JP4709365B2 - 被印刷体処理機械のユニットの移動速度の制御方法と装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前堤項に記載の、移動速度が第1の測定装置によって監視される、被印刷体処理機械のユニットの移動速度を制御する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
欧州特許出願公開明細書０７９９７８３Ａ２号には、パイル支持プレートの移動速度が位置依存的に設定された最大値をちょうど上回った瞬間に評価ユニットから回線を介して信号を受け取る監視装置を含む、パイル昇降駆動装置の制御装置が記載されている。この場合、駆動モータが監視装置によって停止させられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した制御装置の欠点は、監視装置が故障したときに二次的な障害が起こる場合があることである。
【０００４】
本発明はさらに請求項６の前堤項に基づく、被印刷体処理機械のユニットの移動速度を制御する装置であって、現在のユニットの移動位置に依存して制御可能であるユニットを駆動するモータと、現在の移動位置を検出する角度発生器とを備えている装置も対象としている。
【０００５】
このような装置はたとえば角度発生器が絶対角度発生器として構成されている、上に掲げた明細書に記載されている制御装置である。パイル支持プレートを駆動する駆動モータは、パイル支持プレートの全移動経路が角度発生器のロータの回転を完全には惹起しないように、減速装置を介して角度発生器と連結されている。
【０００６】
本発明の目的は、機械の高い動作安全性が与えられる、被印刷体処理機械のユニットの移動速度を制御する方法と、この方法を実施するのに適した装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記目的は請求項１の構成要件を備えた方法によって、および請求項２の構成要件を備えた装置によって達成される。
【０００８】
本発明による方法は、
移動速度が追加的に機械の第２の測定装置によって監視され、
第1の測定装置の故障によって高くなりすぎた前記ユニットの移動速度が第２の測定装置によって認識され、第２の測定装置が前記ユニットを駆動するモータを少ない回転数に切り換え、または停止させ、
移動速度が第1の測定装置によって、２つの対置された最終位置の間に位置するユニットの全移動区間にわたって監視されるとともに、ユニットに固定された歯車が別の歯車と噛み合う直前にユニットが通過する領域である、移動区間の臨界の部分区間でだけ、第２の測定装置によって監視され、
前記機械が障害なく作動しているとき、移動速度が前記機械の第1の測定装置によって、およびこれに依存することなく働く第２の測定装置によって同時に監視される、
ことを特徴とする。
【０００９】
機械が障害なく作動しているときは少なくとも一時的に両方の測定装置による移動速度の並行監視が行われるので、第1の測定装置が故障した場合でもそれによって引き起こされる障害、たとえば機械の操作者が挟まれたりその他の傷害を受けたり、機械の連結可能な歯車伝動装置の歯が欠けたりするといった障害が確実に回避される。
【００１０】
本発明による装置は、角度発生器が相対角度発生器として構成され、該相対角度発生器は、３６０°の領域にユニットの全移動経路の特定の一部だけが結像されるロータを含み、ユニットが最終位置からユニットの反対の最終位置へ移動するときにロータが複数回の完全な回転を行うように、ロータにユニットが伝動装置を介して駆動可能に結合されており、前記ユニットの移動速度を監視する第1の測定装置が、角度発生器の形態の第1のコントロール装置と、この第1のコントロール装置と接続された第1のコンピュータとで構成されており、前記ユニットの移動速度を監視する第２の測定装置が、前記ユニットの上に設けられたカムで押されている間、作動するスイッチの形態の第２のコントロール装置と、この第２のコントロール装置と接続された第２のコンピュータとで構成されている、ことを特徴とする。
【００１１】
相対角度発生器のロータの３６０°の領域に、ユニットの全移動経路の特定の一部だけが結像され、すなわち全移動経路が結像されるのではない。
【００１２】
【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。
【００１３】
図１には、印刷機として構成された被印刷体処理機械１が部分図で示されている。この部分図は、機械１が複数のオフセット印刷ユニットと並んで含んでいるニス引きユニットを示している。ニス引きユニットには、個々の構成要素は詳しくは図示しない垂直方向に移動可能なユニット２が属している。その構成要素の一つとしては、この場合機械１のフレーム２０に支持された圧胴の上に載せられている、枚葉紙状の被印刷体にラッカーを塗布するための塗り胴がある。
【００１４】
圧胴から大きく引き戻され、フレーム２０に固定された上側のストッパで規定され、センサ３で検知される垂直方向の上側の最終位置にユニット２が移動しているとき、塗り胴は手作業で洗浄をするために楽に手が届き、こうした洗浄のとき塗り胴は、電気的補助モータによって切換可能なクラッチを介してゆっくりと回転させられる。補助モータおよびクラッチ、ならびに印刷時に塗り胴に塗料を供給する、ラッカー槽の中に配置されている水元ローラと、この水元ローラおよび塗り胴と転動接触している調量ローラとで構成されている供給装置は、同様にユニット２の構成要素である。
【００１５】
フレーム２０に固定された下側のストッパで規定され、さらに別のセンサ４で検知される下側の最終位置にユニット２が変位しているとき、塗り胴は圧胴の近くに位置しており、これと回転不能かつ同軸に結合された歯車１９および塗り胴と同軸かつ回転不能に結合されている歯車１８は、上側の最終位置のときとは異なり、互いに噛み合っている。塗り胴は歯車の噛み合いが達成される前にクラッチの解除によってフレーム固定された補助モータから連結解除されているので、塗り胴は印刷時には相互に噛み合っている歯車１８および１９を介して、圧胴を駆動する機械１の電気主モータによって圧胴とともに回転駆動可能である。
【００１６】
ユニット２を移動させるため、このユニットは回転するブラシギヤを有している電気モータ５によって、フレーム２０に支持された歯付きホイール６，７と、これらのホイールによって案内される多関節かつそれによって柔軟な、チェーンとして構成されている引張手段８とからなる伝動装置を介して駆動可能である。モータ５によって駆動されるホイール６は引張手段８を駆動し、引張手段８を介してホイール７を駆動する。ユニットに下側から通じている引張手段８の区域の端部は引張手段８を張力のもとに保持している引張負荷可能かつコイル状のばね９を介してユニット２に固定され、またユニット２の重量によって負荷されて上側からユニット２に通じている区域の端部がユニット２に固定されていることによって、引張手段８はユニット２によって閉じられている。
【００１７】
モータ５はユニットを上下動させるために多相の速度プロフィル（図２参照）に従って、２つのコントロール装置１０および１１と、２つのコンピュータ１２および１３と、出力増幅器１５と、両センサ３および４とで構成される電子制御装置によって制御される。コントロール装置１０はコンピュータ１３とともにユニットの移動速度を測定する第1の測定装置を構成し、第2のコントロール装置１１はコンピュータ１２とともに、第1の測定装置とは関わりなく、かつ一時的にこれと並行作動しながらユニット２の移動速度を測定する第2の測定装置を構成している。それぞれ１つのマイクロプロセッサを含む２つのコンピュータ１２および１３はシリアルバス１４（いわゆるＳバス）を介して相互に命令や状態メッセージを交換するために接続されている。モータ５に電流を送り、そのためにこれと電気回線ｅによって接続されている出力増幅器１５（いわゆる出力最終段）は、さらに別の電気回線ｃ，ｄおよびｆによってコントロール装置１０およびコンピュータ１２および１３と接続されている。センサ３および４はコントロール装置１１と同じく回線ａおよびｂによってコンピュータ１２および１３と接続されている。
【００１８】
図１では制御装置の電気回線は、図を見やすくするために、まとめられた回線束として描かれている。回線ａおよびｂはいずれも３極であり、回線ｃは１極、回線ｄは３４極、回線ｅは２極、回線ｆは４極である。
【００１９】
センサ３および４はこれらの間で移動経路の下側４分の１に配置されたコントロール装置１１と同じく、それぞれフレーム２０に固定された機械的に作動可能なスイッチとして構成されており、その通電は、ユニット２によって一時的にスイッチが押された状態では押されていない状態と違ってたとえば遮断されている。押しボタンに類似しているコントロール装置１１のキー１６を操作するため、ユニット２はたとえば２０．２ｍｍの公知の切換長さＬを備えた面取りされたカム１７を備えており、このカムはユニット２が切換長さＬを超えてコントロール装置１１の前を移動する間にキー１６を押し戻し、それにより、キー１６がこの前を移動する切換長さＬの範囲から出て再び自動的にばね作用で突出し、それによってコントロール装置１１が元の状態に切り換わるまで、コントロール装置１１を特定の切換状態に保つ。コントロール装置１０は増分発生器として構成され、厳密に言えば２チャンネルの回転速度発生器の形をとる角度発生器として構成されており、その構造について理解してもらうために以下に短く説明する。この回転速度発生器は、モータ５によって回転可能かつその軸と回転不能かつ同軸に結合されているとともにマーキングでコーディングされたロータ２３を備えた、光学的なパルス発生器である。このロータ２３は、マーキングとしてのスリットを備えたディスクとして構成されている。これらのスリットは一定の相互間隔で、ディスクの回転軸を中心として同軸に延びる列としてディスクに刻まれており、ディスクが回転すると、光バリヤ（Ｌｉｃｈｔｓｃｈｒａｎｋｅｎ）の形をとる、ディスクの円周方向で互いに角度オフセットされて定置に配置された光学的な２つのセンサによって走査され、これらのセンサのそれぞれはディスクが１回転するたびにスリットごとに信号を生成する。順次発せられるこれらの信号は回転速度発生器に組み込まれた増幅回路によって、互いに９０°の位相ずれをもつ２つの方形信号に変換される。このようにしてディスクのすべてのスリットが、ディスクが１回転するたびに順次光学センサによって走査される。電子制御装置は、両方の方形信号のどちらが他方よりも先行している方形信号であり、どちらが後続している方形信号であるかを手がかりにして、モータのその都度の最新の回転方向を認識する。別の言葉で言うと、回転速度発生器によってそのロータ２３（ディスク）が１回転するたびに１つのマーキング（スリット）ごとに２つの信号が生成され、これらの信号のその都度の位相ずれ方向は、モータ５のその都度の回転方向とユニット２のその都度の移動方向とに対応している。両方の周期的な方形信号の少なくとも一方の周波数を基に、電子制御装置がモータ５の回転数を算出する。このとき制御装置はユニット２がその移動経路にわたって一方の最終位置から他方の最終位置まで移動すると、値「１」を大きく上回る数の、ディスクによって行われる回転数をカウントする。
【００２０】
構造に関してはほんのわずかだけ、そして機能原理に関してはこれまで説明してきた機械１の構成と実質的に変わらない変形例では、部品３，４，１１および１７が代替の取付位置に配置される。これらの代替の取付位置は、移動して配置された部品の最初と同じ数字にアポストロフィを付けることで図示されている。さらに改良された変形例には部品２１’および２２’も属している。符号２１’はホイール６と、したがって引張手段８と駆動可能に連結された歯車伝動装置であり、これには歯車２２’が付属しており、この歯車はカム１７’と回転不能に連結されているので、このカムは減速によって完全な１回転を行わない歯車２２’と一緒に回転する。フレーム２０に支持された歯車２２’はユニットの移動方向に応じて時計回りまたは反時計回りに回転する。カム１７’のあらかじめわかっている切換長さは、改良された変形例においては円弧長さであって、この長さを越えてカム１７’はその揺動経路に配置されたコントロール装置１１’を作動させる。ユニット２がその下側の最終位置にいるとき、カム１７’はセンサ４’を作動させる転換点へと揺動している。ユニット２がその上側の最終位置にいるとき、カム１７’はセンサ３’を押圧した状態に保つ。
【００２１】
次に、図示した装置による本発明の方法の実施について説明する。
【００２２】
図２には、曲線点Ａ’からＨ’が性能グラフの形でソフトウェアとしてコンピュータ１３に記憶されているモータ５の回転数曲線が描かれている。曲線点Ａ’からＨ’の間に位置する曲線点は、コンピュータ１３が補間によって算出する。曲線区間Ａ’−Ｂ’およびＧ’−Ｈ’は、改良された（３’，４’，１１’および１７’の構成）実施形態の場合にのみ適用される。このときモータが始動するとＨ’からＧ’へ向かう曲線区間の範囲内で引張手段８の張りが起るが、ユニット２はさしあたり曲線点Ｇで占めているその下側の最終位置から動くことはない。Ｇ’からＨ’の曲線領域の範囲内で、モータ５が停止すると、ユニット２が上昇したときにその重量を支持する引張手段８の、負荷がかかっている車間部の緩みが起こり、ユニット２が上昇したときに緩み車間部として機能する引張手段８の区域によってばね９の緊張が起こるが、ユニット２は曲線点Ｇ’ですでにその下側の最終位置に達していてこの位置を越えてさらに移動することはない。引張手段８に生じたユニット２に対する先行経路と後続経路は、引張手段８と歯車伝送装置２１を介して連結されていて、ユニット２がその各最終位置に達した後にカム１７’がそれぞれのセンサ３’または４’を作動させる前にまだ一区間だけ後から走行するカム１７’では、それぞれ８ｍｍのユニット２の見かけ上の移動距離として考慮される。曲線点Ａ’はユニット２の上側の最終位置を表しており、この位置でユニットはぴんと張られた引張手段８に懸架される。改良されていない機械１（３，４および１７の構成）を対象とする曲線は、図２に示すグラフには一点鎖線で描き込まれており、その意味から曲線点Ｂ’からＧ’に対応する曲線点ＢからＧを含んでいる。
【００２３】
ユニット２がその上側の最終位置Ｂ’から移動し始めると、目標回転数はユニット２の位置の一次関数としてこの位置の上方を直線的に上昇していき、ついには曲線点Ｃ’の位置２２０．１６ｍｍで最大の回転数である１分あたり３０００回転に回転に達し、これは１秒間あたりにすると５０回転である。この回転数でユニット２は下方へ向かい、曲線点Ｄ’で達する位置６９．８ｍｍへ移動する。この曲線点以降、回転数は、曲線点Ｇ’で位置０ｍｍでユニット２がその下側のストッパに載ったときに、モータ５によって１分あたり５００回転の回転数、つまり１秒あたり８，３回転の回転数が達成されるように減少する。ユニット２が移動すると、コンピュータ１３はコントロール装置１０とセンサ３および４を利用してユニット２の位置と速度を検出し、その回転数と姿勢をカスケード制御の原理に従って制御する。コンピュータ１２はコンピュータ１３に対してユニット２を上昇および下降させる命令を送り、コントロール装置１１を利用しながらユニット２が降下する際には臨界領域Ｅ−ＦないしＥ’−Ｆ’でその歯車１８が歯車１９と噛み合う直前に、すなわちユニット２がその下側のストッパを基準とする位置０ｍｍに達する直前に、ユニット２の移動速度を監視する。コンピュータ１２は、コントロール装置１１ないし１１’が、キー１６がこれに沿って摺動するカム１７ないし１７’によって押圧されることで一時的に切り換えられた状態に保持されている切換時間で切換距離Ｌを割ることによって、曲線領域Ｅ−ＦないしＥ’−Ｆ’での速度を算出する。
【００２４】
切換距離Ｌは位置５２．４ｍｍのときに開始して位置３２，６ｍｍまで延びている。コンピュータ１２は、コントロール装置１１からコンピュータ１２に送られる切換信号の立上りエッジと立下りエッジとの間の時間を測定し、それによってユニット２の速度を推定することができる。
【００２５】
上述した商が、すなわち実際の移動速度が目標移動速度に対応する一定の値を上回っており、その際にユニット２がその下側のストッパに激しく載りすぎて歯車１８および１９が破壊される恐れがある程度にユニット２の速度が高い場合には、有利にはコンピュータ１２が介入し、コンピュータ１２が通常出力増幅器１５の作動を阻止し、それによってユニット２が載る前にこれを確実に停止させることにより、コンピュータ１３に関わりなく回線ｃを介してモータ５を停止させる。
【００２６】
コンピュータ１３は数ミリ秒ごとに、コントロール装置１０で検出されたモータ５の実際の回転数と、速度プロフィル（図２参照）に従ってコンピュータ１３に記憶されている目標回転数とを比較しているので、ユニット２の始動速度を遅くするコンピュータ１２の介入はコンピュータ１３が故障した場合にしか必要ではない。このような場合にコンピュータ１２によってモータ５が停止されて、停止後にカム１７ないし１７’がセンサ３ないし３’とも接触しておらず、かつセンサ４ないし４’とも接触していない場合には、ユニット２はモータ５のスイッチ再投入後、センサ３ないし３’が作動するまで限定された速度で上方に移動する。したがって、センサ３または３’はコントロール装置１０のための参照位置を知らせることによって、有利なことに制御装置の自動目盛定めの役目をするので、コントロール装置は絶対角度発生器として構成する必要はなく、相対角度検出器であってよい。
【００２７】
センサ４はユニット２が障害なく始動したときにはモータ５をオフにする役目をし、コンピュータ１３によって、ユニット２の絶対位置を求めるのに利用される。上方移動をするときにはユニット２は、図２に示す速度プロフィルを反対方向に位置０ｍｍから位置２４９ｍｍまで通過する。
【００２８】
ユニット２が両方の運動方向に移動するための時間は、ユニット２の速度をコンピュータ１３に記憶されている位置と算出された中間位置とに依存して規定することで、有利なことにできるだけ少なく抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】モータで駆動可能かつ移動経路に沿って移動可能なユニットを備えた被印刷体処理機械を示す概略的な部分図である。
【図２】移動経路の範囲内におけるユニットのさまざまな位置の関数としてモータの回転数を示したグラフである。
【符号の説明】
１ 機械
２ ユニット
３，３’ センサ
４，４’ センサ
５ モータ
６ ホイール
７ ホイール
８ 引張手段
９ ばね
１０ コントロール装置
１１，１１’ コントロール装置
１２ コンピュータ
１３ コンピュータ
１４ Ｓバス
１５ 出力増幅器
１６ キー
１７，１７’ カム
１８ 歯車
１９ 歯車
２０ フレーム
２１’ 歯車伝動装置
２２’ 歯車
２３ ロータ
Ａ’からＨ’ 曲線点
ＢからＧ 曲線点
Ｌ 切換長さ
ａからｇ 回線

Claims (8)

1. 移動速度が第1の測定装置（１０，１３）によって監視される、被印刷体処理機械（１）のユニット（２）の移動速度を制御する方法において、
   前記移動速度が追加的に前記機械（１）の第２の測定装置（１１、１２）によって監視され、
   前記第1の測定装置（１０，１３）の故障によって高くなりすぎた前記ユニットの移動速度が前記第２の測定装置（１１、１２）によって認識され、前記第２の測定装置が前記ユニット（２）を駆動するモータ（５）を少ない回転数に切り換え、または停止させ、
   前記移動速度が前記第1の測定装置（１０，１３）によって、２つの対置された最終位置の間に位置する前記ユニット（２）の全移動区間にわたって監視されるとともに、前記ユニット（２）に固定された歯車（１８）が別の歯車（１９）と噛み合う直前に前記ユニット（２）が通過する領域である、移動区間（Ｅ−Ｆ）の臨界の部分区間でだけ、第２の測定装置（１１，１２）によって監視され、
   前記機械（１）が障害なく作動しているとき、移動速度が前記機械（１）の第1の測定装置（１０，１３）によって、およびこれに依存することなく働く第２の測定装置（１１、１２）によって同時に監視される、
   ことを特徴とする、被印刷体処理機械のユニットの移動速度の制御方法。
2. 請求項１に記載の、被印刷体処理機械のユニットの移動速度の制御方法を実施する、被印刷体処理機械（１）のユニット（２）の移動速度を制御する装置であって、前記ユニット（２）を駆動する、前記ユニットの現在の移動位置に依存して制御可能なモータ（５）と、現在の移動位置を検出する角度発生器（１０）とを備えている、被印刷体処理機械のユニットの移動速度の制御装置において、
   前記角度発生器（１０）が相対角度発生器として構成され、該相対角度発生器は、３６０°の領域に前記ユニットの全移動経路の特定の一部だけが写像されるロータ（２３）を含み、前記ユニット（２）が最終位置から前記ユニット（２）の反対の最終位置へ移動するときに前記ロータが複数回の完全な回転を行うように、前記ロータ（２３）に前記ユニット（２）が伝動装置（６，７および８）を介して駆動可能に結合されており、
   前記ユニット（２）の移動速度を監視する第1の測定装置（１０，１３）が、角度発生器（１０）の形態の第1のコントロール装置と、この第1のコントロール装置と接続された第1のコンピュータ（１３）とで構成されており、前記ユニット（２）の移動速度を監視する第２の測定装置（１１, １２）が、前記ユニット（２）の上に設けられたカム（１７）で押されている間、作動するスイッチ（１１）の形態の第２のコントロール装置と、この第２のコントロール装置と接続された第２のコンピュータ（１２）とで構成されている、
   ことを特徴とする、被印刷体処理機械のユニットの移動速度の制御装置。
3. 前記角度発生器（１０）に、前記ユニット（２）の最終位置を検知するセンサ（３）が付属しており、このとき最終位置は現在の移動位置を自動的に算出するための基準値としての役目をする、請求項２記載の装置。
4. 前記角度発生器（１０）が、制御技術的に前記モータ（５）と接続され、回転数を加算するコンピュータ（１３）と制御技術的に接続されている、請求項２記載の装置。
5. 前記角度発生器（１０）として、２つの信号を発生する２チャンネルの回転速度発生器が使用され、該２つの信号は互いに９０°の位相ずれをもつ２つの方形信号に変換される、請求項２から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記ユニット（２）が、輪転印刷機（１）の印刷ユニットまたはニス引き装置にあるニス引きユニットである、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 前記ユニット（２）が、輪転印刷機（１）の給紙装置または排紙装置にあるパイル昇降ユニットである、請求項２から５までのいずれか１項記載の装置。
8. 請求項２から７までのいずれか１項記載の装置を備えている被印刷体処理機械（１）、特に輪転印刷機。

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