DE102018201968A1

DE102018201968A1 - Verfahren zur Reduktion von quasi-statischen Passerdifferenzen in einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE102018201968A1
Application number: DE102018201968.1A
Authority: DE
Inventors: Nicklas Raymond Norrick
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2018-09-13
Also published as: CN108569018B; CN108569018A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Reduktion von quasi-statischen Passerdifferenzen in einer Druckmaschine erfolgen die Schritte:
- Transport von Druckbogen durch Zylinder,
- Rotation der Zylinder durch einen Hauptantrieb (5) über einen Zahnradzug,
- Passermessung durch ein Inspektionssystem (9),
- automatisierte Ermittlung von Zusatzmomenten auf Basis von Ergebnissen der Passermessung,
- Regelung eines oder mehrerer Hilfsantriebe (6, 7), so dass diese die ermittelten Zusatzmomente in den Zahnradzug einspeisen,
- Änderung der quasi-statischen Torsion eines oder mehrerer der Zylinder durch die eingespeisten Zusatzmomente, und
- Passerkorrektur durch die Änderung der quasi-statischen Torsion.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduktion von quasi-statischen Passerdifferenzen in einer Druckmaschine, wobei Druckbogen durch Zylinder transportiert werden, die durch einen Hauptantrieb über einen Zahnradzug rotiert werden.
In Abhängigkeit von der Steifigkeit des mechanischen Antriebszuges, also der Elastizität der die Leistung übertragenden Glieder zwischen den einzelnen Druckwerken, treten Passerdifferenzen auf. Dabei ist zwischen dynamischen Passerdifferenzen und quasi-statischen Passerdifferenzen zu unterscheiden. Die dynamischen Passerdifferenzen resultieren aus den Rotationsschwingungen, und die quasi-statischen Passerdifferenzen resultieren aus dem elastischen Verspannungszustand, der quasi-statischen Torsion der Maschine. Im Druckbetrieb überlagern die Rotationsschwingungen die quasi-statische Torsion der Maschine.
In DE 44 34 843 A1 ist ein Verfahren zur Vermeidung von Passerdifferenzen beschrieben, bei welchem in Druckversuchen festgestellt wird, welche Passerdifferenzen sich bei unterschiedlichen Druckgeschwindigkeiten ergeben. Daraus wird abgeleitet, welche Registerkorrekturen für die einzelnen Druckwerke bei unterschiedlichen Druckgeschwindigkeiten nötig sind. In einer Steuerung sind für die einzelnen Druckwerke Kennlinien abgespeichert, nach welchen in Abhängigkeit des Motorstromes sowie der Drehzahl bzw. Druckgeschwindigkeit Verstellwerte für das Umfangsregister der Plattenzylinder in den verschiedenen Druckwerken ermittelbar sind.
In DE 10 2004 062 112 A1 ist ein Verfahren zur Kompensation von Passerabweichungen beschrieben, bei dem eine einmalige Erfassung von Rotationsschwingungen und der dadurch verursachten Passerabweichungen in Resonanzdrehzahlbereichen erfolgt und entgegengerichtete harmonische Kompensationsmomente aus diskreten harmonischen Anteilen der Rotationsschwingungen in den Resonanzdrehzahlbereichen ermittelt werden.
Die Parameter der harmonischen Kompensationsmomente und ihre Zuordnungen zu den Resonanzdrehzahlbereichen werden in der Antriebsregelung gespeichert, und es erfolgt eine drehzahlabhängige Überlagerung des Antriebsmomentes des Hauptantriebsmotors mit gespeicherten Kompensationsmomenten im Druckbetrieb.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur Reduktion von quasi-statischen Passerdifferenzen anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reduktion von quasi-statischen Passerdifferenzen in einer Druckmaschine gelöst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

- Transport von Druckbogen durch Zylinder,
- Rotation der Zylinder durch einen Hauptantrieb über einen Zahnradzug,
- Passermessung durch ein Inspektionssystem,
- automatisierte Ermittlung von Zusatzmomenten auf Basis von Ergebnissen der Passermessung,
- Regelung eines oder mehrerer Hilfsantriebe, so dass diese die ermittelten Zusatzmomente in den Zahnradzug einspeisen,
- Änderung der quasi-statischen Torsion eines oder mehrerer der Zylinder durch die eingespeisten Zusatzmomente, und
- Passerkorrektur durch die Änderung der quasi-statischen Torsion.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass auf den elastischen Verspannungszustand der Maschine gezielt Einfluss genommen werden muss. Vorteil der Erfindung ist, dass damit die Genauigkeit der Registereinstellung deutlich verbessert wird. Die Registereinstellung kann von ca. 10 µm auf ca. 1 µm verbessert werden, also um den Faktor 10.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der zugehörigen Zeichnung, in welcher zeigt:

1: das Schema einer Druckmaschine,
2: Zylinder und Antriebselemente der Druckmaschine,
3: einen Ablaufplan für das erfindungsgemäße Verfahren und
4: ein Modell der Torsionselastizität der Druckmaschine.

1 zeigt eine Druckmaschine mit Druckwerken 1, 2 und 3 für den Offsetdruck auf Bogen. Die Bogen werden durch die Druckwerke 1, 2 und 3 in der genannten Reihenfolge transportiert und dabei bedruckt.
2 zeigt in der Draufsicht, dass das Druckwerk 1 einen Zylinder 11, das Druckwerk 2 einen Zylinder 12 und das Druckwerk 3 einen Zylinder 13 aufweist. Dazwischen sind weitere Zylinder 14, 15 angeordnet. Die Zylinder 11, 12 und 13 sind Gegendruckzylinder und die Zylinder 14, 15 sind Bogentransporttrommeln. Alle Zylinder 11 bis 15 haben jeweils ein Zahnrad, wobei die Zahnräder zusammen einen Zahnradzug 4 bilden. Ein Hauptantrieb 5 treibt über den Zahnradzug 4 die Zylinder 11 bis 15 an. Der Hauptantrieb 5 ist im Druckwerk 1 angeordnet.
Im Druckwerk 2 ist ein Hilfsantrieb 6 angeordnet und im Druckwerk 3 ist ein Hilfsantrieb 7 angeordnet. Die Hilfsantriebe 6, 7 dienen zum Antreiben von Farbwerken und sind über zeichnerisch nicht mit dargestellte Getriebe, vorzugsweise Überlagerungsgetriebe, mit dem Zahnradzug 4 verbindbar. Die Antriebe 5 bis 7 sind Elektromotore.
1 zeigt weiterhin, dass die Antriebe 5 bis 7 durch eine Regeleinrichtung 8 geregelt werden. Die Regeleinrichtung 8 steuert den Hauptantrieb 5 an, um die gewünschte Druckgeschwindigkeit zu regeln. Die Hilfsantriebe 6, 7 speisen im Druckbetrieb ein konstantes Bremsmoment in den Zahnradzug 4 ein, um dessen notwendige Verspannung wegen des Zahnspiels aufrecht zu erhalten.
Es ist ein Inspektionssystem 9 vorhanden, welches über eine Bildverarbeitungseinheit 10 mit der Regeleinrichtung 8 verbunden ist. Das Inspektionssystem 9 kann eine Kamera sein und erfasst Passermarken auf den in den Druckwerken 1 bis 3 bedruckten Bogen. Das Inspektionssystem 9 ist vorzugsweise ein Inline-Inspektionssystem.
Der Offsetdruckvorgang und andere Vorgänge in der Druckmaschine erzeugen Reibung, welche vom Hauptantrieb 5 überwunden werden muss, um die Druckmaschine mit konstanter Geschwindigkeit zu rotieren. Die Druckmaschine hat einen Drehmomenthaushalt: Am Hauptantrieb 5 wird das Gesamtmoment zum Antrieb der Druckmaschine eingespeist. Dieses nimmt gestuft durch die Druckmaschine hindurch bis zu deren Ende ab. Aufgrund des genannten Gesamtmoments ist die Druckmaschine im Druckbetrieb tordiert.
Die Druckmaschine ist torsionselastisch, die Zahnräder des Zahnradzugs 4 und Zylinder 11 bis 15 werden demzufolge durch Drehmomente zueinander tordiert. Veränderungen im Drehmomenthaushalt haben Veränderungen der Torsion zur Folge, die sich in Fehlern bei der Übergabe der Druckbogen und somit in Veränderungen der Passerdifferenz auswirken. Da die Torsionselastizität der Druckmaschine bekannt ist oder ermittelt werden kann, ist das Verhältnis zwischen einem Stellmoment und einer Torsionswinkeländerung bzw. der Größe eines daraus resultierenden Übergabefehlers bekannt. Die vorliegende Erfindung macht sich diese Kenntnis zunutze.
3 zeigt einen Ablaufplan mit Verfahrensschritten 21 bis 25. In dem Schritt 21 werden die Bogen in den Druckwerken 1 bis 3 nacheinander mit verschiedenen Farben bedruckt. Dabei werden die Bogen von einem an den anderen Zylinder 11 bis 15 übergeben, wofür die Zylinder 11 bis 15 mit Greifern zum Einklemmen der Bogenvorderkante ausgestattet sind. Bei der Übergabe der Bogenvorderkante aus den Greifern des in Bogentransportrichtung vorgeordneten Zylinders in die Greifer des nachgeordneten Zylinders tritt der Übergabefehler (Übergabepasser) auf. Dadurch verschieben sich die Teildruckbilder der einzelnen Druckfarben auf dem Bogen zueinander.
Im Schritt 22 wird mit dem Inspektionssystem 9 das Bild des bedruckten Bogens aufgenommen, um die Passermarken zu detektieren. Die erwähnte Verschiebung der Teildruckbilder zueinander wird gemessen.
In dem Schritt 23 wird aus dem Messergebnis in der Bildverarbeitungseinheit 10 die Passerdifferenz berechnet.
Im Schritt 24 erfolgt in der Regeleinrichtung 8 die Berechnung der erforderlichen Stellmomente für die Hilfsantriebe über die Stellmatrix S. Das Generieren der Stellmatrix S, die in der Regeleinrichtung 8 abgespeichert ist, wird später mit Bezug auf 4 im Detail noch erläutert. Entsprechend der berechneten Stellmomente werden die Hilfsantriebe 6 und 7 angesteuert, so dass auf Basis der Ergebnisse der Passermessung von den Hilfsantrieben 6 und 7 Zusatzmomente in den Zahnradzug 4 eingespeist werden.
Der Schritt 25 repräsentiert die Reaktion der Druckmaschine mit angepasster Torsion. Aus den eingespeisten Zusatzmomenten resultiert eine bestimmte Torsionsänderung der Zylinder 11 bis 15 und infolgedessen eine Passerkorrektur.
4 zeigt ein vereinfachtes Modell, bei welchem der Zylinder 11, an dem der Hauptantrieb 5 angreift, als „drehfest“ angenommen wird. Zur Veranschaulichung ist die Torsionselastizität TE, die zwischen den Zylindern 11 bis 15 vorhanden ist, in Form von linearen Federn symbolisch dargestellt. M₁ ist das Zusatzmoment bzw. Stellmoment des Hilfsantriebs 6 im Druckwerk 2 und M₂ ist das Zusatzmoment bzw. Stellmoment des Hilfsantriebs 7 im Druckwerk 3.
Das Stellmoment M₁ am Hilfsantrieb 6 erzeugt quasi-statische Passerverschiebungen q₁₂ und q₁₃ von jeweils 2 µm, da die Zylinder 11, 12, 14 zwischen den Druckwerken 1 und 2 quasi-statisch tordiert werden. Der Bogen wird bei jeder Übergabe fehlerhaft übergeben, und zwar in unserem vereinfachten Beispiel um jeweils 1 µm.
Das Stellmoment M₂ am Hilfsantrieb 7 erzeugt eine quasi-statische Passerverschiebung q₁₂ von 2 µm und q₁₃ von 4 µm, da die Zylinder 11, 12, 14 zwischen den Druckwerken 1 und 2 auseinander gezogen werden, zusätzlich aber auch die Zylinder 12, 13, 15 zwischen den Druckwerken 2 und 3 auseinander gezogen werden. Dadurch entsteht in q₁₃ der doppelte Fehler.
Die Zusammenhänge lassen sich in folgender Matrix darstellen: $[\begin{matrix} 2 & 2 \\ 2 & 4 \end{matrix}] [\begin{matrix} M_{1} \\ M_{2} \end{matrix}] = [\begin{matrix} q_{12} \\ q_{13} \end{matrix}]$
Die invertierte Matrix $S = [\begin{matrix} 1 & - 0.5 \\ - 0.5 & 1 \end{matrix}]$
ist die Stellmatrix S, welche in der Regeleinrichtung 8 gespeichert wird. Um eine gewünschte Passerverstellung q₁₂ und q₁₃ zu erzielen, werden die Zusatzmomente M₁ und M₂ an den Hilfsantrieben 6, 7 gemäß $[\begin{matrix} M_{1} \\ M_{2} \end{matrix}] = S [\begin{matrix} q_{12} \\ q_{13} \end{matrix}]$
eingestellt.
Bezugszeichenliste

1: Druckwerk
2: Druckwerk
3: Druckwerk
4: Zahnradzug
5: Hauptantrieb
6: Hilfsantrieb
7: Hilfsantrieb
8: Regeleinrichtung
9: Inspektionssystem
10: Bildverarbeitungseinheit
11: Zylinder
12: Zylinder
13: Zylinder
14: Zylinder
15: Zylinder
16: -
17: -
18: -
19: -
20: -
21: Schritt
22: Schritt
23: Schritt
24: Schritt
25: Schritt
M₁: Zusatzmoment
M₂: Zusatzmoment
S: Stellmatrix
TE: Torsionselastizität
q₁₂: Passerverschiebung
q₁₃: Passerverschiebung

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

DE 4434843 A1 [0003]
DE 102004062112 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Reduktion von quasi-statischen Passerdifferenzen in einer Druckmaschine, mit den Schritten: - Transport von Druckbogen durch Zylinder (11 - 15), - Rotation der Zylinder (11 - 15) durch einen Hauptantrieb (5) über einen Zahnradzug (4), - Passermessung durch ein Inspektionssystem (9), - automatisierte Ermittlung von Zusatzmomenten (M₁, M₂) auf Basis von Ergebnissen der Passermessung, - Regelung eines oder mehrerer Hilfsantriebe (6, 7), so dass diese die ermittelten Zusatzmomente (M₁, M₂) in den Zahnradzug (4) einspeisen, - Änderung der quasi-statischen Torsion eines oder mehrerer der Zylinder (11 - 15) durch die eingespeisten Zusatzmomente (M₁ M₂), und - Passerkorrektur durch die Änderung der quasi-statischen Torsion.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Passermessung durch das Inspektionssystem (9) inline erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in einer Regeleinrichtung (8) die Zusatzmomente (M₁, M₂) mittels einer Stellmatrix (S) ermittelt werden, die in der Regeleinrichtung (8) abgespeichert ist.