Für die Registerregelung
werden z.B. von Druckzylindern auf die Bahn Passmarken mitgedruckt,
die mittels einem hinter der letzten Druckeinheit angeordneten Paar
von Sensoren aufgenommen werden. Die auf die Bahn aufgedruckte Passmarken werden
vom Sensor aufgenommen und in einem Messkopf des Sensors ausgewertet.
Von einem Ausgang des Sensors werden die ermittelten Registerabweichungen
der Druckzylinder zu einem Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
es eine preisgünstige
bzw. eine verbesserte schnellere Verarbeitung von Signalen einer
Registerregelung zu erreichen. Weiterhin ist es auch ein Ziel, eine
verbesserte Fehlerkorrektur zu erreichen.
Die
Lösung
dieser Aufgabe gelingt bei einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und/oder 11 sowie bei
einem Verfahren gemäß Anspruch
6. Die hiervon abhängigen
Ansprüche
2 bis 5, 7 bis 10 und 12 sind vorteilhafte nicht selbstverständliche
Ausgestaltungen der Erfindung.
Die
Registerverstellung von einem Druckwerk hat über die Bahnspannung direkten
und unmittelbaren Einfluss auf die Registerhaltigkeit der in Bahnlauf
nachfolgenden Druckwerke. Dadurch kann eine Registerverstellung
in einem Druckwerk nicht unabhängig
von den Registerverstellungen der anderen Druckwerke erfolgen. Der
Einfluss ist über
Geschwindigkeit, Abstand und Materialeigenschaften bekannt.
Nach
der Erfindung kann die Registerhaltigkeit von nachfolgenden Druckwerken
bei Verstellungen des Registers in einem Druckwerk unter Ausnutzung
der Antriebskommunikation zur synchronisierten Ausgleichsbewegung
verbessert werden. Registerfehler treten z.B. durch Zug- und Dehnungsschwankungen
im Einzugswerk und Abwickler durch Splice und unrundem Wickel auf
und damit in dem Material, dass in die Maschine transportiert wird.
In der Maschine treten beispielsweise durch nicht angetriebene Walzen
bei Beschleunigungs- und Bremsvorgängen Zug- und Dehnungsschwankungen
auf, da diese nicht angetriebenen Walzen durch die Bahn beschleunigt
und abgebremst werden müssen.
Die dadurch bedingten Registerfehler werden z.B. mit Hilfe eines
Modells geschätzt
und dem Registerregler als Vorsteuerung zugeführt.
Bisher
sind nur übergeordnete
Registerregler bekannt, die zentral aufgebaut sind, jedes Register
individuell regeln und über
+/- Verstellbefehle nur langsam auf Registerfehler reagieren können.
In
einer Ausgestaltung ist es möglich
ein Implementierung eines Registerentkopplungsalgorithmus direkt
in die Einzelantriebe einer Druckmaschine bzw. die Antriebe der
Registerwalzen:
Die Antriebskommunikation wird z.B. vorteilhaft
genutzt um das gesamte Registerentkopplungs-Netzwerk aufzuspannen.
Die
Entkopplungs- und Weiterschaltalgorithmen werden z.B. dezentral
in jedem Einzelantrieb mit Eingriff auf die Papierbahn gerechnet
und die für
die synchronisierte Einzelantriebstechnik sowieso vorhandene, synchronisierte
Antriebskommunikation genutzt, um die Registerverstellungen in der
gesamten Druckmaschine miteinander zu synchronisieren bzw. zur Entkopplung
zu beeinflussen. Analoge Algorithmen können genutzt werden um in Druckmaschinen
mit Längswelle
und Registerwalzen zur Registerverstellung der Verstellbewegung
einer Registerwalze von der Registerhaltigkeit der nachfolgenden Druckstellen
zu entkoppeln. Dazu werden z.B. die Registerwalzen mit miteinander
synchronisierten Antrieben ausgerüstet und das Entkopplungsnetzwerk mit
Hilfe dieser Registerwalzenantriebe und deren Antriebskommunikation
realisiert.
Vorteilhaft
ist eine Implementierunq eines Registerfehlerschätzer in die Einzelantriebe
einer Druckmaschine: Relevante Materialgrößen werden mit Hilfe der Einzelantriebe
ermittelt. Dazu werden Materialzüge,
Materialgeschwindigkeit, Drehzahlen und Drehmomente von den Antrieben
selbst gemessen und analysiert. Diese Messgrößen werden z.B. als Eingangswerte
für das
Modell benutzt, um die Vorsteuerungen den Registerreglern zuzuführen.
Vorteilhaft
ist auch die Implementierung beider vorangestellten Verfahren und
des Registerreqlers für
eine Achse direkt in die Einzelantriebe einer Druckmaschine:
Durch
die Registerentkopplung und Registerfehlervorsteuerung kann eine
sehr schnelle Registerregelung je Druckstelle rea lisiert werden.
Weiterhin kann durch dieses Verfahren zur Registerfehlerschätzung eine
Messung nach jedem Druckwerk entfallen und damit Messstellen eingespart
werden, indem z.B. nach jedem 2., 3., 4. usw. oder nur nach dem
letzten Druckwerk der Registerfehler gemessen wird und der Messwert
den jeweiligen Registerreglern zugeführt wird.
Ein
Vorteil der Erfindung ist es, dass weniger Makulatur bei Registerverstellungen
die z.B. beim Einrichten der Maschine notwendig ist (Reduzierung der
Anfahrmakulatur) oder bei Störungen
bedingt durch einen Rollenwechsel oder Materialwechsel, vorhanden
ist. Die Registerentkopplung wirkt sich vorteilhaft auf eine schnelle,
dezentral aufgebaute Registerregelungen aus.
In
einer weiteren Ausführungsform
ist beim Regelungssystem eine Vorsteuergröße und/oder eine Registerfehlerschätzgröße zur Beeinflussung der
Registerverstellung vorgesehen, wobei zur Übertragung dieser Größen zwischen
verschiedenen Druckwerken ein Antriebsbus verwendet wird, wobei vorteilhaft
die Registerregelung dezentral auf verschiedene Regelungseinrichtungen
zur Durchführung
der Antriebsregelung verteilt ist.
Eine
Druckmaschine weist z.B. zumindest eine Druckeinheit, eine Antriebseinheit,
welche der Druckeinheit zugeordnet ist, eine Regelungseinheit zumindest
zur Regelung einer Antriebseinheit und eine Druckmarkenmesseinrichtung
und/oder eine Registermesseinrichtung auf. Die Druckmarkenmesseinrichtung
bzw. die Registermesseinrichtung ist durch ein Mittel zur Signalübertragung
mit der Regelungseinheit, welche zumindest zur Regelung einer Antriebseinheit
vorgesehen ist, direkt verbunden. Durch die direkte Verbindung verkürzt sich
gegenüber
der technischen Lösung
gemäß der oben
genannten Offenlegungsschrift der Signalweg, also die Signallaufzeit.
Auf diese Weise ist es möglich
auf Abweichungen im Druckbild schneller und besser zu reagieren.
Die
Registermesseinrichtung weist beispielsweise eine CCD-Kamera oder eine
Scanneinrichtung auf. Aus den durch die Registermesseinrichtung
aufgenommenen optischen Signalen lässt sich die Registerhaltigkeit
eines Druckers ermitteln. Bei Farbdrucken handelt es sich dabei
um Farbregister – auch Passen
genannt – bzw.
entsprechend um eine Farb-Registermesseinrichtung. Eine Farbregistermesseinrichtung
ist sowohl für
Druckmarken als auch für
Drucke ohne Druckmarken unter Verwendung des Druckes selbst einsetzbar.
Die
Druckmaschine weist beispielsweise eine große Anzahl von Druckwerken auf,
wobei diese für
ein gutes Druckbild sehr genau synchron und lagerichtig zueinander
zu drehen haben. Um dies zu kontrollieren werden, z.B. Druckmarken
auf das zu bedruckende Papier aufgebracht. Zur Auswertung dieser
Druckmarken ist zumindest eine Druckmarkenmesseinrichtung – auch Messtaster
genannt – vorgesehen.
Mit Hilfe der Druckmarkenmesseinrichtung wird die Differenz der
einzelnen Druckwerke bzw. Farben gemessen. Eine derartige Differenz lässt sich
auch durch eine Auswertung des Druckbildes mit Hilfe einer (Farb-)Registermesseinrichtung und
einer entsprechenden Auswerteeinheit ermitteln. Unter einer Druckmarke
ist hier und im Folgenden, alternativ bzw. in Kombination, auch
eine Passermarke zu verstehen. Die Druckmarkenmesseinrichtung ist dann
als Passermarkenmesseinrichtung zu verstehen, welche alternativ
oder in Kombination mit der Druckmarkenmesseinrichtung Verwendung
findet. Die Passermarkenmesseinrichtung ist zur Erkennung der Passermarken
vorgesehen. Bei der Verwendung der verbesserten Druckmarkenmesseinrichtung
bzw. Passermarkenmesseinrichtung ist dabei insbesondere eine hochauflösende Bildanalyseeinrichtung
von Vorteil. Die Messung der Differenz dient der Ermittlung zumindest
eines Korrekturwertes für
z.B. ein Umfangsregister des oder der außerhalb der Toleranz liegenden
Druckwerke oder Farbe. Diese Korrekturwerte sind zeitkritisch und
das genaue Ausregeln dieser Korrekturwerte ist für die Güte des Druckbildes sehr wichtig.
Die Druckmarkenmesseinrichtung bzw. die Registermesseinrichtung
ist direkt mit einer Regelungseinheit zur Antriebsregelung eines
Antrie bes der Druckmaschine gekoppelt. Zur Koppelung ist ein Mittel
zur Signalübertragung
wie z.B. eine Kabelübertragung
bzw. auch eine Funkübertragung
verwendbar. Durch eine derartige Direkteinkoppelung ergibt sich
eine schnellere Verarbeitung des Korrekturwertes, welcher z.B. in
der Regelungseinheit berechnet wird, und somit auch eine Qualitätsverbesserung
des Druckbildes.
Im
Gegensatz dazu wird in der Offenlegungsschrift
DE 197 23 059 A1 das Signal
des Sensors an einen zugeordneten Registerregler übermittelt,
wobei der Registerregler mit einem Bus mit einer übergeordneten
Steuerung verbunden ist und ein Korrekturwert zur Verbesserung der
Registerhaltigkeit über
den Leitstand einem Antriebsregler korrigiert als Sollwert der übergeordneten
Steuerung übergeben
werden kann.
Diese
lange Kette an Kommunikationspartnern ist nun erfindungsgemäß dadurch
verkürzt, dass
die Druckmarkenmesseinrichtung durch ein Mittel zur Signalübertragung
mit der Regelungseinheit, welche zumindest zur Regelung einer Antriebseinheit vorgesehen
ist, direkt verbunden ist.
Die
Druckmarkenmesseinrichtung wertet in einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung das Messsignal der Druckmarkenmesseinrichtung bzw. der
Registermesseinrichtung in einer Auswerteeinheit aus. Die Auswerteeinheit
der Druckmarkenmesseinrichtung ist beispielsweise über eine
serielle Kopplung mit der Regelungseinheit, also einen Antriebsregler
des Druckwerkes, direkt datentechnisch gekoppelt. In der Regelungseinheit
ist eine Software ablauffähig,
welche die Messwerte der Druckmarkenmesseinrichtung auswertet und
die Korrekturwerte berechnet bzw. auch die Korrektur direkt umsetzt.
Durch
die Direktankopplung und damit schnellere Verarbeitung der Korrekturwerte
ergibt sich eine qualitative Verbesserung des Druckbildes. Ferner
ergibt sich durch den Wegfall eines bisher benötigten separaten Korrekturrechners
eine Kostenoptimierung. Das Korrektursignal bzw. die Korrektursignale
wer den z.B. auch über
eine bereits bestehende Kommunikationsverbindung innerhalb einer Druckmaschine
der Regelungseinheit an einen Leitstand geschickt.
Die
Druckmarkenmesseinrichtung, welche eine Auswerteeinheit aufweist,
wobei die Auswerteeinheit die von einer Druckmarkenmesseinrichtung generierten
Signale in z.B. Digitalsignale umwandelt, sendet diese Digitalsignale
z.B. über
ein Bussystem zur Regelungseinheit. Als Mittel zur Signalübertragung
ist vorteilhafter Weise ein Bussystem verwendbar, welches bereits
in der Druckmaschine zur Anwendung kommt. Entsprechend ist auch
bei einer Registermesseinrichtung zu verfahren.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Regelungseinheit
die integrierte Auswerteeinheit auf, welche ein von der Druckmarkenmesseinrichtung
bzw. der Registermesseinrichtung generiertes Signal, z.B. ein Analogsignal,
in ein für
die Regelungseinheit verarbeitbares Digitalsignal umwandelt.
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Regelungseinheit,
welche zumindest zur Regelung einer Antriebseinheit vorgesehen ist
und mit der Druckmarkenmesseinrichtung bzw. der Registermesseinrichtung
direkt verbunden ist, eine Masterfunktionalität bezüglich weitere Antriebseinheiten
bzw. bezüglich
weitere Regelungseinheiten auf. Eine Antriebseinheit weist dabei
zumindest einen elektrischen Motor und einen Stromrichter auf.
Bei
einer Ausführungsform
weist Regelungseinheit zur Regelung einer Antriebseinheit einer Druckmaschine,
eine Signalschnittstelle zur Eingabe eines Signals einer Druckmarkenmesseinrichtung bzw.
der Registermesseinrichtung auf.
Bei
einem Verfahren zum Betrieb einer Druckmaschine wird von der Druckmarkenmesseinrichtung
ein Druckmarkensignal bzw. von der Registermesseinrichtung ein Registermesssignal
an die Regelungseinheit übermittelt.
Von der Regelungseinheit wird ein Korrekturwert für die Bewegungsregelung
zumindest einer Antriebseinheit berechnet.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Dabei
zeigen:
1 eine
dezentralisierte Registerregelung,
2 Messgrößen bei
einer Registerregelung,
3 weitere
Messgrößen bei
einer Registerregelung
4 ein
Schaubild zu einem Verfahren zur Entkopplung der Register und
5 eine
Druckmaschine.
Zur
Erläuterung
der Figuren wird auf die Ansprüche
1 bis 12 und die dort verwendeten Bezugszeichen verwiesen.
In
der Darstellung gemäß 5 ist
in Form einer Übersichtsdarstellung
der Aufbau einer Druckmaschine DM, 3 gezeigt. Die Druckmaschine 3 weist Druckwerke 17, 18 und 19 auf.
Mittels Registerreglern 10, 11, 12 ist
ein Regelungssystem 1 aufgebaut. Das Regelungssystem 1 weist
ferner einen Datenbus 35 auf. Von Papierrollen P1 bis P3
laufen Papierbahnen PB1 bis PB3 durch Druckeinheiten DE, DE1 und DE2,
sowie zu einem Falzapparat F. Die Papierbahn PB1 gelangt nach dem
Durchlaufen der Druckeinheiten DE1 und DE2 noch zu weiteren Verarbeitungseinheiten,
die jedoch in der Darstellung gemäß 1 nicht
dargestellt sind. Die Papierbahn PB1 läuft daher in der Zeichnung
mit einer gestrichelten Linie aus.
Die
Druckeinheiten DE, DE1 und DE2 sind in der Darstellung durch eine
annähernd
H-förmige
Außenkontur
dargestellt. In den Druckeinheiten DE, DE1 und DE2 befindet sich
jeweils zehn Zylinder ZY, die in zwei Gruppen G1, G2 je fünf Zylindern
ZY angeordnet sind. Als Zylinder ZY werden hier alle Zylinder oder
räderförmige Maschinenelemente
einer Druckeinheit DE, DE1, DE2, sowie eines Falzapparates F bezeichnet. Über diese Gruppen
G1, G2, die als Druckstellen in den Druckeinheiten DE bezeichnet werden
verlaufen die Papierbahnen PB1 bis PB3.
Eine
Druckstelle besteht z.B. im Wesentlichen aus einem Gummizylinder,
einem Plattenzylinder und einem Farb- und Feuchtwerk. Mit jeder Druckstelle
kann eine Farbe auf einer Seite gedruckt werden. Alle Druckstellen,
die auf einen Falzapparat F arbeiten, d.h., bei denen die gedruckte
Papierbahnen PB1 bis PB3 auf einen Falzapparat F geführt werden,
gehören
zu einer Rotation. Dabei sind die Druckeinheiten DE, DE1, DE2 üblicherweise
in Drucktürmen
untergebracht.
Zu
jedem einzelnen angetriebenen Zylinder gehört eine Antriebseinrichtung
A1 bis A29. Den Antriebseinrichtungen A1 bis A29 ist eine elektrische Maschine 31 zugeordnet,
wobei in der 5 aus Platzgründen lediglich
eine elektrische Maschine 31 zum Antrieb einer Walze 33 dargestellt
ist. Der Antriebseinrichtung A1 bis A29 ist eine Regelungseinheit
RE1 bis RE29 zugeordnet. Abhängig
vom Integrationsgrad bei den Antriebseinheiten, weist die Antriebseinheit
beispielsweise einen Motor und einen Stromrichter auf. In einem
höheren
Integrationsgrad weist die Antriebseinheit eine integrierte Regelungseinheit
RE1 bis RE29 auf. Auch für
den Falzapparat F sind Antriebseinheiten A30 bis A34 bzw. zugehörige Regelungseinheiten
RE30 bis RE34 vorgesehen. Die Druckeinheiten DE, DE1 und DE2 bzw.
dem Falzapparat F weisen pro Antriebsgruppe, welche die Antriebseinheiten
aufweist, eine Regelungseinrichtung RE1, RE20, RE21 und RE30 mit
Masterfunktionalität auf.
Die Regelungseinrichtungen RE1 bis RE10 einer Antriebsgruppe sind
untereinander datentechnisch vernetzt. Die Regelungseinheiten RE1,
RE20, RE21 und RE33 bzw. die Antriebseinheiten A1, A20, A21 und
A30, welche eine Leit- bzw. Masterfunktionalität aufweisen sind durch eine
stärker
eingezeichnete Umrandung gekennzeichnet.
Einer
Gruppe von Antriebseinheiten bzw. Regelungseinheiten ist ein zugehöriger Leitrechner L1
bis L4 zugeordnet und mit diesem datentechnisch verbunden. Auch
die Leitrechner L1 bis L4 sind miteinander mit einer Leitrechnerkommunikation
LK1 bis LK3 verbunden. Dies ist in der Zeichnung durch eine gestrichelte
Linie dargestellt. Auch hier sind weitere Ausführungsformen der Datenvernetzungen möglich.
Ein
Leitrechner L1 bis L4 übernimmt
einer übergeordnete
Prozessorganisation. Am Ende der Druckeinheiten DE und DE2 ist eine
Druckmarkenmesseinrichtung ME1, ME2 und ME3 angeordnet, welche zur
Aufnahme von Druckmarken auf den Papierbahnen PB1, PB2 und PB3 dient.
Die Druckmarkenmesseinrichtung ME1, ME2 und ME3 ist mit einer Regelungseinrichtung
RE1 bzw. RE21 verbunden. Die Regelungseinrichtung RE1 bzw. RE21
ermittelt den Korrekturwert für
den bzw. die Antriebe der Antriebseinheiten um das Druckbild zu
verbessern. Somit wird die bislang notwendige Vorgehensweise, dass
der Korrekturwert mit einer eigenen Auswerteelektronik berechnet
und z.B. durch ein pulsbreitenmoduliertes Binärsignal an die jeweiligen Antriebseinheiten
der Druckwerke ausgegeben wird, überwunden.
Ein bislang notwendiger langer Weg bezüglich des Übertragens der Korrekturwerte
an einen Leitrechner der Druckmaschine z.B. per serieller Kopplung,
per Profibus® oder
Arcnet nicht mehr notwendig.
Durch
die Anbindung der Druckmarkenmesseinrichtung ME1, ME2, ME3 z.B.
per serieller Kopplung (DS) direkt an die Regelungseinheit RE1,
RE21 bzw. der Antriebsregler des Druckwerkes ist der Signalweg erheblich
verkürzt,
was der schnelleren Auswertung der Signale bzw. der Korrektur zu
Gute kommt. Durch die Direkteinkopplung und damit schnellere Verarbeitung
dieser Korrekturwerte ergibt sich eine Qualitätsverbesserung des Druckbildes. Durch
den Wegfall eines separaten Korrekturrechners ergibt sich zudem
eine Kostenoptimierung. Die Korrektursignale sind über bereits
bestehende Kommunikationsverbindungen von der Regelungseinrichtung
an einem Leitrechner bzw. an einen Leitstand übermittelbar.
Für die Papierbahn
PB1 ist alternativ bzw. in Kombination mit der Druckmarkenmesseinrichtung ME1
eine Registermesseinrich tung RME vorgesehen, welche datentechnisch
mit der Regelungseinheit RE1 verbunden ist. Ein Registermesssignal RMS,
in der 1 als Pfeil dargestellt, dient dann der Korrektur
des Druckes.