DE102010015628A1

DE102010015628A1 - Steuerung für einen Walzenantrieb bei einer Druckmaschine und ein Verfahren zur Drehzahlsteuerung von Walzen in einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE102010015628A1
Application number: DE102010015628A
Authority: DE
Inventors: Georg Neulen
Original assignee: Lenze Automation GmbH
Current assignee: Lenze Automation GmbH
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2030-04-21
Also published as: DE102010015628B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerung für einen Walzenantrieb mit zumindest zwei drehbaren Walzen, die sich bei ihrer Rotationsbewegung an einer Berührstelle berühren und eine erste der beiden Walzen eine Elastomerschicht auf ihrer Oberfläche trägt. Während der Rotationsbewegung tritt im Bereich der Berührstelle der beiden Walzen eine elastische Verformung der Elastomerschicht auf. Eine Regel- oder Steuereinrichtung setzt eine Drehzahl der ersten Walze zur Angleichung der Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen an der Berührstelle gesteuert herab. Die gesteuerte Herabsetzung entspricht einer Veränderung eines Sollwertes für die erste Walze, die abhängig von zumindest einer Eindrücktiefe der anderen der beiden Walzen in die Elastomerschicht der ersten Walze ist.

Description

Die Erfindung befasst sich mit einer Steuerung für einen Walzenantrieb, wobei die ”Steuerung” als Gegenstand (Schaltungsanordnung oder Einrichtung) und als Verfahren im Sinne der Tätigkeit des Steuerns des Walzenantriebs aufgefasst werden soll. Explizit ist ein Verfahren zur Drehzahlsteuerung (Ansprüche 20, 21 sowie 30) erfasst. Es geht dabei um zwei bewegte Körper, welche sich berühren (Anspruch 21) und beide Körper können Walzen sein, so dass die Bewegung eine Drehbewegung ist. Es geht aber auch darum, dass eine drehende Walze und eine längs-bewegte Bahn miteinander in Berührung stehen.
An der so umschriebenen Berührstelle von zwei Walzen oder von einer Walze und einer linear bewegten Bahn herrscht eine elastische Verformung, weil einer der beiden Körper eine elastomere Schicht trägt, also an der Oberfläche elastisch ist. Diese Elastizität wird meist so umschrieben, dass es sich um eine ”elastische Walze” handelt und eine ”elastische Bahn”, aber nicht zwingend soll die gesamte Walze elastisch sein und auch nicht zwingend soll die gesamte Bahn elastisch ausgebildet sein, sondern zumindest an der Oberfläche einen in die Tiefe reichenden Abschnitt aufweisen, der elastisch ausgebildet ist.
An der Berührstelle gelten also andere Bedingungen während der Bewegung, als wenn zwei nicht nachgiebige Körper miteinander drehen und an der Berührstelle unelastisch aneinander anliegen.
Nachdem diese Situation zumeist von Druckmaschinen verwendet wird, bevorzugt einer Rasterwalze und einer Auftragswalze, wobei die Auftragswalze die elastisch nachgiebige Schicht trägt, geht man im Stand der Technik davon aus, dass diese Situation bekannt ist und die Auftragswalze prinzipiell langsamer zu drehen hat.
Eine physikalische Analyse gegenüber nicht-elastomer beschichteten, sich ebenfalls berührenden Walzen ergibt zunächst ein anderweitiges Ergebnis. Geht man davon aus, dass an der Berührstelle gleiche Umfangsgeschwindigkeiten herrschen müssen, weil kein Schlupf vorhanden sein darf, würde sich bei nicht verformbaren Walzen die Drehzahl (auch: Winkelgeschwindigkeit) der einen nicht verformbaren Walze über das Verhältnis der Radien oder Durchmesser der beiden Walzen auf die Winkelgeschwindigkeit der anderen Walze übertragen. Sinkt jetzt der Radius (oder Durchmesser) durch das Eindrücken in eine elastomere Schicht der Auftragswalze, reduziert sich der wirksame Radius und bei gleich anzunehmender Winkel-Geschwindigkeit an der Berührstelle müsste sich die Umfangs-Geschwindigkeit der Auftragswalze (derjenigen, welche an der Oberfläche elastisch verformbar ist) erhöhen. So liegt das praktische Ergebnis indes nicht. Diese Überlegung trifft für ein Eindrücken der oberflächlichen Schicht nicht zu. Tatsächlich ergibt sich der gegenteilige Effekt. Die Auftragswalze dreht langsamer, um die Angleichung der Umfangsgeschwindigkeiten in dem Sinne zu erreichen, dass beide Umfangsgeschwindigkeiten an der eingedrückten Berührstelle gleich sind (wiederum aus der Überlegung heraus, dass kein Schlupf an der Berührstelle von Rasterwalze und Auftragswalze bestehen soll und das Druckbild unverzerrt zu übertragen ist).
Fachleute erklären diesen Effekt durch Analyse des Verhaltens der elastischen Gummioberfläche so, dass die Gummischicht im Kontaktbereich (der Berührstelle) der Walzen durch den einwirkenden Druck der Rasterwalze zusammengepresst wird und gelängt wird.
Obwohl sich das elastomere Material außerhalb der Berührstelle wieder elastisch rückverformt, ergibt sich dennoch eine Verlängerung des effektiv wirksamen Walzenumfangs und damit eine anzunehmende Vergrößerung des Radius (oder des Durchmessers).
Bei einer physikalischen Annahme, dass sich der Radius der Auftragswalze an der Eindrückstelle praktisch vergrößert, kann demzufolge die Geschwindigkeit der Auftragswalze reduziert werden. Tatsächlich dreht die Auftragswalze dann langsamer und nicht schneller, um die Umfangsgeschwindigkeiten (die Geschwindigkeit an der Berührstelle) anzugleichen (ohne Schlupf).
Dieses Phänomen der praktischen Realisierung wurde bislang dadurch erfasst, dass die Reduzierung der Geschwindigkeit der Auftragswalze in Abhängigkeit von der Andruckkraft im Zentrum der Berührstelle verändert würde, vgl. dazu DE 32 39 114 A (Dahlgren), US 2,036,835 A (Sites, Interprint) und korrespondierend DE 625 327 (vom 17. Februar 1936), dort Seite 1, rechte Spalte, Zeilen 35 bis 52 sowie DE 43 35 282 A (Wifag), dort Anspruch 1, Merkmal (b). Berücksichtigt man die Kraft als Meßgröße, muss zwingend auch der Härtegrad der elastomeren Schicht (als Shore-Härte) mit berücksichtigt werden. Werden Kennlinien zur Steuerung als Drehzahl-Faktoren – abhängig von der gemessenen Andruckkraft – verwendet, werden für verschiedene Härtegrade verschiedene Kennlinien notwendig.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die an sich bekannte Reduzierung der Drehzahl der elastomer beschichteten Walze einfacher, zuverlässiger und letztendlich auch genauer vornehmen zu können, und dies bei einer Berücksichtigung weniger messtechnisch zu erfassender Parameter, insbesondere an der Berührstelle. Auch sollen weniger geometrische Daten der Mechanik notwendig sein.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem der unabhängigen Ansprüche (Anspruch 1, Anspruch 20, Anspruch 21 oder Anspruch 30).
Dabei wird – anders als im Stand der Technik – die Kraft an der Berührstelle nicht gemessen. Gleichwohl ergibt sich ein verbessertes Ergebnis für die Angleichung der Umfangs-Geschwindigkeiten an der Berührstelle. Ausgegangen wird dabei von zwei drehbaren Wälzen (Anspruch 1) oder in allgemeinerer Betrachtungsweise von zwei bewegten Körpern (Anspruch 21), wobei die Geschwindigkeit an der Berührstelle von einem der Körper auch eine lineare Geschwindigkeit sein kann, wenn dieser Körper eine längs-bewegte Bahn ist. Normalerweise ist bei einer Druckmaschine eine Rasterwalze vorgesehen, die an der Berührstelle in die oberflächlich elastomer ausgebildete Auftragswalze eindrückt, und diese Auftragswalze überträgt das empfangene Druckbild auf eine lineare Bahn, an welcher Stelle ebenfalls eine Berührstelle entsteht, welche sich durch Eindrücken der (nicht elastischen) Bahn in die Elastomerschicht der Auftragswalze verformt. Diese beiden möglichen Berührstellen sind demnach eine Berührstelle Walze/Walze und eine Berührstelle Walze/Bahn.
Wenn im Folgenden die Steuerung erläutert wird, ist immer beides im Blickwinkel zu halten. Auch die Bahn hat einen Antrieb, der sie längs-bewegt.
Beide Walzen werden angetrieben und besitzen einen Sollwert für die Drehzahl. Die zwei drehbaren Walzen berühren sich an der Berührstelle und die eine Walze drückt die Elastomerschicht der anderen Walze an der Berührstelle zusammen. Während der Drehbewegung (auch: Rotationsbewegung) wirkt sich das Eindrücken im Sinne der elastischen Verformung auf eine Umfangsveränderung der mit der Elastomerschicht versehenen Walze aus. Diese elastische Verformung der Elastomerschicht ergibt ein Auswalzen und damit eine Längung an der Berührstelle, wobei sich das Elastomermaterial außerhalb der Berührstelle (umfänglich) wieder zusammenzieht, aber das Druckbild zuvor bereits übertragen worden ist.
Eine Regel- oder Steuereinrichtung ist vorgesehen, die als gegenständlich angesehen werden kann, oder als wirkungsmäßig im Sinne eines Verfahrens zur Einflussnahme auf die Drehzahl der mit der Elastomerschicht versehenen Walze. Terminologisch wird sie als ”erste” Walze angesehen (Anspruch 1, Anspruch 20, 21), was nichts über ihre Reihenfolge oder Position in der sie enthaltenden Einrichtung aussagt, sondern nur begrifflich einen Namen definiert.
Zur Angleichung der Umfangsgeschwindigkeit beider Walzen reduziert die Regel- oder Steuereinrichtung die Geschwindigkeit der ersten Walze. Diese wird gesteuert herabgesetzt (als Verfahren) oder sie ist gesteuert herabsetzbar (als gegenständlicher Einrichtungsanspruch), und diese Veränderung des Sollwertes für die erste Walze ist abhängig von einer Eindrücktiefe der nicht nachgiebigen Walze (terminologisch der ”zweiten” Walze) in die Elastomerschicht der ersten Walze.
Die ”zweite” Walze wird auch als andere der beiden Walzen benannt, wenn Anspruch 1 von zwei drehbaren, sich an einer Berührstelle berührenden Walzen ausgeht.
Die Veränderung der Eindrücktiefe kann gemessen werden und ergibt einen Faktor, mit dem die Geschwindigkeit der ersten Walze beeinflusst wird. Die Kraft wird nicht gemessen. Auch sind keine spezifischen Kennlinien oder Materialparameter erforderlich.
Diese Geschwindigkeit wird von der ”zweiten” Walze abgeleitet, und wäre normalerweise ein Faktor, der sich über das Radiusverhältnis der beiden Walzen einstellt, jetzt zusätzlich beeinflusst durch zumindest die Eindrücktiefe der zweiten Walze in die Elastomerschicht der ersten Walze.
Die entsprechenden Zusammenhänge ergeben sich analog für das Abrollen einer elastischen Walze auf einer planen, harten Oberfläche, beispielsweise einer bewegten Bahn, die auch eine Holzplatte sein kann. Auch das Abrollen einer nicht elastischen Walze auf einem elastischen Bahnmaterial, beispielsweise einer bewegten Gummimatte, ist so erfassbar (Anspruch 2). Der elastomer beschichtete Körper ist langsamer zu steuern, wird also in seiner Bewegung gesteuert herabgesetzt, wobei die Bewegung eine lineare Geschwindigkeit oder eine Umfangsgeschwindigkeit sein kann. Dies bringt ein allgemeinerer Anspruch (Anspruch 21) zum Ausdruck. Hier wurde zusätzlich berücksichtigt, dass nur einer der beiden bewegbaren (längs- oder umfangs-bewegten) Körper mit einer elastomeren Schicht an der Oberfläche versehen ist, und der andere der Körper in diese Schicht durch elastisches Verformen der Elastomerschicht eindrückt. Geregelt oder gesteuert kann ebenfalls so verallgemeinert gesehen werden, dass der eine an der Oberfläche nicht elastisch verformte Körper schneller bewegt wird, während der elastisch verformbare Körper, insbesondere die erste Walze (Anspruch 1) keine Geschwindigkeitsveränderung erfährt. Oder anders herum, letzterer elastisch verformbarer Körper eine Reduzierung der Bewegung erfährt und der nicht elastisch verformbare Körper seine Bewegung unverändert beibehält (als gleich bleibende Geschwindigkeit am Umfang, respektive Drehzahl bei einer Walze und Lineargeschwindigkeit bei einer Bahn).
Die unveränderte Geschwindigkeit kann sich aus der Nenndrehzahl des die Walze antreibenden Motors ergeben, die nicht heraufgesetzt werden kann, wenn der Antrieb gut ausgelegt ist, was aber nur eines von mehreren Beispielen darstellt.
Die gesteuerte Veränderung (Anspruch 1) wird in einer allgemeineren Betrachtungsweise (Anspruch 21) zu einer gesteuerten Herabsetzung oder zu einer gesteuerten Heraufsetzung, jeweils bezogen auf den einen oder anderen Körper. Sinngemäß ergibt sich das Ergebnis, welches Anspruch 2 mit Bezug auf Anspruch 1 zum Ausdruck bringt.
In einer Betrachtung nur der Eindrückstelle als Berührstelle ergeben sich zwei Geschwindigkeiten. Nur diese Stelle herausgegriffen und bei einem angenommenen großen Radius, liegen zwei bewegte Körper aneinander an, deren Geschwindigkeiten miteinander in ein bestimmtes Verhältnis gesetzt werden müssen. Das Eindrücken des einen Körpers in den anderen Körper führt zu einer Veränderung der Geschwindigkeit des eingedrückten Körpers im Sinne einer Reduzierung der Umfangs-Geschwindigkeit, so dass beispielsweise ein Druckbild für eine Druckmaschine ohne Verzerrung auf die elastisch nachgiebige Oberfläche übertragen werden kann. Das Druckbild wird dann über die elastomer beschichtete Walze bevorzugt auf die gegenüberliegende Seite bewegt und dort in analoger Weise auf eine Bahn umgesetzt, erneut unter Anwendung der Grundregel der Reduzierung der Geschwindigkeit, aber hier findet keine Messung der Tiefe statt, weil von einer gleichen Tiefe (Eindrücktiefe) ausgegangen wird, wie bei der Erstübertragung des Druckbildes von der zweiten Walze auf die erste Walze.
Naturgemäß kann diese Walze an zwei Stellen ihres Umfangs, meist gegenüberliegend, keine unterschiedlichen Geschwindigkeiten annehmen. Das Druckbild wird dann verzerrungsfrei übertragen, wenn das Eindrücken der oberflächlich nicht verformten Walze gleich tief ist, wie das Eindrücken der Bahn an der bevorzugt gegenüberliegenden Umfangsstelle als zweite Berührstelle.
Letzteres ist indes eine Folge, die sich naturgemäß ergibt, wenn abhängig von der Eindrücktiefe an der ersten Berührstelle eine Veränderung der Bewegung eines der beiden bewegbaren Körper erfolgt.
Wird die Überlegung der Anpassung der Bewegung durch das Eindrücken an der ersten Berührstelle an einem Verhältnis von Drehzahlen oder Umfangsgeschwindigkeiten orientiert, ergibt sich ein Proportionalitätsfaktor (Anspruch 20). Die Walze mit der Elastomerschicht wird um einen ermittelten Proportionalitäts-Faktor langsamer als die andere Walze gedreht, was zum Ausdruck bringt, dass beide Walzen von je einem Antriebsstrang angetrieben werden, welcher jeweils einen Motor speist, der die Drehzahl der jeweiligen Walze festlegt. Auch hier ist die gesteuerte Anpassung über eine Veränderung eines Sollwerts erfolgt, wobei der Sollwert des einen Antriebs gleich bleiben kann und der Sollwert des anderen Antriebs über den Faktor reduziert wird. Der Sollwert ist im Wesentlichen (oder: zumindest) abhängig von einer Eindrücktiefe, wobei die genaue Formel der Einflussnahme auch mehrere Abhängigkeiten von anderen festen Größen haben kann, wie weiter unten näher erläutert ist.
Das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten muss nicht tatsächlich gebildet werden, um die Steuerung vorzunehmen, sondern es kann übertragend so entstanden gedacht werden, dass eine Steuerung in der einen oder anderen Weise daran bemessen wird, dass sich die Geschwindigkeit der mit der Elastomerschicht versehenen Walze nach abwärts verändert, und ein Verhältnis der Geschwindigkeiten dies zum Ausdruck bringt.
Eine Steuerung, bei der das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten oder Drehzahlen zueinander so gesteuert angepasst wird, dass die Walze mit der Elastomerschicht um einen ermittelten Proportionalitätsfaktor langsamer als die andere Walze dreht, erfordert mithin nicht, dass ein Verhältnis tatsächlich in der Steuerung errechnet oder gebildet wird, sondern dass eine erfolgende Veränderung der Geschwindigkeit über das Verhältnis (der Sollwerte oder der realen Drehzahlen) bewertet werden kann. Relevant ist insoweit, dass die ”gesteuerte Anpassung des Verhältnisses” einer Veränderung entspricht, die abhängig von der Eindrücktiefe der zweiten Walze in die erste Walze ist (in der Terminologie des Anspruchs 1).
Eine Umschreibung über einen Gesamtfaktor der Geschwindigkeit nimmt Anspruch 30 vor. Der Faktor kann GA oder f_x heißen. Hier ist die an ihrem Walzenumfang nachgiebigere Walze um einen Gesamtfaktor langsamer, als die andere Walze (mittleres Merkmal), wobei die Anpassung der Sollwerte von der genannten Eindrücktiefe der anderen Walze in die an ihrem Walzenumfang nachgiebigere Walze ist (letztes Merkmal). Der Faktor und die Angabe, dass der Sollwert der einen Walze im Verhältnis zur anderen Walze eine langsamer drehendere nachgiebigere Walze ergibt, erfasst auch den Zustand, dass die nicht nachgiebige Walze schneller dreht.
Auch hier ist der bestimmte Faktor der Relation der beiden Sollwerte nicht so zu verstehen, dass er in der Regelschaltung tatsächlich berechnet wird. Er kann natürlich in der Regel- und der Steuereinrichtung berechnet werden, um die Anpassung vorzunehmen, aber der Wortlaut der unabhängige Ansprüche soll auch solche Änderungen von Drehzahlen erfassen, bei denen keine Berechnung des Verhältnisses der Drehzahlen erfolgt, aber die angegebene Richtung der Änderung abhängig von der Eindrücktiefe der einen in die andere Walze sich ergibt.
Bevorzugt ist die erste Walze eine Auftragswalze (Anspruch 3) und sie trägt an ihrem Umfang eine Elastomerschicht. Diese macht sie an der Oberfläche nachgiebiger, als die Rasterwalze (Anspruch 4), welche auf ihrer Oberfläche keine nachgiebige Schicht oder Lage trägt.
Die Auftragswalze wird in ihrer Drehzahl abhängig von der Eindrücktiefe herabgesetzt (Anspruch 5), was eine bevorzugte Ausgestaltung ist.
Der physikalische Vorgang des Eindrückens tritt an der Berührstelle als Kontaktbereich auf (Anspruch 6). Durch die einwirkende Kraft der Rasterwalze (Anspruch 4) wird die Elastomerschicht zusammengedrückt. Die Entspannung der Elastomerschicht außerhalb der Berührstelle, hier der ersten Berührstelle zwischen den beiden Walzen ”Auftragswalze” und ”Rasterwalze”, sorgt gleichwohl dafür, dass die Oberfläche der Auftragswalze an der Berührstelle gelängt wird. Insbesondere ist das eine Verlängerung des effektiven Walzenumfangs der Auftragswalze (Anspruch 3) oder wirkungsmäßig gesprochen eine Verlängerung oder Vergrößerung des Durchmessers oder Radius' der Auftragswalze.
Die genannten Ansprüche 3 bis 6 sind Ausführungsformen des allgemeineren Anspruchs 1.
Die Eindrücktiefe wird bevorzugt gemessen. Die Eindrücktiefe wird dabei an der tiefsten Stelle eines gebildeten Eindrückprofils in die Elastomerschicht gemessen (Anspruch 7). Die Eindrücktiefe reduziert sich von ihrer tiefsten Stelle zu beiden Seiten hin. Alternative Bestimmungen können über den Abstand der Walzenachsen erfolgen (Anspruch 31).
Nähere Angaben zu der mathematischen Funktion, welche die Einflussnahme der Veränderung der Bewegung vornimmt, finden sich in den Ansprüchen 8 bis 12.
Diese Ansprüche beanspruchen physikalische Zusammenhänge, keine mathematisch hochgenauen Funktionen, und gehen natürlich von einigen Näherungen aus, die bei der Steuerung der Bewegungsveränderung abhängig von der Eindrücktiefe gemacht werden. Der Rechenaufwand und der Betrachtungsaufwand werden so angemessen herabgesetzt, bei gleichzeitig voll funktionsfähiger praktischer Realisierung.
Der genannte Gesamtfaktor, welcher die erste Drehzahl der ersten Walze (welche die elastomere Schicht am Umfang trägt) beeinflusst, kann in drei hauptsächliche Komponenten zerlegt werden. Eine mathematische Funktion bleibt gleichwohl bestehen (Anspruch 8), wenn die drei Hauptkomponenten dieses Gesamtfaktors als Unterkomponenten oder ”Faktoranteile” benannt werden (Anspruch 9).
Rechnerisch kann dabei von einem Sollwert ausgegangen werden, welcher der zweiten Walze (derjenigen, welche an der Oberfläche nicht elastomer verformbar ist) vorgegeben wird. Ein Regler und ein Stellglied, wie auch ein Motor sowie ein mechanisches Getriebe bilden den ganzen Antriebsstrang. Ein vergleichbares System findet sich auch bei der genannten ersten Walze, welche die Elastomerschicht am Umfang trägt. Dieser Strang soll ”erster Strang” genannt werden, passend zu der ersten Walze, hingegen wird der die nicht elastomer verformbare Walze betreibende Antriebsstrang ”zweiter Antriebsstrang” genannt, obwohl von ihm der Grundsollwert der Drehzahl ausgeht.
Der Sollwert dieses zweiten Antriebsstrangs wird durch zwei, bevorzugt drei Anteile des Gesamtfaktors beeinflusst und steuert dann den ersten Antriebsstrang an (Anspruch 9).
Ein Faktoranteil hängt von der Eindrücktiefe in die Elastomerschicht ab (Anspruch 9, erstes Merkmal, Anspruch 1). Mit dem Faktoranteil, der zumindest vorhanden ist, wird der Einfluss der effektiven Umfangsänderung der ersten Walze berücksichtigt. Dieser Faktoranteil ist abhängig von der Stärke der Elastomerschicht und der Eindrücktiefe. Er kann auch gegenüber ”1” angegeben werden, beispielsweise als Faktoranteil f1 = [1 – r1/S]. Er erreicht schnell größere Werte, durch die er auch schnell einflussreicher wird, beispielsweise im Vergleich zum zweiten Faktoranteil.
Der genannte Faktoranteil wirkt mit Bezug auf die Drehzahl der ersten Walze entgegengesetzt zu einem dritten Faktoranteil, der weiter unten erläutert ist.
Der zweite Faktoranteil (zweites Merkmal, Anspruch 9) ist ein Verhältnis der Radien der beiden Walzen (oder das Verhältnis der Durchmesser der beiden Walzen). Dieses Basisverhältnis bestimmt die Drehzahl jeder der beiden Walzen im Wesentlichen und ergibt sich aus dem an sich fixen Verhältnis der Radien. Dieser zweite Faktoranteil würde zur Steuerung der sich an der Berührstelle berührenden Walzen ausreichen, wenn keine der beiden Walzen in der Berührstelle nachgiebig wäre. Nachdem dies nicht der Fall ist, wird der genannte erste Faktoranteil zusätzlich verwendet, der dazuhin vorteilhaft von der Eindrücktiefe abhängig ist. Bei einer prozentualen Angabe ist es ein Verhältnis der Eindrücktiefe zur unveränderten, also nicht eingedrückten Stärke der Elastomerschicht außerhalb der Berührstelle als Bezugsgröße.
Ein bevorzugt noch hinzuzunehmender dritter Faktoranteil (Anspruch 9, drittes Merkmal) berücksichtigt eine Radiusveränderung der ersten Walze durch das Eindrücken in die Elastomerschicht dieser ersten Walze (veranlasst durch die genannte zweite Walze). Die Eindrücktiefe der zweiten Walze in die Elastomerschicht der ersten Walze bewirkt eine Reduzierung des wirksamen Radius' der ersten Walze. Dieser Faktoranteil verursacht eine Erhöhung der erforderlichen Drehzahl der ersten Walze, um die Umfangs-Geschwindigkeiten (also die Bahngeschwindigkeiten) an der Berührstelle) gleich zu halten (kein Schlupf soll auftreten).
Die Auswirkungen dieses dritten Faktoranteils auf die Drehzahl sind indes nur gering, weil die Eindrücktiefe in Relation zum Radius der ersten Walze klein ist, kann also in erster Näherung auch als ”Eins” angesetzt werden, ist aber bevorzugt ebenfalls ein Faktoranteil, welcher den Gesamtfaktor bestimmt, der nach Anspruch 1 zumindest von der Eindrücktiefe der anderen der beiden Walzen in die Elastomerschicht der ersten Walze bestimmt wird.
Eine genaue Bestimmung dieses Faktoranteils liegt in einer Relativangabe des Radius' dividiert durch die Differenz aus Radius und Eindrücktiefe, welche Differenz im Wesentlichen dem Radius entspricht, wenn dieser groß gegenüber der Eindrücktiefe ist. Daraus ergibt sich in erster Näherung das Verhältnis von Eins.
Eine nähere Umschreibung der einzelnen Faktoranteile findet sich in den Ansprüchen 10 bis 12.
Der zweite Faktoranteil steht im Zähler des Gesamtfaktors GA oder f_x oder wirkt multiplikativ auf den Gesamtfaktor ein, welcher die gesteuerte Herabsetzung als Veränderung des Sollwertes für die erste Walze bewirkt. Dies gilt auch für die Eindrücktiefe des ersten Faktoranteil, der den Haupteinfluss durch das elastische Verformen im Bereich der Berührstelle kompensiert (Anspruch 10).
Die Eindrücktiefe ist beim dritten Faktoranteil ist im Nenner angesiedelt (Anspruch 11), wobei er keinen großen Einfluss auf die gesteuerte Veränderung der Drehzahl über den Sollwert der ersten Walze bewirkt. Er ist nahezu ”Eins”. Er ist ein zusätzlich möglicher Faktor, kein zwingend notwendiger Faktor. Er verbessert das durch Verwendung des ersten Faktoranteils erhaltene Ergebnis, hingegen würde nur die Verwendung des ersten Faktoranteils auch zur grundsätzlichen Kompensation des Einflusses des Eindrückens an der Berührstelle ausreichen.
Der erste Faktoranteil überwiegt als Einfluss der Umfangsverlängerung also den Einfluss des genannten dritten Faktoranteils, um den Sollwert oder die Drehzahl der ersten Walze herabzusetzen (Anspruch 12).
Bevorzugt ist der Walzenantrieb als Steuerungsvorrichtung oder als Verfahren zur Steuerung Gegenstand einer Druckmaschine (Anspruch 13); dies gilt besonders mit Bezug auf die konkret genannten Walzen (Auftragswalze und Rasterwalze, Ansprüche 3 bis 6).
Ausführungsformen betreffen die Stärke der Elastomerschicht, welche im Wesentlichen 10 mm bis 20 mm stark sein kann (Anspruch 14) in einer Bandbreite aber bis herab zu zumindest 1,5 mm stark sein kann, um die Verformung an der Berührstelle zu ermöglichen.
Ein zweiter Kontaktbereich (Anspruch 15) tritt hinzu, an welchem das aufgenommene Druckbild aus dem ersten Kontaktbereich an eine Bahn wieder abgegeben oder weitergegeben wird. Auch hier steht eine einwirkende Kraft zur Verfügung, die indes nicht gemessen wird. Auch hier tritt eine Längung der Oberfläche der Auftragswalze bei der Druckmaschine ein (Anspruch 5), welche Längung sich in der ersten Berührstelle (Anspruch 1) ebenso ergeben hat. Das Druckbild kann so 1:1 und ohne Verzerrungen übertragen werden.
Der Unterschied zu der Berührstelle zwischen zwei Walzen und zwischen einer Walze und einer Bahn liegt in erster Näherung nur bei der Annahme eines gegen unendlich gehenden Radius', um die Bahn begrifflich auch als eine Walze anzusehen, deren Durchmesser unendlich ist. Die Bahn besitzt dann eine lineare Geschwindigkeit, welche der Umfangsgeschwindigkeit der Rasterwalze in/an der ersten Berührstelle entspricht, hier bezogen auf die zweite Berührstelle (Anspruch 15).
Diese Betrachtung des Anspruchs 15 bezogen auf Anspruch 5 (bei der Druckmaschine mit Rasterwalze und Auftragswalze) kann auch verallgemeinert werden, wenn nicht zwingend eine Druckmaschine betrachtet wird (Anspruch 1). Eine entsprechende Festlegung ergibt sich aus Anspruch 16. Es müssen nicht zwingend Druckbilder übertragen werden, sondern es soll generell eine physikalische Kopplung von Walzen und Bahnen sein, von denen eine elastisch nachgiebige Oberfläche besitzt. Unterschieden werden dabei die erste und die zweite Berührstelle, welche indes physikalisch gleich betrachtet werden können, da sie gleiche Eindrücktiefen besitzen.
Bei der Betrachtung allgemein bewegbarer Körper (Anspruch 21) kann die Bewegung eine lineare oder eine Umfangsbewegung sein, und die Körper können Walzen oder Bahnen sein (Anspruch 22). Die Elastomerschicht ist bevorzugt auf der Walze angeordnet. Die längs-bewegte Bahn ist dabei dieser ersten Walze gegenüber nicht nachgiebig, was durch eine Relativbeziehung zum Ausdruck bringen soll, dass diese Bahn an der Oberfläche schon eine gewisse Nachgiebigkeit besitzen kann, die aber gering ist im Vergleich zu der eigentlichen Elastizität der Oberfläche der ersten Walze (Anspruch 22).
Bevorzugt ist die erste Berührstelle zwischen zwei Walzen angeordnet (Anspruch 23), welche die beiden Körper bilden. Es gibt bevorzugt eine zweite Berührstelle zwischen Walze und längs-bewegter Bahn, welche dann die zwei Körper bilden (Anspruch 12, mit mehreren Alternativen, besonders bezogen auf Anspruch 22).
Ausgestaltungen von bevorzugten Regelcharakteristiken der Regler für die erste bzw. andere Walze (Anspruch 1) ergeben sich aus den Ansprüchen 17 bis 19.
Eine genauere Betrachtung der einzelnen Faktoren des Gesamtfaktors ergibt sich aus 3, auf die hier verwiesen wird.
Eine genauere Betrachtung der mathematischen Faktoranteile an einem Gesamtfaktor soll in erster Näherung von einigen Annahmen ausgehen, die zur Vereinfachung gemacht worden sind.
Das Elastomermaterial verändert angenommener maßen sein Volumen unter der Druckeinwirkung nicht. Das an der Oberfläche befindliche elastomere Material wird also bei der Reduzierung auf beispielsweise die halbe Stärke auf im Wesentlichen die doppelte Länge ausgebreitet, respektive ausgewalzt, wenn zwei Walzen angenommen werden. Dieser Effekt kann auch als ”Pizzateig-Effekt” bezeichnet werden, bei welchem Vergleich das Auswalzen eines Pizzateigs und somit sein Längen vergleichend herangezogen wird. Dies würde der zweiten Berührstelle entsprechen, bei der eine elastisch nachgiebige Walze eine nicht elastisch nachgiebige Bahn berührt.
An den Rändern der Berührstelle wird der Auswölbungseffekt als vernachlässigbar angenommen. Dies geschieht in Relation zur Stärke der Gummischicht, die in Ausführungsbeispielen bei im Wesentlichen 10 mm bis 20 mm liegt.
Weiterhin wird angenommen, dass kein dynamisches Durchrutschen und kein dynamisches Durchfließen von Material zwischen den sich berührenden Körpern an der Berührstelle stattfinden, insbesondere nicht zwischen den beiden Walzen (Anspruch 3, 4).
Diese Annahmen erläutern die Möglichkeit, vereinfachend nur die Eindrücktiefe als Einflussfaktor in die gesteuerte Veränderung der Drehzahl einer der Walzen einfließen zu lassen.
Bei dem Regelungskonzept (Anspruch 17) zu jeweils einem Regler, Stellglied sowie Maschine und Getriebe für jede der Walzen, respektive bewegten Körper (Anspruch 21) ist anzumerken, dass dieses nur eine konzeptionelle Realisierung ist. Ein jeweiliger Regler mit Stellglied beinhaltet dabei jeweils einen Drehzahlregler (Anspruch 19). Bevorzugt ist kein übergeordneter Lageregler (als Winkelregler bei drehbaren Walzen) vorgesehen, vielmehr eine Vorsteuerung (Anspruch 18, 19). Mit der Vorsteuerung kann ebenfalls abhängig von der Eindrücktiefe eine die Walkarbeit in der Berührstelle kompensierende Einflussnahme vorgenommen werden (Anspruch 19a).
Die Art der Steuerung durch die bevorzugten Regler (Anspruch 17, 18, 19 und 27 bis 29) bilden das best-geeignete Regelungskonzept, welches weitgehend Vorteile vereint und Nachteile ausgleicht, ist gleichzeitig aber nicht das einzig mögliche Regelungskonzept.
Ebenfalls mehrere Konzepte gibt es für die Erfassung der Eindrücktiefe als Einfluss nehmender Messwert. Eine Erfassung erfolgt über eine Messung der Position der Walzenachsen, die in der Regel mit hoch auflösenden Positionserfassungen ausgeführt sind (Anspruch 31). Hier sind ohnehin Verstelleinrichtungen für die Walzenachsen vorgesehen, so dass ein schon vorhandener Messwert für jede der Walzenachsen gemeinsam zu der Bestimmung der Eindrücktiefe führen kann.
Aus den Achspositionen und den geometrischen Daten der Walzen lässt sich die Eindrücktiefe rechnerisch bestimmen. Eine Messung und eine Rechnung wirken hier zusammen.
Ausgegangen werden kann hierbei von einer Null-Position, die in idealer Weise der Achsabstand ist, an dem sich beide Walzen, allgemeiner: die beiden bewegten Körper, so berühren, dass keine Verformung auftritt und die erste Berührstelle nur eine Berührstelle ist, bei der noch keine elastische Verformung der Oberfläche der elastisch verformbaren Walze stattfindet. Das Berühren, oder das bloße Berühren kann dadurch getestet werden, dass Papierblätter einer bestimmten Stärke zwischen die Walzen gelegt werden, und die Walzenposition als Null-Position dann erreicht ist, wenn sich das Papierblatt gerade nicht herausziehen lässt.
Erfahrungen zeigen, dass die Elastomerschicht im Betrieb durch Temperatur- und Feuchtigkeit etwas aufquillt. Dieser Effekt kann im Betrieb in die Werte S(Elastomerdicke) und x(Eindrücktiefe) eingerechnet werden, um eine Adaption zu erreichen.
Die Erfindung(en) werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild von zwei Walzen 10, 20 und ihrem jeweiligen Antriebsstrang, einschließlich der Sollwertvorgabe 15, 16 für die elastisch verformbare Walze 10, die ein Druckbild auf eine längs-bewegte Bahn 30 überträgt.
2 ist eine Ausschnittsvergrößerung der Berührstellen der elastischen nachgiebigen Walze 10 und eine Darstellung der durch das Eindrücken der nicht verformbaren Walze 20 scheinbar vergrößerten Umfangslänge der Walze 10. Als solches ist 2 eine vergrößerte Darstellung des rechten Randbereichs der 1.
3 zeigt den Gesamtfaktor abhängig von zumindest drei Einzelfaktoren, wobei die erste Walze 10 die elastische nachgiebigere Walze ist, auch versehen mit dem Index A, und die zweite Walze 20 die nicht elastisch nachgiebige Walze ist, welche auch den Index R trägt (angelehnt an die Rasterwalze und die Auftragswalze, für den Spezialfall der Druckmaschine).
4 ist eine Ausschnittsvergrößerung der zweiten Berührstelle K2 aus 2, bei der Übertragung eines beispielsweise Druckbilds von der elastisch nachgiebigen Walze 10 auf die längs-bewegte Bahn 30. Die Eindrücktiefe ist r1. Die Gesamtdicke der elastomeren Schicht 11 ist S. Auch hier ist die Tiefe an der tiefsten Stelle gemessen, obwohl die Formen der Eindrückung etwas unterschiedlich sind.
1 veranschaulicht die Regelungsstruktur mit einem Regelbereich 80, der aus zwei Regelstrukturen 81, 82 besteht. Die Regelstruktur 82 steuert den ersten Strang, wobei eine Drehzahl an dem Summierer 24a vorgegeben wird. Ein PI-Regler 24 steuert einen Pulsbreitenmodulator 23 enthält, der einen Motor 22 ansteuert, der hier ein Getriebe mit der Walze 20, als Beispiel bei einer Druckmaschine als Rasterwalze ausgebildet, ansteuert. Der Motor 22 hat einen Messgeber 22a, welcher die Drehzahl erfasst, welche auf die Summierstelle 24a rückgeführt wird, um eine Regeldifferenz zu erzeugen, welche dem genannten Drehzahlregler 24 zugeführt wird.
Von der Sollwert-Vorgabe 15, welche der Summierstelle 24a vorgegeben wird, wird auch der Sollwert für den zweiten Strang 81 vorgegeben. Dieser Strang besteht auch aus einem Drehzahlregler 14, einem Stellglied mit Pulsbreitensteuerung 13 (als ”Antriebsregler”) und einem Motor 12, der ebenfalls über einen Drehzahl-Messgeber 12a auf die Summierstelle 14a rückgekoppelt ist. Hier wird eine Regeldifferenz erzeugt, welche dem Drehzahlregler 14 vorgegeben wird. Der Motor 12 steuert über ein Getriebe die erste Walze 10, welche für den Anwendungsfall der Druckmaschinen die Auftragswalze ist.
Unterhalb der Auftragswalze, welche die Elastomerschicht 11 auf dem Umfang trägt, ist die nicht-elastische Bahn 30, welche entlang des Pfeils v30 bewegt wird.
Über die Vorgabe von Sollwerten, die hier in der Regelstruktur 82 mit einem Lagewert und Vorgaben arbeitet, gemeinsam mit 25 bezeichnet, soll nichts Detaillierteres ausgeführt werden, da diese Vorgabe eines Sollwertes für eine Drehzahl für den Fachmann keine besonderen Schwierigkeiten aufweist. Erwähnt werden soll lediglich, dass ein Sollwert n_set vorgegeben wird, dem eine Vorsteuerung aus einem Steuerglied 25a aufgeschaltet wird. Das sich ergebende Signal 15 ist der Sollwert für die Drehzahl der oberen Walze 20 (rechts im Bild).
In dem zweiten Strang wird der Sollwert 15, welcher dem Sollwert des ersten Strangs entspricht, über eine Anpassungsstelle 16averändert. Diese multiplikativ einwirkende Anpassung über den Gesamtfaktor f_x ist die Abhängigkeit von der Eindrücktiefe r1, wie sie in den folgenden Figuren erläutert wird. Dadurch entsteht ein modifizierter Sollwert 16b für die Drehzahl, welche der Summierstelle 14a vorgegeben wird, abgezogen wird die Ist-Drehzahl der an der Oberfläche nachgiebigen Walze 10, so dass eine Regeldifferenz ausgeregelt werden kann.
Ebenfalls eine Vorsteuerung über das Additionsglied 17a erfolgt vor dem ”Antriebsregler” mit der Pulsbreitensteuerung 13 für den Motor 12. Hier wird die Walkarbeit kompensiert, durch Vorgabe eines von der Eindrücktiefe r1 abhängigen Drehmomentes.
Für den rechten Randbereich der 1 soll auf die 2 verwiesen werden.
2 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der zwei Walzen 20, 10 und der Bahn 30. Diese sind an dem Beispiel einer Druckmaschine oder Druckereimaschine orientiert, aber darauf keineswegs beschränkt, sondern erfassen alle Arbeitsverfahren, bei denen die beiden Walzen miteinander an einer Berührstelle und die an der Oberfläche nachgiebigere Walze 10 an der anderen Berührstelle mit der Bahn 30 in Verbindung stehen. Die Eindrücktiefe ist an der Berührstelle der beiden Walzen mit r1 benannt, was durch das Eindrücken in die runde Oberfläche mit gegenläufiger Krümmung deutlich wird. Die beiden Walzen stehen ohne Schlupf miteinander in Verbindung, so dass im Berührungsbereich, der dunkel dargestellt ist, eine Längung des Umfangs eintritt und anschaulich eine Vergrößerung des Walzendurchmessers, was mit der gestrichelt eingezeichneten größeren Walze 10' verdeutlicht wird. Sie trägt die dünnere Elastomerschicht 11', welche nur noch die Stärke oder Dicke besitzt, die nach der Eindrücktiefe r1 von der ursprünglichen Stärke S der Elastomerschicht verbleibt.
Die obere Berührstelle als Kontaktbereich K1 und die untere Berührstelle als Kontaktbereich K2 sind symmetrisch orientiert, also gegenläufig. Die Eindrücktiefe r1 entspricht der Eindrücktiefe r2, wobei lediglich die Materialbahn langgestreckt und linear bewegt v30 ist, ohne eine Krümmung aufzuweisen, und in die elastomere Schicht 11 ebenfalls eindrückt, nur mit einem anderen Profil. Das Profil ist flacher ausgestaltet, als das Profil der oberen Eindrückstelle K1. Gleichwohl ist die tiefste Stelle, die hier mit dem Pfeil S-r2 benannt ist, so ausgebildet, dass die Längung zumindest im Wesentlichen gleich ist.
Die Längung an der Eindrückstelle K1 entspricht der Längung an der Eindrückstelle K2. Die Übergangszonen außerhalb dieser Eindrückstelle, in der beispielsweise das Druckbild übertragen wird, ist anders geformt, entformt sich elastisch wieder in den ursprünglichen Zustand während der Bewegung und erlaubt gleichwohl die Betrachtung nur der beiden Eindrückstellen, bei denen jeweils das Druckbild beim Auftragen auf die Auftragswalze 10 gestreckt wird und beim Auftragen auf die Bahn 30 (bezogen auf den Anwendungsfall der Druckereimaschinen, aber nicht hierauf beschränkt) ebenfalls gestreckt wird.
In dem Bereich zwischen den beiden Eindrückstellen K1 und K2 tritt eine Stauchung des Druckbildes ein, was symbolisch durch den Faktor a dargestellt wird.
Die beiden Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen 10' und 20 sind gleich. Die Winkelgeschwindigkeiten sind entsprechend unterschiedlich.
Abhängig von der zu messenden Eindrücktiefe r1 wird der Gesamtfaktor f_x nach Antriebsstruktur 81 bei der Vorgabe des modifizierten Sollwertes 16b berücksichtigt. Ebenso wird diese Eindrücktiefe bei der Vorsteuerung für die Walkarbeit als Vorsteuerung nach dem Drehzahlregler 14 verwendet.
Die Messung der Eindrücktiefe kann durch einen Achsabstand ermittelt werden, welcher zwischen den beiden Zentren Z10 und Z20 besteht.
Abhängig von der Eindrücktiefe wird die Drehzahl 16b als Sollwert herabgesetzt. Dies entspricht einem herabgesetzten Verhältnis des Drehzahl-Sollwertes 16b zu dem Sollwert 15. Das Verhältnis selbst muss nicht in der Regelstruktur berechnet werden, sondern kann als anschauliche Veränderung einer der Drehzahlen betrachtet werden (rein rechnerisch, nicht mit regelungstechnischem Einfluss behaftet).
Die Bildung der mathematischen Funktion des Gesamtfaktors f_x oder GA, wobei diese abhängig von r1 als Eindrücktiefe ist, ergibt sich aus 3. 4 bildet dabei die zweite Eindrückstelle K2 herausvergrößert ab. Hier sind die zwei Bahngeschwindigkeiten v10 und v30 als Umfangs-Geschwindigkeit und als Bahngeschwindigkeit der Bahn 30 dargestellt. Sie sollen gleich sein, ebenso wie die beiden Geschwindigkeiten als Umfangsgeschwindigkeiten an der ersten Berührstelle K1.
Die drei Einfluss nehmenden Einzelfaktoren f1, f2 und f3 ergeben sich aus der mathematisch dargestellten Schreibweise.
Ein Einflussfaktor ist x, wobei x dem Faktor r1 entspricht. Dieser ergibt den Faktor 1, wenn keine Eindringtiefe vorliegt. Bei einer vorliegenden Eindringtiefe r1 > 0 wird dieser Faktoranteil kleiner als 1 und reduziert die Antriebsdrehzahl (den Sollwert für die Walze 10) abhängig der Eindringtiefe r1. Wenn r1 > 0 wird, weichen f₁ und f₃ von Eins ab.
Der andere Faktor ist bekannter Natur, er errechnet sich aus dem Verhältnis der Radien der beiden Walzen, dies ist Faktor f2.
Der weitere Faktoranteil f3 hat den Einfluss der Eindringtiefe im Nenner, ist aber bezogen auf den Radius (oder den Durchmesser) der an der Oberfläche nachgiebigen Walze 10, und hier von nur geringem Einfluss, weil dieses Verhältnis nahezu ”Eins” wird. Das Verhältnis wird größer als ”Eins”, wenn eine Eindringtiefe vorhanden ist, aber nur unwesentlich. Viel stärker ist der Faktoranteil f1.
Alle Faktoranteile f1 bis f3 werden zu GA multipliziert. Multipliziert mit der Drehzahl für die Walze 20, hier als n_R dargestellt, ergibt sich der Sollwert für die Walze 10, hier mit n_A dargestellt.
Nicht dargestellt ist die Messung des Abstandes der Zentren Z10 und Z20 für die Ermittlung der Eindringtiefe. Diese Abstandsmessung und Positionsmessung ist aus vorhandenen Maschinen zu übernehmen. Nicht dort zu entnehmend ist die Messung der Eindringtiefe und der Einfluss der Eindringtiefe auf den ersten Antriebsstrang mit der Regelstruktur 81.
So wird erreicht, dass bei gleich bleibender Drehzahl (oder Umfangsgeschwindigkeit) der oberen Walze 20 und bei ihrem Eindrücken in die elastomere Schicht 11 der unteren Walze 10 kein Schlupf an der Berührstelle entsteht, weil die Drehzahl 16b der nachgiebigen Walze 10 herabgesetzt wird, und diese Herabsetzung eine gesteuerte Herabsetzung abhängig von der Eindrücktiefe r1 ist, wie das in genauer Darstellung von den Gleichungen der 3 erläutert ist.
Es sei nochmals erwähnt, dass die Anwendung bei Druckmaschinen nur ein spezifisches Beispiel herausgreift, und die Walzen bei der Druckmaschine mit Rasterwalze und Auftragswalze sowie Bahn benannt sind, aber auch anderweitige Anwendungen dieser Regelsystematik, abhängig von der Eindrücktiefe in eine elastomere Oberfläche einer Walze 10, möglich sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3239114 A [0009]
- US 2036835 A [0009]
- DE 625327 [0009]
- DE 4335282 A [0009]

Claims

Steuerung für einen Walzenantrieb mit zumindest zwei drehbaren Walzen (10, 20), die sich bei ihrer Rotationsbewegung an einer Berührstelle (K1) berühren und eine erste (10) der beiden Walzen eine Elastomerschicht (11) auf ihrer Oberfläche trägt; wobei – während der Rotationsbewegung im Bereich der Berührstelle (K1) der beiden Walzen (10, 20) eine elastische Verformung der Elastomerschicht (11) eintritt; – mit einer Regel- oder Steuereinrichtung (81) eine Drehzahl der ersten Walze (10) zur Angleichung der Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen (10, 20) an der Berührstelle (K1) gesteuert herabgesetzt wird oder herabsetzbar ist; – die gesteuerte Herabsetzung einer Veränderung eines Sollwertes für die erste Walze (10) entspricht, die abhängig von zumindest einer Eindrücktiefe (r1) der anderen der beiden Walzen (20) in die Elastomerschicht (11) der ersten Walze ist.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei sich die gleichen Zusammenhänge bei einem Abrollen einer elastischen Walze (10, 11) auf einer planen, harten Oberfläche (30), insbesondere einer bewegten Bahn oder einer Holzplatte, oder auch umgekehrt bei einem Abrollen einer nicht elastischen Walze (20) auf einem elastischen Material, insbesondere bei einem Bedrucken einer in Längsrichtung bewegten Gummimatte, analog ergeben.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei die erste der drehbaren Walzen (10, 20) eine Auftragswalze (10) ist, welche die Elastomerschicht als äußere Umfangsschicht trägt.
Steuerung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die zweite der beiden Walzen (10, 20) eine Rasterwalze (20) ist, welche auf ihrer Oberfläche keine nachgiebige Schicht oder Lage trägt.
Steuerung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die Auftragswalze (10) in ihrer Drehzahl abhängig von der Eindrücktiefe (r1) herabgesetzt wird.
Steuerung nach Anspruch 5, wobei die Elastomerschicht (11) an der Berührstelle als Kontaktbereich (K1) durch eine einwirkende Kraft der Rasterwalze (20) zusammengedrückt wird, und trotz einer Entspannung der Elastomerschicht außerhalb der Berührstelle (K1) an der Berührstelle eine Längung der Oberfläche der Auftragswalze (10) erfolgt, insbesondere als eine Verlängerung des effektiven Walzenumfangs der Auftragswalze (10).
Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Eindrücktiefe (r1) die tiefste Stelle eines Eindrückprofils der Elastomerschicht (11) ist.
Steuerung nach Anspruch 7, wobei dies als mathematische Funktion (f(r1)) dargestellt wird, oder berechnet wird.
Steuerung nach einem der vorigen Ansprüche, wobei ein Sollwert (16b) der Drehzahl der ersten Walze (10) durch zumindest zwei, bevorzugt drei Anteile eines Gesamtfaktors (f_x) und die Drehzahl der anderen Walze (20) bestimmt wird, wobei – ein erster Faktoranteil von der Eindrücktiefe in die Elastomerschicht (11) abhängt (1 – r1/S); – ein zweiter Faktoranteil das Verhältnis der Radien (R20/R10) der beiden Walzen (20, 10) beinhaltet; – bevorzugt ein dritter Faktoranteil eine Radiusveränderung (R10 – r1) der ersten Walze (10) durch das Eindrücken in die Elastomerschicht (11) umfasst, insbesondere als Kehrwert (R₁₀(R₁₀ – r₁)
Steuerung nach Anspruch 9, wobei der erste oder zweite Faktoranteil im Zähler steht.
Steuerung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, wobei der dritte Faktoranteil im Nenner steht.
Steuerung nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 11, wobei der erste Faktoranteil als Einfluss einer Umfangsverlängerung überwiegt, um den Sollwert (16b) oder die Drehzahl der ersten Walze (10) herabzusetzen.
Steuerung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Walzenantrieb Bestandteil einer Druckmaschine ist.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Elastomerschicht (11) zumindest 1,5 mm stark ist, insbesondere als eine dicke Schicht (S) im Wesentlichen 10 mm bis 20 mm stärk ist.
Steuerung nach Anspruch 5, wobei die Elastomerschicht (11) an einer weiteren Berührstelle als zweiter Kontaktbereich (K2) durch eine einwirkende Kraft einer bewegten Bahn (30) zusammengedrückt wird, und trotz einer Entspannung der Elastomerschicht außerhalb der zweiten Berührstelle (K2) an dieser Berührstelle eine Längung der Oberfläche der Auftragswalze (10) erfolgt, insbesondere als eine Verlängerung des effektiven Walzenumfangs der Auftragswalze (10), wobei die Bahn (30) eine lineare Geschwindigkeit besitzt, welche der Umfangsgeschwindigkeit der Rasterwalze (20) an der ersten Berührstelle (K1) entspricht.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Elastomerschicht (11) an einer weiteren Berührstelle als zweiter Kontaktbereich (K2) durch eine einwirkende Kraft einer bewegten Bahn (30) zusammengedrückt wird, und trotz einer Entspannung der Elastomerschicht außerhalb der zweiten Berührstelle (K2) an dieser Berührstelle (K2) eine Längung der Oberfläche der ersten Walze (10) erfolgt, insbesondere als eine Verlängerung des effektiven Walzenumfangs, wobei die bewegte Bahn (30) eine lineare Geschwindigkeit (v30) besitzt, welche der Umfangsgeschwindigkeit der zweiten Walze (20) an der ersten Berührstelle (K1) entspricht.
Steuerung nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei beide Walzen (10, 20) über einen Antriebsstrang mit jeweils Regler und Stellglied (81, 82), sowie Maschine (Motor) und Getriebe angetrieben werden bzw. antreibbar sind.
Steuerung nach Anspruch 17, wobei keine Lageregler als Winkelregler in den beiden Reglern (81, 82) enthalten sind, insbesondere auch kein Regler für ein Drehmoment der Maschinen, oder die Regelung ohne Berücksichtigung einer Drehmomentvorsteuerung für die Walkarbeit erfolgt.
Steuerung nach Anspruch 17 oder 18, wobei ein jeweiliger Drehzahlregler (14, 24) enthalten ist, insbesondere der Drehzahlregler (14) im Antriebsstrang (81) für die erste Walze (10) mit einer Vorsteuerung (17) zur Kompensation von Walkarbeit in/an der zumindest einen Berührstelle (K1) versehen ist.
Verfahren zur Drehzahlsteuerung von Walzen bei einer Druckmaschine, in der zumindest zwei drehbare Walzen (10, 20) sich bei einer Rotationsbewegung berühren, und eine der Walzen an ihrem Walzenumfang eine nachgiebige Elastomerschicht (11) trägt, wobei – im Bereich einer Berührstelle (K1) der beiden Walzen (10, 20) eine elastische Verformung der Elastomerschicht (11) eintritt; – mit einer Regel- oder Steuereinrichtung (80; 81, 82) Drehzahlen oder Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen (10, 20) im Verhältnis zueinander so gesteuert angepasst werden, dass die Walze (10) mit der Elastomerschicht (11) um einen ermittelten Proportionalitätsfaktor (f_x) langsamer als die andere Walze (20) dreht; – die gesteuerte Anpassung einer Veränderung von Sollwerten der beiden Walzen (10, 20) im Verhältnis zueinander entspricht, das im Wesentlichen abhängig von einer Eindrücktiefe (r1) der anderen Walze (20) in die Elastomerschicht (11) ist.
Verfahren zur Steuerung eines Antriebs von zwei bewegten Körpern, wobei sich die zwei bewegbaren Körper (10; 20, 30) während ihrer Bewegung an einer Berührstelle (K1, K2) berühren und ein erster (10) der beiden Körper eine Elastomerschicht (11) an der Oberfläche trägt, wobei – während der Bewegung im Bereich der Berührstelle (K1, K2) der beiden Körper (10; 30, 20) eine elastische Verformung der Elastomerschicht (11) eintritt; – eine Regel- oder Steuereinrichtung (80) eine Bewegung eines der Körper (10, 20) zur Angleichung der Geschwindigkeiten der beiden Körper (10; 20, 30) an der Berührstelle (K1, K2) gesteuert verändert wird; eine Bewegung des zweiten Körpers (20, 30) entsprechend heraufgesetzt wird oder des ersten Körpers herabgesetzt wird; – die gesteuerte Herabsetzung oder Heraufsetzung einer Veränderung eines Sollwerts (16b) für den entsprechenden Körper entspricht, die abhängig von zumindest einer Eindrücktiefe (r1) des zweiten Körpers (20, 30) in die Elastomerschicht (11) des ersten Körpers (10) ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Elastomerschicht (11) auf einer Walze (10) angeordnet ist, und der zweite Körper (20, 30) eine Walze (20) oder eine längs-bewegte Bahn (30) ist.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei eine erste Berührstelle (K1) zwischen zwei Walzen (10, 20) als die zwei Körper entsteht und eine zweite Berührstelle (K2) zwischen einer Walze (10) und einer längs-bewegten Bahn (30) als die zwei Körper entsteht.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei einer Regel- oder Steuereinrichtung (80) vorgesehen ist, welche die gesteuerte Veränderung veranlasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Bewegung des zweiten Körpers (20, 30) entsprechend heraufgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei eine Bewegung des ersten Körpers herabgesetzt wird.
Steuerung nach Anspruch 19, wobei die Vorsteuerung (17) auch von der Eindrücktiefe (r1) abhängig ist.
Steuerung nach Anspruch 1, als Einrichung, wobei die Steuerung eine Steuerungseinrichtung ist für die Steuerung des Walzenantriebs, und mit der Einrichtung (81) die Drehzahl der ersten Walze herabsetzbar ist.
Steuerung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ein Steuerverfahren ist, und die Regel- oder Steuereinrichtung (81) die Drehzahl der ersten Walze (10) herabsetzt.
Verfahren zur Drehzahlsteuerung von Walzen bei einer Druckmaschine, in der zumindest zwei drehbare Walzen (10, 20) sich bei einer Rotationsbewegung berühren, und eine (10) der Walzen an ihrem Walzenumfang (11) nachgiebiger ist als die andere (20) der Walzen, wobei – im Bereich der Berührstelle (K1) der beiden Walzen (10, 20) eine elastische Verformung des Walzenumfangs (11) einer Walze (10) eintritt; – mit einer Regel- oder Steuereinrichtung (81, 82) Drehzahlen oder Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Walzen (10, 20) im Verhältnis zueinander so gesteuert angepasst werden, dass die an ihrem Umfang (11) nachgiebigere Walze (10) um einen Gesamtfaktor (f_x; GA) langsamer als die andere Walze (20) dreht; – die gesteuerte Anpassung von Sollwerten der beiden Walzen (10, 20) einem Verhältnis entspricht, das abhängig ist von einer Eindrücktiefe (r1) der anderen Walze (20) in die an ihrem Walzenumfang nachgiebigere Walze (10).
Verfahren nach Anspruch 30, wobei die Eindrücktiefe (r1) gemessen wird, insbesondere durch eine Veränderung eines Abstands von Mittenachsen der beiden Walzen (10, 20).