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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung verarbeitungstechnischer Vorgänge innerhalb von Druckmaschinen in Aggregatbauweise. In Druckmaschinen finden die verschiedensten verarbeitungstechnischen Vorgänge, wie z. B. Bogenführung, Farb- oder Feuchtmittelfluss überwiegend außerhalb des Blickfeldes des die Druckmaschine bedienenden Druckers statt. Weiterhin sind Bedien- oder Kontrollhandlungen, die nach Sicht erfolgen müssen, durch die oftmals große räumliche Distanz zwischen Bedienelementen und den Orten der damit ausgelösten verarbeitungstechnischen Vorgänge oder durch Schutzeinrichtungen erschwert bzw. unmöglich. Abhilfe kann durch die Installation von optischen Sensoren an den zu überwachenden Orten und einer Bildübertragung an den Leitstand geschaffen werden. Es sind Videosysteme an Druckmaschinen bekannt, bei denen pro Überwachungsort eine Kamera angeordnet ist, die das aufgenommene Bild auf einem Monitor am Leitstand visualisiert. Zur Fehlerdiagnose an Druckmaschinen ist ein Video- und Audiokommunikationssystem an einer Druckmaschine bekannt (
DE 195 05 692 A1 ), das einer Ferndiagnose- und Fernwartungsstation optische und akustische Signale von den Druckmaschinenaggregaten übermitteln soll und somit eine optische und akustische Kontrolle der Vorgänge an den Druckmaschinenaggregaten von der Fernwartungsstation aus ermöglicht. Dieses Kommunikationssystem weist optische Sensoren an den Aggregaten auf, z. B. Videokameras oder Endoskope, deren Bildsignale mittels Datenkabel über einen zentralen Multiplexer, der auch die Bildsignale weiterer Aufnahmemittel aufnimmt, zunächst an einen Leitstand und von dort über öffentliche Datenübertragungswege an die Fernwartungsstation übermittelt werden. Versorgungs- und Signalleitungen des Video- und Audiokommunikationssystems sind in der Druckmaschine zusammen mit den übrigen Versorgungsleitungen verlegt und über eine separate Datenleitung mit dem Leitstand verbunden. An den Aggregaten sind Anschlussleisten für die optischen und akustischen Aufnahmemittel vorgesehen. Das Video- und Audiokommunikationssystem ist zentral vernetzt, d. h. die Stromversorgung und die Steuerung der Aufnahmemittel erfolgen unabhängig von den vorhandenen Einrichtungen an der Druckmaschine über zusätzliche zentrale Einrichtungen, wie z. B. einen gesonderten PC oder über den zentralen Multiplexer. Das Auswählen der Videosignalquelle erfolgt aufgrund der auf Fehlerdiagnose gerichteten Zweckbestimmung unabhängig von den an der Druckmaschine ablaufenden verarbeitungstechnischen Vorgängen durch manuelle Bedienhandlungen an einer separaten Bildsignalsteuereinheit. Nachteilig an dieser bekannten Lösung ist einerseits ihre mangelnde Flexibilität bei der Anpassung an die Serienproduktion von Druckmaschinen mit unterschiedlicher Anzahl oder Ausgestaltung von Aggregaten, z. B. Druckwerken. Infolge der unterschiedlichen Länge der Verbindungen zwischen den Druckwerken und dem Leitstand und der unterschiedlichen Anzahl an Überwachungsstellen pro Druckmaschine muss die Verkabelung an jede Maschine neu angepasst werden. Die zentrale Vernetzung besitzt weiterhin den Nachteil, dass die Anzahl der erforderlichen Multiplexerkanäle von der Maschinenkonfiguration abhängig ist und somit keine Seriengeräte verwendbar sind bzw. entweder Eingänge im Multiplexer frei bleiben (Mehrkosten) oder ein zweiter oder mehrere Multiplexer notwendig sind, so dass entsprechende Reserven an verfügbarem Bauraum vorgesehen werden müssen. Andererseits dient das bekannte Fehlerdiagnosesystem ausschließlich der Fehler- und Verschleißerkennung. Die Bedienung des Fehlerdiagnosesystems erfolgt deshalb separat und unabhängig von den aktuell an der Druckmaschine ablaufenden Vorgängen. Nachteilig ist darüber hinaus die Verschmutzungsgefährdung der an der Druckmaschine eingesetzten Aufnahmemittel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungseinrichtung für die Visualisierung von verarbeitungstechnischen Vorgängen an Druckmaschinen in Aggregatbauweise zu schaffen, die in einer Serienproduktion kostengünstig und flexibel realisiert werden kann und die für den Dauereinsatz geeignet ist sowie die Bedienung derartiger Überwachungseinrichtungen zu erleichtern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung hat infolge ihrer modularen Struktur den Vorteil, dass ihre Komponenten Multiplexer, Stromversorgung, Bildsignal- und Signalbusleitungen, Schnittstellen zur Maschinensteuerung vollständig in die Aggregatbauweise der Druckmaschine integriert sind, so dass eine optimale Flexibilität in der Anpassung des Überwachungssystems an unterschiedlichste Druckmaschinenvarianten und eine hohe Effektivität in der Montage ermöglicht wird. Durch die Ankopplung der Steuerung der Überwachungseinrichtung an die Bedienelemente des Leitstandes und an die Maschinensteuerung werden automatisch diejenigen optischen Sensoren aktiviert, die der Überwachung des vom Drucker eingeleiteten verarbeitungstechnischen Vorganges dienen, so dass der Drucker ohne eigene zusätzliche manuelle Bedienhandlungen stets die von ihm ausgelösten Vorgänge am Leitstand verfolgen kann. Dadurch kann gleichzeitig das Risiko von Fehlbedienungen an der Druckmaschine verringert werden.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in
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1 eine schematische Darstellung des modularen Aufbaus einer erfindungsgemäßen Überwachungseinrichtung an einer Druckmaschine in Aggregatbauweise
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2 eine schematische Darstellung eines Multiplexermoduls
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3 eine Blasvorrichtung zur Reinigung der optischen Sensoren und Beleuchtungsmittel
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Wie aus der 1 ersichtlich, besteht eine Druckmaschine in Reihenbauweise beispielhaft aus sieben Aggregaten 1–7 und einer zentralen Bedienstelle 8 für die Steuerung und Regelung der Druckmaschine, wobei die Aggregate einen Bogenanleger 1, fünf Druckwerke 2–6 und eine Bogenauslage 7 umfassen und die zentrale Bedienstelle 8 der Leitstand der Druckmaschine ist. Innerhalb der Druckmaschine soll beispielsweise die Bogenführung in den Druckwerken 2–6 vor der Druckzone, im Bereich der Bogenübergabe zwischen den Druckwerken und im Auslagebereich 7 an der Bogenübergabezone und im aufsteigenden Teil des Auslagekreises mit Hilfe von optischen Sensoren 23.2–23.7, die in diesem Fall als Videokameras ausgebildet sind, überwacht werden. Als Sensoren könnten weiterhin Endoskope, Infrarotsensoren oder Lichtleiter verwendet werden. In jedem der zu überwachenden fünf Druckwerke 2–6 und im Bereich der Bogenauslage 7 sind Multiplexermodule 10.2–10.7 angeordnet, die alle für den Betrieb der jeweils daran angeschlossenen Videokameras 23.2–23.7 und für die Signalübertragung an den Leitstand 8 erforderlichen Komponenten und Schnittstellen enthalten (2). Dabei handelt es sich um
- • eine Stromversorgungseinheit 12 für angeschlossene Videokameras 23 und für Beleuchtungsmittel 22,
- • einen Multiplexer 11, 13, 14 zur Steuerung der Stromzufuhr zu den Beleuchtungsmitteln 22 und zur Steuerung der Videosignalübertragung,
- • eine Schnittstelle für die Signalübertragungsmittel 17, die die Multiplexermodule 10 untereinander und mit dem Leitstand 8 verbinden und die im vorliegenden Beispiel als Videobusleitung ausgeführt sind, und
- • einen Steuerbus 15 für die Kopplung mit der zugeordneten Aggregatsteuereinheit 20.
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Die für den Betrieb der Videokameras 23, der Beleuchtungsmittel 22 und Multiplexermodule 10 erforderliche Stromversorgung wird durch Anschluss der Multiplexermodule 10 an die in jedem Aggregat vorhandenen Elektroanschlusskästen, den sogenannten ”Elektrogefäßen” 21 hergestellt. Die im Elektrogefäß 21 verfügbare Versorgungsspannung von 24 V, die Restwelligkeiten und durch Schaltvorgänge in den Aggregaten bedingte Spannungsspitzen aufweist, wird innerhalb der Stromversorgungseinheit 12 mit Hilfe eines DC-DC-Wandlers im Multiplexermodul 10 auf 12 V transformiert und gleichzeitig gemäß den Anforderungen der Signalübertragungstechnik geglättet. In jedem Multiplexermodul 10 ist ein Decoder 11 vorhanden, der über einen digitalen Steuerbus 15 mit einer dezentralen Aggregatsteuereinheit 20 kommuniziert, die der zentralen Maschinensteuerung untergeordnet ist. Der Decoder 11 steuert entsprechend den Steuerbefehlen der zugeordneten Aggregatsteuereinheit 20 ein Videomodul 14, das die Aufschaltung der gewünschten Bildsignalleitung 18 auf die Videobusleitung 17 vornimmt, und schaltet synchron dazu die Stromversorgung 13 für die Beleuchtungsmittel 22. Decoder 11, geschaltete Stromversorgung 13 und Videomodul 14 bilden den Multiplexer 11, 13, 14. Während die Videokameras 23 zur Gewährleistung einer stabilen Bildqualität ständig eingeschaltet sind, werden nur diejenigen Beleuchtungsmittel 22 aktiviert, die den gerade Bilder an den Leitstand übertragenden Videokameras zugeordnet sind. Als Beleuchtungsmittel 22 kommen Lampen oder LED's zum Einsatz. Die Multiplexer sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit zwei Videokanälen für zwei anschließbare Videokameras 23, zwei Ausgängen für Beleuchtungsmittel 22 und zwei Reserveausgängen zum Anschluss zusätzlicher Beleuchtungsmittel 22 ausgestattet.
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An den Objektiven der Videokameras 23 und Abstrahlungsflächen der Beleuchtungsmittel 22 sind darauf gerichtete Blasluftdüsen 28.B, 28.S vorgesehen, die auf einer Befestigungsplatte 27 gemeinsam mit jeweils einer Videokamera 23 und einem Beleuchtungsmittel 22 angeordnet sind und über separate Blasluftleitungen 26.B, 26.S, einen Druckluftverteiler 25 und eine Druckluftkupplung 24 an ein (nicht dargestelltes Schaltventil der zentralen Druckluftversorgung der Druckmaschine angeschlossen sind (3).
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Die Multiplexermodule 10 und Videobusleitungen 17 werden bereits während der Montage der einzelnen Aggregate zusammen mit allen weiteren, für die Verbindung der Aggregate erforderlichen Versorgungsleitungen installiert. Die Bildsignalleitungen 18, Stromversorgungsleitungen und Blasluftleitungen 26.B, 26.S werden ebenfalls bereits während der Aggregatmontage verlegt, so dass damit eine Nachrüstung der Druckmaschine und alle mit einem nachträglichen Einbau von Zusatzausrüstungen verbundenen Probleme vermieden werden können.
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Zur Visualisierung der vom optischen Sensor 23 im Druckwerk erfassten Vorgänge sind die Leitstandsmonitore 8.1 oder zusätzliche Bildschirme vorgesehen, wobei die Leitstandsmonitore 8.1 oder Bildschirme über Touch-Screen-Schaltflächen verfügen können. Die Bedienung der Druckmaschine erfolgt über Funktionstasten der Leitstandstastatur 8.2. und/oder über Touch-Screen-Schaltflächen der Leitstandsmonitore 8.1. Die Aggregatsteuereinheiten 20 sind mit zusätzlichen Softwaremodulen erweitert, die bei Betätigung der Eingabeelemente 8.2 gleichzeitig mit der Auslösung der Aggregatfunktionen (z. B. die Einstellung der Blaskraft einer als Blaseinrichtung ausgebildeten Bogenleiteinrichtung vor der Druckzone) auch die Sensoren 23 aktivieren, die diese Aggregatfunktionen überwachen. Die alternative Wahl von Funk- oder Infrarot-Übertragungsmitteln für die Bild- und Steuersignalübertragung zwischen Multiplexermodul, Leitstand und Maschinensteuerung anstelle von drahtgebundenen Übertragungsmitteln 14, 15, 17 liegt ebenfalls im Rahmen der vorliegenden erfinderischen Lösung.
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Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung:
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Sobald vom Bedienpersonal der Druckmaschine durch Betätigen einer Funktionstaste oder einer Touch-Screen-Schaltfläche 8.2 am Leitstand 8 ein Steuerbefehl zur Auslösung oder Veränderung eines verarbeitungstechnischen Vorganges an die Maschinensteuerung ergeht, wird von der dem Vorgang zugeordneten Aggregatsteuereinheit 20 innerhalb der Maschinensteuerung gleichzeitig das entsprechende Multiplexermodul 10 aktiviert. Soll z. B. durch Betätigung der Schaltfläche ”Blasluft an” die Blasluft an einer Blasleiste vor der Druckzone im ersten Druckwerk 2 zugeschaltet werden, aktiviert die Aggregatsteuereinheit 20.2 gleichzeitig mit der Öffnung des entsprechenden Blasluftventils auch das zugeordnete Multiplexermodul 10.2 im ersten Druckwerk 2. Dabei werden vom Multiplexer 11, 13, 14 die Stromversorgung der zugeordneten Beleuchtungsmittel 22.2 eingeschaltet und der Multiplexer-Videoeingang 18 der der Bogenführung zugeordneten Kamera 23.2 auf den Videobus 17 aufgeschaltet. Damit ist die Signalverbindung zum Visualisierungsmittel – z. B. einem Leitstandsmonitor 8.1 – hergestellt und der Drucker kann sofort, ohne weitere Bedienhandlungen vornehmen zu müssen, die Bogenführung im ersten Druckwerk 2 verfolgen. Somit kann der Bedienaufwand und die Gefahr von Fehlbedienungen minimiert werden. Werden an mehreren Aggregaten 1–7 gleichzeitig verarbeitungstechnische Vorgänge ausgelöst, erfolgt dementsprechend die Aktivierung mehrerer Sensoren 23, wobei dann entweder am Leitstandsmonitor 8.1 zwischen den einzelnen Bildsignalquellen 23.2–23.7 manuell oder in bestimmten Zeitintervallen umgeschaltet wird oder die Bilder parallel über mehrere Signalübertragungskanäle oder -leitungen 17 an mehrere Leitstandsmonitore 8.1 oder auf die Fenster eines Quadmonitors oder verschiedene Fenster der Visualisierungssoftware übertragen werden. Da nicht alle verarbeitungstechnischen Vorgänge über Eingabeelemente 8.2 vom Leitstand 8 aus gesteuert werden bzw. optische Sensoren 23 an Aggregatelementen angeordnet sind, die nicht über Eingaben am Leitstand 8 gesteuert werden oder falls der Drucker Vorgänge an den Druckmaschinenaggregaten 1–7 abweichend von der programmierten Zuordnung der optischen Sensoren 23 überwachen möchte, sind die optischen Sensoren 23 zusätzlich manuell über gesonderte Funktionstasten 8.2 auf der Tastatur oder den Touch-Screen am Leitstand 8 aktivierbar. Zur Unterstützung von Einrichtarbeiten oder manuellen Eingriffen in die Steuerung des Druckprozesses an einzelnen Aggregaten können vor Ort zusätzliche Funktionstasten und Monitore für die Beobachtung der Aggregatfunktionen mittels der vorhandenen optischen Sensoren 23 vorgesehen werden.
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Dauerhaft an der Druckmaschine eingesetzte optische Sensoren und Beleuchtungsmittel neigen infolge der unvermeidlichen Staubbelastung, die durch den beim Papiertransport durch die Druckmaschine von der Papieroberfläche aufwirbelnden Staub verursacht wird, zum Verschmutzen und würden nach einer gewissen Betriebsdauer unbrauchbar. Zur Abhilfe werden die an den optischen Sensoren 23 und Beleuchtungsmitteln 22 angeordneten Blasluftdüsen 28.B, 28.S temporär mit Druckluft beaufschlagt und dadurch der anhaftende Staub entfernt. Eine mehrmalige Druckluftreinigung pro Schicht mit kurzen Druckluftstößen erscheint dabei ausreichend. Die Steuerung des zugeordneten Schaltventiles am Aggregat erfolgt über die Aggregatsteuerung 20, kann jedoch auch dem Multiplexermodul 10 funktionell zugeordnet werden, das in diesem Falle über einen zusätzlichen (nicht dargestellten) Schaltausgang verfügt.
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Die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung ist nicht nur an Bogendruckmaschinen einsetzbar, sondern kann aufgrund ihrer modularen Struktur an allen Druckmaschinen und peripheren Ausrüstungen in Aggregatbauweise, z. B. auch zur Überwachung von Rollenrotationsdruckmaschinen oder Tiefdruckmaschinen, vorteilhaft eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bogenanleger
- 2–6
- Druckwerke
- 7
- Bogenauslage
- 8
- zentrale Bedienstelle, Leitstand
- 8.1
- Visualisierungsmittel, Leitstandsmonitor
- 8.2
- Eingabeelemente, Funktionstasten, Touch-Screen-Schaltflächen am Leitstand
- 9
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- 10
- Multiplexermodul
- 10.2–10.7
- den Druckmaschinenaggregaten zugeordnete Multiplexermodule
- 11
- Decoder
- 11, 13, 14
- Multiplexer
- 12
- Stromversorgungseinheit, DC-DC-Wandler
- 13
- schaltbare Stromversorgung für Beleuchtungsmittel
- 14
- Videomodul
- 15
- Steuerbus für die Steuerung des Multiplexermoduls über die Maschinensteuerung
- 16
- Stromversorgungsleitung für Multiplexermodul
- 17
- Signalübertragungsmittel, Videobusleitung
- 18
- Bildsignalleitung
- 19
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- 20
- Aggregatsteuereinheit
- 20.2
- Aggregatsteuereinheit im Druckwerk 2
- 21
- Elektrogefäß
- 21.2
- Elektrogefäß im Druckwerk 2
- 22
- Beleuchtungsmittel
- 22.2
- Beleuchtungsmittel im Druckwerk 2
- 23
- optischer Sensor, Videokamera
- 23.2
- optischer Sensor im Druckwerk 2
- 24
- Druckluftkupplung
- 25
- Druckluftverteiler
- 26.B, 26.S
- Blasluftleitungen
- 27
- Befestigungsplatte
- 28.B
- Blasluftdüse für die Reinigung des Beleuchtungsmittels
- 28.S
- Blasluftdüse für die Reinigung des optischen Sensors
