DE102004062112A1 - Sheet-fed rotary printing press, with a motor control, has a measurement of the rotary oscillation of the rotary components for compensation parameters to overlay the motor control and compensate for register deviations - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von rotationsschwingungsbedingten Passerabweichungen in einer Rotationsdruckmaschine mit einem Druck- und/oder Lackwerke verbindenden Antriebsräderzug und einem auf den Antriebsräderzug wirkenden Hauptantriebsmotor.The The invention relates to a method for compensation of rotational vibration caused Register deviations in a rotary printing machine with a printing and / or Lackwerke connecting drive wheel train and acting on the drive wheel train Main drive motor.
Unter Passerabweichungen werden relative Lageabweichungen beim Übereinanderdrucken der nacheinander in den einzelnen Druck- oder Lackwerken aufgebrachten Teildruckbildern (Farbauszüge) oder Lackschichten verstanden. Systematische Passerabweichungen zwischen den Teildruckbildern können durch Ungenauigkeiten bei der Druckformherstellung, Fehllagen der Druckform, Abwicklungsdifferenzen bei der Druckbildübertragung auf den Bedruckstoff oder Bedruckstofflagefehler entstehen. Diese Fehler sind mit bekannten Stellmitteln an den Druck- oder Lackwerken gut beherrschbar.Under Passer deviations become relative position deviations when overprinting successively applied in the individual printing or coating units Partial print images (color separations) or Paint layers understood. Systematic register deviations between the partial print images can by inaccuracies in the printing forme production, misplaced Printing form, handling differences in the print image transfer on the substrate or printing stock error occur. These Errors are with known actuating means on the printing or coating units easy to control.
Gegenstand zahlreicher Bemühungen ist die Beseitigung von Passerfehlern, die durch Rotationsschwingungen der bedruckstoffführenden Rotationskörper entstehen.object numerous efforts is the elimination of registration errors caused by rotational vibrations the printing material-carrying body of revolution arise.
Bei Bogenrotationsdruckmaschinen ist es Standard, zumindest die Druckzylinder der einzelnen Druckwerke sowie die zwischen den Druckwerken angeordneten Transport- oder Übergabezylinder mit einem Zahnräderzug mechanisch miteinander zu koppeln und diesen Antriebsräderzug mittels eines Hauptantriebes elektrisch anzutreiben. Der Antriebsräderzug einer Druckmaschine mit den daran angekoppelten Rotationskörpern bildet ein Schwingungssystem, dessen Dynamik durch Lastmomente, Federkonstanten, Trägheitsmomente usw. bestimmt wird. Die gleichmäßige Rotation der Elemente dieses Antriebsstranges kann durch winkelabhängige, mit jeder Umdrehung periodisch wiederkehrende (synchrone) Rotationsschwingungen und nicht periodische (asynchrone) Rotationsschwingungen gestört werden.at Sheet-fed rotary printing presses are standard, at least the impression cylinder the individual printing units and arranged between the printing units Transport or transfer cylinder with a gear train to mechanically couple with each other and this Antriebsräderzug means to electrically drive a main drive. The drive wheel train one Forming printing machine with the rotational bodies coupled thereto a vibration system whose dynamics are characterized by load moments, spring constants, moments of inertia etc. is determined. The uniform rotation The elements of this drivetrain can be angle-dependent, with each Rotation periodically recurring (synchronous) rotational vibrations and non-periodic (asynchronous) rotational vibrations are disturbed.
Je mehr Druckwerke eine Bogendruckmaschine aufweist, desto größer wird die Schwingungsneigung.ever more printing units has a sheet-fed press, the larger it gets the tendency to oscillate.
Entstehungsquellen von periodischen Rotationsschwingungen in Bogenrotationsdruckmaschinen sind Lastmomentschwankungen im Antriebsräderzug durch takt- bzw. drehwinkelgebundene Arbeitsbewegungen von Kurvengetrieben (Anlegergetriebe, Changierbewegungen im Farbwerk), Zentrierfehler von Zahnrädern und vor allem Unstetigkeiten im Abrollkontakt von Zylindern, insbesondere durch Zylinderkanäle, sowie Öffnungs- und Schließbewegungen der Greifersysteme.emergence sources of periodic rotational vibrations in sheet-fed rotary printing presses Load torque fluctuations in the drive wheel train by clock or rotation angle bound Working movements of cam gears (feeder gear, traversing movements in the inking unit), centering errors of gears and especially discontinuities in rolling contact of cylinders, in particular through cylinder channels, as well as opening and closing movements of Gripper systems.
Drehmomentschwankungen führen infolge der Elastizität der Antriebszahnräder zu individuell unterschiedlichen Abweichungen von der Solldrehwinkellage bzw. zu Abweichungen in der Synchronität der Rotationsbewegungen bis hin zu Zahnflankenwechseln an den ineinander greifenden Antriebszahnrädern.torque fluctuations to lead due to the elasticity the drive gears to individually different deviations from the desired angular position or to deviations in the synchronicity of the rotational movements until towards tooth flank changes on the meshing drive gears.
Die von der Schwingungsquelle im Antriebsräderzug angeregten Rotationsschwingungen setzen sich über die ineinandergreifenden Zahnräder des Antriebsräderzuges über die gesamte Druckmaschine fort, wobei die synchronen Rotationsschwingungen wegen des ganzzahligen Verhältnisses ihrer Frequenz zur Rotationsfrequenz zwar Verschleiß verursachen, aber weniger problematisch für die Sicherung der Druckgenauigkeit sind, weil sie stets in derselben Winkellage der Rotationskörper auftreten und daher stets die gleichen, sich wiederholenden Lagefehler verursachen, die mit bekannten Registerstelleinrichtungen ausgeglichen werden können.The from the vibration source in the drive wheel train excited rotational vibrations sit down over the meshing gears of the drive wheel train over the entire printing machine continues, with the synchronous rotational vibrations because of the integer ratio Although their frequency to the rotation frequency cause wear, but less problematic for the assurance of printing accuracy are because they are always in the same Angular position of the rotating body occur and therefore always the same, repetitive position errors which compensates with known register facilities can be.
Störend sind dagegen alle nicht periodischen (asynchronen) Rotationsschwingungen mit einem nicht ganzzahligen Frequenzverhältnis zur Drehzahl, weil sie sich als ständig wechselnde Schwankungen der Drehwinkeldifferenz zwischen den benachbarten Rotationskörpern und somit als qualitätskritische Passerfehler/Dublierfehler bemerkbar machen. Asynchrone Schwingungen entstehen beispielsweise bei der Ankopplung von Maschinenelementen über Getriebe mit nicht ganzzahligen Übersetzungsverhältnissen.Are disturbing on the other hand, all non-periodic (asynchronous) rotational vibrations with a non-integer frequency ratio to the speed, because they are yourself as a constant changing fluctuations of the rotational angle difference between the adjacent bodies of revolution and thus as a quality-critical registration error / duplication error to make noticable. For example, asynchronous vibrations occur in the coupling of machine elements via gears with non-integer ratios.
Die Rotationsschwingungen zeigen bei bestimmten Frequenzen (Eigenfrequenzen) zeitkonstante, charakteristische Amplituden-Ortsverteilungen (Eigenschwingformen) über die Länge der Druckmaschine, die zumindest an den Enden des Antriebsräderzuges, das sind i. a. das erste und letzte Druck- oder Lackwerk, lokale Extrema erreichen. Die Eigenfrequenzen und Eigenformen sind von der Schwingungsanregung unabhängige Eigenschaften einer Druckmaschine und hängen von der Anzahl der Druckwerke und der Bauweise der Maschine ab, wobei die Schwingungen in der ersten Eigenform mit der niedrigsten Eigenfrequenz dominieren, d.h. die größten Schwingungsamplituden aufweisen, und deshalb besondere Beachtung bei der Schwingungsanalyse einer Druckmaschine finden.The Rotation vibrations show at certain frequencies (natural frequencies) time constant, characteristic amplitude local distributions (natural modes) over the Length of the printing machine, at least at the ends of the drive wheel train, that is i. a. the first and last printing or varnishing, to reach local extremes. The Natural frequencies and eigenmodes are from the vibration excitation independent Properties of a printing press and depend on the number of printing units and the construction of the machine, the vibrations in the dominate first eigenform with the lowest natural frequency, i. the largest vibration amplitudes and therefore special attention in the vibration analysis of a Find printing press.
Im Falle der Schwingungsanregung im Antriebsräderzug durch störende Rotationsschwingungen mit einer Frequenz in der Nähe einer Eigenfrequenz der Druckmaschine kommt es zur Resonanz, d.h. zu Schwingungsüberhöhungen, die sich in drehzahlabhängigen, unzulässig hohen Übergabepasserabweichungen zwischen den in den einzelnen Druck- oder Lackwerken aufgebrachten Teildruckbildern oder Lackschichten äußern. Weiterhin führen diese Resonanzen zu starken Belastungen der Antriebselemente und zur Verschleißförderung.In the case of vibration excitation in the drive wheel by disturbing rotational vibrations with a frequency near a natural frequency of the printing press it comes to resonance, ie oscillations, which manifest themselves in speed-dependent, inadmissibly high Übergabepasserabweichungen between the applied in the individual printing or coating units partial printing images or layers of paint , Continue to lead this Resonances to heavy loads on the drive elements and for wear promotion.
Rotationsschwingungen können durch passive und aktive Zusatzsysteme reduziert werden. Bisher dazu bekannte Einrichtungen sind auf die unspezifische Kompensation aller auftretenden, periodischen und nichtperiodischen Rotationsschwingungen gerichtet, wofür aufwendige Schwingungsaufnehmer und Regelkreise erforderlich sind.rotational vibration can be reduced by passive and active additional systems. So far Known facilities are based on non-specific compensation all occurring, periodic and non-periodic rotational vibrations directed, for what consuming vibration sensor and control loops are required.
In
der
Die
Die
Aus
der
Den bekannten Schwingungskompensationsverfahren ist weiterhin der Nachteil gemeinsam, dass sie nicht an einer zu erreichenden Mindestdruckqualität orientiert sind.The known vibration compensation method is still the disadvantage together that they are not geared to a minimum print quality to be achieved are.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den Nachteilen aus dem Stand der Technik ein Verfahren zur Reduzierung von rotationsschwingungsbedingten Passerabweichungen auszugestalten, dass mit vorhandenen Mitteln eine Vermeidung druckqualitätsmindernder Passerabweichungen an allen Druck- oder Lackwerken einer Rotationsdruckmaschine ermöglicht.Of the Invention is based on the object, starting from the disadvantages from the prior art, a method for reducing Rotationsschwingungsbedingten Passer deviations that with existing means an avoidance of pressure quality reducing Passer deviations on all printing or coating units of a rotary printing machine allows.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention Task by a method having the features of the first claim solved. Appropriate further education of the method are the subject of the dependent claims.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, im Gegensatz zu der bekannten Zielstellung der maximalen Reduktion der Rotationsschwingungen in allen Betriebssituationen, die zwangsläufig zu aufwändigen Lösungen führt, die schwingungsreduzierenden Maßnahmen einerseits nur auf Resonanzdrehzahlbereiche, in denen tatsächlich druckqualitätsbeeinträchtigende und verschleißfördernde Schwingungsüberhöhungen auftreten, zu beschränken, andererseits aber die Einhaltung einer vorgegebenen Druckqualität (maximal zulässige Passertoleranzen) an allen Druck- und/oder Lackwerken der Druckmaschine (z.B. an den Bogenübergabestellen zwischen den Druck- oder Lackwerken einer Bogendruckmaschine) mit vorhandenen Mitteln zu gewährleisten.Of the The basic idea of the invention is, in contrast to the known Objective of the maximum reduction of the rotational vibrations in all operating situations, which inevitably leads to complex solutions, the vibration-reducing measures on the one hand, only on resonance speed ranges, in which actually Druckqualitätsbeeinträchtigende and wear-promoting vibration peaks occur, restrict, on the other hand, however, compliance with a given print quality (maximum allowed Register tolerances) on all printing and / or coating units of the printing machine (e.g., at the sheet transfer points between the printing or coating units of a sheetfed press) with existing To ensure funds.
Dies wird erfindungsgemäß durch Überlagerung des Antriebsmomentes des Hauptantriebsmotors mit innerhalb der Antriebsregelung gespeicherten, den Resonanzschwingungen entgegenwirkenden, drehzahlabhängigen Gegenmomenten in den Resonanzdrehzahlbereichen erreicht. Bei verschiedenen Drehzahlen werden unterschiedliche harmonische Kompensationsmomente mit drehzahlabhängigen Amplituden zur Schwingungsdämpfung genutzt.This is inventively stored by superposition of the drive torque of the main drive motor with stored within the drive control, the resonance oscillations counteracting, speed-dependent counter moments in the Resonance speed ranges achieved. At different speeds different harmonic compensation moments are used with speed-dependent amplitudes for vibration damping.
Die Kompensationsmomente werden einmalig in Testläufen unter praxisnahen Druckbedingungen ermittelt oder aus Konstruktionsdaten berechnet und mit drehzahlabhängigen Anteilen als permanent wirkender Algorithmus dem Antriebsmotorstrom im späteren Druckbetrieb überlagert. Dabei wird die überraschende Tatsache genutzt, dass auch die störenden asynchronen Schwingungen gedämpft werden, wenn die synchronen (periodischen) Schwingungen mit harmonischen Gegenmomenten kompensiert werden.The Compensation moments become unique in test runs under practical pressure conditions determined or calculated from design data and with speed-dependent proportions superimposed as a permanent-acting algorithm the drive motor current in the later printing operation. This is the surprising Fact that even the disturbing asynchronous vibrations muted when the synchronous (periodic) oscillations with harmonic Counter moments are compensated.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat die wirtschaftlichen Vorteile, dass es mit dem vorhandenen Hauptantriebsmotor realisierbar ist und keine zusätzlichen Schwingungskompensatoren benötigt. Anstelle aufwändiger Regelkreise ist lediglich ein programmierbares Steuerungsmodul für den Hauptantriebsmotorstrom erforderlich. Weiterhin garantiert das vorgeschlagene Verfahren mit einem Minimum an Kompensationsmitteln die Sicherung der Druckqualität an allen Druck- oder Lackwerken.The inventive method has the economic benefits of having it with the existing main engine is feasible and no additional Vibration compensators needed. Instead of complex Control circuits is merely a programmable control module for the main drive motor current required. Furthermore, the proposed method guarantees with a minimum of compensation means the assurance of print quality at all Printing or coating plants.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll am Beispiel einer Bogenrotationsdruckmaschine näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen dabei inThe inventive method will be explained in more detail using the example of a sheet-fed rotary printing press. The associated Drawings show in
In
In einer Bogenrotationsdruckmaschine läuft eine Vielzahl von Arbeitsbewegungen ab, die mit Lastwechseln verbunden sind. Dabei werden periodische (synchrone) und asynchrone Rotationsschwingungen S in der gleichförmigen Drehbewegung der über den Antriebsräderzug ARZ verbundenen Rotationskörper DZ,ÜT in den Druck- oder Lackwerken angeregt. Überschreiten die Lastwechselamplituden ein bestimmtes Maß, kommt es in den Resonanzdrehzahlbereichen nR zu Schwingungsüberhöhungen SR > Szul in bestimmten Abschnitten des Antriebsräderzuges ARZ, in denen die Eigenschwingungen der Druckmaschine besonders ausgeprägt sind, und damit zu unzulässigen Schwankungen der Drehwinkelpositionen bei der Bogenübergabe von einem Greifersystem an das folgende Greifersystem (Übergabepasser) und dadurch zu einer nicht mehr tolerierbaren Beeinträchtigungen der Druckgenauigkeit. Diese für die Druckqualität relevanten Resonanzschwingungen SR > Szul werden messtechnisch erfasst und einer Fourieranalyse unterworfen.In a sheet-fed rotary printing machine, a large number of working movements occur, which are connected with load changes. In this case, periodic (synchronous) and asynchronous rotational oscillations S are excited in the uniform rotational movement of the rotation bodies DZ, ÜT connected in the printing or coating units via the drive wheel train ARZ. If the load change amplitudes exceed a certain level, oscillation peaks S R > S zul occur in the resonance rotational speed ranges n R in certain sections of the drive wheel train ARZ, in which the natural vibrations of the printing press are particularly pronounced, and thus to impermissible fluctuations in the rotational angle positions during the sheet transfer of one Gripper system to the following gripper system (transfer register) and thus to a no longer tolerable impairment of printing accuracy. These resonance vibrations S R > S zul, which are relevant for the print quality, are detected metrologically and subjected to a Fourier analysis.
Danach
lassen sich Schwingungen S als Summe von i diskreten harmonischen
Schwingungen mit unterschiedlichen Anteilen ai Frequenzen
und Phasenlagen bi beschreiben, wobei die
Frequenzen f ganzzahlige Vielfache (Ordnungen) i der Drehzahl n sind:
- ai
- = Amplitude der i-ten harmonischen Schwingung
- bi
- = Phasenverschiebung der i-ten harmonischen Schwingung
- t
- = Zeit
- n
- = Drehzahl
- i
- = ganzzahliges Verhältnis zwischen der Frequenz f der Störung und der Druckmaschinendrehzahl
- a i
- = Amplitude of the i-th harmonic oscillation
- b i
- = Phase shift of the i-th harmonic oscillation
- t
- = Time
- n
- = Speed
- i
- = integer ratio between the frequency f of the disturbance and the printing machine speed
Jede
Druckmaschine weist im Druckdrehzahlbereich zwischen einer unteren
Druckgeschwindigkeit nu und einer oberen
Druckgeschwindigkeit no mindestens eine
relevante Eigenfrequenz feig,l auf, deren
Wert im Wesentlichen von der Maschinenkonfiguration abhängt. Wenn
die Frequenz feiner Erregerschwingung bzw. eines harmonischen Schwingungsanteiles
i annähernd
einer der l Eigenfrequenzen feig,l entspricht
(Resonanzdrehzahl nR,l,i),
Sind die Eigenfrequenzen feig,leiner Druckmaschine bekannt, können nach (2) alle Resonanzdrehzahlen nR,l,i ermittelt werden.If the eigenfrequencies f eig, l of a printing machine are known, all resonance speeds n R, l, i can be determined according to (2).
Der
Zusammenhang zwischen Eigenfrequenzen feig,l und
Resonanzdrehzahlen nR geht aus einem Resonanzschaubild
(
Die Erregerfrequenzen f sind abhängig von der Drehzahl n. Sie sind beschreibbar durch die Geradengleichung f = i·n und bilden ansteigende Geraden in einem Frequenz-Drehzahl-Diagramm, die den Koordinatenursprung schneiden. Dagegen verlaufen die Eigenfrequenzen feig,l parallel zur Abszisse. Sie sind Konstanten, die nicht von der Drehzahl n, sondern von der konkreten Druckmaschinenkonfiguration abhängen. Die Schnittpunkte zwischen den horizontalen und diagonalen Linien sind die Resonanzdrehzahlen nR,l,i.The exciter frequencies f are dependent on the rotational speed n. They can be described by the straight line equation f = i * n and form rising straight lines in a frequency / rotational speed diagram that intersect the coordinate origin. In contrast, the eigenfrequencies f eig, l are parallel to the abscissa. They are constants that do not depend on the speed n, but on the concrete press configuration. The intersections between the horizontal and diagonal lines are the resonance speeds n R, l, i .
Ist beispielsweise die 1. Eigenfrequenz feig,1 = 6,5 Hz, dann liegt die Resonanzdrehzahl der 4. harmonischen Schwingung nR,1,4 bei (6,5/4)s–1 = 5850 min–1. Die Resonanzdrehzahl der 2. harmonischen Schwingung nR,1,2 beträgt dann 11700 min–1 usw.For example, if the 1st natural frequency f eig, 1 = 6.5 Hz, then the resonance speed of the 4th harmonic oscillation n R, 1.4 at (6.5 / 4) s -1 = 5850 min -1 . The resonance speed of the 2nd harmonic oscillation n R, 1.2 is then 11700 min -1 , etc.
Bei den Resonanzdrehzahlen nR,l,i einschließlich einer gewissen Toleranzbreite von 10% bis 20% ist damit zu rechnen, dass Resonanzschwingungsüberhöhungen SR,l,i auftreten, wenn die Druckmaschine in einem dieser Bereiche betrieben wird, die für die Druckmaschine eine erhöhte Belastung und erhöhten Verschleiß bedeuten und zu nicht mehr tolerierbaren Übergabepasserfehlern führen. Für eine gleichbleibend hohe Druckqualität ist es daher wesentlich, die Entstehung von Resonanzschwingungen SR beim Durchfahren der kritischen Resonanzdrehzahlbereiche nR zu verhindern.At the resonance speeds n R, l, i, including a tolerance range of 10% to 20%, it can be expected that resonance vibration peaks S R, l, i occur when the printing press is operated in one of these ranges, which increases for the printing press Stress and increased wear mean and lead to no longer tolerable Übergabepasserfehlern. For a consistently high print quality, it is therefore essential to prevent the formation of resonance vibrations S R when passing through the critical resonance speed ranges n R.
Dies wird durch gezielte Kompensation der in den einzelnen Resonanzdrehzahlbereichen nR,l,i jeweils größten harmonischen Anteile der Resonanzschwingungen SR,l,i durch entgegengerichtete harmonische Kompensationsmomente MK,l,i erreicht.This is achieved by targeted compensation of the individual resonant speed ranges n R, l, i respectively largest harmonic components of the resonant vibrations S R, l, i by opposing harmonic compensation moments M K, l, i .
Das vorgeschlagene Verfahren geht davon aus, dass sich die Eigenfrequenzen feig,l und Erregerfrequenzen f in einer Druckmaschine nicht wesentlich verändern, wenn ihre Betriebsweise an unterschiedliche Druckaufträge angepasst wird, weil die schwingungsrelevanten Einflussgrößen, wie die Elastizität des Antriebsräderzuges ARZ, die Massenträgheit der rotierenden Zylinder DZ und Trommeln ÜT oder aktive periphere Aggregate keinen schwingungsrelevanten Veränderungen von Druckauftrag zu Druckauftrag unterworfen sind. Deshalb reicht es aus, wenn Resonanzdrehzahlbereiche nR und zugeordnete Kompensationsmomente MK für eine für den späteren Einsatz der Druckmaschine charakteristische Konfiguration und Betriebsweise unter realen Druckbedingungen einmalig er mittelt werden. Die dem Antriebsmoment MA überlagerten Kompensationsmomente MK werden in allen späteren druckauftragsbedingten Betriebsvarianten der Druckmaschine zu einer wirksamen Schwingungsreduzierung führen.The proposed method assumes that the eigenfrequencies f eig, l and excitation frequencies f do not change significantly in a printing machine when their mode of operation is adapted to different print jobs, because the oscillation-relevant influencing variables, such as the elasticity of the drive wheel train ARZ, the inertia of the rotating Cylinder DZ and drums ÜT or active peripheral aggregates are not subjected to vibration-relevant changes from print job to print job. Therefore, it is sufficient if resonance speed ranges n R and associated compensation moments M K for a characteristic of the later use of the printing press configuration and operation under real pressure conditions once averaged. The torque moments M A superimposed compensation moments M K will lead to an effective vibration reduction in all subsequent print job-related operating variants of the printing press.
Vorteilhafterweise liegt in einer Druckmaschine durch die Reibung in den Farb- und Feuchtwerken ein stark gedämpftes Schwingungssystem vor. Die Dämpfung nimmt mit steigenden Drehzahlen n zu, so dass in der Regel nur die erste Eigenfrequenz feig,1 zu kritischen Resonanzschwingungen SR führt. Gleichzeitig gibt es nur wenige relevante harmonische Anteile der Resonanzschwingungen SR mit hoher Schwingungsamplitude ai und dadurch im Druckdrehzahlbereich nu...no nur wenige zu berücksichtigende Resonanzdrehzahlbereiche nR, so dass der Aufwand für die Ermittlung der Resonanzschwingungen SR im Antriebsräderzug ARZ und der entgegengerichteten, diese kompensierenden Drehmomente MK relativ gering ist und auch nur einmal in einem ohnehin durchzuführenden Testlauf betrieben werden muss.Advantageously, in a printing press by the friction in the inking and dampening a heavily damped vibration system. The damping increases with increasing speeds n, so that usually only the first natural frequency f eig, 1 leads to critical resonance vibrations S R. At the same time, there are few relevant harmonic components of the resonance vibrations S R with high vibration amplitude a i and thus the print speed range n u ... n o few to consider resonance speed ranges n R, so that the cost of determining the resonance vibrations S R in the drive gear train ARZ and the opposing, these compensating torques M K is relatively low and must be operated only once in an already be performed test run.
Zunächst werden die auftretenden Rotationsschwingungen S beim Durchfahren des Druckdrehzahlbereiches nu...no in obligatorischen Testläufen der Bogenrotationsdruckmaschinen unter Druckbetriebsbedingungen, die üblicherweise beim Druckmaschinenhersteller stattfinden, an Messorten, die für einen passerhaltigen Druck entscheidend sind, erfasst. Bei Bogenrotationsdruckmaschinen sind das die Druckzylinder DZ, da eine Drehwinkelabweichung eines Druckzylinders DZ bei der Bogenübergabe zu einer Umfangsverschiebung der Bogenlage (Übergabepasser) oder eine Verdrehung des Druckzylinders DZ gegenüber den das Druckteilbild auf die Bogen übertragenden Druckform- und Gummituchzylindern zu Umfangsregisterabweichungen des Druckbildes auf dem Bogen führen.First, the rotational vibrations S occurring when passing through the printing speed range n u ... n o in mandatory test runs of the sheet-fed rotary printing press under pressure operating conditions, which usually take place at the printing press manufacturer, at locations that are crucial for a passerhaltigen pressure detected. In sheet-fed rotary printing presses that are the printing cylinder DZ, as a Drehwinkelabwei chung of a printing cylinder DZ in the sheet transfer to a circumferential displacement of the sheet position (transfer register) or a rotation of the printing cylinder DZ with respect to the printing partial image on the sheet transferring printing plate and blanket cylinders lead to Umfangsregisterabweichungen the printed image on the sheet.
Die
Druckmaschine wird dazu für
die Testläufe
vorzugsweise an jedem Druckzylinder DZ1... mit jeweils einem Drehwinkelgeber
G ausgestattet (
Die
Rotationsschwingungen S im Antriebsräderzug ARZ werden durch zeitsynchrone
Abfrage der Drehwinkelpositionen φ der Druckzylinder DZ1... und Differenzbildung Δφ zwischen
den jeweils benachbarten Druckzylindern DZ oder – bei Reduktion der Schwingungsmessung
auf die erste Eigenfrequenz feig,1 (s. Eigenform
Seig,1,
Die Rotationsschwingungen SR in den druckqualitätskritischen Resonanzdrehzahlbereichen nR werden einer Online-Fourieranalyse unterworfen und dabei in i Anteile mit jeweils unterschiedlicher Amplitude ai, Frequenz n·i und Phasenlage bi zerlegt. Beim Durchfahren der einzelnen Resonanzdrehzahlbereiche nR,l,i verändern sich die Amplituden ai der durch Fourieranalyse ermittelten diskreten harmonischen Schwingungsanteile drehzahlabhängig. Die harmonischen Schwingungsanteile mit den in einem Resonanzdrehzahlbereich nR,l,i jeweils höchsten Amplituden ai werden mit entgegengesetzter Phasenlage für jeden zugeordneten Resonanzdrehzahlbereich nR,l,i als Parameter für die aufzubringenden Kompensationsmomente MK,l,i gespeichert. Speicherwerte sind dabei die Frequenz n·i, die drehzahlabhängige Amplitude aK,i(nR,l,i) und die Phasenlage bK,i.The rotational vibrations S R in the pressure-quality-critical resonance rotational speed ranges n R are subjected to an online Fourier analysis and are divided into i components with respectively different amplitude a i , frequency n · i and phase position b i . When passing through the individual resonance speed ranges n R, l, i , the amplitudes a i of the discrete harmonic vibration components determined by Fourier analysis change as a function of speed. The harmonic vibration components with the highest amplitudes a i in a resonant rotational speed range n R, l, i are stored with opposite phase positions for each associated resonance rotational speed range n R, l, i as parameters for the compensation torques M K, l, i to be applied. Memory values are the frequency n * i, the speed-dependent amplitude a K, i (n R, l, i ) and the phase position b K, i .
Die Schwingungsanalyse kann auch auf die außerhalb der Resonanzbereiche nR liegenden Druckdrehzahlbereiche erweitert werden, so dass stetige Amplituden-Drehzahl-Funktionen der Kompensationsmomente MK für den gesamten Druckdrehzahlbereich nu...no gespeichert werden.The oscillation analysis can also be extended to the pressure rotational speed ranges lying outside the resonance ranges n R , so that continuous amplitude-rotational speed functions of the compensation torques M K for the entire pressure rotational speed range n u ... n o are stored.
In
der Regel werden im Druckdrehzahlbereich nu...no aufgrund der mit höheren Drehzahlen n zunehmenden
Schwingungsdämpfung
nur wenige Eigenfrequenzen feig,k vorliegen,
die zu relevanten druckqualitätsmindernden
Resonanzschwingungen SR führen. Diese
Resonanzschwingungen SR weisen in der Regel
auch nur wenige diskrete harmonische Anteile auf, deren Frequenz
f zur Resonanz innerhalb des Druckdrehzahlbereiches nu...no führen,
so dass nur eine geringe Anzahl von Kompensationsmomenten bzw. deren
Parameter abzuspeichern sind (
Da die Kompensation der Resonanzschwingungen SR vorzugsweise über den in den Antriebsräderzug ARZ eingespeisten Antriebsmoment MA des Hauptantriebsmotors M erfolgen soll und nicht an den einzelnen Entstehungsorten der Rotationssschwingungen S selbst, müssen in einem weiteren Verfahrensschritt die Übertragungsfunktionen, d.h. Dämpfungsgrade und Phasenverschiebungen der eingebrachten Kompensationsmomente MK zwischen Hauptantrieb M und den Schwingungsquellen berücksichtigt werden. Die Übertragungsfunktionen können aus einem Schwingungsmodell der Druckmaschine gewonnen werden, dazu muss jedoch die Lage der Schwingungsquellen genau identifiziert werden und der Aufwand zur Modellierung von Druckmaschinen ist sehr hoch. Im Interesse einer Vereinfachung des Verfahrens erscheint es daher zweckmäßig, die Kompensationsparameter in einem weiteren Probelauf empirisch zu optimieren. Dazu werden die Kompensationsmomente MK,l,i in den zugeordneten Resonanzdrehzahlbereichen nR,l,i einzeln durch entsprechende Modulation des Antriebsmotorstromes IM des Hauptantriebsmotors M erzeugt und dem kontinuierlichen Antriebsmoment MA überlagert, wobei zunächst die Phasenlage bK,l,i verändert wird, bis eine Schwingungsdämpfung an allen Bogenübergabestellen eintritt. Danach erfolgt eine Erhöhung der Amplitude aK,l,i des Kompensationsmoments MK,l,i bis sich die Amplituden der Passerabweichungen an allen Messpunkten an oder zwischen den Druckwerken innerhalb des vorgegebenen Toleranzgrenzwertes Szul befinden. Dabei ist nicht eine maximale Schwingungstilgung an einer Bogenübergabestelle maßgebend, sondern die Einhaltung des Toleranzgrenzwertes für die geforderte Druckqualität an jeder Bogenübergabestelle.Since the compensation of the resonance oscillations S R should preferably take place via the drive torque M A of the main drive motor M fed into the drive wheel train ARZ and not at the individual points of origin of the rotational oscillations S themselves, in a further method step the transfer functions, ie degrees of damping and phase shifts of the introduced compensation moments M have to be compensated K between the main drive M and the vibration sources are taken into account. The transfer functions can be obtained from a vibration model of the printing press, but to do so, the position of the vibration sources must be accurately identified and the cost of modeling printing presses is very high. In the interest of simplifying the method, it therefore seems expedient to optimize the compensation parameters empirically in a further test run. For this purpose, the compensation moments M K, l, i in the associated resonance speed ranges n R, l, i are generated individually by appropriate modulation of the drive motor current I M of the main drive motor M and superimposed on the continuous drive torque M A , wherein first the phase position b K, l, i is changed until a vibration damping at all Bogenüber registrations. Thereafter, there is an increase in the amplitude a K, l, i of the compensation torque M K, l, i until the amplitudes of the register deviations are at all measuring points at or between the printing units within the predetermined tolerance limit S zul . It is not a maximum vibration damping at a sheet transfer point decisive, but compliance with the tolerance limit for the required print quality at each sheet transfer point.
Die
so optimierten Kompensationsparameter aK,l,i,
bK,l,i und zugeordneten Drehzahlbereiche
nR,l,i werden in der Antriebsregelung A
des Hauptantriebsmotors M gespeichert. Dafür kann ein separates Kompensationsmodul
KM vorgesehen sein, das über eine
vorhandene Schnittstelle zur Antriebsregelung A beim Durchfahren
der Resonanzdrehzahlbereiche nR,l,i die
dafür gespeicherten
Kompensationsparameter an die Stromregelung übergibt, die nach einem programmierbaren
Algorithmus den für
den Druckbetrieb benötigten
Antriebsmotorstrom IM moduliert, so dass
die zur Kompensation erforderlichen Gegenmomente MK dem
Antriebsmoment MA aufgeprägt werden,
wobei beim Durchfahren der Resonanzdrehzahlbereiche nR,l,i jeweils
nur die für
diesen Drehzahlbereich bestimmten Kompensationsparameter (a,b,i)K,l,i aktiviert werden (
Schwingt
die Druckmaschine bei Resonanz in einer der Eigenfrequenzen feig,l , so bilden sich zeitkonstante Schwingungsamplitudenverläufe Seig,l (Eigenformen) über der Länge der Druckmaschine heraus
(
Das erfindungsgemäße Verfahren ist anstelle der Antriebsstrommodulation am Hauptantriebsmotor M ebenso durchführbar mit einer Drehmomentüberlagerung durch einen weiteren Antrieb, der ein beliebiger, auf den Antriebsräderzug ARZ wirkender Motor sein kann, dessen Antriebs- oder Bremsmoment die Kompensationsmomente MK im Antriebsräderzug ARZ bildet. Beispielsweise kann ein Einzelantrieb an einem Plattenzylinder im Druckbetrieb mit dem Antriebsräderzug ARZ verbunden bleiben und die Kompensationsmomente MK unabhängig vom Hauptantriebsmotor M in den Antriebsräderzug ARZ einspeisen.The inventive method is instead of Antriebsstromomodulation on the main drive motor M also feasible with a torque overlay by another drive, which may be any, acting on the drive wheel ARZ motor whose drive or braking torque forms the compensation moments M K in the drive wheel ARZ. For example, a single drive on a plate cylinder in the printing operation remain connected to the drive wheel train ARZ and feed the compensation torques M K independently of the main drive motor M in the drive wheel train ARZ.
Obgleich die für einen typischen Betriebszustand der Rotationsdruckmaschine ermittelten und gespeicherten Kompensationsparameter auch bei druckauftragsbedingten Veränderungen des Schwingungsverhaltens der Druckmaschine eine ausreichende Dämpfungswirkung entfalten, kann das Verfahren durch die Ermittlung und Speicherung der für charakteristische, sich häufig wiederholende abweichende Betriebszustände optimalen Kompensationsparameter verbessert werden. Unterschiedliche Betriebszustände der Rotationsdruckmaschine werden beispielsweise durch unterschiedliche Betriebsmodi von An- oder Getrieben mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften, das An- oder Abschalten von einzelnen peripheren Funktionsgruppen oder durch unterschiedliche Reibung der farbführenden Zylinder oder Walzen geschaffen. Wenn für jeden der charakteristischen Betriebszustände in den Testläufen dafür optimale Kompensationsparameter ermittelt und im Kompensationsmodul KM gespeichert werden und im späteren praktischen Druckbetrieb betriebszustandabhängig in der Antriebsregelung A aktiviert werden, kann zumindest für Druckaufträge mit Standardmaschineneinstellungen eine stets optimale Schwingungskompensation erzielt werden.Although the for a typical operating condition of the rotary printing machine determined and stored compensation parameters even with print job-related changes the vibration behavior of the printing press a sufficient damping effect unfold, the procedure can be determined by identification and storage the one for characteristic, often Repetitive deviating operating conditions optimal compensation parameters be improved. Different operating conditions of the rotary printing machine are, for example, by different operating modes of attachments or gears with different damping properties, turning on or off individual peripheral functional groups or by different friction of the ink-carrying cylinders or rollers created. If for each of the characteristic operating conditions in the test runs for optimal Compensation parameters determined and stored in the compensation module KM and later Practical printing mode depending on the operating state in the drive control A can be activated, at least for print jobs with default machine settings always optimal vibration compensation can be achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft erweitert werden durch eine automatisierte Anpassung der Kompensationsmomente MK an die betriebsartenabhängigen Änderungen des Schwingungsverhaltens der Druckmaschine während des Druckbetriebes, wenn mindestens zwei Drehwinkelgeber G permanent an der Druckmaschine vorhanden sind (z.B. Drehwinkelgeber G am Anfang und am Ende des Antriebsräderzuges ARZ wie es z.B. für Bogenrotationsdruckmaschinen mit Wendeeinrichtung bekannt ist).The inventive method can advantageously be extended by an automated adjustment of the compensation moments M K to the mode-dependent changes in the vibration behavior of the printing press during printing operation, if at least two rotary encoder G are permanently present on the printing press (eg rotary encoder G at the beginning and end of the drive wheel train ARZ as it is known for sheet-fed rotary printing presses with turning device, for example).
Durch eine stetige Detektion von Amplituden ai und Phasenlagen bi der Rotationsschwingungen S mit Hilfe programmierter Filteralgorithmen können während des Druckbetriebes in automatisierten Zyklen die aktuellen Schwingungsparameter der Resonanzschwingungen (SR) fortlaufend ermittelt, Korrekturen an den gespeicherten Kompensationsparametern vorgenommen und die Antriebsmomente (MA) mit den korrigierten Kompensationsmomenten MK überlagert werden.Through a continuous detection of amplitudes a i and phase positions b i of the rotational vibrations S with the aid of programmed filter algorithms, the current oscillation parameters of the resonance oscillations (S R ) can be continuously determined during the printing operation in automated cycles, corrections are made to the stored compensation parameters and the drive torques (M A ) are superimposed with the corrected compensation moments M K.
Die Parameter der Kompensationsmomente MK können damit zyklisch an den Betriebszustand der Rotationsdruckmaschine angepasst werden und eine zu jedem Zeitpunkt optimale Resonanzschwingungskompensation bewirken. Die Aktualisierungszyklen für die Kompensationsparameter werden zweckmäßig von der Maschinensteuerung bei Aktivierung der für den jeweiligen Betriebszustand relevanten Einstellungen ausgelöst.The parameters of the compensation moments M K can thus be adapted cyclically to the operating state of the rotary printing machine and cause an optimal resonance oscillation compensation at any time. The update cycles for the compensation parameters are expediently from the machine control when activating the rele for the respective operating state triggered various settings.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf dynamisch getrennte Teilmaschinen mit separaten Antriebsmotoren Mj anwendbar, wie z.B. auf Druckwerksgruppen j vor und nach einer Wendeeinrichtung, wenn diese eine Trennstelle im Antriebsräderzug ARZ bildet und der Antriebsräderzug dadurch in zwei dynamisch unabhängige Antriebsräderzüge ARZj mit jeweils einem Antriebsmotor Mj aufgeteilt wird. In diesen Fällen werden die Resonanzschwingungen SR,j in jeder Teilmaschine j bzw. Druck- oder Lackwerksgruppe j separat erfasst und mit den zugeordneten Antriebsregelungen Aj und den zugeordneten Hauptantriebsmotoren Mj separat kompensiert.The inventive method is also applicable to dynamically separated sub-machines with separate drive motors M j , such as on printing groups j before and after a turning device, if this forms a separation point in the drive wheel ARZ and the Antriebsräderzug in two dynamically independent drive wheel trains ARZ j , each with a drive motor M j is split. In these cases, the resonant vibrations S R, j in each submachine j or printing or coating unit group j are detected separately and compensated separately with the associated drive controls A j and the associated main drive motors M j .
- A, Aj A, A j
- Antriebsregelungdrive control
- ANAT
- Bogenanlagesheet feeder
- ARZ, ARZj ARZ, ARZ j
- Antriebsräderzugdrive wheel
- AUAU
- BogenauslageStacker
- DW, DW1...DW, DW1 ...
- Druck- oder LackwerkePrint- or coating plants
- DZ, DZ1...DZ, DZ1 ...
- Druckzylinderpressure cylinder
- GG
- DrehwinkelgeberRotary encoder
- M, Mj M, M j
- HauptantriebsmotorMain drive motor
- lM l M
- AntriebsmotorstromDrive motor power
- KMKM
- Modul für Kompensationsparametermodule for compensation parameters
- MA M A
- Antriebsmomentdrive torque
- MK M K
- Kompensationsmomentcompensation torque
- SS
- Rotationsschwingung, ErregerschwingungRotational vibration, vibration excitation
- Seig S eig
- Eigenformeigenform
- SR S R
- Resonanzschwingungresonant vibration
- Szul S perm
- zulässiger Toleranzbereich für Rotationsschwingungenpermissible tolerance range for rotational vibrations
- ÜT, ÜT1...ÜT, ÜT1 ...
- ÜbergabetrommelTransfer drum
- aa
- Amplitude der Rotationsschwingungamplitude the rotational vibration
- aK a K
- Amplitude der Kompensationsschwingungamplitude the compensation oscillation
- bb
- Phasenlage der Rotationsschwingungphasing the rotational vibration
- bK b K
- Phasenlage der Kompensationsschwingungphasing the compensation oscillation
- ff
- Frequenz der Rotationsschwingung, Erregerfrequenzfrequency the rotational vibration, exciter frequency
- feig f eig
- Eigenfrequenznatural frequency
- ii
- Ordnung des diskreten harmonischen Schwingungsanteiles, (Erregerordorder of the discrete harmonic component of vibration, (exciter ord
- nung)voltage)
- jj
- dynamisch eigenständige Druck- oder Lackwerksgruppedynamic independent Printing or coating group
- ll
- Ordnung der Eigenfrequenzorder the natural frequency
- nn
- Drehzahlrotation speed
- no n o
- obere Druckdrehzahlupper Printing speed
- nR n R
- ResonanzdrehzahlResonance speed
- nu n and
- untere Druckdrehzahllower Printing speed
- ΔφΔφ
- Drehwinkeldifferenz zwischen den DruckzylindernRotation angle difference between the printing cylinders
- φφ
- Drehwinkelangle of rotation
Claims (10)
Priority Applications (5)
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DE102004062112A DE102004062112A1 (en) | 2004-12-23 | 2004-12-23 | Sheet-fed rotary printing press, with a motor control, has a measurement of the rotary oscillation of the rotary components for compensation parameters to overlay the motor control and compensate for register deviations |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009013355A1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-01-29 | Windmöller & Hölscher Kg | Method for operating a printing press |
-
2004
- 2004-12-23 DE DE102004062112A patent/DE102004062112A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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WO2009013355A1 (en) * | 2007-07-26 | 2009-01-29 | Windmöller & Hölscher Kg | Method for operating a printing press |
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