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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
Druckmaschine, ein Automationsgerät und eine Druckmaschine
sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
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Stand der Technik
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Auf
dem Gebiet der Druckmaschinen, insbesondere bei Tiefdruckmaschinen,
Inline-Flexo oder Akzidenz-Druckmaschinen, müssen, um ein
gutes Druckergebnis zu erhalten, Farben direkt übereinander
gedruckt werden. Treten hierbei Registerabweichungen am Längsregister
bzw. Farbregister auf, kann eine Registerregelung diese Registerabweichung üblicherweise
beheben. Hierzu sind Regelstrategien nötig, die eine Verstellbewegung
statisch und dynamisch entkoppeln. Mit Hilfe dieser Regelstrategien
werden Sollwerte für eine möglichst entkoppelte
Regelung berechnet. Bisher erfolgt eine derartige Berechnung über
eine eigenständige Registerregelungseinrichtung, die aus
Registerabweichungen Stellgrößen für
eine möglichst schnelle Ausregelung des Registerfehlers
bei Warenbahnen berechnen. Eine zu bedruckende Warenbahn kann aus Papier,
Stoff, Pappe, Folie, Gummi und somit in der Regel aus jedem flächigen
Material sein.
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Typischerweise
werden die Registerregelungseinrichtung und die Maschinensteuerung
mit einer Bewegungs- und Ablaufkontrolle (Motion Control/SPS) getrennt
ausgeführt, d. h. es sind unterschiedliche Geräte
vorgesehen. Dies führt zu einem erheblichen Kommunikationsaufwand
und vielen Schnittstellen zwischen der Registerregelungseinrichtung
und der Maschinensteuerung. Über diese Schnittstellen werden
normalerweise Prozessdaten von der Maschinensteuerung zur Registerregelungseinrichtung
und Registerreglerdaten von der Registerregelungseinrichtung zur
Maschinensteuerung übertragen. Je komplexer die Regelstrategien
sind, umso mehr Prozessinformationen werden benötigt. Eine
entsprechend erhöhte Anzahl an Stelleingriffen, die über
die Maschinensteuerung zum Prozess gelangen, benötigt die
Registerregelungseinrichtung. Durch eine derartige Kommunikation
kommt es zu zeitlichen Verzögerungen, so dass die Dynamik
der Registerregelung begrenzt wird.
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Die
Druckschrift
DE
10 2005 019 566 A1 beschreibt ein Antriebssystem für
eine Druckmaschine mit mehreren einzeln antreibbaren Druckwerken,
die mit Längsregisterverstellvorrichtungen versehen sind.
Dieses Antriebssystem weist mehrere Messwertauswertvorrichtungen
zur Einstellung der Längsregisterverstellvorrichtungen
aller vor oder nach einem ersten Druckwerk liegenden Druckwerke
zur Korrektur einer Registerabweichung an dem ersten Druckwerk auf.
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Die
Berechnung der Korrekturgrößen des Registerfehlers
erfolgt bisher durch die Registerregelungseinrichtung. Die Registerabweichung
wird mittels Sensoren, die direkt hinter den jeweiligen Druckwerken
sitzen, erfasst und an die Registerregelungseinrichtung weitergegeben.
Diese berechnet aus einer Regelstrategie die entsprechenden Stellgrößen. Diese
Stellgrößen müssen nun jeweils an Einrichtungen
zur Maschinensteuerung übertragen werden.
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Druckmaschine,
bei dem eine Kontrolle mindestens eines Registers und eine Kontrolle
mindestens eines Druckmaschinenmoduls der Druckmaschine gemeinsam
durch ein Automationsgerät durchgeführt werden.
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In
Ausgestaltung des Verfahrens wird durch das Automationsgerät
eine Steuerung einer Bewegung des mindestens einen Druckmaschinenmoduls durchgeführt.
Dabei können u. a. genaue Sollwerte für die Bewegung
des mindestens einen Druckmaschinenmoduls, bspw. nach einer virtuellen
Leitachse, generiert werden.
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Durch
das Automationsgerät ist eine Kontrolle eines Ablaufs eines
Druckprozesses möglich. Ein zur Kontrolle und somit zur
Regelung oder Steuerung des Ablaufs vorgesehenes Modul (SPS) des
Automationsgeräts kann, bspw. nach logischen Abfragen, Schnittstellen
des Automationsgeräts ansteuern, über die Korrekturwerte
und/oder Zeitglieder für das mindestens eine Druckmaschinenmodul
durch Ein- und/oder Ausgabe ausgetauscht werden.
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Bei
einer Variante des Verfahrens wird eine entkoppelte dynamische Verstellung
von Druckmaschinenmodulen durchgeführt. In diesem Fall
wird nur ein erstes Register verän dert, wobei weitere Register
durch Verkopplung von Korrekturwerten, insbesondere unter Berücksichtigung
von dynamischen Zeitgliedern, für andere Druckmaschinenmodule
von dem Korrekturvorgang des ersten Registers entkoppelt werden.
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Das
erfindungsgemäße Automationsgerät ist dazu
ausgebildet, mit einer Druckmaschine zusammenzuwirken, wobei in
dem Automationsgerät Funktionalitäten für
eine Kontrolle von mindestens einem Druckmaschinenmodul und für
eine Kontrolle von Registern integriert sind.
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Das
Automationsgerät umfasst typischerweise ein Modul bzw.
eine Einrichtung für eine Kontrolle und somit Steuerung
und/oder Regelung von mindestens einem Druckmaschinenmodul und eine
Einrichtung für eine Kontrolle und somit Steuerung und/oder
Regelung von Registern. Somit ist das Automationsgerät
u. a. dazu geeignet, eine Steuerung einer Bewegung des mindestens
einen Druckmaschinenmoduls durchzuführen. Das Automationsgerät
kann in einer Variante dazu ausgebildet sein, Daten zur Kontrolle
des mindestens einen Druckmaschinenmoduls sowie zur Kontrolle bzw.
Regelung der Register zu berechnen. Mit dem Automationsgerät
kann ein Ablauf der Druckmaschine gesteuert werden.
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Die
erfindungsgemäße Druckmaschine weist ein erfindungsgemäßes
Automationsgerät auf.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln,
um alle Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens
durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einem erfindungsgemäßen
Automationsgerät, ausgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind,
ist dazu geeignet, alle Schritte eines erfindungsgemäßen
Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf
einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere
in einem erfindungsgemäßen Automationsgerät,
ausgeführt wird.
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Das
erfindungsgemäße Automationsgerät wirkt
in der Regel mit der erfindungsgemäßen Druckmaschine
oder zumindest einem Druckmaschinenmodul zusammen. Dabei kann das
erfindungsgemäße Automationsgerät als
eine Komponente der erfindungsgemäßen Druckmaschine
ausgebildet sein. Sämtliche Schritte des erfindungsgemäßen
Verfahrens können durch das erfindungsgemäße
Automationsgerät und/oder die erfindungsgemäße
Druckmaschine durchgeführt werden. Funktionen des erfindungsgemäßen
Automationsgeräts und/oder der erfindungsgemäßen
Druckmaschine können als Schritte oder Teilschritte des
erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bspw. möglich,
Verstellbewegungen und Sollwerte mittels des integrierten Automationsgeräts
zu berechnen, das ebenfalls die Bewegung des mindestens einen Druckmaschinenmoduls
und demnach auch der Druckmaschine vorgeben und somit kontrollieren
kann. Auf eine externe Registerregelungseinrichtung mit komplexen
Kommunikationsschnittstellen kann demnach verzichtet werden.
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Mit
der Erfindung ist eine Optimierung der Registerregelung und Maschinensteuerung
in einer Tiefdruckmaschine, bspw. Inline-Flexo- oder Akzidenz-Druckmaschine
oder Zeitungsrollendruckmaschine insbesondere im Rahmen einer Kontrolle
einer Bahnspannung und von Bearbeitungsregistern möglich.
Eine Anwendung der Erfindung ist bei Druck und Verarbeitung von
Papierbahnen, Stoffbahnen und somit allgemein von Materialbahnen
möglich.
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Damit
kann u. a. eine optimierte Regelung und Entkopplung der als Bearbeitungsregister,
z. B. Farbregister, ausgebildeten Register durch Integration der
Funktionalitäten zur Bewegungssteuerung und Registerregelung
in dem Automationsgerät realisiert werden.
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Die
bisherige getrennte Ausführung von einer Registerregelungseinrichtung
und einer Maschinensteuerungseinrichtung führte zu mehreren Schnittstellen
und höherem Kommunikationsaufkommen zwischen den einzelnen
Geräten.
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Durch
Vereinigung des Moduls zur Registerregelung und eines zur Maschinensteuerung
ausgebildeten Kontrollmoduls (Motion Control) für das mindestens
eine Druckmaschinenmodul, das ein Modul zur Bewegungskontrolle eines
Ablaufs (SPS) des mindestens einen Druckmaschinenmoduls umfassen kann,
kann auch eine Verbesserung der Entkopplung der Registerverstellung
erreicht werden, da die Korrekturwerte ebenfalls wie die Parameter,
bspw. Zeitglieder, für die Maschinenbewegung in dem Automationsgerät
berechnet werden können. Eine verkoppelte dynamische Verstellung
der Druckzylinder zur Entkopplung einer Druckzylinderverstellung
an einem als Druckwerk ausgebildeten Druckmaschinenmodul wird ebenfalls
durch das Automationsgerät berechnet. Die selbständige
Längenadaption kann durch das Automationsgerät
unter Anpassung dynamischer Zeitglieder erfolgen.
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Somit
ist eine Vereinigung des Registerregelung und der Maschinensteuerung
in dem Automationsgerät möglich. Entkopplungsgrößen
für Druckmaschinenmodule können einfacher berechnet
werden. Dabei ist ergänzend eine dynamische verkoppelte Verstellung
der Druckzylinder an einem Druckwerk durch das Automationsgerät
zu berechnen. Aufgrund von Längenänderungen oder
falscher Längeneingaben kann es evtl. zu falschen dynamischen
Zeitkonstanten kommen. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die Längen
zwischen Druckwerken zu überwachen und ggf. zu berechnen
und die entsprechenden Zeitkonstanten der Zeitglieder durch die
Maschinensteuerung des Automationsgeräts selbständig
anzupassen.
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Es
ist auch eine Kombination des Automationsgeräts mit einer
HMI (Human-Machine-Interface; Mensch-Maschine-Schnittstelle) möglich.
Die vorzunehmende bspw. dynamische Verstellung kann dabei mit der
HMI über eine sog. Soft-Steuerung durch Integration der
Bewegungssteuerung und der HMI in einem Visualisierungs-/Steuerungsgerät
als Komponente des Automationsgeräts und/oder der Druckmaschine
integriert sein.
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Wahlweise
kann das Automationsgerät auch nur ein Registerregelungsmodul
und ein Modul für die Ablaufkontrolle (SPS) und/oder die
Bewegungskontrolle (Motion Control) zur Realisierung der Maschinensteuerung
umfassen. Die Bewegungskontrolle kann dabei u. a. dynamische Stellgrößen
für die Entkopplung bei Anwendung zur Durchführung
einer Standfarbenregelung bereitstellen.
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Mittels
einer Bewegungs-Logiksteuerung, die die Bewegung und den Maschinenablauf
steuert, wird in einem Fall bei Re gisterabweichungen der Sollwert
für die Registerverstellung berechnet. Mittels dynamischer
Zeitglieder werden ebenfalls in der Motion-Logiksteuerung die Vorsteuerwerte
berechnet und an die nachfolgenden Druckmaschinenmodule, wie bspw.
Druckwerke, Bahntransportachsen, Zugwalzen, Kühlwalzen
oder an weitere Bearbeitungsachsen, z. B. Aufwickelachsen, weitergegeben, damit
die Registerverstellung eines ersten Druckmaschinenmoduls von den
Registerverstellungen für die anderen Druckmaschinenmodule
entkoppelt ist. Durch die Entkopplung wird die Regelstrecke eines Druckwerks
linearisiert und die Regelung wesentlich vereinfacht. Ein Registerfehler
y(i, j) bedeutet in der vorliegenden Beschreibung, dass der Registerfehler zwischen
dem Druckwerk i und j betrachtet wird.
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In
einer Ausgestaltung wird bspw. auf eine feste Standfarbe geregelt,
in diesem Fall die Farbe 1, so dass sich bei einer Registerabweichung
an einem Druckzylinder 2 nur das Register y(1, 2) ändert,
die Register y(1, 3), y(1, 4) usw. bleiben unverändert. Dies
geschieht mittels gewichteter und ungewichteter dynamischer Zeitglieder,
d. h. von Proportionalgliedern P, PT1, PT2, ..., PTn, von Differentialgliedern DT1,
..., DTn, Tt, Integralgliedern IT1, ..., ITn und von Allpassgliedern.
Die Standfarbenregelung kann Downstream und somit für nachfolgende
Druckmaschinenmodule durch das Automationsgerät berechnet
werden, d. h. es werden bspw. ein bestimmter bzw. ein zu regelnder
Druckzylinder und alle nachfolgenden Druckzylinder und/oder Zugwalzen
dynamisch mit unterschiedlichen Amplituden und unterschiedlichem
Zeitverhalten der Zeitlieder, z. B. P, PT1, PT2, ..., PTn, DT1,
..., DTn, Tt, IT1, ..., ITn und Allpassgliedern verstellt. Eine
Berechnung ist alternativ oder ergänzend auch Upstream
für vorhergehende Druckmaschinenmodule durch das Automationsgerät
möglich, d. h. das Druckwerk, an dem die Registerabweichung
auftritt, wird nicht verstellt, dafür werden alle davor
liegenden Druckwerke und/oder alle dahinter liegenden Druckwerke
dynamisch mit unterschiedlichen Amplituden und unterschiedlichem Zeitverhalten
verstellt.
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In
weiterer Ausgestaltung kann die Maschinensteuerung dynamische und
statische Verkopplungen aufgrund von Maschinen- und/oder Materialverhalten
kombinieren. Dies betrifft bspw. die Reibung, Beschleunigung und
andere Faktoren, die die Bewegung der Druckmaschine bzw. deren Druckmaschinenmodule
beeinflussen. Aufgrund von derartigen Druckmaschineneinflüssen
können dynamische und statische Verkopplungen durch die
Maschinensteuerung miteinander durch Änderungen der Faktoren kombiniert
werden, um diese Einflüsse auszugleichen.
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Die
Maschinensteuerung kann als Komponente der Automation in einer Variante
eine dynamische Entkopplungsstrategie bei Kombination zwischen Farbe/Vorgängerfarbe
und Standfarbenregelung berechnen. Dies kann bei einem Wechsel während
unterschiedlicher Produktionsphasen, z. B. Beschleunigungsphase,
stationärem Druckprozess sowie unterschiedlichen Produktionen
erfolgen. Ein Wechsel ist hierbei innerhalb des Automationsgeräts durchführbar.
Dabei werden z. B. die ersten Farben auf eine Farbe/Vorgängerfarbe
geregelt, da in einer Tiefdruckmaschine häufig helle Farben
zu Beginn gedruckt werden und es zu Kontrastproblemen bei den Sensoren
kommen kann, ab der Mitte wird dann beispielsweise auf die Standfarbe
geregelt. Die Maschinensteuerung in dem Automationsgerät
kann auch Entkopplungsstrategien bei Regelung auf beliebige Farben
zueinander berechnen, bspw. für y(1, 2), y(1, 3), y(2,
4), y(3, 5) usw.
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Bei
einem möglichen Verfahren zum Betrieb einer als Rotationsdruckmaschine
ausgebildeten Druckmaschine kann vorgesehen sein, dass die Registerregelung
in der Maschinensteuerung des Automationsgeräts integriert
ist, welches somit neben der Registerregelung die Bewegung und den
Maschinenablauf steuert. Hierbei kann eine Kombination mit einer
Mensch-Maschinen-Schnittstelle (HMI) der Druckmaschine, bspw. einem
Leitstand, erfolgen, wobei die Mensch-Maschinen-Schnittstelle der
Registerregelung in die Druckmaschinen-HMI mit integriert ist.
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Ein
derartiges Verfahren kann integriert auf einem Prozessor einer Druckmaschinen-HMI
oder der Registerregelungseinrichtung-HMI durch Softsteuerung durchgeführt
werden. Die Registerregelung wird in diesem Fall durch eine Kombination
aus Registerregelung und Druckmaschinenablauf oder Registerregelung
und Bewegungssteuerung durchgeführt. Dabei kann durch das
Automationsgerät eine regelungstechnische Entkopplung der
als Druckwerke ausgebildeten Druckmaschinenmodule bezüglich
eines Registerfehlers durchgeführt werden.
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Bei
einer Entkopplung der Registerverstellung, die direkt benachbarte
Register betrifft, kann durch das Automationsgerät jede
Farbe bezüglich ihrer Vorgängerfarbe y(1, 2),
y(2,3), ..., y(i – 1, i), y(i, i + 1), ..., y(n – 1,
n) geregelt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung kann durch das Automationsgerät
eine Verstellung eines Druckzylinders i und eine damit ver bundene Änderung
des Registers y(i – 1, i) durch die Verstellung der nachfolgenden
Druckwerke und optional auch der Bahntransportachsen, Zugwalzen
und weitere Bearbeitungsachsen, insbesondere Wickelachsen entkoppelt
werden, wobei alle anderen Register y(1, 2), ..., y(i – 2,
i – 1), y(i, i + 1), y(i + 1, i + 2), ... unverändert
bleiben.
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Bei
einer möglichen Variante der Erfindung wird durch das Automationsgerät
eine Registerabweichung an einem Druckzylinder i durch eine Verstellung
des Einzugswerks, weiterer Bearbeitungsachsen, wie insbesondere
Auf- und Abwickelachsen und aller davorliegenden Druckzylinder 1,
..., (i – 1), sowie durch Verstellung aller nachfolgenden
Druckzylinder i + 1, ..., n in der Weise ausgeglichen, dass sich
nur das Register y(i – 1, i) ändert und alle anderen
direkt benachbarten Register y(1, 2), ..., y(i – 2, i – 1),
y(i, i + 1), y(i + 1, i + 2), ... unverändert bleiben und
somit von der Registeränderung entkoppelt sind.
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Die
durch das Automationsgerät durchführbare Entkopplung
der Registerverstellung kann auch auf eine Standfarbe s erfolgen,
d. h. es werden alle Register auf eine vorher definierte Farbe geregelt. Eine
Verstellung eines Druckzylinders i und eine damit verbundene Änderung
des Registers y(s, i) wird durch die Verstellung der nachfolgenden
Druckwerke entkoppelt, so dass alle anderen Register y(s, 2), ..., y(s,
i – 1), y(s, i + 1), y(s, i + 2), ... unverändert
bleiben.
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Bei
einer Variante des durch das Automationsgerät durchzuführenden
Verfahrens wird eine Registerabweichung an einem Druckzylinder i
durch eine Verstellung des Einzugswerks, weiterer Bearbeitungsachsen,
insbesondere Auf- und Abwickelachsen, Kühlwalzen und aller
davorliegenden Druckzy linder 1, ..., i – 1, sowie durch
Verstellung aller nachfolgender Druckzylinder i + 1, ..., n in der
Weise ausgeglichen, dass sich nur das Register y(s, i) ändert,
alle anderen Register y(s, 2), ..., y(s, i – 1), y(s, i
+ 1), ... bleiben gegenüber der Standfarbe s unverändert
und sind von der Registerverstellung entkoppelt.
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Die
Verstellungen der entsprechenden Druckwerke kann dynamisch erfolgen.
Eine dynamische Mitverstellung dieser Druckwerke kann über
die dynamischen Zeitglieder gewichtet oder ungewichtet erfolgen.
Die dynamische Mitverstellung kann auch durch Kombination mehrerer
dynamischer Zeitglieder und Wichtungsglieder erfolgen. Die hierbei
vorgesehenen dynamischen Zeitglieder sind vorzugsweise Proportionalglieder
PT1, ..., PTn, Differentialglieder DT1, ..., DTn und Integralglieder
IT1, ..., ITn, Allpassglieder oder Totzeitglieder.
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In
weiterer Ausgestaltung kann die Entkopplung bei einer Kombination
aus Standfarbe und Farbe/Vorgängerfarbe durchgeführt
werden. Die Entkopplungsstrategie kann von Produktion zu Produktion
verändert und jeweils geeignet angepasst werden, so dass
die Entkopplungsstrategie, Standfarbe und/oder Farbe/Vorgängerfarbe
bspw. während des Druckvorgangs verändert werden.
Durch dynamische und statische Verkopplung kann auf produktionsspezifische
Merkmale, z. B. Bedruckstoff, Temperatur, Feuchtigkeit, Bahnlänge,
Druckwerksabstand und/oder Maschinengeschwindigkeit reagiert werden.
Dabei kann eine selbständige Längenadaption und
daraus resultierend eine selbständige Anpassung der dynamischen
Zeitglieder durchgeführt werden.
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Die
Parameter der dynamischen Verkopplung zur Maschinengeschwindigkeit
können ebenfalls adaptiert werden. Dies kann bspw. proportional zur
Reziproken der Maschinengeschwindigkeit in Abhängigkeit
der Warenbahnlänge, insbesondere proportional zu der Warenbahnlänge
erfolgen. Weiterhin können Parameter der Verkopplung an
den Bedruckstofftyp oder an die Warenbahnbreite adaptiert werden.
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Es
ist auch möglich, dass zusätzliche Klemmstellen
beispielsweise durch angetriebene Kühlwalzen und/oder angetriebene
Transportwalzen und/oder angetriebene Leitwalzen mit in die Regelstrategie übernommen
werden. Die Adaption der Parameter erfolgt durch das Automationsgerät
regelmäßig mittels Fuzzy-Techniken, modellbasierten
Techniken, z. B. Modellfolgeregelung, Beobachter-Techniken oder
Kalman-Techniken.
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Eine
bei einer Realisierung des Verfahrens benutzte Rollendruckmaschine
kann als eine wellenlose Druckmaschine mit einzelnen Motoren/Antrieben,
Einzelantrieben an den einzelnen Druckwerken bzw. Bahntransportwalzen
oder Kühlwalzen ausgebildet sein. Eine derartige wellenlose
Rollendruckmaschine treibt im Druckwerk den Druckzylinder per Einzelantrieb
an. Der Gegendruckzylinder, z. B. Presseur, kann einzeln angetrieben
oder auch nicht direkt und demnach mittelbar angetrieben sein. Dabei
können beispielsweise in einem Automationsgerät
die hierin beschriebene Kontrolle eines Registers und eine Erzeugung
von Sollwerten einer virtuellen Leitachse für die Druckmaschine
oder das Druckmaschinenmodul durchgeführt werden. Z. B.
können auf die in dem Automationsgerät erzeugten
Sollwerte der virtuellen Leitachse Register-Kontrollsignale angewendet
werden, und daraufhin die so angepassten Sollwerte an das entsprechende
Druckmaschinenmodul weitergeleitet werden. Dadurch kann eine vereinfachte
Auslegung und eine schnellere Kommunikation begünstigt
werden.
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Bei
bekannten Vorgehensweisen oder Vorrichtungen werden mehrere Geräte
für die Berechnung der Stellgrößen für
die Registerregelung und der Maschinenbewegung, Maschinensteuerung,
Maschinen-HMI, Registerregelung und HMI der Registerregelung bzw.
des Registerreglers benötigt. Dies bedeutet erhöhte
Hardwarekosten, einen größeren Inbetriebnahme-
bzw. Wartungsaufwand sowie Installationsaufwand. Meistens ist eine
zusätzliche Mensch-Maschinen-Schnittstelle HMI für
die Registerregelung. d. h. ein zusätzlicher Bedienrechner
erforderlich. Zudem werden nur statische Entkopplungsstrategien
für die Berechnung der Stellgrößen zur
Ausregelung des Registerfehlers verwendet. Die dabei verwendeten
Regelstrategien sind oftmals nicht komplex genug.
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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 voranstehend 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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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen 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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1 zeigt
in schematischer Darstellung ein Detail einer Ausführungsform
einer Druckmaschine, die eine bevorzugte Ausführungsform
eines Automationsgeräts aufweist.
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2 zeigt
ein Diagramm zur Entkopplung der Registerkorrektur bei einer Standfarbenregelung nach
einer Verstellung an einem Druckwerk nach einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführliche Figurenbeschreibung
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Das
in 1 schematisch dargestellte Detail einer Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Druckmaschine 2 umfasst
ein erstes, zweites, drittes und viertes Druckwerk 4, 6, 8, 10 mit
jeweils einem Druckzylinder 12, 14, 16, 18 und
einem mit dem Druckzylinder 12, 14, 16, 18 zusammenwirkenden Presseur 20, 22, 24, 26.
Außerdem weist diese Druckmaschine Leit- und/oder Kühlwalzen 28, 30, 32 auf.
Eine zu bedruckende Materialbahn 34 bewegt sich zwischen
den Druckzylindern 12, 14, 16, 18 und den
Presseuren 20, 22, 24, 26 und
umschlingt die Leit- und/oder Kühlwalzen 28, 30, 32.
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Die
Druckmaschine 2 weist zudem eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Automationsgeräts 36 auf,
das dazu ausgebildet ist, sowohl die Register der Materialbahn 34 als
auch mindestens ein Druckmaschinenmodul der Druckmaschine 2,
d. h. in diesem Fall, mindestens einen Druckzylinder 12, 14, 16, 18,
Presseur 20, 22, 24, 26 und/oder mindestens
eine Leitwalze 28, 30, 32, zu kontrollieren
und somit zu steuern und/oder zu regeln. Durch eine derartige Kontrolle
ist es möglich, Funktionen und somit auch Bewegungen des
mindestens einen Druckmaschinenmoduls sowie die Register zu verändern
bzw. zu korrigieren.
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Bei
einer Standfarbenregelung wird im Downstream-Modus eine Registerabweichung
an dem Druckwerk 6 dem Automationsgerät 36 zugeführt.
Dieses berechnet für die nachfolgenden Druckwerke 8, 10 mittels
dynamischer Zeitglieder 38, 40, deren Kombination
und mittels unterschiedlicher Amplituden die jeweiligen Sollwerte
für eine Vorsteuerung und gibt diese an die nachfolgenden
Druckwerke 8, 10 weiter.
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Es
ergibt sich somit die Integration der Funktionalitäten
für eine Kontrolle von Druckmaschinenmodulen und somit
der Druckmaschine 2 und insbesondere der Bewegungssteuerung
der Druckmaschine 2 und der Registerregelung als eine Maßnahme zur
Registerkontrolle in dem Automationsgerät 36. Gegebenenfalls
kann eine derartige Integration gemeinsam mit einer bzw. unter Verwendung
einer Druckmaschinen- und Registerregelungs-Mensch-Maschinen-Schnittstelle
erfolgen. Somit ist eine Verringerung der Schnittstellen und eines notwendigen
Kommunikationsaufwands zu erreichen. Durch Wegfall von Kommunikationslaufzeiten ergibt
sich dabei eine Erhöhung der Dynamik der Regelung.
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Weiterhin
wird bei der anhand von 1 beschriebenen Ausführungsform
des Verfahrens, eine entkoppelte dynamische Verstellung der Druckmaschinenmodule
erreicht. Dabei wird nur ein erstes Register verstellt, weitere
Register sind durch Verkopplung von Korrekturwerten 42, 44, 46,
hier von Werten für Winkelkorrekturen, unter Berücksichtigung
der Zeitglieder 38, 40 für die Druckmaschinenmodule,
also der Druckwerke 4, 6, 8, 10 und
deren Komponenten, voneinander entkoppelt.
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2 zeigt
ein Diagramm mit einer Achse 50 für Korrekturwerte
für Registerfehler für Kurven 52, 54, 56 einzelner
Register y(1, 2), y(2, 3) y(1, 4), die über einer Zeitachse 58 aufgetragen
sind.
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Dabei
ist ein Beispiel für eine Entkopplung der Stellbewegung
aufgrund der von dem Automationsgerät berechneten dynamischen
Vorsteuerwerte gezeigt. Hieraus ergibt sich, dass sich das Register y(1,
2) wie gewünscht ändert, und dass die anderen Register
y(1, 3), y(1, 4), die bei einer Standfarbenregelung betrachtet werden,
unverändert bleiben, also von der Verstellung entkoppelt
sind.
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Alternativ
kann die Standfarbenregelung auch stromaufwärts bzw. upstream
durch das Automationsgerät berechnet werden, d. h. das
Druckwerk, an dem die Registerabweichung auftritt, wird nicht verstellt,
dafür werden alle davor liegenden Druckwerke und das Einzugswerk
und alle dahinter liegenden Druckwerke dynamisch mit unterschiedlichen
Amplituden und unterschiedlichem Zeitverhalten verstellt.
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Alternativ
oder ergänzend kann das Automationsgerät dynamische
Stellgrößen für die Entkopplung bei einer
Farbe/Vorgängerfarbenregelung berechnen. Dies erfolgt hierbei
mittels einer Motion-Logiksteuerung des Automationsgeräts,
die die Bewegung und den Maschinenablauf steuert. Dazu werden bei
Registerabweichungen die Sollwert für die Registerverstellung
berechnet.
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Mittels
dynamischer Zeitglieder werden ebenfalls in der Motion-Logiksteuerung
des Automationsgeräts die Vorsteuerwerte berechnet und
an die nachfolgenden Druckwerke und somit Druckmaschinenmodule weitergegeben,
damit die Registerverstellungen der Druckwerke entkoppelt sind.
Somit wird auf die Farbe/Vorgängerfarbe geregelt, so dass sich
bei einer Registerabweichung an dem zweiten Druckzylinder nur das
Register y(1, 2) ändert, jedoch die Register y(2, 3), y(3,
4) usw. unverändert bleiben. Dies geschieht mittels gewichteter
und ungewichteter dynamischer Zeitglieder, z. B. proportionaler
Zeitglieder P, PT1, PT2, ..., PTn, differentialer Zeitglieder DT1,
..., OTn, Tt, integraler Zeitglieder IT1, ..., ITn und Allpassglieder.
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Die
Farbe/Vorgängerfarbenregelung kann u. a. stromabwärts
bzw. downstream durch das Automationsgerät berechnet werden,
d. h. der Druckzylinder selbst und alle nachfolgenden Walzen, wie
bspw. Druckzylinder, Zugwalzen, Kühlwalzen, Bahntransportwalzen
und weiterer Bearbeitungsachsen, z. B. Wickler, werden dynamisch
mit unterschiedlichen Amplituden und unterschiedlichem Zeitverhalten,
z. B. P, PT1, PT2, ..., PTn, DT1, ..., DTn, Tt, IT1, ..., Itn und
Allpassglieder, verstellt.
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Außerdem
kann die Farbe/Vorgängerfarbenregelung auch stromaufwärts
bzw. upstream durch das Automationsgerät berechnet werden,
d. h. das Druckwerk, an dem die Registerabweichung auftritt, wird
nicht verstellt, dafür werden alle davor liegenden Druckwerke
und das Einzugswerk und alle dahinter liegenden Druckwerke dynamisch
mit unterschiedlichen Amplituden und unterschiedlichem Zeitverhalten
verstellt.
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- 2
- Druckmaschine
- 4,
6, 8, 10
- Druckwerke
- 12,
14, 16, 18
- Druckzylinder
- 20,
22, 24, 26
- Presseur
- 28,
30, 32
- Leit-
und/oder Kühlwalzen
- 34
- Materialbahn
- 36
- Automationsgerät
- 42,
44, 46
- Korrekturwerte
- 50
- Achse
- 52,
54, 56
- Kurven
- 58
- Zeitachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005019566
A1 [0004]