DE10110638A1

DE10110638A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern von Farbzonen

Info

Publication number: DE10110638A1
Application number: DE10110638A
Authority: DE
Inventors: Dennis Normand Michaud; Michael Raymond Rancourt
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Goss International Americas LLC
Priority date: 2000-03-24
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2001-09-27
Also published as: EP1136264B1; JP2001270084A; EP1136264A2; DE50115184D1; US6412412B1; EP1136264A3; US20020040649A1

Abstract

Eine Vorrichtung zum Steuern einer Vielzahl von Farbzonen (20, 40, 50, 60) mit einem Prozessor, insbesondere in einer Rollenrotationsdruckmaschine, wobei die Farbzonen (20, 40, 50, 60) jeweils einen Sollwert-Controller (24) aufweisen, welcher Sollwertsignale als Eingaben von dem Prozessor erhält, zeichnet sich dadurch aus, dass die Farbzonen (20, 40, 50, 60) jeweils einen Protokoll-Controller (22) aufweisen, der mit dem Prozessor und mit dem jeweiligen Sollwert-Controller (24) verbunden ist, wobei der jeweilige Protokoll-Controller (22) die Sollwertsignale von dem Prozessor über ein lokales Netzwerk (2) erhält.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern von Farbzonen, insbesondere in einer Druckmaschine, gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10.

In der US 4,986,180 ist eine Vorrichtung zum Steuern der Öffnung eines Farbkastens einer Druckmaschine beschrieben. Durch Veränderung des Abstands zwischen den Kanten einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Lamellen oder Farbzonen und der Farbkastenwalze kann die auf eine Farbkastenwalze übertragene Farbmenge gesteuert werden. Jede Farbzone hat ein Antriebsmodul, das ein Steuermittel umfasst, sowie einen Verstärker, eine Antriebseinheit und eine die Antriebseinheit und die Lamelle verbindende Achse. Das Steuermittel kann als ein gedrucktes Schaltbild ausgebildet sein, das einen Prozessor umfasst und Signale von einer Hauptleitung empfängt. Die Steuereinheit empfängt gepulste Signale, die das Steuermittel in Steuerimpulse für den Verstärker umwandelt. Der Verstärker wandelt die Steuerimpulse in elektrischen Strom um, der die Antriebseinheit aktiviert, welche die Achse zur Steuerung der Lamelle bewegt. Weiterhin ist ein Sensor vorgesehen, der die Position der Lamelle ermittelt und diese Informationen an das Steuermittel leitet.

Alle Antriebsmodule sind über Hauptleitungen, den so genannten Bus, mit einer Vorverstärkungs- und Schnittstelleneinheit verbunden. Die Hauptleitungen umfassen eine Vielzahl von parallel verlaufenden Leitungen oder Kabeln, und jede der Steuereinheiten ist parallel mit jedem der Kabel verbunden. Die Vorverstärkungs- und Schnittstelleneinheiten wiederum sind mit elektronischen Datenverarbeitungsmitteln verbunden, die mit einem Mikrocomputer oder einem Mikroprozessor verbunden sein kann, in den ein Bediener über eine Tastatur und einen Bildschirm Eingaben vornehmen kann.

Ein Nachteil der US 4,986,180 besteht darin, dass für jedes Antriebsmodul eine eigene Leitung oder ein eigenes Kabel erforderlich ist. Die Leitungen müssen oft durch eine mit elektrischem Rauschen belastete Umgebung laufen, in der die große Anzahl von Kabeln oder Leitungen elektromagnetische Störeinflüsse, z. B. Übersprechen, sowohl verursachen als auch diesen ausgesetzt sein können. Diese Störeinflüsse können zu Fehlfunktionen der Steuervorgänge führen. Bei einer großen Anzahl von Farbzonen ist eine große Anzahl von Kabeln erforderlich, so dass die Verbindungen kompliziert werden. Der Einsatz einer Vorverstärkungs- und Schnittstelleneinheit erfordert weiterhin mehrere Verbindungen, die ebenfalls häufig die Ursache für Störungen oder Fehler sind. Außerdem ist das beschriebene pulsbasierte Steuerungssystem nicht sehr genau.

In der US 5,052,298 ist ein Farbsteuerungssystem beschrieben, das eine zentrale Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU) umfasst, die über serielle Verbindungen mit Servoeinheiten verbunden ist, von denen jede mit einer Vielzahl von Serverbanken mit Servomodulen verbunden ist, wobei durch jedes der Servomodule jeweils eine Schraube verstellt wird. Demgemäß hat jede Servoeinheit eine Vielzahl von Ausgängen zur Steuerung unterschiedlicher Serverbanken. Eine Bedienkonsole ist über 24 separate Hauptleitungen mit der System-CPU verbunden. Das beschriebene System hat unter anderem den Nachteil einer großen Anzahl von notwendigen Verkabelungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine zuverlässige Vorrichtung zum Steuern von Farbzonen zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Steuern von Farbzonen zu schaffen, deren Verkabelung weniger kompliziert ist.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Steuern einer Vielzahl von Farbzonen mit einem einen Prozessor, insbesondere in einer Rollenrotationsdruckmaschine, wobei die Farbzonen jeweils einen Sollwert-Controller aufweisen, welcher Sollwertsignale als Eingaben von dem Prozessor erhält, sieht vor, dass die Farbzonen jeweils einen Protokoll-Controller aufweisen, der mit dem Prozessor und mit dem jeweiligen Sollwert-Controller verbunden ist, wobei der jeweilige Protokoll-Controller die Sollwertsignale von dem Prozessor über ein lokales Netzwerk erhält.

Der Begriff des Controllers, hier z. B. der Sollwert-Controller und der Protokoll- Controller, kann sowohl in Form eines Schaltkreises, z. B. eines integrierten Schaltkreises (Chip, Prozessor), als auch in Form einer Abfolge von Steuerbefehlen, welche von einem vielseitig einsetzbaren integrierten Schaltkreis abgearbeitet wird, vorgesehen sein (Hardware- oder Software-Lösung). In dem zweitgenannten Fall ist es z. B. auch möglich, dass der Protokoll-Controller und der Sollwert-Controller in einem gemeinsamen Prozessor als Befehlsfolgen abgearbeitet werden. Unter dem Begriff der Sollwertsignale sind alle Informationen zu verstehen, die von dem Prozessor an eine bestimmte Farbzone gerichtet sind, um Stellvorgänge einer jeweiligen Farbzonen-Rakel zu steuern. Diese Sollwertsignale oder auch Farbzonensteuersignale werden somit dem jeweiligen Protokoll-Controller der Farbzone als Eingabe (Input) übermittelt.

Da jede Farbzone gemäß der vorliegenden Erfindung einen Protokoll-Controller umfasst und direkt mit dem lokalen Netzwerk (LAN) verbunden ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Konstruktion einer einfachen und zuverlässigen Vorrichtung zum Steuern von Farbzonen. Insbesondere kann durch die Erfindung die Anzahl der Kabel reduziert werden. Eine Fehlfunktion eines Controllers führt nur zu einer Fehleinstellung einer einzigen Farbzone und nicht zu einer Fehleinstellung einer großen Anzahl von Farbzonen.

Jede Farbzone kann weiterhin einen I/O Treiber zum Empfangen einer Eingabe vom Sollwert-Controller sowie einen von dem I/O Treiber gesteuerten Motor umfassen.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass jede Farbzone eine vom Motor angetriebene Rakel- Einstellvorrichtung umfasst, mittels derer zur Einstellung der Dicke der auf eine Farbkastenwalze zugeführten Farbschicht ein Rakel verstellbar ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann jede Farbzone weiterhin ein mit dem Motor verbundenes Potentiometer umfassen, das eine Rückmeldung bezüglich der Position des Rakels an den Sollwert-Controller leitet.

Die Rückmeldung erfolgt vorzugsweise über einen Spannungswert, der an einen A/D Wandler übertragen wird. Alternativ kann zur Überwachung der Motorposition auch ein Zähler eingesetzt werden. Der A/D Wandler kann anschließend einen digitalen Wert an den Sollwert-Controller ausgeben. Dieser kann diese Information in der korrekten Protokoll- Form über das lokale Netzwerk (LAN) leiten.

Jede Farbzone kann vorzugsweise ein Gehäuse umfassen, in dem der Protokoll-Controller und der Sollwert-Controller, möglicherweise auch der I/O Treiber, der A/D Wandler sowie der Motor, das Potentiometer und das Rakel angeordnet sind.

Auf diese Weise kann eine Vielzahl von einzelnen Farbzonen direkt mit dem LAN verbunden sein, so dass die Anzahl der benötigten Kabel reduziert und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht wird.

Das LAN kann als handelsübliches LAN, z. B. als ein PROFIBUS ausgebildet sein, und weist vorzugsweise ein Protokoll zur Übermittlung von Sollwert-Informationen an eine bestimmte Farbzone der Vielzahl von Farbzonen auf. Als Übertragungsprotokoll kann jedes gebräuchliche Netzwerkprotokoll, z. B. TCP/IP, verwendet werden.

Insbesondere kann das Protokoll Informationen bezüglich der Bahn, der Bahnseite und der Farbe für die bestimmte Farbzone enthalten. Der Protokoll-Controller erkennt, wenn eine Nachricht an die ihm zugeordnete Farbzone gerichtet ist, und filtert die Sollwert- Information heraus. Der Sollwert kann anschließend an den Sollwert-Controller geleitet werden, der die Sollwert-Abfrage liest und mit der aktuellen Einstellung vergleicht. Aus diesem Vergleich kann (gegebenenfalls) eine nötige Stellbewegung bestimmt werden, und die Farbzone wird mittels des I/O Treibers auf den gewünschten Sollwert eingestellt. Dabei kann eine Rückmeldung des Motors über das Potentiometer und den A/D Wandler berücksichtigt werden.

Durch einen Kontroll-Algorithmus des Sollwert-Controllers kann sichergestellt werden, dass die Motoreinstellung innerhalb eines vorgegebenen Sollwertbereichs erfolgt. Der I/O Treiber schaltet den Motor ein und aus. Eine Veränderung der Spannungspolarität am Motor bewirkt eine Änderung der Motorrichtung. Die Rückmeldung des Potentiometers wird vom A/D Wandler in einen Digitalwert umgewandelt, so dass der Sollwert-Controller die aktuelle Position des Motors mit dem Sollwert vergleichen kann. Sobald der vorgegebene Sollwertbereich erreicht ist, kann der I/O Treiber den Motor abschalten.

Die Farbzonenelektronik kann durch Niederspannung betrieben werden, z. B. mit 12 Volt Gleichstrom.

Bei einer erfindungsgemäßen modularen Farbzone mit einem Gehäuse, einem Protokoll- Controller zum Empfangen von Eingaben von einem lokalen Netzwerk, einem Sollwert- Controller zum Empfangen von Eingaben von dem Protokoll-Controller, einem mit dem Sollwert-Controller verbundenen I/O Treiber und mit einem vom I/O Treiber gesteuerten Motor ist vorgesehen, dass der Protokoll-Controller, der Sollwert-Controller, der I/O Treiber und der Motor in dem Gehäuse angeordnet sind.

Die modulare Anordnung der Farbzonen ermöglicht ein leichtes Austauschen sowie eine einfache Verbindung mit dem LAN.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zuverlässiges Verfahren zum Einstellen von Farbzonen zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 10 gelöst.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einstellen von Farbzonen, insbesondere in einer Rollenrotationsdruckmaschine, wobei die Farbzonen jeweils einen Sollwert- Controller aufweisen, welcher Sollwertsignale von einem Prozessor erhält, ist vorgesehen, dass ein gewünschter Sollwert für eine Farbzone bestimmt wird, dass der Sollwert über ein lokales Netzwerk an die Farbzone übermittelt und an der Farbzone mittels eines Protokoll- Controllers empfangen wird und dass die Farbzone in Abhängigkeit von dem Sollwert eingestellt wird.

Weiterhin kann eine Rückmeldung bezüglich der tatsächlichen Position der Farbzone an einen Sollwert-Controller der Farbzone übermittelt werden.

Der Sollwert wird in einem LAN-Protokoll gesendet, das von einem Protokoll-Controller an der Farbzone empfangen wird.

Die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Zusammenhang mit den beigefügten, nachfolgend aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der Farbzonen; und

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Farbkastenwalze mit einem gesteuerten Farbrakel.

Fig. 1 zeigt eine programmierbare Einheit (Programmable Logic Controller, PLC) oder einen Rechner (PC) oder Prozessor 12, der zur Einstellung der Farbzufuhr für eine Vielzahl von Farbzonen in einer Druckmaschine von einem Bediener z. B. über einen durch eine serielle Verbindung oder Schnittstelle 9 von einem mit dem PLC 12 verbundenen Bedienkonsolen-Controller 10 gesteuert wird. Die Farbzufuhr kann alternativ auch durch einen Algorithmus in Abhängigkeit von der Druckqualität der ausgegebenen Produkte gesteuert werden.

Ein Prozessor, der Teil des PLC 12 sein kann, erhält vom PLC 12 Daten bezüglich der gewünschten Farbzufuhr und berechnet auf der Basis dieser Daten Sollwerte für die Farbzonen der Druckmaschine. Die Sollwerte für die verschiedenen Farbzonen werden anschließend von einem Kommunikations-Treiber 14 in Form eines Kommunikations- Protokolls über ein lokales Netzwerk (LAN) 2 weitergeleitet. Das Kommunikations- Protokoll kann je nach Art des eingesetzten LAN unterschiedlich sein; jede Farbzone kann beispielsweise als eine bestimmte Zahl dargestellt sein, mit der ein Sollwert für die betreffende Farbzone geschickt wird. Das Protokoll kann auch in der Weise gestaltet sein, dass eine Farbzone identifiziert wird, indem zunächst die Bahn, dann die Bahnseite, die Farbe und schließlich die Farbzone für die betreffende Farbe bestimmt wird. Einer bestimmten Farbkastenwalze zur Zufuhr einer bestimmten Farbe auf eine Bahnseite einer bestimmten Bahn kann z. B. eine die Farbzonen 50 und 60 umfassende Farbzonengruppe 62 zugeordnet sein. Diese Informationen zur Identifizierung der Farbzone können zusammen mit dem Sollwert für diese Farbzone gesendet werden. Als LAN kann in diesem Zusammenhang z. B. ein PROFIBUS-kompatibles LAN oder ein Control Area Network (CAN) verwendet werden.

Das LAN 2 ist direkt mit jeder der Farbzonen 20, 40, 50, 60 der Druckmaschine verbunden, die alle in vorteilhafter Weise ähnlich konstruiert sein können und ein Gehäuse umfassen, wie anhand des Gehäuses 25 der Farbzone 20 gezeigt ist. Jede der Farbzonen ist vorteilhaft wie die im Detail dargestellte Farbzone 20 ausgebildet. Das LAN 2 ist mit einem Protokoll-Controller 22 der Farbzone 20 verbunden. Der Protokoll-Controller 22 empfängt Signale vom LAN und filtert bei Empfang eines Signals für die Farbzone 20 die Sollwert-Information heraus und überträgt sie als digitale Daten an einen Sollwert- Controller 24, der über einen I/O Treiber 26 das An- und Abschalten eines Motors 28 steuert. Der Motor 28 bewegt eine Rakel-Einstellvorrichtung 30, die, wie in Fig. 2 gezeigt ist, den Abstand zwischen einem Rakel 8 und einer Farbkastenwalze 6 steuert. Auf diese Weise kann die Dicke der vom Farbkasten 4 auf die Walze 6 übertragenen Farbschicht gesteuert werden. Entlang der Farbkastenwalze 6 ist eine Vielzahl von Rakeln 8 vorgesehen.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, empfängt der Sollwert-Controller 24 eine Eingabe von einem A/D Wandler 32, dem über ein Potentiometer 34 Informationen bezüglich der aktuellen Position der Rakel-Einstellvorrichtung 30 zugeführt werden. Das Potentiometer 34 sendet ein analoges Spannungssignal an den A/D Wandler 32, der die Signale in einen Digitalwert umwandelt, der anschließend in den Sollwert-Controller 24 eingegeben wird.

Der gewünschte Sollwert für die Farbzone 20 wird durch den Sollwert-Controller 24 auf die nachfolgend beschriebene Weise eingestellt. Der vom Protokoll-Controller 22 empfangene Sollwert wird mit der vom Potentiometer 34 über den A/D Wandler 32 empfangenen aktuellen Einstellung verglichen. Soll die Position des Rakels 8 verändert werden, so wird zunächst die Richtung der Positionsänderung bestimmt, d. h. ob die Rakel- Einstellvorrichtung 30 das Rakel 8 auf die Farbkastenwalze 6 zu oder von dieser weg bewegen soll.

In Abhängigkeit von der Änderungsrichtung wird der I/O Treiber 26 angeschaltet und überträgt eine positive oder negative Spannung auf den Motor 28, wobei eine negative Spannung eine Bewegung der Rakel-Einstellvorrichtung 30 in die eine Richtung und eine positive Spannung eine Bewegung der Rakel-Einstellvorrichtung 30 in die andere Richtung bewirkt.

Die Bewegung der Rakel-Einstellvorrichtung 30 wird anschließend über das Potentiometer 34 und den A/D Wandler 32 an den Sollwert-Controller 24 übermittelt, welcher bei Erreichen des Sollwerts den Motor 28 abschaltet. Je nach systembedingt erforderlicher Genauigkeit kann der Sollwert-Controller 24 verschiedene Feedback-Algorithmen einsetzen, wobei der Sollwert vorzugsweise innerhalb eines bestimmten Zeitfensters erreicht wird.

Der Protokoll-Controller und der Sollwert-Controller können auch Teil eines einzigen Schaltkreises, z. B. eines Application Specific Integrated Circuit (ASIC), sein.

Die durch das Potentiometer ermittelte tatsächliche Farbzonenposition kann auch durch den Protokoll-Controller über das LAN 2 übermittelt werden, so dass die Information am PLC oder PC 12 sowie am Bedienkonsolen-Controller 10 verfügbar ist.

Liste der Bezugszeichen

2

Lokales Netzwerk (LAN)

4

Farbkasten

6

Farbkastenwalze

8

Rakel

9

serielle Verbindung/serielle Schnittstelle

10

Bedienkonsolen-Controller

12

programmierbare Einheit (PLC) oder Rechner (PC)

14

Kommunikations-Treiber

20

Farbzone

22

Protokoll-Controller

24

Sollwert-Controller

25

Gehäuse

26

I/O Treiber

28

Motor

30

Rakel-Einstellvorrichtung

32

A/D Wandler

34

Potentiometer

40

Farbzone

50

Farbzone

60

Farbzone

62

Farbzonengruppe

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern einer Vielzahl von Farbzonen (20, 40, 50, 60) mit einem Prozessor, insbesondere in einer Rollenrotationsdruckmaschine, wobei die Farbzonen (20, 40, 50, 60) jeweils einen Sollwert-Controller (24) aufweisen, welcher Sollwertsignale als Eingaben von dem Prozessor erhält, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbzonen (20, 40, 50, 60) jeweils einen Protokoll-Controller (22) aufweisen, der mit dem Prozessor und mit dem jeweiligen Sollwert-Controller (24) verbunden ist, wobei der jeweilige Protokoll-Controller (22) die Sollwertsignale von dem Prozessor über ein lokales Netzwerk (LAN) (2) erhält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Farbzone (20, 40, 50, 60) weiterhin einen I/O Treiber (26) zum Empfangen einer Eingabe vom Sollwert-Controller (24) umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Farbzone (20, 40, 50, 60) weiterhin einen von dem I/O Treiber (26) gesteuerten Motor (28) umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Farbzone (20, 40, 50, 60) weiterhin eine vom Motor (28) angetriebene Rakel-Einstellvorrichtung (30) umfasst.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Farbzone (20, 40, 50, 60) weiterhin ein Potentiometer (34) umfasst, das eine Rückmeldung an den Sollwert-Controller (24) leitet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Farbzone (20, 40, 50, 60) ein Gehäuse (25) umfasst, in dem der Protokoll-Controller (22) und der Sollwert-Controller (24) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das LAN (2) ein Protokoll zur Übermittlung von Sollwertsignalen an eine bestimmte Farbzone (20, 40, 50, 60) der Vielzahl von Farbzonen (20, 40, 50, 60) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Protokoll Informationen bezüglich der Bahn, der Bahnseite und der Farbe für die bestimmte Farbzone (20, 40, 50, 60) enthält.

9. Modulare Farbzone (20, 40, 50, 60) mit einem Gehäuse (25), einem Protokoll- Controller (22) zum Empfangen von Eingaben von einem lokalen Netzwerk (LAN) (2), einem Sollwert-Controller (24) zum Empfangen von Eingaben von dem Protokoll-Controller (22), einem mit dem Sollwert-Controller (24) verbundenen I/O Treiber (26) und mit einem vom I/O Treiber (26) gesteuerten Motor (28), wobei der Protokoll-Controller (22), der Sollwert-Controller (24), der I/O Treiber (26) und der Motor (28) in dem Gehäuse (25) angeordnet sind.

10. Verfahren zum Einstellen von Farbzonen (20, 40, 50, 60), insbesondere in einer Rollenrotationsdruckmaschine, wobei die Farbzonen (20, 40, 50, 60) jeweils einen Sollwert-Controller (24) aufweisen, welcher Sollwertsignale von einem Prozessor erhält, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:
Bestimmen eines gewünschten Sollwertes für eine Farbzone (20, 40, 50, 60);
Übermitteln des Sollwertes über ein lokales Netzwerk (LAN) (2) an die Farbzone (20, 40, 50, 60);
Empfangen des Sollwertes an der Farbzone (20, 40, 50, 60) mittels eines Protokoll-Controllers (22);
Einstellen der Farbzone (20, 40, 50, 60) in Abhängigkeit von dem Sollwert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die tatsächliche Position der Farbzone (20, 40, 50, 60) an einen Sollwert- Controller (24) der Farbzone (20, 40, 50, 60) übermittelt wird.

12. Druckmaschine, insbesondere Rollenrotationsdruckmaschine, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder durch eine modulare Farbzone nach Anspruch 9.