DE102010009402A1

DE102010009402A1 - Kaltfolientransfer mit dynamischer Folienspannung

Info

Publication number: DE102010009402A1
Application number: DE102010009402A
Authority: DE
Inventors: Detlef Strunk
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2010-09-30
Also published as: JP5704830B2; CN101870211A; US8206527B2; US20100243126A1; CN101870211B; JP2010228454A

Abstract

Zum Einsparen von Folienbahn (2) in einem Folientransferverfahren wird Folienbahn (2) getaktet über Tänzer (12, 13) durch einen Transferspalt (3) hindurchgeführt.
Durch Taktung und die Einwirkung eines gegebenen Kanals (20) im Transferzylinder (5) kommt es zu ungewünschten Schwankungen der Folienspannung, bzw. Bahnkraft (210), was sich auch auf direkt auf die Motoren (14, 15) der Tänzer (12, 13) auswirkt.
Zur Vermeidung von hohen Belastungen der Motoren (14, 15) und der Bahn (2) wird erfindungsgemäß ein Verfahren mit einem Regelsystem (300) vorgeschlagen, bei dem ein Regelkreis (301) auf die Tänzerbewegung einwirkt,
eine erste Prozessgröße (z*) im Regelkreis (301) abgebildet wird,
wobei diese erste Prozessgröße von der durch die Transferfolie (2) auf die Tänzer (12, 13) einwirkende Kraft (K) oder von dem tatsächlichen Ist-Bewegungsprofil der Tänzer (12, 13) abhängt und in Abhängigkeit von dieser ersten Prozessgröße ein Maß für die Bahnspannung berechnet und/oder die Amplitude der Bahnspannung durch das Regelsystem (300) wenigstens begrenzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur wenigstens partiellen Übertragung einer Transferschicht von einer Transferfolie auf einen Bedruckstoff, bei dem die Transferfolie und der Bedruckstoff gemeinsam durch einen Transferspalt geführt werden und die Transferschicht unter Druckeinwirkung von einer Trägerschicht der Transferfolie abgelöst und auf den Bedruckstoff übertragen wird. Für dieses Verfahren wird die Transferfolie von einer Vorratsrolle abgewickelt und über wenigstens ein erstes Stellelement in Bewegungsrichtung der Transferfolie vor dem Transferspalt zum Transferspalt geführt, wobei dieses erste Stellelement im Wesentlichen einem vorgebebnen Bewegungsprofil folgt und aktiv auf die Transferfolie so einwirkt, dass die Vortriebsgeschwindigkeit der Transferfolie wenigstens zeitweilig variiert wird.
Gattungsgemäße Folienübertragungsvorrichtungen werden bei der Veredelung von Druckprodukten verwendet beispielsweise um Glanzeffekte zu erzeugen. Solche Maschinen lassen sich in Heißprägefolienmaschinen und Kaltfolienprägemaschinen unterteilen. Bei letzteren wird die Transferschicht auf einen Bedruckstoff, wie einen Papierbogen, lediglich unter Druck, nicht aber zusätzlich unter Einwirkung von Wärme übertragen. In der Regel wird bei Kaltfolienprägeeinrichtungen mit einem Druckwerk, das der Transfervorrichtung vorgelagert ist, Klebstoff verdruckt, so dass auf dem Bogen ein Druckbild aus Klebstoff verbleibt, welches innerhalb des Folientransferwerks eine Transferschicht von der verwendeten Transferfolie abziehen kann, so dass diese Transferschicht bereichsweise auf dem Bogen anhaftet. Auf diese Weise kann die Transferschicht im Transferspalt unter Druckeinwirkung von der Transferfolie in den mit Kleber beaufschlagten Bereichen partiell auf den Bedruckstoff übertragen werden.
Handelt es sich bei dem verwendeten Bedruckstoff um bogenförmigen Bedruckstoff oder soll die Transferschicht nur bereichsweise auf den Bedruckstoff übertragen werden, so dass immer in Folienvorschubsrichtung voneinander getrennte Bereiche der Transferschicht auf den Bedruckstoff übertragen werden sollen, so ist es bekannt, die Bewegung der Transferfolie in Abhängigkeit von den zu übertragenden Bereichen der Tranferfolie zu takten, um dem Verbrauch an unbenutzter Transferfolie entgegenzuwirken. So werden beispielsweise in der EP 0 932 501 B1 miteinander gekoppelte Tänzerrollen vorgeschlagen, um welche herum die Transferfolie geführt wird und welche synchron zueinander in Abhängigkeit von übertragungsfreien Bereichen des Bedruckstoffes vor- und zurückgezogen werden. Ein vorgegebenes Bewegungsprofil, insbesondere der zwischen Abwickler und Transferspalt angeordneten Tänzerrolle bestimmt dabei über die Speicher- und Spendefunktion der Transferfolie. Gemeinsam mit diesen Tänzerrollen wird dann die Transferfolie im Transferspalt vor- und zurückgezogen, so dass eine Geschwindigkeitsvariation der Transferfolie erfolgt. Maßgeblich soll hierbei die Geschwindigkeit der Transferfolie während des Übertragungsvorgangs der Geschwindigkeit des Bedruckstoffes entsprechen und in einem Bereich der Nichtübertragung soll die Transferfolie wenigstens abgebremst, idealerweise aber soweit zurückgezogen werden, dass für einen erneuten Übertragungsvorgang der noch nicht übertragene Bereich der Transferfolienschicht vollständig zur Verfügung steht.
Bei solch einer Folientaktung und insbesondere bei der Verwendung eines Druckwerkes einer Bogenoffsetdruckmaschine als Folientransferwerk kommt es zu dynamischen Änderungen der Bahnspannung.
So wird in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 025 285 eine Folientransfervorrichtung in einem Bogenoffsetdruckwerk beschrieben, bei der zwei Tänzer zur Taktung der Folie vor- und zurückgezogen werden und vor der Tänzeranordnung vor dem Transferspalt sowie hinter der Tänzeranordnung nach dem Transferspalt jeweils ein Vorzug vorgesehen ist, durch welchen die Folie von der Vorratsrolle abgezogen bzw. zur Sammelrolle des Folientransfermoduls hingezogen wird. Über diese Vorzugseinrichtungen sollen entsprechend die Bahnspannungen vor und nach dem Transferspalt reguliert werden können. Bei der Verwendung des Gummituchzylinders eines Offsetdruckwerks einer Bogen verarbeitenden Maschine entsteht zusätzlich das Problem, dass hier ein Kanal im Gummituchzylinder vorhanden ist, bei welchem die Spannung der Folie abfällt bzw. plötzlich wieder ansteigt. Für eine entsprechend Beschreibung dieses Problems und den Aufbau einer entsprechenden Vorrichtung mit Vorzügen wird auf die DE 10 2008 025 285 Bezug genommen.
Durch diese dynamische Einwirkung auf die Transferfolie kommt es während des Taktens im Wesentlichen zu wechselseitigem Abfallen und Ansteigen der Bahnspannungen vor und hinter dem Transferspalt in Folge eines Einfallens der Transferfolie in den Kanal und anschließender Straffung am Ende des Kanals aufgrund der Reibung zwischen Transferfolie und Gummituch. Zusätzlich ist bei der dort gegebenen Anordnung die geometrische Länge der Umschlingung nicht konstant. Außerdem wird die Bahnspannung an den Umlenkstellen zur Bahnführung beeinflusst. Kann diese Variation der Bahnspannung als solche nicht kontrolliert werden, so kann es zum Flattern der Folienbahn kommen, was insbesondere bei einer Bogen verarbeitenden Maschine im Bereich der Greifer des Gegendruckzylinders zu Problemen führen kann, da die Greifer so mit der flatternden Bahn in Berührung kommen können.
Nicht minder schädlich kann eine Überdehnung der Bahn eine Beschädigung ihrer Beschichtung zur Folge haben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Verfahren aufzuzeigen mit dem unzulässige Spannungsänderungen der Transferfolie erkannt und/oder mit dem solchen Änderungen zumindest entgegengewirkt werden kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Verfahren gemäß den Merkmalen von Anspruch 1.
Hierbei ist vorgesehen, dass ein Regelkreis auf das Bewegungsprofil des ersten und/oder zweiten Stellelementes einwirkt, wobei das Regelsystem einen Regelkreis aufweist und eine erste Prozessgröße im Regelkreis abgebildet wird. Diese erste Prozessgröße ist dabei von der durch die Transferfolie auf das Stellelement einwirkenden Kraft (K) oder von dem tatsächlichen Ist-Bewegungsprofil des Stellelementes abhängig.
Es soll dann in Abhängigkeit von dieser ersten Prozessgröße ein Maß für die Bahnspannung berechnet und/oder die Amplitude der Bahnspannung durch das Regelsystem wenigstens begrenzt werden.
Da es sich bei dem Regelkreis um den für die Regelung des Bewegungsprofils des Stellelementes handelt, können vorhandene Regelsysteme ggf. unter Ergänzungen vorteilhafterweise erfindungsgemäß weiter verwendet werden, es reicht verfahrensmäßig aus, die erste Prozessgröße dieses Regelkreises zu ermitteln, welche dann als Maß für die Bahnspannung verwendet werden kann.
Zur Erzielung des für die Taktung vorgegebenen Bewegungsprofils des Stellelementes ist dabei bereits ein Regelsystem mit Sollwerterzeugung und Regelkreis vorgesehen, wobei das Stellglied der Regelstrecke mit der Stellgröße vom Reglerausgang beaufschlagt wird. Bei rotatorischen Systemen ist die Stellgröße ein Drehmoment. Die Regelstrecke umfasst das Stellglied inkl. Leistungsverstärkung und Aktor, sowie Koppelglieder für die translatorische Bewegung der Tänzerrolle. Erfindungsgemäß können daher die Elemente dieses bereits vorhandenen Regelsystems weiter verwendet werden.
Je nach Anforderung an Genauigkeit und Zeitverhalten der für die Bahnspannung berechneten Ersatzgrößen ist die Vorgehensweise unterschiedlich aufwendig. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit zwei unterschiedlich aufwändigen Verfahren gelöst.
In der weniger aufwändigen Variante kann eine analytische Berechnung der Bahnspannung aus den Übertragungsfunktionen von Regelung und Regelstrecke als rechenzeitsparende Lösung verwendet werden. Mit erhöhter Komplexität kann die Bahnspannung mit Hilfe eines aufwändigeren Schätzverfahrens unter Verwendung eines sogenannten Luenberger- oder Identitäts-Beobachters berechnet werden. Eine Abwandlung dieses Beobachters ist das sogenannte Kalman Filter. In beiden Fällen sind die Entwurfsverfahren in der Regelungstechnik bekannt. Beide Schätzverfahren sind für die Lösung der beschriebenen Aufgaben geeignet. Die weiteren Ausführungen beziehen sich auf den Identitäts-Beobachter, der im Folgenden einfach Beobachter genannt wird.
Auf das Entwurfsverfahren selbst wird hier nicht näher eingegangen.
Hier soll nur der Hinweis genügen, dass mit der einfachsten Methode der sogenannten Polvorgabe gute Ergebnisse erzielt werden.
Für die analytische Berechnung der Bahnspannung kann die Regelstrecke mit den Differentialgleichungen der Drehwinkel und deren Ableitungen in Bezug auf die Freiheitsgrade von Aktor und Tänzerwalze beschrieben werden. Die zugehörigen Übertragungsfunktionen liefern nach ineinander einsetzen den Drehwinkel am Aktor als Funktion der Momente am Aktor und der Tänzerwalze, wobei letzteres ein Maß für die Bahnspannung enthält. Die so ermittelte Gesamtübertragungsfunktion enthält die Anteile, die die Auswirkungen von Stellmoment am Aktor und Störgröße an der Tänzerwalze mit Einfluss auf den Drehwinkel am Aktor beschreiben.
Hier wird von einem konventionellen Tänzerantrieb ausgegangen, der mit einem Drehgeber am Motor, der den Aktor repräsentiert, geregelt wird.
Unter Einbeziehung der Regelung kann schließlich mit der Strukturinformation des geschlossenen Regelkreises und den Übertragungsfunktionen der Reglerkaskade, bestehend aus Winkel und Drehzahlregler, der Drehwinkel am Aktor eliminiert werden. Unter Einbeziehung der Regelparameter erhält man die Übertragungsfunktion für das Störmoment an der Tänzerwalze und damit die Bahnspannung in Abhängigkeit vom Stellmoment des Reglers.
In der Berechnung wird durch Inversion einer Übertragungsfunktion der Zählergrad größer als der Nennergrad. Infolge dessen treten differenzierende Anteile auf, die zu numerischer Instabilität führen.
Dies kann durch PT1-Filter oder sonstige Filter verhindert werden, wobei der Nennergrad dem Zählergrad angeglichen wird und sich die Einschwingzeit des so ermittelten Werts für die Bahnspannung verlängert.
Praktisch entstehen daraus für die gegebene Anwendung keine Nachteile. Es ist unter weiteren Einschränkungen sogar möglich, einen, oder mehrere Anteile mit Differenziergliedern wegzulassen.
Somit ist in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die erste Prozessgröße in Abhängigkeit von einer Störgröße berechnet wird, wobei diese erste Störgröße eine Störgröße des Regelkreises ist, welche von der Bahnspannung selber zumindest aber von Änderungen der Bahnspannung der Transferfolie abhängt. Aus der so ermittelten ersten Prozessgröße wird dann wie oben beschrieben erfindungsgemäß eine Bewertungsgröße abgeleitet, welche ein Maß für die Bahnspannung der Transferfolie darstellt. Die Prozessgröße kann dabei also eine Schätzgröße für die reale Bahnspannung als Störgröße oder für Änderungen der realen Bahnspannung sein.
Das Regelsystem verfügt neben einer üblichen Kaskadenregelung oder anderen Regelverfahren über Vorsteuerungen für Massen-, Schwere- und Reibungskräfte. Diese Vorsteuerungen werden mit den Parametern der Regelstrecke, die im Wesentlichen als deterministisch betrachtet werden kann, eingestellt. Selstbsteinstellungen in Verbindung mit Lernläufen moderner Antriebsgeräte erleichtern diese Aufgabe.
Die Regelstrecke wird mit der Summe der Stellmomente aus Regelung und Vorsteuerungen angesteuert.
Unterstützt durch Vorsteuerungen bleiben die Stellmomente am Reglerausgang selbst klein, sofern keine Störgröße einwirkt, weil nur Ungenauigkeiten der Vorsteuerungen ausgeglichen werden müssen. Die Einwirkung der Transferfolie auf die Regelstrecke wird nun als Störgröße betrachtet und in Folge von Regelabweichungen kommt es zu signifikanten Auswirkungen auf das Stellmoment.
In einer Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass ein Maß für die Bahnspannung in Abhängigkeit von der ersten Prozessgröße bestimmt wird, wobei ein dynamischer und/oder statischer Anteil der Bahnspannung bestimmt wird.
Eine komplexere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit einem Schätzverfahren realisiert, welches genaue und unverzögerte Ergebnisse liefert, ohne dass das Problem der Übertragungsfunktion mit differenzierenden Anteilen entsteht.
Unter Verwendung des Beobachters kann aus den Schätzwerten für die Zustandsgrößen des Streckenmodells die Bahnspannung berechnet werden.
Der Beobachter bildet ein Streckenmodell im Rechner ab, dessen Schätzwerte für die Winkel des Aktors und der Tänzerwalze und deren Ableitungen Näherungen der tatsächlichen Werte darstellen.
Die Bahnspannung kann mit Hilfe der bekannten Streckenparameter für die Trägheit des Tänzers, sowie Dämpfung und Federkonstante des Koppelgetriebes von Aktor und Tänzerwalze direkt aus den Schätzwerten berechnet werden. Dafür werden in der inhomogenen Differentialgleichung der Tänzermomente und dem anregenden Moment infolge der Bahnspannung, die dem Streckenmodell zu Grunde liegt, die Drehwinkel und deren Ableitungen durch die entsprechenden Schätzwerte des Beobachters ersetzt.
Allen Verfahren ist gemeinsam, dass diese Bestimmung im Wesentlichen sensorlos erfolgt. Hierdurch kann auf zusätzliche Sensorik vorteilhafterweise verzichtet werden, wobei eine zusätzliche Sensorik in Form typischer Messwalzen immer auch Wechselwirkungen mit der Folienbahn selber erzeugen würde. Solche Beeinträchtigung der Bahnspannung durch einen Sensor kann somit erfindungsgemäß vermieden werden.
In einer besonders bevorzugten Erweiterung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Sollwert für das Bewegungsprofil des Stellelementes in das Regelsystem vorgegeben wird und weiterhin mithilfe der beschriebenen Verfahren eine Bewertungsgröße abgeleitet wird, die ein Maß wenigstens für den dynamischen Anteil der Bahnspannung ist und diese Bewertungsgröße mit einer Vergleichsgröße verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs der Sollwert und/oder Änderung des Sollwerts angepasst werden.
Dies kann durch Modifizierung der Bahnkurve für die Sollwerte des Bewegungsprofils des Stellelementes geschehen, indem der Bahnkurve im Bereich stark anwachsender Bahnspannung z. B. eine sinuide Kurve überlagert wird, deren Amplitude der ermittelten Bahnspannung angepasst wird. Dabei ist zu beachten, dass eine verringerte Steigung der Sollwertkurve durch eine vergrößerte Steigung in einer Phase mit geringer Bahnspannung ausgeglichen werden sollte, um das Einsparpotential nicht zu verkleinern. Insofern kann dieser Ausgleich auch vor dem Auftreten erhöhter Bahnspannung stattfinden, in jedem Fall aber außerhalb der Phase der Übertragung der Transferschicht.
Auf diese Weise ist es vorteilhafterweise nicht notwendig, genaue Werte für die Bahnspannung als Bewertungsgröße zu erhalten, es vielmehr ausreichend, einen Grenzwert für die gewünschte Bahnspannung vorzugeben. Es reicht eine Bewertungsgröße abzuleiten, welche Änderungen, welche dann über einer Vergleichsgröße liegen, entsprechend in geänderten Vorgaben für den Sollwert oder für Änderungen des Sollwerts als solches einfließen. Auf diese Weise kann das Bewegungsprofil der Stellelemente über die Vorgaben des Sollwertes in Abhängigkeit von dem Vergleich der Bewertungsgröße mit der Vergleichsgröße so angepasst werden, dass es zu keinen Schäden oder zu keiner Qualitätsminderung aufgrund von einer dynamischen Änderung der Bahnspannung kommt.
Insbesondere kann das Regelsystems so angepasst sein, dass alle bekannten physikalischen Prozessgrößen wie z. B. Reibungen der Stellelemente oder der Antriebe für die Stellelemente oder Reibungen der Folie mit und an den Stellelementen sowie an dem Transferzylinder bzw. im Transferspalt oder an weiteren Umlenkelementen soweit in Vorsteuerungsgrößen für den Regelkreis zusammengefasst werden, dass als verbleibende Störgröße des Regelkreises einzig die Wechselwirkung zwischen den Stellelementen und der Folie verbleibt, so dass diese Störgröße als wesentliche Größe für das Stellmoment des Regelkreises verwendet wird. Hierbei ist das Regelsystem so zu verstehen, dass es zumindest den Regelkreis und die Vorsteuerung selber mit umfasst. Das Stellmoment des Regelkreises ist dann direkt abhängig von der Folienkraft, welche auf die Stellelemente wirkt, wobei die Folienkraft direkt abhängig von der Folienspannung ist. Änderungen des Stellmomentes sind daher dann auch proportional oder zumindest abhängig von Änderungen der Folienspannung und können innerhalb des Regelkreises abgegriffen und zur Bewertung der Bewertungsgröße verwendet werden.
Bei dem Regelkreis kann es sich erfindungsgemäß insbesondere um einen Kaskadenregler handeln, welcher für die Regelung des Bewegungsprofils von Tänzerrollen zur Taktung der Transferfolie als Stellelemente dient.
In einer weiteren ergänzten Ausführungsform ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Schätzwert der ersten Prozessgröße von einem Beobachter ermittelt wird, zur Bestimmung eines modifizierten Sollwertes die Schätzwerte des Beobachters weiter einem Filterorgan zum Anwenden wenigstens einer Filterfunktion und/oder einer Übertragungsfunktion zugeführt werden und der modifizierte Sollwert in einer Änderung des Bewegungsprofils des ersten Stellelements resultiert, so dass die Bahnspannung einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.
In einer erfindungsgemäßen alternativen Ausführungsform ist das Verfahren so ausgestaltet, dass ein Stellelementesystem wenigstens das erste Stellelement, ein zweites Stellelement in Bewegungsrichtung der Folie hinter dem Transferspalt sowie den Antriebsmotor des oder der Stellelemente oder die Antriebsmotoren der Stellelemente, die Transferfolie und mechanische Verbindung sowie Übertragungsorgane zwischen Stellelementen, Antriebsmotor (N) und Transferfolie umfasst. Die erste Prozessgröße soll dann mit Hilfe eines Beobachters bestimmt werden. Bei diesem Beobachter handelt es sich z. B. um den aus der Regelungstechnik bekannten Luenberger Beobachter. Dieser Beobachter soll dann wenigstens einen Schätzwert für Zustandsgrößen aus der Menge Winkelgeschwindigkeit und Winkel jeweils eines der Elemente Antriebsmotor und Welle der Stellelemente und Transferfolie des Stellelementesystems ermitteln. Weiterhin soll ein Drehgeber im Bereich des Antriebsmotors oder der Antriebsmotoren der Stellelemente bereitgestellt sein. Dieser Drehgeber soll dann Werte für den Drehwinkel des Antriebsmotors oder der Antriebsmotoren ermitteln. Es soll weiterhin eine Stellgröße eines Reglers des Regelkreises des Regelsystems an den Beobachter übergeben werden und weiter die Schätzwerte der Zustandsgrößen vom Beobachter unter Berücksichtigung der Werte des Drehgebers, der Stellgröße und eines Modells der Mechanik des Stellelementesystems ermittelt werden. Die so ermittelten Schätzwerte sollen dann als vorgegebene Sollwerte dem Regler des Regelkreises zugeführt werden und abschließend sollen die Schwankungen der Krafteinwirkung der Folie wenigstens auf das zweite Stellelement minimiert werden.
Auf diese Weise werden gerade die Zustandsgrößen vom Beobachter unter Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften der unterschiedlichen Bestandteile des Stellelementesystems als Sollwerte an den Regelkreis übergeben. Die Bewegung der Stellelemente wird im Beobachter modelliert, wobei Soll- und Ist-Werte verwendet werden, woraus der Beobachter die Zustandsgrößen der Bewegungen ermittelt. Ausgehend von diesen Zustandsgrößen, die als interne Soll- und Ist-Werte des Reglers fungieren, werden Stellgrößen erzeugt, so dass es praktisch zu keiner kraftmäßigen Rückwirkung der Folie auf die Stellemente kommt. wodurch hierüber direkt die Schwankungen der Krafteinwirkung der Folie auf das wenigstens zweite Stellelement minimiert werden kann. In dieser alternativen Lösung der Aufgabe, wird ebenfalls ein Schätzverfahren verwendet, wobei das Streckenmodell, das dem Beobachter zugrunde liegt, entscheidend erweitert wird. Erfindungsgemäß wird die Rückwirkung der Transferfolie jetzt nicht mehr als Störgröße betrachtet, sondern die Rückwirkung selbst als Prozessgröße verarbeitet. Das Ziel ist hier die Ansteuerung eines Regelkreises, mit der der Tänzer der Folienbewegung folgt, derart dass die Tänzerbewegung nur aus der Folienbewegung im Wesentlichen ohne weitere externe Sollwerte und insbesondere auch ohne weitere Sensoren bewerkstelligt wird.
Unter Einbeziehung der Rückwirkung der Transferfolie auf den Tänzer in das Streckenmodell wird diese Aufgabe unter Verwendung weiterer regelungstechnischer Funktionen, insbesondere des Schätzverfahrens in Form des Beobachters, gelöst, der insbesondere den Sollwert für die Tänzerposition liefert, ohne dass weitere externe Vorgaben erforderlich sind.
Im Idealfall folgt der Tänzer mit minimierter Kraftrückwirkung der Transferfolie.
Erfinderisch wird Transferfolie als konzentrierte Masse mit flexibler Kopplung zur Tänzerwalze in das Streckenmodell des Beobachters aufgenommen.
Diese Form der Modellierung kann ohne Probleme vorgenommen werden, wenn die konstruktiven Merkmale der Anordnung berücksichtigt werden. Insbesondere ist die Dehnstrecke abzuschätzen, deren Länge sowie der Massebelag der Transferfolie die entscheidenden Parameter liefern.
Weil die auf den Tänzer rückwirkende Kraft einem Minimalwert entgegen strebt, kann die Folie selbst mit effektiven Ersatzwerten für die Federkonstante und konzentrierte Masse aus Dehnstrecke und Massebelag der Folie anhand einer gegebenen Anordnung einfach modelliert werden. Zur Anwendung können die in der Mechanik üblichen Näherungsrechnungen verwendet werden, wie z. B. 1/3 der Gesamtmasse einer Feder als konzentrierte Masse.
Das Verfahren ist unempfindlich gegenüber Parameterschwankungen, mit welchen die Folie modelliert wird, weil deren Kraftwirkung auf die Tänzerwalze nach einer kurzen Einschwingzeit ein Minimum annimmt: Der Grenzwert strebt unabhängig von den Parameter gegen null, weil es sich um ein geregeltes System handelt.
Außerdem brauchen keine Kenntnisse oder Annahmen über die Bewegung der Folie vorzuliegen, weil diesbezüglich keine Voraussetzungen beim Entwurf des Regelsystems getroffen wurden.
Somit werden die dynamisch rückwirkenden Kräfte minimiert unter universeller Verwendbarkeit.
Zur Regelung wird beispielsweise ein konventioneller Kaskadenregler eingesetzt, der die Differenz der vom Beobachter gelieferten Zustandsgrößen für die Folien- und Tänzerposition auf null regelt, indem diese Positionen dem Kaskadenregler als Soll- und Istwert übergeben werden. Zur Vorsteuerung und damit zur Verbesserung der Regelung werden außerdem die Ableitungen der Positionen, die der Beobachter ebenfalls liefert, der Regelkaskade zugeführt. Somit kann mindestens auch die Geschwindigkeit geregelt werden.
Für den störungsfreien Folientransport ist i. d. R. eine signifikante Bahnspannung erforderlich, um einen ruhigen Lauf der Bahn zu erzielen.
Dafür ermöglicht die erfinderische Struktur des Regelsystems die Vorgabe der gewünschten Bahnspannung.
Unabhängig von anderen Prozessgrößen des Regelsystems kann die vorgegebene Kraft zur Erzeugung der Bahnspannung im Regelsystem eingeprägt werden, derart dass diese Kraft als Offset den minimierten dynamischen Kräften überlagert wird.
Somit kann die Bahnspannung in weiten Grenzen auf den vorgegebenen Wert gebracht werden, ohne dass dieselbe explizit gemessen werden muss, wobei die dynamischen Kräfte minimiert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, dass als Führungsgröße des Regelsystems ein Wert für die Bahnspannung der Transferfolie als Offset vorgegeben wird. Auf diese Weise kann die Bahnspannung als konstante Krafteinwirkung des zweiten Stellelements auf die Folie den minimierten Schwankungen überlagert werden. Werden zunächst die Schwankungen minimiert, kann auf diese Weise vorteilhafterweise eine bevorzugte Bahnspannung vorgegeben bzw. eingestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Erweiterung des Verfahrens ist vorgesehen, dass um die aktuelle Bahnspannung an die tatsächlichen Bedingungen innerhalb des Transferwerks während des Folientransfers anzupassen ein dynamisches Profil für diesen Offset vorgegeben wird.
In einer alternativen Ausführungsform hierzu ist es unabhängig voneinander möglich, dass der Antriebsmotor des Stellelementesystems bzw. die Antriebsmotoren ein Linearmotor (EN) sind, da statt eines Drehgebers ein Linearpositionsgeber vorgesehen ist und dass anstelle von Winkelgeschwindigkeiten und/oder Winkeln, Geschwindigkeit und Position der Stellelemente geschätzt bzw. ermittelt werden.
Um die Anforderung an das erfindungsgemäße Verfahren und die damit verbundenen Regelkreise zu minimieren ist es erfindungsgemäß weiter vorgesehen, dass vorteilhafterweise diese Minimierung der Bahnspannungsschwankungen bzw. einer Vorgabe eines Offsets der Bahnspannung ausschließlich in den Zeiträumen erfolgen soll, die außerhalb der Phasen liegen, in denen die Vortriebsgeschwindigkeit der Folie der Geschwindigkeit des Bedruckstoffes im Transferspalt während des Folientransfers entspricht. Somit muss nur dann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, insbesondere die Bahnspannungsschwankungen minimiert werden bzw. ein Offset für die Bahnspannung vorgegeben werden, wenn die Folie als solche getaktet wird.
Somit ist auch sichergestellt, dass eine zunehmende Abweichung der Modellrechnungen über die Zeit verhindert wird, weil die Zustandsgrößen des Modells außerhalb der Phasen des Taktens auf die realen Zustandsgrößen der Strecke synchronisiert werden. Einer Drift des Modells ist somit entgegengewirkt.
Findet keine Taktung der Folie statt, so findet auch keine Minimierung der Bahnspannungsschwankungen bzw. eine Vorgabe eines Offsets statt.
Beispiele für Ausführungsformen der Erfindung, aus denen sich weitere erfindungsgemäße Merkmale ergeben können auf die die Erfindung aber nicht beschränkt sein sollen, sind in den folgenden Figuren gezeigt und im Folgenden beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Skizze des Aufbaus eines Folientransferwerks mit Taktung,
2 eine Folientransfervorrichtung mit einem entsprechenden Folientransferwerk,
3 physikalische Skizzierung eines Regelsystems mit Tänzer und Folie,
4 eine Beschreibung des physikalischen Systems nach 3 in rotatorischen Koordinaten,
5 eine Prinzipskizze eines Regelsystems zur Ermittlung der Bahnspannung,
6 eine Prinzipskizze des Regelsystems nach 5, erweitert um einen Beobachter
7 eine physikalische Skizzierung eines Regelsystems mit der Folienbahn als Element des Regelsystems,
8 Skizzierung des physikalischen Systems nach 7 mit rotatorischen Parametern, und
9 eine Prinzipskizze eines Regelsystems zur Verringerung der auf den Tänzer rückwirkenden Bahnspannung.
In der 1 ist ein Folientransferwerk 1 dargestellt, bei welchem eine Transferfolie 2 durch einen Transferspalt 3 hindurchgeführt wird.
Der Transferspalt 3 wird durch einen Transferzylinder 5 und einen Gegendruckzylinder 4 gebildet. Die Transferfolie 2 wird von einer Vorratsrolle 7 abgewickelt und von einem vorderen Vorzug 9 in Richtung des Transferspaltes 3 gezogen. Die Vorratsrolle 7 befindet sich dabei auf einer hier nicht dargestellten Friktionswelle und wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, welche geringer als die Geschwindigkeit des Bedruckstoffes 21 ist. Der Antrieb der Vorratsrolle 7 erfolgt über die Friktionswelle. Die Transferfolie 2 wird durch den vorderen Vorzug 9 von der Vorratsrolle 7 abgezogen, wobei die Rollen des vorderen Vorzugs 9 mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben werden, als die Friktionswelle der Vorratsrolle 7. Der vordere Vorzug 9 wird allerdings immer noch mit einer geringeren Geschwindigkeit betrieben als die Geschwindigkeit des Bedruckstoffes 21. Hierdurch wird erst eine Taktung der Transferfolie 2 zur Einsparung von Folienmaterial ermöglicht.
Die abgewickelte Transferfolie 2 wird über einen vorderen Tänzer 13 eines Taktungsmoduls 11 und über weitere Umlenkrollen 6 so durch den Transferspalt 3 geführt, dass sie einen Umschlingungswinkel α mit dem Transferzylinder 5 eingeht. Hinter dem Transferspalt 3 wird die Transferfolie 2 weiter über Umlenkrollen 6 gelenkt und einem hinteren Tänzer 12 zugeführt, welcher die Transferfolie 2 umlenkt und einem hinteren Vorzug 10 zuführt. Durch den hinteren Vorzug 10 wird die Folie 2 auf die Sammelrolle 8 gelenkt. Auch die Sammelrolle 8 ist auf einer Friktionswelle gelagert, welche schneller angetrieben wird als der hintere Vorzug. Auf diese Weise kommt es zu einem Schlupf zwischen der Friktionswelle und der eigentlichen Sammelrolle 8. Gleiches gilt so für die Vorratsrolle 7.
Ein Bedruckstoff 21 wird über den Gegendruckzylinder 4 gemeinsam mit der Transferfolie 2 durch den Transferspalt 3 hindurchgeführt. Bei der Übertragung einer hier nicht dargestellten Transferschicht befinden sich Transferfolie 2 und Bedruckstoff 21 auf einer gleichen Geschwindigkeit.
Der Transferzylinder 5 weist ein Drucktuch, welches hier nicht weiter gezeigt ist auf, welches über einen Kanal 20 eingespannt ist, wobei der Kanal 20 auch vorgesehen ist um mögliche Greifer auf Seiten des Gegendruckzylinders 4 aufnehmen zu können.
Kommt die vordere Kante 113 des Kanals 20 in den Transferspalt 3, so bricht die Bahnspannung zwischen dem Tänzer 13 und dem Transferspalt 3 zusammen. Während der Übertragung einer Transferschicht auf den Bedruckstoff 21 ergibt die Summe der Geschwindigkeit des vorderen Vorzugs 9 und des vorderen Tänzers 13 die Geschwindigkeit des Bedruckstoffes 21. Hierfür wird der Tänzer 13, welcher entlang eines Weges, welcher durch den Doppelpfeil 16 gekennzeichnet ist in eine Beschleunigungsrichtung 18 bewegt. Durch das Kontaktieren der vorderen Kante 113 des Kanals 20 mit dem Gegendruckzylinder 4 wird der vordere 13 Tänzer von dem hinteren Tänzer 12 abgekoppelt. Um die einbrechende Bahnspannung jetzt zu kompensieren ist es vorgesehen, dass der vordere Tänzer 13 über einen Motor 15 so angetrieben wird, dass er in Bremsrichtung 19 zunächst stark beschleunigt wird. Hierdurch wird eine konstante Bahnspannung in diesem Bereich erreicht. Hierfür wirkt eine Steuerungseinrichtung 22 entsprechend auf den Motor 15 des vorderen Tänzers 13 ein. Ist der Kanal 20 komplett im Bereich des Transferspaltes 3, so wird der Tänzer 13 mit einer geringeren Beschleunigung in Richtung der Bremsrichtung 19 bewegt, so dass die Transferfolie 2 zum Stillstand kommt bzw. zurückgezogen wird. Durch das Zurückziehen der Transferfolie 2 kommt es zu einem Ansteigen der Bahnspannung, wodurch es im Extremfall zu Schäden der Transferfolie 2 kommen kann.
Zur Bewegung des Tänzers 12 ist die Steuerungseinrichtung 22 mit dem Motor 14 des hinteren Tänzers verbunden.
Die 2 zeigt einen Ausschnitt einer Folientransfervorrichtung 100. Solch eine Folientransfervorrichtung 100 kann innerhalb einer Druckmaschine aufgebaut sein. Ein Bogen 21 wird durch ein Auftragswerk 101, welches ein herkömmliches Druckwerk einer Druckmaschine ist durch einen Druckspalt 109 hindurch transportiert. In diesem Druckspalt 109 wird der Bedruckstoff 21 partiell mit Kleber beaufschlagt. Der Bogen 21 wird dann weiter durch das Folientransferwerk 1 hindurch transportiert. Wie beschrieben wird der Bogen 21 durch den Transferspalt 3 hindurch geführt, in welchem er die Transferschicht der Transferfolie 2 in den Bereichen von der Transferfolie 2 abnimmt, an welchen er selber mit Kleber beaufschlagt ist.
Der so behandelte Bogen 2 kann dann weiter durch die Druckmaschine, d. h. durch die Folientransfervorrichtung hindurch transportiert werden, dass er zu einem weiteren anschließenden Druckwerk 103 bewegt wird, welcher erneut ein Druckspalt 109 aufweist, welcher von einem Gummituchzylinder 110 und einem Gegendruckzylinder 111 gebildet wird. Das Druckwerk 103 weist außerdem ein Farbwerk 112 auf. Im Druckwerk 103 kann der mit Transferschicht beaufschlagte Bogen 21 dann herkömmlich überdruckt werden.
Die 3 zeigt die physikalische Skizzierung einer Regelstrecke 200 eines Regelsystems 400, wie es in der 5 dargestellt ist. Diese Regelstrecke umfasst dabei einen Antrieb 201 einer Tänzerrolle 202, wobei es sich bei dieser Tänzerrolle 202 bevorzugt um einen vorderen Tänzer 13 des Taktungsmoduls 11 aus 1 bzw. 2 handelt. Bei dem hier dargestellten Antrieb 201 soll es sich dann um den Motor 15 handeln, wobei die 3 wesentlich allgemeiner das Prinzip des Antriebs und der Regelstrecke für eine Tänzerrolle 202 skizzieren soll. Der Antrieb 201 ist über Kopplungselemente 203, welche beispielsweise aus einem Riemen 204 einer Umlenkrolle 205 und einem Zahnrad 206 bestehen kann, über Befestigungselemente 207, welche auch Bestandteile der Kopplungselemente 203 sind, mit der Achse 208 der Tänzerrolle 202 verbunden. Hierbei handelt es sich nur um eine Skizzierung des Antriebs und der Tänzerrolle. Eine genauere Ausführung kann beispielsweise auch mit einem Linearsystem ausgeführt sein. Um die Tänzerrolle 202 ist dann die Transferfolie 2 geführt. Die Tänzerrolle 202 ist, wie in 1 dargestellt; in Richtung des Doppelpfeils 16 hin und her bewegbar. Wird, wie in 3 dargestellt, die Tänzerrolle in Richtung 209 bewegt, so wirkt eine Bahnkraft 210 auf die Transferfolie 2, welche in einer entsprechenden Bahnspannung resultiert. Diese Bahnkraft ist abhängig von der Kraft F2, mit welcher die Tänzerrolle 202 in Richtung 209 bewegt wird. In dem hier dargestellten Fall lässt sich die laterale Position der Tänzerrolle 202 durch die Koordinate x₂ beschreiben. Die so bewegte Tänzerrolle 202 weist dabei die Masse M2 auf.
Als Prozessparameter dieser Regelstrecke 200, welche zumindest den Antrieb 201, die Kopplungselemente 203 und die Tänzerrolle 202 umfasst, sind hier noch die Federkonstante c_K und die Dämpfungskonstante d_K dargestellt, welche die translatorisch wirkende Dämpfung und die Federeigenschaften der Regelstrecke 200 darstellen.
Die hier gezeigte Darstellung beschreibt, dass die Transferfolie 2 in Richtung der Pfeile 211 und 212 um die Tänzerrolle 202 herumgeführt wird. Der Vorzug dieser Transferfolie 2 ist, wie in 1 gezeigt, über die Foliensammelrolle 8 und die Vorzüge 9 und 10 und ggf. über die Folienvorratsrolle 7 gegeben. Die hier dargestellte Skizzierung ist vorzugsweise auf den vorderen Tänzer 13 bezogen, wobei es sich allerdings um eine Skizze der Vorrichtung handeln soll, welche die quantitativen Verhältnisse z. B. in Bezug auf die wirkende Vorschubgeschwindigkeit und Vorschubrichtung der Transferfolie 2 nicht wiedergeben soll.
Die 4 zeigt eine Skizzierung des physikalischen Systems nach 3 mit rotatorischen Parameter.
Hier werden die Parameter, die zum Antrieb 201 gehören, über einen Parametersatz 213 mit Index 1 beschrieben. Statt der Masse des Antriebs 201 wird hier das Trägheitsmoment J₁ verwendet und weiter werden Drehmoment T₁ und als Position der Winkel φ₁ angegeben. Handelt es sich statt eines rotativen Antriebs um einen Linearantrieb, so gelten die entsprechenden Massen und Positionen analog zu Trägheitsmomente T₁ und Winkel φ₁.
Der Tänzer selber wird über einen Parametersatz 214 über seine Trägheit J₂ beschrieben und seine Position x2 und Kraft F₂ werden in Drehmoment T₂ und Winkel φ₂ umgewandelt. Allgemein werden die Parameter der Tänzerrolle 202 über den Index 2 beschrieben. Die Bahnkraft 210 wird nun über die Störgröße 215 als z beschrieben. Diese gibt einen Wert für die Bahnspannung an.
Auch die entsprechenden Parameter c_K und d_K für die Federkonstante und Dämpfung des linearen Systems der Kopplungselemente 203 zwischen dem Antrieb 201 und dem Tänzer 202 werden nun in rotativen Koordinaten als Parameter C_K und D_K beschrieben.
Die so ermittelten rotativen Parameter und Daten für die Regelstrecke 200 werden in einem in 5 dargestellten Regelsystem 300 verwendet, um in einem Regelkreis 301 als Parameter für den P- und Pi-Regler 302 und 303 für die Ermittlung der Stellgröße u als Eingangsgröße für die Regelstrecke 200 verwendet zu werden.
Als Ist-Größe y wird die Position des Tänzers in rotativen Koordinaten des Antriebs 201 ermittelt. Hierfür kann der für geregelte Antriebe übliche Drehwinkelgeber, welcher hier nicht gezeigt wird, im Bereich des Antriebs 201 vorgesehen werden.
Die Winkelposition φ₁ des Antriebs 201 wird an ein Differenzglied 304 und ein Differenzierglied 305 des Regelkreises 301 weitergegeben. Das Differenzierglied 304 ermittelt die Differenz zwischen dem Ist-Wert der Position φ₁ des Antriebs 201 und einer Führungsgröße W', welche als Soll-Wert für die Position in Abhängigkeit von der Zeit des Antriebs 201 in Koordinaten φ₁ von außen in den Regelkreis 301 vorgegeben wird. Die Geschwindigkeit des Antriebs 201 bzw. der Tänzerrolle 202 wird über das Differenzierglied 305 ermittelt, während die entsprechende Geschwindigkeit als Soll-Wert aus der Führungsgröße w' über ein weiteres Differenzierglied 306 für die Tänzerrolle 202 ermittelt wird. Die hieraus resultierenden Werte werden an ein zweites Differenzglied 307 übergeben. Der PI-Regler generiert aus diesen Differenzen unter Berücksichtigung der Werte des P-Reglers die Stellgröße U als Eingangsgröße für das Drehmoment des Antriebs 201. Es handelt sich hierbei um eine dynamische Größe, welche insbesondere aus den Differenzen der Soll-/Ist-Position und Geschwindigkeiten φ₁ und dφ/dt₁ bestimmt wird und somit als Stellmoment eine Auskunft über die Kräfte am Tänzers 202 geben, der die Folienbahn 2 führt.
Die allein auf die Folienbahn 2 wirkenden Kräfte werden ermittelt unter Zuhilfenahme der Vorsteuerungen, die den Anteil der Kräfte liefern, der nur zur Bewegung des Tänzers 202 erforderlich ist. In rotatorischen Koordinaten werden sie als Momente am Ausgang des Kaskadenreglers 301 addiert.
Die Vorsteuerung, die die deterministischen dynamischen Kräfte kompensiert, ist im Vorsteuerungsblock V 325 enthalten, der mit der modifizierten Soll-Position w' versorgt wird. Es sind Vorsteuerungen für die Trägheitsmomente J₁ und J₂ sowie die Reibungsmomente T_viskos und T_Coulomb des Tänzerschlittens erforderlich. Die Vorsteuerungen, wie auch der Kaskadenregler entsprechen den aus der Regelungstechnik bekannten Übertragungsgliedern und bedürfen hier keiner weiteren Erklärung. Insbesondere die Verwendung der Vorsteuerungen ist jedoch Voraussetzung für die Funktion der Anordnung.
Diese so gewonnene dynamische Größe des Drehmoments des Antriebs 201 als Stellgröße u wird zur Auswertung an ein Ermittlungsorgan 308 übergeben, welches gemäß eines vorgegebenen Algorithmus aus dieser Drehmomentgröße die Störgröße z* als Schätzgröße für die Störgröße der Regelstrecke 200 ermittelt, die die auf den Tänzer einwirkende Bahnkraft repräsentiert.
Der in 5 dargestellte Block G 308 enthält die Übertragungsfunktion zur Bestimmung der Bahnkraft.
Die Aufstellung der Differentialgleichungen des mechanischen Systems aus 4 in Verbindung mit dem Regelkreis des Regelkreissystems aus 5 führt auf die Bahnkraft z T_Bahnkraft, deren Schätzwert z* hier als Übertragungsfunktion im Laplace-Bereich dargestellt ist.
Das durch die Bahnkraft erzeugte Moment auf den Tänzer ergibt sich aus
wobei die Kaskadenregelung wie folgt modelliert wurde.

Drehzahlregler K_P*(1 + s*T_N)/(s*T_N)

mit Dimension 1,

mit der Verstärkung K_P und der Nachstellzeit T_N

Lageregler K_V [1/s]

mit der Verstärkung K_V
Aus den Differentialgleichungen wurden die Abkürzungen A, B und C für folgende Ausdrücke verwendet. A = s2*J1 + s*DK + CK B = s*DK + CK C = s2*J2 + s*DK + CK
Während die tatsächlich wirkende Bahnkraft z als Störgröße auf die Regelstrecke 200 einwirkt, gibt das Ermittlungsorgan 308 auf Basis eines hinterlegten Algorithmus aus der dynamischen Vorgabe des Drehmoments als Eingangsgröße bzw. Stellgröße u der Regelstrecke 200 eine geschätzte Bahnkraft z* aus, welche zum Einen an eine Ausgabe 309 weitergegeben wird, wobei über die Ausgabe 309 dieser Wert angezeigt werden kann oder für weitere Schritte, wie z. B. ein Notaus des Transferfolienwerks 1 bei Grenzwertüberschreitung verwendet werden kann.
Die geschätzte Bahnkraft z* wird weiter an einen Sollwertmodifizierer 310 ausgegeben. Dieser erhält aus einem Sollwertgenerator 311 einen Sollwert w als Vorgabe für die Führungsgröße w', die einen Wert für die Sollposition des Tänzers bzw. der Winkelposition φ₁ des Antriebs 201 des Tänzers 202 darstellt. In Abhängigkeit von der geschätzten Bahnspannung z* wird dann über den Sollwertmodifizierer 310 der vorgegebene Sollwert w des Sollwertgenerators 311 so modifiziert, dass eine angepasste Führungsgröße w' entsteht, welche geeignet ist, die Bahnspannung zeitlich nicht über einen vorgegebenen Schwellwert ansteigen zu lassen. Hierfür kann insbesondere der zeitliche Verlauf der geschätzten Bahnkraft z* verwendet werden, um in Abhängigkeit des zeitlichen Verlaufs, d. h. der zeitlichen Ableitung dieser geschätzten Bahnkraft die modifizierte Führungsgröße w' entsprechend anzupassen.
Hierfür kann z. B. bei kritischem Anstieg der Bahnkraft dem Sollwert w eine sinusförmige Kurve überlagert werden, die vor dem Auftreten des kritischen Anstiegs den Sollwert steiler macht, um dann während des kritischen Anstiegs die Steilheit der Sollkurve zu verringern. Aufgrund der Periodizität der Bahnkraftschwankungen stellt die Ermittlung des richtigen Zeitpunktes kein Problem dar. Es ist selbstverständlich, dass die Sollwertmodifikation nur außerhalb der Sektoren des Synchronlaufs zur Übertragung der Transferschicht erfolgen darf.
Wie bereits beschrieben, wird dann über das Differenzglied 304 die Differenz zwischen Soll- und Ist-Wert der Tänzerposition bzw. der Winkelposition des Antriebs 201 des Tänzers 202 ermittelt und in den P-Regler übergeben. Da die geschätzte Bahnkraft z* proportional zur Bahnspannung ist, kann über diesen Weg ein Ansteigen der Bahnspannung z bzw. der Bahnkraft z über einen gegebenen Wert oder ein zu schnelles Ändern der Bahnkraft dynamisch vermieden werden.
Auch in der 6 ist eine Prinzipskizze eines Regelsystems wie in 5 gezeigt, bei dem die Bahnspannung bzw. die Bahnkraft z, welche als Störgröße auf das System wirkt, soweit kontrolliert werden kann, dass sie vorgegebene Werte nicht überschreiten bzw. ihre Ableitung vorgegebene Werte nicht überschreiten kann.
Hierfür ist in 6 zusätzlich zu den bisher in 5 gezeigten Elementen ein Beobachter 312 eingeführt. Bei dem hier dargestellten Beobachter 312 handelt es sich um ein bekanntes Standardverfahren aus der Regelungstechnik. Im Unterschied zu dem in 5 gezeigten Regelsystem entfällt folglich der Block G 308 da er durch den Beobachter 312 ersetzt wird.
Die Regelstrecke 200' ist hier als Aufbau von Matrizen A, B, C und einem Integrator 313 skizziert. Der Beobachter 312 enthält die Matrizen A, B und C, die identisch gleich zu denen der Regelstrecke vorgesehen werden. Er weist zusätzlich zum Integrator und den Matrizen eine Matrix K auf, welche allgemein aus der Regelungstechnik für den Aufbau eines Beobachters bekannt ist. Es handelt sich bei dem Beobachter 312 und der Regelstrecke 200' um die Darstellung im Zustandsraum. In den Matrizen des Beobachters 312 und der Regelstrecke 200' sind die Prozessparameter, wie z. B. Federkonstante C_K, Dämpfungskonstante D_K, Trägheitsmoment I, usw. enthalten. Diese Prozessparameter müssen in einem vorigen Verfahrensschritt ermittelt und bestimmt werden, soweit sie nicht konstruktiv vorgegeben sind. Die Matrizen A, B und C werden ermittelt, indem vom physikalischen Funktionsprinzip der 4 ausgehend die Differentialgleichungen aufgestellt werden und dann in die Matrix-Darstellung überführt werden. Mit zwei Massenpunkten, Feder und Dämpfung ergibt sich ein System vierter Ordnung.

A = [0, 1, 0, 0;
–CK/JM, –DK/JA, CK/JA, DK/JM;
0, 0, 0, 1;
CK/JT, DK/JT, –CK/JT, –DK/JT]

B = [0, 0;
1/JM, 0;
0, 0;
0, 1/JT]

C = [1, 0, 0, 0]
Die Matrix K bestimmt die Dynamik des Beobachters und wird beispielsweise durch Polvorgabe ermittelt. Dazu wird auf die Fachliteratur verwiesen.
Als Stellgrößen u1, u2 werden bei dieser Prinzipskizze die Bahnkraft z, welche im realen Prozess nicht bekannt ist und als Störgröße fungiert, und das vorgegebene Drehmoment u1 für den Antrieb 201 der Tänzerrolle 202 vorgegeben. Alternativ kann die Stellgröße hierbei insbesondere als eine vektorielle Größe u dargestellt werden. Die Stellgröße u wird sowohl in die Regelstrecke 201 als auch in den Beobachter 312 eingegeben. Während aus der Regelstrecke 201 eine resultierende Istgröße y als Position φ₁ des Antriebs 201 ausgegeben wird, ermittelt der Beobachter auf Grundlage der Prozessparameter eine geschätzte Istgröße y*. Über ein Differenzglied 314 wird die Differenz dieser Werte zurück an den Beobachter 312 in die Matrix K gegeben. Wie schon weiter oben angegeben, ist es ausreichend, die Matrix K mit dem Verfahren der Polvorgabe zu ermitteln. Durch ein iteratives Verfahren im Beobachter 312 werden anschließend Zustandsgrößen, welche allgemein als x* oder deren Ableitungen dx*/dt beschrieben sind, soweit angepasst, bis die Differenz des Ist-Werts y zum geschätzten Ist-Wert y* 0 wird. Der Beobachter ermittelt dann als Schätzwerte der Zustandsgrößen die Positionen φ₁*, φ₂* und deren Ableitungen. Die Berechnung der Bahnkraft z* erfolgt aus φ₁*, φ₂*, dφ₂/dt und d2φ₂/dt2 mit Hilfe der Differenzglieder 315 und 316 und der Ermittlungsglieder 317, 318 und 319, in denen die Zustandsgrößen mit den Streckenparametern cK, dK und JT multipliziert werden. Auch hier wird die berechnete Bahnkraft in Form der geschätzten Störgröße z* in einen Sollwertmodifizierer 310 übergeben. Der Sollwertmodifizierer 310 ermittelt, wie beriets oben beschrieben, eine modifizierte Führungsgröße w', welche an den Regelkreis 301 übergeben wird. In diesem Regelkreis 301 wird, wie bereits in 5 beschrieben, die Stellgröße u1 für das Drehmoment des Antriebs 202 ermittelt. Anders als bei der in 5 beschriebenen Ausführungsform wird die Stellgröße u hier nicht direkt zur Ermittlung der Bahnspannung verwendet.
Außerdem ist die Vorsteuerung im Gegensatz zum Verfahren gemäß der Ausführungsform nach 5 nicht zur Ermittlung der Bahnspannung erforderlich. Die Verbesserung der Regelung durch Vorsteuerungen sei hiervon unberührt.
Gleiche Elemente werden hier mit gleichen Bezugszeichen, wie in den vorherigen Figuren beschrieben.
Mit höherem rechentechnischem Aufwand wird das differenzierende Übertragungsglied G 308 aus der Ausführungsform nach 5 vermieden.
Außerdem werden durch die Zuhilfenahme des Beobachters 312 die allgemeinen Zustandsgrößen x*, dx*/dt und d²x*/dt² ermittelt welche über entsprechende Ermittlungsglieder 317, 318, 319 eine genauere und nahezu verzögerungsfreie geschätzte Bahnkraft als Störgröße z* liefern. Mit diesem iterativ approximierten Schätzwert für die Störgröße Bahnkraft bzw. der hierzu proportionalen Bahnspannung ergeben sich auch exaktere Möglichkeiten auf deren Einflussnahme. Auch mit diesem Schätzwert können zumindest die bei der Ausführungsform nach 5 beschriebenen Maßnahmen getroffen werden. Hiermit kann die Bahnspannung auf einfache Weise reguliert, begrenzt oder Schwankungen hiervon minimiert werden. Entsprechend ist zusätzlich auch eine Ausgabe 309 möglich.
Als eine weitere alternative Ausführungform der Erfindung zeigt die 7 eine weitere mechanische Skizzierung einer Regelstrecke 200', bei welcher auch die Folienbahn 2 selber mit Bestandteil des Regelsystems als eigenes Element wird. Auch hierbei wurden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in den vorherigen Zeichnungen. Es handelt sich hierbei nicht um eine Darstellung des vorderen Tänzers 13 des Folientransferwerks 1, sondern um eine Darstellung des hinteren Tänzers 12 des Folientransferwerks 1, wobei hier insbesondere der hintere Vorzug 10 mit den Vorzugsrollen 321 und 322 dargestellt ist, welche einen Spalt 324 aufweisen, in welchen die Folienbahn 2 eingeklemmt ist.
Das in 7 dargestellte und im folgenden beschriebene Verfahren wird zur Lösung der Probleme infolge der von der Taktung des vorderen Tänzers ausgehenden Bahnspannungsschwankungen am hinteren Tänzersystems verwendet.
Da es sich nur um die Prinzipdarstellung solch einer Anordnung handelt, ist in 7 keine besondere Aufmerksamkeit auf die exakten Anordnungen der einzelnen Elemente des realen Tänzersystems gelegt. Dieses Prinzip ist daher universell anwendbar, wodurch auch die genaue Bewegungsrichtung 320 der Folie 2 um den Tänzer 202' herum nicht relevant für die physikalische Funktion ist.
Wichtig für die Beschreibung Regelstrecke ist hier jedoch der Vorzug, mit dessen Klemmstelle eine näherungsweise Modellierung der Folie als konzentriertes und gekoppeltes Massenelement vorgenommen werden kann, welches nur aufgrund des vom Vorzug abgewandten, vom Tänzer bewegten Foliensegments entsteht, in 7 fett hervorgehoben. Somit ist die gesamte Masse zu berücksichtigen, deren Geschwindigkeit durch den Tänzer verändert wird, Die nicht vom Tänzer hervorgerufene überlagerte Folienbewegung hat hier keinen funktionsrelevanten Einfluss.
Wie zur 3 beschrieben, bewirkt die Bewegung des Tänzers 202' in Richtung der Kraft F₂ an der Position x₂ eine Kraft auf die Folienbahn F₃ mit einer dazugehörigen Position x₃. Diese Folienkraft ist, da sie auf jeweils einen Teilabschnitt der Folien am oberen Bereich des Tänzers 202' und am unteren Bereich des Tänzers 202' wird, jeweils halb so groß, wie die Kraft f₂, die auf den Tänzer einwirkt. Auch hier sind die gleichen Prozessparameter c_K und d_K, wie in 3 beschrieben, vorhanden. Das Funktionsprinzip wird jedoch deutlicher durch eine Sichtweise von der Folie 2 her, deren Bahnkraft auf den Tänzer zurückwirkt. Zusätzlich müssen hier beispielsweise durch Messungen oder numerische Verfahren die Prozessparameter c_F und m_F als konzentrierte Federkonstante und Masse quantitativ bestimmt werden. Die Dämpfungskonstante d_F kann vernachlässigt werden. Zur dynamischen Analyse wird die Transferfolie 2 zumindest ab dem Spalt 324 betrachtet, der als Trennstelle wirkt, und eine Abgrenzung darstellt. Die Tänzerrolle 202' bewegt hauptsächlich den mit Masse behafteten Folienabschnitt 210, von dem hier nur ein Teilbereich dargestellt ist. Der Parameter m_F kennzeichnet hier die Folienmasse. Im weitern Verlauf der Folie sind i. d. R. weitere Führungselemente erforderlich, die hier auch nicht dargestellt sind, die aber ebenfalls eine Abgrenzung im Sinne der dynamischen Analyse darstellen.
Klemmstellen, Stellen mit großer Reibung oder Umlenkrollen mit großer Masse, die von der Folie 2 beschleunigt werden, können auch als Trennstelle fungieren. Umlenkrollen mit kleinerer Masse können zur Folienmasse hinzugerechnet werden, wenn sie im Wesentlichen synchron zur Bahn laufen. Wie schon weiter oben beschrieben, kommt es nicht darauf an, dass die Parameter exakt ermittelt werden müssen, weil das Regelverfahren immer konvergent ist. Die Genauigkeit der Parameter c_F, m_F beeinfluss jedoch die Einschwingdauer der internen Prozessgrößen und damit der Reaktionszeit des Tänzers 202' zur Minimierung der dynamischen Bahnkräfte. Z. B. kann die effektive Masse m_F aus dem Massebelag der Folie 2 ermittelt werden, und bei elastischer Dehnung wie bei einer Feder ein Bruchteil der Gesamtmasse betragen.
Um die Zustandsgrößen aus der Regelstrecke 200' alle gleich behandeln zu können, werden diese, wie bei 4 beschrieben, analog in rotatorische Parameter umgerechnet. Dieses ist symbolisch in 8 dargestellt, wobei hier die vernachlässigbare Dämpfungskonstante D_F der Folie 2 in rotatorischen Koordinaten formal übernommen wurde und die Feder im rotatorischen System die Federkonstante CF aufweist. Die Bahnkraft der Folie wird analog in ein Drehmoment T₃ und ihre Position in einen Winkel φ₃ umgerechnet, während ihre effektive Masse m_F in ein Trägheitsmoment J_F umgerechnet wird. Dieses ist durch den Parametersatz 325 dargestellt. Für den Antrieb 201 ist, wie in 3 ein Parametersatz 213 gezeigt, wobei hier als Trägheitsmoment für den Antrieb 201 der Index M verwendet wurde. Gleiches für den Parametersatz 214', welcher als Index für das Trägheitsmoment des Tänzers den Index T aufweist, wobei zusätzlich hier viskose und Coulomb'sche Reibungskräfte mit als Prozessparameter berücksichtigt werden bzw. berücksichtigt werden können.
Ausgehend von dieser Beschreibung der verschiedenen Prozessparameter in rotatorischen Koordinaten ist in 9 eine Prinzipskizze eines Regelsystems 400 dargestellt, welches die auf den Tänzer 202' rückwirkende Bahnkraft F₃ minimiert, so dass der Antrieb 201 den Tänzer 202' im Wesentlichen so bewegt und letzterer der Bahnbewegung folgt, als ob keine dynamische Bahnkraft F₃ auf den Tänzer 202' einwirkt. Wie schon beschrieben kann eine gewünschte Bahnkraft T_F, konstant oder auch mit einem Profil, für einen stabilen Betrieb überlagernd eingeprägt werden.
Auch hier werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen, wie in vorherigen Zeichnungen dargestellt.
So ist auch hier die erweiterte Regelstrecke 200' in der Zustandsraumdarstellung angegeben, damit sie für den Beobachter 312 verwendet werden kann. Auch hier wird über das Differenzglied 314 eine iterative Schleife verwendet, um die geschätzten Zustandsgrößen x*, dx*/dt und d²x*/dt² für die Regelstrecke 200' möglichst genau als geschätzte Größen aus dem Beobachter 312 auszugeben.
Die Matrizen A, B und C werden auch hier ermittelt, indem vom physikalischen Funktionsprinzip der 8 ausgehend die Differentialgleichungen aufgestellt werden und dann in die Matrix-Darstellung überführt werden.
Mit drei Massenpunkten, Feder und Dämpfung ergibt sich ein System sechster Ordnung.

A = [0, 1, 0, 0, 0, 0;
–CK/JM, –DK/JA, CK/JA, DK/JM, 0, 0;
0, 0, 0, 1, 0, 0;
CK/JT, DK/JT, –(CK + CF)/JT, –(DK + DF)/JT, +CF/JT, +DF/JT;
0, 0, 0, 0, 0, 1;
0, 0, CF/JF, DF/JF, –CF/JF, –DF/JF]

B = [0, 0, 0;
1/JM, 0, 0;
0, 0, 0;
0, 1/JT, 0;
0, 0, 0;
0, 0, 1/JF]

C = [1, 0, 0, 0, 0, 0]
Matrixkomponenten sind durch Komma und Zeilen durch Semikolon getrennt.
Die Matrix K bestimmt die Dynamik des Beobachters und kann hier ebenfalls durch Polvorgabe ermittelt werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass erfinderisch auch eine vereinfachte Anordnung mit nur zwei Massenpunkten möglich ist, bei der die Folienkraft F₃ modellhaft über eine Feder auf die Tänzerrolle 202' einwirkt. Diese Feder ist ein Ersatzelement nur zur physikalischen Modellierung der Kraftwirkung auf den Tänzer 202'. Eine Ersatzposition der Folie 2 kann somit vereinfacht aus Kraft F₃ und Federkonstante c_F berechnet werden, um als Sollwert zu fungieren. Die Federkonstante c_F kann als fiktiv angesehen und in einem weiten Bereich variiert werden, weil die Regelung die Differenz zwischen Ersatzposition der Folie 2 und Position des Tänzers 202' in jedem Fall minimiert.
Das Prinzip der vorteilhaften Ansteuerung der Tänzerrolle 202' zur Minimierung der dynamischen Bahnkräfte, wie oben schon ausgeführt, muss nicht unbedingt ohne Hinzunahme weiterer Sensoren erfolgen. Z. B. eine Messwalze mit Kraftsensoren kann die Bahnkraft direkt erfassen. Der somit verfügbare Messwert kann unter Berücksichtigung der dynamischen Eigenschaften der Messwalze weiter verarbeitet werden um z. B. Eigenschwingungen im Signal zu dämpfen. Mit dem so aufbereiteten Messwert kann die Bahnspannung direkt über ein Regelsystem auf vorgegebene Sollwerte geregelt werden, indem der Regler mit der Soll-Istwert-Differenz beaufschlagt wird. Auch hier können Kaskadenregler sowie die üblichen Vorsteuerungen und/oder Beobachter verwendet werden, die das Stellmoment dem Antrieb 201' zuführen.
Auf die Nachteile der zusätzlichen Sensoren wurde bereits verwiesen.
Die mit diesen vereinfachten Modellen bzw. Anordnungen erzielbaren Ergebnisse weisen ein schlechteres dynamisches Verhalten auf. Daher wird im Folgenden nur die Lösung mit drei Massenpunkten betrachtet.
Im Unterschied zu dem Regelsystem nach 6 werden die Zustandsgrößen d²φ₃*/dt², dφ_2,3*/dt und φ_2,3* hier nicht verwendet, um die Störgröße z* der auf den Tänzer 202' rückwirkenden Bahnkraft zu ermitteln, sondern um eine Kompensationsregelung mit Soll- und Istwerten, die dem Beobachter 312 entnommen werden, durchzuführen. Auch anders als in der alternativen Ausführungsform der Erfindung, wo aus der Stellgröße des Reglers die Bahnspannung ermittelt wird, ist der Regler hier somit Bestandteil des Regelsystems 400 zur dynamischen Kompensation der Bahnkräfte F₃ auf den Tänzer 202'. Um die auf die Tänzerrolle 202' einwirkende Bahnkraft F₃ möglichst zu minimieren, werden hier die Zustandsgrößen φ₂* und φ₃*, die die Winkelpositionen von Tänzer 202' und Folienbahn 2 beschreiben, über ein Differenzglied 401 eines Regelkreises 403 in den bekannten P-Regler 302 eingeführt. Die Zustandsgröße φ*, die die Position der Folie 2 beschreibt, wird dabei als Führungsgröße, d. h. als Soll-Wert für die Ist-Position φ₂* des Tänzers 202' verwendet. Die Aufgabe des Regelkreises 403 ist es dann, die Differenz am P-Regler zwischen φ₂* und φ₃* gegen 0 gehen zu lassen. In diesem Fall ist dann der physikalische Effekt erreicht, dass der Tänzer 202' der Folie 2 genau nachläuft, so dass keine Krafteinwirkung F₃ der Folie 2 auf den Tänzer 202' mehr existiert und der Tänzer 202' quasi kraftfrei bewegt werden kann.
Zur Verbesserung der Regeleigenschaft werden dann weiter die Ableitungen dφ₂*/dt und dφ3*/dt der Positionen von Tänzer 202' und Folie 2 über das Differenzglied 402 als Differenzgeschwindigkeit in den PI-Regler 403, wie er schon aus 6 bekannt ist übergeben. Auch hier resultiert wieder ein Drehmoment u1 für den Antrieb 201 als Stellgröße bzw. Eingangsgröße für die Regelstrecke 200'.
Als weitere Stellgrößen von u1 sollte hier noch ein Vorsteuermoment für die nichtlineare Coulomb-Reibung T_Coulomb*, z. B. in Form einer Kennlinie, die in der 9 nicht dargestellt ist, zur Verbesserung der Regelung addiert werden. Eine Vorsteuerung der viskosen Reibung, in 9 nicht dargestellt, trägt nur in geringerem Maße zur Verbesserung der Regelung bei.
Zusätzlich kann eine vorzugebende Bahnkraft, hier als Moment T_F bezeichnet, wie schon beschrieben der gewünschten Bahnkraft F₃ als Dehnung in der Regelung so überlagert werden, dass eine gemeinsame Stellgröße u₁ für die Regelstrecke 200' resultiert:
Diese überlagerte Bahnkraft als Dehnung erzeugt eine Positionsverlagerung der modellierten Bahnmasse, deren resultierende Regelabweichung das erforderliche Gegenmoment zur Bahnkraft erzeugt.
Außer der Berücksichtigung innerhalb des Beobachters 312 und der Regelstrecke 200' wird die Federkonstante CF der Folie 2 auch hierfür verwendet. T_F, hier in Rotationskoordinaten angegeben, wird über ein Quotientenglied 404, welches CF enthält, zurück an den Eingang des P-Reglers 302 übergeben, so dass eine entsprechende Positionsabweichung der Tänzermasse am Reglereingang subtrahiert wird.
Die realen Prozessgrößen der Strecke enthalten die Reibung T_Coulomb, T_viskos und entsprechend die gewünschte Bahnkraft T_Bahkraft, die in 8 für die Regelstrecke entsprechend modelliert werden müssen.
In dem hier dargestellten Beispiel wird die reale Bahnkraft in Rotationskoordinaten F₃ als Eingangsgröße u3 der Regelstrecke 200' dargestellt, ebenso wie die Reibung des Tänzerschlittens T_Coulomb, da die resultierenden Kräfte Schnittkräfte zur Umgebung bilden, wie in 9 zu sehen ist.
Eine besondere Kenntnis über diese Kraft ist nicht notwendig, da über den Beobachter 312 entsprechende Werte für die Position φ₂* des Tänzers 202' und φ3* die Position der Folie 2 abgeschätzt werden. Die Differenz, d. h. die Abweichungen dieser Position werden dann im Zuge des Regelkreises 403 immer weiter minimiert, so dass unabhängig von der tatsächlich wirkenden Bahnkraft F₃ nur noch ein Drehmoment u₁ auf den Antrieb 201 der Regelstrecke 200' eingegeben werden muss.
Um das Einschwingverhalten der Regelstrecke 200' noch weiter zu verbessern, ist zusätzlich noch ein weiteres Vorsteuerungsglied 405 vorgesehen, welches vom Beobachter 302 einen Schätzwert d² φ₃*/dt² für die Beschleunigung der Gesamtmechanik erhält und in Abhängigkeit von den wirksamen Trägheitsmomenten J_A und J_B von Antrieb 201, Tänzer 202' und den Kopplungselementen 203 ein erwartetes notwendiges Drehmoment als Vorsteuerungswert T_Preset aufbringt und an den Ausgang des Regelkreises 403 übergibt.
Durch diesen geschilderten Aufbau des Regelsystems 400 kann somit schon im Vorwege die Bahnspannung durch Ausgleich der von der Taktung hervorgerufenen rückwirkenden Bahnkräfte F₃ und Vorgabe einer gewünschten Bahnspannung kontrolliert werden, indem der Tänzer 202' durch Antrieb 201 und Regelung der Folie 2 folgt. Eine separate Bestimmung der Bahnkraft F₃ ist hierfür nicht notwendig.
Während der Phasen der Taktung mit Synchronlauf zum Übertragen der Transferschicht auf den Bedruckstoff 21 kann die soeben beschriebene Regelung ausgesetzt werden, und der Antrieb externe Sollwerte zum Synchronlauf erhalten.
In allen hier dargestellten Fällen ist ein extra Sensor zur Ermittlung der Bahnkraft und/oder der Bahnspannung nicht notwendig.
Er verursacht Kosten und je nach Ausführung würde er immer auch auf die Bahn 2 zurückwirken, so dass er selber auch zu Verfälschungen der Parameter für die Regelung führen könnte. Durch solch einen Sensor kann es auch zu Qualitätseinbußen durch seine Einwirkung auf den Lauf der Folie 2 kommen.

1: Folientransferwerk
2: Transferfolie
3: Transferspalt
4: Gegendruckzylinder
5: Transferzylinder
6: Umlenkrolle
α: Umschlingungswinkel
7: Vorratsrolle
8: Sammelrolle
9: vorderer Verzug
10: hinterer Vorzug
11: Taktungsmodul
12: hinterer Tänzer
13: vorderer Tänzer
14, 15: Motoren
16, 17: Doppelpfeile
18: Beschleunigungspfeil
19: Bremspfeil
20: Kanal
21: Bogen
22: Steuerungseinrichtung
100: Folientransfervorrichtung
101: Auftragswerk
102: Transferwerk
103: Druckwerk
105: Transferspalt
106: Transferzylinder
107: Gegendruckzylinder
108: Transferfolie
109: Druckspalt
110: Gummituchzylinder
111: Gegendruckzylinder
112: Farbwerk
113: vordere Kante
114: hintere Kante
200', 200: Regelstrecke
201: Antrieb
202', 202: Tänzerrolle
203: Kopplungselemente
204: Riemen
205: Umlenkrolle
206: Zahnrad
207: Befestigungselement
208: Achse
209: Richtungspfeil
210: Bahnkraft
211, 212: Bewegungspfeile
214', 325, 213, 214: Parametersatz
215: Störgröße
300: Regelsystem
301: Regelkreis
302: P-Regler
303: PI-Regler
307, 304: Differenzierglied
305, 306: Differenziator
308: Ermittlungsorgan
309: Ausgabe
310: Sollwertmodifizierer
311: Sollwertgenerator
312: Beobachter
313: Integrator
314, 315, 316: Differenzglied
317, 318, 319: Ermittlungsglied
320: Bewegungspfeil
321, 322: Vorzugsrollen
323: Vorzug
324: Spalt
325: Vorsteuerungsblock V
400: Regelsystem
401, 402: Differenzglieder
403: Regelkreis
404: Quotientenglied
405: Vorsteuerungsglied
F2: Kraft
X2: Koordinate
Z*: geschätzte Bahnkfraft
Z: Bahnkraft
Z'*: Störgröße
W: Sollwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0932501 B1 [0003]
- DE 102008025285 [0005, 0005]

Claims

Verfahren zur wenigstens partiellen Übertragung einer Transferschicht von einer Transferfolie auf einen Bedruckstoff, bei dem die Transferfolie und der Bedruckstoff gemeinsam durch einen Transferspalt geführt werden und die Transferschicht unter Druckeinwirkung von einer Trägerschicht der Transferfolie abgelöst und auf den Bedruckstoff übertragen wird, die Transferfolie von einer Vorratsrolle abgewickelt und über wenigstens ein erstes Stellelement in Bewegungsrichtung der Transferfolie vor dem Transferspalt zum Transferspalt geführt wird und/oder über wenigstens ein zweites Stellelement in Bewegungsrichtung der Transferfolie nach dem Transferspalt von dem Transferspalt weg transportiert wird, wobei das erste Stellelement im Wesentlichen einem vorgegebenen Bewegungsprofil folgt und aktiv auf die Transferfolie so einwirkt, dass die Vortriebsgeschwindigkeit der Transferfolie wenigstens zeitweilig variiert wird und/oder das zweite Stellelement in Abhängigkeit von der Bahnbewegung verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelsystem (300 400), umfassend einen Regelkreis (301, 403), auf das Bewegungsprofil des ersten und/oder zweiten Stellelementes (12, 13) einwirkt, eine erste Prozessgröße (z*) im Regelkreis (301, 403) abgebildet wird, diese erste Prozessgröße (z*) von der durch die Transferfolie (2) auf das erste und/oder zweite Stellelement (12, 13) einwirkenden Kraft (K, F₃) oder von dem tatsächlichen Ist-Bewegungsprofil des Stellelementes (12, 13) abhängt und in Abhängigkeit von dieser ersten Prozessgröße (z*) ein Maß für die Bahnspannung berechnet und/oder die Amplitude der Bahnspannung durch das Regelsystem (300, 400) wenigstens begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Störgröße (z) des Regelkreises (301, 403) von der Bahnspannung, zumindest aber Änderungen der Bahnspannung der Transferfolie (2) abhängt, die Prozessgröße (z*) in Abhängigkeit von dieser Störgröße (z) berechnet wird und aus dieser ersten Prozessgröße (z*) eine Bewertungsgröße abgeleitet wird, welche ein Maß für die Bahnspannung der Transferfolie (2) darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maß für die Bahnspannung in Abhängigkeit von der ersten Prozessgröße (z*) bestimmt wird, dass ein dynamischer und/oder statischer Anteil der Bahnspannung bestimmt wird und dass diese Bestimmung im Wesentlichen sensorlos erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sollwert für das Bewegungsprofil des Stellelementes (12, 13) in das Regelsystem (300, 400) vorgegeben wird, aus der ersten Prozessgröße (z*) eine Bewertungsgröße abgeleitet wird, die ein Maß wenigstens für den dynamischen Anteil der Bahnspannung ist, diese Bewertungsgröße mit einer Vergleichsgröße (w) verglichen wird und in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs der Sollwert (w') und/oder Änderungen des Sollwertes angepasst werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schätzwert der ersten Prozessgröße von einem Beobachter (312) ermittelt wird, zur Bestimmung eines modifizierten Sollwertes (w') die Schätzwerte des Beobachters weiter einem Filterorgan zum Anwenden wenigstens einer Filterfunktion und/oder einer Übertragungsfunktion zugeführt werden und der modifizierte Sollwert (w') in einer Änderung des Bewegungsprofils des ersten Stellelements resultiert, so dass die Bahnspannung einen vorgegebenen Grenzwert nicht übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellelementesystem wenigstens das erste Stellelement (13), ein zweites Stellelement (12) in Bewegungsrichtung der Folie (2) hinter dem Transferspalt (3), den Antriebsmotor (14, 15) des oder der Stellelemente (12, 13), die Transferfolie (2) und mechanische Verbindungs- und Übertragungsorgane (203, 204) zwischen Stellelementen (12, 13), Antriebsmotor(en) (14, 15) und Transferfolie (2) umfasst, die Prozessgröße (z*) wenigstens teilweise von einem Beobachter (312) bestimmt wird, der Beobachter (312) wenigstens einen Schätzwert für Zustandsgrößen aus der Menge Winkelgeschwindigkeit und Winkel jeweils eines der Elemente Antriebsmotor (14, 15) und Welle der Stellelemente (204) und Transferfolie (2) des Stellelementesystems ermittelt, ein Drehgeber im Bereich des Antriebsmotors (14) oder der Antriebsmotoren (14, 15) der Stellelemente (12, 13) bereitgestellt ist, der Drehgeber Werte für den Drehwinkel des Antriebsmotors (14) oder der Antriebsmotoren (14, 15) ermittelt, eine Stellgröße (u₁) eines Reglers des Regelkreises (403) des Regelsystems (400) an den Beobachter (312) übergeben wird, die Schätzwerte der Zustandsgrößen vom Beobachter (312) unter Berücksichtigung der Werte des Drehgebers, der Stellgröße (u₁) und eines Modells der Mechanik des Stellelementesystems ermittelt werden, die so ermittelten Schätzwerte als Sollwerte dem Regler des Regelkreises (403) zugeführt werden und die Schwankungen der Krafteinwirkung der Folie (2) wenigstens auf das zweite Stellelement (12) minimiert werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Führungsgröße (T_F) des Regelsystems (400) ein Wert für die Bahnspannung der Transferfolie (2) als Offset vorgegeben wird, so dass die Bahnspannung als konstante Krafteinwirkung der Folie (2) auf das zweite Stellelement (12) zu den minimierten Schwankungen überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamisches Profil für den Offset vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass statt eines Antriebsmotors (14, 15) ein Linearmotor, statt eines Drehgebers ein Linearpositionsgeber vorgesehen ist und statt Winkelgeschwindigkeit und Winkel Geschwindigkeit und Position geschätzt, bzw. ermittelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Minimierung der Bahnspannungsschwankungen bzw. eine Vorgabe des Offsets der Bahnspannung ausschließlich in Zeiträumen außerhalb der Phasen erfolgt, in denen die Vortriebsgeschwindigkeit der Folie (2) der Geschwindigkeit des Bedruckstoffes (21) im Transferspalt (3) während des Folientransfers entspricht.