DE10335888B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers einer Rollenrotationsdruckmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers einer Rollenrotationsdruckmaschine Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers (Y14) einer Rotationsdruckmaschine, wobei:
eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken einer bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors (5; 6) der Rotationsdruckmaschine unmittelbar vor oder an einem Messerzylinder (K4) der Rotationsdruckmaschine erfasst und einer Regeleinrichtung (2) der Rotationsdruckmaschine zugeführt wird bzw. werden, aus den erfassten Daten in der Regeleinrichtung (2) ein Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) ermittelt wird, und aus dem ermittelten Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) eine Umfangsgeschwindigkeit (v3) mindestens einer unmittelbar vor dem Messerzylinder (K4) liegenden Klemmstelle (K3) beeinflusst wird, so dass der Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) auf einen vorgegebenen Sollwert (Y14w) geregelt wird, wobei ein Teil-Schnittregisterfehler (Y*13 ) mittels mindestens eines Regelkreises der Regeleinrichtung (2) auf einen bestimmten Sollwert (Y*13w ) geregelt wird, wobei eine Ausgangsgröße eines Reglers (3.2) des Regelkreises eine Winkelgeschwindigkeit (ω3w) für die unmittelbar vor dem Messerzylinder (K4) liegende Klemmstelle (K3) ist und ein Regler (3.1) des Regelkreises den Sollwert (Y*13w ) für den dem Regler (3.1) unterlagerten Regler (3.2) nach...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Gesamt-Schnittregisterfehlers einer Rollenrotationsdruckmaschine.
  • 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.
  • Aus DE 42 34 308 C2 ist gemäß einer ersten Alternative ein Verfahren bekannt zur Regelung des Gesamt-Schnittregisterfehlers einer Rollenrotationsdruckmaschine, bei der zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers eine bestimmte Bildinformation einer bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors erfasst und einer Regeleinrichtung zugeführt wird, wobei diese Erfassung der Bildinformation oder Messmarken unmittelbar vor oder an einem Messerzylinder durchgeführt wird, und wobei aus diesem erfassten Wert der Gesamt-Schnittregisterfehler ermittelt und aus diesem Gesamt-Schnittregisterfehler die Lage des Messerzylinders beeinflusst wird.
  • Aus EP 0 950 519 A1 ist gemäß einer zweiten Alternative ein Verfahren bekannt zur Regelung des Gesamt-Schnittregisterfehlers einer Rollenrotationsdruckmaschine, bei der zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken einer bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors erfasst und einer Regeleinrichtung zugeführt wird bzw. werden, wobei diese Erfassung der Bildinformation oder Messmarken unmittelbar vor oder an einem Messerzylinder durchgeführt wird, und wobei aus diesem erfassten Wert der Gesamt-Schnittregisterfehler ermittelt und aus diesem Gesamt-Schnittregisterfehler die Geschwindigkeit mindestens einer vor dem Messerzylinder liegenden Klemmstelle beeinflusst wird.
  • Aus DE 42 02 363 A1 sind auf sowohl Bildinformationen als auch Messmarken basierende Verfahren gemäß der ersten und der zweiten Alternative bekannt.
  • Aus DE 42 38 387 A1 ist eine Vorrichtung zur Regelung des Gesamt-Schnittregisterfehlers an einer Rotationsdruckmaschine bekannt, deren Klemmstellen mit Antriebsmotoren mit zugeordneter Strom- und Winkelregelung unabhängig voneinander antreibbar sind.
  • Weiteren relevanten Stand der Technik bilden die Druckschriften US 3 774 016 A und US 2 075 095 A .
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches Verfahren zur Regelung des Gesamt-Schnittregisterfehlers zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 13 gelöst.
  • 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.
  • Von Bedeutung ist, dass die Messung des Schnittregisterfehlers vor dem Messerzylinder erfolgt, wobei der Messerzylinder einen winkelgeregelten Einzelantrieb besitzt und die Registerregelung dessen Lage- und/oder Drehzahlregelung überlagert wird. Des weiteren kann die Schnittregisterregelung mit Hilfe eines unterlagerten Regelkreises gelöst werden, bei dem der Teil-Schnittregisterfehler an oder vor der Wendeeinheit, z.B. bereits am Ende der Kühleinheit, gemessen und über die Voreilung der Wendeeinheit kompensiert wird.
  • Von Bedeutung ist, dass zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers eine bestimmte oder markante Bildinformation der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors erfasst und einer Regeleinrichtung zugeführt wird, wobei diese Bildinformation keine gesetzte Marke sein muss, und eine für die Abweichung der Lage des Druckbildes gegenüber seiner Sollage bezogen auf den Ort und Zeitpunkt des Schnittes, d.h. für den Gesamt-Schnittregisterfehler, geeignete Bildinformation unmittelbar vor oder an einem Messerzylinder gemessen und durch mindestens einen Regelkreis auf seinen vorgegebenen Sollwert, beispielsweise auf den Wert Null, geregelt wird, wobei bei Korrektur über den Messerzylinder ein Regler einen Winkelsollwert für eine Winkelregelung des Messerzylinders vorgibt oder bei Korrektur über mindestens eine vor dem Messerzylinder liegende, nicht druckende Klemmstelle ein Regler den Teil-Schnittregisterfehlersollwert für einen unterlagerten Registerregler vorgibt, der den Teil-Registerfehler über die Geschwindigkeit bzw. Voreilung der vor dem Messerzylinder liegenden Klemmstelle korrigiert oder bei Verwendung von mindestens zwei nicht druckenden Klemmstellen und deren Geschwindigkeiten zugehörige Regelkreise so koordiniert werden, dass der Gesamt-Schnittregisterfehler auf den vorgegebenen Sollwert, beispielsweise gleich Null, geregelt wird. Im Folgenden wird der Einfachheit halber immer vom Wert Null beim Sollwert gesprochen, wobei an seine Stelle auch ein anderer geeigneter Wert treten kann.
  • 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.
  • Bedeutungsvoll ist, dass die Regelung der Winkellage der Druckeinheiten bei Überschreiten der Schranken einer Größe die Regelung des Teil-Schnittregisterfehlers vom Regler der vor dem Messerzylinder liegenden Klemmstelle auf einen Regler der Druckeinheiten übergeben wird, also der Winkel der Druckeinheiten nachgeführt und der zu kleine oder zu große Wert dieser Größe in den zulässigen Bereich zurückgefahren wird. Die Nachführung des Winkels der Druckeinheiten erfolgt für alle Betriebszustände, bei denen diese Größe innerhalb der Schranken liegt, durch ein Anpassungsglied, wobei mit Hilfe eines mathematischen Modells ein Sollwert für die Nachstellung des Winkels berechnet wird, wodurch immer genügend Reserve der Stellgröße bzw. Voreilung der vor dem Messerzylinder liegenden Klemmstelle sichergestellt wird.
  • Im mathematischen Modell wird der Zusammenhang zwischen der für die Korrektur des Teil-Registerfehlers notwendigen Voreilungsänderung und dem daraus resultierenden Korrekturwert berechnet. In vorteilhafter Weise erfolgt die Nachführung des Winkels der Druckeinheiten langsam gegenüber der Regelung des Teil-Schnittregisterfehlers, wodurch Dublieren infolge zu schneller Lageänderungen der Druckeinheiten vermieden und eine Entkopplung der Regelkreise erreicht wird.
  • Wichtig ist dabei, dass eine Nachführung insbesondere der winkelgeregelten, den Druckeinheiten nachgeordneten Klemmstelle winkelsynchron zu den Druckeinheiten vorgenommen und dadurch die Bahnzeitkonstante zwischen den Druckeinheiten und der ihnen nachfolgenden Klemmstelle unwirksam wird.
  • 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.
  • Infolge der besonderen Eigenschaften der Regelstrecke ist die Gesamt-Schnittregisterregelung mit Hilfe einer Voreilung einer Klemmstelle dynamisch schneller als bei der herkömmlichen Lösung mittels Registerwalze, da an die Stelle einer Wegänderung eine Voreilungsänderung der betreffenden Klemmstelle tritt. Ein bedeutungsvoller Vorteil dieser Registerregelung mit Hilfe der Voreilung einer Klemmstelle ist, dass kaum ein Verschleiß der mechanischen Übertragungsglieder auftritt, wie dies bei einer dynamisch schnellen Regelung mit Hilfe der Wegäderung einer Stellwalze der Fall wäre. Ein weiterer Vorteil ist, dass der regelungtechnische Aufwand bei dieser Registerregelung mit Hilfe der Voreilung einer Klemmstelle geringer ist als bei einer dynamisch schnellen Regelung mit Hilfe der Wegänderung einer Stellwalze.
  • 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.
  • Die Nachführung der Bahnzugkraft kann auch mit Hilfe der Tänzerwalzenkraft gelöst werden, wobei diese aus dem Druck des zugehörigen Pneumatikzylinders ermittelt, die Kraft gemessen, einem Bahnzugkraftregler zugeführt und mit dem Kraftsollwert verglichen wird, wobei die Ausgangsgröße des Reglers entweder unmittelbar die Stellgröße für den Pneumatikzylinder oder der Sollwert ist, falls ein unterlagerter Regelkreis für die Eingangs-Bahnzugkraft vorhanden ist. An die Stelle der Tänzerwalze kann auch ein Bahnzugkraft-Regelkreis für die Eingangs-Bahnzugkraft treten. Durch diese Kraftanpassung wird immer dafür gesorgt, dass die infolge der Ausregelung einer Störung schnell aufgetretene Kraftänderung gegenüber dieser Ausregelung verhältnismäßig langsam abgebaut wird.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers, deren Klemmstellen mit Antriebsmotoren mit zugeordneter Strom- und Drehzahlregelung sowie gegebenenfalls Winkelregelung unabhängig voneinander antreibbar sind und bei der der Gesamt-Schnittregisterfehler und/oder damit verbundene weitere Teil-Schnittregisterfehler an oder vor einem Messerzylinder und/oder an oder vor einer oder mehreren diesem Messerzylinder vorgeordneten Klemmstellen über eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors erfassbar sind und zur Beeinflussung des Gesamt-Schnittregisterfehlers einer Regel- und/oder Steuerungseinrichtung zur Veränderung von Winkellagen oder Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Klemmstelle zuführbar sind Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
  • Die Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt schematisch:
  • 1: Klemmstellen-Schema einer Rotationsdruckmaschine mit geregelten Antrieben,
  • 2: Regelanordnung zum Regeln des Schnittregisters bei Kraftbegrenzung über die Druckeinheiten,
  • 3: Regelanordnung zur Nachführung der Tänzerwalze und
  • Anschließend soll die Funktionsweise anhand der Ausführungsbeispiele an einem Vierwalzensystem erläutert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der realen Druckmaschine an die Stelle einer Klemmstelle 1 des Vierwalzensystems beliebig viele Druckeinheiten, also z.B. 4 Druckeinheiten, einer Rollenoffset-Illustrationsdruckmaschine oder Zeitungsdruckmaschine oder einer anderen Art von Rotationsdruckmaschine treten können. Das im Folgenden beschriebene Prinzip der Registerkorrektur durch zwei einander überlagerte Regelkreise, wobei einer als Istwert den unmittelbar vor dem Messerzylinder K4 gemessenen Gesamt-Schnittregisterfehler bekommt, der andere den von einer weiter vorn liegenden Klemmstelle, ist auf alle Rotationsdruckmaschinen sinngemäß zu übertragen.
  • Funktionserläuterung am Vierwalzensystem
  • Das Vierwalzensystem von 1 ist eine vereinfachte Form einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere einer Rollenoffsetdruckmaschine. In einer nach dem Einzugswerk folgenden Klemmstelle 1 (K1) sind alle Druckeinheiten zusammengefasst. Klemmstelle 2 (K2) steht in Falle einer Illustrations-Druckmaschine für die Kühleinheit, Klemmstelle 3 (K3) für die Wendeeinheit und Klemmstelle 4 (K4) für die Falzeinheit mit dem schnittbestimmenden Messerzylinder. Größen vi sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Klemmstellen K1 bis K4, die durch das Verhalten umschlungener Walzen mit Coulomb'scher Reibung angenähert seien. Bei Rotationsdruckmaschinen wird der Begriff „Voreilung" verwendet. Die Voreilung Wi,i-1 Klemmstelle i (Ki) gegenüber einer Klemmstelle i – 1 (Ki-1) ist gegeben durch den Ausdruck
    Figure 00070001
  • Im folgenden Text werden „Geschwindigkeit" und „Voreilung" synonym verwendet. Die Bahnkraft in einem Abschnitt i-1, i wird als Fi-1,i bezeichnet. In zT sind die Änderungen des Elastizitäts-Moduls und des Querschnitts der einlaufenden Bahn zusammengefasst. Der Registerfehler Y14 am Messerzylinder sei als Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 oder kurz als Schnittregisterfehler bezeichnet. Ein davor aufgelaufener Registerfehler Y*1i , gemessen an einer nicht druckenden Klemmstelle i, wird Teil-Schnittregisterfehler Y*1i oder kurz Teilregisterfehler genannt.
  • Das System von 1 wird als mechanische Regelstrecke (Block 1a in 2) mit zugehörigen Stellgliedern (geregelte Antriebe in Block 1b in 2) aufgefasst. Die zwei Regelgrößen sind der Teil-Schnittregisterfehler Y*13 und der Gesamt-Schnittregisterfehler Y14. Der Teil-Registerfehler Y*13 ist die Abweichung eines festen Bildbezugspunktes, z.B. der Bildkante, an der Klemmstelle 3 (K3) gegenüber der Lage dieses Punktes an der Klemmstelle 1 (K1), bezogen auf seine korrekte Lage. Der Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 ist der Fehler der Schnittkante an der Klemmstelle 4 (K4) zum Schnittzeitpunkt gegenüber ihrer Lage an der Klemmstelle 1 (K1), bezogen auf ihre korrekte Lage. Eine weitere Regelgröße ist die Lage, d.h. der Winkel, der Klemmstelle 1 (K1). Die Stellglieder bilden die geregelten Antriebsmotoren M1 bis M4. Die in 1 dargestellten Eingangsgrößen Xiw stehen für die Winkelgeschwindigkeits-(Drehzahl-) oder Winkelsollwerte der geregelten Antriebe M1 bis M4, wie aus 2 näher ersichtlich ist.
  • 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 Hooke'schen Materials ist die Kraft F01 der Dehnung ε01 proportional. Die Kraft F01 wird durch die Anpresskraft einer Tänzer- oder Pendelwalze an die durchlaufende Bahn oder durch einen Zugkraftregelkreis eingestellt, die – dem Lagesollwert bzw. Kraftsollwert entsprechend – unmittelbar oder mittelbar über eine weitere Einrichtung zur Einstellung der Bahnzugkraft – die Umfangsgeschwindigkeit der Klemmstelle 0 (Abwickeleinrichtung K0) steuern. Nur die Umfangsgeschwindigkeit v0 der Abwickeleinrichtung K0 ist in der Lage, den in das System eingeleiteten stationären Massenstrom stationär zu ändern. Im Folgenden wird angenommen, dass Änderungen von F01 oder von v1 infolge der dadurch bewirkten Änderung der Umfangsgeschwindigkeit v0 der Abwickeleinrichtung den instationären wie stationären Massenstrom in den ihnen folgenden Bahnabschnitten i-1, i verändern. Die Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis v4 der übrigen Klemmstellen K1 bis K4 können – Hooke'sches Material vorausgesetzt – den Massenstrom nicht stationär ändern. Die Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis v4 werden im Folgenden kurz Geschwindigkeiten v1 bis v4 genannt.
  • Registerregelkreis I
  • Der vor der Klemmstelle 3 (K3) – beispielsweise einer Wendeeinheit – mittels eines Sensors 6 gemessene Teil-Registerfehler Y*13 wird, wie 2 zeigt, mit einem Registerregler 3.2 mit Hilfe der Geschwindigkeit v3 dieser Klemmstelle 3 (K3) auf einen Sollwert Y*13w geregelt. Statt den Teil-Registerfehler Y*13 unmittelbar vor der Wendeeinheit zu messen, kann, z.B. aus konstruktiven Gründen, auch ein Messort zwischen Kühleinheit (K2) und Wendeinheit (K3), z.B. auch unmittelbar nach der Kühleinheit, gewählt werden.
  • Diesem Registerregelkreis ist ein Drehzahlregelkreis 3.3 des der Klemmstelle 3 (K3) zugeordneten Antriebsmotors unterlagert. Das sehr schnelle dynamische Verhalten des dem Drehzahlregelkreis unterlagerten Stromregelkreises ist vernachlässigbar. Der Sollwert für die Winkelgeschwindigkeit (bzw. für die Drehzahl) der Klemmstelle 3 (K3) ist ω3w.
  • Ist der Sollwert für den an der Wendeeinheit gemessenen Teil-Registerfehler gleich Null, also Y*13w = 0, und somit im Mittel auch der Istwert, so würde trotz dieser Maßnahme der Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 im Allgemeinen nicht Null sein, da die Bahn auf dem Weg zwischen Wendeeinheit und Messerzylinder auf den weiteren zu durchlaufenden Leitelementen (beispielsweise Trichterwalze, Trichter, schlupfende Transportwalzen im Falzapparat etc.) Kräften unterworfen ist, die bei Änderung der Bahnzugkräfte F23, z.B. beim Rollenwechsel, bleibende Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 erzeugen. Daher wird auch der Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 gemessen und beeinflusst, wobei mehrere Varianten auftreten. Diese Varianten sind vorzugsweise für den einbahnigen Betrieb an den Ausführungsbeispielen erklärt.
  • Registerregelkreis II
  • a) Registerregelkreis für den Schnittregisterfehler Y14 (Variante 1)
  • Statt der oben beschriebenen Registerregelung I für den Teil-Registerfehler Y*13 kann unmittelbar ein Registerregelkreis für den Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 vorgesehen werden. Stellgröße ist die Voreilung bzw. Lage des Messerzylinders K4. Dazu wird der Gesamt-Schnittregisterfehler mit Hilfe eines Sensors 5 kurz vor dem Messerzylinder K4 gemessen, dem Vergleichspunkt eines Schnittregisterreglers 4.1 zugeführt und mit einem Sollwert Y14w = 0 verglichen (gestrichelte Linie in 2). Der Registerregler gibt einen Lagesollwert α4w vor. Bei Auftreten eines Gesamt-Schnittregisterfehlers Y14, z.B. bei einem Rollenwechsel, wird der Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 nach Maßgabe der Dynamik des unterlagerten Winkelregelkreises kompensiert.
  • b) Regelkreis für den Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 und unterlagerter Regelkreis für den Teil-Registerfehler Y*13 (Variante 2)
  • Es kann aber auch der Regelkreis für den Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 nach dem Prinzip der Kaskadenregelung dem Regelkreis für den Teil-Registerfehler Y*13 überlagert werden. Dazu wird der Gesamt-Registerfehler, wie bei a) und im Abschnitt „Registerregelkreis I" beschrieben, kurz vor dem Messerzylinder mit Hilfe eines weiteren Sensors 6 gemessen, dem Vergleichspunkt des Schnittregisterreglers 3.1 zugeführt und mit dem Sollwert Y14w = 0 verglichen. Durch den unterlagerten Kreis (Registerregler 3.2) wird schon am Ort der Wendeeinheit erkannt, dass ein späterer Schnittregisterfehler auftreten wird. Durch den Schnittregisterregler 3.1 wird der Sollwert Y*13w so geführt, dass im Rahmen der dynamischen Möglichkeiten immer der Gesamt-Schnittregisterfehler gleich Null eingehalten wird. Mit Hilfe der Geschwindigkeit v3 der Wendeeinheit wird also der Gesamt-Schnittregisterfehler am Messerzylinder K4 auf diese Weise passend beeinflusst. Für den Schnittregisterregler 3.1 wird z.B. ein PI-Regler gewählt, der nach dem Betragsoptimum oder dem Symmetrischen Optimum optimiert wird [Föllinger, O.: Regelungstechnik. Heidelberg: Hüthig-Verlag 1988]. Die Ausgangsgröße des Registerreglers 3.1 wird durch eine Schranke 3.6 begrenzt. Die Adaption des Regelkreises an die Maschinengeschwindigkeit sowie die Kompensation von dynamischen Gliedern dieser Registerregelstrecke erfolgt in einem Anpassungsglied 3.4. Dieses kann auch direkt im Regler 3.1 implementiert werden. Unter einem Anpassungsglied versteht man in diesem Fall eine Adaption der Parameter (beispielsweise Verstärkungsfaktoren) des geschlossenen Regelkreises an die Maschinengeschwindigkeit. Hierzu sind im Anpassungsglied Charakteristiken (Kennlinien und/oder dynamische Obertragungsglieder) hinterlegt.
  • c) Regelkreis für den Schnittregisterfehler Y14 und unterlagerter Regelkreis für den Teil-Registerfehler vor der Trichterwalze (Variante 3)
  • Es kann, bei einbahnigem Betrieb, auch der Regelkreis für den Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 dem Prinzip der Kaskadenregelung einem Regelkreis für den Teil-Registerfehler vor der Trichterwalze statt vor der Wendeeinheit überlagert werden (in 2 nicht gezeichnet). Dazu wird der Teil-Registerfehler vor der Trichterwalze durch einen Sensor gemessen. Stellgröße ist die Voreilung der Trichterwalze. Der Regelkreis ist wie bei b) aufgebaut.
  • An die Stelle der Trichterwalze oder der Wendeeinheit kann auch eine andere, z.B. vor der Klemmstelle 3 (K3) liegende Klemmstelle i (Ki), treten. Entsprechend wird an oder vor dieser Klemmstelle i (Ki) der Teil-Registerfehler Y*1i gemessen und geregelt. Die Registerkorrektur erfolgt entweder durch die Geschwindigkeit vi dieser Klemmstelle oder der Teil-Registerfehler Y*1i wird einem anderen Regelkreis zugeführt (z.B. auch zum Zwecke der Vorsteuerung). Es ist auch möglich, den oder die Teil-Registerfehler an mehreren, vor dem Messerzylinder K4 liegenden, nicht druckenden Klemmstellen i und k (Ki; Kk) zu messen und über die Geschwindigkeiten von vi und vk mit Hilfe von zugeordneten Regelkreisen zu korrigieren. Beide Regelkreise können auch in geeigneter Weise kombiniert werden. Insbesondere kann es sich auch um mindestens einen periodischen Regler handeln, der in seiner Wirkung an eine periodische Störung angepasst ist (vgl. Patentschrift DE 197 40 153 C2 ).
  • Winkelnachführung
  • Nachdem die Registerregelung über die Voreilung der Klemmstelle 3 (K3) – Variante b – (bzw. wie oben gezeigt anderer geeigneter Klemmstellen – siehe Variante c) mit einer Änderung der Bahnzugkraft F23 verbunden ist, ist nicht auszuschließen, dass große Störungen zu kleine oder zu große Bahnzugkräfte F23 verursachen, die zum Bahnriss führen können. Die Bahnzugkraft F23 muss daher beschränkt werden. Dazu wird die Geschwindigkeit v3 durch Vorgabe einer unteren und oberen Schranke 3.5 der Ausgangsgröße ω3w des Registerreglers 3.2 begrenzt. Bei Erreichen einer dieser Schranken wird die Winkellage der Druckeinheiten K1, also in 1 der Klemmstelle 1 (K1), nachgestellt. Dann übernimmt ein Registerregler 1.1 die Teil-Registerkorrektur (strichpunktierte Linien in 2). Wird die Voreilungsschranke verlassen, so tritt der Registerregler 3.2 wieder in Aktion (Ablöseregelung).
  • Damit für die Registerkorrektur über die Geschwindigkeit (Voreilung) von Klemmstelle 3 (K3) hinsichtlich des zulässigen Bereiches der Bahnzugkraft F23 immer genügend Stellgröße zur Verfügung steht, wird in einem Anpassungsglied 1.2 stets aus der Geschwindigkeit v3 von Klemmstelle 3 (K3) mit Hilfe eines mathematischen Modells ein Sollwert für die Nachstellung des Winkels α1w berechnet. Dieses mathematische Modell beschreibt den Zusammenhang zwischen der für die Korrektur des Teil-Registerfehlers Y*13 auftretenden Voreilungsänderungen und dem daraus resultierenden Korrekturwert α1w.
  • Während die Registerkorrektur über die Voreilung von Klemmstelle 3 (K3) möglichst schnell erfolgt, handelt es sich bei der Nachstellung des Winkels α1w um eine demgegenüber langsame Korrektur. Dadurch werden schnelle Bewegungen der Druckeinheiten K1, die Energie kosten und evtl. Dublieren hervorrufen, vermieden. Das Anpassungsglied 1.2 enthält zu diesem Zwecke zusätzlich ein Verzögerungsglied erster oder höherer Ordnung. Dieses sorgt außerdem dafür, dass im Normalbetrieb, d.h. bei Betrieb innerhalb der Schranken 3.5 vom Registerregler 3.2, der Registerregelkreis und die Winkelnachstellung der Klemmstelle 1 (K1) entkoppelt sind. Die Umschaltung zwischen den Regelkreisen erfolgt in einem elektronischen Schalter 1.3, der durch die Auswertung der Schranke 3.5 gesteuert wird. Im Normalbetrieb wird also durch die Winkelnachstellung mittels des Anpassungsgliedes 1.2 immer dafür gesorgt, dass die infolge der schnellen Ausregelung einer Störung aufgetretene Geschwindigkeitsänderung der Klemmstelle 3 (K3) langsam wieder abgebaut wird.
  • Auch der überlagerte Regler 3.1 wird mit einer Begrenzung der Ausgangsgröße versehen. Da diese überlagerte Regelung für Y14 prinzipbedingt langsamer einzustellen ist als die unterlagerte für Y*13 , ist zwar selbst bei großen Störungen kaum damit zu rechnen, dass ein zu großer Sollwert Y*13w vorgegeben wird. Dennoch könnte z.B. bei fehlerhaftem Ausfall des Anpassungsgliedes 3.4 oder des Sensors 5 für den Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 eine zu große Aussteuerung des Reglers 3.1 erfolgen, weshalb eine Begrenzung notwendig ist.
  • Eingangskraft-Nachführung
  • Nachdem die Registerregelung über die Geschwindigkeit v3 der Klemmstelle 3 (bzw. wie oben gezeigt anderer geeigneter Klemmstellen Ki, Kk) mit einer Änderung der Bahnzugkraft F23 verbunden ist, ist – wie oben beschrieben – nicht auszuschließen, dass große Störungen zu kleine oder zu große Bahnzugkräfte F23 verursachen, die zum Bahnriss führen können.
  • Daher wird die Kraft 2F01 der Tänzerwalze bzw. des Tänzerwalzensystems 7 (z.B. über den Druck in der zugehörigen Stelleinrichtung, beispielsweise Pneumatik-Zylinder 7.3) nachgestellt, vgl. 3. Dazu ist ein Kraftregler 7.1 für die Kraft F23 vorzusehen, dem der Istwert der Kraft F23 – ermittelt durch einen Sensor 8 – zugeführt und mit dem Kraftsollwert F23w verglichen wird. Seine Ausgangsgröße ist entweder unmittelbar die Stellgröße für die als Pneumatikzylinder ausgestaltete Stelleinrichtung 7.3 oder der Sollwert F01w falls ein unterlagerter Regelkreis (Regler 7.2) für die Eingangs-Bahnzugkraft F01 vorhanden ist. Durch diese Kraftanpassung wird immer dafür gesorgt, dass die infolge der Ausregelung einer Störung schnell aufgetretene bahnzugkraftänderung F23 im Abschnitt 2–3 demgegenüber mehr oder weniger langsam abgebaut wird. Dazu kann (wie in 2, Block 1.2) ein Anpassungsglied vorgesehen werden. Für den oben beschriebenen Datenaustausch ist das Tänzerwalzensystem 7 mit Kommunikationsstellen 7.4; 7.5 ausgerüstet. Anstelle des Tänzerwalzensystems 7 kann alternativ ein Pendelwalzensystem verwendet werden.
  • An die Stelle des Tänzer- oder Pendelwalzensystems kann auch ein Bahnzugkraftregelkreis treten, durch den die Eingangs-Bahnzugkraft F01 vorgegeben wird (vgl. 1). Beide Eingriffe verändern den stationären oder instationären in das System eingeleiteten Massenstrom mittels der Umfangsgeschwindigkeit v0 der Abwickeleinrichtung K0. Diese Umfangsgeschwindigkeit v0 kann auch mittels mindestens eines Messwertes für eine Bahnzugkraft, Bahnspannung oder Bahndehnung beeinflusst werden.
    • 1
    Mechanische Regelstrecke mit geregelten Antrieben
    1a
    Mechanisches System (Regelstrecke)
    1b
    Geregelte Antriebe
    1.1
    Registerregler
    1.2
    Anpassungsglied
    1.3
    Schalter
    2
    Regeleinrichtung
    3
    3.1
    Schnittregisterregler
    3.2
    Registerregler
    3.3
    Drehzahlregelkreis
    3.4
    Anpassungsglied
    3.5
    Schranke
    3.6
    Schranke
    4
    4.1
    Schnittregisterregler
    5
    Sensor für Schnittregisterfehler
    6
    Sensor für Registerfehler
    7
    Tänzerwalzensystem
    7.1
    Zugkraftregler
    7.2
    Druckregler
    7.3
    Stelleinrichtung/Pneumatikzylinder
    7.4
    Kommunikations-Schnittstellen
    8
    Sensor für Bahnzugkraft
    9
    Sensor für Bahnzugkraft
    K1
    Klemmstelle 1, Druckeinheiten
    K2
    Klemmstelle 2
    K3
    Klemmstelle 3
    K4
    Klemmstelle 4, Messerzylinder
    Ki
    Klemmstelle i
    Kk
    Klemmstelle k
    Fij
    Bahnzugkraft im Abschnitt i-j
    F01
    Eingangs-Bahnzugkraft
    F01w
    Bahnzugkraft-Sollwert
    F23
    Bahnzugkraft zwischen K2 und K3
    F23w
    Bahnzugkraft-Sollwert
    xiw
    Eingangsgröße
    vi
    Umfangsgeschwindigkeit der Klemmstelle i
    ωi
    Winkelgeschwindigkeit/Drehzahl der Klemmstelle i
    ωiw
    Winkelgeschwindigkeits-Sollwert
    αiw
    Winkelsollwert/Lagesollwert der Klemmstelle i
    Y13*
    Teil-Registerfehler zwischen K1 und K3
    Y13w*
    Register-Sollwert
    Y14
    Gesamt-Schnittregisterfehler
    Y14w
    Sollwert
    RP
    Druckregler
    RF
    Zugkraftregler
    RY
    Registerregler
    Rω
    Winkelgeschwindigkeits-(Drehzahl-)regler
    Mi
    Antriebsmotor für Klemmstelle i mit zugehöriger Regelung
    p
    Druck des Pneumatikzylinders
    zT
    Änderungen des Querschnitts und des E-Moduls

Claims (13)

  1. Verfahren zum Regeln des Gesamt-Schnittregisterfehlers (Y14) einer Rotationsdruckmaschine, wobei: eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken einer bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors (5; 6) der Rotationsdruckmaschine unmittelbar vor oder an einem Messerzylinder (K4) der Rotationsdruckmaschine erfasst und einer Regeleinrichtung (2) der Rotationsdruckmaschine zugeführt wird bzw. werden, aus den erfassten Daten in der Regeleinrichtung (2) ein Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) ermittelt wird, und aus dem ermittelten Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) eine Umfangsgeschwindigkeit (v3) mindestens einer unmittelbar vor dem Messerzylinder (K4) liegenden Klemmstelle (K3) beeinflusst wird, so dass der Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) auf einen vorgegebenen Sollwert (Y14w) geregelt wird, wobei ein Teil-Schnittregisterfehler (Y*13 ) mittels mindestens eines Regelkreises der Regeleinrichtung (2) auf einen bestimmten Sollwert (Y*13w ) geregelt wird, wobei eine Ausgangsgröße eines Reglers (3.2) des Regelkreises eine Winkelgeschwindigkeit (ω3w) für die unmittelbar vor dem Messerzylinder (K4) liegende Klemmstelle (K3) ist und ein Regler (3.1) des Regelkreises den Sollwert (Y*13w ) für den dem Regler (3.1) unterlagerten Regler (3.2) nach Maßgabe des Sollwertes (Y14w) für den Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) liefert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mittels zugehöriger Regelkreise Umfangsgeschwindigkeiten (v3, vi, vk) von mindestens zwei vor dem Messerzylinder (K4) liegenden nicht druckenden Klemmstellen (K3, Ki, Kk) beeinflusst werden, so dass der Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) auf den vorgegebenen Sollwert (Y14w) geregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Regelung einer Winkellage von Druckeinheiten (K1) bei Überschreiten von Schranken (3.5) der Ausgangsgröße (ω3w) des Reglers (3.2) bei Regelung des Teil-Registerfehlers (Y*13 ) vom Regler (3.2) auf einen Regler (1.1) übergeben wird, also die Winkellage der Druckeinheiten (K1) nachgeführt und ein zu kleiner oder zu großer Wert der Ausgangsgröße (ω3w) in einen zulässigen Bereich innerhalb der Schranken (3.5) zurückgefahren wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei eine Regelung einer Winkellage von Druckeinheiten (K1) bei Überschreiten von Schranken mehrerer Ausgangsgrößen (ω3w, ωiw, ωkw) bei Regelung von Teil-Registerfehlern (Y*13 , Y*1i , Y*ik ) von zugehörigen Reglern auf einen Regler (1.1) der Druckeinheiten (K1) übergeben wird, also die Winkellage der Druckeinheiten (K1) nachgeführt und zu kleine oder zu große Werte der Ausgangsgrößen (ωiw, ωkw) in einen zulässigen Bereich innerhalb der Schranken zurückgefahren werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Regelung der Winkellage der Druckeinheiten (K1) durch ein Anpassungsglied (1.2) für alle Betriebszustände erfolgt, bei denen die Ausgangsgrößen (ω3w, ωiw, ωkw) der den Druckeinheiten (K1) nachgeordneten und dem Messerzylinder (K4) vorgeordneten Klemmstellen (K3, Ki, Kk) innerhalb der Schranken (3.5) liegen, wobei mit Hilfe eines mathematischen Modells ein Sollwert (α1w) für die Nachstellung der Winkellage berechnet wird, wodurch immer genügend Reserve zum Stellen der Ausgangsgrößen (ω3w, ωiw, ωkw) der den Druckeinheiten (K1) nachgeordneten und dem Messerzylinder (K4) vorgeordneten Klemmstellen (K3, Ki, Kk) sichergestellt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Regelung der Winkellage der Druckeinheiten (K1) durch das Anpassungsglied (1.2) für alle Betriebszustände, bei denen die Ausgangsgrößen (ω3w, ωiw, ωkw) innerhalb der vorgeschriebenen Schranken (3.5) liegen, langsam gegenüber der Regelung der Teil-Schnittregisterfehler (Y*13 , Y*1i , Y*ik ) erfolgt, wodurch ein Dublieren infolge zu schneller Winkellageänderungen der Druckeinheiten (K1) vermieden und eine Entkopplung der Regelkreise erreicht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine Nachführung einer winkelgeregelten, den Druckeinheiten (K1) unmittelbar nachgeordneten Klemmstelle (K2) – oder mehrerer den Druckeinheiten (K1) nachgeordneter Klemmstellen (K2, K3, Ki, Kk) – winkelsynchron zu den Druckeinheiten (K1) vorgenommen und dadurch Bahnzeitkonstanten zwischen den Druckeinheiten (K1) und der den Druckeinheiten (K1) unmittelbar nachgeordneten Klemmstelle (K2) – oder zwischen den Druckeinheiten (K1) und allen folgenden Klemmstellen (K2, K3, K4, Ki, Kk) – unwirksam werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zu einer Nachführung einer zwischen der dem Messerzylinder (K4) unmittelbar vorgeordneten Klemmstelle (K3) und einer dieser wiederum unmittelbar vorgeordneten Klemmstelle (K2) herrschenden Bahnzugkraft (F23) mit Hilfe einer Tänzerwalze oder einer Pendelwalze die Kraft (F23) gemessen, einem Bahnzugkraftregler (7.1) als Istwert zugeführt und mit einem Bahnzugkraftsollwert (F23w) verglichen wird, wobei eine Ausgangsgröße des Bahnzugkraftreglers (7.1) entweder unmittelbar eine Stellgröße für eine eine Eingangs-Bahnzugkraft (F01) verändernde Stelleinrichtung (7.3) oder ein Sollwert (F01w) für einen unterlagerten Regler (7.2) für die Eingangs-Bahnzugkraft (F01) ist, so dass durch diese Bahnzugkraftanpassung immer eine infolge einer Ausregelung einer Störung aufgetretene Bahnzugkraftänderung im Abschnitt zwischen der dem Messerzylinder (K4) unmittelbar vorgeordneten Klemmstelle (K3) und der dieser wiederum unmittelbar vorgeordneten Klemmstelle (K2) abgebaut wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Nachführung der zwischen der dem Messerzylinder (K4) unmittelbar vorgeordneten Klemmstelle (K3) und der dieser wiederum unmittelbar vorgeordneten Klemmstelle (K2) herrschenden Bahnzugkraft (F23) anstelle mit Hilfe der Tänzerwalze oder der Pendelwalze mit Hilfe eines Bahnzugkraftregelkreises durchgeführt wird, wobei die Eingangs-Bahnzugkraft (F01) mittels eines Sensors (9) gemessen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, wobei eine Umfangsgeschwindigkeit (v0) einer Abwickeleinrichtung (K0) als Stellgröße für einen stationären oder instationären in das System eingeleiteten Massenstrom verwendet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Umfangsgeschwindigkeit (v0) der Abwickeleinrichtung (K0) aufgrund mindestens eines Messwertes für eine Bahnzugkraft, Bahnspannung oder Bahndehnung beeinflusst wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Umfangsgeschwindigkeit (v0) der Abwickeleinrichtung (K0) aufgrund eines Messwertes für die Lage einer mit der Eingangs-Bahnzugkraft (F01) auf die Bahn wirkenden Tänzer- oder Pendelwalze oder mittels eines die Eingangs-Bahnzugkraft (F) regelnden Bahnzugkraftregelkreises beeinflusst wird.
  13. Vorrichtung zur Regelung des Gesamt-Schnittregisterfehlers (Y14) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 an einer Rotationsdruckmaschine, deren Klemmstellen (K1 bis K4) mit Antriebsmotoren mit zugeordneter Strom- und Drehzahlregelung sowie gegebenenfalls Winkelregelung unabhängig voneinander antreibbar sind und bei der der Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) an oder vor einer Klemmstelle in Form eines Messerzylinders (K4) und/oder damit verbundene weitere Teil-Schnittregisterfehler (Y*13 , Y*1i , Y*ik ) an oder vor einer oder mehreren diesem Messerzylinder (K4) vorgeordneten Klemmstellen (K1 bis K3, Ki, Kk) über eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors (5; 6) erfassbar sind und zur Beeinflussung des Gesamt-Schnittregisterfehlers (Y14) einer Regeleinrichtung (2) zur Veränderung von Winkellagen oder Umfangsgeschwindigkeiten (v1 bis v4, vi, vk) der jeweiligen Klemmstelle (K1 bis K4, Ki, Kk) zuführbar sind.
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