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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verarbeitungsmaschine,
insbesondere Druckmaschine, sowie eine entsprechende Verarbeitungsmaschine,
insbesondere Druckmaschine, gemäß den Oberbegriffen
der unabhängigen
Patentansprüche.
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Obwohl
nachfolgend hauptsächlich
auf Druckmaschinen Bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht
darauf beschränkt,
sondern vielmehr auf alle Arten von Verarbeitungsmaschinen mit Kühl- und/oder
Leitwalzen gerichtet.
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Stand der Technik
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Bei
Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Druckmaschinen, insbesondere
bei Tiefdruckmaschinen, wird eine Warenbahn entlang von angetriebenen
Walzen und nicht angetriebenen Walzen bewegt. Die angetriebenen
Walzen beeinflussen die Bahnspannung und Dehnung der Warenbahn,
die üblicherweise
regelbar ist, und sorgen für
den Transport der Warenbahn über
die nicht angetriebenen Walzen. Die nicht angetriebe nen Walzen dienen
zur Führung
der Warenbahn durch den Trockner (sog. Leitwalzen) und das Kühlwerk (sog.
Kühlwalzen).
Die Warenbahn kann aus Papier, Stoff, Pappe, Kunststoff, Metall,
Gummi, in Folienform usw. ausgebildet sein.
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Zu
den angetriebenen Walzen zählen
das Einzugs- und Auszugswerk sowie angetriebene Druckzylinder. Diese
Walzen beeinflussen die Einstellung der Bahnspannung sowie das Druckregister (Farbregister).
Die nicht angetriebenen Walzen im Trockner und im Kühlwerk dienen
der Bahnführung und
werden mittelbar über
die Warenbahn angetrieben, d.h. beschleunigt und abgebremst. Das
Reibmoment dieser nicht angetriebenen Walzen beeinflusst die Bahnspannung
und führt
zu einem stationären
Registerfehler zwischen den einzelnen Druckwerken.
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In
der Beschleunigungs- bzw. Abbremsphase muss eine dynamische Kraft
aufgewendet werden, um die nicht angetriebenen Walzen anzutreiben bzw.
abzubremsen. Hierbei muss das Trägheitsmoment
und die Reibung der nicht angetriebenen Walzen aufgebracht werden.
Während
der Beschleunigungsphase sinkt die Bahnspannung in Bahntransportrichtung
vor der nicht angetriebenen Walze und steigt danach bis zur nächsten angetriebenen
Walze wieder an.
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Im
stationären
Zustand muss das Reibmoment der nicht angetriebenen Walzen weiterhin
aufgebracht werden. Dies führt
zu einer niedrigeren Bahnspannung im Bereich hinter der angetriebenen Walze,
die der nicht angetriebenen Walze folgt, da die angetriebene Walze
eine Kraft aufwenden muss, um die nicht angetriebene Walze anzutreiben.
Das kontinuierliche Reibmoment führt
zu einem stationären
Registerfehler zwischen den einzelnen Druckwerken, der ausgeregelt
werden muss.
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Es
stellt sich daher die Aufgabe, den negativen Einfluss der nicht
angetriebenen Walzen auf das Bahnregister bzw. auf den Warenbahntransport,
insbesondere in der Beschleunigungs- und Abbremsphase sowie im stationären Zustand
zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren zum Betreiben einer Verarbeitungsmaschine, insbesondere
Druckmaschine, die zur Bearbeitung einer Warenbahn angetriebene
Walzen sowie wenigstens eine weitere Kühl- und/oder Leitwalze aufweist, sowie
eine entsprechende Verarbeitungsmaschine, insbesondere Druckmaschine,
mit den Merkmalen der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie
der nachfolgenden Beschreibung.
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Erfindungsgemäß wird bei
einer Verarbeitungsmaschine, insbesondere Druckmaschine, insbesondere
(Rotations-)Tiefdruckmaschine, die zur Bearbeitung einer Warenbahn
angetriebene Walzen sowie wenigstens eine weitere Kühl- und/oder Leitwalze
aufweist, wenigstens eine Kühl-
und/oder wenigstens eine Leitwalze selbst angetrieben. Es versteht
sich, dass hierunter kein Antrieb mittels einer warenbahnvermittelten
Antriebskraft zu verstehen ist. Vielmehr geht die Erfindung von
einer selbstangetriebenen Walze aus, wofür beispielsweise ein Motor vorgesehen
ist.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäß selbstangetriebene wenigstens
eine Kühl-
und/oder Leitwalzen ermöglicht
eine bessere Entkopplung der Änderungen
an den Registerreglern. Aufgrund der zusätzlichen Antriebe können effektivere
Regelstrategien entworfen werden, da eine größere Einflussnahme auf die
Warenbahn möglich
ist. Hat die Verarbeitungsmaschine, beispielsweise eine Druckmaschine,
den eingeschwungenen Zustand erreicht, können Längsregisteraweichungen mittels
stationärer
Regelstrategien, in die die angetriebenen Kühl- und/oder Leitwalzen einbezogen werden,
schneller ausgeregelt werden. Befindet sich die Maschine in einer
dynamischen Übergangsphase,
beispielsweise durch Änderungen des
Sollwerts der Bahnspannung oder der Bahngeschwindigkeit in der Maschine,
können
mit Hilfe der angetriebenen Kühl- und/oder Leitwalzen
Strategien zur Vorsteuerung entworfen werden, die eine schnellere
dynamische Registerregelung ermöglichen.
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Ein
eigener Antrieb für
Kühl- und/oder
Leitwalzen wird bisher im bekannten Stand der Technik nicht eingesetzt.
Daher können
nur langsam verlaufende Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge durchgeführt werden.
Darüber
hinaus ist ein während dieser
Phasen erzeugter Ausschuss in Kauf zu nehmen. Die Erfindung überwindet
diese Nachteile.
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Durch
die erfindungsgemäße Maßnahme wird
eine stärkere
Entkopplung der Warenbahn bei Registerregelungen erreicht und der
Einfluss der Trägheits-
und Reibmomente der nicht angetriebenen Walzen gesenkt. Der stationäre und dynamische Fehler
zwischen den einzelnen Verarbeitungs- bzw. Druckwerken nimmt ab.
Darüber
hinaus kann eine schnellere Ausregelung von Registerfehlern erfolgen.
Die Rückwirkung
einer Beschleunigungs- oder Abbremsphase auf die Bahnspannung wird
vermindert, was insbesondere schnellere bzw. dynamischere Beschleunigungs-
oder Abbremsvorgänge
möglich
macht. Insgesamt wird Ausschuss bzw. Makulatur deutlich vermindert,
was unter anderem zu einer Senkung der Produktions kosten führt und
daher die Kosten für
zusätzliche
Antriebe relativiert.
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Vorteilhafterweise
wird die wenigstens eine angetriebene Kühl- und/oder Leitwalze registergeregelt.
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Ebenso
vorteilhaft wird die wenigstens eine angetriebene Kühl- und/oder
Leitwalze bahnspannungsgeregelt.
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Zweckmäßigerweise
wird die Regelung, d.h. die Register- oder Bahnspannungsregelung,
stationär
durchgeführt.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die
Regelung dynamisch durchgeführt.
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Durch
die in den vorhergehenden Absätzen beschriebenen
unterschiedlichen Regelmöglichkeiten
und -strategien kann der Betrieb einer Verarbeitungsmaschine, insbesondere
Druckmaschine, deutlich verbessert werden. Durch die Einbeziehung
der wenigstens einen angetriebenen Kühl- und/oder Leitwalze in die
verschiedenen Regelungen wird der Regelvorgang insgesamt beschleunigt
und Makulatur vermindert.
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Zweckmäßigerweise
werden alle Kühl- und/oder
Leitwalzen angetrieben. Insbesondere durch das Antreiben aller Kühl- und/oder Leitwalzen kann
die Erfindung ihre Vorteile bei einer Verarbeitungsmaschine, insbesondere
Druckmaschine, insbesondere auch im Hinblick auf die genannten Regelungen,
besonders entfalten.
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Eine
erfindungsgemäße Verarbeitungsmaschine,
insbesondere Druckmaschine, insbesondere Tiefdruckmaschine, weist
selbstangetriebene Kühl- und/oder
Leitwalzen auf.
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Vorteilhafterweise
ist die mindestens eine selbstangetriebene Kühl- und/oder Leitwalze in eine Registerregelung
und/oder eine Bahnspannungsregelung einbezogen.
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Zu
den Vorteilen der bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine,
insbesondere Druckmaschine, wird an dieser Stelle auf die Ausführungen
zum erfindungsgemäßen Verfahren
verwiesen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1a zeigt
schematisch eine Abhängigkeit einer
Bahnspannung von der Zeit in einem statischen Fall im Stand der
Technik;
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1b zeigt
schematisch eine Abhängigkeit einer
Bahnspannung von der Zeit in einem dynamischen Fall im Stand der
Technik; und
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2 zeigt
eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
einer als Druckmaschine ausgebildeten erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine
mit selbstangetriebenen Kühlwalzen.
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In
den 1a und 1b ist
jeweils der Verlauf zweier Bahnspannungen gegen die Zeit aufgetragen.
In den 1a und 1b sind
ein erstes Diagramm 10 sowie ein zweites Diagramm 20 abgebildet,
in denen jeweils zwei Bahnspannungsverläufe 13, 23 bzw. 14, 24 dargestellt
sind. Die Bahnspannung ist in den Diagrammen 10 und 20 auf
einer y-Achse 12 gegen
die Zeit t auf einer x-Achse 11 aufgetragen. 1a zeigt
den Bahnspannungsverlauf in einem statischen Fall, d.h. ohne Geschwindigkeitsänderung
der beteiligten Walzen. 1b hingegen zeigt
den Bahnspannungsverlauf in einem dynamischen Fall, in dem eine
Beschleunigung der beteiligten Walzen stattfindet.
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In
den Diagrammen 10 und 20 sind jeweils zwei Bahnspannungsverläufe 13 und 14 bzw. 23 und 24 dargestellt,
die verschiedenen Bahnspannungsabschnitten zuzuordnen sind. Betrachtet
werden dabei zwei aneinandergrenzende Bahnspannungsabschnitte, die
von einer nicht angetriebenen Leit- oder Kühlwalze, wie es im Stand der
Technik üblich
ist, getrennt werden. An den äußeren Enden
der Abschnitte befinden sich jeweils angetriebene Druckwalzen. Unter
Bezugnahme auf 2 könnten derartige Abschnitte
beispielsweise zwischen dem Druckwerk 112 und der Kühlwalze 122 sowie
zwischen der Kühlwalze 122 und
dem Druckwerk 113 identifiziert werden. Es sei an dieser
Stelle ausdrücklich
angemerkt, dass die Abbildung gemäß 2 eine erfindungsgemäße Druckmaschine
zeigt, bei der die Kühlwalze 122 angetrieben
ist, wohingegen sich die 1a und 1b auf
eine Druckmaschine beziehen, bei der eine derartige Kühlwalze
nicht angetrieben ist.
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Dem
Verlauf der Warenbahn folgend, befindet sich der Bahnspannungsabschnitt,
dem die Bahnspannungsverläufe 14 bzw. 24 zuzuordnen sind,
zwischen einer angetriebenen und einer nicht angetriebenen Walze,
und der Bahnspannungsabschnitt, dem die Bahnspannungsverläufe 13 bzw. 23 zuzuordnen
sind, direkt anschließend
im Warenbahnverlauf zwischen der genannten nicht angetriebenen und
einer nachfolgenden angetriebenen Walze.
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Wie
aus den Diagrammen 10 und 20 ersichtlich ist,
weist die Bahnspannung im Bereich zwischen einer angetriebenen und
einer nachfolgenden nicht angetriebenen Walze regelmäßig einen
geringeren Wert als im Bereich zwischen der genannten nicht angetriebenen
und einer nachfolgenden angetriebenen Walze auf.
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In
dem in 1a abgebildeten stationären Zustand
muss ein Reibmoment der nicht angetriebenen Walze aufgebracht werden.
Dies führt
zu einer niedrigeren Bahnspannung hinter einer angetriebenen Walze,
die sich im Warenbahnverlauf hinter einer nicht angetriebenen Walze
befindet, da die angetriebene Walze eine Kraft aufwenden muss, um
die nicht angetriebene Walze anzutreiben. Diese Kraft entspricht
einer Differenz 15 zwischen den dargestellten Bahnspannungen 13 und 14.
Das kontinuierliche Reibmoment führt
zu einem stationären
Registerfehler zwischen den einzelnen Druckwerken, der ausgeregelt
werden muss.
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In
einer Beschleunigungs- bzw. Abbremsphase gemäß 1b wird
eine dynamische Kraft dazu verwendet, die nicht angetriebenen Walzen
anzutreiben bzw. abzubremsen. Dabei müssen das Trägheitsmoment und die Reibung
der nicht angetriebenen Walzen aufgebracht werden. Während der
Beschleunigungsphase sinkt die Bahnspannung hinter einem angetriebenen
Druckwerk und steigt vor einem nachfolgenden angetriebenen Druckwerk
an, um die nicht angetriebene Walze zu beschleunigen und somit den
Bahntransport zu gewährleisten.
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In 2 ist
eine bevorzugte Ausführungsform
einer als Druckmaschine erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine insgesamt
mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise
Papier 101, wird der Maschine über ein Einzugswerk 110 zugeführt. Das
Papier 101 wird durch als Druckwerke 111, 112, 113, 114 ausgebildete
Verarbeitungswerke geführt
und bedruckt und durch ein Auszugswerk 115 wieder ausgegeben.
Die Ein-, Auszugs- und Druckwerke 110 bis 115 sind
positionierbar, insbesondere zylinder- bzw. winkelkorrigierbar,
angeordnet. Die Druckwerke 111 bis 114 liegen
in einem bahnspannungsgeregelten Bereich zwischen dem Einzugswerk 110 und
dem Auszugswerk 115.
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Die
Druckwerke 111 bis 114 weisen jeweils einen Druckzylinder 111' bis 114' auf, gegen
den jeweils ein Presseur 111'' bis 114'' mit starkem Druck angestellt ist.
Die Druckzylinder 111' bis 114' sind einzeln
und unabhängig
angetrieben. Die zugehörigen Antriebe 111''' bis 114''' sind
schematisch dargestellt. Die Presseure 111'' bis 114'' sind frei drehbar ausgebildet,
Das Einzugs- und Auszugswerk 110 bzw. 115 weist
jeweils zwei gegenläufige
Zylinder auf, die das Papier 101 führen. Auch das Einzugs- und
das Auszugswerk 110 bzw. 115 ist einzeln durch
einen Antrieb 110''' bzw. 115''' angetrieben.
Das Einzugs- und Auszugswerk 110, 115 und die
Druckwerke 111 bis 114 bilden jeweils zusammen
mit dem durchlaufenden Papier 101 eine reibschlüssig verbundene
Einheit.
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In
den Bahnabschnitten zwischen den einzelnen Druckwerken 111 bis 114 wird
das Papier 101 über
nicht näher
erläuterte Rollen
geführt,
die mit 102 bezeichnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht
alle Rollen mit Bezugszeichen 102 versehen. Es kann sich
insbesondere um Umlenkrollen, Trocknungs-, Beschneideeinrichtungen
usw. handeln.
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Die
Bahn 101 wird nach einem Bedruckschritt in einem der Druckwerte 111 bis 114 über Kühlwalzen
geführt.
Dazu ist im Bahnabschnitt zwischen dem ersten Druckwerk 111 und
dem zweiten Druckwerk 112 eine Kühlwalze 121, im Abschnitt
zwischen dem zweiten Druckwerk 112 und dem dritten Druckwerk 113 eine
Kühlwalze 122,
im Abschnitt zwischen dem dritten Druckwerk 113 und dem
vierten Druckwerk 114 eine Kühlwalze 123 und im
Abschnitt zwischen dem vierten Druckwerk 114 und dem Auszugswerk 115 eine
vierte Kühlwalze 124 angeordnet.
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Gemäß der dargestellten
bevorzugten Ausführungsform
einer Druckmaschine sind alle Kühlwalzen 121 bis 124 selbstangetrieben
und dazu mit eigenen Antrieben 121''' bis 124''' ausgestattet.
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Nachfolgend
wird beschrieben, wie bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform
der Druckmaschine die selbstangetriebenen Kühlwalzen in eine Bahnspannungs-
und/oder Registerregelung einbezogen werden. Es versteht sich, dass
die beschriebene Art und Weise ebenso für selbstangetriebene Leitwalzen
gültig
ist.
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Die
Bahn ist vorzugsweise zwischen dem Einzugswerk 110 und
dem ersten Druckwerk 111 mit einem ersten Sensor und zwischen
dem letzten Druckwerk 114 und dem Auszugswerk 115 mit
einem zweiten Sensor versehen, die als Bahnspannungssensoren ausgeführt sind.
Von den Sensoren (nicht gezeigt) erfasste Bahnspannungswerte werden
einer Einrichtung zur Bahntransportregelung (Zugregler) zugeführt. Der
Zugregler steuert in Abhängigkeit
von den Bahnspannungswerten die Antriebe 110''' und 115''' des
Einzugswerks 110 und des Auszugswerks 115, sowie
vorteilhafterweise die Antriebe 111''' bis 114''' der
Druckwerke 111 bis 114 und ebenso vorteilhafterweise
die Antriebe 121''' bis 124''' der Kühlwalzen 121 bis 124.
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Alternativ
oder zusätzlich
sind bevorzugterweise in den einzelnen Bahnabschnitten zwischen den
Druckwerken 111 bis 114 Sensoren (nicht gezeigt)
angeordnet, die die Registerlage der Warenbahn 101 bestimmen
und dazu bspw. als Markenleser ausgebildet sind. Beim Durchlauf
der Warenbahn 101, z.B. Papier, wird jeweils von einem
Markenleser erfasst, wann eine Druckmarke (nicht gezeigt), die vorzugsweise
vom ersten Druckwerk 111 aufgebracht wird, den Markenleser
erreicht. Der Messwert wird einer Einrichtung zur Registerregelung
(Registerregler) zugeführt.
Anschließend
wird die Position des entsprechenden Druckzylinders 112' bis 114' festgestellt
und dieser Messwert ebenfalls dem Registerregler zugeführt. Daraus
kann eine jeweilige Registerabweichung berechnet werden (Bahn/Zylinder-Korrektur).
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Die
festgestellten Registerabweichungen werden zur Positionierung der
Druckwerke 111 bis 113 und bevorzugterweise auch
für die
Positionierung des Einzugswerks 110 und des Auszugswerks 115 und
weiter bevorzugterweise zur Positionierung der Kühlwalzen 121 bis 124 verwendet.
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Es
versteht sich, dass die bisher genannten Regler Zugregler und Registerregler
in einer gemeinsamen Rechnereinheit, insbesondere einem Computer,
verkörpert
sein können.
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Es
versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur eine besonders
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemä ßen Verarbeitungsmaschine,
insbesondere Druckmaschine, dargestellt ist. Daneben ist jede andere
Ausführungsform,
insbesondere unter Einbeziehung selbstangetriebener Leitwalzen,
durch eine andere Anzahl, Art und/oder Anordnung der Druck- und/oder
Kühlwalzen
usw. denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.
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- 100
- Druckmaschine
- 101
- Papier
- 102
- Rolle
- 110
- Einzugswerk
- 110'''
- Antrieb
- 111,
112, 113, 114
- Druckwerk
- 111', 112', 113', 114'
- Druckzylinder
- 111'', 112'',
113'', 114''
- Presseur
- 111''',
112''', 113''', 114'''
- Antrieb
- 115
- Auszugswerk
- 115'''
- Antrieb
- 121,
122, 123, 124
- Kühlwalze
- 121''',
122''', 123''', 124'''
- Antrieb