Einrichtung zur Registerregelung an einer Druckmaschine Die Erfindung befasst sich mit einer Einrichtung zur Registerregelung an einer Druckmaschine, die z. B. bandförmiges, dehnbares Gut, z. B. Papierbahnen, för dern, bedrucken und schneiden kann, wobei die ein zelnen Bearbeitungsvorgänge bei laufender Gutbahn durch Marken auf oder an der Gutbahn bzw. mehreren Gutbahnen gegebenenfalls in Beziehung zu Marken an den umlaufenden Maschinenteilen gesteuert werden sollen. Soll die Farb- oder Schnittregisterhaltun' bei Druckmaschinen überwacht und korrigiert werden, so wird eine solche Oberwachungs- und Korrekturaufgabe auf die Überwachung der Koinzidenz zweier Marken zurückgeführt.
Die Grösse eines fehlerhaften Abstandes dieser Marken wird als Registerfehler ausgewertet und einer Registerregelung eingegeben, die entsprechende Stellkomandos an die motorischen Registerverstellmittel der Maschine im Sinne einer Fehlerkorrektur ausgibt. die Registerregeleinrichtung enthält zu diesem Zweck einen Regler, der z.
B. bei Koinzidenz der überwachten Passmarken die motorischen Korrekturantriebe ausser Betrieb hält, bei Nichtkoinzidenz aber, also bei Vor- oder Nacheilung einer Marke gegenüber der anderen, die motorischen Korrekturantriebsmittel im einen oder anderen Drehsinn zwecks Ausgleich des Registerfehlers zum Umlauf bringt. Da die Gutgeschwindigkeit aufgrund von Maschinenfehlern periodisch oder aperiodischen Änderungen unterliegen kann und überdies auch, z. B.
durch Steuerbefehle, veränderbar sein muss, ausserdem die Gutdehnung bei Beanspruchung auf Zug nicht ver- nachlässigbar ist und demzufolge jeder auftretende Re gisterfehler ebenfalls zeitlichen Änderungen ausgesetzt ist, sind zur Registerfehlerbeseitigung aufwendige Mass nahmen erforderlich.
Es sind schon Regler mit Differentialeinfluss in Be tracht gezogen worden, deren Ausgangs- bzw. Stell grösse in Form elektrischer Impulse einerseits proportio nal der Grösse des Registerfehlers ist und deren Aus gangsgrösse anderseits zusätzlich durch einen Steuer faktor beeinflusst wird, der in Abhängigkeit von der Änderungsgeschwindigkeit des Registerfehlers arbeitet; dieser Steuerfaktor wird durch periodische Subtraktion jedes gemessenen Fehlerwertes von dem gespeicherten Wert der vorangegangenen Fehlermessung gewonnen.
Die Erfindung weist demgegenüber einen anderen Weg für die Reglerausbildung, wobei ein optimales Schaltverhalten des Reglers für die Registerregelung angestrebt und erreicht wird.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Drei punktregler mit einer in der Regelrückführung gelege nen, steuerbaren Zeitkonstanten, die der von der Gut geschwindigkeit abhängigen Streckenzeitkonstanten in der Weise angepasst ist, dass Rückführzeitkonstante und Regelverstärkung in eine proportionale Beziehung zur Streckenzeitkonstante gebracht sind. Der Regler kann als Adaptivregler zur selbsttätigen Anpassung an ver schiedene veränderbare Gutgeschwindigkeiten ausgebil det sein, wobei durch adaptive Steuerung der Rück führung eine hyperbolische Abhängigkeit von Rück führzeitkonstante und Regelverstärkung in bezug auf die Gutgeschwindigkeit erreicht wird.
Dem Regler kann ein Rechenwerk zugeordnet sein, das durch eine elektroni sche Division der Rückführzeitkonstanten des Reglers einerseits mit der Gutgeschwindigkeit anderseits die stetige Anpassung der Reglerzeitkonstanten an die Streckenzeitkonstante herstellt. Hierbei kann die Divi sion durch Multiplikation des Entladestromes eines Kondensators der Rückführzeitkonstanten mit der Gut geschwindigkeit ausgeführt werden.
Das Rechenwerk kann aus einem Gleichstrom-Regelverstärker bestehen, dessen Ausgang auf den Eingang in der Weise gegenge koppelt ist, dass im Rückführweg ein RC-Glied in Pa rallelschaltung eingefügt ist, wobei elektronische Schalt mittel zum öffnen und Schliessen des Widerstands pfades vorgesehen sind; das Rechenwerk kann aber auch aus einem passiven Verzögerungsglied bestehen, dessen Längszweig durch Widerstände gebildet ist und dessen Querzweig aus einem RC-Glied in Parallelschaltung be steht, wobei Schaltmittel zum öffnen und Schliessen des Widerstandspfades vorgesehen sind.
Die Produkt bildung erfolgt dabei jeweils durch den elektronischen Schalter mit konstanter Einschaltzeit und mit einer der Gutgeschwindigkeit proportionalen Schaltfrequenz.
Das Längsregister der Druckmaschine stellt im Re gelkreis die Regelstrecke dar; ihr Zeitverhalten ent spricht nahezu einer Trägheit erster Ordnung. Das bedeutet, dass eine stossartige Verstellung des Eingangs signals x (Verstellung der Längsregisterverstelleinrich- tung) eine Veränderung des Ausgangssignals y (tat sächliche Verschiebung des Längsregisters auf der Bahn) näherungsweise nach der Formel
EMI0002.0005
bewirkt. T, ist hierin die Zeitkonstante, die das Zeit verhalten der Strecke charakterisiert (Streckenzeitkon- stante = Zeitkonstante der Druckmaschine).
V, ist ein Proportionalitätsfaktor (zwischen Ein- und Ausgangs signal) und wird die Streckenverstärkung genannt.
Im allgemeinen wird das Zeitverhalten eines Regel kreises als Frequenzgang bezeichnet und durch das Verhältnis von Ausgan-sgrösse zu Eingangsgrösse in der Laplace-Darstellung geschrieben.
Für diese Strecke lau tet der Frequenzgang dann
EMI0002.0015
In die Rückführung des Reglers ist eine Trägheit erster Ordnung eingefügt, für die in Analogie zu dem bisher Gesagten V,; als Verstärkung und T" als Zeit konstante in dem Frequenzgang der Rückführung des Reglers zu verstehen sind
EMI0002.0019
Der Regler soll demnach mit einer an sich bekannten verzögerten Rückführung arbeiten, jedoch soll der Rech ner nicht - wie bekannt - dem Eingang des Reglers, sondern dem Reglerausgang zugeordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nach stehend anhand von zwei Figuren näher erläutert.
Fig. I veranschaulicht einen Dreipunkt-Registerreg- ler mit gesteuerter Rückführung in schematischer Dar stellung.
Nach Fig. 1 wird der Registerfehler in bekannter Weise gemessen und in der Messwerterfassung M in einen Zahlenwert umgewandelt. Da die Erfassung des Messwerts periodisch erfolgt und bei der nächsten Ab tastperiode wieder voll betriebsbereit sein muss, wird der in der Form einer Zahl vorliegende Fehler jeweils in den Fehlerspeicher F, übernommen, in welchem er während der gesamten Abtastperiode zur Verfügung steht.
In dem nachgeschalteten Digital-Analog-Wandler D wird der den Fehler charakterisierende Zahlenwert in einen analogen Stromwert umgesetzt, wonach dieser Stromwert durch den Proportionalverstärker V in einen entsprechenden Spannungswert umgeformt wird. Am Ausgang des Verstärkers V steht damit der Fehler als Spannung zur Verfügung, die einerseits der Anzeige vorrichtung A und anderseits dem Punkt P zugeführt wird.
Vom Punkt P wird der Dreipunktregler R be- cinflusst, der einerseits die Stehkommandos St für die motorischen Korrektur=lieder und anderseits die Signal spannungen für die Rückführung F liefert, deren Zeit konstante und Verstärkung mit einer der Spannung am Tachometer T proportionalen Impulsfrequenz geändert wird. Der Ausgang der Rückführung F ist ebenfalls mit dem Punkt P verbunden.
Durch die adaptive Steuerung der Rückführung F wird eine hyperbolische Abhängigkeit von Rückführzeitkonstante und -verstär- kung in bezug auf die Gutgeschwindigkeit erreicht, deren Grösse durch die Impulsfolgefrequenz am Aus gang des Tachometers \l' gegeben ist.
Die Impulse des Impulsgenerators T werden - wie die Fig. 2 veranschaulicht - in einem Impulsformer I in Impulse konstanter Dauer umgewandelt und einem elek tronischen Schalter Sch zugeführt, welcher während der Dauer eines eingehenden Impulses den Widerstands pfad eines Eingang und Ausgang der Rückführung F überbrückenden RC-Gliedes R,C, schliesst. Durch diese Massnahme ist eine hyperbolische Abhängigkeit sowohl der Zeitkonstante Z als auch der Verstärkung V der Rückführung F von der Impulsfolgefrequenz f des Tachogenerators T erreichbar (Fig. 2a).
Die als Rechen werk arbeitende Rückführung F kann aus einem Gleich strom-Regelverstärker bestehen, der dann als aktives Verzögerungsglied arbeitet. Die Rückführung kann aber auch aus einem passiven Verzögerungsglied bestehen, dessen Längszweig durch Widerstände (R.@, R;3) gebildet ist und dessen Querzweig aus dem schon erwähnten RC-Glied RiC, besteht, wie die Fig. 2b veranschau licht.
Die in Fig. 2 veranschaulichten Massnahmen er lauben somit eine elektronische Division der Rück führzeitkonstante des Reglers einerseits und der Gutge schwindigkeit anderseits, wobei die Division durch Mul tiplikation des Entladestromes des Kondensators C, der Rückführzeitkonstanten mit der Gutgeschwindigkeit aus geführt wird.
Device for register control on a printing press The invention relates to a device for register control on a printing press, which z. B. band-shaped, stretchable material, z. B. paper webs, för countries, print and cut, with the individual processing operations with the running good web by marks on or on the good web or several good webs, if necessary, in relation to brands on the rotating machine parts are controlled. If the color or cut register is to be monitored and corrected in printing machines, such a monitoring and correction task is traced back to the monitoring of the coincidence of two marks.
The size of an incorrect distance between these marks is evaluated as a register error and entered into a register control which outputs the appropriate setting commands to the motorized register adjustment means of the machine in the sense of error correction. the register control device contains for this purpose a controller which z.
B. with coincidence of the monitored registration marks keeps the motorized correction drives out of operation, but with non-coincidence, i.e. when one mark is ahead or behind the other, the motorized correction drive means in one or the other direction of rotation to compensate for the register error. Since the material speed can be subject to periodic or aperiodic changes due to machine errors and, moreover, also, e.g. B.
must be changeable by control commands, in addition, the expansion of the product is not negligible when subjected to tension and consequently every occurring register error is also subject to temporal changes, complex measures are required to eliminate register errors.
Controllers with differential influence have already been considered whose output or manipulated variable in the form of electrical pulses is on the one hand proportional to the size of the register error and whose output variable is also influenced by a control factor that depends on the rate of change the register error works; this control factor is obtained by periodically subtracting each measured error value from the stored value of the previous error measurement.
In contrast, the invention has a different approach for the controller design, with an optimal switching behavior of the controller for the register control being sought and achieved.
The invention is characterized by a three-point controller with a controllable time constant in the control feedback, which is adapted to the system time constant, which is dependent on the product speed, in such a way that the feedback time constant and control gain are brought into a proportional relationship to the system time constant. The controller can be designed as an adaptive controller for automatic adjustment to different variable material speeds, with adaptive control of the feedback a hyperbolic dependency of feedback time constant and control gain in relation to the material speed is achieved.
An arithmetic unit can be assigned to the controller, which by electronic division of the feedback time constants of the controller on the one hand with the material speed on the other hand produces the continuous adaptation of the controller time constants to the system time constant. Here, the division can be performed by multiplying the discharge current of a capacitor of the feedback time constant with the good speed.
The arithmetic unit can consist of a DC control amplifier, the output of which is fed back to the input in such a way that an RC element is inserted in parallel in the return path, electronic switching means being provided for opening and closing the resistance path; The arithmetic unit can also consist of a passive delay element, the series branch of which is formed by resistors and whose shunt branch consists of an RC element connected in parallel, with switching means being provided for opening and closing the resistance path.
The product is formed by the electronic switch with a constant switch-on time and a switching frequency proportional to the speed of the product.
The longitudinal register of the printing machine represents the controlled system in the control loop; their time behavior corresponds almost to a first-order inertia. This means that an abrupt adjustment of the input signal x (adjustment of the longitudinal register adjustment device) results in a change in the output signal y (actual shift of the longitudinal register on the path) approximately according to the formula
EMI0002.0005
causes. Here T, is the time constant that characterizes the time behavior of the line (line time constant = time constant of the printing press).
V is a proportionality factor (between input and output signal) and is called the system gain.
In general, the time behavior of a control loop is referred to as the frequency response and is written in the Laplace representation by the ratio of output variable to input variable.
The frequency response is then for this distance
EMI0002.0015
A first-order inertia is inserted into the feedback of the controller, for which V, in analogy to what has been said above; as gain and T "as time constant in the frequency response of the feedback of the controller
EMI0002.0019
The controller should therefore work with a delayed feedback known per se, but the computer should not be assigned to the controller input, as is known, but to the controller output.
An embodiment of the invention will be explained in more detail below with reference to two figures.
Fig. I illustrates a three-point register regulator with controlled feedback in a schematic representation.
According to FIG. 1, the register error is measured in a known manner and converted into a numerical value in the measured value acquisition M. Since the measured value is recorded periodically and must be fully operational again during the next sampling period, the error present in the form of a number is transferred to the error memory F, in which it is available during the entire sampling period.
In the downstream digital-to-analog converter D, the numerical value characterizing the error is converted into an analog current value, after which this current value is converted into a corresponding voltage value by the proportional amplifier V. The error is thus available as a voltage at the output of amplifier V, which is fed to the display device A on the one hand and to point P on the other.
The three-point controller R is influenced by point P, which on the one hand supplies the standing commands St for the motor correction elements and on the other hand the signal voltages for the feedback F, the time constant and gain of which is changed with a pulse frequency proportional to the voltage on the tachometer T. The output of the feedback F is also connected to the point P.
The adaptive control of the feedback F achieves a hyperbolic dependence on the feedback time constant and gain in relation to the material speed, the magnitude of which is given by the pulse repetition frequency at the output of the tachometer '.
The pulses of the pulse generator T are - as FIG. 2 illustrates - converted in a pulse shaper I into pulses of constant duration and fed to an electronic switch Sch, which during the duration of an incoming pulse, the resistance path of an input and output of the feedback F bridging RC -Link R, C, closes. This measure makes it possible to achieve a hyperbolic dependence of both the time constant Z and the gain V of the feedback F on the pulse repetition frequency f of the tachometer generator T (FIG. 2a).
The feedback F working as a calculator can consist of a direct current control amplifier, which then works as an active delay element. The feedback can also consist of a passive delay element, the longitudinal branch of which is formed by resistors (R. @, R; 3) and the transverse branch of which consists of the aforementioned RC element RiC, as illustrated in FIG. 2b.
The measures illustrated in Fig. 2 thus allow an electronic division of the feedback time constant of the controller on the one hand and the Gutge speed on the other hand, the division being carried out by multiplying the discharge current of the capacitor C, the feedback time constant with the material speed.