(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ独自の駆動装置を備えている第１の部分システムと第２の部分システムから構成される印刷機（１）の前記第２の部分システムから少なくとも一時的に機械的に切り離される、印刷機（１）の前記第１の部分システムの駆動装置（３）を制御する方法において、
前記第２の部分システムについて、基本の運動の時間的な推移である基本運動経過と、前記基本運動経過に重ね合わされた、追加の運動の時間的な推移である追加運動経過からなる運動経過を予め求めておき、該運動経過を、前記第１の部分システムの前記駆動装置（３）を制御するための参照曲線として利用することを特徴とする、印刷機の第１の部分システムの駆動装置を制御する方法。
【請求項２】
前記第２の部分システムについて、振動の固有形を、設定可能な次数まで予め求めるとともに、これらの固有形にそれぞれ付属する振動振幅の推移を求めることにより前記追加運動経過を求めておき、これらを基礎として前記参照曲線を構成可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記参照曲線を前記印刷機（１）の最新の動作状態に応じて修正する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記参照曲線を印刷機（１）の特徴的な温度の最新の値に応じて修正する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記参照曲線を前記第２の部分システムの最新の運動経過に応じて修正する、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記参照曲線を前記第２の部分システムの最新の運動経過の平均値に応じて修正する、請求項３から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の部分システムの駆動装置（３）を、前記第１の部分システムが前記参照曲線を倣うように制御する、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記参照曲線を、前記第１の部分システムの駆動装置（３）を制御する制御装置（８）に目標値信号として供給する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記目標値信号が、前記第２の部分システムの最新の運動曲線よりも設定可能な位相差の分だけ先んじている、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御装置（８）が、それぞれ前記目標値信号が供給される事前制御部（９）とコントローラ（１０）とを含んでおり、前記第１の部分システムの駆動装置（３）の大まかな制御が前記事前制御部（９）によって行われ、前記第１の部分システムの駆動装置（３）の細かい制御が前記コントローラ（１０）によって行われる、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記コントローラ（１０）に、前記第１の部分システムの最新の運動経過を特徴づける実際値信号が供給される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の部分システムと前記第２の部分システムがそれぞれ少なくとも１つの回転部品（２，４）を有している、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の部分システムの運動経過と前記第２の部分システムの運動経過が、それぞれの部分システムを特徴づける角速度またはこれと関連する量の推移によって表される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記推移がそれぞれ時間の推移である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記推移がそれぞれ回転角の推移である、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷機を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷機では、印刷動作中に多数の胴が回転する。被印刷体の印刷は、被印刷体が個々の胴を順々に通る通過プロセスで行われるので、各胴の回転運動が互いに合っていなければならない。このことは通常、たとえばインキを運ぶ胴のように被印刷体と直接、接触しない胴についても当てはまる。個々の胴の同期化は、たとえば軸、歯車、チェーン、継手といった機械的な連結手段を介して駆動されるべきすべての胴を駆動する、ただ１つの駆動モータを設けることによって実施されることが多い。
【０００３】
個々の胴の機械的な連結によって、非常に複雑に構成された振動系が生じ、そのために、各胴の回転運動に、複雑なパターンの振動運動が重なり合う。振動運動は、印刷品質に悪い影響を与えることがある。こうした悪い影響は、印刷機が、印刷機の他の胴から機械的に、すなわち振動に関して、全面的または部分的に切り離されていて独自の駆動装置を備える少なくとも１つの胴を有しているために、印刷機が第１の部分システムと第２の部分システムで構成されているような場合に特に強く現われる。第２の部分システムは、すでに述べた振動パターンを行うのに対して、第１の部分システムは場合により振動しなかったり、わずかしか振動しなかったり、第２の部分システムと同期せずに振動したりする。それにより、両方の部分システムの隣接する胴の間で、振動運動が比較的急激に移行することになりかねない。
【０００４】
機械振動の悪い影響を減らすために、もしくは印刷機の各部品の良好な同期性を保証するために、さまざまな方策がすでに知られている。より複数の電動モータを備える印刷機が特許文献１より公知であり、この場合、それぞれのモータが印刷機の１つの部分システムを駆動する。それぞれの電動モータの実際角速度は、それぞれ独自の制御ループによって制御可能である。この制御ループは、それぞれの電動モータの実際角速度または実際回転角ならびに目標トルクから、観測された目標負荷モーメントと観測された目標角速度とを制御のために得る観測器を含んでいる。
【０００５】
特許文献２は、複数の印刷ユニットを備える印刷機のための方法および駆動装置を開示しており、この場合、印刷ユニットは歯車列を介して相互に連結されており、それぞれ１つの印刷機ユニットに、歯車列に出力を供給する駆動モータが１つ付属している。第１の駆動モータは過剰な出力を歯車列に供給するので、歯車列における出力の流れの方向が一定になることが保証される。最後の駆動モータが、この過剰な出力を補償する。
【０００６】
特許文献３より、印刷機の機械的な振動を減衰させる装置が公知であり、この装置では、振動検出器によって検出された振動が減衰するように、少なくとも１つの振動検出器が少なくとも１つの操作部材を制御する。
【０００７】
特許文献４より、切り離されて配置された複数のモータによって印刷機を駆動する装置および方法が公知である。それぞれ独自の駆動モータを備える複数の印刷ユニットグループを同期化させるために、各印刷ユニットグループの間には、別個に制御可能な駆動装置を備える、それぞれ少なくとも１つの引渡ステーションが設けられている。この引渡ステーションによって、まず、前に位置する印刷ユニットグループとの間で位相の同期性が生みだされ、次いで、後に位置する印刷ユニットグループとの間で位相の同期性が生みだされる。
【０００８】
特許文献５は、別々の駆動部を備える複数の印刷ユニットを有している印刷機のための駆動装置を開示している。印刷ユニットの間で枚葉紙を引き渡すときにくわえづめブリッジを同期化させるために、くわえづめブリッジの機械的な円周速度変動の位相位置を検出し、枚葉紙を渡すときに場所と時間に関して最大の一致が生じるように、この位相位置を変位させる制御装置が設けられている。隣接するくわえづめブリッジの同期化は通常、枚葉紙を引き渡す時点だけに限定され、その理由は、この時点について特別に最適化が行われるからである。
【０００９】
特許文献６は、印刷機の回転振動を補償する方法および装置を開示している。
逆モーメントを印加することによって、振動の励起が補償される。逆モーメントは、印刷機の固有形の１つがゼロではなくなる、印刷機のパワートレーンの場所で印加される。このとき逆モーメントは、振動が最大限減るように印加される。
【００１０】
【特許文献１】
ドイツ特許出願公開明細書１９７４０１５３Ａ１
【特許文献２】
ドイツ特許出願公開明細書４２２８５０６Ａ１
【特許文献３】
ドイツ特許出願公開明細書４４１２９４５Ａ１
【特許文献４】
ドイツ特許出願公開明細書１９７４２４６１Ａ１
【特許文献５】
ドイツ特許出願公開明細書１９８２６３３８Ａ１
【特許文献６】
ドイツ特許出願公開明細書１９９１４６２７Ａ１
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特別な所与の条件によっては、公知の方法および装置でも、すでに優れた成果が得られている。しかしながら印刷機でしばしば観察される、意図されている方策のダイナミクスに対して非常に高い要求を課す励起モーメントの激しい変動は、問題を引き起こすのが普通である。
【００１２】
本発明の目的は、印刷機の第２の部分システムから少なくとも一時的に機械的に切り離される、印刷機の第１の部分システムの駆動装置を、できるだけ最適に制御することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１に記載の特徴を備える方法によって達成される。
【００１４】
印刷機の第２の部分システムから少なくとも一時的に機械的に切り離される、印刷機の第１の部分システムの駆動装置を制御する本発明による方法は、第２の部分システムについて、基本の運動の時間的な推移である基本運動経過と、該基本運動経過に重ねあわされた、追加の運動の時間的な推移である追加運動経過からなる運動経過を予め求めておき、この運動経過を、第１の部分システムの駆動装置を制御するための参照曲線として利用することを特徴としている。このことは、第１および第２の部分システムの運動経過を非常に正確に同期化させることができ、もしくは、その他のやり方で互いに関係づけることができるという利点がある。少なくとも時間インターバルをおいて、または一定時間のあいだ、２つの運動経過の同期化が行われる。両方の部分システムが機械的に切り離されており、普通は振動挙動が異なっているにもかかわらず、それぞれの時点で第１の部分システムの駆動装置をこのように制御することによって、第２の部分システムの運動経過に非常に正確に合わせることが可能である。
【００１５】
第２の部分システムについて、基本運動経過と追加運動経過からなる運動経過を予めモデルによって求めると特別に好ましい。モデルは、特に、印刷機の幾何学構成と機械的特性を考慮するものである。基本運動経過は、第２の部分システムの所望の運動経過に対応していてよく、たとえば同形であってよい。追加運動経過は、第２の部分システムの好ましくない重ね合わされた運動経過に対応していてよく、特に、たとえば部分システムの重ね合わされた振動であってよい。
【００１６】
第２の部分システムの運動経過の複雑さは、その振動挙動によって実質的に引き起こされるので、運動経過を特徴づける体系的かつ好都合な１つの方法は、第２の部分システムについて、振動の固有形（スペクトルまたは固有形の基礎）を、設定可能な次数まで予め求めるとともに、これらの固有形にそれぞれ付属する振動振幅の推移を求めることにより追加運動経過を求めておき、これらを基礎として参照曲線を構成可能である。換言すると、基本運動経過に重ね合わされた追加運動経過は、設定可能な精度を得るのに必要な次数まで振動の固有形に分解することによって表すことができる。しかもこのことは、さらに考慮されるべき次数の設定を通して、そのつど希望する精度を容易に設定することができるという利点がある。振動の固有形は、システム全体、第１の部分システム、または第２の部分システム、あるいは部分システムの一部の、振動の固有形であってよいことは明らかである。換言すると、分解が行われるスペクトルまたは基礎を選択することができる。固有形の好ましい選択は、特に、追加運動経過のグラフが固有形に収束していく挙動によって規定されていてよい。
【００１７】
好ましい実施態様では、参照曲線が、印刷機の最新の動作状態に応じて修正される。この場合、参照曲線は、特徴的な動作状態についての最新の値、たとえば印刷機の温度などに応じていてよい。これに代えて、またはこれに加えて、参照曲線を第２の部分システムの最新の運動経過に応じて修正することも同様に可能である。さらに別の変形例の要諦は、第２の部分システムの最新の運動経過についての平均値に応じて、参照曲線を修正することにある。最新の動作状態を考慮することは、駆動装置の非常に信頼性が高く正確な制御が可能になるという利点がある。本方法は、そのつど生じている動作状況に自動的に適合し、印刷機の変化も、ある程度まで自動的に処理することができる。
【００１８】
第１の部分システムの駆動装置は、第１の部分システムが参照曲線を倣うように、すなわち、第１の部分システムが第２の部分システムと同期して動くように、制御されるのが好ましい。そのために、第１の部分システムの駆動装置を制御する制御装置に、参照曲線を目標値信号として供給することができる。この場合、目標値信号が、第２の部分システムの最新の運動経過よりも設定可能な位相差だけ先んじていると、このことは非常に好ましく作用する。この位相差によって得られる時間的な先行は、たとえ参照曲線が高いダイナミクスを有している場合でも、参照曲線の設定をほぼ遅延なく、かつ高い精度で実行するために利用することができる。さらに、これに関連して制御装置が、それぞれ目標値信号が供給される事前制御部とコントローラを含んでおり、第１の部分システムの駆動装置の大まかな制御が事前制御部によって行われ、第１の部分システムの駆動装置の細かい制御がコントローラによって行われるのが好ましい。換言すると、事前制御部は高いダイナミクスを可能にし、コントローラは高い精度を可能にする。閉じた制御ループを形成するために、第１の部分システムの最新の運動経過を特徴づける実際値信号をコントローラに供給することができる。
【００１９】
第１の部分システムと第２の部分システムは、少なくともそれぞれ１つの回転部品を有していてよい。この場合、第１の部分システムの運動経過と第２の部分システムの運動経過を、それぞれの部分システムを特徴づける角速度またはこれと関連する量の推移によって、それぞれ表すことができる。特に、角速度またはこれと関連する量の時間的推移を、それぞれ利用することができる。あるいは、回転角の推移、角速度、またはこれと関連する量をそれぞれ利用することも可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、本発明の方法との関連で重要となる部品を備える印刷機１の概略図を示している。印刷機１は、それぞれ独自の駆動装置を備えていることを特徴とする２つの部分システムから成り立っている。第１の部分システムは、第１の駆動モータ３によって駆動される胴２を有している。実施形態によっては、第１の駆動モータ３が複数の胴２を駆動することもできる。第２の部分システムは、互いに機械的に切り離され、第２の駆動モータ５によって共通に駆動される多数の胴４を有している。第２の部分システムの胴４の機械的な連結は線６によって記号で図示されており、たとえば歯車列によって具体化されていてよい。歯車列は、一方では、第２の部分システムのすべての胴４を同じ駆動モータ５で駆動することを可能にするとともに、他方では、第２の部分システムの胴４の回転運動が、歯車列の機械的な精度の範囲内で互いに同期して進行するように働く。第１の部分システムの胴２と、第２の部分システムの胴４との間では、少なくとも一時的に機械的な連結が外される。
【００２２】
第２の駆動モータ５は、それ自体公知であり本発明の対象ではない制御装置７によって制御される。したがって、制御装置７の構成と機能については詳細に説明しない。第１の駆動モータ２の制御は、事前制御部９とコントローラ１０とを有する制御装置８によって行われる。制御装置８は２つの入力部を備えており、そのうち一方の入力部は、目標値信号を生成するための機能ユニット１１の出力部と接続されており、他方の入力部は、第１の部分システムの胴２の角速度を検出するための第１のエンコーダ１２の出力部と接続されている。機能ユニット１１は２つの入力部を有している。第１の入力部は、印刷機１に配置された温度センサ１３の出力部と接続されている。第２の入力部は、第２の部分システムの１つの胴４の角速度および絶対的な角度位置を検出するための第２のエンコーダ１４の出力部と接続されている。
【００２３】
印刷機１の第２の部分システムの胴４は互いに機械的に連結されているので、これらの胴は、特に回転振動なども行う１つの振動系を構成している。その結果として、第２の駆動モータ５が一定の角速度の    回転運動を高い精度で生成している場合でも、第２の部分システムの各胴４は重ね合わされた回転振動のせいで、正確に一定の角速度では回転しない。印刷機１の幾何学構成、および発生する力とモーメントは既知なので、生成される振動を計算することが可能である。
振動挙動の特徴を表すためには、第２の部分システムの胴４の１回の回転、またはせいぜいのところ少数回の回転についての状況を分析すれば足りる。なぜならば、このような状況がその後も繰り返されるからである。その際には、印刷機１の第２の部分システムの全体的振動を、基本となる固有形に分解し、個々の固有振動がそれぞれどのような振幅で生じているかを調べることが推奨される。このような分析の結果が図２に示されている。
【００２４】
図２は、印刷機１の第２の部分システムの振動運動の３つの固有形（左側）を、それぞれ固有形の振幅φが時間を横軸としてプロットされた、それぞれ付属する振幅の時間的な推移（右側）とともに示すグラフである。一番上には一次固有形、中央には二次固有形、下には三次固有形がそれぞれ示されている。それぞれの固有形は、第２の部分システムの基本振動に対応しており、その分類は、通常どおり、付属の固有周波数が固有形の次数とともに増えるように行われている。図示していないゼロ次固有形は、回転振動の場合、角速度が一定である回転に相当している。第２の部分システムの振動挙動を厳密に記述するには、原則として、励起されるすべての固有形を考慮しなくてはならない。しかし図２から明らかなように、固有形の最大振幅は次数が増えるにつれて非常に急速に減っていくので、少数の固有形だけでも、第２の部分システムの振動挙動をすでに非常にうまく近似して記述することができる。どの次数まで固有形を考慮するべきかの基準としては、付属の固有形が考慮されるために上回らなくてはならない最大振幅の、たとえば下限を設定することができる。第２の部分システムの全体的振動を調べるために、この基準を満たすすべての固有振動が、それぞれの振幅の推移に応じて重ね合わされる。ゼロ次固有振動も考慮に入れると、第２の部分システムの胴４についての角速度の時間的推移が得られる。
【００２５】
図３は、第１の部分システムの胴２に隣接する、第２の部分システムの胴４の角速度の実際の時間的推移（上側）と、第１の部分システムの胴２の駆動モータ３を本発明に基づいて制御するときに用いられる、角速度の目標値の時間的推移（下側）とをそれぞれ示すグラフである。これらのグラフでは、それぞれ角速度ωが時間ｔに対してプロットされている。時間ｔと機械角度Φは互いに単純な関係にあるので、機械角度Φを横軸とする角速度ωのグラフもこれに準じている。両方のグラフに記されている曲線は、それぞれの推移に関してほぼ合致している。ただし、これらの曲線は時間インターバルΔｔだけ互いにずれており、すなわち、胴２を駆動するための第１の駆動モータ３を制御する制御装置８には、時間的推移に関して、第２の駆動モータ２によって駆動される隣接する胴４の角速度の実際の推移に、変位量Δｔを除いて近似的に合致する目標値信号が供給される。同様のことは機械角度差ΔΦについても言える。このような種類の目標値信号がなぜ用いられるのか、そして、この目標値信号をどのようにして求めることができるのかを、以下において説明する。
【００２６】
第１の駆動モータ３を、第２の駆動モータ５に完全に対応させて制御することも、原則的には可能である。しかしこの場合、第１の部分システムの胴２についてはその振動挙動が異なるために、図３の上側のグラフに示す第２の部分システムの隣接する胴４の角速度の推移とは異なる角速度の推移が生じることになる。このことは、第１の部分システムの胴２の動きが、第２の部分システムの隣接する胴４の動きと同期していない、または、正確に同期していないことを意味している。本発明によれば、このような運動経過の一致の欠如は、胴２と隣接する胴４について予め求めておいた角速度の時間的推移を、第１の駆動モータ３の制御に利用することによって対処される。具体的には、そのための前提として、印刷機１の第２の部分システムを、適切なモデルによって模倣する。このモデルを用いて、胴２と隣接する胴４について角速度のたとえば時間的推移を求め、機能ユニット１１の記憶装置に保存しておく。このとき、角速度の推移は周期的に繰り返されるので、胴４の少数回の回転、少なくとも１回の回転の間の時間について、角速度の推移を記憶しておけば足りるのが普通である。印刷機１の運転中に、記憶されているデータを、第１の駆動モータ３の制御のための参照曲線として利用する。この参照曲線は、機械角度Φに応じて保存しておくのが好ましい。
【００２７】
できるだけ高い精度を得るために、参照曲線は印刷機１の最新の動作状態に応じてそのつど修正される。この修正は、機能ユニット１１によって行われる。印刷機１の第２の部分システムの振動の構造は、たとえば胴４の回転数に応じて変わるので、参照曲線は、第２の部分システムの１つの胴４の最新の平均角速度に応じて修正される。さらに、さまざまな回転数で印刷機１を運転する場合、回転数が変われば１回転に要する時間の長さも変わってくるので、参照曲線の機械角度スケールを相応に伸ばしたり縮めたりすることが必要である。さらに、参照曲線の修正は、温度センサ１３で得られた、印刷機１の最新の動作温度に応じて行われる。この温度は、印刷機１の異なる部位では異なる値をとる可能性があるので、測定位置は、参照曲線を修正するのに適した特徴的な動作状態、たとえば特徴的な温度が検出されるように選択される。そして最後に、参照曲線の修正は、第２の部分システムの１つの胴４の角速度の最新の推移に応じて行われる。この推移は、第２のエンコーダ１４によって検出されたデータから求めることができ、参照曲線を実際の条件に合わせて微調整するのを可能にするものである。特別な用途の場合や、所望の精度によっては、参照曲線の修正を全面的または部分的に省くこともできる。
【００２８】
制御装置８に対する目標値信号を参照曲線から生成するためには、印刷機１の目下の動作状態に位相を合わせることが必要であり、すなわち、参照曲線を時間軸に沿って変位させなくてはならない。そのために、まず第１の部分システムの胴２と隣接する、第２の部分システムの胴４の回転運動の位相位置を求める。このことは、１回転ごとに１回だけ絶対角度位置の信号を発する第２のエンコーダ１４を用いて行うことができる。第１の部分システムの胴２と隣接する、第２の部分システムの胴４の角速度の推移は、時間のゼロ点が、第２のエンコーダ１４によって検出された絶対角度位置に対応するように記憶されている。したがって、参照曲線の時間のゼロ点も、検出された角度位置に対応している。すなわち、参照曲線の時間のゼロ点を、第２のエンコーダ１４が絶対角度位置の信号を出力する時点に対して相対的に揃えることによって、位相合わせを行うことができる。このとき、参照曲線を、図３の上側のグラフの曲線とそれぞれの位相位置に関して一致させることも、原則的には可能である。しかしながら、第１の部分システムの胴２のいっそう正確な同期化は、参照曲線が、胴２に隣接する胴４の角速度の実際の推移よりも時間インターバルΔｔだけ先行するように、位相位置を調整した場合に可能であることが判明している。このように位相をずらした参照曲線が図３の下側のグラフに示されており、これが機能ユニット１１から目標値信号として制御装置８に出力される。位相ずれによって、事前制御部９と結びついて、目標値信号がきわめて急激に変化している場合でも、目標値の非常に正確な模倣が可能である。なぜならば、目標値信号の推移がそのつど今後の状況を反映しており、したがって、第１の駆動モータ３を早めに最適に制御することができるからである。その結果として、コントローラ１０は比較的わずかな制御誤差を補正するだけでよく、それにより、コントローラ１０を高い精度という点で最適化することができる。このようにして、第１の駆動モータ３の全体として迅速で非常に正確な、信頼性の高い制御が行われる。
【００２９】
さらに他の実施形態では、そのつど角速度の時間的推移を使って処理を行うのではなく、回転角の推移を使って処理が行われる。さらに、角速度に代えて、角速度と関連する他の量、たとえば基本値からの角速度の差異、角度位置、角加速度などを利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法との関連で重要となる部品を備える印刷機を示す概略図である。
【図２】印刷機の振動運動の３つの固有形（左側）を、それぞれこれに付属する時間的な振幅の推移（右側）とともに示すグラフである。
【図３】印刷機の胴の角速度の実際の時間的推移（上側）と、他の胴を本発明に基づいて制御するときに用いられる角速度の目標値の時間的推移（下側）とをそれぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
１  印刷機
２  第１の部分システムの胴
３  第１の駆動モータ
４  第２の部分システムの胴
５  第２の駆動モータ
６  線
７  制御装置
８  制御装置
９  事前制御部
１０  コントローラ
１１  機能ユニット
１２  第１のエンコーダ
１３  温度センサ
１４  第２のエンコーダ
【図１】
0004546031.tif 000002
【図２】
0004546031.tif 000003
【図３】
0004546031.tif 000004