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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verringerung bzw. Vermeidung
von Abwickelfehlern an Rotationsdruckmaschinen
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In
Rotationsdruckmaschinen kommt es fertigungstoleranzbedingt bzw.
montagebedingt zu Fehlern, die zu Abweichungen vom idealen Gleichlauf der
Zylinder führen.
Hierdurch entstehen beispielsweise beim Übereinanderdruck mehrerer Farben
typischerweise umdrehungsperiodische Abweichungen der Positionen
der Einzelbilder je Farbe, also Passerfehler.
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Wichtig
für einen
passerhaltigen Druck ist die gleichförmige Abwicklung der Gallenoberflächen der Formzylinder
und der Übertragungszylinder
relativ zueinander und zum Papier, bzw. zum Gegendruckzylinder.
Aufgrund unvermeidlicher mechanischer Toleranzen ist diese Gleichförmigkeit
aber gestört.
Insbesondere tragen hierzu bei:
- – fertigungsseitige
Rundlauffehler an Zylinderballen und/oder Lagersitz und/oder Zahnradsitz
auf dem Zylinderzapfen,
- – fertigungsseitige
Teilungsfehler der Zahnräder, sowie
deren montageseitig bedingter Radialschlag und Axialschlag.
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Um
die hohen Qualitätsanforderungen
der Passergüte,
insbesondere im Akzidenzdruck, zu erfüllen, wird üblicherweise auf hohe und damit
kostspielige Fertigungsgenauigkeiten, sowie zeitaufwändige Montagevorschriften
zurückgegriffen.
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Bei
neuen Rotationsdruckmaschinen sind dabei durch Fertigung bedingte
Toleranzen ausgereizt. Eine weitere Verringerung bzw. Verkleinerung der
fertigungsbedingten Toleranzen scheitert an der Machbarkeit. Eine
weitere Verkleinerung der durch die Montage bedingten Toleranzen
bzw. Fehler ist aufgrund des damit verbundenen erhöhten Aufwandes,
begrenzt.
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Durch
die
DE 196 23 224
C1 ist ein Antrieb für
eine Rotationsdruckmaschine, insbesondere eine Bogenoffsetdruckmaschine
bekannt, bei der die Zylinder bzw. Walzen über einen durchgehenden Räderzug miteinander
verbunden sind und eine Einspeisung der Antriebsenergie über mindestens
einen auf diesen Räderzug
einwirkenden Antrieb erfolgt. Die übrigen, nicht mit diesem Räderzug gekoppelten Zylinder
bzw. Walzen in den Druckwerken der Druckmaschine weisen dabei einzeln
steuerbare Antriebe auf. Zur Vermeidung von Störgrößen und zur Verbesserung des
Druckprozesses weist wenigstens ein Zylinder im Druckwerk einen
eigenen Antrieb auf. Ein einem Zylinder oder mehreren Zylindern
mit eigenem Antrieb zugeordneter, mit dem Räderzug gekoppelter Nachbarzylinder
ist dabei mit einem Winkelgeber versehen, dessen Signale zur Regelung
des Gleichlaufes des einen Zylinders oder der mehreren Zylinder mit
eigenem Antrieb und dem mit dem Räderzug gekoppelten Nachbarzylinder über den
entsprechend zugeordneten Antriebsmotor ausgewertet werden. Nachteilig
hieran ist, dass nur Drehwinkelfehler, nicht aber Abroll- bzw. Abwickelfehler
am Zylinderumfang berücksichtigt
werden. Darüber
hinaus ist eine permanente Messung während des Betriebs mittels
des Winkelgebers erforderlich, ebenso wie eine permanente Nachregelung
des Antriebsmotors des wenigstens einen Zylinders im Druckwerk mit
eigenem Antrieb anhand des Ausgangssignals des Winkelgebers im Betrieb.
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Durch
die
DE 10 2006
014 526 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Verringerung von periodischen Drehwinkel-Lagedifferenzen bekannt. Dabei
handelt es sich um ein adaptiv-iterativ arbeitendes Regelverfahren,
mit dem Torsionsschwingungen ohne aufwändige Messung von Störschwingungen
verringert werden. Zur Verminderung von durch periodische Asynchronitäten bei
lagegeregelten Antrieben entstehenden Verzerrungen des Druckbildes ist
dabei vorgesehen, dass bei einer Änderung des Betriebszustandes
der Rotationsdruckmaschine:
- – die mit
der Antriebs-Folgeregelung verbleibenden Lagedifferenzen nach Erreichen
des neuen, stationären
Betriebszustandes in Abhängigkeit vom
Drehwinkel registriert werden,
- – die
registrierten Lagedifferenzen unter Anwendung von Filteralgorithmen
selektiert und periodisch auftretende Lagedifferenzen gemeinsam mit
den zugehörigen
Drehwinkeln gespeichert werden,
- – aus
den gespeicherten Lagedifferenzen zusätzliche, drehwinkelbezogene
Korrekturwerte für
die Solllagewerte der Folgeachse gebildet, als betriebszustandsspezifische
Korrekturfunktion oder Korrekturtabelle gespeichert und den Solllagewerten
der Antriebs-Folgeregelung drehwinkelabhängig überlagert werden, so dass die
verbleibenden Lagedifferenzen minimiert werden.
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Durch
die
EP 12 60 363 B1 ist
ein Regelungsverfahren zum Betrieb von einzeln angetriebenen rotierenden
Maschinenelementen mit einer Winkellageregelung bekannt, wobei die
rotierenden Maschinenelemente mit Kraftschluss oder über eine
gemeinsame Last gekoppelt sind. Dabei werden Umfang beschreibende
Parameter der angetriebenen, korrespondierenden Maschinenelemente
in Form einer Winkellageabweichung dem Eingang des Winkellagereglers
als Korrekturgröße zugeführt.
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Durch
die
DE 10 2006
011 412 A1 ist eine Regelung zur Kompensation von Drehwinkelabweichungen
beschrieben, bei der ein Lage-Istwert des Übertragungszylinders einen
Lage-Sollwert des Plattenzylinders vorgibt. Auch wird eine Korrekturgröße, die
vom Lage-Istwert des Übertragungszylinders
abhängig
ist und die somit während
des Betriebs auch gemessen werden muss, beschrieben, um Abbildungsfehler
im Mehrfarbendruck zu korrigieren.
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Durch
die
DE 102 46 072
A1 ist ein Rotationsdruckverfahren für den Mehrfarbendruck bekannt.
Dabei wird im Antriebsregler einer Bogenoffsetdruckmaschine eine abschnittsweise
rampenförmige
Kurvenscheibe hinterlegt, um Druckfehler, verursacht durch Drucklängenfehler
bzw. durch Kürzer- oder
Längerdrucken
auch bei geringer Bedruckstoffqualität durch eine konstante Differenzgeschwindigkeit
der Zylinderoberflächen
in der Druckabwicklung außerhalb
der Kanäle
auszugleichen. Form- und Druckzylinder
sind dabei separat angetrieben, um die Differenzgeschwindigkeit
zu erhalten. Die Einstellung der Rampe erfolgt für jeden Druckauftrag erneut über Register-Messwerte.
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Aus
der
DE 196 23 223
A1 ist ein Verfahren zur Verringerung von Abwickelfehlern
an einer Rotationsdruckmaschine bekannt, bei den zwischen Winkellagergeber
und Antriebsregler eine Korrektureinrichtung angeordnet ist, wobei
eine Lagerregelung eines Zylinders mit modifizierten Lage-Istwerten
erfolgt.
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Die
DE 197 55 487 A1 und
die
JP 2007160538
A offenbaren die Möglichkeit,
Abwickelfehler an einem Zylinderumfang durch Erfassen der exakten
Oberflächenkontur
zu bestimmen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verringerung
bzw. Vermeidung von Abwickelfehlern an Rotationsdruckmaschinen zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
Erfindung geht aus von einer Rotationsdruckmaschine mit durch individuelle
Antriebsmotoren angetriebenen Druckwerken. In einfachen Worten beschrieben
wird für
den Fall einzeln angetriebener Druckstellen bzw. Druckzylinder wie
folgt vorgegangen:
- – In einem ersten Schritt wird
der Übertragungsfehler
in Form von Abroll- bzw. Abwickelfehler am Zylinderumfang gemessen,
der bei einer gleichförmigen
Antriebsmotordrehung an der Zylinderoberfläche entsteht und sich beispielsweise
in einer sich über
eine Umdrehung hinweg verändernde
- – Zylinderoberflächengeschwindigkeit
bemerkbar macht.
- – In
einem zweiten Schritt wird hieraus eine Kurvenscheibe ausgerechnet,
die dem Antrieb bzw. der Antriebsmotordrehung überlagert werden muss, um den Übertragungsfehler
zu eliminieren.
- – Eine
wesentliche Besonderheit liegt nunmehr im dritten Schritt, in dem
diese Kurvenscheibe elektronisch in der Antriebsmotorsteuerung hinterlegt wird.
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Vorteile
der Erfindung ergeben sich insbesondere dadurch, dass die Fertigungsgüte der Bauteile
der Rotationsdruckmaschine, insbesondere der Druckwerke und der
am Antrieb der Druckzylinder beteiligten Elemente nicht erhöht werden
muss. Im Gegenteil kann die Fertigungsgüte gegebenenfalls sogar verringert
werden, wodurch hohe Kosteneinsparungen in der Fertigung von Rotationsdruckmaschinen
möglich
sind. Darüber
hinaus können
montagebedingte Toleranzen bzw. Fehler ausgeglichen werden. Dadurch
kann der Montageaufwand im Sinne einer Güte der Ausrichtung verringert
werden. Durch das Verfahren kann im Prinzip eine vollständige Passerfehlereliminierung
oder zumindest eine Passerfehlerreduktion erreicht werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Druckeinheit bzw. eines Doppeldruckwerks
einer Rotationsdruckmaschine mit Maßverkörperungen versehenen Druckzylindern;
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2 ein
Diagramm, in welchem über
eine Periode gemittelte Differenzwege zwischen einem durch Abtastung
einer Maßverkörperung
gewonnenen Wegsignal und einem durch ein Drehwinkelmesssystem gegebenes
Referenzsignal in Größe und Winkellage
aufgetragen sind;
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3 ein
Diagramm, in dem arithmetische Mittelwege der Differenzwege je Takt über mehrere Takte
hinweg aufgetragen sind;
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4 ein
Diagramm, in dem die Differenzwege über mehrere Takte aufgezeichnet
sind, und aus dem anhand bestimmter, in der Aufzeichnung erkennbarer
Ereignisse auf Ursachen von Abwickelfehlern rückgeschlossen werden kann.
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1 zeigt
vereinfacht eine Druckeinheit 01 bzw. ein Doppeldruckwerk 01 einer
nicht näher
dargestellten Rotationsdruckmaschine. Die Vereinfachung bezieht
sich darauf, dass nicht sämtliche
angetriebenen Walzen und Zylinder der Druckeinheit 01 bzw.
des Doppeldruckwerks 01 dargestellt sind, sondern nur die
wesentlichen, unmittelbar am Abdruck beteiligten Bauteile. Die Druckeinheit 01 bzw.
das Doppeldruckwerk 01 besteht aus zwei Druckwerken 02; 03,
einem für
den Schön-
und einem für
den Widerdruck. Das Druckwerk 02 für den Schöndruck weist zwei Druckzylinder 04; 06,
z. B. einen Formzylinder 04, insbesondere einen Plattenzylinder 04 und einen Übertragungszylinder 06,
insbesondere einen Gummituchzylinder 06 auf. Das Druckwerk 03 für den Widerdruck
weist ebenso zwei Druckzylinder 05; 07, z. B.
einen Formzylinder 05, insbesondere, einen Plattenzylinder 05 und
einen Übertragungszylinder 07,
insbesondere einen Gummituchzylinder 07 auf. Die Druckwerke 02; 03 werden
von zwei getrennten Druckwerksantrieben 09; 27 angetrieben.
Der Druckwerksantrieb 09 besteht aus einem Antriebsmotor 10 sowie
aus einem mehrere Zahnräder 17; 18; 19,
z. B. Motorritzel 17, Zwischenrad 18, Zylinderzahnrad 19, umfassenden
Getriebe 12. Am Antriebsmotor 10 ist ein Drehwinkelmesssystem 13 mit
einem als z. B. Drehimpulsgeber ausgeführten Winkellagegeber angeordnet.
Der Druckwerksantrieb 27 besteht ebenfalls aus einem Antriebsmotor 28 sowie
aus einem mehrere Zahnräder 29 umfassenden
Getriebe 30. Am Antriebsmotor 28 ist ebenfalls
ein Drehwinkelmesssystem 31 mit einem als z. B. Drehimpulsgeber ausgeführten Winkellagegeber
angeordnet. Auf den Mantelflächen
der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 ist
jeweils eine Maßverkörperung 14 bzw.
ein Messmittel 14 angeordnet. Je Druckzylinder 04; 06; 05; 07 ist eine
ortsfest an einem Gestell der Druckeinheit 01 angeordnete
Leseeinheit 15 vorgesehen, welche die jeweilige Maßverkörperung 14 zur
messtechnischen Erfassung von Wegsignalen für die einzelnen Druckzylinder 04; 06; 05; 07 berührungslos
abtastet.
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Bei
einer derartige, durch individuelle Antriebsmotoren 10; 28 angetriebene
Druckwerke 02; 03 bzw. teilverzahnte Druckwerke 02; 03 umfassenden
Rotationsdruckmaschine wird zur Verringerung bzw. Vermeidung von
Abwickelfehlern wie folgt vorgegangen:
- –In einem
ersten Schritt wird der Übertragungsfehler
in Form von Abroll- bzw. Abwickelfehlern am Zylinderumfang beispielsweise
eines ersten, gemeinsam mit einem zweiten Druckzylinder 07 eine
Druckstelle bzw. Nipstelle bildenden Druckzylinders 06,
beispielsweise am Umfang mindestens eines Übertragungszylinders 06; 07 gemessen,
der bei einer durch das Drehwinkelmesssystem 13 bzw. 31 bestimmbaren,
gleichförmigen
Antriebsmotordrehung an der Zylinderoberfläche entsteht und sich beispielsweise
in einer sich über eine
Umdrehung hinweg verändernde
Zylinderoberflächengeschwindigkeit
bemerkbar macht.
- – In
einem zweiten Schritt wird hieraus eine Kurvenscheibe ausgerechnet,
die dem Antriebsmotor 10; 28 bzw. der Antriebsmotordrehung überlagert werden
muss, um den Übertragungsfehler
zu eliminieren.
- – Im
dritten Schritt wird diese Kurvenscheibe elektronisch in der Antriebssteuerung
hinterlegt.
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Insbesondere
im Hinblick auf indirekte Druckverfahren, wie den Offset-Druck,
zählen
zu den teilverzahnten Druckwerken 02; 03:
- – Doppeldruckwerke 01,
wie beispielsweise die Druckeinheit 01, bei denen höchstens
drei der vier eine Druckstelle bildenden Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zueinander
verzahnt sind. Bei diesen vier Druckzylindern 04; 06; 05; 07 handelt
es sich beispielsweise um die Form- 04; 05 und Übertragungszylinder 06; 07 der
beiden Druckwerke 02; 03 des Doppeldruckwerks 01,
wobei die Druckstelle zwischen den beiden Übertragungszylindern 06; 07 gebildet
wird.
- – Gummi-Stahl-Druckwerke,
bei denen höchstens zwei
der drei eine Druckstelle bildenden Druckzylinder verzahnt sind.
Bei diesen drei Druckzylindern handelt es sich um den Form-, den Übertragungs-
und den Gegendruckzylinder des Gummi-Stahl-Druckwerks, wobei die Druckstelle
zwischen Übertragungs-
und Gegendruckzylinder gebildet wird.
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Bevorzugt
wird das Verfahren bei Konfigurationen angewendet, bei denen:
- – entweder
alle Druckzylinder 04; 06; 05; 07 einzeln
angetrieben werden, oder
- – Formzylinder 04; 05 und Übertragungszylinder 06; 07 paarweise
verzahnt sind.
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In
diesen Konfigurationen gibt es zwei verschiedene Arten von Druckspalten
bzw. Nipstellen:
- 1. Zwei miteinander einen
Druckspalt bzw. eine Nipstelle bildende Druckzylinder 06; 07 sind,
wie beim Doppeldruckwerk 01 in 1, antriebsseitig unverzahnt,
also antriebsseitig nicht miteinander verzahnt. In den relativen
Gleichlauf der Druckzylinder 06; 07 zueinander
gehen als Zahnradfehler, wie etwa Teilungsfehler, Radialschlag,
Axialschlag, dann die Zahnradrundlauffehler aller Zahnräder 17; 18; 19; 29 der
beiden Druckwerksantriebe 09; 27 der Druckzylinder 06; 07 ein.
- 2. Zwei miteinander einen Druckspalt bzw. eine Nipstelle bildende
Druckzylinder sind antriebsseitig miteinander verzahnt. In den relativen
Gleichlauf gehen als Zahnradfehler hier nur die Zahnradrundlauffehler
der beiden Zylinderräder
ein.
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Somit
ist der Gleichlauf im Falle (2) besser als im Fall (1). Durch das
Verfahren kann der Gleichlauf des Falls (1) theoretisch beliebig
gut erreicht werden.
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Die
Druckstelle bzw. das Druckwerk 02; 03 ist damit
in Bezug auf den Passerfehler insgesamt besser, als ein vollverzahntes
Druckwerk. Auch können
die Fertigungs- und Montagegüten
in den Druckwerksantrieben 09; 27 herabgesetzt,
und damit Kosten gespart werden.
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Eine
Bestimmung von Übertragungsfehlern in
Form von Abroll- bzw. Abwickelfehlern am Zylinderumfang an der in 1 dargestellten
Druckeinheit 01 einer Rotationsdruckmaschine läuft vorzugsweise
wie folgt ab:
- – Zunächst werden die Maßverkörperungen 14 auf
den Mantelflächen
der durch einen gemeinsamen Druckwerksantrieb 09; 27 angetriebenen Druckzylinder 04; 06; 05; 07der
Druckeinheit 01 angeordnet. Jede Maßverkörperung 14 besteht beispielsweise
aus einem um den Umfang des jeweiligen Druckzylinders 04; 06; 05; 07 umlaufenden
Maßband 14.
Das Maßband 14 kann
zur Anordnung auf der jeweiligen Mantelfläche mit einer selbstklebenden
Beschichtung versehen sein. Das Aufkleben der Maßbänder 14 auf den Mantelflächen der
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erfolgt beispielsweise
mittels einer Applikationshilfe, die zur Montage der Maßbänder 14 anstelle
der Leseeinheit 15 angeordnet werden kann. Durch Abwälzen der
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 können die
Maßbänder 14 aufgeklebt
werden. Um Applikationsfehler der Maßverkörperungen 14 auf den Mantelflächen der
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erkennen
und/oder ausgleichen zu können,
können je
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zwei
oder mehr Maßverkörperungen 14 angeordnet
werden. Applikations- oder Einprägungsfehler
der Maßverkörperungen 14 auf
den Mantelflächen
der Druckzylinder können
dann beispielsweise durch eine Differenzbildung von benachbarten
Messstellen bzw. benachbarten Maßverkörperungen 14 auf dem
selben Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erkannt werden.
Dies kann simultan mit der messtechnischen Erfassung von Wegsignalen
in einem späteren
Verfahrensschritt erfolgen.
- – Anschließend werden
die die Maßverkörperung 14 bildenden
Maßbänder 14 bei
angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern 04; 06; 05; 07 berührungslos
mittels der optischen Leseeinheiten 15 abgetastet. Hierdurch
werden Wegsignale der einzelnen Druckzylinder 04; 06; 05; 07 messtechnisch
erfasst. Jedes Maßband 14 bildet
dabei zusammen mit einer Leseeinheit 15 ein berührungsloses
optisches Wegmesssystem. Die Maßbänder 14 haben
beispielsweise eine physikalische Auflösung von 20 μm, die von
einer in den Leseeinheiten integrierten Elektronik vorzugsweise nochmals
um einen Faktor von bis zu 40 interpoliert werden kann. Am Ausgang
der Leseeinheit 15 stehen somit inkrementelle Wegsignale
mit einer Auflösung
von beispielsweise bis zu 0,5 μm am
Umfang der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zur Verfügung. Eine
niedrige Messdrehzahl von beispielsweise 480 U/h stellt sicher,
dass keine dynamischen Effekte und Flankenwechsel im Getriebe 12; 30auftreten.
Damit werden nur die kinematischen Bewegungen der Oberflächen der
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erfasst.
Außerdem
wird dadurch sichergestellt, dass die vom Wegmesssystem zu erfassende
Impulsfrequenz nicht zu groß wird.
- – Dann
werden Differenzen der Wegsignale zueinander gebildet bzw. die Differenzen
der einzelnen Wegsignale zu einem Referenzsignal gebildet. Das Referenzsignal
liefert beispielsweise das am Antriebsmotor 10; 28 angeordnete
Drehwinkelmesssystem 13; 31. Zur Differenzbildung
der einzelnen Wegsignale zu dem Referenzsignal des Drehwinkelmesssystems 13; 31 wird
ein dem Drehwinkel des Antriebsmotors 10; 28 proportionales
Ausgangssignal des Drehwinkelmesssystems 13; 31 mittels
des Soll-Durchmessers eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07 oder
anhand eines anhand des jeweiligen Wegsignals über eine volle Umdrehung berechneten
mittleren Durchmesser eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07,
sowie mittels des Übersetzungsverhältnisses
des Getriebes 12; 30 zwischen Antriebsmotor 10; 28 und
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 berechnet.
Das Referenzsignal liegt damit in Form eines Soll-Wegsignals oder
in Form eines mittleren Wegsignals vor.
- – Anschießend können bei
Bedarf zusätzlich
kinematische Abwickelfehler der Rotationsdruckmaschine durch Berechnung
der einzelnen Durchmesser der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 sowie vorzugsweise
durch Berechnung von kinematischen Übertragungsfehlern der Zahnräder 17; 18; 19; 29 des
Getriebes 12; 30 des die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden
Druckwerksantriebs 09; 27 aus den gemessenen Wegsignalen
und deren Differenzen zueinander bzw. zum Referenzsignal berechnet
bzw. bestimmt werden.
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Das
Verfahren ist vorteilhaft in Verbindung mit lagegeregelten Antriebsmotoren 10; 28 mit
integrierten, d. h. auf der Antriebswelle selbst sitzenden Drehwinkelmesssystemen 13; 31,
wie den Druckwerksantrieben 09; 27 in 1,
anwendbar.
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Vorzugsweise
in jede Antriebsmotorsteuerung bzw. für jeden mit der Antriebsmotorsteuerung individuell
steuerbaren Antriebsmotor 10; 28 wird eine individuelle
elektronische Kurvenscheibe hinterlegt. Dies bedeutet, dass dem
Winkelwert einer virtuellen Leitachse ΦVIRT ein
vom Leitachsen-Wert abhängiger
Korrekturwert ΔΦ(ΦVIRT) überlagert
wird, der dann dem Lageregler des Druckwerksantriebs 09; 27 bzw.
des Antriebsmotors 10; 28 als Sollwert ΦSOLL zugeführt wird gemäß: ΦSOLL = ΦVIRT + ΔΦ(ΦVIRT).
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Elektronische
Kurvenscheiben sind als Standardfunktion in den meisten lagegeregelten
Antrieben implementiert, werden jedoch im Druckmaschinenbereich üblicherweise
deaktiviert, d. h. ΔΦ(ΦVIRT) = 0.
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Eine
zu hinterlegende Kurvenscheibe wird vorzugsweise durch folgende
Prozedur festgelegt:
Bei deaktivierter Kurvenscheibenfunktion
wird die virtuelle Leitachse mit zur Vermeidung dynamischer Einflüsse, wie
z. B. Torsionsschwingungen, vorzugsweise niedriger, konstanter Drehzahl
vorgegeben. Durch eine geeignete Messmittel 14, wie etwa
der als ein Maßband 14 ausgeführten und
mit einer Leseeinheit 15 berührungslos abgetasteten bzw.
abtastbaren Maßverkörperung 14,
wird die Druckabwicklung x(ΦVIRT) als Funktion des Leitachsenwinkels ΦVIRT über
mindestens eine volle Umdrehung, entsprechend in dem Intervall [0
... 360°]
aufgenommen.
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Hieraus
wird nun die Kurvenscheibe zu
berechnet und in der Antriebssteuerung
hinterlegt.
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Damit
wird dem Druckwerksantrieb 09; 27 bzw. dem Antriebsmotor 10; 28 über die
Kurvenscheibe eine Ungleichförmigkeit
genau so überlagert, dass
sie die mechanischen Ungleichförmigkeiten zwischen
Druckwerksantrieb 09; 27 und Druckzylinder 04; 06; 05; 07 kompensiert,
und die Zylinderbewegung präzise
der virtuellen Leitachse folgt.
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Wichtig
ist hervorzuheben, dass die beschriebene Vorgehensweise zur Berechnung
der Kurvenscheibe nur einmalig in der Inbetriebnahme-Phase der Druckmaschine,
oder nach einem Wechsel der beteiligten Maschinenkomponenten, wie
etwa Zylinder, Zahnräder,
erfolgen muss. Im Gegensatz zu einer Messung eines Lage-Istwerts
irgendeines Druckzylinders im Betrieb wie beim Stand der Technik
vorgesehen, wird beim vorliegenden Verfahren nur der Lage-Sollwert
des Druckwerksantriebs 09; 27 bzw. des Antriebsmotors 10; 28 verwendet.
Außerdem
wird beim vorliegenden Verfahren einmalig eine Kurvenscheibe erzeugt,
die nicht rampenförmig
ist, und das Ziel hat keine Differenzgeschwindigkeit der Zylinderoberflächen zu
erzeugen. Das vorliegende Verfahren dient darüber hinaus einer Steuerung.
Darüber
hinaus ist eine Verwendung eines im Druckwerksantrieb 09; 27 integrierten
Drehwinkelmesssystem 13; 31 in Bezug auf den Aufwand ein
Vorteil. Durch das vorliegende Verfahren ist es somit möglich eine
hohe Gleichlaufgüte
der Zylinderoberflächen
zu verwirklichen, ohne die einleitend genannten Aufwände einer
weiteren Verringerung von Toleranzen sowohl in Fertigung als auch
Montage in Kauf nehmen zu müssen.
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Als
geeignetes Messmittel 14 zur Aufnahme der Druckabwicklung
x(ΦVIRT) als Funktion des Leitachsenwinkels ΦVIRT kann ein auf dem Zylinderballen appliziertes
Inkrementalgeber-Band 14, wie etwa das Maßband 14 verwendet
werden, welches von einer Leseeinheit 15 berührungslos
abgetastet wird. Hierdurch werden alle Ungleichförmigkeiten bis zur drucktechnisch
relevanten Zylinderoberfläche
erfasst.
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Ebenso
ist denkbar, ein auf dem Zylinderzapfen aufgesetzter Drehgeber,
beispielsweise ein Absolutwinkelgeber, als geeignetes Messmittel
zur Aufnahme der Druckabwicklung x(ΦVIRT)
als Funktion des Leitachsenwinkels ΦVIRT zu
verwenden. Dieser Drehgeber erfasst allerdings nicht die durch den
Ballenrundlauf induzierte Ungleichförmigkeit.
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Vorteilhafterweise
liegt ein ganzzahliges Übersetzungsverhältnis aller
Zahnräder 17; 18; 19; 29 im
durch das Getriebe 12; 30 gebildeten Antriebsstrang 12, 30 vor,
d. h. alle Zahnräder 17; 18; 19; 29 des
Antriebsstrangs 12; 30 müssen sich bei einer Zylinderumdrehung
genau n-mal drehen, mit n = 1, 2, 3 .... Anderenfalls kann nur der
Gleichlauffehler des Zylinderrades 19, nicht jedoch der
anderen Zahnräder 17; 18 des
Antriebsstrangs 12, 30, korrigiert werden.
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Die
beschriebene Bestimmung von Übertragungsfehlern
in Form von Abroll- bzw. Abwickelfehlern am Zylinderumfang an der
in 1 dargestellten Druckeinheit 01 einer
Rotationsdruckmaschine kann darüber
hinaus auch noch dazu verwendet werden, Ursachen für die Abroll-
bzw. Abwickelfehler zu bestimmen, bzw. bei Bedarf zusätzlich kinematische Abwickelfehler
der Rotationsdruckmaschine zu berechnen bzw. zu bestimmen.
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Hierzu
werden, wie bereits erwähnt,
die einzelnen Durchmesser der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 und
kinematische Übertragungsfehler
der Zahnräder 17; 18; 19; 29 des
Getriebes 12; 30 des die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden
Druckwerksantriebs 09; 27 aus den gemessenen Wegsignalen
und deren Differenzen zueinander bzw. zum Referenzsignal berechnet.
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Dies
kann wie nachfolgend beispielhaft für das Druckwerk 03 beschrieben
geschehen. Die messtechnisch erfassten Wegsignale bzw. die durch Differenzbildung
der Wegsignale gegenüber
dem Referenzsignal gewonnenen Differenzsignale werden hierzu vorzugsweise über mehrere
Umdrehungen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 aufgezeichnet,
um anhand der Periodizität
bestimmter in der Aufzeichnung erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache
der Abwickelfehler, etwa auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler
verursachende Bauteile der Rotationsdruckmaschine zu schließen. Die
Periodizität
des nur einen Ausschnitt eines Getriebes 12 eines vollständigen Druckwerksantriebs 09 darstellenden,
aus Motorritzel 17, Zwischenrad 18 und Zylinderzahnrädern 19 bestehenden
Getriebes 12 lässt
sich aus dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Zähnezahlen berechnen.
Das Motorritzel 17 des Getriebes 12 hat beispielsweise
20 Zähne,
das Zwischenrad 18 hat beispielsweise 61 Zähne und
die Zylinderzahnräder 19 haben
beispielsweise jeweils 60 Zähne.
Nach 3660 Zähnen
stehen alle Zahnräder 17; 18; 19 wieder
in ihrer Ausgangsstellung. Umgerechnet auf die Zylinderzahnräder 19 entspricht
dies 61 Umdrehungen. Im Folgenden wird eine Umdrehung eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07 auch
als Takt bezeichnet.
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Die
Differenzsignale können
in Frequenzspektren zerlegt werden, um durch eine Zuordnung typischer
Frequenzen auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa auf ein oder
mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile der Rotationsdruckmaschine
zu schließen.
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2 zeigt
ein Diagramm 20, in welchem die über eine Periode gemittelten
Differenzwege zwischen dem durch Abtastung der Maßverkörperung am
Gummituchzylinder 06 gewonnenen Wegsignal und dem durch
das Drehwinkelmesssystem 13 gegebenen Referenzsignal in
Größe und Winkellage
aufgetragen sind. Eine Zuordnung einer Winkellage zu den Differenzwegen
erfolgt dabei anhand des Referenzsignals. Zur besseren Übersichtlichkeit
sind die Differenzwege durch Bezug auf eine charakteristische Länge dimensionslos
aufgetragen. Das Diagramm 20 wird erhalten, indem zunächst die über 61 Takte
gemessenen Differenzwege über
dem Drehwinkel aufgezeichnet werden, wobei die Differenzwege jeden
Takts aufs Neue bei einem Drehwinkel von 0° beginnend aufgetragen werden.
Der „blinde” Bereich
zwischen etwa 345° und
360° ist
im Ausführungsbeispiel
dadurch bedingt, dass die Enden der Maßbänder 14 mit Klebeband
gesichert und dadurch abgedeckt sind. Die Differenzwege der einzelnen Takte
sind dabei ähnlich,
besitzen aber eine sich ändernde Überlagerung.
Anschließend
wird der Verlauf der Differenzwege über die 61 Takte für jeden
Drehwinkel gemittelt. Dieser mittlere Verlauf zeigt Abwälzfehler
mit den Faktoren 3 und 60 einer Umdrehung.
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Werden
die zugehörigen
Takte aus verschiedenen Perioden übereinander aufgetragen, so
kann die Reproduzierbarkeit der Verläufe für alle Takte nachgewiesen werden.
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Wird
der arithmetische Mittelwert der dimensionslosen Differenzwege über einen
Takt berechnet, und wird dieser Mittelwert als Funktion der Takt
Nummer dargestellt, so entsteht das Diagramm 21 in 3.
Die Periodendauer von 61 Takten ist dabei deutlich zu erkennen.
Mit guter Näherung
entspricht der Verlauf einer Sinusfunktion mit einer dimensionslosen
Amplitude von 18. Dieser Fehler kann anhand der Periodizität eindeutig
dem Zwischenrad 18 mit einer Zähnezahl von 61 zugeordnet werden.
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Die
beschriebene Analyse kann durch Differenzwege von Wegsignalen anderer
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zum
Referenzsignal auch für
die verbleibenden Druckzylinder 04; 06; 05; 07 durchgeführt werden.
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Durch
Zerlegung der Differenzsignale in Frequenzspektren kann eine weitere,
häufig
genauere Zuordnung von Abwickelfehlern zu deren Ursachen durchgeführt werden.
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4 zeigt
hierzu in den Diagrammen 22 und 23 eine spektrale
Darstellung des Verlaufs der Differenzwege mit einer Zuordnung von
Fehlerart, etwa von Rundlauf- oder Verzahnungsfehlern, Ursache des
Fehlers und Fehlergröße. Die
Abszisse im Fourierspektrum in den Diagrammen 22 und 23 stellt das
Vielfache einer Umdrehung der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 dar.
Eine Auswertung der Messergebnisse beispielsweise des Formzylinders 05 und
des Übertragungszylinders 07 erlaubt
eine genaue Zuordnung der Rundlauffehler zu den entsprechenden Zahnrädern 17; 18; 19,
um Ursache des Fehlers und Fehlergröße zu bestimmen.
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Dem
Diagramm 23, das einen Ausschnitt aus Diagramm 22 zeigt,
kann beispielsweise entnommen werden, dass die Ursache des durch
den Peak 24 verursachten Abwickelfehlers ein Rundlauffehler
der Zylinderzahnräder 19 ist.
Die Ursache des durch den Peak 25 verursachten Abwickelfehlers
ist ein Rundlauffehler des Motorritzels 17.
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Die
Ursache des durch die Peaks 26 verursachten Abwickelfehlers
in Diagramm 22 ist ein Verzahnungsfehler.
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Sämtliche
genannten Fehler verursachen kinematische Abwickelfehler an Rotationsdruckmaschinen
und können
mit dem vorliegenden Verfahren erkannt und durch Berechnung einer
Kurvenscheibe, die dem Antrieb 10 bzw. der Antriebsmotordrehung überlagert
wird, um den Übertragungsfehler
zu eliminieren, und elektronische Hinterlegung dieser Kurvenscheibe
in der Antriebssteuerung korrigiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Druckeinheit,
Doppeldruckwerk
- 02
- Druckwerk
- 03
- Druckwerk
- 04
- Druckzylinder,
Formzylinder, Plattenzylinder
- 05
- Druckzylinder,
Formzylinder, Plattenzylinder
- 06
- Druckzylinder, Übertragungszylinder,
Gummituchzylinder
- 07
- Druckzylinder, Übertragungszylinder,
Gummituchzylinder
- 08
-
- 09
- Druckwerksantrieb
- 10
- Antriebsmotor
- 11
-
- 12
- Getriebe
- 13
- Drehwinkelmesssystem
- 14
- Maßverkörperung,
Messmittel, Maßband,
Inkrementalgeber-Band
- 15
- Leseeinheit
- 16
-
- 17
- Zahnrad,
Motorritzel
- 18
- Zahnrad,
Zwischenrad
- 19
- Zahnrad,
Zylinderzahnrad
- 20
- Diagramm
- 21
- Diagramm
- 22
- Diagramm
- 23
- Diagramm
- 24
- Peak
- 25
- Peak
- 26
- Peak
- 27
- Druckwerksantrieb
- 28
- Antriebsmotor
- 29
- Zahnrad
- 30
- Getriebe
- 31
- Drehwinkelmesssystem