JP2510693B2 - 印刷機械に帯状材料を制御下で供給するための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、帯状材料駆動部と、緊張ローラと、制御装
置と、差動伝動装置とを有し、前記帯状材料駆動部は、
モータ駆動されるローラにより構成され、かつ帯状材料
が周囲に巻き付けられており、前記緊張ローラは、揺動
ローラとして構成され、かつ帯状体駆動部の送り方向で
見て下流側に配置されており、前記制御装置は、帯状材
料の張力に依存して、実際値信号および目標値信号を用
い、帯状材料の巻き付けられた帯状材料駆動ローラの駆
動部を補正制御するものであり、前記差動伝動装置は、
帯状材料駆動ローラに前置接続されており、かつ少なく
とも１つの駆動部、被駆動部および制御部とを備えてい
る、印刷機械に帯状材料を制御下で供給するための装置
に関する。

従来技術 西独特許第2305249号明細書から、揺動ローラとして
構成された緊張ローラを用いて巻取紙の紙張力を一定に
保持する装置が知られている。擾乱もしくは妨害により
惹起される振れ（巻取紙張力の変動）後に、揺動ローラ
を予め定められた出発位置に戻すために、送り方向で見
て揺動ローラの上流側に軸駆動伝動装置を備えた引張ロ
ーラが設けられている。軸駆動伝動装置は、印刷機械の
主駆動部に対して付加的に、第２の反転可能な制御モー
タにより駆動され、この制御モータは、制御回路を介し
て揺動ローラに結合されている。軸駆動伝動装置によ
り、主駆動部の回転数及び制御モータの回転数が加算的
に重畳される。用いられている制御装置は、DNS測定素
子から、緊張ローラの揺動もくしは振れに比例する電圧
信号を受け、該電圧信号を、引張ローラの速度に比例す
る信号と乗算的に結合し（比例増幅し、）コントローラ
（制御装置）の速度依存比例成分は測定要素に印加され
る。

西独特許第2305249号明細書に開示されている装置に
は、印刷機械の主駆動部とは別に給電される精密回転数
制御モータを使用し、付加伝動装置に直接前置接続して
使用しなければならないという欠点がある。上記モータ
及びその回転数コントローラ（制御装置）はその機能に
基づき電力増幅段を備えねばならず、そのために製造及
び運転において相当な費用増加を齎す。他方、この目的
で必要とされる規模のモータには、その回転子が必然的
に大きな質量を有することとなり、そのため物理的慣性
に起因し制御が困難になるという欠点を免れない。

上記公知のコントローラを使用する上での別の欠点
は、引張ローラ速度に比例するが制御するべき緊張ロー
ラの揺動もしくは振れ速度には対応しない信号を用いな
ければならない点に見られる。しかしながら、この装置
の本質的な欠点は、モータ、その回転数コントローラま
たは制御装置の故障に際して引張ローラを印刷機械速度
に対応する回転数でしか駆動することができないことに
ある。すなわち、装入機構は唯一に設定された巻取伸度
でしか走行しない。しかしこの巻取伸度は、紙の種類に
依存し、印刷機械の所要の入口張力が越えられたり（薄
い紙の場合）或いは下回れたりする（厚い紙場合）。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、駆動ローラに前置接続された差動伝
動装置を有する印刷機械において、揺動可能な緊張ロー
ラを所定の出発位置に戻すための構成を提供することで
ある。

課題を解決するための手段 上記課題は本発明により、駆動ローラの駆動部は、調
整駆動装置の駆動部と力結合しており、調整駆動装置の
被駆動部は、差動伝動装置の制御部と力結合しており、
調整駆動装置には伝達比を調整するための装置が設けら
れており、該伝達比を調整するための装置は制御装置を
介して、実際位置検出装置、前記緊張ローラおよび目標
位置形成装置に接続されており、前記差動伝動装置の制
御部は、印刷機械の主駆動部の回転数に依存して可変駆
動されるように構成して解決される。

作用 本発明の利点は、制御モータ或いはコントローラが故
障した場合でも、装入装置を手動により、異なつた紙の
種類に対して必要とされる異なつた巻取紙の張力に調整
可能である点にある。

特に、制御装置の駆動は、印刷機械の主駆動部から行
われ、それにより、高価な付加的な装置の組込みを省く
ことができる。従つて、この構成によれば、製造費用が
低減されるばかりではなく、装置全体の故障確率も減少
する。更に、制御装置は堅牢で安定な系として働く。即
ち、静的にも動的にも均等な巻取紙張力を与える。本発
明の装置の格別な利点は、コントローラまたはサーボモ
ータの故障に際して、装置を、印刷機械に対し手動操作
で選択可能な一定の伸度で駆動することができる点にあ
る。この場合、揺動ローラによる動的な妨害の補償は行
われないが、長い期間の場合には異なつた紙に対する巻
取紙張力は手動で選択することができ、従つて一般的
に、故障時においても操業が可能となる。

以下、添付図面を参照し本発明の実施例について説明
する。

実施例 印刷機械の装入機構１は、２つの互いに協働する受け
ローラ2,3と紙ロール切換機構６の紙ロール４との間
に、帯状材料７（この例では巻取紙）を制御下で供給す
るための装置を備えている。この装置は、特に、押圧ロ
ーラ９と協働する引張りローラ８を具備する。

該押圧ローラ９は、装入機構１の側部フレーム10に互
いに対称的に第１の端部11で揺動自在に支承された２つ
のレバー12の中心部に回転可能に支承されている。該レ
バー12の第２の端部13はそれぞれ圧力発生装置（印刷装
置）17のピストン14にリンク連結されている。シリンダ
16及びピストン14からなる圧力発生装置17は、装入機構
１の側部フレーム10に取り付けられている。

引張りローラ８は装入機構１の側部フレーム10に回転
自在に支承されておつて、その軸ジヤーナル19は、側部
フレーム10を貫通して駆動部側に突出している。該軸ジ
ヤーナル19には、歯車21が相対的に回転しないように取
り付けられており、該歯車21は、その垂直下方に配設さ
れている歯車22と係合している。歯車22は、付加的な伝
動装置24（例えば調和駆動装置、差動歯車伝動装置、遊
星歯車伝動装置）の被駆動部23と固定的に連結されてい
る。付加伝動装置24の駆動部26は、歯車27を備えてお
り、この歯車27は、結合及び切離し可能な歯車28と噛み
合つている。該歯車28のためのクラツチは、（例えば圧
胴を清浄する目的で）印刷機械の主駆動部から装入機構
駆動部を切り離すのに用いられるものであるが、本発明
を構成するものではないので詳述は省略する。歯車28
は、軸31の歯車29と咬合し、一方、該軸31は、傘歯車伝
動装置32を介して、印刷機械の主駆動部により駆動され
る長手方向に延びる縦軸33と駆動連結されている。

付加的に設けられた伝動装置24の制御部34（波形発生
器）は、歯車36に固定的に連結されている。該歯車36
は、歯車37と噛み合い、そして歯車37は無段階調整円板
装置39（PIV伝動装置）の被駆動軸38に固定的に取り付
けられている。無段階調整円板伝動装置39の駆動軸42
は、歯車43を相対回転しないように担持しており、該歯
車43も、付加伝送装置24の被駆動軸23の歯車22と噛み合
つている。自明なように、歯車43を、付加伝動装置24の
駆動部26の歯車27と噛合関係で配設することも可能であ
る。無段階調整円板装置39は、サーボ モータ46により
駆動可能である調整装置を備えている。

サーボ モータ46は、制御装置48の電力駆動段47を介
して給電される。該サーボ モータ46に加えて、手動に
よる調整を可能にするための手動ホイール40が設けられ
ている。

巻取紙送り方向で見て、引張りローラ８の下流側に
は、第１の巻取紙案内ローラ５が設けられており、この
ローラ51は水平の巻取紙７を垂直方向下向きに偏向す
る。巻取紙７は揺動ローラとして構成されている緊張ロ
ーラ52の周囲を取り巻き垂直方向上向きに案内される。
巻取紙案内ローラ51に並置して実質的に同じ高さで、第
２の巻取紙案内ローラ53が配設されており、このローラ
53は、巻取紙17を受けローラ2,3に向かい水平に右方に
偏向する。

揺動ローラ52は、２本の水平に配設された揺動レバー
56の左端部54に回転自在に支承されている。該揺動レバ
ー56の右端部57は、それぞれ、側部が対称となるように
して、装入機構１の側部フレーム10に、角度Ψだけ揺動
可能に支承されている。それぞれ、揺動レバー56の中心
部で、ピストン棹58の第１の端部57が該揺動レバー56に
枢着されている。該ピストン棹58の第２の端部60は、ダ
イヤフラム61に固定接続されており、該ダイヤフラム61
の周辺部62はシリンダ64の内壁63に気密に固着されてい
る。シリンダ64及びダイヤフラム61から形成される空間
66は、圧力導管67を介して圧力容器68に接続されてい
る。該圧力容器68は、上記空間66に一定の圧力P_oを加え
る。この圧力P_oを種々な張引値に設定可能にするため
に、圧力容器68は調節可能なデイジタル弁69を介して圧
力源70に接続されている。

揺動ローラ52と接続されている揺動レバー56の揺動角
Ψを求めるために、揺動レバー56には、アナログ信号を
発生する光電検出器アレイ72の検知領域内に移動可能で
あるカバー板74が取り付けられている。光電検出器アレ
イ72は、カバー板により覆われる度合いに従い、揺動角
Ψに比例する電圧信号Ｕ を発生する。この電圧信号Ｕ
は制御装置48に供給される。

制御装置48は、５つのブロツクA,B,C,D及びＥに統合
される複数個の制御系を備えている。ブロツクA,B及び
Ｃは並列に接続されている。ブロツクＤは、２つのブロ
ツクＢ及びＣと直列に接続されている。ブロツクＡ及び
Ｄの出力はブロツクＥにおいて乗算的に結合される。ブ
ロツクＥの出力信号U_Eは、制御モータもしくはサーボ
モータ46の電力駆動段47に印加される。

巻取紙張力の均等性は、排他的に、揺動ローラとして
構成された緊張ローラ52により決定される。この場合、
制御装置48は、巻取紙張力の乱れを補償するために揺動
した揺動ローラ52を可能な限り迅速に所定の目標位置に
戻す働きをなす。この場合、目標位置とは、巻取紙張力
が乱れていない状態において、揺動レバー56が占める位
置として定義される。図示の実施例（第１図）において
は、この位置は、揺動角Ψ＝０における揺動レバーの水
平位置である。しかしながら、自明なことであるが、揺
動レバー56の目標位置は、他の任意の位置（例えば垂直
位置）に設定することも可能である。揺動ローラ52の戻
しは、巻取紙７を介して該揺動ローラ52と接続関係にあ
る引張りローラ８の回転数をパラメータとして行われ
る。例えば紙ロール切換に際して生ずる張力降下のよう
な巻取紙の引張状態の擾乱は、結果的に、巻取紙の張力
を維持しようとして、揺動ローラ52の目標位置から下向
きの揺動もしくは振れを惹起する。揺動ローラ52を目標
位置（水平位置）に戻すためには、引張りローラ８の回
転数を減少しなければならない。この目的で、制御装置
48は先ず、揺動ローラ位置から、無段階調整円板伝動装
置39のための調整方向を求めて、揺動ローラ位置に比例
する電圧号Ｕ から出力電圧U_Eを発生する。

上記電圧Ｕ は、更に、揺動ローラ52が、目標位置から
離れる傾向を示す際には大きな係数K₁（例えば「１」）
で評価され、そして揺動ローラが目標位置に向かつて移
動する傾向を示す時には小さい係数K₂（例えば「0.
2」）で評価される。このような異なつた評価で、揺動
ローラ52は同じ擾乱に際して漸近的に目標位置へと安定
に移動される。

ブロツクＡは、３つの制御回路要素76,77,78を含む。
制御回路要素76,77は互いに並列に接続されておつて、
加算器79により互いに正極性で結合されている。制御回
路要素78は、Ｐ−系制御要素であつて、加算器79の後流
側で、制御回路要素76,77と直列に接続されている。制
御回路要素76は、PT₁−系であり、設定可能な周波数ス
ペクトルをろ波する機能、即ち長期間に渡つて現れる擾
乱の低周波成分を比較的に大きな度合で評価する機能を
有する。制御回路要素77は、増幅機能を有するＰ−系で
ある。従つてブロツクＡは、揺動ローラの予め定められ
た目標位置からの偏差に比例する低周波数で評価された
電圧信号U_Aを発生する。

ブロツクＢは、４つの制御回路要素81乃至84を備えて
いる。制御回路要素81は、高周波妨害成分を抑圧するた
めのPT₁−系であつて、この制御回路要素81には、加算
器86の後にＰ−系として構成された制御回路要素82が続
いており、この制御回路要素82には、Ｉ−系として構成
された制御回路要素83が負帰還ループとして設けられて
いる。制御回路要素82,83は、揺動ローラ52の速度を検
出するのに必要とされる導関数を求める働きをなす。制
御回路要素82の後流側には、制御回路要素84が設けられ
ており、この制御回路要素84は、制御回路要素82の出力
信号を、揺動ローラ52の運動方向に従い、正もしくは負
の係数で評価する非線形２点コントローラの機能を有す
る。正の係数を用いての評価は、揺動ローラ52の上向き
の運動方向に際して行われ、他方、負の係数を用いての
評価は下向きの運動方向に際して行われ、この場合、運
動方向は絶対値として取り扱われて目標位置により左右
されない。

ブロツクＣは、２つの直列に接続された接続回路要素
88,89を有する。接続回路要素88は、高周波妨害成分を
抑圧するためのPT₁−系である。また、制御回路要素89
は、記号識別、即ち揺動ローラ52の実際の位置を求め
て、それに基づき正（例えば＋１）もしくは負（例えば
−１）の係数で電圧信号Ｕ の評価を行うための非線形
２点コントローラである。正の係数を用いての評価は、
例えば、揺動ローラ52が上向きに振れた場合に行われ、
負の係数を用いての評価は揺動ローラ52が下向きに振れ
た場合に行われる。

ブロツクＤは、ブロツクＢ及びＣの出力信号U_B及びU_C
を互いに論理結合する要素93,94,96から構成される検出
論理回路からなる。要素93は、論理積機能を有する判定
ゲート即ちANDゲートであり、従つて、２つの入力信号U
_B及びU_Cが正であるときには、該論理ゲートの論理積出
力信号U₉₃は正となる。２つの入力信号U_B及びU_Cのうち
の一方または双方が負である時には、論理積出力信号U
₉₃は負となる。要素94は、否定論理積機能を有するNAND
ゲートである。従つて、入力信号U_B，U_Cのうちの一方ま
たは双方が正である時には、出力信号U₉₄が負である。
他方、２つの入力信号U_B及びU_Cが双方共に負である時に
は、出力信号U₉₄は正である。要素96は論理和機能を有
する判定ゲート、即ちORゲートである。従つて、要素96
に同時に入力される２つの出力信号U₉₃及びU₉₄の一方が
正である時には、論理和出力信号U₉₆は正である。２つ
の信号U₉₃及びU₉₄が負である時には、出力信号U₉₆も負
である。

出力信号U₉₆は、制御回路要素98の入力信号である、
該制御回路要素98は、揺動ローラ52の戻し速度を制御す
る。この制御回路要素98は、非線形の２点コントローラ
から構成されておつて、揺動ローラ52がその目標位置か
ら離れる運動に際しては、入力信号U₉₆を係数K₁（例え
ば「１」）で評価し、揺動ローラ52がその目標位置に向
かつて運動する際には係数K₂（例えば「0.2」）で入力
信号U₉₆を評価する。

ブロツクＥは、ブロツクＡの出力信号U_A及びブロツク
Ｄの出力信号U_Dから、乗算された電圧信号U_Eを発生し、
この電圧信号U_Eは、電力駆動段47、可逆モータ46、揺動
ローラ52及び光電検出器アレイ72からなる制御区間99に
供給される。この制御区間99はその動作態様において二
重積分系としての機能を果たす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による装置を備えた印刷機械のための
紙装入機構の略図、第２図は用いられる制御回路要素の
伝達関数と共に制御区間及びコントローラを示すブロツ
クダイヤフラム、そして第３図は調整機構の側面図であ
る。 8,9…帯状材料駆動ローラ、７…帯状材料、24…伝動装
置、40…手動ホイール、46…可逆サーボ モータ、48…
制御装置、52…揺動ローラ、72…光電検出器アレイ、7
6,81,88…PT₁系制御回路要素、77,78…Ｐ−系制御回路
要素、83…Ｉ−系制御回路要素、79,86,…加算段、93,9
4,96…検出論理回路、84,98…非線形の制御回路要素、
A,B,C,D,E…制御ブロツク、U_A，U_B，U_C，U_D，U_E…電圧
信号、Ｕ …振れを表す電圧信号、Ψ…揺動ローラの振
れ角。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯状材料駆動部と、緊張ローラ（52）と、
   制御装置（48）と、差動伝動装置（24）とを有し、 前記帯状材料駆動部は、モータ駆動されるローラ（8,
   9）により構成され、かつ帯状材料が周囲に巻き付けら
   れており、 前記緊張ローラ（52）は、揺動ローラとして構成され、
   かつ帯状体駆動部の送り方向で見て下流側に配置されて
   おり、 前記制御装置（48）は、帯状材料の張力に依存して、実
   際値信号および目標値信号（Ｕψ）を用い、帯状材料の
   巻き付けられた帯状材料駆動ローラ（８）の駆動部を補
   正制御するものであり、 前記差動伝動装置（24）は、帯状材料駆動ローラ（８）
   に前置接続されており、かつ少なくとも１つの駆動部
   （26）、被駆動部（23）および制御部（34）とを備えて
   いる、印刷機械に帯状材料を制御下で供給するための装
   置において、 前記駆動ローラ（８）の駆動部（22、21、19）は、調整
   駆動装置（39）の駆動部（43、42）と力結合しており、 調整駆動装置（39）の被駆動部（38）は、差動伝動装置
   （24）の制御部（34）と力結合しており、 調整駆動装置（39）には伝達比を調整するための装置
   （46）が設けられており、 該伝達比を調整するための装置（46）は制御装置（48）
   を介して、実際位置検出装置（71、72）、前記緊張ロー
   ラ（52）および目標位置形成装置（57、56、54、10、5
   8、60、61、63、64、66、67、68、69、70）に接続され
   ており、 前記差動伝動装置の制御部（34）は、印刷機械の主駆動
   部（33）の回転数に依存して可変駆動されることを特徴
   とする、印刷機械に帯状材料を制御下で供給するための
   装置。
2. 【請求項２】前記制御装置（48）は、帯状材料の巻き付
   けられた緊張ローラ（52）の戻りを所定の目標位置へ、
   緊張ローラ変位（ψ）により形成された電圧信号（Ｕ
   ψ）に依存して制御するものであり、 該制御装置では３つの制御ブロックA,B,Cが並列に配置
   されており、制御ブロックA,B,Cの各々はそれぞれ１つP
   T1系回路要素（76;81;88）を有し、 制御ブロックＡでは、制御ブロックＡのPT1系回路要素
   （76）にはＰ系回路要素（77）が並列に接続されてお
   り、 加算器（79）が設けられており、 該加算器は、前記PT1系回路要素（76）とＰ系回路要素
   （77）の出力信号を加算結合し、 前記加算器（79）の下流側には別のPT1系回路要素（7
   8）が配置されており、 前記制御ブロックＢでは、制御ブロックＢのPT1回路要
   素（81）の下流側には加算器（86）が配置されており、 該加算器（86）の下流側にはＰ系回路要素が設けられて
   おり、 該Ｐ系回路要素の出力信号は結合点（87）に、加算器
   （86）の負帰還ループ介して供給され、 該負帰還ループはＩ系回路素子（83）を有し、 前記結合点（87）の下流側には非線形調整回路素子（8
   4）が配置されており、 制御ブロックＣでは、制御ブロックＣのPT1系回路素子
   （88）の下流側には非線形調整回路素子（89）が配置さ
   れており、 制御ブロックＢとＣの出力信号（U_B，U_C）は識別論理回
   路（93、94、96）により結合され、 識別論理回路（93、94、96）の下流側には非線形調整素
   子（98）が配置されており、 識別論理回路（93、94、96）を有する制御ブロックＤの
   出力信号は制御ブロックＡの出力信号と乗算結合され、 相互に結合された電圧信号（U_E）は調整駆動装置（39）
   に対する調整素子（47、46）に供給され、 調整駆動装置（39）は、駆動ローラ（８）を駆動する差
   動歯車伝動装置（24）の制御部（34）を制御する特許請
   求の範囲第１項記載の装置。
3. 【請求項３】前記駆動調整装置（39）は手動ホイール
   （40）により手動で調整することができる特許請求の範
   囲第１項記載の装置。
4. 【請求項４】駆動調整装置（39）を調整するために、無
   段階で調整可能な反転可能調整モータ（46）が設けられ
   ている特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   １項記載の装置。