CN101041287B - 用于补偿印刷机中振动的方法及印刷机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于补偿印刷机(14)中的振动的方法，该振动具有一个包括多个离散的频率分量的频谱，其中，将至少一个用于补偿该振动的至少一个离散的频率分量的反力矩引入到该印刷机(14)中，通过引入一个或多个预先确定的反力矩来补偿第一组(10)的一个或多个频率分量，通过引入一个或多个根据在该印刷机工作期间进行的至少一个信号的测量确定的反力矩来补偿第二组(12)的一个或多个频率分量，所述至少一个信号至少包括所述一个或多个频率分量。

Description

用于补偿印刷机中振动的方法及印刷机
技术领域
本发明涉及一种用于补偿印刷机中的振动的方法，该振动具有一个包括多个离散的频率分量的频谱，其中，将至少一个用于补偿该振动的至少一个离散的频率分量的反力矩引入到该印刷机中。 
背景技术
在印刷机上可出现干扰性的振动，这种振动对印刷质量具有负面影响。正是对于具有长印刷装置组即多个串联布置的印刷装置、典型地八个、十个或十二个印刷装置的单张纸印刷机需要特别高的精确度，以便例如避免在将承印物页张从引导第一页张的元件传递到引导第二页张的元件时出现的位置误差(传递误差，套准误差)。在这种敏感的机械系统中相当小的振动振幅就具有不可接受的影响。 
基本上已可通过一些结构上的措施来影响印刷机、尤其是单张纸印刷机的动力学特性，以便使共振远离干扰性振动的激励频率。并且可尝试通过结构上的措施减小或消除可能的干扰源或减小共振处的耦合常数。例如可通过工艺变化来实现共振频率移动、通过有目地选择出具体部件来实现激励降低或通过适当地替换驱动装置来实现耦合减少。最后也可进行这样的尝试，即耦合合适的相位中的各个干扰源，以便使得导致振动的各个激励的叠加尽可能最小。但可以确定的是，通常向机械装置提供的活动空间过小，以致不能使干扰降低到可接受阈值以下。 
由文献DE 19914627A1或文献US 6,401,620B1公知了用于通过 引入反力矩来补偿印刷机中的振动的方法及装置。确定印刷机的至少一个固有模态并且在印刷机的传动路径的一个在其上固有模态不为零的位置上测定及存储用于补偿整个振动的相应的反力矩。在印刷机工作中在所述位置上施加预确定的反力矩，由此使得振动最大程度地减小。在一个优选实施形式中借助于凸轮传动装置来产生反力矩。该反力矩可根据机器转速或机器频率来产生。 
由文献DE 10149525A1或文献US 2002/0158180A1公知了用于通过引入反力矩来补偿印刷机中的振动的另一种方法及另一种装置。直接地或间接地测量振动频谱的至少一个、优选所有频率分量并且给所述频率分量中每一个与其它频率分量无关地这样由一个直接地或间接地作用在机器轴上的执行机构叠加一个频率相同的具有确定振幅及相位的相应的反力矩、尤其是基本上的谐波力矩，使得在该频率下振动的振幅减小。在一个优选实施形式中使用了用于补偿相对于机器频率非整数阶次的振动的技术理论。 
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于通过引入一个或多个反力矩来补偿印刷机中的振动的方法，在该方法中可用多个低成本的执行机构来抑制该振动。 
根据本发明，该任务通过本发明的用于补偿印刷机中的振动的方法来解决。本发明的有利的进一步构型属于本发明的技术方案。 
本发明提出了一种用于补偿印刷机中、尤其是单张纸印刷机中的振动、尤其是扭转振动的方法，该振动具有一个包括多个离散的频率分量的频谱，在根据本发明的该用于补偿振动的方法中，将至少一个用于补偿该振动的至少一个离散的频率分量的反力矩引入到该印刷机、尤其是该单张纸印刷机中。通过引入一个或多个预先确定的反力 矩来补偿第一组的一个或多个频率分量，通过引入一个或多个根据在该印刷机工作期间进行的至少一个信号、即一个或多个信号的测量所确定的反力矩来补偿、尤其是优选完全地或精确地补偿第二组的一个或多个频率分量，所述一个或多个信号至少包括所述一个或多个频率分量。 
本发明的构思在于，使用这样的措施来补偿印刷机中的振动、尤其是扭转振动，在该措施中，该振动的各个频率分量被划分成多个、优选两个组或类。考察在补偿方法未作用时印刷机的频谱，并且进行确定的频率分量的编入或划分。为这些类中的每一个都选择一个对于尽可能完全补偿的目的最佳适配的补偿措施，由此使出现的总振动振幅减小到最低程度。以有利的方式用尽可能低的成本来抑制该振动。反力矩以理想方式具有相对于待补偿的振动这样在数值上适配的振幅及反相位，使得相叠加的振幅尽可能地小、优选消失(至零)。 
在此情况下，该振动可以是整个印刷机的振动或一个印刷机部分、例如一个滚筒的轴的振动。该轴可以是一个被直接或间接驱动的轴。该振动例如可涉及位置、速度或加速度。该振动例如也可以是一个所谓的虚拟机器轴的振动，即两个机器部分之间的相对位置、相对速度或相对加速度的振动。 
用于第一组的预确定的反力矩的变化曲线可通过硬件或在印刷机的控制单元中通过软件存储并且供补偿使用。被测量的信号可以是至少一个机器转动发送器的信号、例如用于机器转速的发送器的信号。 
根据本发明，用于补偿该第一组的一个或多个频率分量的、所述一个或多个预先确定的反力矩按照文献DE 19914627A1或文献US6,401,620B1的技术教导仅可在该第一组、即仅振动的频率范围的一部分或子集方面转用，而不能例如转用于整个振动。文献DE 19914 627A1或文献US 6,401,620B1的全部公开内容通过明确的参考而记录在本说明书的公开内容中。 
根据本发明，用于补偿该第二组的一个或多个频率分量的、所述一个或多个根据在印刷机工作期间进行的至少一个至少包括所述一个或多个频率分量的信号的测量所确定的反力矩按照文献DE 10149525A1或文献US 2002/0158180A1的技术教导仅可在该第二组、即仅振动的频率范围的另一部分或另一个子集方面转用，而不能例如转用于整个振动。文献DE 10149525A1或文献US 2002/0158180A1的全部公开内容通过明确的参考而记录在本说明书的公开内容中。 
在本发明的方法的一个优选实施形式中，该第二组仅包括一个或多个不包括在该第一组中的频率分量。此外或作为对此的替换方案，在根据本发明的方法的一个优选实施形式中，该第一组的频率分量及该第二组的频率分量共同形成该频谱的主要部分或刚好形成该频谱。对于该“主要部分”应理解为对于将该振动抑制到可接受阈值以下不能忽略的频谱成分。 
在根据本发明的用于补偿振动的方法的一个有利构型中，该第一组的该或这些频率分量是机器频率的整数倍(通常包括1在内，优选大于1)，该第二组的该或这些频率分量是机器频率的非整数倍。机器频率或驱动装置频率、尤其主驱动装置频率尤其涉及转速、节拍或样本速度。 
优选在根据本发明的用于补偿振动的方法中，该第一组的该或这些频率分量是与负载关系重大的频率，该第二组的该或这些频率分量是与套准关系重大的频率。如果频率相对机器频率具有的整数阶次，需要高的力矩来补偿并且是确定的，因为在印刷机工作前频率分量的振幅及相位可确定，则这些频率与负载关系重大。如果频率相对机器频率具有非整数阶次，需要低的力矩、典型地仅几牛顿米来补偿并且 不可预先确定或是样本所特有的，因为该振动的频率分量的振幅及相位需在印刷机工作期间个别地确定及补偿，则这些频率与套准关系重大。 
在将振动的频谱分解成频率分量并且将这些频率分量划分成组时，仅需考虑那些通常低频的分量就足够，这些低频的分量可激励印刷机的低的固有模态、尤其是第一及第二固有频率，即充分地接近印刷机的共振。高频的分量通常相对于其它分量很少并且通常无需考虑。换句话说，振动可基本上、即在对于振动补偿的运用可接受的误差区间内通过低频的频率分量来代表。 
在根据本发明的方法中可在根据该印刷机的固有模态之一的振幅变化曲线选择出的位置上引入该第一组的该或这些频率分量的所述(预先确定的)反力矩和/或引入该第二组的该或这些频率分量的根据所述信号确定的所述反力矩。 
在根据本发明的方法中优选所述信号的测量相对于该第二组的频率分量的振幅及相位的确定包括至少一个正交相关性。此外或作为对此的替换方案，在根据本发明的方法中可借助于一个或多个机械装置来产生及引入所述一个或多个预先确定的反力矩。所述一个或多个机械装置可以是凸轮传动装置、尤其是盘形凸轮。所述凸轮传动装置、尤其是盘形凸轮可这样构造，使得它们周期性地以一个或多个整数倍(通常包括1在内，优选大于1)的机器频率起作用。作为对一个或多个机械装置的替换方案，对于电动驱动、对于执行机构的控制可使用一个或多个电气凸轮、尤其是周期性的控制曲线，由此借助于一个或多个电气凸轮来产生及引入一个或多个预先确定的反力矩。根据本发明所使用的电气凸轮尤其可与机器频率相关地、即与机器速度相关地构造。 
此外或作为对此的替换方案优选的是，该第二组的所述一个或多 个根据测量来确定的反力矩仅当与所述反力矩相应的频率分量与该印刷机的固有频率共振时引入。换句话说，离散的振动补偿优选仅当真正需要它时才工作或接入，因为要预期对印刷机产生影响。 
对振动的频率分量达到印刷机的固有频率或固有模态(Eigenmoden)的激励可能性的考虑也可称为模态附加或模态补偿。根据本发明尤其可进行与套准关系重大的(非整数的)和/或与负载关系重大的(整数的)频率分量的模态补偿。 
此外或作为对此的替换方案优选的是，该第一组的所述一个或多个预先确定的反力矩在该印刷机的印刷装置排的始端和/或终端的附近或基本上在所述始端和/或终端上尤其是通过具有存储的力矩变化曲线的装置来引入，该第二组的所述一个或多个根据测量来确定的反力矩在该印刷机的印刷装置排的中间附近或基本上在中间尤其是借助于印刷机的主电动机引入。对于第一组频率分量、尤其是与负载关系重大的即需要高补偿力矩的频率分量，印刷装置组的始端和/或终端附近的杠杆臂特别有利于补偿所述与振动关联的固有模态。在使用印刷机的主电动机的情况下，尤其是对于第二组频率分量、优选对于与套准关系重大的频率分量，实际上通过所述驱动装置就可提供一个执行机构而无需附加硬件或硬件变化。但显然作为对此的替换方案也可使用一个附加执行机构。 
此外或作为对此的替换方案有利的是，在根据本发明的方法的一个优选构型中，该第二组的所述一个或多个频率分量由设置在该印刷机的彼此不同的位置上的至少两个发送器或传感器的信号的差值求得。 
在根据本发明的方法的一个有利的进一步构型中，不仅所述预先给定的反力矩中至少一个而且所述根据所述信号确定的反力矩中至少一个共同地通过一个执行机构来引入。换句话说，为了补偿而待在 一个位置上引入到印刷机中的用于两个类的反力矩可借助于印刷机的同一个执行机构来施加。所述反力矩可接入到执行机构的驱动力矩。尤其是该执行机构可位于印刷机的印刷装置排的始端或终端的附近。 
结合根据本发明的构思还涉及印刷机、尤其是单张纸印刷机。根据本发明的方法尤其可在平版印刷机或胶版印刷机中使用。该印刷机可以是多色印刷机，尤其是具有多个串联的印刷装置，典型地具有4、6或8个印刷装置。该印刷机可优选加工作为承印物的纸或硬纸板。根据本发明的印刷机具有适合于或被构造用于执行根据本发明的方法的用来补偿振动的装置，该振动具有一个包括多个离散的频率分量的频谱，并且该印刷机具有至少一个执行机构，用于将至少一个用来补偿该振动的至少一个离散的频率分量的反力矩引入到该印刷机中。该印刷机可在一排印刷装置的端部上各具有至少一个执行机构，用来引入一个或多个预确定的用于第一组频率分量的反力矩，并且该印刷机可基本上在印刷装置组或该印刷机的中间具有至少一个执行机构，所述至少一个执行机构尤其可以是该印刷机的主驱动装置，借助于所述主驱动装置可引入一个或多个用于第二组频率分量的反力矩。该印刷机可具有至少一个、优选至少两个发送器或传感器，它们这样设置该印刷机中，使得它们不位于这样的位置上，在这些位置上，与振动关联的固有模态为零。这些发送器尤其可以是转动发送器。 
附图说明
借助于下面参照附图进行的说明来描述本发明的其它优点和有利的实施形式以及进一步构型。附图表示： 
图1一个单张纸印刷机的示例性的典型的振动频谱的示意性定性视图；及 
图2根据本发明的印刷机的一个实施形式的示意性视图。 
具体实施方式
图1表示一个具有多个印刷装置的单张纸印刷机的示例性的典型的振动频谱的示意性定性视图。以相对于机器频率ωM的相对频率f的函数的形式画出了振幅A在适当单位(appropriate units，a.u)下的数值。该频谱具有多个振幅不同的离散的频率线。存在这样一些频率分量，这些频率分量是机器频率ωM的整数倍(包括1在内)。此外存在这样一些频率分量，这些频率分量不是机器频率ωM的整数倍。非整数的频率分量的振幅明显地小于整数的频率分量的振幅。频谱的频率分量之和随着频率的增大而趋向抗振动，这就是说，振动可以以足够的精确度通过低的频率分量来描述。在图1中具体示出的例子中仅具有可达七倍于机器频率ωM的频率分量。根据本发明，对于用来补偿的方法，在一个优选的实施形式中以下列方式进行频谱的按组的划分：在第一组10中编入整数的频率分量，而第二组12由非整数的频率分量组成。为了抑制第一组10的整数的且相对强的频率分量，根据本发明使用预确定的反力矩。为了补偿第二组12的非整数的且相对弱的频率分量，根据本发明使用由测量求得的反力矩。 
频率分量的绝对频率随着机器频率ωM变化。一个频率分量的振幅也可以以机器频率ωM的函数变化。通常事实上整数的力矩的振幅变化在用于整数的频率分量的频率的函数中或者不存在或者在所需精度的范围内可以忽略地小。刚好当一个频率分量与印刷机的固有频率共振时，即刚好当该频率分量的频率与一个固有振动的频率接近或足够一致时，该频率分量获得特别的意义，因为这时尤其可出现导致印刷机振动的共振激励。在实践中已证实：典型地仅一个或几个振动激励成分、即仅一个频率分量或几个频率分量与固有频率具有共振。 在这种状况下，印刷机的振动特性仅通过单一一个频率来确定，该频率的振动需被抑制。 
图2是根据本发明的印刷机14的一个实施形式的示意性视图，该印刷机在此是一个单张纸印刷机，具有六个印刷装置16、一个续纸器28及一个收纸器30。该印刷机14可在一个固有模态18中被激励作振动，其结果尤其是干扰(振动激励成分)的共振频率分量的参照图1所述的影响。 
目标在于补偿固有模态18的振动，以便产生该固有模态的减小的或补偿的振动20。根据本发明，印刷机14为此在一排印刷装置16的端部上具有用于产生预确定的反力矩的机械装置32，这里为两个凸轮传动装置，如文献DE 19914627A1或文献US 6,401,620B1中详细说明的。这些位置相对于所示的固有模态18的振幅变化曲线是特别有利的。反力矩的频率与机器频率成比例，尤其是机器频率的多倍(包括1在内)。反力矩的振幅可以是恒定的：通过预确定的反力矩来补偿由具有恒定力作用或力矩作用的振动激励成分产生的振动，由此，用于补偿所需的振幅不随机器频率变化。 
此外，借助于一个发送器22来转换对于振动典型的信号并将其输送给一个调节装置24。借助于该调节装置24可计算出用于补偿所需的反力矩。该反力矩被接入到主驱动装置26的驱动力矩，由此引起对固有模态18的振动的补偿。振动及由反力矩引起的反向振动优选应相互抵消，至少是合成的总振动应低于一个可接受阈值。发送器22尤其是当振动激励或振动激励成分的频率与固有模态18的频率共振时可测量信号。发送器22的位置有利地这样选择，使得固有模态的待测量的振动在测量位置上具有明显的振幅变化量而非零值。对于两个或多个发送器信号的差值测量应注意：有利地存在两个或多个发送器信号的各个信号振幅的明显差值变化量。在根据本发明的印刷机 的一个未在图中示出的进一步构型中也可为多个固有模态优化地各设置和分析处理多个发送器。 
参考标号清单 
10        第一组的频率分量 
12        第二组的频率分量 
14        印刷机 
16        印刷装置 
18        固有模态 
20        固有模态的补偿的振动 
22        发送器 
24        调节装置 
26        主驱动装置 
28        续纸器 
30        收纸器 
32        用于产生反力矩的机械装置 
A         振幅 
f         相对于机器频率的相对频率 
ωM       机器频率 

Claims (13)

1.用于补偿印刷机(14)中的振动的方法，该振动具有一个包括多个离散的频率分量的频谱，其中，将至少一个用于补偿该振动的至少一个离散的频率分量的反力矩引入到该印刷机(14)中，其特征在于：通过引入一个或多个预先确定的反力矩来补偿第一组(10)的一个或多个频率分量，通过引入一个或多个根据在该印刷机工作期间进行的至少一个信号的测量确定的反力矩来补偿第二组(12)的一个或多个频率分量，所述至少一个信号至少包括所述一个或多个频率分量。
2.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：该第二组(12)仅包括一个或多个不包括在该第一组(10)中的频率分量。
3.根据以上权利要求中一项的用于补偿振动的方法，其特征在于：该第一组(10)的频率分量及该第二组(12)的频率分量共同形成该频谱的主要部分或刚好形成该频谱。
4.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：该第一组(10)的所述一个或多个频率分量是机器频率(ωM)的整数倍，该第二组(12)的所述一个或多个频率分量是机器频率(ωM)的非整数倍。
5.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：该第一组(10)的所述一个或多个频率分量是与负载关系重大的频率，该第二组(12)的所述一个或多个分量是与套准关系重大的频率。
6.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：在根据该印刷机(14)的固有模态(18)之一的振幅变化曲线选择出的位置上引入该第一组(10)的所述一个或多个频率分量的所述反力矩和/或引入该第二组(12)的所述一个或多个频率分量的根据所述信号确定的所述反力矩。
7.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：所述信号的测量相对于确定该第二组(12)的频率分量的振幅及相位包括至少一个正交相关性。
8.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：借助于一个或多个机械装置(32)或借助于一个或多个电气凸轮来产生及引入所述一个或多个预先确定的反力矩。
9.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：该第二组(12)的所述一个或多个根据测量来确定的反力矩仅当与所述反力矩相应的频率分量与该印刷机(14)的固有频率共振时引入。
10.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：该第一组(10)的所述一个或多个预先确定的反力矩在该印刷机(14)的印刷装置排(16)的始端和/或终端上引入，该第二组(12)的所述一个或多个根据测量来确定的反力矩在该印刷机(14)的印刷装置排(16)的中间附近引入。
11.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：该第二组(12)的所述一个或多个频率分量由设置在该印刷机(14)的彼此不同的位置上的至少两个发送器的信号的差值求得。
12.根据权利要求1的用于补偿振动的方法，其特征在于：不仅所述预先给定的反力矩中至少一个而且所述根据所述信号确定的反力矩中至少一个共同地通过一个执行机构来引入。
13.印刷机(14)，该印刷机具有用于补偿振动的装置，该振动具有一个包括多个离散的频率分量的频谱，并且该印刷机具有至少一个执行机构(26)，用于将至少一个用来补偿该振动的至少一个离散的频率分量的反力矩引入到该印刷机(14)中，其特征在于：所述用于补偿的装置适于执行根据以上权利要求中一项的方法。
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