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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung
der Bahnzugkräfte
und der Schnittregisterfehler einer Rollenrotationsdruckmaschine.
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Bei
Rollenrotationsdruckmaschinen ist es bekannt, als Stellglied für die Schnittregisterregelung eine
in Linearführungen
verfahrbare Stellwalze einzusetzen, mit der die Papierweglänge zwischen
zwei Zugeinheiten verändert
und damit der Registerfehler korrigiert wird. Derartige Registerwalzen
sind beispielsweise in der
DE
85 01 065 U1 gezeigt. Die Verstellung erfolgt im Allgemeinen
mittels eines elektrischen Schrittmotors. Derartige Vorrichtungen
sind mit einem verhältnismäßig großen mechanischen und
elektrischen Aufwand behaftet.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zum Regeln des
Schnittregisters zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird die Laufzeit der Bahnbildpunkte bei einem konstanten Bahnweg
verstellt, während
nach dem Stand der Technik eine Bahnlängenänderung bei konstanter Bahngeschwindigkeit
vorgenommen wird.
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Bedeutungsvoll
ist, dass die Regelung des Gesamt-Schnittregisterfehlers Y * / 1n mit Hilfe
der Regelung mindestens eines Teil-Schnittregisterfehlers Y * / 1i und
die Regelung mindestens einer Bahnzugkraft Fl-1,l mit
Hilfe der Voreilung mindestens einer nicht druckenden Klemmstelle
erfolgt, wobei die Druckmaschine geregelt angetriebene Klemmstellen
0 bis n aufweist, wobei zur Beeinflussung von j Teil- Schnittregistertehlern
und q Bahnzugkräften
j+q Stellgrößen verwendet
werden, wobei als Stellgrößen die
Kraft F01, einer Tänzerwalze oder die Voreilung
einer Klemmstelle eines Bahnzugkraftregelkreises dienen, wobei diese
die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickeleinrichtung beeinflussen,
dass als weitere Stellgrößen die
Umfangsgeschwindigkeit der druckenden Klemmstelle 1 und die Umfangsgeschwindigkeiten der
nicht druckenden Klemmstellen 2 bis n–1 dienen, und dass Teilregisterfehler
und Bahnzugkraft jeweils in dem selben oder in unterschiedlichen
Bahnabschnitten liegen und Teil-Schnittregisterfehler und Gesamt-Schnittregisterfehler
durch Sensoren, die eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der
bedruckten Bahn auswerten und die Bahnzugkräfte mittels weiterer Sensoren
erfasst und durch Regelkreise geregelt werden. Mittels mindestens
eines Sensors für
das Register wird eine für
die Abweichung der Lage des Druckbildes gegenüber seiner Sollage bezogen
auf den Ort und Zeitpunkt des Schnittes, d.h. für den Schnittregisterfehler,
geeignete Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn erfasst,
ausgewertet und/oder zu einem Istwert umgeformt.
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Bevorzugt
wird für
die Ermittlung der Regelgrößen von
Sensoren ausgegangen, es können
aber auch Modelle diese Sensoren teilweise oder völlig ersetzen,
d.h. die Größen werden
in äquivalenter
Weise mit Hilfe von mathematischen oder empirischen Modellen geschätzt
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Wichtig
ist, dass mit Hilfe von Entkopplungsstrategien die Teil-Schnittregistertehler
und Bahnzugkräfte
unabhängig
voneinander durch entsprechende Sollwerte vorgegeben werden.
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Hervorzuheben
ist, dass ein zu regelnder Teil-Schnittregisterfehler und eine zu
regelnde Bahnzugkraft in unterschiedlichen Bahnabschnitten liegen,
dass die Geschwindigkeit vk einer nicht
druckenden Klemmstelle k die Stellgröße für den Teilschnittregisterfehler
Y * / 1k ist und eine der Geschwindigkeiten vi,
vi-1, vi-2, vi-3 bis v1 die Stellgröße für die Bahnzugkraft
Fi-1,i in einem davor liegenden Bahnabschnitt
ist, wobei die Bahnzugkräfte
Fi-1,i, Fi-2,i-1,
Fi-3,i-2 bis F12 bei Verwendung
einer der Geschwindigkeiten vi-1, vi-2, vi-3 bis vl als Stellgröße nicht selbstkompensierend
sein dürfen.
Dabei können
ein zu regelnder Teil-Schnittregisterfehler
und eine zu regelnde Bahnzugkraft in unterschiedlichen Bahnabschnitten
liegen, wobei die Stellgröße für den Teilschnittregisterfehler
Y * / 1k die Geschwindigkeit vk einer nicht druckenden
Klemmstelle Kk und die Stellgröße für die Bahnzugkraft
Fk+1,k+2, Fk+2,k+3 bis
Fn-2,n-1, in einem dahinter liegenden Bahnabschnitt
die Geschwindigkeit vk+1, vk+2 bis
vn-1 ist. Alternativ kann ein zu regelnder
Teil-Schnittregisterfehler und eine zu regelnde Bahnzugkraft Fk-1,k in dem selben Bahnabschnitt liegen,
wobei die Geschwindigkeit vk einer nicht
druckenden Klemmstelle k die Stellgröße für den Teilschnittregisterfehler
Y * / 1k ist und die Geschwindigkeit vk, vk-1, vk-2, vk-3 bis v1 die Stellgröße für die Bahnzugkraft
Fk-1,k ist, wobei die Bahnzugkräfte Fk-1,k, Fk-2,k-1,
Fk-3,k-2 bis F12 bei
Verwendung der Geschwindigkeiten vk-1, vk-2, vk-3 bis v1 als Stellgröße nicht selbstkompensierend
sein dürfen.
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Von
Vorteil ist, dass der Schnittregisterfehler unmittelbar vor dem
Messerzylinder gemessen und durch einen Registerregler geregelt
werden kann, der dem Registerregler der Klemmstelle k überlagert wird.
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Die
erfindungsgemäße Lösung erfordert
kein zusätzliches
mechanisches Bahnführungselement. Zur
Schnittregisterkorrektur werden vorhandene, nicht druckende Zugeinheiten
verwendet, wie z. B. die Kühleinheit,
Zugwalzen im Falzaufbau, die Trichterwalze oder weitere im Bahnverlauf
zwischen letztem Druckwerk und Messerzylinder liegende Zugeinheiten,
die vorzugsweise mittels drehzahlvariablen Einzelantrieben angetrieben
sind.
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Die
in die Schnittregisterregelstrecke eingehenden Parameter sind weitgehend
unabhängig
von den Eigenschaften der Rotationsdruckmaschine. Weiterhin lässt sich
die Schnittregistergenauigkeit durch das neue Verfahren wesentlich
erhöhen.
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Wichtig
ist, dass bei der Regelung einer Bahnzugkraft diese nur in einem
Bahnabschnitt verändert
wird oder dass sich mit dieser auch alle folgenden Bahnzugkräfte ändern.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung der
Verfahren zum Regeln des Schnittregisters an einer Rotationsdruckmaschine, deren
Klemmstellen 1 bis n mit Antriebsmotoren mit zugeordneter Strom-,
Drehzahl- und gegebenenfalls Winkelregelung unabhängig voneinander
antreibbar sind und bei der der Schnittregisterfehler Y1n und/oder
damit verbundene Teilregisterfehler Y * / 12, Y * / 13, Y * / 1i, Y * / 1k, Y * / l,n-1, an oder vor einem
Messerzylinder (Klemmstelle n) und/oder an oder vor einer oder mehreren
diesem Messerzylinder vorgeordneten Klemmstellen 1 bis n–1 über eine
bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels
mindestens eines Sensors erfassbar sind, eine Bahnzugkraft F mittels
mindestens eines weiteren Sensors erfassbar ist und diese von den
Sensoren erfassten Registerabweichungen Y * / 12, Y * / 13, Y * / 1i, Y * / 1k, Y * / l,n-1, und Bahnzugkräfte Fi-1,i zur Beeinflussung des Schnittregisterfehlers
Y1n einer Regel- und/oder Steuerungseinrichtung zur
Veränderung
von Winkellagen oder Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis
v3, vi, vk, vn der jeweiligen
Klemmstelle K1 bis K4,
Ki, Kk , Kn zuführbar
sind, wobei eine Bahnzugkraft Fi-1,i in
einem Bahnabschnitt i–1,i
und ein Registerfehler Y * / 1k in einem anderen oder demselben Bahnabschnitt
im regelungstechnischen Sinne entkoppelt voneinander durch entsprechende
Sollwerte Fi-1,i,w, Y * / 1k,w einstellbar sind,
wozu eine Mensch-Maschine-Schnittstelle,
insbesondere ein Leitstand, mit entsprechender Visualisierungseinrichtung
vorgesehen wird. In vorteihafter Weise ist die Abwickeleinrichtung
K0 mittels Tänzerwalzen oder Bahnzugkraftregelkreisen
derart steuerbar, dass mit Hilfe der Umfangsgeschwindigkeit v1 der Klemmstelle K1 oder
mit Hilfe der Bahnzugkraft F01, der instationäre und stationäre, in das
System eingeleitete Massenstrom veränderbar ist. Bedeutungungsvoll
ist, dass die Sensoren und zugehörige Auswerteeinrichtungen
bei Nenngeschwindigkeit der Druckmaschine die Information über den
oder die Registerfehler Y14; Y * / 13; Y * / 1i; Y * / ik und
die Bahnzugkraft Fk-1,k bzw. Fi-1,i in
minimaler Zeit zur Verfügung
stellen und mit Schnittstellen ausgeführt sind, welche die Registerfehler
Y14; Y * / 13; Y * / 1i; Y * / ik und Bahnzugkräfte Fk-1,k bzw. Fi-1,i über Feldbusse,
Ethernet oder anderer Kommunikationsbusse und Kommunikationsschnittstellen übertragen.
Dabei ist die Regel- und/oder Steuerungseinrichtung als Zenträlrechner,
vorzugsweise im Leitstand, oder als eingebetteter Rechner, vorzugsweise
in einem Steuer- oder Reglerschrank, oder funktionell dezentralisiert
in den jeweiligen Umrichtergeräten
realisiert, wobei alle Informationen (Istwerte, Sollwerte, Regelalgorythmen)
in Echtzeit verarbeitbar sind.
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Weitere
Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in
Verbindung mit der Beschreibung.
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Funktionsbeschreibung
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Die
Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigt schematisch:
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1: Klemmstellen-Schema einer
Rotationsdruckmaschine mit geregelten Antrieben,
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Das
zu betrachtende allgemeine System besteht aus den durch geregelte
Antriebsmotoren angetriebenen Klemmstellen 0 bis n, K0 bis
Kn, wobei K0 die
Abwickeleinrichtung, K1 alle druckenden
Klemmstellen, K2 bis Kn-1,
alle nicht druckenden Klemmstellen und Kn den
Messerzylinder darstellen. Die Bahnkraft in einem Abschnitt i–1, i wird
als Fi-1,i bezeichnet. Die Größen vi sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Klemmstellen
Ki, die durch das Verhalten umschlungener
Walzen mit Coulomb'scher
Reibung angenähert
seien. In zT sind die Änderungen des Elastizitäts-Moduls
und des Querschnitts der einlaufenden Bahn zusammengefasst. Der
Registerfehler Y1n am Messerzylinder sei
als Gesamt-Schnittregisterfehler oder kurz als Schnittregisterfehler
bezeichnet. Ein davor aufgelaufener Registerfehler Y * / 1i, gemessen an
einer nicht druckenden Klemmstelle i, wird Teil-Schnittregisterfehler
oder kurz Teilregisterfehler genannt.
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Der
dem System über
den Eingang der Klemmstelle 1 (K1) zugeführte instationäre oder
stationäre
Massenstrom, gemessen in kgs–1, wird durch die Umfangsgeschwindigkeit
v1 der Klemmstelle 1 (K1)
und die Dehnung ε01, bestimmt. Im Falle von Hooke'schem Material ist
die Kraft F01, der Dehnung ε01,
proportional. Die Kraft F01, wird durch
die Anpresskraft einer Tänzerwalze
oder durch einen Zugkraftregelkreis eingestellt, die – dem Lagesollwert bzw.
Kraftsollwert entsprechend – unmittelbar
oder mittelbar über
eine weitere Einstellung zur Bahnzugkraft – die Umfangsgeschwindigkeit
der Klemmstelle 0 steuern. Im Folgenden wird angenommen, dass Änderungen
von F01, oder von v1 den
instationären wie
stationären
Massenstrom verändern.
Die Umfangsgeschwindigkeiten der übrigen Klemmstellen können – Hooke'sches Material vorausgesetzt – den Massenstrom
in den ihnen folgenden Bahnabschnitten nicht stationär ändern. Die
Umfangsgeschwindigkeiten werden im Folgenden kurz Geschwindigkeiten genannt.
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Ziel
ist es, einerseits den Schnittregisterfehler Y1n möglichst
auf dem Sollwert Y1n,w, beispielsweise auf
dem Wert Y1n = Y1n,w =
0, zu halten und andererseits, im regelungstechnischen Sinne entkoppelt davon,
in einem oder mehreren Bahnabschnitten eine bestimmte Bahnzugkraft
vorzugeben. Um den Schnittregisterfehler Y1n dem
Sollwert Y1n,w zu halten und die Kräfte einzustellen,
werden die Teilregisterfehler Y * / 1i und die Kräfte durch die Geschwindigkeiten nicht
druckender Klemmstellen beeinflusst. Insbesondere wird die den stationären Massenstrom ändernde
Geschwindigkeit v1 der Klemmstelle 1 oder die
Kraft F01, verwendet. Auch die Lage des
Messerzylinders kann verändert
werden.
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Die
folgende Funktionsbeschreibung wird an einem System aus n Klemmstellen
nach 1 vorgenommen.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der realen Druckmaschine an
die Stelle einer Klemmstelle 1 (K1) des
Systems beliebig viele Druckeinheiten, also z.B. vier Druckeinheiten
einer Rollenoffset-Illustrationsdruckmaschine
oder Zeitungsdruckmaschine oder einer anderen Art von Rotationsdruckmaschinen,
treten können.
Das im Folgenden beschriebene Prinzip der Register- und Bahnzugkraftregelung
durch voneinander entkoppelte Regelkreise ist auf alle Rotationsdruckmaschinen
sinngemäß zu übertragen.
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Regelung
des Registerfehlers an einer nicht druckenden Klemmstelle vor dem
Messerzylinder
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1. Funktionserläuterung
am System aus n Klemmstellen
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Das
System bestehend aus n Klemmstellen von
1 ist eine vereinfachte Form einer Rotationsdruckmaschine,
insbesondere eine Rollenoffsetdruckmaschine. In einer nach der Abwicklungseinrichtung,
Klemmstelle 0 (K
0), folgenden Klemmstelle 1
(K
1) sind alle Druckeinheiten zusammengefasst. Klemmstelle
2 (K
2) steht in Falle einer Illustrations-Druckmaschine
für die
Kühleinheit,
dazwischen liegt gegebenenfalls ein Trockner T, Klemmstelle 3 (K
3) steht für die Wendeeinheit. Die folgenden,
mit allgemeinen Indizes gekennzeichneten Klemmstellen i–1 bis n–1 (K
i-1, bis K
n-1) sind
angetriebene Zug- bzw. Bearbeitungseinheiten. Die Klemmstelle n
(K
n) bezeichnet die Falzeinheit mit dem
schnittbestimmenden Messerzylinder. Die Größen v
i sind
die Umfangsgeschwindigkeiten der Klemmstellen K
i,
im Folgenden kurz als Geschwindigkeiten bezeichnet. Bei Rotationsdruckmaschinen
wird statt des Begriffes „Geschwindigkeit" der Begriff „Voreilung" verwendet. Die Voreilung
W
i,i-1 einer Klemmstelle i (K
i)
gegenüber
einer Klemmstelle i – 1
(K
i-1) ist gegeben durch den Ausdruck
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Das
System von 1 wird als
mechanische Regelstrecke mit zugehörigen Stellgliedern (geregelte
Antriebe) aufgefasst. Regelgrößen sind
die Teil-Schnitt-Registerfehler
Y * / 1i, Y * / 1k, usw. und der Gesamt-Schnittregisterfehler Y1n und
die Bahnzugkräfte Fi-1,i, Fi,i+1, Fk-1,k, Fk,k+1, usw.
Beispielhaft sind Regelkreise für
die Bahnzugkraft Fi-1,i, die Teilregisterfehler Y * / 13 und
Y * / 1i sowie den Gesamt-Registerfehler
Y1n dargestellt. Stellgrößen sind die Voreilungen bzw.
Geschwindigkeiten der Klemmstellen i–1 bis n–1 (Ki-1, bis
Kn-1) und die Voreilung bzw. Lage der Klemmstelle 1
sowie die Eingangsbahnzugkraft F01. Durch
entsprechende Regelkreise sollen die Teil-Registerfehler und die
Bahnzugkräfte
gemäß eingestellter
Sollwerte im regelungstechnischen Sinne entkoppelt voneinander vorgebbar
sein. Ein Teil-Registerfehler Y * / 1i ist die Abweichung eines festen
Bildbezugspunktes, z.B. der Bildkante, an der Klemmstelle i (Ki) gegenüber
der Lage dieses Punktes an der Klemmstelle 1 (K1),
bezogen auf seine korrekte Lage. Der Schnittregisterfehler Y1n ist der Fehler der Schnittkante an der
Klemmstelle n (Kn) zum Schnittzeitpunkt
gegenüber
ihrer Lage an der Klemmstelle 1 (K1), bezogen
auf ihre korrekte Lage. Die Stellglieder bilden die geregelten Antriebsmotoren
M0 bis Mn. Die in 1 dargestellten Eingangsgrößen xiw stehen für die Winkelgeschwindigkeits-
(Drehzahl-) oder Winkelsollwerte der geregelten Antriebe M0 bis Mn.
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2. Registerregelkreis
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Der
Teil-Registerfehler Y * / 1i wird mit dem Registerregler i.1 mit Hilfe
der Geschwindigkeit vi der Klemmstelle i
Ki) – beispielsweise
einer Wendeeinheit – auf
den Sollwert Y * / 1i,w, beispielsweise Y * / 1i,w = 0, geregelt. Diesem Registerregelkreis ist
der Drehzahlregelkreis i.2 des der Klemmstelle i (Ki)
zugeordneten Antriebsmotors Mi unterlagert. Die sehr kleine Ersatzzeitkonstante
des dem Drehzahlregelkreis unterlagerten Stromregelkreises ist vernachlässigbar.
Außerdem
wird im Beispiel von 1 noch
der Teilregisterfehler Y * / 13 auf den Sollwert Y * / 1i,w, beispielsweise Y * / 1i,w =
0, geregelt.
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3. Zugkraftregelkreis
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Nachdem
die Registerregelung über
die Voreilung der Klemmstelle i (Ki) mit
einer Änderung
der Bahnzugkraft Fi-1,i verbunden ist, ist
nicht auszuschließen,
dass große
Störungen
zu kleine oder zu große
Bahnspannungen verursachen, die zum Bahnriss führen können. Die Bahnzugkraft Fi-1,i muss daher begrenzt werden. Dazu wird
sie mit Hilfe eines Zugkraftsensors 4 – beispielsweise als Messwalze ausgeführt – gemessen,
dem Vergleichspunkt eines Zugkraftreglers 2.1 zugeführt und
mit dem Sollwert Fi-1,i,w verglichen. Der
Zugkraftregler 2.1, beispielsweise an der Klemmstelle 2
(K2), sorgt für die Einhaltung der gewünschten
Bahnzugkraft Fi-1,i und ermöglicht gleichzeitig
ihre papiersortenabhängige
Vorgabe durch den Maschinenbediener, der in die Voreilungseinstellung
der Klemmstelle i (Ki) nicht mehr eingreifen
muss. Der Zugkraftregler 2.1 gibt den Winkelgeschwindigkeitsollwert ω2w für
die Klemmstelle 2 (K2) vor. Jeder Winkelregelkreis
besteht aus einem Winkelregler, dem unterlagerten Drehzahlregelkreis
einschließlich
Stromregelkreis (zusammengefasst in dem Block 2.2). Bei Änderung
von v2 darf F23 nicht selbstkompensierend
sein. Eine selbstkompensation tritt nicht auf, wenn z.B. der Klemmstelle
2 (K2) ein Trockner vorgeschaltet ist. Dann
sind F2 3 und alle
folgenden Kräfte
einschließlich
Fi-1,i vollständig steuerbar (vgl. Punkt
7).
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4. Kopplungen
zwischen den Regelgrößen
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Die
Regelgrößen, nämlich im
Beispiel die Teil-Registerfehler Y * / 13 und Y * / 1i und die Zugkraft Fi-1,i, sind durch die Struktur der Regelstrecke
abhängig voneinander,
d.h. miteinander verkoppelt. Wird z.B. eine Sollwertänderung
Fi-1,i,w vorgenommen, so ist der Eingriff
des Zugkraftreglers 2.1 mit einer Geschwindigkeitsregelung
der Klemmstelle 2 (K2) verbunden und ruft
einen Teil-Registerfehler
Y * / 12, damit auch Teilregisterfehler Y * / 13 und Y * / 1i, hervor. Der Registerregelkreis
(Regler i.1) versucht nun, diesen Fehler Y * / 1i durch eine Geschwindigkeitsänderung
vi wieder auf den Sollwert Y * / 1i,w zurückzuführen, wodurch
aber die Kraft Fi-1,i geändert wird, somit wieder der
Zugkraftregelkreis anspricht, usw. Damit kann das gesamte System
instabil werden.
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Statt
nur eines oder wie im Beispiel von zwei Teil-Registerfehlern oder
nur einer Bahnkraft können auch
j Teil-Registerfehler (Y * / 13; Y * / 1i, Y * / 1m, ...) und q Bahnzugkräfte (Fi-1,i, Fk-1,k, ...),
d.h beliebig viele Teil-Registerfehler und Bahnzugkräfte, geregelt
werden, wozu j + q Stellgrößen notwendig
sind. Ein zu regelnder Teil-Registerfehler
und eine zu regelnde Bahnzugkraft müssen außerdem nicht im selben Bahnabschnitt
liegen.
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5. Prinzip
und Realisierung der Entkopplung
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Die
Mehrgrößen-Regelstrecke
kann mit Hilfe der Theorie der Mehrgrößenregelungen, im Falle von zwei
Regelgrößen speziell
nach [Föl
88], entkoppelt werden. Ohne Entkopplungsmaßnahmen wäre die Mehrgrößenregelung
instabil. Insbesondere ist die Mehrgrößenregelung so auszulegen,
dass die Bahnzugkräfte
und die Teil-Registerfehler durch entsprechende Sollwerte im regelungstechnischen
Sinne entkoppelt voneinander vorgebbar sind. Zur Kompensation der
Zeitkonstanten der durchlaufenden Bahn in den verschiedenen Bahnabschnitten
ist es oft vorteilhaft, Geschwindigkeiten von Klemmstellen, die
vor oder hinter einer Klemmstelle i (Ki)
liegen, die den Registerfehler Y * / 1i korrigiert, dieser Geschwindigkeit
in geeigneter Form in Vorwärts-
und/oder Rückwärtsrichtung
durch Einspeisung entsprechender Signale über passende Übertragungsfunktionen
in die Regelkreise oder mit Hilfe von Zusatzsollwerten mitzuführen bzw.
nachzuführen.
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Die
für die
Entkopplung beschriebenen Signal-Additionen und -Subtraktionen können nicht
auf der mechanischen Ebene des Systems, sonder sie müssen auf
elektronischer Ebene realisiert werden, da sie nicht in die Mechanik
eingeführt
werden können.
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Das
Prinzip und die Realisierung der Entkopplung werden in der parallelen
Anmeldung PB04638 ausführlich
beschrieben.
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Oft
können
die Zuordnungen von Stellgrößen und
Regelgrößen vertauscht
werden, wie dies ebenfalls in der genannten parallelen Anmeldung PB04638
beschrieben ist.
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6. Varianten
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Als
Stellgrößen für die Bahnzugkraft
in einem Bahnabschnitt kommt sowohl die Klemmstelle 1 (Druckeinheiten)
als auch die Bahnzugkraft F01, in Frage,
beide wegen ihrer Eigenschaft, den in das System eingeleiteten instationären und
stationären Massenstrom
dadurch zu verändern,
dass sie unmittelbar oder über
weitere vorgeschaltete Einrichtungen zur Bahnkrafteinstellung die
Umfangsgeschwindigkeit des Abwicklers verändern.
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Im
Falle der Kraft F01, wird die Anpresskraft der
Tänzer-
oder Pendelwalze z.B als Stellgröße für die Bahnzugkraft
Fi-1,i im gewünschten Abschnitt i–1,i gewählt. Dabei
wird die Anpresskraft 2F01, der Tänzerwalze
nachgestellt, z.B. über
den Druck im zugehörigen
Pneumatik-Zylinder über
einen entsprechenden Druckregelkreis. Das Tänzer- oder Pendelwalzensystem
ist für
den notwendigen Datenaustausch mit Kommunikationsschnittstellen
auszurüsten.
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Im
Falle der Klemmstelle 1 (Druckeinheiten) wird die Geschwindigkeit
v1 der Druckeinheiten verändert, wobei
diese Änderung
auch dem Lagesollwert des Messerzylinders (Kn)
und eventuell weiterer Klemmstellen mitgeteilt wird.
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7. Selbstkompensation
einer Kraft
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Wird
für die
Regelung einer Kraft Fi,i+1 die Geschwindigkeit
einer der angrenzenden Klemmstellen i oder i,i+1 (Ki oder
Ki,i+1) gewählt, so ist die Eigenschaft
der sog. Selbstkompensation der Kraft Fi,i+1 zu beachten.
Im Falle einer Änderung
von vi+1 ändert sich die Kraft Fi,i+1 bleibend, ist also durch vi+1 vollständig steuerbar.
Im Falle einer Änderung
von vi hingegen ändert sich die Kraft Fi,i+1 im Falle vom rein elastischem Bahnmaterial
(Hook'schem Material)
nur vorübergehend,
d.h. nicht bleibend. Daher ist die Kraft Fi,i+1 durch
vi nicht vollständig steuerbar. Um dennoch
auch vi als Stellgröße verwenden zu können, darf
eine solche Eigenschaft der Selbstkompensation nicht vorliegen.
Bei Eintrag von Farbe und/oder Feuchtigkeit beim Bedruckvorgang und/oder
bei Eintrag von Wärme,
z.B. mittels eines Trockners in einem der Abschnitte vor der Klemmstelle
i (Ki), geht die Eigenschaft der Selbstkompensation
verloren, und auch Fi,i+1 ändert sich
bleibend. In diesem Fall ist auch vi als
Stellgröße in einem
Zugkraftregelkreis verwendbar.
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Ist
der Klemmstelle 2 (K2), beispielsweise im Falle
einer Illustrationsdruckmaschine, ein Trockner T vorgeschaltet,
so kann die Geschwindigkeit v2 als Stellgröße für die Kraft
Fi-1,i in einem Zugkraftregelkreis (Regler 2.1)
verwendet werden, wobei dieser der Antriebsregelung 2.2 überlagert
wird. Der Zugkraftregelkreis arbeitet dann beispielsweise mit einem Registerregelkreis
(Regler i.3) für
Y * / 1i in entkoppelter Form zusammen. Alternativ könnte beispielsweise die Kraft
F23 geregelt werden.
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Durch
die Wahl einer Geschwindigkeit vi als Stellgröße für die Regelung
der Bahnzugkraft Fi-1,i wird diese Kraft
bleibend verändert,
alle folgenden Bahnzugskräfte
nur vorübergehend,
falls Fi,i+1 selbstkompensierend ist. Durch
die Wahl einer Geschwindigkeit vi-1 als
Stellgröße für die Regelung
der Bahnzugkraft Fi-1,i werden diese und
alle folgenden Kräfte bleibend
verändert,
falls Fi-1,i, wie oben beschrieben, nicht
selbstkompensierend ist.
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Es
ist zu beachten, dass es möglich
wäre, die
Kraft Fi-1,i dadurch bleibend zu verändern, dass mit
der Geschwindigkeit vi-1, die Kraft Fi-2,i-1 geändert und vi mitgeführt würde, so
dass vi = vi-1 wäre. Dann steht
jedoch vi nicht mehr als unabhängige Stellgröße für Y *1 / i. zur
Verfügung.
Die Verfügbarkeit
zweier unabhängiger
Stellgrößen ist
aber ausschlaggebend für die
entkoppelte Vorgabe der beiden Regelgrößen, also Fi-1,i und
Y * / 1i.
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Regelung des
Registertehlers am Messerzylinder
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Die
kombinierte Schnittregister-Bahnzugkraftregelung einer Rollen-Rotationsdruckmaschine nach
obiger Beschreibung ist in der Lage, beispielsweise einerseits den
Teil-Registerfehler Y * / 1i gemäß dem vorgegebenen
Sollwert Y * / 1i,w, beispielsweise Y * / 1i,w = 0, und davon entkoppelt die Bahnzugkraft
Fi-1,i gemäß dem Sollwert Fi-1,i,w dynamisch
schnell zu kontrollieren.
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Alle,
z.B. durch einen Rollenwechsel verursachten, einlaufenden Störungen werden
dadurch bereits weit vor dem Messerzylinder erkannt und können an
diesem Ort ausgeregelt werden. Der Fehler am Ort des Schnittes wird
dadurch zwar klein gehalten, aber im weiteren Laufe der Bahn – meistens
in Form von mehreren Teilbahnen – bis zum Ort des Schnittes
treten weitere Störquellen
auf, die einen Schnittregistertehler verursachen. Daher wird der Schnittregisterfehler,
im System nach 1 als
Y * / 1n bezeichnet, durch einen Sensor 3 unmittelbar vor dem
Messerzylinder n (Kn) gemessen und einem
weiteren Registerregler i.3 zugeführt. Dieser liefert nun den
Sollwert Y * / 1i,w, der sich infolge der Vorgabe des Sollwertes Y * / 1n,w im allgemeinen ändern wird.
Der jetzt unterlagerte Regelkreis für Y * / 1i sorgt dafür, dass
der Regler i.3 für
Y1n im wesentlichen nur die nach der Klemmstelle
i (Ki) auftretenden Störungen ausregeln muss. Der überlagerte
Registerregelkreis i.3 ist in der Lage, mit anderen möglichen
Regelungsvarianten für Kräfte und
Teil-Registerfehler zusammen zu arbeiten. So könnte z.B. auch der Sollwert
für den
Teil-Registerfehler Y * / 13,w vom Registerregler i.3 in geeigneter Weise
beeinflusst werden.
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Der
Fall des mehrbahnigen Betriebes wird in der parallelen Patentanmeldung
PB04640 beschrieben.
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- 1
- Sensor
- 2
- Sensor
- 3
- Sensor
- 4
- Sensor
- 1.2
- Drehzahlregelkreis
(einschließlich
Stromregelkreis)
- 2.1
- Bahnzugkraftregler
- 2.2
- Drehzahlregelkreis
(einschließlich
Stromregelkreis)
- 3.1
- Registerregler
- 3.2
- Drehzahlregelkreis
- i.1
- Registerregler
- i.2
- Drehzahlregelkreis
- i.3
- Registerregler
- K0
- Klemmstelle
0
- K1
- Klemmstelle
1
- K2
- Klemmstelle
2
- K3
- Klemmstelle
3
- K4
- Klemmstelle
4
- Ki
- Klemmstelle
i
- Kk
- Klemmstelle
k
- Kn
- Klemmstelle
n
- Fij
- Bahnzugkraft
im Abschnitt i–j
- F01
- Eingangs-Bahnzugkraft
- F23
- Bahnzugkraft
zwischen K2 und K3
- Fi-1,i,w
- Bahnzugkraft-Sollwert
- xiw
- Eingangsgröße
- vi
- Umfangsgeschwindigkeit
der Klemmstelle i
- ωi
- Winkelgeschwindigkeit/Drehzahl
der Klemmstelle i
- ωiw
- Winkelgeschwindigkeits-Sollwert
- αiw
- Winkelsollwert/Lagesollwert
der Klemmstelle i
- Y * / 13
- Teil-(Schnitt-)Registerfehler
zwischen K1 und K3
- Y * / 13w
- Register-Sollwert
- Y1n
- (Gesamt-)Schnittregisterfehler
- Y1n,w
- Sollwert
- RF
- Zugkraftregler
- RY
- Registerregler
- T
- Trockner
- Mi
- Antriebsmotor
für Klemmstelle
i mit zugehöriger
Regelung
-
Literatur
-
- [Föl
88] Föllinger,
O.: Regelungstechnik. Heidelberg: Hüthig-Verlag 1988
- [Bra 96] Brandenburg, G.; Papiernik, W.: Feedforward and feedback
strategies applying the principle of input balancing for minimal
errors in CNC machine tools. Proc. 4th Int.
Workshop on Advanced Motion Control, AMC '96-MIE, Vol. 2, pp. 612–618