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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur zyklischen Förderung von Bogen durch eine drucktechnische Maschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
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In dem
DE 197 30 042 C2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bogenführung in einer Bogendruckmaschine beschrieben, bei der mit einem Sensor an einem Bezugspunkt die Istlage eines Bogens bestimmt und mit einer Solllage verglichen wird. Abhängig von der Soll-Ist-Differenz werden Stellglieder einer auf einen Bogen gerichteten Blas- und/oder Saugluftvorrichtung betätigt, so dass beim Fördern eines Bogens auf einem Zylinder das Bogenende glatt und vollständig auf der Mantelfläche des Zylinders aufliegt. Bei der Steuerung der Bogenführung im Anleger der Bogendruckmaschine können mehrere Sensoren auf verschiedene Stellen auf der Oberseite eines Bogenstapels gerichtet sein. Weiterhin können Sensorreihen als berührungslose Abstandssensoren parallel zu den Kanten eines Bogenstapels verwendet werden. Durch eine unkontrollierte Bewegung eines Bogens ergeben sich Fehler beim Messen der Lage oder des Abstandes, wodurch die Steuerung der Bogenführung ungenau ist.
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Die
DE 102 05 985 A1 zeigt ein Bedruckstoffleitelement mit integriertem Abstandssensor für Bogen. Beim Fördern von Bogen werden einem Maschinenbediener die Sensormeßwerte eines bestimmten Sensors oder eine Mittelung von Messwerten benachbarter Sensoren angezeigt. Anhand der Anzeige kann der Maschinenbediener ein Luftströmungsfeld einstellen.
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Aus der
DE 100 38 774 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftstromes in einer Vervielfältigungsmaschine bekannt, bei der Ionenlüfter verwendet werden, um ein nachlaufendes freies Ende eines in Greifern gehaltenen Bogens mittels eines spezifisch eingestellten Strömungsfeldes derart beim Transport zu unterstützen, dass ein Flattern reduziert wird. Mit einem Detektor wird die Lage des freien Endes eines Bogens bestimmt und die lokale Stärke eines Strömungsfeldes mit einer Regeleinrichtung so variiert, dass die Lage einer gewünschten Solllage angenähert wird. Zur Bogenlagedetektion können optische oder Ultraschallsensoren eingesetzt werden, die einzelne Punkte oder flächenhaft abtasten.
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Bei der Vorrichtung zum Fördern von Bogen auf einen Stapel nach
DE 43 28 445 A1 wird ein die Flatterbewegung der Bogen erfassender Sensor verwendet. Die Sensorsignale werden in einer Steuer- oder Regelvorrichtung zu Stellsignalen für eine Blasluft- oder Saugvorrichtung verarbeitet.
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In der
DE 103 12 162 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Bogenlage beschrieben, bei denen die seitliche Bogenkontur mit einem Flächensensor, insbesondere mit einer Kamera, aufgenommen wird. Die Bogenkontur ergibt sich aus einer Graustufenanalyse der in einem Raster aufgenommenen Bilddaten. Überschreitet die Bogenkontur eine Begrenzungslinie, werden Stellelemente von Bogenführungsmitteln betätigt. Eine zweidimensionale Abbildung der Bogenkontur ist nur bedingt für eine Bogenlageregelung verwendbar, weil real der Bogen dreidimensionale Lageabweichungen aufweist, so dass Lageabweichungen z. B. in der Bogenmitte nur indirekt berücksichtigt werden. Eine Graustufenanalyse ist zudem rechenintensiv und für eine Bogenlageregelung in Echtzeit weniger geeignet.
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Eine Druckmaschine nach der
DE 200 08 731 U1 verarbeitet in Echtzeit die Signale zweier auf eine Bogenkontur und auf die Oberfläche des Bogen gerichteten Videokameras. Aus den Bilddaten wird eine tatsächliche räumliche Lage des Bogens bestimmt. Im Vergleich mit einer idealen räumlichen Lage werden Steuersignale für eine Einrichtung zur Beeinflussung des Bogenlaufes generiert. Der Steuerungsaufwand ist mit zwei Kameras und einem Echtzeitrechner relativ hoch. Die Rechenleistung des Echtzeitrechners begrenzt die maximal mögliche Fördergeschwindigkeit der Bogen.
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Die Offenlegungsschrift
DE 100 03 352 A1 betrifft ein Transportsystem für eine Druckmaschine, in dem bogenförmige Bedruckstoffe auf einem Luftkissen an einer Sensoranordnung zur Erfassung des Abstands zwischen Bedruckstoff und Luftkissen vorbeitransportiert werden. Die Sensoranordnung ist dabei mit Steuermitteln verbunden, die in der Lage sind, die Stärke des Luftkissens unter dem Bogen anhand der Signale der Sensoren so zu steuern, dass der Abstand zwischen Bogen und Lufterzeugungsmitteln in einem Sollbereich zu liegen kommt. Die Steuereinrichtung ist dabei als Zweipunktregler ausgebildet, wobei jeweils ein gemessener Wert mit einem Grenzwert verglichen wird. Wenn der Grenzwert erreicht oder überschritten wird, so wird das Luftkissen entsprechend verstärkt bzw. verringert. Die Aufnahme von Hunderten von Messwerten beim Durchgang eines einzelnen Bogens vor dem Sensor erlaubt es, auch schnelle Flatterbewegungen des Bogens nachzuweisen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur zyklischen Förderung von Bogen durch eine drucktechnische Maschine zu entwickeln, welches es ermöglicht, einen Bogen mit hoher Genauigkeit auf einer vorgegebenen Bahn zu halten.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Patentanspruchs aufweist.
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Gemäß dem Verfahren werden in Förderrichtung eines Bogens mit einem Sensor eine Vielzahl von Lagemeßwerten bestimmt, aus denen ein Kennwert für die Bogenlage ermittelt wird. Der Kennwert wird mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Abhängig vom Vergleichswert wird eine Blas- und/oder Saugluftvorrichtung eingestellt, die eine Lagekorrektur an einem nachfolgenden Bogen bewirkt. Die Lagemeßwerte werden vorzugsweise in einem vorgegebenen Bereich an der nachlaufenden Hinterkante eines Bogens abgeleitet. Bei schwankender Bogenlänge ist es vorteilhaft, den Bereich aus einem Signal des Sensors an der Bogenhinterkante festzulegen. Es ist von Vorteil, wenn zur Ermittlung des Kennwertes für die Bogenlage die n kleinsten Lagemeßwerte gemittelt werden, weil Abschmieren verhindert werden soll. Wenn ein Ultraschallsensor verwendet wird, dann können mit diesem Verfahren auch Ausreißer eleminiert werden. Eine Kalibrierung an einer Fläche eines den Bogen haltenden Greifersystems kann vorgenommen werden, um eine Drift im Messsystem, durch Temperaturschwankungen o. ä. zu eliminieren.
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Die Blasluft- und/oder Saugluftvorrichtung kann mittels einer aus Betriebspunkten bestehenden Kennlinie voreingestellt werden. Die Kennlinie gibt die Abhängigkeit der Blas- bzw. Saugluft vom Kennwert wieder. Die Betriebspunkte können vorab für ein begrenztes Spektrum an Maschineneinstellungen und/oder Bedruckstoffeigenschaften empirisch ermittelt werden. Die Kennlinie kann anhand der aus den Lagemeßwerten bestimmten Kennwerte korrigiert werden.
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Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden, es zeigen:
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1: ein Schema einer Vorrichtung zur Förderung von Bogen mit Greifern,
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2: ein Blockschaltbild einer Regelung einer Bogenführung, und
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3–6: Diagramme zur Signalverarbeitung.
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1 zeigt die Förderung eines Bogens 1 von einem Druckzylinder 2 zu einer Transfertrommel 3. Der Druckzylinder 2 und die Transfertrommel 3 oder ein Auslagekettengreifersystem rotieren synchron in den mit Pfeilen angegebenen Richtungen 4, 5 um parallele Achsen. In der Übergabelinie 6 wird der Bogen 1 an der Vorderkante von einem Greifersystem 7 der Transfertrommel 3 übernommen. Beim Fördern auf dem Druckzylinder 2 liegt der Bogen 1 auf dessen Mantelfläche 8 auf. Mit dem Greifersystem 7 wird der Bogen 1 an der Vorderkante gehalten und frei entlang eines Leitblechs 9 geführt.
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Wenn der Bogen 1 frisch bedruckt ist, muss verhindert werden, dass der Aufdruck bzw. der Bogen durch Berührung mit dem Leitblech 9 beschädigt wird, deshalb wird der Bogen 1 entlang des Leitbleches 9 mit einer Blasluftvorrichtung in Schwebung gehalten. Die Blasluftvorrichtung umfasst unter anderem ein Blasrohr 10 oder einen Blaskasten, welches bzw. welcher über die Breite des Bogens 1 fest am Gestell 11 der Bogendruckmaschine befestigt ist. Das Blasrohr oder der Blaskasten 10 besitzen radiale Luftaustrittsöffnungen, aus denen eine divergierende Luftströmung 12 tritt, die in einem spitzen Winkel 13 auf die Mantelfläche 8 trifft. Das Blasrohr oder der Blaskasten 10 steht über Leitungen 14 und ein steuerbares Ventil 15 mit einer Blasluftquelle 16 in Verbindung.
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Bei der Förderung eines Bogens 1 ist insbesondere die Phase kritisch, in der der Bogen 1 die Übergabelinie 6 verlässt. Das nachlaufende Ende des Bogens 1 ist in dieser Phase frei geführt und neigt zu Flatterbewegungen, so dass Kollisionsgefahr besteht. Um zu gewährleisten, dass der Bogen 1 auf einer vorgegebenen Bahn gehalten wird, ist eine Steuer- und Regelvorrichtung 17 vorgesehen. Die Steuer- und Regelvorrichtung 17 ist mit dem Ventil 15 und/oder der Blasluftquelle 16 verbunden. Weiterhin steht die Steuer- und Regelvorrichtung 17 mit einem Ultraschallsensor 18 und einem Drehgeber 19 in Verbindung. Der Ultraschallsensor 18 enthält einen Ultraschallsender, der Ultraschallwellen 20 in Richtung eines Reflektors 21 aussendet. Die reflektierten Strahlen 22 gelangen durch eine Öffnung 23 im Leitblech 9 auf den im Greifersystem 7 gehaltenen Bogen 1. Die vom Bogen 1 zurück reflektierten Strahlen 22 gelangen auf einen Ultraschallempfänger des Ultraschallsensors 18. Prinzipiell kann auf den Reflektor 21 verzichtet werden, wenn die Mantelfläche 8 des Druckzylinders 1 als Reflektor für die Ultraschallwellen 20 verwendet wird. Der Drehgeber 19 ist mit einem Laufrad 24 gekoppelt, welches in rollendem Kontakt mit der Mantelfläche 8 steht. Der Drehgeber 19 kann ebenso direkt mit der Achse des Druckzylinders 1 oder eines anderen synchron laufenden Zylindern oder einer Trommel 3 gekoppelt sein.
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Anhand des Blockschaltbildes nach 2 soll die Funktion der Vorrichtung erläutert werden. Die Steuer- und Regelvorrichtung 17 enthält einen Rechner 25, der über Leitungen 26 bis 28 mit einer Steuerung 29 der Bogendruckmaschine in Verbindung steht. In der Steuer- und Regelvorrichtung 17 befindet sich ein Analog-Digital-Wandler 30, dessen Eingang mit dem Ausgang des Ultraschallsensors 18 verbunden ist. Die digitalisierten Signale des Ultraschallsensors 18 gelangen vom Analog-Digital-Wandler 30 zur Verarbeitung in den Rechner 25. An den Rechner 25 ist ein Digital-Analog-Wandler 31 angeschlossen, über den Stellsignale zu einem Blasluftsystem 32 gelangen, welches unter anderem die Blasluftquelle 16, das steuerbare Ventil 15 und den Bogen 1 umfasst. Dem Rechner 25 ist weiterhin ein Geber 33 für einen Sollwert des Abstandes des Bogens 1 vom Leitblech 9 zugeordnet.
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In 3 sind entlang einer Zeitachse t Fenster 34.1, 34.2 dargestellt, in denen rein rechnerisch der Bogen 1 vom Ultraschallsensor 18 erfasst wird. Weil die Bogen 1 in Transportrichtung 5 unterschiedliche Längen aufweisen, weicht die Zeitdauer t4–t2 des tatsächlichen für die Bogenerfassung zur Verfügung stehenden Fensters 35 von der Zeitdauer t5–t2 des rechnerischen Fensters 34 ab. Im dargestellten Fall ist der Bogen 1 zu kurz oder der Bogen 1 wird durch Wellenbildung verkürzt. Das tatsächliche Fenster 35 endet bereits bei t4 um die Zeitdauer t5–t4 vor t5. Mit dem Ultraschallsensor 18 werden durch getakteten Betrieb entlang einer in Transportrichtung liegenden Linie eine Vielzahl von Messwerten gewonnen, die den Abstand des Bogens 1 am jeweiligen Messort vom Leitblech 9 wiedergeben. Bei einer vorgegebenen Drehstellung der Transfertrommel 3, welche sich aus der Auswertung der Signale des Drehgebers 19 ergibt, wird über die Leitung 26 von der Steuerung 29 ein Signal „Regelung aktiv” an den Rechner 25 gegeben. Wie aus 6 hervorgeht, ist die Regelung in einem Zeitbereich von t6–t7 aktiv, der zwischen einem Zeitpunkt t6 und einem Zeitpunkt t8 liegt mit t6 ≥ t5 und t7 < t8. Mit dem Signal „Regelung aktiv” werden Stellsignale an das Blasluftsystem 32 gegeben. Die Blasluftwirkung auf den Bogen 1 kann durch Einstellung des Ventils gesteuert werden. Damit wird die Regelung frühestens bei dem unmittelbar nachkommenden Bogen 1 wirksam, der zum Zeitpunkt t8 vom Ultraschallsensor 18 erfasst werden kann. Jeweils unmittelbar vor dem Erfassen eines Bogens 1 mit dem Ultraschallsensor 18 wird von einer Referenzmarke am Greifersystem 7 eine Referenzmessung des Abstandes zum Leitblech 9 durchgeführt. Damit kann die Meßwertverarbeitung kalibriert werden.
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Durch Auswertung des Signals des Drehgebers 19, dessen Signal proportional dem Drehwinkel des Druckzylinders 2 und der Transfertrommel 3 ist, erzeugt die Maschinensteuerung 29 ein Signal „Messwerte auswerten” in einem Zeitfenster 36 mit der Zeitdauer t6–t3, was näher in 5 gezeigt ist. Nur in diesem Zeitfenster 36 liegende Messwerte des Ultraschallsensors 18 kommen zur Auswertung im Rechner 25. Der Beginn t3 des Zeitfensters 36 liegt um eine einstellbare Zeit t3–t2 nach t2. Damit kommen keine Messwerte zur Auswahl, die in der Umgebung der vorlaufenden Bogenkante liegen. Das Ende des Zeitfensters 36 liegt bei dem Zeitpunkt t6, bei dem die Hinterkante des Bogens 1 sicher den Ultraschallsensor 18 passiert hat. Die Breite und der Anfang des Zeitfensters 36 ist damit abhängig von der Länge des Bogens 1 in Transportrichtung 5.
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Der Ultraschallsensor 18 gibt den maximalen Wert seines Meßbereiches aus, wenn der Bogen 1 zu weit vom Leitblech 9 gefördert wird oder wenn der Bogen nach vorbeilaufen der Hinterkante nicht mehr vorhanden ist. Die analogen Messwerte des Ultraschallsensors 18 werden im Analog-Digital-Wandler 30 digitalisiert und im Rechner 25 gespeichert. Sobald das Signal „Messwerte auswerten” auf niedrigem Pegel steht, wird das Signal „Regelung aktiv” ausgegeben. Im Rechner 25 läuft dann ein Regelalgorythmus ab, bei dem aus dem im Meßfenster 36 gespeicherten Messwerten ein Kennwert für die Bogenlage über dem Leitblech 9 bestimmt wird. Gemäß dem Algorythmus werden die n kleinsten Messwerte herausgesucht und gemittelt. Um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, werden typisch 10 bis 50 Meßwerte herangezogen, die bei Bedarf gewichtet werden können. Der Kennwert wird mit dem Sollwert für die Lage des Bogens 1 über dem Leitblech 9 verglichen. Der Sollwert ist abhängig vom Material und der Dicke des Bogens 1 sowie vom Druckbild auf dem Bogen 1 und wird über den Geber 33 an den Rechner 25 geleitet. Aus der Differenz zwischen Sollwert und Kennwert werden Stellsignale für das Blasluftsystem 32 abgeleitet. Der verwendete Regelalgorythmus bildet einen PID Regler, mit dem die Blasluft so gestellt wird, dass die Differenz verschwindet. Wie in 1 dargestellt, wirkt die Blasluft 12 gegen die Mantelfläche 8. Die Strömungsgeschwindigkeit der Blasluft 12 ist höher als die Umfangsgeschwindigkeit der Mantelfläche 8. Durch den spitzen Anströmwinkel legt die Luftströmung 12 an der Mantelfläche 8 an. Zwischen dem Leitblech 9 und der Mantelfläche 8 besteht ein Spalt 37, der den Durchtritt der Luftströmung 12 beschränkt. Wenn die Luftströmung 12 durch den Spalt 37 tritt, dann entsteht an der Leitblechkante 38 eine Druckwirkung auf den Bogen 1, so dass der Bogen 1 nicht an der Leitblechkante 38 abschmiert. Die raue Oberfläche der Mantelfläche 8 begünstigt durch eine dünne turbulente Strömungsschicht das Anlegen der Luftströmung 12.
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Wenn das Blasluftsystem 32 mehrere Blasrohre und/oder Blasluftquellen enthält, dann können die Blasrohre in funktionaler Abhängigkeit mit Blasluft versorgt werden. Z. B. kann eine Blasrohr ein Tragluftpolster zwischen Leitblech 9 und Bogen 1 bilden, während das zweite Blasrohr 10, wie in 1 gezeigt, eine Luftströmung 12 in Richtung der Mantelfläche 8 erzeugt. Durch die Kombination der Blasrohre stellt sich ein Gleichgewicht der Kraftwirkungen auf den Bogen 1 ein, so dass ein Bogen 1 auf einer vorgegebenen Bahn gehalten werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bogen
- 2
- Druckzylinder
- 3
- Transfertrommel
- 4, 5
- Richtung
- 6
- Übergabelinie
- 7
- Greifersystem
- 8
- Mantelfläche
- 9
- Leitblech
- 10
- Blasrohr
- 11
- Gestell
- 12
- Luftströmung
- 13
- Winkel
- 14
- Leitung
- 15
- Ventil
- 16
- Blasluftquelle
- 17
- Steuer- und Regelvorrichtung
- 18
- Ultraschallsensor
- 19
- Drehgeber
- 20
- Ultraschallwelle
- 21
- Reflektor
- 22
- Strahl
- 23
- Öffnung
- 24
- Laufrad
- 25
- Rechner
- 26–28
- Leitung
- 29
- Steuerung
- 30
- Analog-Digital-Wandler
- 31
- Digital-Analog-Wandler
- 32
- Blasluftsystem
- 33
- Geber
- 34–36
- Fenster
- 37
- Spalt
- 38
- Leitblechkante
