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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Bahnspannung gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Durch
die
EP 08 37 825 B1 ist
ein Verfahren zur Regelung der Bahnspannung offenbart, wobei zur
Regelung neben den gemessenen Ist-Werten für die Bahnspannung weitere,
den Maschinenzustand und verfahrensbedingte Eigenschaften charakteristische
Größen herangezogen
werden. Neben den aktuell gemessenen Spannungswerten fließen auch vorgebbare
bahnspezifische Parameter in den Regelalgorithmus ein.
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Die
DE 198 34 725 A1 zeigt
u. a. ein Verfahren zur Regelung einer Bahnspannung, wobei Bahnspannungs-Istwerte
vor und/oder nach den Druckwerken einer Regeleinrichtung zugeführt wird,
welche die Bahnspannung am Einzugswerk derart regelt, dass trotz
Störgrößen wie
z. B. einem variierenden Elastizitätsmodul der Bahn die Bahnspannung
in einem für
die Farb- und Schnittregister optimalen Bereich gehalten wird.
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In
der
DE 197 54 878
A1 geht es darum, eine Wickelhärte über eine Rolle möglichst
konstant bzw. vordefinierbar auszuführen. Um eine gleichmäßige Aufrollwickelkurve
zu erhalten, werden Meßwerte über die
Abrollwickelkurve dazu benutzt, die Kräfte gemäß der gewünschten Sollpapierwickelkenngröße (Wickelhärte) zu
beeinflussen. Die Messwerte werden dann zusammen mit Erfahrungswerten
zur Regelung herangezogen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung
der Bahnspannung zu schaffen, welches die Auswirkungen eines Rollenwechsels
auf den Druckprozess verkleinert.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass mittels einer Vorregelung bzw. Vorsteuerung eine bei einer
vorhersehbaren Störung,
insbesondere einem Rollenwechsel, zu erwartende Auswirkung auf den
Druckprozess verkleinerbar, und damit die anfallende Menge an Makulatur
minimierbar ist. Die Regelung erfolgt zeitlich kurz vor oder mit
Eintritt der Störung
an einem betroffenen Aggregat und nicht nach einer negativen Auswirkung.
Mittels dieses Verfahrens kann eine lange Einschwingzeit sowie die
Gefahr eines Bahnrisses vermindert werden. Die Minderung bzw. Beseitigung
einer Auswirkung auf eine zu erwartende Störung greift somit der Störung selbst
vor, bzw. verläuft ohne
auf rückwirkend
ermittelte Messwerte angewiesen zu sein gleichzeitig zum Aufbau
der Störung.
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Insbesondere
der Störung
beim Wechsel von Bedruckstoffen bzw. deren Rollen ist mittels der
Regelung entgegenzuwirken und die anfallende Mengen an Makulatur
minimierbar. In vorteilhafter Ausführung wird dies dadurch erreicht,
dass beim Ankleben, beim Abschnitt der „alten" Bahn bzw. Eintritt des Anfanges einer
neuen Bedruckstoffbahn in die Druckmaschine ein Vorregeln bzw. Vorsteuern
von Antrieben bzw. Verstellelementen im Hinblick auf die zu erwartenden Änderungen
der Bahnspannung erfolgt.
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Durch
das Vorsteuern bzw. Vorregeln werden die Ansprechzeiten der während der
Produktion „rückschauend" arbeitenden Regelung
(Ursache – Wirkung – Gegenmaßnahme)
und/oder die Zeit eines Einschwingens bzw. asymptotischen Annäherns an den
Sollwert deutlich verkürzt.
Eine aufwendige Farbregisterregelung zum Kompensieren einer negativen
Auswirkung des Rollenwechsels kann entfallen. Die Spannung wird
bevorzugt am Einzugswerk um einen vorgebbaren Wert abgesenkt.
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Ist
eine Bahnspannungsregelung für
den laufenden betrieb der Druckmaschine bereits vorhanden, so ist
es vorteilhaft, einen Offset auf den Sollwert für die Bahnspannungsregelung
am Einzugswerk aufzuschalten. Dieser Offset kann als einmaliger
Betrag, als diskrete Stufen oder aber als stetige Funktion innerhalb
eines Zeitintervalls dem Sollwert am Einzugswerk überlagert
werden. Das Zeitintervall entspricht z. B. der Laufzeit der Klebestelle
vom Rollenwechsler bis zum Trichtereinlauf.
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Fehlt
eine während
der Produktion automatisch arbeitende Regelung, so können die
Stellantriebe bzw. die Einzelantriebe dennoch, beispielsweise mittels
eines entsprechenden Stellbefehls, bereits mit Eintritt oder im
Vorfeld des Eintritts der Störung, z.
B. des neuen Bahnanfangs in die Druckmaschine, eine Korrektur erfahren,
um so den zu erwartenden Fehler zu minimieren bzw. zu kompensieren.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine schematische Darstellung
einer Rotationsdruckmaschine mit Regelung der Bahnspannung;
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2 eine schematische Darstellung
des zeitlichen Verlaufs einer Spannung ohne Anwendung das Verfahren;
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3 eine schematische Darstellung
des zeitlichen Verlaufs der Änderung
eines Sollwertes für die
Regelung der Spannung.
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Eine
Bearbeitungsmaschine, z. B. eine Rollenrotationsdruckmaschine, weist
entlang einer Produktionsrichtung, d. h. entlang eines Weges einer Bahn 01,
z. B. einer Bedruckstoffbahn 01, insbesondere einer Papierbahn 01,
in Transportrichtung T mehrere Bearbeitungsstufen bzw. Aggregate
auf.
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Dies
können
für eine
Rollenrotationsdruckmaschine wie in 1 schematisch
dargestellt, z. B. ein Rollenwechsler 02, ein Einzugswerk 03,
eine oder mehrere Druckeinheiten 04; 06, eine
Zugwalze 07, ggf. eine Längsschneideeinrichtung 08,
Wende- 09 und Registereinrichtungen 11, wie z.
B. eine Längsregisterwralze 11,
eine weitere Zugwalze 12, z. B. als sog. Trichtereinlaufwalze 12,
sowie Falztrichter 13 und Falzwerk 14 mit nicht
dargestellten Querschneideeinrichtungen sein. Zusätzlich können weitere nicht dargestellte
Bearbeitungsstufen, wie z. B. Lackierwerk, Trockner etc., angeordnet
sein.
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Jede
Druckeinheit 04; 06 weist ein oder mehrere Druckwerke 16; 17; 18; 19,
z. B. Doppeldruckwerke 16; 17; 18; 19 für den beidseitigen
Druck, auf, wobei die Druckwerke 16; 17; 18; 19 nebeneinander oder
auch übereinander
angeordnet sein können. Sind
mehrere Druckeinheiten 04; 06 vorhanden, so können auch
diese nebeneinander oder übereinander,
mit horizontalem oder vertikalem Verlauf der Bahn 01 sein.
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Die
Bahn 01 wird vom Rollenwechsler 02 abgewickelt
und durchläuft
die Druckwerke 16; 17; 18; 19,
welche die Bahn 01 nacheinander z. B. auf der selben Seite
vierfach bedrucken.
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Um
beim mehrfachen Bedrucken die Passerhaltigkeit, beim beidseitigen
Bedrucken die Registerhaltigkeit und beim Zusammenführen mehrerer
Bahnen 01; 01' bzw.
Teilbahnen 01; 01' und
dem Querschneiden das Schnittregister einzuhalten, kann an einer
oder mehreren Stellen entlang des Weges der Bahn 01 die
Passer- bzw. Registerhaltigkeit überprüft werden.
Dies erfolgt für
vollautomatische Druckmaschinen beispielsweise mittels der Messung
der Lage von durch die Druckwerke 16; 17; 18; 19 aufgebrachten
Marken oder Druckbildern mittels eines nicht dargestellten Sensors.
Die Signale des Sensors werden in diesem Fall einer nicht dargestellten
Regeleinheit zur Korrektur von registrierten Abweichungen im Passer
und im Register zugeführt,
worauf hin z. B. Stellmittel wie Längsregisterwalzen, Drehwinkellagen
etc. gestellt werden.
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Veränderungen
von Bahnspannungen werden i. d. R. durch Messwalzen an einer oder
mehreren Stellen auf Weg der Bahn 01, wie z. B. die exemplarisch
dargestellte Messwalze 21 hinter dem letzten Druckwerk 19,
oder in anderer geeigneter Weise ermittelt, in einer Regeleinheit 22 verarbeitet,
und bei Abweichung von einem Sollwert oder einem zulässigen Bereich
wieder auf diesen bzw. in diesen zurückgeführt. An der Messwalze 21 wird
beispielsweise die Spannung S1 hinter dem letzten Druckwerk 19 ermittelt,
in der Regeleinheit 22 verarbeitet und zur Einhaltung der
gewünschten
Spannung S1 ein Signal auf den Antrieb der Zugwalze 07 und/oder
das Einzugswerk 03 gegeben. Insbesondere eine Spannung
S0 vor dem ersten Druckwerk 16 legt das Niveau für sämtliche
Spannungen auf dem Weg der Bahn 01 bis zum Trichtereinlauf
fest und wird beispielsweise über das
Einzugswerk 03 geregelt.
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Ein
in dieser Weise „rückschauend" arbeitendes Regelungsprinzip
führt bei
einer gemessenen, bereits eingetretenen Abweichung eines Istwertes von
einem Sollwert diesen durch Ansteuerung von Antrieben bzw. Stellantrieben
auf den gewünschten Sollwert
zurück.
Ein derartiges Regelungsprinzip ist z. B. während des „normalen" Fortdruckes, ohne starke Schwankungen
in den Bedingungen, eingesetzt; es reagiert somit auf bereits eingetretene
und registrierte Veränderung.
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Die
Ursache für
Störungen
und daraus resultierende Veränderungen
können
vielfältig
sein: z. B. Änderungen
im Maschinenzustand wie Beschleunigungen, Änderungen von Größen aus
dem Druckprozess wie Feuchtmittel- oder Farbzufuhr, Änderungen
von Anpressdrücken, Änderungen
in den Eigenschaften der Bahn 01 wie dem Spannungs-Dehnungsverhalten,
der Dicke, der Feuchtigkeitsaufnahme etc.
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Eine
wesentliche, aber auch vorhersehbare Störung stellt ein Rollenwechsel
und der damit verbundene Lauf einer Verbindung 26 zwischen
einer alten und einer neuen Bahn 01, insbesondere einer Klebestelle 26 durch
die Druckmaschine dar. Die Klebestelle 26 weist im Vergleich
zur Stärke
der einfachen Bahn 01 eine größere Stärke, ggf. zzgl. eines Klebebandes
oder Klebstoffs, und von der Bahn 01 verschiedene elastische
Eigenschaften auf.
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Diese
Störungen,
insbesondere die letztgenannte, verursacht bei Eintritt in die Druckmaschine eine
starke Änderung
in der Spannung der Bahn 01 und damit verbundene Registerfehler.
Die auf den Rollenwechsel zurückzuführenden
Registerfehler zwischen den Druckwerken 16; 17; 18; 19 sind
mittels o. g. Registerregelung nicht oder nur mittels aufwendiger
Technik kompensierbar.
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Das
vorliegende Verfahren zur Regelung sieht nun vor, der bevorstehenden Änderung
in der Spannung S0; S1 in der Weise entgegenzuwirken, dass deren
Sollwert S0-soll; S1-soll
um einen gewissen Betrag ΔS-soll
gegenüber
dem „normalen" Sollwert S0-soll;
S1-soll abgesenkt
wird. Dies geschieht in bevorzugter Ausführung durch Absenkung des Sollwertes
S0-soll der Spannung S0 vor dem erstem Druckwerk 16 mittels
des Einzugswerkes 03.
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2 zeigt schematisch einen
zeitlichen Verlauf der Spannung S1 ohne die Anwendung des beschriebenen
Verfahrens. Sobald die Klebestelle 26 das Einzugswerk 03 passiert,
setzt ein steiler Anstieg in der Spannung S1 ein, welcher sich bis
zum Eintritt der Klebestelle 26 in den Trichtereinlauf
fortsetzt. Gleiches gilt für
den Verlauf der Spannung S0, jedoch zeitlich etwas nach „vorn", d. h. in 2 nach links, versetzt.
Danach befindet sich die Spannung S1 auf einem um einen Betrag ΔS1 erhöhten Niveau
und baut sich lediglich langsam ab. Das erhöhte Niveau in den Spannungen
S0; S1 etc. verursacht durch Änderung
der Dehnung Registerfehler zwischen den Druckwerken 16 bis 19.
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Diese
Registerfehler werden nun dadurch vermieden bzw. verringert, dass
der Sollwert S0-soll für
die Spannung S0 um den Betrag ΔS-soll
abgesenkt wird. Dieser Betrag ΔS-soll
entspricht einem mittleren Erfahrungswert für die zu erwartende, ohne entsprechende
Absenkung eintretende Erhöhung
der Spannung S0 um den Betrag ΔS0.
Dieser Betrag ΔS-soll
kann z. B. in einer Speichereinheit 23 oder Recheneinheit 23 (1) hinterlegt bzw. ermittelt werden.
Er kann für
den Fall dass die Veränderungen der
Spannungen S0 und S1 gleich groß sind
dem lediglich beispielhaft für
die Spannung S1 in 2 dargestellten
Betrag ΔS1
entsprechen, oder aber auch über
einen der 2 entsprechenden
zeitlichen Verlauf der Spannung S0 oder in sonstiger Weise, z. B. durch
Versuche, ermittelt werden.
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In 3 ist schematisch, und parallel
zur Spannung S0 oder S1 der 2,
der zeitliche Verlauf des Sollwertes S0-soll aufgetragen. Beim Durchgang der
Klebestelle 26 durch das Einzugswerkes 03 oder kurz
davor (z. B. bei Betätigung
eines Abschlagmessers) wird der Sollwert S0-soll abgesenkt. Dies
kann in einer einzigen Stufe, kontinuierlich oder in mehreren Stufen
wie in 3 dargestellt
erfolgen. In vorteilhafter Ausführung
wird der Sollwert S0-soll nicht in einem Schritt, sondern in einem
Zeitintervall Δt
abgesenkt, welches aus den Erfahrungswerten zum einen und insbesondere
durch die Laufzeit der Bahn 01 vom Einzugswerk 03 zur
Trichtereinlaufwalze 12 ermittelbar ist. Der letztlich
um den Betrag ΔS-soll
verringerte Sollwert S0-soll kann in einer Ausgestaltung um ein
Zeitintervall Δt' aufrechterhalten
werden, bevor der Sollwert S0-soll dann entweder in einem Schritt,
kontinuierlich oder schrittweise wieder auf den für den Maschinenzustand
gewünschten
Sollwert S0-soll zurückgeführt wird.
Die „normale" Spannungsregelung übernimmt
dann wieder alleine die Regelung der Spannungen S0; S1 etc, falls
vorhanden.
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In 1 ist ein Beispiel für einen
möglichen Regelkreis
für die
Regelung der Spannung S0 schematisch integriert. Die Regeleinheit 22 sorgt
in einem üblichen
Regelkreis dafür,
dass die Spannungen S0; S1 auf jeweils dem gewünschten Sollwert S0-soll; S1-soll
gehalten werden. Dafür
werden Istwerte S0-ist; S1-ist als Eingangswerte zugeführt, diese
mit den Sollwerten S0-soll; S1-soll verglichen und mittels entsprechender
Ausgangswerte entsprechende Antriebe gestellt. Die Sollwerte können beispielsweise aus
einer Maschinensteuerung 24 zugeführt, oder aber aus der Regeleinheit 22 zugeführten, den
Maschinenzustand charakterisierenden Größen g in der Regeleinheit 22 selbst
gebildet werden.
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Beim
Rollenwechsel, z. B. zum Zeitpunkt des Verbindens oder des Abschlagens
der „alten" Bahn 01 oder
beim Durchgang der Klebestelle 26 durch das Einzugswerk 03,
wird ein aus der Speicher- oder Recheneinheit 23 zur Verfügung gestellter
Betrag ΔS-soll
als negativer „Offset" z. B. als Stufenfunktion auf
den Sollwert S0-soll addiert, und nach Erreichen des Endwertes z.
B. für
das Zeitintervall Δt' aufrechterhalten.
Ist die Störung
beendet, d. h. die Klebestelle 26 am Falztrichter 13 bzw.
das zusätzliche
Zeitintervall Δt' verstrichen, so
wird die Regelung wieder der „normalen" Spannungsregelung
mit den vorgegebenen Sollwerten S0-soll; S1-soll etc. überlassen.
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Der
Speicher- bzw. Recheneinheit 23 werden in einer Weiterbildung
der Erfindung neben der Information über das Material, z. B. die
Papiersorte, und z. B. Bahnbreite zusätzlich die wesentlichen, die Eigenschaften
bzw. das Verhalten der Bahn 01 beeinflussenden Größen g aus
dem Druckprozess sowie dem Maschinenzustand und der Bahnführung, wie
z. B. Feuchtmittel- oder Farbzufuhr, aktuelle Bahnspannungen, Anpressdrücke, Geschwindigkeit, Temperaturen,
Beschleunigungen, Weg der Bahn 01 etc., zugeführt. Daraus
lässt sich
die geeignete vorübergehende
Korrektur des Sollwertes S0-soll um den Betrag ΔS0 für die Spannung S0 auswählen bzw.
berechnen.
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Ebenfalls
von Vorteil ist es, wenn in der Speicher- bzw. Recheneinheit 23 Daten
für in
der Vergangenheit ermittelte Beträge ΔS0 und deren Umstände hinterlegt
werden. Eine derartige Speicher- bzw. Recheneinheit 23 kann
zusammen mit der Regeleinheit 22 in Weiterbildung dann
als selbstlernendes System ausgebildet sein, und somit den auf den
Rollenwechsel stattfindenden Regelungsprozess im Vorgriff bzw. gleichzeitig
optimieren. Im Idealfall hat nach vollständiger Rücknahme des Betrages ΔS0 keine
Nachregelung der Spannungen S0; S1 zu erfolgen, so dass dies als
ein Maß für die erreichte
Güte bei
der Korrektur heranziehbar ist.
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Für das Auslösen der
Absenkung des Sollwertes S0-soll kann auch jede andere geeignete
Methode Verwendung finden. So kann beispielsweise auch ein Erkennen
der steilen Flanke einer der Spannungen S0; S1, ein optisch erfasster
Durchgang der Klebestelle 26 an einem gewissen Punkt, oder
die Definition eines Zeitpunktes relativ zum Rollenwechsel im Rahmen
eines Programms der Maschinensteuerung den Zeitpunkt bestimmen.
Wichtig ist es jedoch, dass, um der Störung entgegenzuwirken, der Sollwert
für die
Spannung gezielt zumindest vorübergehend
verändert
wird, und zwar nicht erst, nachdem das Ausmaß der negativen Störung ermittelt
wurde.
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- 01
- Bahn,
Bedruckstoffbahn, Papierbahn, Teilbahn
- 02
- Rollenwechsler
- 03
- Einzugswerk
- 04
- Druckeinheit
- 05
-
- 06
- Druckeinheiten
- 07
- Zugwalze
- 08
- Längsschneideeinrichtung
- 09
- Wendeeinrichtung
- 10
-
- 11
- Registereinrichtungen,
Längsregisterwalze
- 12
- Zugwalze,
Trichtereinlaufwalze
- 13
- Falztrichter
- 14
- Falzwerk
- 15
-
- 16
- Druckwerk,
Doppeldruckwerk
- 17
- Druckwerk,
Doppeldruckwerk
- 18
- Druckwerk,
Doppeldruckwerk
- 19
- Druckwerk,
Doppeldruckwerk
- 20
-
- 21
- Messwalze
- 22
- Regeleinheit
- 23
- Speichereinheit,
Recheneinheit
- 24
- Maschinensteuerung
- 25
-
- 26
- Verbindung,
Klebestelle
- 01'
- Bahn,
Teilbahn
- T
- Transportrichtung
- g
- Größe
- S0
- Spannung
- S1
- Spannung
- S0-ist
- Istwert
der Spannung
- S1-ist
- Istwert
der Spannung
- S0-soll
- Sollwert
der Spannung
- S1-soll
- Sollwert
der Spannung
- ΔS1
- Betrag,
Erhöhung
- ΔS-soll
- Betrag,
Absenkung
- Δt
- Zeitintervall
- Δt'
- Zeitintervall