CN101011879B - 承印物加工机中主动补偿振动的方法及承印物加工机 - Google Patents

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Abstract

承印物加工机(1)中主动补偿振动的方法，测量至少一个包含机器或机器之一部分的振动的信号并将至少一个减小振动的反转矩(13)引入机器(1)中。将未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需反转矩(13)的幅值之比的至少一个量度与阈值(15)比较，当量度大于阈值(15)时以与该振动的第一函数关系确定要引入的反转矩(13)，当量度小于阈值(15)时以与该振动的第二函数关系确定要引入的反转矩(13)，第二函数关系不同于第一函数关系。在承印物加工机(1)中，当未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需反转矩(13)的幅值之比的量度大于阈值(15)时调节装置在第一运行方式中运行，当该量度小于阈值(15)时调节装置在第二运行方式中运行。

Description

承印物加工机中主动补偿振动的方法及承印物加工机
技术领域
本发明涉及用于在承印物加工机中、尤其在印刷机中主动补偿振动的方法，在该印刷机中测量至少一个包含机器的或机器的一部分的振动的信号并将至少一个用于减小振动的反转矩引入机器中。此外本发明还涉及具有用于在承印物加工机中主动补偿振动的调节装置的承印物加工机。
背景技术
在承印物加工机(也称为承印物处理机)中，尤其在印刷机中，所出现的振动、尤其是相对机器运行频率非整数阶的振动是不希望的，必需被衰减，因为它们对所生产的产品质量具有不利的影响。对不希望的振动通常以主动的方式来补偿，其方式是，将合适的反转矩引入承印物加工机中，以便对测量出的振动相反地作用。
由文献DE 101 49 525 A1或文献US 6,796,183B2及由文献US5,596,931公知了用于承印物加工机的主动振动补偿，其中测量测量不同频率的离散振动的幅值及相位并在一个调节回路中进行处理，以便确定用于补偿的合适的反转矩。由文献DE 102 17 707 A1或文献US2003/0230205 A1得知：在用于承印物加工机的驱动调节装置上可接通主动振动补偿，其中借助滤波器利用其频率参数来进行补偿振动计算。
由文献DE 197 40 153 A1及由文献DE 103 55122 A1公知了用于补偿周期性干扰的其它例子，在驱动调节回路中设置有一个观察器或一个周期性补偿调节器，以便获得用于调节单元的输入值或额定转矩。
在承印物加工机、尤其是印刷机的实践中，已经表明：在一定的参数、例如用于待施加的反转矩的激励频率时或在一定的补偿目标、例如减小一个滚筒的振动或一个滚筒组合的振动时，通过所使用的主动振动补偿的一个确定的振动频率可在承印物加工机的一些测量位置上导致不希望的振动增高或增强。
尤其当在一个不利的位置上将反转矩引入到承印物加工机、尤其是印刷机中时，相对于具有一定频率的干扰的振动形式及相对于驱动位置(电动机位置)和/或测量位置(传感器位置)，虽然对于所检测的补偿目标来说待补偿的振动被调节到零，但在机器的其它测量位置上振动幅值会通过主动振动补偿而提高。在不利的情况下这意味着，主动振动补偿可使加工质量、尤其印刷质量变差。即使通过合适地选择可能的反转矩引入位置、驱动位置及测量位置也不能完全避免该问题。通常，驱动位置及测量位置的位置和/或数量的自由选择是不可能的，因为要遵守许多边界条件，例如可能的齿轮列负荷的上限。
发明内容
本发明的任务在于，使承印物加工机在主动振动补偿时的不希望的振动增强得以减小或甚至避免。
根据本发明，该任务的解决方案是，提出一种用于在承印物加工机中主动补偿振动的方法，在该方法中，测量至少一个包含该机器的或该机器的一部分的振动的信号并且将至少一个用于减小该振动的反转矩引入该机器中，其中，将未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩的幅值之间的比例的至少一个量度与一个阈值相比较，当该量度大于阈值时，以与该振动的第一函数关系确定要引入的反转矩，当该量度小于阈值时，以与该振动的第二函数关系确定要引入的反转矩，该第二函数关系不同于第一函数关系。
本发明的有利的进一步构型是扩展的技术方案的特征。
在根据本发明的用于在承印物加工机、尤其印刷机中主动补偿振动(也称为主动振动衰减，振动减小或振动降低)的方法中，测量(亦为探测或记录)至少一个包含该机器或该机器的一部分尤其在第一频率时的振动的信号。将至少一个用于减小尤其在第一频率时的振动的反转矩(也称为补偿转矩)引入机器中。将未被补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩的的幅值之间的比例(也称为过程传递比或机器灵敏度或机器响应)的至少一个量值与一个阈值相比较。当该量值大于阈值时，以与振动、尤其是其幅值和相位的第一函数关系确定反转矩，尤其是待引入的反转矩的值和/或相位，当该量值小于阈值时，以与振动的第二函数关系确定待引入的反转矩，该第二函数关系与第一函数关系不同。换句话说，高于阈值时在第一运行方式中、低于阈值时在第二运行方式中用起作用的反转矩进行补偿。高于阈值时用第一方式(根据第一规则)、低于阈值时用第二方式(根据第二规则)进行起作用的反转矩的计算、规定或确定。
借助根据本发明的方法能以有利的方式尤其达到完全振动补偿的补偿目标，即一直补偿到低于希望的最小极限。用根据本发明的方法可通过改变主动振动补偿的参数来应对不利的参数或参数组合，以致引起不强的、足够小的激励或者甚至不引起不希望的激励。可用有利的方式避免不利的情况，在这些情况下通过主动补偿可使机器振动增强。仅对机器的动态进行尽可能小的干预。对于这里所述的专业人员来说清楚的是，待引入的和起作用的反转矩具有随时间的变化曲线，即信号变化曲线。尤其可具有围绕第一频率或主频率的频谱。待引入的反转矩的值或量尤其可为幅值的最大值或绝对值。反转矩的相位尤其可与待补偿的振动的相位相反。
借助本发明方法能以有利的方式达到：当承印物加工机的运行参数，尤其是印刷机，例如其印刷速度，改变时，与该运行参数相关的激励频率位于一个频率区间中，在该频率区间中，未被补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩的幅值之间的比例的量度处于阈值之上，要引入的反转矩的值以与振动强度的第一函数关系来确定，而在其它情况下反转矩的值以第二函数关系来确定。在承印物加工机的运行参数瞬时改变时，例如印刷机的印刷速度瞬时升高，则会引起按照第一函数关系引入反转矩与按照第二函数关系引入之间的逐渐的变换或转换。
补偿目标可以是将整个机器的振动或机器的一部分、尤其是机器的一个单个部件的振动基本上调节到零，最好精确地为零，尤其是在容差极限的范围内。待补偿的振动尤其可以是旋转振动。代表未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩的幅值之间的比例的量度可为振动强度，振动幅值的绝对值或由致动器引入的反转矩与待补偿的振动之间的传递函数的幅值。反转矩可具有第一频率或与第一频率不同的第二频率。反转矩可接入到机器的驱动转矩上，尤其是机器主驱动装置的驱动转矩上。反转矩可具有固定的频率。当所述量度等于阈值时，可视本发明方法的实施形式不同来规定：待引入的反转矩或者以与振动强度的第一函数关系、或者以第二函数关系来确定。
在根据本发明的用于主动补偿振动的方法的一个优选实施形式中，待引入的反转矩在第二函数关系中基本上为零或接近零，最好正好为零。换句话说，在该实施形式中，根据规定的准则，在阈值以下，主动振动补偿关断，而高于阈值时主动振动补偿接通。主动振动补偿仅在实际需要时才工作。
此外有利的是，在根据本发明的方法中，反转矩与振动之间的传递函数(也称为频率响应)的幅值用作量度并比较：传递函数是否在至少一个频率上超过阈值，即传递函数超过一个规定的或选择出的量。尤其是，传递函数超过该量可构成用于接通和关断主动振动补偿的一个判据。换句话说，仅当传递函数的幅值在实际振动频率(待补偿的振动)时超过一个规定的阈值时，主动振动补偿才可接通。该有利的判据可为电动机转矩与补偿目标之间的传递函数。以此方式，当反转矩、尤其驱动转矩与补偿目标之间的传递函数的值小时，可有利地避免或减小承印物加工机中的一些测量位置上的振动的不希望地升高或增强。
在根据本发明的方法的一个具体实施形式中，仅当承印物加工机、尤其印刷机在实际运行速度、尤其印刷速度时的被监视的振动阶次位于谐振频率附近时才接通主动振动补偿。对于承印物加工机，谐振频率和用于根据本发明与未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩的幅值之间的比例的量度相比较的阈值以运行速度的函数来确定。
此外或对此变换地，在根据本发明的用于主动补偿振动的方法中可以规定：在初始化时测量反转矩与振动之间的传递函数。以此方式可用小的编程费用或管理费用自动化地在承印物加工机中确定需要的阈值，从而确定第一运行方式及第二运行方式的区域。
在根据本发明方法的一个具体实施形式中，在第一频率时测量机器的或机器的一部分的振动的位置与引入用于减小振动的反转矩的位置可以不重合。换句话说，测量装置如传感器、转角发送器、编码器等可定位在测量位置上，而反转矩在通过致动器如驱动装置或电动机传递到机器的另一位置上。
特别有利的是，在根据本发明的方法的一个实施形式中，承印物加工机被受控制或受调节地驱动到一个运行频率上。换句话说，该振动补偿方法排除了承印物加工机的控制或调节中的、尤其在承印物加工机的主驱动装置的控制或调节中的不希望的干扰。
根据本发明的方法可这样实施：振动的幅值和相位由测量来确定。尤其是，本发明方法的实施形式也可具有在文献DE 101 49 525 A1或文献US 6,796,183 B2中公开的主动振动补偿的特征或特征组合。文献DE 101 49 525 A1或文献US 6,796,183 B2所公开的内容通过明确的引用被包容在本发明公开内容中。
此外或对此变换地，本发明方法可这样实施：至少一个反转矩借助一个滤波器来确定，该滤波器具有与一个频率参数的传输函数，该频率参数相应于待补偿的振动的频率。尤其是，本发明方法的实施形式也可具有在文献DE 102 17 707 A1或文献US 2003/0230205 A1中所公开的主动振动补偿的特征或特征组合。文献DE 102 17 707 A1或文献US 2003/0230205 A1所公开的内容通过明确的引用被包容在本发明公开内容中。
在根据本发明的方法中，待补偿的振动可以是一个机器轴的振动或两个或多于两个机器轴的信号差的振动或承印物加工机的固有模式的振动或承印物加工机的一部分的一个固有模式的振动。
此外或对此变换地，振动频率可以是承印物加工机的运行频率的非整数的多倍。
在本发明方法的具体实施形式中，特别可取的是，该方法尤其是同时应用于不同频率的多个振动。尤其是可补偿承印物加工机的多个振动固有形式。
与根据本发明的方法相关地还提出了一种承印物加工机，尤其是印刷机，它具有用于在承印物加工机中主动补偿振动的调节装置。根据本发明，该承印物加工机的该调节装置主要用于实施具有所述特征或特征组合的方法，并且，当用于机器灵敏性的、未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩的幅值之间的比例的量度大于一个阈值时，该调节装置在第一运行方式中运行，当用于机器灵敏性的、未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩的幅值之间的比例的量度小于阈值时，该调节装置在第二运行方式中运行。
根据本发明的承印物加工机尤其可为印刷机(例如胶版印刷机或多色印刷机或包装物印刷机或标签印刷机)、印版曝光机(例如用于胶印版的外滚筒曝光机)或印后加工机(例如冲裁机或折页机或联动装订机)。
本发明方法可特别有利地应用在具有大量印刷机构、即具有八个或更多印刷机构、尤其是胶版印刷机构的印刷机中。
附图说明
现在借助下列附图及对它们的说明来描述本发明的其它优点和有利实施形式与进一步构型。附图分别表示：
图1：具有尤其用于实施根据本发明的方法的调节装置的、根据本发明的承印物加工机的一个实施例的示意图，
图2：具有尤其用于实施根据本发明的方法的调节装置的、根据本发明的承印物加工机的一个变换实施例的示意图，及
图3：用于在根据本发明的方法的优选实施形式中接通和关断主动振动补偿的、根据本发明的阈值的意义的曲线图。
具体实施方式
在参照图1和2中的附图详细描述本发明承印物加工机的有利实施形式的特征及细节以前，在此首先描述本发明方法的一个优选实施例的准备和实施的顺序。
为了主动补偿振动，需要用于测量振动幅值的传感器和用于施加补偿转矩或反转矩的电动机。为了施加补偿转矩可利用承印物加工机的本来就存在的主驱动装置。已经证实有意义的是，使用两个转角发送器作为传感器，其中一个转角发送器确切地位于机器始端，另一转角发送器确切地位于机器未端。在此可以使用原本存在的机器转速计作为一个发送器或传感器，以致仅需要一个附加的发送器。
借助仿真计算可求得对于主动振动补偿特别有利的电动机位置。但存在各种限制，因为对于主驱动装置及机器转速计的位置需要注意其它准则，以致通常不能实现对于主动振动补偿最有利的位型。例如用于施加补偿转矩的电动机不能位于振动节点上。该振动节点通常约位于机器中部。同时，在印刷机中这样选择驱动位置，使得齿轮列的负荷和静态印刷偏差尽可能小。因此，对于具体的机器设计或具体的机器型号，电动机位置作为主动补偿振动要求与其它限制的折衷来确定。
补偿的目标是振动量度，主动振动补偿通过导入反转矩使该振动量度达到零。对于印刷机来说可能的补偿目标例如是第一印刷滚筒的转速与给定转速的偏差。在振动补偿接通的情况下对于所抑制阶次振动量度将几乎为零。作为基础的理论指出，借助一个电动机仅可达到一个补偿目标。已经证实，一个特别有利的补偿目标是上述两个测量位置之间的行程差或这两个测量位置上的幅值差。这就是说，主动振动补偿这样导入反转矩，使得两个测量位置之间的行程差或这两个测量位置上的幅值差趋向零。
为了有利地在单个机器中实施根据本发明的主动振动补偿，在一次性初始化过程中测量电动机转矩与补偿目标之间的传递函数(也被称为频率响应)。由此该传递函数在测量后在机器软件中供使用。
在机器工作期间、尤其是印刷工作期间，主动振动补偿监视被确定为补偿目标的振动信号的频率分量或阶次分量。一种算法这样来计算反转矩：使得补偿目标趋向零。这种特别有利的算法专业人员例如可从文献DE 101 49 525 A1或文献US 6,796,183 B2及文献DE 102 17707 A1或文献US 2003/0230205 A1中得到。在由于干扰的作用点和频率以及电动机位置和传感器位置而不利的情况下，虽然所监视的补偿目标被调节到零，但在机器其它测量位置上由于主动振动补偿而使振动幅值升高。因此，根据本发明在这些实施形式中提出，主动振动补偿有目的地接通和关断。
接通和关断可根据不同的准则来进行。已经表明，通过电动机转矩与补偿目标之间的测得的传递函数可描写一个特别有利的传递函数。因此，仅当在实际振动频率时传递函数的幅值超过一个确定的阈值，例如超过其最大值的10％，30％或50％时，接通主动补偿。
图1示意地表示一个承印物加工机1、尤其一个印刷机的实施形式的一个区段，该印刷机具有多个印刷机构2和滚筒3，具有用于一个滚筒的一个调节装置和一个根据本发明的主动振动补偿。该实施形式的承印物加工机1可以或者具有连续的齿轮列、或者具有中断的齿轮列。根据本发明的补偿装置9的使用及根据本发明的具有调节单元8和补偿装置9的调节装置的使用不局限于减小页张引导滚筒之间的传递点上的振动，而是可普遍地用于改进地调节或补偿滚筒以及输墨机构和/或润湿机构中的辊和滚子的振动，这些滚筒例如为印版滚筒、传递滚筒或橡胶布滚筒或对压滚筒。图1中表示用于第一滚筒4的、具有并列的补偿的调节的例子：借助一个角位发送器产生一个代表角度量变化(角度量的值随时间的变化)的信号并与一个角度量给定值10一起输送给调节单元8。调节单元8可以是一个简单的差分调节器或一个包括复杂的变换(积分，微分等)的调节器。代表角度量变化的信号并列地也输送给补偿单元9。该补偿单元的输出信号在调节单元8后面的减法点上与调节单元8的输出信号叠加。该叠加信号被输送给第一致动器6。因为补偿单元9的待补偿的一个或多个频率可调节，除可补偿与机器频率相比非整数阶的振动外还可补偿整数阶的振动。现在根据本发明这样实施调节装置的补偿单元9，使得根据机器灵敏性量度与阈值的比较结果来接通或关断该补偿单元。
图2示意地表示一个承印物加工机1、尤其一个印刷机的变换实施形式的一个区段，该印刷机包括多个印刷机构2和滚筒3，及具有分开的齿轮列、两个调节装置和两个根据本发明的振动补偿。在该实施形式中，为了补偿两个页张引导滚筒之间的传递位置上的振动，一方面对第一滚筒4和对第二滚筒5进行分开的补偿，另一方面也进行对于角度差的相对补偿，在这里举例地针对第二滚筒5示出。该实施形式以有利的方式将振动的绝对减小与振动的相对减小(页张传递的相对角度量)相结合。给第一滚筒4配置了一个调节单元8，对该调节单元输入一个代表第一滚筒4的角度量的信号(角度量的值)和一个角度量给定值10。与调节单元8并列地设置有一个补偿单元9，它的输出信号在调节单元8后面的减法点上与调节单元8的输出信号叠加。该叠加信号被输送给第一致动器6。给第二滚筒5也配置了一个调节单元8，对该调节单元输入一个代表第二滚筒5的角度量的信号(角度量的值)和一个角度量给定值10。滚筒4与滚筒5之间的角度差或一个与该角度差线性相关的量、即一个角度差量度在一个减法点上输送给补偿单元9。补偿单元9的输出信号在第二滚筒5的调节单元8后面的减法点上与调节单元8的输出信号叠加。该叠加信号被输送给第二致动器7。现在根据本发明这样实施调节装置的补偿单元9，使得根据机器灵敏性量度与阈值的比较结果来接通或关断这些补偿单元。
图3中示意地表示在本发明方法的一个优选实施形式中用于接通和关断主动振动补偿的阈值的意义。
在图3的部分图3a中以可应用单位(applicable units，a.u.)绘出作为频率函数的振动幅值。一方面表示出振动幅值11，它们是在无补偿的情况下、即主动振动补偿关断的情况下在一个确定频率时测量的，它尤其在一个运行参数如印刷速度具有确定值时。它们在一个确定的第一频率时具有最大值。另一方面表示出振动幅值12，它们是在具有补偿的情况下、即在主动振动补偿接通的情况下测量的。可清楚地看到，现在这些振动幅值在一个确定的第二频率时具有最大值，该第二频率高于第一频率。同时，在第一频率时振动幅值12与振动幅值11相比大大减小。即一方面可实现补偿目标，而另一方面承印物加工机以另一个频率但以较小的幅值振动，尤其当该承印物加工机在以另一印刷速度值运行时。
在图3的部分图3b中以可应用单位(applicable units，a.u.)以频率的函数绘出所需反转矩13或补偿转矩的幅值的量。可以看到：所需的反转矩13在第二频率的区域中特别大，因此可能发生承印物加工机被激励。
在图3的部分图3c中以可应用单位(applicable units，a.u.)绘出从补偿转矩到补偿量、即补偿目标的传递函数14或频率响应。确定了一个阈值15。此时如果传递函数14的幅值尤其是在至少一个频率上超过该阈值，则在该实施形式中接通主动振动补偿。该超过发生在一个补偿窗口16中，即一个频率区间内，如由部分图A可看到的，该频率区间包括在第一频率上出现的最大值。
附图标记
1     承印物加工机
2     印刷机构
3     滚筒
4     第一滚筒
5     第二滚筒
6     用于调节第一滚筒的第一致动器
7     用于调节第二滚筒的第二致动器
8     调节单元
9     补偿装置
10    角度量给定值
11    无补偿的振动幅值
12    有补偿的振动幅值
13    反转矩
14    传递函数
15    阈值
16    补偿窗口

Claims (14)

1.用于在承印物加工机(1)中主动补偿振动的方法，在该方法中，测量至少一个包含该承印物加工机的或该承印物加工机的一部分的振动的信号并且将至少一个用于减小该振动的反转矩(13)引入该承印物加工机(1)中，其特征在于：将未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩(13)的幅值之间的比例的至少一个量度与一个阈值(15)相比较，当该量度大于阈值(15)时，以与该振动的第一函数关系确定要引入的反转矩(13)，当该量度小于阈值(15)时，以与该振动的第二函数关系确定要引入的反转矩(13)，该第二函数关系不同于第一函数关系。
2.根据权利要求1的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：在第二函数关系中要引入的反转矩(13)的值基本为零。
3.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：将反转矩(13)接入到承印物加工机的驱动转矩上。
4.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：用反转矩(13)与所述振动之间的传递函数(14)的幅值作为量度并比较：传递函数(14)是否在至少一个频率上超过阈值。
5.根据权利要求4的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：在初始化时测量反转矩(13)与所述振动之间的传递函数(14)。
6.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：在第一频率时测量该承印物加工机或该承印物加工机的一部分的振动的位置与引入用于减小该振动的反转矩(13)的位置不重合。
7.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：将承印物加工机(1)受控制或受调节地驱动到一个运行频率上。
8.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：所述振动的幅值及相位由测量来确定。
9.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：反转矩借助一个滤波器来确定，该滤波器具有与频率参数的传输函数，该频率参数相应于待补偿的振动的频率。
10.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：所述振动是一个承印物加工机的轴的振动或者两个或多于两个承印物加工机的轴的信号差的振动或该承印物加工机(1)的固有模式的振动或该承印物加工机(1)的一部分的固有模式的振动。
11.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：该振动的频率是承印物加工机的运行频率的非整数的多倍。
12.根据权利要求1或2的用于主动补偿振动的方法，其特征在于：该方法应用于不同频率的多个振动。
13.承印物加工机(1)，具有用于在承印物加工机(1)中主动补偿振动的调节装置，其特征在于：该调节装置主要用于执行根据权利要求1-12中任一项的方法，并且，当未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩(13)的幅值之间的比例的量度大于阈值(15)时，该调节装置在第一运行方式中运行，当未补偿的振动的幅值与为完全补偿所需的反转矩(13)的幅值之间的比例的量度小于阈值(15)时，该调节装置在第二运行方式中运行。
14.根据权利要求13的承印物加工机(1)，其特征在于：该承印物加工机是印刷机，印版曝光机或者是印后加工机。
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