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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben
eines Systems, welches eine Druckmaschine und ein Versorgungsgerät zum Versorgen
einer Vorrichtung der Druckmaschine mit einem Fluid umfasst, und
entstand vor folgendem Hintergrund:
Bogenoffsetdruckmaschinen
weisen Lackierwerke auf, denen der Lack mittels eines Lackversorgungsgerätes zugeführt wird.
Der Lack wird mittels des Lackversorgungsgerätes aus einem Vorratsfass gepumpt.
Das Lackversorgungsgerät
und das Vorratsfass sind in einem Schrank neben der Druckmaschine
untergebracht. Das Versorgungsgerät umfasst zwei Pumpen, eine
Vorlaufpumpe, die den Lack zum Lackierwerk pumpt, und eine Rücklaufpumpe,
die den Lack in das Fass zurückpumpt.
An die Vorlaufpumpe kann eine Kammerrakel des Lackierwerks angeschlossen
sein und die Rücklaufpumpe
kann an eine Auffangwanne, die unterhalb der Kammerrakel angeordnet
ist, angeschlossen sein. Die Auffangwanne dient zum Auffangen des
nicht verdruckten Lackes, der aus der Kammerrakel austritt und als Freistrahl
in die Auffangwanne gelangt.
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Aus
diesen konstruktiven Gegebenheiten resultieren folgende Probleme:
Wenn
sich in der Auffangwanne zu viel Lack ansammelt, läuft die
Auffangwanne über.
Verschmutzungen der Druckmaschine und reinigungsbedingte Maschinenstillstandzeiten
sind die Folge. Das Problem des Überlaufens
einer Auffangwanne eines Lackierwerkes ist in
EP 0 841 162 B1 erwähnt. Darin
wird vorgeschlagen, das Überlaufen
durch Abschalten der Vorlaufpumpe zu vermeiden.
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Ist
dagegen zu wenig Lack in der nach oben offenen Auffangwanne, dann
saugt die Rücklaufpumpe
auch Umgebungsluft an, welche den umgewälzten Lack zum Schäumen bringt
und zu Druckschwierigkeiten führt.
Das Problem des unerwünschten
Ansaugens von Luft durch die Rücklaufpumpe
ist in
EP 0 958 920
A1 erwähnt.
Bei dem darin beschriebenen System ist die Rücklaufpumpe zwar direkt an
die Kammerrakel angeschlossen, jedoch verursacht eine der Kammerrakel
beigeordnete Rasterwalze einen Lufteintrag in die Kammerrakel.
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Weiteren
Stand der Technik bildet
DE
41 16 989 A1 , worin ein System beschrieben ist, bei welchem
Lack aus einer Wanne mittels einer Pumpe abgepumpt wird. In einer
bestimmten Betriebsart des Systems nimmt der Flüssigkeitsstand in der Wanne langsam
ab, wobei die Pumpe kurzfristig abgeschaltet wird, wenn der Flüssigkeitsstand
eine minimale Füllstandsmarke
erreicht hat. Aus der Wanne wird im laufenden Betrieb durch Benetzen
einer Walze ständig
Lack entnommen. Die Wanne ist somit keine Auffangwanne, sondern
eine Vorratswanne für
eine Tauchwalze.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
eines Systems der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem
Verfahren ein sicherer Betrieb gewährleistet ist. Insbesondere
soll durch das Verfahren vermieden werden, dass durch das Versorgungsgerät Umgebungsluft angesaugt
wird und dass das Fluid überläuft.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Betreiben eines Systems, welches eine Druckmaschine und ein
Versorgungsgerät
zum Versorgen einer Vorrichtung der Druckmaschine mit einem Fluid
umfasst, wird das Fluid mittels einer Vorlaufpumpe des Versorgungsgerätes zur
Vorrichtung hin und mittels einer Rücklaufpumpe des Versorgungsgerätes von
der Vorrichtung weg gefördert,
wird mittels eines Sensors ein Füllstand
des Fluids überwacht,
und wird in Abhängigkeit von
Ergebnissen der Überwachung
des Füllstands die
Rücklaufpumpe
derart gesteuert, dass der Füllstand
auf einen Optimalwert gebracht und auf letzterem im Wesentlichen
gehalten wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt die Füllstandsregelung
im Wesentlichen allein mittels der Rücklaufpumpe.
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Es
sind verschiedene Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
möglich.
So kann z. B. der Füllstand
in einer Wanne derart ausgebildet werden, dass immer genug Fluid
für die
Rücklaufpumpe
zur Verfügung
steht, so dass ungewollte Luftbeimischungen in dem von der Rücklaufpumpe
angesaugten Fluid ausgeschlossen sind. Ein in oder über der
Wanne angeordneter Füllstandssensor kann
einen Minimalfüllstand
und einen „Gut-Bereich" überwachen. Die Signale des
Füllstandssensors
können
ebenso wie die Förderdaten
der Vorlaufpumpe und der Rücklaufpumpe
einer Maschinensteuerung der Druckmaschine zur Verfügung gestellt
werden. Beim Erreichen des entsprechenden Signals wirkt die Maschinensteuerung
auf die Rücklaufpumpe,
so dass diese mehr oder weniger Fluid fördert. In dem mittels der Rücklaufpumpe
gebildeten Regelkreis sollten die Haupteinflussparameter berücksichtigt werden,
welche durch die mittels der Vorlaufpumpe eingestellte Zulaufmenge
des Fluids und durch die Maschinengeschwindigkeit der Druckmaschine
gegeben sind. Entsprechend dieser Haupteinflussparameter ist eine
definierte Füllstandsausbildung
des Fluids möglich.
Mit Hilfe der Drehzahlregelung der Rücklaufpumpe kann der definierte
Füllstand
in einer das Fluid aufnehmenden Wanne ausgebildet werden und mittels
der Daten aus dem Versorgungsgerät
und den Maschinenbetriebsdaten kann dieser Füllstand gehalten werden. Hierbei
kann der Füllstand
in der Wanne mit Hilfe des Füllstandssensors
erfasst werden. Die Wanne kann eine Vorratswanne sein, in welcher
eine Tauchwalze angeordnet ist, und ist vorzugsweise eine Auffangwanne,
welche unter einer Kammerrakel angeordnet ist.
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In
den Unteransprüchen
sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
genannt. Bei einer Weiterbildung wird der Füllstand automatisch von einem
zulässigen
Minimalwert auf den Optimalwert gebracht, indem die Förderleistung
der Rücklaufpumpe
vorübergehend gesenkt
wird. Bei einer weiteren Weiterbildung wird der Füllstand
vor Beginn des Druckbetriebs auf den zulässigen Minimalwert gebracht,
indem die Rücklaufpumpe
im Stillstand gehalten wird, während
das Fluid mittels der Vorlaufpumpe gepumpt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
und den beiden zuvor erläuterten
Weiterbildungen entsprechenden Verfahren kann dabei die Förderleistung
der Vorlaufpumpe unverändert
beibehalten werden. Bei einer weiteren Weiterbildung wird der Füllstand
während des
Druckbetriebs automatisch von einem zulässigen Maximalwert auf den
Optimalwert gebracht, indem die Förderleistung der Rücklaufpumpe
vorübergehend
erhöht
wird. Auch hierbei kann die Förderleistung
der Vorlaufpumpe unverändert
beibehalten werden. Bei einer weiteren Weiterbildung wird das Fluid
in einem Behälter
bevorratet und mittels der Vorlaufpumpe aus dem Behälter zu
der Vorrichtung gepumpt. Die Vorrichtung kann eine Auffangwanne umfassen,
aus der das Fluid mittels der Rücklaufpumpe
in den Behälter
gepumpt wird. Hierbei kann der Füllstand,
welcher durch das erfindungsgemäße Verfahren
auf den Optimalwert gebracht und auf letzteren im Wesentlichen gehalten
wird, in der Auffangwanne gebildet werden. Das Fluid ist vorzugsweise eine
Druckfarbe oder ein Lack oder eine ähnliche Beschichtungsflüssigkeit
zum Beschichten eines vorzugsweise bogenförmigen Bedruckstoffs. Gemäß einer
weiteren Weiterbildung ist die Vorrichtung eine Dosiervorrichtung.
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Zur
Erfindung gehört
auch ein Versorgungsgerät,
das zur Durchführung
des erfindungsgemäßen oder
einer der Weiterbildungen entsprechenden Verfahrens ausgebildet
ist. Ebenso gehört
zur Erfindung eine Druckmaschine, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen oder
einer der Weiterbildungen entsprechenden Verfahrens ausgebildet
ist. Außerdem gehört zur Erfindung
ein System, welches das zuvor genannte Versorgungsgerät und die
zuvor genannte Druckmaschine umfasst. Dieses System kann eine Steuerung
umfassen, die zum Durchführen
des erfindungsgemäßen oder
einer der Weiterbildungen entsprechenden Verfahrens programmiert
ist.
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Weitere
konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
und der dazugehörigen
Zeichnung.
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In
dieser zeigt:
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1 ein
eine Druckmaschine und ein Versorgungsgerät umfassendes System und
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2 einen
Programmablaufplan zur Steuerung des Systems aus 1.
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In 1 sind
eine Druckmaschine 14 und ein Versorgungsgerät 15 in
einem Ausschnitt dargestellt. Das Versorgungsgerät 15 dient zur Versorgung
der Druckmaschine 14 mit einem verdruckbaren Fluid, z. B.
einer Farbe oder einem Lack. Das Fluid ist in einem Behälter 9 bevorratet
und zirkuliert durch ein Leitungssystem 16. Das Versorgungsgerät 15 umfasst
eine Vorlaufpumpe 12 mit einem Antriebsmotor 8 und
eine Rücklaufpumpe 13 mit
einem Antriebsmotor 7. Die Pumpen 12, 13 sind
volumetrische Pumpen und die Antriebsmotore 7, 8 sind
elektrische Motoren. Die Pumpen 12, 13 sind in
das Leitungssystem 16 integriert und wälzen darin das Fluid um. Die
Antriebsmotore 7, 8 sind durch eine elektronische
Gerätesteuerung 6 angesteuert.
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Die
Druckmaschine 14 umfasst eine Walze 2, der eine
Dosiervorrichtung 3 beigeordnet ist. Die Walze 2 ist
eine Rasterwalze und die Dosiervorrichtung 3 eine Kammerrakel.
Die Dosiervorrichtung 3 liegt an der Walze 2 an,
um dieser das Fluid zuzuführen.
Unterhalb der Dosiervorrichtung 3 ist eine Auffangwanne 1 angeordnet,
welche das aus einem Auslass der Dosiervorrichtung 3 frei
herausströmende
Fluid auffängt.
Der Auslass wird durch ein Drosselventil 11 gebildet, welches
zum Einstellen des Ausströmwiderstandes
des Fluids einstellbar ist.
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Der
in einer Kammer der Dosiervorrichtung 3 herrschende Druck
des Fluids wird durch einen Sensor 10 überwacht. Der Sensor 10 ist
zwischen einem Einlass der Dosiervorrichtung 3 und der
Vorlaufpumpe 12 in das Leitungssystem 16 integriert.
Durch den Einlass strömt
das Fluid in die Kammer der Dosiervorrichtung 3. Die Vorlaufpumpe 12 führt der
Dosiervorrichtung 3 das Fluid aus dem Behälter 9 zu.
Die Rücklaufpumpe 13 ist
an einen Auslass der Auffangwanne 1 angeschlossen und fördert aus
letzterer das Fluid in den Behälter 9 zurück. Der
Sensor 10 signalisiert seine Messwerte einer elektronischen
Maschinensteuerung 5 der Druckmaschine 14. Die
Maschinensteuerung 5 und die Gerätesteuerung 6 sind
steuerungstechnisch miteinander verbunden, so dass ausgehend von
den Messwerten des Sensors 10 die Förderleistung oder Drehzahl
der Vorlaufpumpe 12 geregelt wird, um den Druck des Fluids
in der Kammer der Dosiervorrichtung 3 konstant zu halten.
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Das
in der Auffangwanne 1 aufgefangene Fluid bildet in der
Auffangwanne 1 einen Pegel, der im Druckbetrieb zwischen
einem maximalen Füllstand
A und einem minimalen Füllstand
B variieren kann. Zur Füllstandsüberwachung
ist über
der Auffangwanne 1 ein Sensor 4 angeordnet, der
berührungslos
arbeitet und der Maschinensteuerung 5 seine Messwerte signalisiert.
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Das
dargestellte System funktioniert im Prinzip folgendermaßen:
Vor
Druckbeginn muss die Auffangwanne 1 bis zum minimalen Füllstand
B mit dem Fluid befüllt
werden, ehe die Rücklaufpumpe 13 aktiviert
wird. Durch den minimalen Füllstand
B ist gesichert, dass die Rücklaufpumpe 13 keine
Luft ansaugt, die zu Komplikationen führen könnte. Solche Komplikationen
wären z. B.
Schaumbildung des Fluids und eine unzureichende Befüllung der
Rastervertiefungen (Näpfchen
oder Rillen) der Walze 2 mit dem Fluid. Würde die
Rücklaufpumpe 13 bereits
aktiviert werden, bevor der minimale Füllstand B erreicht ist, bestände die
Gefahr des Ansaugens eines gewissen Luftanteils über den Auslass der Auffangwanne 1.
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Im
Druckbetrieb arbeiten beide Pumpen 12, 13 und
kann der Füllstand
in der Auffangwanne 1 fallen. Aus dem Maß der Füllstandsdifferenz,
um welches der Füllstand
des Fluids in einer bestimmten Zeit absinkt, und dieser Zeitspanne
wird automatisch der aktuelle Verbrauch des Fluids berechnet und
ein neuer Sollwert für
die Förderleistung
oder Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 festgelegt.
Sobald der Fluidpegel infolge seines Absinkens den minimalen Füllstand
B erreicht, wird die Förderleistung
oder Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 verringert.
Die Förderleistung
oder Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 wird aber
vorerst nicht auf den zuvor berechneten neuen Sollwert verringert,
sondern auf einen ebenfalls automatisch berechneten Zwischenwert.
Dieser Zwischenwert ist etwas niedriger als der neue Sollwert, was
ein Ansteigen des Pegels in der Auffangwanne 1 auf einen
optimalen Füllstand
zur Folge hat, der in etwa in der Mitte zwischen dem maximalen Füllstand A
und dem minimalen Füllstand
B liegt. Die Förderleistung
oder Drehzahl wird für
eine ebenfalls automatisch berechnete Zeitspanne auf dem Zwischenwert
gehalten und erst danach vom Zwischenwert auf den neuen Sollwert
erhöht,
so dass beim optimalen Füllstand
ein Gleichgewicht zwischen dem in die Auffangwanne 1 zuströmenden Fluidvolumen
und dem daraus abgepumpten Fluidvolumen gehalten wird.
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Durch
eine Änderung
von Betriebsparametern der Druckmaschine 14, z. B. der
Druckgeschwindigkeit, kann sich der Pegel des Fluids bis zum Erreichen
des maximalen Füllstands
A erhöhen.
Sobald der maximale Füllstand
A erreicht ist, wird der Pegel automatisch auf den optimalen Füllstand
zurückgeführt.
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2 zeigt
den Ablaufplan eines Programmes, nach welchem die Gerätesteuerung 6 das
Versorgungsgerät 15 steuert.
Mit den Bezugszeichen 17 bis 32 sind Verfahrens-
und Programmschritte bezeichnet. Im Schritt 17 erfolgt
der Start. Im Schritt 19 wird mittels des Sensors 4 geprüft, ob in
der Auffangwanne 1 ein zu hoher Füllstand erreicht ist. Falls
kein zu hoher Füllstand
erreicht ist, wird im Schritt 18 die Rücklaufpumpe 13 im
Stillstand gehalten. Falls jedoch im Schritt 19 ein zu
hoher Füllstand
erreicht worden ist, d. h. vor Druckbeginn der minimale Füllstand
B erreicht worden ist, wird im Schritt 21 ein Initialwert
der Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 berechnet.
Bei dieser Berechnung wird gemäß Schritt 22 ein Sollwert
der Drehzahl der Vorlaufpumpe 12 berücksichtigt.
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Im
Schritt 23 wird geprüft,
ob eine Änderung des
Sollwertes der Drehzahl der Vorlaufpumpe 12 größer als
gesetzte Filtergrenzen ist. Falls dies zutrifft, wird im Schritt 24 ein
neuer Initialwert der Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 berechnet.
Falls sich die Änderung
des Sollwertes der Drehzahl der Vorlaufpumpe 12 jedoch
innerhalb der Filtergrenzen bewegt, wird im Schritt 25 geprüft, ob der
Füllstand
in der Auffangwanne 1 geringer als ein sogenannter Gutbereich
ist. Der Gutbereich kann auch als optimaler Füllstand bezeichnet werden.
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Falls
das Ergebnis der im Schritt 25 erfolgenden Prüfung „Ja" lautet, wird im
Schritt 26 ein Sollwert der Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 berechnet,
indem von dem bisher geltenden Wert ein berechneter Änderungswert
abgezogen wird. Dies hat gemäß Schritt 27 eine
Erhöhung
des Füllstandes
um die des sogenannten OK-Bereiches entsprechende Fluidmenge zur
Folge. Dadurch wird der Füllstand
wieder auf den optimalen Füllstand
angehoben. Lautet das Ergebnis der im Schritt 25 erfolgenden
Prüfung
dagegen „Nein", dann wird im Schritt 28 geprüft, ob der Füllstand
größer als
der Gutbereich ist. Es wird also geprüft, ob der aktuelle Füllstand
in der Auffangwanne 1 über
dem optimalen Füllstand
liegt.
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Falls
letzteres zutrifft, wird im Schritt 29 der Sollwert der
Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 korrigiert,
indem zu dem bisher geltenden Wert ein berechneter Änderungswert
addiert wird. Dadurch wird gemäß Schritt 30 der
Füllstand
um die dem OK-Bereich entsprechende Fluidmenge erniedrigt.
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Im
Schritt 31 wird geprüft,
ob die Regelung ausgeschaltet werden soll. Falls weiter geregelt
werden soll, d. h. die Regelung nicht ausgesetzt werden soll, wird
im Schritt 20 ein neuer Änderungswert für den Sollwert
der Drehzahl der Rücklaufpumpe 13 berechnet.
Falls jedoch im Schritt 31 die Regelung ausgeschaltet werden
soll, erfolgt im Schritt 32 der Stopp des Programmes.
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- 1
- Auffangwanne
- 2
- Walze
- 3
- Dosiervorrichtung
- 4
- Sensor
- 5
- Maschinensteuerung
- 6
- Gerätesteuerung
- 7
- Antriebsmotor
- 8
- Antriebsmotor
- 9
- Behälter
- 10
- Sensor
- 11
- Drosselventil
- 12
- Vorlaufpumpe
- 13
- Rücklaufpumpe
- 14
- Druckmaschine
- 15
- Versorgungsgerät
- 16
- Leitungssystem
- 17-32
- Schritt
- A
- maximaler
Füllstand
- B
- minimaler
Füllstand