CN1451535A - 印刷材料加工机的滚筒振动的补偿 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种借助配置的、作用于角度量上的致动器(6)对一个印刷材料加工机(1)中该角度量的振动补偿的装置(9)，其中对该补偿装置(9)输入代表角度量变化的信号及该补偿装置(9)产生一个用于致动器(6)的输出信号。本发明的特征在于：补偿装置(9)具有至少一个传递函数或传递函数和形式的滤波器(13)，所述传递函数的频率参数相应于待补偿的振动频率，通过该滤波器的作用在至少一个待补偿的离散频率上从该信号中获得该补偿装置(9)的输出信号。

Description

印刷材料加工机的滚筒振动的补偿

技术领域

本发明涉及一种借助配置的、作用于角度量上的致动器对一个印刷材料加工机中该角度量的振动补偿的装置，其中对该补偿装置输入代表角度量变化的信号及该补偿装置产生一个用于致动器的输出信号。

背景技术

在一个印刷材料加工机、尤其是印张或成幅材料加工印刷机中与一个角度量、一个旋转角度或一个滚筒的角度信号的机器频率相比振动的非整数周期的阶将影响印刷材料依次印刷的题材的精度。该影响可能导致印刷问题，尤其是所谓的“复像(Dublieren)”。尤其在一个印刷材料加工机、特别是一个印刷材料加工机的两个或多个印刷装置组的机械去耦合部分之间，这种影响是严重的。在一个第一滚筒及一个第二滚筒的圆周上由振动引起的转动角度差的波动在印张传送中将直接导致分开工作的印刷装置之间的印张传送角度上圆周跑偏的增大。

对于一个用各电动机驱动的印刷机，例如在DE 197 40 153 Al中已公开了借助调节电路对每个电动机进行调节，通过该调节可补偿周期性的振动。在该周期性补偿调节器中，对输入到一个调节机构转矩给定值接入另一转矩值，后者由处理给定值-实际值的差值的补偿调节器来确定或由转矩给定值及角速度或转角的实际值来求得。在该方案中为了保证稳定性需要一个动态的过程模型。并且调节与高的计算成本相关。此外还有，采样时间必需选择得这样长，即可取得待补偿振动的多个周期延续时间，这在印刷机速度可变时是有问题的。

在申请号为DE100 53 237.1及申请日为2000年10月26日的在先申请的文件中公开了一种用于补偿机械振动的方法，尤其用于补偿一个机器轴、一个滚筒的旋转振动，或补偿由一个或多个转轴的一个或多个坐标值计算的信号、尤其是两个实际机器轴的坐标之间的差值。该旋转振动在频谱上表现为离散频率分量，及每个频率分量通过基本上相同频率的谐波转矩以一定幅值及相位进行补偿，其方式是直接或间接地借助一个致动器在机器轴上输入该谐波转矩。所说明的方法需要知道用于待补偿频率的基础过程的放大倍数及相位移，以便能施加适当强度及相位的谐波转矩。

发明内容

本发明的任务在于，减小或消除印刷材料加工机、尤其是印刷机中一个或多个滚筒上不希望有的振动。

该任务将通过具有权利要求1特征的一种补偿装置来解决。本发明的其它有利构型描述在从属权利要求及并列独立权利要求中。

根据本发明，借助配置的、-最好在补偿装置后面的-作用于角度量上的致动器对一个印刷材料加工机中该角度量的振动补偿的装置具有至少一个传递函数或传递函数和形式的滤波器，所述传递函数的频率参数相应于待补偿的振动频率，通过该滤波器的作用在至少一个待补偿的离散频率上从输入补偿装置的信号中获得该补偿装置的用于致动器的输出信号，该输入补偿装置的信号代表角度量变化、确切地说代表角度量的值随时间变化的曲线或角度量值随时间的改变。该角度量可以是一个滚筒的转动角度或一个第一滚筒与一个第二滚筒的转动角度差。

通常所出现的振动可描述为离散的，如同由具有各离散频率的振动相叠加而构成。可足够精确地用有限数目的振动来代表所出现的振动。已知道，所出现的振动与印刷材料加工机的工作状态相关。在此情况下，有特别强影响的一个参数是印刷速度。

用于根据本发明的补偿装置所需的频率参数或是可预调节的或在印刷材料加工机工作期间可调节或可改变的。调节例如可基于工作状态、例如反映在机器控制中的工作状态来进行。机器控制可与根据本发明的补偿装置形成功能连接及影响或改变频率参数。尤其是所述频率参数可以是与速度有关的。

根据本发明的补偿装置能以有利及简单的方式用于补偿与机器频率相关的振动的整数或非整数的阶(Ordnung)。对于该补偿装置不需要精确知道过程参数。因此即使在强波动的过程(过程参数，过程传递函数)时也可实现稳定。为了保证稳定，仅需要知道过程参数的稳定区域。该补偿装置的一个实施形式以很小计算成本包括一个第二阶的滤波器。该补偿装置可尤其有利地用于补偿其能量小于角度量旋转运动的能量的振动。

根据本发明，在对一个印刷材料加工机中角度量的振动补偿的方法中，通过用一个致动器这样地作用于该角度量，以使得该角度量的振动减小，其中确定一个代表角度量变化的信号及该信号被输入补偿装置中以产生一个用于致动器的输出信号。通过至少一个传递函数或传递函数和形式的滤波器的作用，在至少一个待补偿的离散频率上由该输入信号获得该补偿装置的输出信号，所述传递函数的频率参数相应于待补偿的振动频率。

在根据本发明的补偿装置的一个优选实施形式中，用于每个待补偿频率的传递函数是谐波的，即一个正弦或余弦函数或相应移相的函数。各传递函数被描述在拉普拉斯域(S域，对于连续信号)中或在Z域中。拉普拉斯变换及Z变换的基本数学特性例如被概括在I.N.Bronstein及K.A.Semendjajew著的“数学手册”中，第24版，1989年，德国，Harri Deutsch，Thun及Frankfurt am Main。

代表角度量变化的信号可以是一个时间序列，即在各个时刻上确定的或采样的信号序列。换句话说，该代表信号可由在各个时刻上的一系列(优先时间配置的)角度量测量值组成。实际角度量变化可在离散的样本上得知。对此变换地，也可产生连续的代表信号。一个代表信号可由角度发送器发生。也可使信号直接或间接地，即未处理或未修改地，或处理或修改地输入到补偿装置。例如需要处理(修改)来补偿测量的系统误差(校准)。在根据本发明的方案中采样时间可与待补偿振动的周期无关并最好是无关的。

在一个有利实施形式中，补偿装置包括一个计算装置，其中一个程序在该计算装置中运行，该程序至少具有一个程序段，在该程序段中通过传递函数对所述代表信号的作用由该代表信号获得输出信号。换句话说，传递函数可被存储在一个存储器中及一个程序具有根据计算规则的步骤，如通过转换由所述代表信号获得输出信号。尤其是作为相应于传递函数的差分方程的输出信号计算将由一个或多个时刻上的输入信号值及选择地由一个或多个在先时刻上的输出信号值来进行。

在本发明的一个构型中，为了确保稳定性，在补偿装置中至少对滤波器前置或后置了一个线性的移相元件。滤波器及移相元件也可组合在一起。换言之，移相元件可被包含在滤波器中。移相元件可作用于一个离散频率，作用于多个离散频率或作用于连续频率。换言之，对于待补偿频率可设置一个移相元件，或一个移相元件作用在至少多个待补偿频率上。

代替使用移相元件，补偿的稳定性也可通过谐波传递函数相位的选择来保证。

根据本发明的用于角度量振动补偿的补偿装置可在用于印刷材料加工机的角度量的调节装置中这样与调节单元相配，即补偿装置的输出信号与调节单元的输出信号相叠加。该调节装置设有一个角度量发送器、一个调节单元、一个作用于角度量的致动器。在此，在根据本发明的调节装置中所述代表信号是角度量值或角度量变化值或角度量加速度的值。最好调节单元具有一个用于角度量的代表信号的实际值的输入端及一个用于角度量的代表信号的给定值的输入端。

换句话说，根据本发明的、对一个印刷材料加工机中角度量的调节方法通过用一个致动器这样地作用于该角度量，以使得该角度量的实际值与给定值的差被减小，该方法包括通过根据本发明的补偿方法对角度量的振动的补偿。

与根据本发明的补偿装置及根据本发明的调节装置相关的还有具有至少一个滚筒的印刷材料加工机中的根据本发明的印刷装置。它的特征在于：设有根据本发明的一个补偿装置和/或根据本发明的一个调节装置，该调节装置配置给滚筒。对此变换地，在具有至少一个第一滚筒及一个第二滚筒的印刷材料加工机中的根据本发明的印刷装置可设有根据本发明的一个补偿装置和/或根据本发明的一个调节装置，该调节装置配置给第一滚筒及第二滚筒。

印刷装置组包括多个印刷装置。最好印刷装置组的这些印刷装置彼此相邻。换句话说，印刷材料沿其传输路径从一个印刷装置到另一印刷装置传送地通过印刷机。根据本发明的、在具有在第一印刷装置中的至少一个第一滚筒及在第二印刷装置中的一个第二滚筒的印刷材料加工机中的印刷装置组包括：根据本发明的一个补偿装置和/或根据本发明的一个调节装置，该调节装置配置给第一滚筒及第二滚筒。

通过振动的减小尤其可达到第一及第二滚筒同步的改善。这在一个印张印刷机中可特别有利于两个印刷装置的两个机械上无连接的滚筒之间、一个印刷装置组中的两个印刷装置之间或两个印刷装置组之间的印张传送。

根据本发明的补偿装置或根据本发明的调节装置可应用在具有连续轮列的印刷机中或应用在具有分开轮列的印刷机中。换言之，在一个印刷机中可具有印刷装置或印刷装置组之间的分隔点，其中这些印刷装置或印刷装置组的驱动装置彼此分开。这些印刷装置或印刷装置组可分别考虑具有一个或多个驱动装置。

根据本发明的印刷机具有至少一个根据本发明的印刷装置和/或根据本发明的印刷装置组。此外可对此变换地，根据本发明的印刷机具有一个或多个分隔位置，这些分隔位置分别构成印刷装置或印刷装置组之间的边界及通过它们可在机械上非精确同步的滚筒之间传送印刷材料，在每个分隔位置上分别具有一个第一滚筒及一个第二滚筒，该分隔位置位于所述滚筒之间，在该印刷机中可设有根据本发明的一个补偿装置和/或根据本发明的一个调节装置，该调节装置配置给第一滚筒及第二滚筒。

换句话说，根据本发明的、具有至少一个第一滚筒及一个第二滚筒的印刷机，其中第二滚筒与第一滚筒机械上去耦合，其特征在于：设有根据本发明的一个补偿装置，该补偿装置配置给第一滚筒及第二滚筒，和/或根据本发明的一个调节装置，该调节装置配置给第一滚筒及第二滚筒。根据本发明的、具有至少一个第一滚筒的印刷机的特征在于：设有根据本发明的一个补偿装置，该补偿装置配置给第一滚筒，和/或根据本发明的一个调节装置，该调节装置配置给第一滚筒。

该印刷机可以是成幅材料加工机(卷筒纸轮转加工机)或印张加工机。该机器可借助不同的方法印刷。尤其是，这些印刷方法可涉及直接或间接的平版印刷，胶版印刷，柔版印刷等。典型的印刷材料为纸，硬纸板，纸盒板，有机聚合物薄膜等。

附图说明

现在将借助以下附图及对它们的描述来说明本发明的其它优点及有利的实施形式及进一步构型。附图为：

图1：根据本发明的补偿装置的结构的概要图，

图2：根据本发明的补偿装置结构一个有利的进一步构型的概要图，

图3：具有分开的轮列、两个调节装置及一个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机的一个区段，

图4：具有分开的轮列、两个调节装置及两个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机一个实施形式的一个区段，

图5：具有分开的轮列、两个调节装置及两个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机另一实施形式的一个区段，

图6：具有一个调节装置及一个根据本发明的用于一个滚筒的振动补偿装置的印刷材料加工机另一实施形式的一个区段，

图7：具有两个滚筒、对每个滚筒配置一个调节装置及一个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机的实施形式的一个区段，

图8：具有用于卷筒纸轮转印刷机的一个滚筒的、根据本发明的振动补偿装置的调节装置的实施形式，

图9：具有一个调节装置及一个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机另一实施形式的一个区段，及

图10：具有一个调节装置及一个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机的另一实施形式。

具体实施方式

图1表示根据本发明的补偿装置的结构的概要图。在描述该简单的实施形式以前，将作出一些原理性的说明。

在根据本发明的补偿装置中将对一个信号产生影响。该补偿装置最好包括一个谐波传递函数，它的角频率相应于待补偿的角频率ω_n。尤其是该谐波传递函数是一个余弦传递函数或一个正弦传递函数或一个余弦传递函数与一个正弦传递函数的加权的和。对于普遍的传递函数没有专门的限制但为简明起见首先观察余弦函数。在拉普拉斯域中该补偿装置的余弦函数表示为： $G_{\mathrm{Rn}}\left(s\right)=k_n\frac{s}{s^2+{{\mathrm{\ω}}_n}^2}-----\left(1\right)$ 在待补偿的角频率ω_n上具有两个边界稳定的极S_1/2＝±i·ω_n及由此基于一个内部干扰模型(i是虚数单位)。因此不需要精确的过程认识。这里过程被称为从补偿装置9的输出端到补偿装置9输入端的传递函数。在合适的典型设计中当角频率大于100S^-1时才达到-90°的相位移。根据内干扰模型原理(Internal Model Principle)，当在该补偿装置中包括一个干扰模型及闭合的补偿回路稳定时，正弦干扰才完全被消除-换句话说，适配给定值0。对于采样时间T的采样系统该余弦传递函数在Z域中表示为 $G_{\mathrm{Rn}}\left(z^{-1}\right)=k_n\frac{1-b_n{z}^{-1}}{1-{2b}_n{z}^{-1}+z^{-2}}-----\left(2\right)$ 并有b_n＝coS(ω_nT).                         (3)其中在等式(2)中一个保持机构未被模型化。对于每个采样步骤k，补偿装置的输出量y(k)可由时间步骤k及k-1的输入量u(k)和由时间步骤k-1及k-2的输出量y(k)根据下列计算规则来确定：y(k)＝k_n(u(k)-b_nu(k-1))+2b_ny(k-1)-y(k-2)       (4)在该关系式中可清楚看出，待补偿的角频率的阶可为整数或非整数的。对于与速度相关的机器阶r的补偿，所属的角频率表示为：ω_n＝2π·r·v/3600，                              (5)其中v表示平均的机器速度、单位为每小时印张，及阶r表示待补偿的振动频率与机器印刷频率的比例。典型地，印刷材料加工机具有一个调节器，它将平均机器速度作为给定速度。为了补偿固定的阶r，在平均速度或给定速度改变时，根据等式(3)的参数b_n必需用等式(1)，(2)或(4)来重新计算。该补偿装置不需要费事的三角函数计算便可实现正弦干扰的消除，及由此可与简单的调节计算器相关地使用。在使用具有固定相位的谐波传递函数、例如余弦或正弦传递函数时，在小放大系数的情况下在过程相位180°的大范围中稳定性有效。通过适合的移相元件可使过程的相位始终适配，以致它位于该稳定区域中。

在闭合的补偿回路所需稳定性方面应指出，该传递函数对于角频率ω_n具有无限的放大系数及对于其它频率具有与k_n相关的放大系数，后者随着待补偿的角频率与所考虑频率之间的差而下降。因此对于足够小的k_n将减小对待补偿的角频率的考虑。当对于待补偿的角频率过程相位移在-90°至+90°的范围中时，将通过补偿回路中符号的变号来保证稳定性。当致动器对补偿轴相对刚性地连接时，这通常对于小的阶是可被满足的。如果相位移在-180°至0°的范围中时，则可通过在补偿装置的前或后连接一个微分机构来达到+90°的相升高。这尤其对于高阶是适合的，因为对此该过程典型地具有负号的相位移。一个微分机构的使用相应于使用速度信号而非角度信号来补偿。通过接入一个用于待补偿角频率的移相元件可对于任意阶工作在-90°至+90°的稳定范围中。对于移相元件的选择仅需要过程的与频率相关的相位移的一般知识。过程参数的振动因此是不重要的。

也可替换使用固定相位的谐波传递函数与在稳定区域中移动过程相位的移相元件的组合，不使用移相元件而通过下列形式的谐波传递函数的相位_n的选择来实现稳定性：

对于小kn及根据在补偿频率上测量的过程相位 来进行的_n的选择也可在过程相位振动±90°情况下得到稳定性。换句话说，通过根据在补偿频率上的过程相位来选择谐波传递函数的相位，则可这样置于180°的稳定范围中，即过程的测量相位也位于该范围中。如果谐波传递函数的相位选择得等于在补偿频率上的过程测量相位，则该相位位于180°稳定范围的中间。

根据本发明的使用谐波传递函数的补偿方案根据内部干扰模型(Internal Model Principle)很普遍地适用于时间上连续的或离散的信号的多种传递函数G_R，它们包括作为组成部分的正弦或余弦传递函数，及由此可产生用于补偿所需的角频率ω_n的谐波信号分量。尤其是用下列余弦传递函数或下列正弦传递函数、必要时使用保证稳定性的移相元件Gv(z)可实现补偿：

具有静态放大系数0的在s域中的余弦传递函数 $G_K\left(s\right)=k_R\frac{s}{s^2+{\mathrm{\ω}}_n^2};$

带有保持机构及具有静态放大系数0的在z域中的余弦传递函数 ${\mathrm{HG}}_K\left(z\right)=k_R\frac{\sin {\mathrm{\ω}}_{n}T}{{\mathrm{\ω}}_n}\·\frac{z^{-1}-z^{-2}}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}$ (其中 ${\mathrm{HG}}_K\left(z\right)\widehat{=}{G}_K\left(s\right)$ )；

具有静态放大系数k_RT/2的在z域中的余弦传递函数 $G_K\left(z\right)=k_{R}T\frac{1-z^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}$ (其中G_K(z)≈HG_K(z))；

及在z域中无保持机构无静态放大系数的余弦传递函数 $G_{\mathrm{Ko}}\left(z\right)=\frac{k_{R}T}{2}\frac{1-z^{-2}}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}$ (其中G_Ko(z)＝G_K(z)-k_RT/2)。对于小的采样时间T，G_K(z)的补偿功能相应于G_K(s)及HG_K(z)的补偿功能。但是G_K(Z)的静态放大系数(对于ω→0)不为0，而是

，具有对机器调节不希望的影响的可能性。通过从G_K(z)中减去该静态放大系数得到具有静态放大系数0的G_Ko(z)。

具有静态放大系数

的在s域中的正弦传递函数 $G_S\left(s\right)=k_R\frac{{\mathrm{\ω}}_n}{s^2+{\mathrm{\ω}}_n^2};$ 无静态放大系数的在s域中的正弦传递函数 $G_{\mathrm{So}}\left(s\right)=-\frac{k_R}{{\mathrm{\ω}}_n}\·\frac{s^2}{s^2+{\mathrm{\ω}}_n^2}$ (其中 $G_{\mathrm{So}}\left(s\right)=G_S\left(s\right)-\frac{k_R}{{\mathrm{\ω}}_n}$ )；带有保持机构及具有静态放大系数 的在z域中的正弦传递函数 ${\mathrm{HG}}_S\left(z\right)=k_R\frac{1-\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T}{{\mathrm{\ω}}_n}\·\frac{z^{-1}+z^{-2}}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}$ (其中 ${\mathrm{HG}}_S\left(z\right)\widehat{=}{G}_S\left(s\right)$ )；带有保持机构无静态放大系数的在z域中的正弦传递函数 ${\mathrm{HG}}_{\mathrm{So}}\left(z\right)=-\frac{k_R}{{\mathrm{\ω}}_n}\·\frac{1-z^{-1}(1+\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T)+z^{-2}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}$ (其中 ${\mathrm{HG}}_{\mathrm{So}}\left(z\right)={\mathrm{HG}}_S\left(z\right)-\frac{k_R}{{\mathrm{\ω}}_n}$ )；无保持机构具有静态放大系数 $\frac{k_{R}T}{2}\cot \frac{{\mathrm{\ω}}_{n}T}{2}$ 的在z域中的正弦传递函数 $G_S\left(z\right)=k_{R}T\frac{z^{-1}\sin {\mathrm{\ω}}_{n}T}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}$ (其中G_s(z)≈HG_s(z))；

及无保持机构无静态放大系数的在z域中的正弦传递函数 $G_{\mathrm{So}}\left(z\right)=-\frac{k_{R}T}{2}\cot \frac{{\mathrm{\ω}}_{n}T}{2}\·\frac{1-{2z}^{-1}+z^{-2}}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}$ (其中 $G_{\mathrm{So}}\left(z\right)=G_S\left(z\right)-\frac{k_{R}T}{2}\cot \frac{{\mathrm{\ω}}_{n}T}{2}$ )。对于补偿，该补偿装置的输出量y(k)可使用z传递函数： $G_R\left(z\right)=k_R\frac{b_0+b_1{z}^{-1}+b_2{z}^{-2}}{1+a_1{z}^{-1}+a_2{z}^{-2}}-----\left(7\right)$ 在每个采样步骤k中由在先的输出量y(k-1)及y(k-2)和当前输入量u(k)及在先的输入量u(k-1)及u(k-2)根据y(k)＝k_R(b₀u(k)+b₁u(k-1)+b₂u(k-2))-a₁y(k-1)-a₂y(k-2)    (8)递归地来计算。

在不用移相元件Gv(z)及小k_R的情况下，使用余弦传递函数大致对于在补偿角频率上从-90°至+90°的过程相位移_p可得到稳定性，而使用正弦传递函数大致对于在补偿角频率上从0°至+180°的过程相位移_p可得到稳定性。因此无移相元件的正弦传递函数与具有产生-90°相位移的负差商 $G_v\left(z\right)=-\frac{1-z^{-1}}{T}$ 的余弦传递函数相似地用作移相元件。换句话说，传递函数可借助适合的移相元件彼此转换。例如，无保持机构及具有该移相元件的余弦传递函数： $G_v\left(z\right)G_K\left(z\right)=-k_R\frac{1-z^{-1}(1+\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T)+z^{-2}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T}{1-{2z}^{-1}\cos {\mathrm{\ω}}_{n}T+z^{-2}}={\mathrm{\ω}}_n\·{\mathrm{HG}}_{\mathrm{So}}\left(z\right)-----\left(9\right)$ 直到角频率ω_n上直接对应于具有保持机构无静态放大系数的正弦传递函数HG_So(z)。不使用附加的移相元件时是余弦还是正弦传递函数更适用，这取决于印刷材料加工机上的过程。

不使用移相元件时，通过选择余弦或正弦传递函数，分别用符号+及-来补偿也可实现稳定性，例如通过：其中

是在补偿频率上在-180°…..+180°范围中测量的过程相位移_P。对于小放大系数k_R两种可能性均保证了稳定性。对于大的k_R，是否得到稳定性取决于过程。

在该方法的一个有利的进一步构型中，在小放大系数k_R情况下，也不使用移相元件，通过根据在补偿频率上测量的过程相位移

加权地对过程的任何相位移并列使用正弦及余弦传递函数，该方法可实现对过程相位移_P的振动的最大稳定性。为此，带有

的余弦传递函数及带有 的所属正弦函数被加权。一方面在加权情况下，即使在补偿频率上相对测量的

过程相位移_P波动达到±90°时也可得到补偿的稳定性。另一方面，在给定放大系数上如果

即在补偿频率上过程的测量相位移与实际相位移相一致，补偿最大速度地投入。

对于上述无保持机构的在z域中的余弦传递函数及相应的正弦传递函数作为合成的谐波传递函数例如可得到：

对于无保持机构及无静态放大系数的z传递函数可得到：

对于具有保持机构的合成z传递函数相应地得到：

及

而对于在s域中连续信号的传递函数可得到：

及

在补偿频率上合成的所属正弦及余弦传递函数的比例： $\underset{\mathrm{\ω}\→{\mathrm{\ω}}_n}{\lim }\frac{G_K\left(s\right)}{G_S\left(s\right)}=\underset{\mathrm{\ω}\→{\mathrm{\ω}}_n}{\lim }\frac{G_K\left(s\right)}{G_{\mathrm{So}}\left(s\right)}=\underset{\mathrm{\ω}\→{\mathrm{\ω}}_n}{\lim }\frac{{\mathrm{HG}}_K\left(z\right)}{{\mathrm{HG}}_S\left(z\right)}=\underset{\mathrm{\ω}\→{\mathrm{\ω}}_n}{\lim }\frac{{\mathrm{HG}}_K\left(z\right)}{{\mathrm{HG}}_{\mathrm{So}}\left(z\right)}=\underset{\mathrm{\ω}\→{\mathrm{\ω}}_n}{\lim }\frac{G_K\left(z\right)}{G_S\left(z\right)}=\underset{\mathrm{\ω}\→{\mathrm{\ω}}_n}{\lim }\frac{G_{\mathrm{Ko}}\left(z\right)}{G_{\mathrm{So}}\left(z\right)}=i$ 总为虚数单位i，以使得这些函数在那里相互正交及具有相同量值。通过这些函数的选择的加权相加形成了谐波总传递函数，它们被调整用于在补偿频率上具有相位移 的过程。

对于衰变时间常数T_A-它表示在多少时间后干扰幅值衰减到e^-1≈37％，在过程的放大系数 ${\hat{k}}_P=k_P$ 及相位移 完全已知的情况下对于小k_R， $T_A\≈\frac{2}{k_R{k}_P}$ 适用。相反，在使用上述余弦传递函数时在近似的稳定性上该关系为

及在使用上述正弦传递函数时这些关系式允许根据测量的放大系数

及过程相位移

以及可选择的衰变时间常数T_A来确定补偿的单值参数。

图1表示一个补偿装置9的实施形式，它具有多个并联作用的、各设有谐波传递函数的滤波器13，这些谐波传递函各具有不同的与待补偿振动相应的一个频率参数。在滤波器13的输入端输入代表角度量变化的、带有待补偿振动的信号。各滤波器13的输出彼此相加。因此其和构成了补偿装置9的总输出。印刷材料加工机的控制装置14与滤波器13相连接。待补偿的阶需要时可与速度相关地由控制装置14预给定和/或计算。谐波传递函数的参数、尤其是式(3)中的b_n可在控制装置14中或在补偿装置9的计算装置中确定。也可设计，控制装置14不是预给定阶而是预给定角频率和/或通过印刷材料加工机上的测量装置来确定，-如果出现固定频率的干扰的话。

图2是根据本发明的补偿装置结构的一个有利构型的概要图。具有传递函数的滤波器13的前面各设有移相元件12。移相元件12最好是一个线性机构，它将影响后置滤波器13角频率上的相位。这里应注意，移相元件视设计而定仅影响待补偿角频率上的相位或可影响任何角频率上的相位。当然，重要的仅是用于待补偿的角频率的相位移。控制装置14确定移相元件的结构或参数，尤其是角频率及幅值以及相位移的方向。相位移的简单传递函数例如为全等，即系数1(无相位移)，或微分(相位移+90°)或反相(相位移+180°)或微分再反相(相位移-90°)。在一个极其简单的构型中，选择两种可能性，即系数1或通过控制装置的微分。在一个普遍的构型中，用于任何相位移的移相元件12可根据由过程产生的相位移在0°与360°之间的整个角度范围中调节。在使用余弦传递函数时最好使用相位移可从0°至+90°调节的移相元件。

图3概要地表示具有分开的轮列、两个调节装置及一个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机1的一个区段。该图示的有利实施形式涉及具有多个印刷装置及多个滚筒3的一个印张印刷机的两个引导印张的滚筒、即第一滚筒4与第二滚筒5之间的传递位置。轮列在第一滚筒4与第二滚筒5之间被分开。第一滚筒4借助一个调节单元8及第一致动器6进行角度调节，在简单实施例中用电动机作为致动器。第二滚筒5同样借助一个调节单元8及第二致动器7进行角度调节，在简单实施例中用电动机作为致动器。这些调节单元8被输入代表所属滚筒的角度量(角度参数值)的变化的信号，例如是由角位置发送器获得的。调节单元8可为简单的差分调节器或包括复杂变换(积分，微分等)的调节器。对所属滚筒的角度量起作用的致动器6，7在第一实施形式中为所属滚筒的专用驱动器，在第二实施形式中为所属滚筒的附加辅助驱动器，它们由一个主驱动器带动。调节单元8被输入一个代表信号的给定值，即角度量给定值10。这里及在下面与图示实施形式相关地仅涉及角度量给定值。但显然，对于每个滚筒可预给定用于滚筒专门角度量的不同给定值并相应地输入到调节单元8。为了减小或消除影响第一滚筒4与第二滚筒5之间的印张传送的重复精度的振动的干扰阶(stoerendeOrdnungen)，对补偿单元9输入滚筒4与滚筒5之间角度差或与此线性相关的量、即用于角度差的度量(见补偿单元9前的求差点)。补偿单元9的输出信号与调节单元8的输出信号相叠加(见调节单元8后的求差点)。显然，可对此变换地，在第一滚筒4的调节单元8的输出信号上进行该叠加。在图示情况下可清楚看到，各个信号部分地进行相加及部分地相减。有利地，这里所提出的实施形式仅需要一个补偿单元9，借助它干扰的振动阶可直接地从目标量中消除。这能以高的精度来实现。

图4是一个印刷材料加工机1的一个实施形式的一个区段，该机器具有多个印刷装置2及多个滚筒3、其中具有分开的轮列、两个调节装置及两个根据本发明的振动补偿装置。与图3中所示实施形式的角度差的补偿不同，在图4的实施形式中以专用角度量分开补偿第一滚筒4与第二滚筒5之间传递位置上的振动。在该实施形式中将有利地减小或消除滚筒4，5的绝对角度量振动，需要时甚至对包括第一或第二滚筒的两个机器部分补偿，它与图3的实施形式中相对角度量振动的减小或消除不同。借助两个补偿单元9直接在目标量中进行补偿，每个补偿单元9配置给一个调节单元8。该实施形式对于第一滚筒4及第二滚筒5是对称的：对每个滚筒4，5配置了一个调节单元8，对调节单元输入代表滚筒角度量的信号(角度量的值)及一个角度量给定值10。与各调节单元8并连地设有一个补偿单元9，它的输出信号与调节单元的输出信号相叠加(调节单元8后的求差点)。叠加的信号将输入第一致动器6或第二致动器7。

图5表示包括多个印刷装置2及滚筒3的印刷材料加工机1另一实施形式的一个区段，具有分开的轮列、两个调节装置及两个根据本发明的振动补偿装置。用于在两个印张引导滚筒之间的传递位置上补偿振动的该实施形式中，一方面对第一滚筒4及第二滚筒5进行分开的补偿，而另一方面也对角度差-这里例如表示对第二滚筒5-进行相对补偿。该实施形式以有利方式将绝对减小振动与相对减小振动(印张传送的重要角度量)相结合。对第一滚筒4配置了一个调节单元8，对该调节单元8输入代表第一滚筒4角度量的信号(角度量值)及一个角度量给定值10。对调节单元8并联地设置一个补偿单元9，它的输出信号与调节单元的输出信号在调节单元8后的求差点上相叠加。该叠加信号将输入到第一致动器6。对第二滚筒5也配置了一个调节单元8，对该调节单元8输入代表第二滚筒5角度量的信号(角度量值)及一个角度量给定值10。滚筒4与滚筒5之间的角度差或一个与此线性相关的量、即一个用于角度差的度量在一个求差点输入到补偿单元9。该补偿单元9的输出信号与调节单元8的输出信号在第二滚筒5的调节单元8后的求差点上相叠加。该叠加信号将输入到第二致动器7。

图6表示包括多个印刷装置2及滚筒3的印刷材料加工机1另一实施形式的一个区段，它具有一个调节装置及一个根据本发明的用于一个滚筒的振动补偿装置。该实施形式的印刷材料加工机1可具有一个连续的轮列或一个断续的轮列。根据本发明的补偿装置9及根据本发明的具有调节单元8及补偿装置9的调节装置的使用不被限制在印张引导滚筒之间的传送点上的振动减小，而可普遍地用于滚筒振动的调节或补偿的改善，这些滚筒例如为印版滚筒、传输滚筒或橡皮布滚筒或压印滚筒以及输墨装置和/或润版装置中的辊及滚子。在图6中表示出具有用于第一滚筒4的并列补偿的一个调节装置的例子：借助一个角度位置发送器产生代表角度量变化的信号(角度量值随时间的变化)，该信号与一个角度量给定值10共同输入到调节单元8中。该调节单元可为简单的差分调节器或包括复杂变换(积分，微分等)的调节器。该代表角度量变化的信号也并列地输送给补偿单元9。该补偿单元的输出信号与调节单元8的输出信号在调节单元8后的求差点上相叠加。该叠加信号将输入到第一致动器6。因为待补偿的频率或补偿单元9的待补偿的频率是可调节的，不仅可补偿与机器频率相比非整数阶的振动而且也可补偿整数阶的振动。

图7表示印刷材料加工机1的一个实施形式的一个区段，该机器具有至少两个印刷装置2、对每个印刷装置配置一个调节单元8及根据本发明的用于一个滚筒的补偿单元9的振动补偿。借助这种实施形式可有利地减小或甚至消除轮列中的振动。在轮列的不同位置上设置致动器6、例如各个电动机，这些电动机分别作用在滚筒4上。为了避免轮列中齿轮上齿面变更，致动器6将譬如通过电动机平均转矩的选择这样地调节，即印刷材料加工机1的能流从不改变符号。对每个滚筒4配置一个调节单元8，对该调节单元输入代表所属滚筒4的角度量的信号(角度量值)及一个角度量给定值10。对各调节单元8分别并联设置一个补偿单元9，它的输出信号与调节单元8的输出信号在调节单元8后的求差点上相叠加。该叠加信号将输入到第一致动器6。

图8是具有用于卷筒纸轮转印刷机的一个滚筒5的、根据本发明的振动补偿的调节装置的实施形式的概要图。该实施形式是要说明，本发明的应用不被限制于印张印刷机上。对滚筒5配置一个调节单元8，对该调节单元输入代表滚筒5的角度量的信号(角度量值)及一个角度量给定值10。对调节单元8并联地设置一个补偿单元9，它的输出信号与调节单元8的输出信号在调节单元8后的求差点上相叠加。该叠加信号将输入到致动器7。借助根据本发明的补偿单元9不仅可减小或消除与机器频率相比非整数阶的振动而且也可补偿整数阶的振动。

图9表示具有一个调节装置及一个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机1的另一实施形式的一个区段。该实施形式特别有利的是，在无分开的轮列的印刷材料加工机中进行第一固有频率附近的振动补偿，因为这里在整个机器中的第一固有频率(开口端上的振动波幅及其间的振动波节)可在很大程度上被消除。在此，设有转角发送器的滚筒在机器端部的附近。设有多个印刷装置2及多个滚筒3的印刷材料加工机1具有一个补偿装置9，在它的输入端输入第一滚筒4及第二滚筒5的转角发送器的转角位置的信号差。该补偿装置9的输出信号被从调节单元8的输出信号中减去，对该调节单元8输入待补偿的第三滚筒15的角度位置信号及一个角度量给定值。借助第一致动器6进行调节，它作用在第三滚筒15上。通过根据图9的装置可在确定的补偿结构中、尤其用第一固有频率附近的补偿频率以有利的方式仅用一个调节机构如主电动机实现在图7的实施形式中所要达到的补偿结果。

图10表示具有一个调节装置及一个根据本发明的振动补偿装置的印刷材料加工机1的另一实施形式。该实施形式对于非第一固有频率附近的阶、尤其是对于比第一固有频率低的频率的干扰补偿有利。设有多个印刷装置2及多个滚筒3的印刷材料加工机1具有一个补偿装置9，在它的输入端输入第一滚筒4的转角发送器的转角位置的信号。该补偿装置9的输出信号被从调节单元8的输出信号中减去，对该调节单元8输入待补偿的滚筒5的角度位置信号及一个角度量给定值。借助一个第一致动器6进行调节，它作用在滚筒5上。

应再次强调指出，有利的是，视待补偿频率的不同，具有不同配置的实施形式可以是不同的。对整个被考察振动的根据情况的考虑方法允许对有利结构作出推断：一个振动的测量和/或补偿在那些点上是困难的，在这些点上振动具有波节或仅有很小的幅值。

Claims (19)

1.借助配置的、作用于角度量上的致动器(6)对一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动进行补偿的补偿装置(9)，其中对该补偿装置(9)输入代表角度量变化的信号及该补偿装置(9)产生一个用于所述致动器(6)的输出信号，其特征在于：

补偿装置(9)具有至少一个传递函数形式或传递函数和形式的滤波器(13)，所述传递函数的频率参数相应于待补偿的振动频率，通过所述滤波器的作用在至少一个待补偿的离散频率上由所述输入信号获得该补偿装置(9)的所述输出信号。

2.根据权利要求1的用于一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的补偿装置(9)，其特征在于：该角度量是一个滚筒(4，5)的转动角度或一个第一滚筒(4)与一个第二滚筒(5)的转动角度差。

3.根据权利要求1或权利要求2的用于一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的补偿装置(9)，其特征在于：用于每个待补偿频率的传递函数是谐波的并且总是描述在Z域中或在S域中。

4.根据权利要求3的用于一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的补偿装置(9)，其特征在于：用于每个待补偿频率的传递函数是一个谐波的传递函数。

5.根据权利要求4的用于一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的补偿装置(9)，其特征在于：该传递函数是一个余弦传递函数或一个正弦传递函数或一个余弦传递函数与一个正弦传递函数的加权的和。

6.根据以上权利要求中一项的用于一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的补偿装置(9)，其特征在于：代表角度量变化的信号是一个时间序列，即在各个时刻上确定的信号序列。

7.根据以上权利要求中一项的用于一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的补偿装置(9)，其特征在于：补偿装置(9)包括一个计算装置，其中一个程序在该计算装置中运行，该程序至少具有一个程序段，在该程序段中通过传递函数对所述代表信号的作用由该代表信号获得所述输出信号。

8.根据以上权利要求中一项的用于一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的补偿装置(9)，其特征在于：在补偿装置(9)中至少对滤波器(13)前置或后置了一个线性的移相元件(12)或在该滤波器(13)中包含一个线性的移相元件(12)。

9.用于一个印刷材料加工机(1)中的角度量的调节装置，具有一个角度量发送器、一个调节单元(8)、一个作用于角度量的致动器(6)，其特征在于：该调节装置具有根据以上权利要求中一项的对角度量的振动的补偿装置(9)，其中该补偿装置(9)的输出信号与调节单元(8)的输出信号相叠加。

10.根据权利要求9的用于一个印刷材料加工机(1)中的角度量的调节装置，其特征在于：所述代表信号是角度量值或角度量变化值或角度量加速度的值。

11.根据权利要求9或权利要求10的用于一个印刷材料加工机(1)中的角度量的调节装置，其特征在于：调节装置(8)具有一个用于角度量的代表信号的实际值的输入端及一个用于角度量的代表信号的给定值的输入端。

12.具有至少一个滚筒(4)的印刷材料加工机(1)中的印刷装置(2)，其特征在于：设有根据权利要求1至8中一项的一个补偿装置(9)和/或根据权利要求9至11中一项的一个调节装置，该装置配置给滚筒(4)。

13.具有至少一个第一滚筒(4)及一个第二滚筒(5)的印刷材料加二机(1)中的印刷装置(2)，其特征在于：设有根据权利要求1至8中一项的一个补偿装置(9)和/或根据权利要求9至11中一项的一个调节装置，该装置配置给第一滚筒(4)及第二滚筒(5)。

14.具有在第一印刷装置(2)中的至少一个第一滚筒(4)及在第二印刷装置(2)中的一个第二滚筒(5)的印刷材料加工机中的印刷装置组，其特征在于：设有根据权利要求1至8中一项的一个补偿装置(9)和/或根据权利要求9至11中一项的一个调节装置，该装置配置给第一滚筒(4)及第二滚筒(5)。

15.印刷机(1)，其特征在于：具有根据权利要求12或13的一个印刷装置(2)和/或根据权利要求14的印刷装置组。

16.具有至少一个第一滚筒(4)及一个第二滚筒(5)的印刷机(1)，其中第二滚筒与第一滚筒(4)机械上去耦合，其特征在于：设有根据权利要求1至8中一项的一个补偿装置(9)和/或根据权利要求9至11中一项的一个调节装置，该装置配置给第一滚筒(4)及第二滚筒(5)。

17.具有至少一个第一滚筒(4)的印刷机(1)，其特征在于：设有根据权利要求1至8中一项的一个补偿装置(9)和/或根据权利要求9至11中一项的一个调节装置，该装置配置给第一滚筒(4)。

18.对一个印刷材料加工机(1)中角度量的振动补偿的方法，其中通过用一个致动器(6)这样地作用于该角度量，以使得该角度量的振动减小，其中确定一个代表角度量变化的信号及该信号在补偿装置(9)中被处理以产生一个用于致动器(6)的输出信号，其特征在于：

通过至少一个传递函数或传递函数和形式的滤波器在所述输入信号上的作用在至少一个待补偿的离散频率上获得该补偿装置(9)的输出信号，所述传递函数的频率参数相应于待补偿的振动频率。

19.对一个印刷材料加工机(1)中角度量的调节方法，其中通过用一个致动器作用于该角度量，以使得该角度量的实际值与给定值的差减小，其特征在于：

通过根据权利要求18的补偿方法对角度量的振动进行补偿。

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