ロールを所望の回転速度もしくは所望の周速に加速するために必要であるが、当該電流値はまた、被印刷材料ロールの密度に依存し、それとともに被印刷材料ロールの慣性に依存する。
【０００７】
しかしながら、被印刷材料ロールの密度もしくは慣性はあらかじめ正確に分からないため、カスケード制御回路によって行われる制御において、不正確さが生じる。それによって特に、被印刷材料ロールを目標周速もしくは目標回転速度に加速することから、周速もしくは回転速度を相応の目標値に保つ必要のある固定的状態に移行する際、ハンチングが形成され得る。当該ハンチングは制御特性を損なうので、不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１６９３３２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の点に鑑み、本発明は、ウェブ印刷機のロール交換装置を制御するための新規、かつ、より正確な方法と、新規なロール交換装置とを創出することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は、請求項１に記載の、ウェブ印刷機のロール交換装置を制御するための方法によって解決される。
【００１１】
本発明では、予備制御変数であって、当該予備制御変数を用いて、電流制御のための入力変数を検出するために、回転速度制御の出力変数に対して計算が行われる予備制御変数として、電流予備制御値が用いられる。当該電流予備制御値は、被印刷材料ロールの予備調整された密度に応じて検出され、予備制御変数は、電流制御によって実際に供給される電流の実際値に応じて調節され、それによって、予備制御変数として用いられる電流予備制御値は、電流の実際値に追従する。
【００１２】
本発明では、予備制御変数であって、当該予備制御変数を用いて、電流制御のための入力変数を検出するために、回転速度制御の出力変数に対して計算が行われる予備制御変数として、電流予備制御値を用いるとともに、予備調整された密度に依存している当該電流予備制御値を調節することが提案され、それによって、予備制御変数として供給される電流予備制御値は、電流制御によって実際に供給される電流の実際値に追従する。これによって回転速度制御部と電流制御部とから成るカスケード制御回路において、正確な予備制御が提供される。当該予備制御によって、特に被印刷材料ロールを目標回転速度もしくは目標周速に加速することから、固定的な状態に移行する際の、いかなるハンチングも回避することができる。正確な予備制御によって回転速度制御装置は著しく負荷を軽減され、当該回転速度制御装置の出力信号はほぼゼロになる。
【００１３】
本発明の好適なさらなる構成では、調節された電流予備制御値に応じて、もしくは電流制御によって実際に供給される電流の実際値に応じて、被印刷材料ロールの実際の密度およびそれとともに慣性が計算され、それによって当該実際の密度および慣性に応じて、カスケード制御回路の制御パラメータを調整する。これによって制御特性をさらに向上させることができる。
【００１４】
本発明に係るウェブ印刷機のロール交換装置は、請求項７に記載されている。
【００１５】
本発明の好適なさらなる構成は従属請求項および以下の詳細な説明に記載されている。本発明の実施の形態を、以下に図面に基づいてより詳しく説明するが、本発明は当該実施の形態に限定されない。図面に示すのは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るウェブ印刷機のロール交換装置を制御するための方法を明瞭化するためのブロック図である。
【図２】本発明に係るウェブ印刷機のロール交換装置を制御するための方法をさらに明瞭化するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明に係るウェブ輪転印刷機のロール交換装置のための制御構成を示している。図１によれば、回転方向が矢印１１によって示されている被印刷材料ロール１０によって、被印刷材料ウェブ１２が巻き出される。被印刷材料ロール１０はモータ１３によって駆動され、当該モータ１３は、電流制御部１５と、当該電流制御部１５に対して上位の回転速度制御１６と、から成るカスケード制御回路１４によって作動される。カスケード制御回路１４は、被印刷材料ロール１０を駆動するモータ１３の回転速度の制御、及びそれとともに被印刷材料ロール１０の回転速度若しくは周速、又は被印刷材料ロール１０によって巻き出されるべき被印刷材料ウェブのウェブ速度の制御に寄与する。図に示す好適な実施形態においては、制御コンピュータ１７がカスケード制御回路１４と協働する。制御コンピュータ１７には、入力変数１８としてウェブ輪転印刷機の回転速度が供給される。このとき、ロール交換を実施するために、印刷材料ロール１０を静止状態から加速し、それによって、被印刷材料ロール１０によって巻き出される被印刷材料ウェブ１２のウェブ速度が、入力変数１８として制御コンピュータ１７に対して供給される、ウェブ輪転印刷機の速度に一致することが必要である。
【００１８】
制御コンピュータ１７は、入力変数１８から、すなわちウェブ輪転印刷機の速度から、カスケード制御回路１４の回転速度制御部１６のための回転速度の目標値１９を検出する。このとき、回転速度の目標値１９は回転速度の実際値２０を用いて計算され、それによって回転速度制御部１６のための入力変数２１を供給する。回転速度制御部１６は、入力変数２１に基づいて出力変数２２を検出する。図１によれば、回転速度制御部１６は、回転速度の実際値２０をさらに入力変数として制御コンピュータ１７に供給する。
【００１９】
カスケード制御回路１４の電流制御部１５のための入力変数２３が、回転速度制御部１６の出力変数２２から以下のように検出される。すなわち、回転速度制御部１６から出力された出力変数２２に対して、予備制御変数２４を用いて計算が実行される。図に示す好適な実施形態では、当該予備制御変数は、制御コンピュータ１７によって供給される。図１によれば、このとき、回転速度制御部１６の出力変数２２に対して、予備制御変数２４を用いるだけでなく、電流制御部１５の電流の実際値２５も用いて計算が実行される。図１によれば、電流制御部１５は、電流の実際値２５を入力変数として制御コンピュータ１７に供給している。電流の実際値２５は電流センサ２６によって検出される。回転速度の実際値２０は回転速度センサ２７によって検出される。
【００２０】
本発明では、電流予備制御値が予備制御変数２４として用いられ、電流制御部１５のための入力変数２３を検出するために、当該予備制御変数２４を用いて回転速度制御部１６の出力変数２２に対して計算が実行される。当該電流予備制御値は、被印刷材料ロール１０の予備調整された密度に基づいて検出される。図１に示す実施の形態では、電流予備制御値の検出は、カスケード制御回路１４と協働する制御コンピュータ１７を用いて行われる。そのために、制御コンピュータ１７には被印刷材料ロールの予備調整された密度が格納されているが、通常、当該格納された被印刷材料ロールの密度は被印刷材料ロール１０の実際の密度と一致しない。
【００２１】
被印刷材料ロール１０の予備調整された密度と実際の密度との偏差から生じ得る不正確さを除去するために、本発明ではさらに以下の提案がなされる。すなわち、予備制御変数２４を、電流制御部１５によって実際に供給される電流の実際値２５に基づいて調節することによって、予備制御変数２４として用いられる電流予備制御値は、電流の実際値２５に追従するか、又は当該電流の実際値に適合される。これによってロール交換装置に対して、特に有利かつ正確な制御を提供することができる。
【００２２】
図２は、以下の応用例に関して本発明に係る方法を示している。すなわち、当該応用例とは、ロール交換を実施するために被印刷材料ロール１０を静止状態から加速する必要があり、そのために被印刷材料ロール１０の周速２８が、時間ｔ１においてウェブ印刷機の機械速度１８に到達する場合である。制御コンピュータ１７は、ウェブ輪転印刷機の速度１８と、被印刷材料ロール１０の周速２８が静止状態から加速され機械速度１８に到達する時間ｔ１とに基づいて傾きを検出する。被印刷材料ロール１０は、当該傾きに沿って機械速度１８に加速される。被印刷材料ロール１０の直径を認識した上で、制御コンピュータ１７によって検出される周速２８の目標曲線から、回転速度の目標値１９が計算される。すでに述べた通り、制御コンピュータ１７は当該回転速度の目標値をカスケード制御回路１４の回転速度制御部１６に供給する。
【００２３】
図２は、機械速度１８と、当該機械速度から検出される目標周速２８の他、さらなる機械速度１８'と、当該さらなる機械速度に応じて検出される目標周速２８'とを示している。それによって、被印刷材料ロール１０が静止状態から機械速度に加速される際の傾きが、機械速度１８又は１８'に依存していることは明白である。
【００２４】
電流予備制御値２４は、被印刷材料ロール１０の予備調整された密度に基づいて、及び、被印刷材料ロール１０が当該傾きに沿って目標周速、機械速度、又は相応の回転速度の目標値１９に加速される際の、図２に示される傾きに基づいて検出される。このとき、すでに述べた通り、当該電流予備制御値２４は制御コンピュータ１７によって検出される。図２は、被印刷材料ロール１０の予備調整された密度に基づいて、及び上記の傾きに基づいて検出される電流予備制御値２４を一点鎖線にて示している。
【００２５】
同様にすでに述べたように、制御コンピュータ１７によって電流予備制御値２４は調節されるので、当該電流予備制御値は実際に供給される電流の実際値２５に追従する。図２から、時間ｔ１よりも明らかに短い時間ｔ２において、電流予備制御値２４が電流の実際値２５に相当するか、又は当該電流の実際値に追従することが理解される。
【００２６】
本発明のように、電流制御部１５によって、予備制御変数２４として用いられる電流予備制御値を実際に供給される電流の実際値２５に合わせて追跡すること、又は調節することによって、ロール交換装置に対して特に有利かつ正確な制御を提供することができる。特に被印刷材料ロール１０の加速から、時間ｔ１における固定的な運転へ移行する際に、被印刷材料ロール１０の周速２８、及びそれとともに当該被印刷材料ロールの回転速度のハンチングが、確実かつ安定的に回避され得る。それによって、制御の振動傾向に対して、効果的に対抗することができる。
【００２７】
図２から、電流制御部１５によって供給される電流の実際値２５が、時間ｔ１において急速に減少することが理解される。これは、時間ｔ１以降においては、被印刷材料ロール１０を加速する必要がなく、摩擦力のみを相殺すれば良いからである。
【００２８】
本発明に係る方法の有利なさらなる構成によれば、予備調整された密度から検出される電流予備制御値２４に基づいて、及び、電流制御部１５によって実際に供給される電流の実際値２５に基づいて、又は、当該電流の実際値に関連して調節された電流予備制御値２４に基づいて、被印刷材料ロール１０の実際の密度、及び実際の密度と共に被印刷材料ロール１０の実際の慣性が、制御コンピュータ１７を用いて検出される。その後、被印刷材料ロール１０の、算出された実際の密度又は慣性に基づいて、カスケード制御１４、すなわち回転速度制御１６及び／又は電流制御部１５の制御パラメータが調節可能とされる。それによって、加速すべき重量に制御特性を正確に適合させることができ、そのようにして、制御特性をさらに向上させることができる。
【００２９】
本発明に係る方法は、比較的小さな寸法のモータ１３が用いられる場合であっても、大きな重量物又は被印刷材料ロール１０を加速させることができる、高度な制御特性を提供する。そのような場合であっても、本発明に係る予備制御に基づいて、ハンチングを生じることなく、被印刷材料ロール１０に対して回転速度制御又は周速制御を確実に実行することができる。これは、回転速度制御部１６の負荷が著しく軽減されたことに起因する。回転速度制御の制御挙動は、特に出力の小さい小型モータの場合には最適に調整することができない。本発明に係る予備制御によって、回転速度制御部の出力信号２２はほぼゼロになる。
【００３０】
また、本発明に係る方法によって、機械速度１８に加速された被印刷材料ロール１０を迅速かつ正確に減速して停止可能になる。そのために付加的ブレーキが用いられ、当該付加的ブレーキによって減速させるために必要なモーメントは、制御コンピュータ１７によって、実際に検出された被印刷材料ロール１０の密度又は慣性に基づいて、所定の低減率（Bremsrampe）に沿って正確に設定可能とされる。
【符号の説明】
【００３１】
１０  被印刷材料ロール
１１  回転方向
１２  被印刷材料ウェブ
１３  モータ
１４  カスケード制御回路
１５  電流制御部
１６  回転速度制御部
１７  制御コンピュータ
１８，１８'  ウェブ印刷機の速度
１９  回転速度の目標値
２０  回転速度の実際値
２１  回転速度制御部の入力変数
２２  回転速度制御部の出力変数
２３  電流制御の入力変数
２４  予備制御変数
２５  電流の実際値
２６  電流センサ
２７  回転速度センサ
２８，２８'  周速の目標値
【図１】
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【図２】
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