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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Bahnbearbeitungsmaschine.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bahnbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten einer Warenbahn, wobei die Bahnbearbeitungsmaschine wenigstens eine erste Walze und wenigstens eine zweite Walze aufweist, wobei die wenigstens eine erste und die wenigstens eine zweite Walze jeweils mit einem gesonderten Drehantrieb versehen sind, wobei sie verteilt entlang der Warenbahn angeordnet sind, wobei sie jeweils derart in Kontakt mit der Warenbahn bringbar sind, dass sie die Warenbahn zumindest reibschlüssig mitnehmen, wobei die Warenbahn mittels der wenigstens ersten Walze mit aufeinanderfolgenden Druckbildern und mit jeweils zugeordneten Druckmarken bedruckbar ist, wobei die Druckmarken jeweils eine feste Relativposition zum zugeordneten Druckbild aufweisen, wobei die Warenbahn mittels der zweiten Walze in nichtdruckender Weise bearbeitbar ist, wobei im Bereich zumindest einer der wenigstens einen zweiten Walze jeweils ein Druckmarkensensor angeordnet ist, mit welchem Referenzzeitpunkte erfassbar sind, in welchen die Druckmarken am genannten Druckmarkensensor vorbeilaufen, wobei ein erster Drehwinkel der betreffenden zweiten Walze ermittelbar ist.
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Das Druckbild und die ersten Druckmarken können unmittelbar durch eine Druckform an der ersten Walze gegeben sein, wie beispielsweise beim Tiefdruck. Die Druckform kann aber auch an einer separaten Walze angebracht sein, welche Druckfarbe auf die zugeordnete erste Walze überträgt, wie beispielsweise beim Flexodruck oder beim Offsetdruck. Die Druckbilder können einen Abstand aufweisen oder unterbrechungsfrei aneinander angrenzen. Bei der Warenbahn kann es sich um Papier, Stoff, Pappe oder Folie handeln. Die Folie kann aus Kunststoff, Gummi oder Metall bestehen. Unter einer nichtdruckenden Bearbeitung soll beispielsweise eine Präge- oder eine Stanzbearbeitung verstanden werden. Der erste Drehwinkel kann erfasst werden, indem ein Drehgeber vorgesehen wird, welcher den Drehwinkel der zweiten Walze, zumindest mittelbar, misst. Es ist aber auch denkbar, dass der erste Drehwinkel ein Drehwinkel-Sollwert oder ein daraus abgeleiteter Wert des der zweiten Walze zugeordneten Drehantriebs ist. Bei den Drehantrieben handelt es sich vorzugsweise um Elektromotoren, höchst vorzugsweise um Synchronmotoren. Die Drehantriebe stehen vorzugsweise spielfrei, insbesondere ohne Zwischenschaltung eines Getriebes, mit der jeweils zugeordneten Walze in Drehantriebsverbindung.
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Die ersten Walzen haben vorzugsweise alle einen exakt gleichen Durchmesser. Die nichtdruckenden zweiten Walzen sollen typischerweise die Eigenschaft haben, dass deren Durchmesser nicht exakt gleich den Durchmessern der druckenden ersten Walzen ist. Dies ist wünschenswert, weil eine Dehnung der Bahn zwischen den druckenden und der nichtdruckenden Walzen durch einen unterschiedlichen Walzenumfang, erreicht werden soll, vorzugsweise wird die Warenbahn aufgrund eines größeren Walzenumfangs der zweiten Walzen zum Walzenumfang der ersten Walzen in ihrer Länge gedehnt. Die zweiten Walzen sollen dennoch registergenau laufen. Dementsprechend soll ihre mittlere Drehzahl exakt gleich der mittleren Drehzahl der ersten Walzen sein, da pro Umdrehung genau ein Format auf allen Walzen enthalten ist. Weiter soll ihre Drehstellung einen festen Winkelabstand zu den ersten Walzen aufweisen. Dieser Zustand soll nach dem Anfahren der Bahnbearbeitungsmaschine möglichst schnell in der Weise erreicht werden, dass die betreffenden Regelkreise aktiviert werden können. In der Folge fällt wenig Ausschuss bzw. Makulatur an. Dies wird mit der vorliegenden Erfindung auf besonders einfache Weise erreicht. Das erfindungsgemäße Verfahren greift dabei nur auf Informationen zurück, welche im Umfeld der zweiten Walze ermittelbar sind. Es ist damit problemlos möglich, die zweite Walze an einer bestehenden Bahnbearbeitungsmaschine, welche die wenigstens eine erste Walze aufweist, nachzurüsten.
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Bei solch einer Nachrüstung tritt oftmals das Problem auf, dass die Drehzahl der bestehenden Maschine nicht formathaltig ermittelt werden kann. Dies könnte beispielsweise durch ein Geber geschehen, der pro Umdrehung der ersten Walzen ein definiertes Signal an die Ansteuerung der zweiten Walzen gibt. Stattdessen wird lediglich hochgenau eine Maschinen- bzw. Bahngeschwindigkeit gemessen, welche an die Ansteuerung der zweiten Walzen geleitet wird. Diese Bahngeschwindigkeit besitzt jedoch keinen bekannten Formatbezug, d.h. es ist nicht bekannt, nach welcher genauen Zeit ein Format von den ersten Walzen gedruckt wurde. Somit ist auch nicht bekannt, nach welcher Zeit die zweiten Walzen ein Format bearbeiten müssen. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass dieses Problem elegant und effizient gelöst wird.
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Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum Betrieb der vorstehend erläuterten Bahnbearbeitungsmaschine vorgeschlagen, welches nacheinander folgende Schritte umfasst:
- a) Rechnerische Ermittlung einer ersten Drehgeschwindigkeit der betreffenden zweiten Walze, welche so gewählt ist, dass die in den Referenzzeitpunkten ermittelten ersten Drehwinkel im Wesentlichen gleich sind;
- b) Einstellen einer zweiten Drehgeschwindigkeit der betreffenden zweiten Walze, welche derart verschieden von der ersten Drehgeschwindigkeit ist, dass sich der in den Referenzzeitpunkten ermittelte erste Drehwinkel einem vorgegebenen zweiten Drehwinkel annähert;
- c) Abwarten, bis der in den Referenzzeitpunkten ermittelte erste Drehwinkel gleich dem zweiten Drehwinkel ist;
- d) Einstellen einer dritten Drehgeschwindigkeit der betreffenden zweiten Walze, welche so gewählt ist, dass die in den Referenzzeitpunkten ermittelten ersten Drehwinkel im Wesentlichen gleich sind.
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Die genannten Drehwinkel sind im Wesentlichen gleich, wenn sie im Rahmen der üblicherweise erzielbaren Mess- und/oder Stellgenauigkeit gleich sind. Die genannten Drehwinkel werden auch dann als gleich angesehen, wenn sie sich um ein ganzzahliges Vielfaches von 360° unterscheiden.
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Der zweite Drehwinkel kann als absoluter Wert vorgegeben sein. Es kann aber auch daran gedacht sein, den zweiten Drehwinkel relativ zu einem Ist-Drehwinkel einer anderen ersten oder zweiten Walze oder einer virtuellen Leitachse vorzugeben. Die entsprechende Bezugsachse führt vorzugsweise mit jedem Druckbild eine Drehung um exakt 360° aus.
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Die dritte Drehgeschwindigkeit ist im Regelfall gleich der ersten Drehgeschwindigkeit, wobei sich beispielsweise aufgrund von temperatur- und/oder feuchtigkeitsbedingten Veränderungen an der Warenbahn im Zeitverlauf Unterschiede ergeben können. Im Rahmen der Schritte a) bis d) stehen die ersten Walzen vorzugsweise in Berührkontakt mit der Warenbahn, so dass sie diese bedrucken.
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In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung angegeben.
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Es kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Schritts a) eine, gegebenenfalls gemittelte, normierte Winkeldifferenz der ersten Drehwinkel in wenigstens zwei Referenzzeitpunkten derart berechnet wird, dass eine normierte Winkeldifferenz, welche einer vollen Umdrehung entspricht, den Wert Eins hat, wobei eine Ist-Drehgeschwindigkeit der zweiten Walze mit der normierten Winkeldifferenz multipliziert wird, um die erste Drehgeschwindigkeit zu erhalten.
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Es könnte daran gedacht sein, die erste Drehgeschwindigkeit unter Verwendung eines Regelkreises zu ermitteln, dessen Regelgröße eine Winkeldifferenz des ersten Drehwinkels in zwei aufeinanderfolgenden Referenzzeitpunkten ist, wobei dessen Stellgröße die Drehgeschwindigkeit der zweiten Walze ist. Im Unterschied dazu wird erfindungsgemäß eine rechnerische Ermittlung der ersten Drehgeschwindigkeit vorgeschlagen, die weniger Zeit benötigt und mithin weniger Makulatur verursacht. Die dritte Drehgeschwindigkeit wird vorzugsweise in der gleichen Weise ermittelt wie die erste Drehgeschwindigkeit. Es ist aber auch denkbar, dass ausschließlich die erste Drehgeschwindigkeit berechnet wird, wobei die dritte Drehgeschwindigkeit gleich der ersten Drehgeschwindigkeit gesetzt wird. Die Ist-Drehgeschwindigkeit kann durch Differenzierung nach der Zeit aus dem ersten Drehwinkel berechnet werden. Vorzugsweise wird ein Drehgeber verwendet, welcher sowohl den ersten Drehwinkel als auch die entsprechende Drehgeschwindigkeit ausgibt. Es ist auch denkbar, dass die Ist-Drehgeschwindigkeit ein Drehgeschwindigkeits-Sollwert des der zweiten Walze zugeordneten Drehantriebs ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Regelkreise im genannten Drehantrieb diesen Sollwert sehr genau in eine Ist-Drehgeschwindigkeit übersetzen.
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Es kann vorgesehen sein, dass zwischen den Schritten a) und b) die Drehzahl der ersten Walze auf die erste Drehgeschwindigkeit eingestellt wird, wobei zumindest ein weiterer Referenzzeitpunkt abgewartet wird. Danach kann, wie bereits im Schritt a) geschehen, eine erneute Berechnung der ersten Drehgeschwindigkeit vorgenommen werden, welche für den nachfolgenden Schritt b) zugrunde gelegt wird. In der Folge entspricht der für die erste Drehgeschwindigkeit ermittelte Wert besonders genau dem Wert der erforderlich ist, damit die zweite Walze im Mittel exakt synchron zur Warenbahn läuft.
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Es kann vorgesehen sein, dass nach Schritt d) ein Registerregler eingeschaltet wird, welcher zumindest den Drehantrieb der zweiten Walze beeinflusst, wobei der genannte Registerregler während der Schritte a) bis d) ausgeschaltet oder zumindest nahezu unwirksam ist. Die Regelgröße des Registerreglers ist vorzugsweise der erste Drehwinkel in den Referenzzeitpunkten. Vorzugsweise ist daran gedacht, den Registerregler ein- und auszuschalten indem der betreffende Verstärkungsfaktor verstellt wird. Dieser Verstärkungsfaktor kann nicht beliebig klein gewählt werden, so dass der Registerregler mit dieser Vorgehensweise nicht vollständig unwirksam gemacht bzw. ausgeschaltet werden kann.
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Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine zweite Walze während der Schritte a) bis d) nicht in Berührkontakt mit der Warenbahn steht, wobei sie nach Schritt d) in Berührkontakt mit der Warenbahn gebracht wird. Damit wird eine Störung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Kräfte auf die Warenbahn, welche durch die nichtdruckende Bearbeitung verursachten werden, vermieden.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Berührkontakt zwischen der zumindest einen zweiten Walze und der Warenbahn hergestellt wird, nachdem der Registerregler eingeschaltet wurde. Damit wird die Störung des Bahnlaufs, welche durch den Beginn der nichtdruckenden Bearbeitung verursacht wird, besonders schnell ausgeregelt.
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Es kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Schrittes b) die zweite Drehgeschwindigkeit so gewählt wird, dass sich eine vorgegebene Bahnzugkraft der Warenbahn in einem an die zumindest eine zweite Walze angrenzenden Warenbahnabschnitt ergibt. Es ist denkbar, dass die zweite Drehgeschwindigkeit mittelbar eingestellt wird, indem der Sollwert des betreffenden Bahnzugkraftreglers verstellt wird. In diesem Zusammenhang steht die zweite Walze während der Schritte a) bis d) vorzugsweise in Berührkontakt mit der Warenbahn.
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Es kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Schrittes a) und/oder des Schrittes d) mehrere erste bzw. dritte Drehgeschwindigkeiten ermittelt werden, die sich aus jeweils wenigstens zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Referenzzeitpunkten ergeben. Hierdurch werden Fehler bei der Ermittlung des ersten Drehwinkels in den Referenzzeitpunkten ausgemittelt.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schritte a) bis d) automatisiert durchgeführt werden. Sie können damit besonders schnell durchgeführt werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass das gesamte Verfahren mit den Schritten a) bis d) mehrfach wiederholt wird. Hierdurch wird eine exaktere Synchronisation zwischen der zweiten Walze und der Warenbahn erreicht. Im Rahmen der Schritte a) und d) werden dann vorzugsweise nur zwei oder drei Referenzzeitpunkte betrachtet.
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Weiter wird Schutz für eine Bearbeitungsmaschine nach Anspruch 11, ein Computerprogramm nach Anspruch 12 und ein maschinenlesbares Speichermedium nach Anspruch 13 begehrt.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine grobschematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bahnbearbeitungsmaschine; und
- 2 eine grobschematische Draufsicht einer bedruckten Warenbahn.
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1 zeigt eine grobschematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bahnbearbeitungsmaschine 10. Die Bahnbearbeitungsmaschine 10 hat vorliegend drei Druckwerke 22, mit denen unterschiedliche Farben auf die Warenbahn 40, beispielsweise eine Papierbahn, aufdruckbar sind. Die Druckwerke 22 umfassen jeweils eine druckende erste Walze 20, die im Falle des Tiefdruckverfahrens auch Formzylinder genannt wird. Den ersten Walzen 20 ist jeweils eine Gegendruckwalze 13 zugeordnet, mit welcher die Warenbahn 40 gegen die erste Walze 20 gedrückt werden kann, so dass sie bedruckt wird. In diesem Zustand wird die Warenbahn 40 reibschlüssig von der ersten Walze 20 mitgenommen, welche durch einen jeweils zugeordneten Drehantrieb 21, insbesondere einen Elektromotor angetrieben ist. Der Abstand zwischen der ersten Walze 20 und der zugeordneten Gegendruckwalze 13 ist verstellbar. Jedes Druckwerk 22 umfasst außerdem eine Kühlwalze 14, welche in Bahnlaufrichtung 41 hinter der zugeordneten ersten Walze 20 angeordnet ist.
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Vorliegend ist in Bahnlaufrichtung 41 hinter dem letzten Druckwerk 22 eine nichtdruckende Bearbeitungsvorrichtung 35 vorgesehen. Mit dieser kann beispielsweise eine Präge- oder eine Stanzbearbeitung an der Warenbahn 40 durchgeführt werden. Die nichtdruckende Bearbeitungsvorrichtung 35 hat eine nichtdruckende zweite Walze 30, welche von einem zugeordneten Drehantrieb 31, insbesondere einem Elektromotor, angetrieben ist. Der zweiten Walze 30 ist eine Gegendruckwalze 13 zugeordnet, mit welchem die Warenbahn 40 gegen die zweite Walze 30 gedrückt werden kann. Der Abstand zwischen der zweiten Walze 30 und der zugeordneten Gegendruckwalze 13 ist verstellbar. In Bahnlaufrichtung 41 vor der zweiten Walze 30 und in räumlicher Nähe zur zweiten Walze 30 ist ein Druckmarkensensor 50 angeordnet, der mit Bezug auf 2 näher beschrieben ist. Die Drehstellung der zweiten Walze 30 ist mit einem Drehgeber 32 messbar, dessen Ausgangssignal der erste Drehwinkel 33 ist. Der Drehantrieb 31 der ersten Walze 20, der Drehgeber 32 und der Druckmarkensensor 50 sind an eine Steuervorrichtung 17 angeschlossen, welche so eingerichtet ist, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren durchführt.
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In Bahnlaufrichtung 41 vor dem ersten Druckwerk 22 ist eine Einzugswalze 11 angeordnet, welche von einem zugeordneten Drehantrieb 15, insbesondere einem Elektromotor, angetrieben ist. In Bahnlaufrichtung 41 hinter der zweiten Walze 30 ist eine Auszugswalze 12 angeordnet, welche von einem zugeordneten Drehantrieb 15, insbesondere einem Elektromotor, angetrieben ist. Der Einzugswalze 11 und der Auszugswalze 12 ist jeweils eine Gegendruckwalze 13 zugeordnet, welche die Warenbahn 40 gegen die Einzugs- bzw. die Auszugswalze 11; 12 drückt, so dass die Warenbahn 40 reibschlüssig mitgenommen wird.
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2 zeigt eine grobschematische Draufsicht einer bedruckten Warenbahn 40. Die Druckbilder 42 sind mit einer Periode, welche der Umfangslänge der ersten Walzen (Nr. 20 in 1) entspricht, verteilt entlang der Warenbahn 40 angeordnet. Die Umfangslänge aller ersten Walzen ist vorzugsweise gleich ausgebildet, damit alle Farben deckungsgleich gedruckt werden. Die einzelnen Druckbilder 42 können, wie dargestellt, voneinander abgegrenzt sein. Sie können aber auch, wie beispielsweise beim Bedrucken von Tapetenbahnen, nahtlos ineinander übergehen. Jedem Druckbild 42 ist eine Druckmarke 43 zugeordnet, welche gleichzeitig mit dem Druckbild 42 gedruckt wird, so dass sie eine feste Relativposition zum betreffenden Druckbild 42 aufweist. Die Druckmarken 43 sind vorzugsweise quer zur Bahnlaufrichtung 41 neben den Druckbildern 42 angeordnet.
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Der Druckmarkensensor 50 ist über der Spur der Druckmarken 43 angeordnet, so dass er diese erfassen kann. Ein Referenzzeitpunkt ist der Zeitpunkt, in dem sich eine Druckmarke 43 im Erfassungsbereich 51 des Druckmarkensensors 50 befindet. Es versteht sich, dass die Druckmarken 43 und der Druckmarkensensor 50 vorzugsweise so aufeinander abgestimmt sind, dass die Referenzzeitpunkte genau dann angezeigt werden, wenn das Druckbild exakt eine vorgegebene Lage relativ zum Druckmarkensensor 50 hat. Wenn der Referenzzeitpunkt angezeigt wird, wird der erste Drehwinkel 33 gespeichert, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens diese gespeicherten Werte des ersten Drehwinkels 33 in den Referenzzeitpunkten betrachtet werden.
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Wenn phi1 der erste Drehwinkel
33 in einem Referenzzeitpunkt und phi2 der erste Drehwinkel
33 in einem darauf folgenden Referenzzeitpunkt ist, so beträgt die entsprechende normierte Winkeldifferenz
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Wenn sich phi2 und phi1 um eine volle Umdrehung unterscheiden, beträgt deltaphi Eins. Wenn zwischen phi1 und phi2 eine Anzahl von (N-1) weiteren Referenzzeitpunkten liegt, so beträgt die entsprechende gemittelte normierte Winkeldifferenz
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bahnbearbeitungsmaschine
- 11
- Einzugswalze
- 12
- Auszugswalze
- 13
- Gegendruckwalze
- 14
- Kühlwalze
- 15
- Drehantrieb
- 16
- Warenbahnabschnitt
- 17
- Steuervorrichtung
- 20
- erste Walze
- 21
- Drehantrieb der ersten Walze
- 22
- Druckwerk
- 30
- zweite Walze
- 31
- Drehantrieb der zweiten Walze
- 32
- Drehgeber
- 33
- erster Drehwinkel
- 34
- an die zweite Walze angrenzender Warenbahnabschnitt
- 35
- nichtdruckende Bearbeitungsstation
- 40
- Warenbahn
- 41
- Bahnlaufrichtung
- 42
- Druckbild
- 43
- Druckmarke
- 50
- Druckmarkensensor
- 51
- Erfassungsbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012013435 A1 [0002]
- DE 102012017575 A1 [0002]
