DE19723059A1 - Registerhaltige Abstimmung von Druckzylindern einer Rollenrotationsmaschine - Google Patents
Registerhaltige Abstimmung von Druckzylindern einer RollenrotationsmaschineInfo
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- DE19723059A1 DE19723059A1 DE1997123059 DE19723059A DE19723059A1 DE 19723059 A1 DE19723059 A1 DE 19723059A1 DE 1997123059 DE1997123059 DE 1997123059 DE 19723059 A DE19723059 A DE 19723059A DE 19723059 A1 DE19723059 A1 DE 19723059A1
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur registerhaltigen
Abstimmung von auf eine Bahn druckenden Zylindern einer Rollenrotationsmaschine
nach den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Im Rollenrotationsdruck spielt die Fähigkeit, möglichst rasch und makulaturarm von
einer Produktion zur nächsten wechseln zu können, eine wachsende Rolle. Zeitungen
und Zeitschriften werden immer mehr auf die lokalen Bedürfnisse oder auf bestimmte
Zielgruppen zugeschnitten, so daß die Zahl der Auflagen zwar steigt, der Umfang der
einzelnen Auflagen jedoch sinkt. Die Bedeutung von Produktionswechseln im Hinblick
auf die Wirtschaftlichkeit der Druckmaschine wächst.
Konzepte für flexibel konfigurierbare Druckmaschinen, die gleichzeitig dazu beitragen,
trotz erhöhter Flexibilität die Anschaffungskosten niedrig zu halten, sind aus der EP 0 644 048 A2
der Anmelderin bekannt. Die dort beschriebenen Konzepte der einzeln
angetriebenen Druckstellen für Gummi/Gummi- und Stahl/Gummi-Produktionen
erlauben einen fliegenden Plattenwechsel bei fortlaufender Produktion. Hierbei werden
bei laufender Produktion in dieser Produktion nicht benötigte Druckzylinder an- und
hochgefahren und bei Erreichen einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit an
Gegendruckzylinder angelegt, so daß die neuen Druckstellen für die nachfolgende
Produktion gebildet werden. Die neuen Druckstellen bzw. Druckspalten, die zwischen
zwei auf die Bahn druckenden Zylindern, d. h. Druckzylindern, gebildet werden, liegen
auf dem Weg der Bahn der noch laufenden Produktion. Die Bahn muß nicht neu
eingezogen werden. Zylinder von nicht mehr benötigten Druckstellen der noch
laufenden Produktion werden abgeschwenkt. Die neue Produktion beginnt und schließt
sich nahtlos an die vorhergehende an. Mit diesen bekannten Druckmaschinen und
Druckmaschinenkonzepten ist es nicht mehr notwendig, die Maschine beim
Produktionswechsel bis zum Stillstand zu bringen und aus dem Stillstand wieder
hochzufahren, so daß die Umrüstzeiten erheblich verkürzt, im Idealfall zu Null,
werden können.
Bei dem fliegenden Plattenwechsel, beispielsweise bei Bahnbreitenänderungen, und
dem dadurch ermöglichten fliegenden Produktionswechsel wird in den meisten Fällen
zunächst die Umfangsgeschwindigkeit der Druckzylinder für die vorhergehende alte
Produktion bis auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise auf 30% der Ge
schwindigkeit im Fortdruck, abgesenkt, und die neuen Zylinder werden für die
nachfolgende neue Produktion nach Erreichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit an
ihre Gegenzylinder angelegt. Die neue Produktion wird bei dieser Geschwindigkeit
aufgenommen. Anschließend werden die nun die Druckstellen bildenden Zylinder auf
die Geschwindigkeit des Fortdrucks hochgefahren. Beim Produktionswechsel werden
in diesem Beispielsfall somit zwei Geschwindigkeitsrampen durchfahren. Das An
triebskonzept der in den oben genannten Druckschriften beschriebenen Druck
maschinen mit einzeln angetriebenen Druckeinheiten ermöglicht darüberhinaus
gegenüber den früher üblichen Antrieben mit einer gemeinsamen Welle ein erheblich
schnelleres Durchfahren der Geschwindigkeitsrampen, so daß die Umrüstzeiten
zwischen zwei Produktionen nochmals verkürzt werden können.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Registerhaltigkeit und damit die
Qualität des Druckbildes auf einer Bedruckbahn zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10 gelöst.
Die Erfindung geht von Rollenrotationsdruckmaschinen, insbesondere für den
Zeitungsoffsetdruck, aus, wie sie beispielsweise aus der EP 0 644 048 A2 bekannt
sind. Ein auf eine Seite einer Bahn druckender erster Zylinder wird von einem ersten
Motor und ein auf die gleiche Seite der Bahn druckender zweiter Zylinder wird von
einem zweiten Motor angetrieben, d. h. zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder
besteht keine mechanische Kopplung für einen gemeinsamen Antrieb durch einen
gemeinsamen Motor. Die beiden Motoren sind nicht formschlüssig zu Antriebs
zwecken verbunden. Beide Motoren werden bezüglich der Winkellage der von ihnen
angetriebenen Zylinder geregelt.
Erfindungsgemäß wird dem Motorregler des Motors für den zweiten Zylinder eine
Störgröße aufgeschaltet. Durch die zusätzlich aufgeschaltete Störgröße wird solchen
größeren Abweichungen im Umfangsregister, d. h. Passerfehlern bzw. Registerab
weichungen, entgegengewirkt, die ohne solch eine zusätzliche Aufschaltung auftreten
würden. Als Störgröße wird vorzugsweise die Zylinderumfangsgeschwindigkeit oder
eine Größe, aus der die Umfangsgeschwindigkeit ermittelt werden kann, verwendet.
Die Umfangsgeschwindigkeit bzw. die äquivalente Größe wird an jedem der Zylinder
vorzugsweise gemessen und diesem Zylinder aufgeschaltet oder repräsentativ für alle
der registerhaltig aufeinander abzustimmenden Zylinder an einem dieser Zylinder ge
messen und jedem der anderen Zylinder aufgeschaltet. Daraus bildet ein Steuerglied
anhand einer gespeicherten, geschwindigkeitsabhängigen Kennlinie einen aufzu
schaltenden Störgrößenanteil.
So wird herkömmlich beim Durchfahren von Geschwindigkeitsrampen und auch im
Fortdruck die Winkellage der Zylinder zwar im Sinne eines synchronen Laufs
gesteuert und geregelt, nicht berücksichtigt werden jedoch die zufällige und die
vorhersehbare Änderung des Bahnverhaltens während des Betriebs. So ist beispiels
weise der Bahnzug unter anderem eine Funktion der Bahngeschwindigkeit. Solche,
insbesondere auch im instationären Betrieb auftretende Änderungen des Bahnver
haltens, die nicht tolerierbare Passerfehler verursachen, werden durch die
erfindungsgemäße Aufschaltung einer zusätzlichen Störgröße auf die Stellgröße des
Registerreglers oder unmittelbar auf die Führungsleitgröße für einen Motorregler
kompensiert bzw. von vornherein erst gar nicht zugelassen. Jeder der Motoren wird
somit anhand der herkömmlichen Leitgröße, beispielsweise die absolute Winkellage,
geführt. Zumindest der Motor für den abzustimmenden Zylinder wird ferner anhand
der zusätzlich aufgeschalteten Störgröße zur Kompensation eines sich vorhersehbar
ändernden Bahnverhaltens geführt.
Die zu diskreten Zeiten oder kontinuierlich, insbesondere beim Durchlaufen von
Geschwindigkeitsrampen, aufzuschaltende Störgröße kann empirisch oder durch
Simulation oder eine kombinierte Methode ermittelt werden.
Bei einer empirischen Methode werden für den jeweiligen Maschinentyp sämtliche im
späteren Betrieb möglichen planbaren Geschwindigkeitsrampen durchfahren. Die dabei
erzeugten Druckexemplare können ausgelegt und die Passermarken ausgemessen
werden. Dabei werden die Geschwindigkeitsrampen treppenförmig durchfahren,
dergestalt, daß zu vorgegebenen Zeiten einer Beschleunigungs- oder Ver
zögerungsphase bei der gerade erreichten Zylinderumfangsgeschwindigkeit in den
Fortdruck übergegangen und die dabei aufgedruckten Passermarken ausgemessen und
ausgewertet werden. Auf jeder Treppenstufe der Geschwindigkeitsrampe wird so
verfahren. Aus der Auswertung werden diskrete Werte für Passerfehler bzw.
Registerabweichungen erhalten und daraus die Werte für die zusätzlich aufzuschaltende
Störgröße ermittelt, mit der der Passerfehler, der ohne Aufschaltung der Störgröße
sonst auftreten würde, kompensiert wird. Zwischen den durch diese Art des Aus
messens erhaltenen diskreten Werten für die Registerabweichung kann interpoliert und
dadurch ein durchgehender, vorzugsweise stetiger Verlauf der Registerabweichung
über der Zylinderumfangsgeschwindigkeit erhalten werden. Die Störgröße kann jedoch
auch in diskreten Schritten aufgeschaltet werden.
Vorteilhafterweise werden bei einer empirischen Methode die in der Maschine vor
handenen Farbregistermeßgeräte zum automatischen Ausmessen für diesen Zweck ge
nutzt.
Im späteren Betrieb kann der empirisch gefundene Zusammenhang beim Durchfahren
von Geschwindigkeitsrampen zur Aufschaltung der Störgröße genutzt werden.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Ermittlung des Passerfehlers in Verbindung
mit einer auch für die Erfindung besonders geeigneten Marke, mit der sich unter
anderem der Passerfehler ermitteln läßt, wird in der deutschen Patentanmeldung Nr.
196 39 014.1 der Anmelderin beschrieben, deren Offenbarung für die Zwecke der
Erfindung hiermit in Bezug genommen wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung wird das Regelungsverhalten wenigstens des
Registerreglers für den zweiten Zylinder gezielt verändert, wenn eine das
Umfangsregister beeinflussende Änderung einer Produktionsbedingung vorgenommen
wird. Die Änderung des Regelungsverhaltens wird durch eine gezielte Änderung
wenigstens eines Reglerparameters bewirkt. Änderungen von Produktionsbedingungen,
die eine erfindungsgemäße Änderung des Regelungsverhaltens auslösen, sind solche
Änderungen, deren Auswirkung auf das Umfangsregister bzw. die Registerhaltigkeit
vorhersehbar und reproduzierbar sind. Hierzu gehört insbesondere eine Änderung der
Bahnlänge zwischen zwei benachbarten Druckwerken und gegebenenfalls auch zu den
das Register aufnehmenden Sensoren infolge eines Umbildens von Druckstellen
und/oder eine Änderung der Bahngeschwindigkeit, beispielsweise in Hoch- und
Auslaufphasen der Maschine und/oder eine Änderung der Papierqualität infolge eines
Rollenwechsels und/oder eine Änderung in der Farb-/Feuchtzufuhr.
Die bevorzugte Antwort auf eine oder mehrere Änderungen von Produktionsbe
dingungen besteht in einer angepaßten Änderung des Regelungsverhaltens des Reglers,
nämlich einer gesteuerten Adaption wenigstens eines Reglerparameters, gegebenenfalls
aller oder wenigstens aller wesentlichen Reglerparameter. Die Einstellung des Reglers
wird der veränderten Situation in Echtzeit oder antizipierend, vorzugsweise zum Teil
in Echtzeit und zum Teil antizipierend, angepaßt. Als Echtzeitgröße fließt in die
Bildung des Reglerparameters vorzugsweise die Umfangsgeschwindigkeit bzw. die
Drehzahl des registerhaltig abzustimmenden Zylinders ein. Es kann jedoch statt dessen
auch die Umfangsgeschwindigkeit eines der anderen Zylinder verwendet werden, die
mit dem zweiten Zylinder registerhaltig abzustimmen sind, beispielsweise die eines
Referenzzylinders.
Antizipierend werden insbesondere veränderte Bahnwege und dadurch veränderte
Bahnlängen berücksichtigt, indem Parametergrundwerte bei Produktionswechseln
eingelesen werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur registerhaltigen Abstimmung ist ein
Steuerglied wenigstens für den auf den ersten Zylinder registerhaltig abzustimmenden
zweiten Zylinder vorgesehen, das aus einer Störgröße, insbesondere der Umfangsge
geschwindigkeit des abzustimmenden oder eines der anderen auf die gleiche Seite der
Bahn druckenden Zylinder, eine Korrekturgröße zur Kompensation einer für die
Störgröße typischen Registerabweichung des zweiten Zylinders vom ersten Zylinder
bildet. Die Störgröße wird dem Motorregler des Motors des zweiten Zylinders in
Form der Korrekturgröße aufgeschaltet.
Das Steuerglied verfügt vorzugsweise über einen Speicher, in dem der stör
größenabhängige Verlauf der Registerabweichung des zweiten Zylinders vom ersten
Zylinder permanent abgelegt oder für den jeweiligen Druckfall von der übergeordneten
Maschinensteuerung eingelesen oder aus mehreren permanent abgelegten Verläufen
ausgewählt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung verfügt ein Registerregler für den
auf den ersten Zylinder abzustimmenden zweiten Zylinder über einen vorzugsweise
digitalen Signalprozessor, mit einem eigenen Speicher, in dem die Parametergrund
werte für die Reglerparameter dieses Reglers gespeichert bzw. in den die jeweils
gültigen Parametergrundwerte einschreibbar sind. Der Schaltung oder dem Signal
prozessor des Reglers muß bei Verwendung eines Festspeichers lediglich mitgeteilt
werden, welcher dieser gespeicherten Grundwerte für den gerade aktuellen Betriebsfall
für den jeweiligen Reglerparameter gelten soll. In einem Ausführungsbeispiel verfügt
der Regler selbst sowohl über ein RAM und ein ROM und erhält von einer überge
ordneten Steuerung lediglich über ein Steuersignal die Mitteilung, welchen der im
ROM des Reglers gespeicherten Wert oder Datensatz er in sein RAM übernehmen und
bis auf weiteres verwenden soll. Der gerade aktuelle Wertesatz für die Reglerpara
meter kann vorteilhaft jedoch auch von der übergeordneten Steuerung jeweils direkt in
ein RAM des Reglers geladen werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine einen dritten
Zylinder umfassende Teilregelstrecke, von einer den zweiten Zylinder umfassenden
Teilregelstrecke bezüglich des Umfangsregisters entkoppelt. Der dritte Zylinder druckt
auf die gleiche Seite der Bahn wie der erste und der zweite Zylinder und folgt in
Bahnlaufrichtung gesehen dem zweiten Zylinder.
In einer bevorzugt zugrundegelegten Mehrfarbendruckmaschine druckt der erste
Zylinder die Referenzfarbe, und der zweite und der dritte Zylinder werden
registerhaltig bezüglich des ersten Zylinders abgestimmt. Durch Entkopplungsglieder
im Registerregler werden Zylinderlageverstellungen des oder der vorhergehenden
Zylinder so als Zylinderlage-Änderung an den Antriebsregler des dritten Zylinders
weitergegeben, daß die Beeinflussung der Bahnspannung durch eine beim zweiten
oder auch beim ersten und zweiten Zylinder vorgenommene Passerkorrektur
kompensiert wird.
Die vorstehend offenbarten Merkmale können nicht nur bei der Regelung oder
Steuerung derjenigen Zylinder verwendet werden, die registerhaltig zu einem die
Referenzfarbe druckenden Zylinder abzustimmen sind. Der die Referenzfarbe
druckende Zylinder selbst kann in gleicher Weise geregelt und/oder gesteuert werden.
Um registerhaltig zu drucken ist dies beispielsweise dann von Vorteil, wenn es einen
gemeinsamen Anteil in den Stellgrößen der Registerregler aller der Referenzfarbe
folgenden Druckfarben gibt.
Die beschriebene Steuerung und gegebenenfalls Regelung des Umfangsregisters kann
vorteilhafterweise auch zur Steuerung und gegebenenfalls Regelung des Schnittregisters
verwendet werden, d. h. die Registerregler der Zylinder können auch im Hinblick auf
das Schnittregister gesteuert adaptiert werden. Das Schnittregister kann im Zuge der
Störgrößenaufschaltung, vorzugsweise mit, aber auch ohne gesteuerte Adaption, mitbe
rücksichtigt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von
Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Druckturm für einen Vierfarbendruck,
Fig. 2 einen ersten Antrieb für jede der Druckeinheiten des Druckturms nach
Fig. 1,
Fig. 3 einen zweiten Antrieb für jede der Druckeinheiten des Druckturms nach
Fig. 1,
Fig. 4 einen dritten Antrieb für jede der Druckeinheiten des Druckturms nach
Fig. 1,
Fig. 5a einen Antrieb für ein Satellitendruckwerk,
Fig. 5b einen Antrieb für ein Zehnzylinderdruckwerk,
Fig. 6 eine Umfangsregisterkennlinie für eine Druckfarbe,
Fig. 7 einen Regelkreis zur Lageregelung eines auf eine Bahn druckenden
Zylinders des Druckturms nach Fig. 1,
Fig. 8 einen Registerregler für den Regelkreis nach Fig. 7,
Fig. 9 den Verlauf der Registerabweichung bei Verstellung der Winkellage
eines auf die Bahn druckenden Zylinders der zweiten Druckeinheit des
Druckturms nach Fig. 1,
Fig. 10 den Verlauf der Registerabweichung der in der dritten Druckeinheit des
Druckturms nach Fig. 1 aufgetragenen Druckfarbe infolge der
Verstellung nach Fig. 9,
Fig. 11 den Verlauf der Registerabweichung der in der vierten Druckeinheit des
Druckturms nach Fig. 1 aufgetragenen Druckfarbe infolge der
Verstellung nach Fig. 9,
Fig. 12 den Verlauf der Registerabweichung entsprechend Fig. 9 zusammen
mit dem Verlauf der die Verstellung des zweiten Zylinders bewirkenden
Stellgröße,
Fig. 13 die Auswirkung der Verstellung nach Fig. 12 auf den Passer der
nachfolgend gedruckten Farbe, für den Fall, daß die Regelstrecke mit
dem Zylinder der nachfolgend gedruckten Farbe von der Regelstrecke
mit der zuvor gedruckten Farbe nicht entkoppelt ist,
Fig. 14 die Auswirkung der Verstellung nach Fig. 12 auf den Passer der
nachfolgend gedruckten Farbe, für den Fall, daß die Regelstrecke mit
dem Zylinder der nachfolgend gedruckten Farbe von der Regelstrecke
mit der zuvor gedruckten Farbe entkoppelt ist,
Fig. 15 einen Registerregler für vier Zylinder und
Fig. 16 eine Sprungantwort eines Entkopplungsgliedes nach Fig. 15.
Fig. 1 zeigt einen Achterturm einer Rollenrotationsmaschine für den Zeitungs
offsetdruck. Der Druckturm wird durch vier Druckeinheiten DE1 bis DE4 gebildet,
die zu zwei H-Brücken im Turm untereinander angeordnet sind. Jede der Druck
einheiten umfaßt zwei einen Druckspalt für eine durchlaufende Bahn B bildende
Gummituchzylinder, die beginnend mit der ersten Druckeinheit DE1 bis zur letzten
Druckeinheit DE4 des Druckturms fortlaufend mit 11 bis 14 und 15 bis 18 bezeichnet
sind. Jedem der Gummituchzylinder 11 bis 18 ist je ein Plattenzylinder 21 bis 28
zugeordnet. Den Plattenzylindern 21 bis 28 jeweils nachgeordnete Farb- und
Feuchtwerke sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
Die Bahn B wird von einer Papierwalze eines Rollenwechslers abgewickelt und läuft
dann über Leitwalzen und eine Zugwalze 1 in den Druckturm. Die Zugwalze 1 ist
antriebsseitig nicht mit den nachgeordneten Druckeinheiten DE1 bis DE4 gekoppelt.
Im Druckturm wird die Bahn beidseitig vierfarbig bedruckt. Da die Erfindung nicht
auf die in Fig. 1 dargestellte Gummi/Gummi-Produktion beschränkt ist, sondern
gleichermaßen auch bei Satellitendruckwerken Verwendung finden kann, werden die
Gummituchzylinder 11 bis 18 nachfolgend ihrer Funktion des auf die Bahn Druckens
wegen unspezifisch als Druckzylinder bezeichnet. In der ersten Druckeinheit DE1 wird
die Bahn durch die ersten Zylinder 11 und 15 beidseitig jeweils mit der vorzugsweise
als Referenz dienenden ersten Farbe bedruckt. Die Registerhaltigkeit beim Drucken
der zweiten Farbe durch die zweiten Zylinder 12 und 16 in der zweiten Druckeinheit
DE2 sowie der dritten und vierten Farbe wird stets in Bezug auf die erste Farbe
gemessen und korrigiert.
Von jedem der Druckzylinder 11 bis 18 werden auf die Bahn Passermarken mitge
druckt, die mittels einem hinter der vierten Druckeinheit DE4 angeordneten Paar von
Sensoren 3, vorzugsweise ein CCD-Kamerapaar 3, aufgenommen werden.
Hinter der vierten Druckeinheit DE4 ist eine weitere Bahnzugwalze 2 angeordnet, die
ebenfalls antriebsseitig nicht mit den Druckeinheiten gekoppelt ist. Zwischen den
beiden Zugwalzen 1 und 2 unmittelbar am Eingang und am Ausgang vor der ersten
Druckeinheit DE1 bzw. hinter der vierten Druckeinheit DE4, also der ersten und der
letzten Druckstelle für die übereinander zu druckenden Farben, wird die Bahn B
gespannt.
Die Anordnung des bzw. der Sensoren 3 kommt der Schnelligkeit der Farbregister
regelung und gegebenenfalls- Steuerung zugute, insbesondere bei instationären
Vorgängen. Gerade in solchen Phasen kommt es darauf an, rechtzeitig einzugreifen, so
daß das oder die Farbregister nicht aus dem Toleranzbereich läuft bzw. laufen. Um
die Zeit zwischen Fehlerentstehung und Fehlerbehebung, d. h. die Fehlerlaufzeit, zu
minimieren sollten zunächst die Druckeinheiten DE1 bis DE4 so nah wie möglich
beieinanderliegen. Im Sinne einer Fehlerlaufzeitminimierung wäre es optimal,
unmittelbar hinter jeder Druckstelle einen Sensor 3 anzuordnen. Es hat sich jedoch als
ausreichend und unter Kostengesichtspunkten als vorteilhaft erwiesen, nur einen Sensor
3 pro Bahnseite vorzusehen, und diesen Sensor 3 so nah wie möglich hinter der letzten
Druckstelle, die registerhaltig zur Referenzfarbe abzustimmen ist, zu plazieren. Die
Druckstelle zum Drucken der Referenzfarbe sollte andererseits die vom Sensor 3 am
weitesten entfernt liegende sein.
Um die Flexibilität der Maschinen im Hinblick auf wechselnde Produktionen zu
erhöhen, kann es auch bevorzugt sein, die Referenzfarbe der jeweiligen Produktion
angepaßt auswählen zu können. Einer Auswerteelektronik beim Sensor 3 oder dem
Registerregler 30 wird bei freier Auswahlmöglichkeit der Referenzfarbe der Ort des
Drucks der Referenzfarbe mitgeteilt, so daß die registerhaltige Abstimmung der
Druckzylinder entsprechend vorgenommen werden kann.
Die registerhaltige Abstimmung der auf eine Seite der Bahn B druckenden Druck
zylinder 11 bis 14 erfolgt mittels Registerreglern 30. Im Ausführungsbeispiel sind die
je einem der Druckzylinder 11 bis 14 zugeordneten Registerregler physikalisch in
einem einzigen Registerregler 30 zusammengefaßt. Einem Eingang des Reglers 30
werden die von dem der jeweiligen Bahnseite zugeordneten Sensor 3 aufgenommene
Registerabweichungen zugeführt. Über einen weiteren Eingang ist der Registerregler
30 mit einem Bus einer übergeordneten Steuerung verbunden. Die übergeordnete
Steuerung umfaßt im Ausführungsbeispiel einen Leitstand 4, Sektionsrechner 5 und
über Modems erreichbare Serviceschnittstellen 6. Die Sollwerte für die Antriebs
regelung der Motoren 10 werden mittels der übergeordneten Steuerung gegeben. Die
Registerregelungsanordnung für die auf die andere Seite der Bahn B druckenden
Zylinder 15 bis 18 ist spiegelbildlich zur Registerregelungsanordnung für die Zylinder
11 bis 14.
Die Zeit zwischen der Erfassung eines Fehlers und der Ausgabe der entsprechenden
Stellgröße sollte so kurz wie möglich sein. Ein Registerregler 30 für einen Motor eines
der Zylinder 11 bis 18 wird unter anderem der Fehlerlaufzeit angepaßt eingestellt.
Eine Reglerparametrierung kann daher im Betrieb der Maschine auch in Abhängigkeit
von Fehlerlaufzeiten variieren, die sich insbesondere bei Änderungen der Bahnge
schwindigkeit oder einer Änderung des Abstands zwischen dem Ort der Fehlerent
stehung und dem Sensor 3 bei wechselnden Produktionen ebenfalls verändern. Auch
die Dynamik der Teilregelstrecke kann in die Parametrierung einfließen, so insbe
sondere die freie Bahnlänge zwischen vorangehender Druckstelle und betrachteter
Druckstelle der Teilregelstrecke.
Schließlich sollte die Übertragung der Stellgröße des Registerreglers 30 so schnell wie
möglich erfolgen und das Stellglied selbst sollte die Dynamik der vom Registerregler
30 ausgegebenen Stellgrößen mitmachen können.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen untereinander alternative Antriebskonzepte für die jeweils
einzeln angetriebenen Druckeinheiten DE1 bis DE4.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Antrieb für die Druckeinheiten werden die den
Druckspalt bildenden Zylinder, beispielsweise 11 und 15, jeweils über ein Getriebe
10.1, vorzugsweise ein Zahnriemen, von einem Motor 10 angetrieben. Die derart
unmittelbar angetriebenen Zylinder 11 und 15 sind mechanisch mit ihren
nachgeordneten Plattenzylindern 21 und 25 gekoppelt, so daß sie über nicht
dargestellte Zahnräder auf diese nachgeordneten Plattenzylinder abtreiben. Zwischen
den den Druckspalt bildenden Zylindern 11 und 15 besteht keine formschlüssige
Kopplung, so daß von einer Entkopplung des Antriebs an der Bahn gesprochen
werden kann. Die unmittelbar angetriebenen Zylinder 11 und 15 werden bezüglich
ihrer Winkellage relativ zu weiteren auf die gleiche Seite der Bahn druckenden
Zylinder geregelt, um mit diesen weiteren Zylindern registerhaltig zu drucken.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Antriebskonzept werden statt der den Druckspalt
bildenden Zylinder 11 und 15 deren nachgeordneten Plattenzylinder 21 und 25 über je
ein Getriebe, vorzugsweise wiederum ein Zahnriemen, unmittelbar angetrieben, und
die Zylinder 11 und 15 werden über nicht dargestellte Zahnradzüge von den Platten
zylindern 21 und 25 ausgehend mit angetrieben. Ansonsten stimmen die beiden An
triebskonzepte nach den Fig. 2 und 3 überein.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Antriebskonzept, bei dem sowohl die beiden den Druckspalt
bildenden Zylinder 11 und 15 als auch deren jeweils nachgeordneten Plattenzylinder 21
und 25 mechanisch miteinander gekoppelt sind und durch einen gemeinsamen Motor
10 angetrieben werden. Der Antrieb vom Motor 10 erfolgt wiederum über ein Ge
triebe, vorzugsweise ein Zahnriemen, auf einen der beiden den Druckspalt bildenden
Zylinder 11 und 15, von dem dann wieder über einen Zahnräderzug auf die mit ange
triebenen weiteren Zylinder, nämlich den Gegenzylinder und die Plattenzylinder,
abgetrieben wird.
Während die in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Antriebskonzepte Gummi/Gummi-
Produktionen betreffen, zeigen die Fig. 5a und 5b, daß das Konzept der einzelnen
angetriebenen, auf die Bahn druckenden Zylinder auch bei Satellitendruckwerken in
gleicher Weise einsetzbar ist. Ein zentraler Stahlzylinder 19 wird in Fig. 5a über ein
Getriebe, vorzugsweise ein Zahnriemen, von einem Motor 10 angetrieben. Die mit
diesem Zentralzylinder 19 Druckspalte bzw. Druckstellen bildenden Zylinder 11' bis
14' werden je durch einen Motor über je ein Getriebe, vorzugsweise wiederum
Zahnriemen, angetrieben, und von diesen Zylindern 11' bis 14' wird formschlüssig auf
die nachgeordneten Plattenzylinder 21' bis 24' abgetrieben. Mit einer gestrichelten
Linie ist in Fig. 5a angedeutet, daß der Zentralzylinder 19 auch mechanisch mit
einem der Zylinder 11' bis 14' gekoppelt sein könnte, also formschlüssig mit einem
dieser Zylinder in Verbindung stehen könnte, so daß der eigene Motor für diesen
Zentralzylinder 19 in diesem Falle wegfallen würde. Auch bei dem Satelliten
druckwerk der Fig. 5a werden jeweils die auf die gleiche Seite einer Bahn
druckenden Zylinder 11' bis 14' zueinander registerhaltig in ihren Winkellagen
geregelt. Auch eine Überlagerung der Regelungen für den Zentralzylinder 19 mit
jedem der Zylinder 11 bis 14 kann gewinnbringend im Sinne einer Minimierung von
Abweichungen vom idealen Umfangsregister zum Einsatz kommen. Figur Sb zeigt
entsprechendes am Beispiel eines Zehnzylinderdruckwerks mit zwei Zentralzylindern
19.1 und 19.2.
Den Plattenzylindern 21 bis 24 bzw. 25 bis 28 sowie 21' und 24' nachgeordnete Farb- und Feuchtwerke können mit den Plattenzylindern zum gemeinsamen Antrieb
mechanisch gekoppelt sein, d. h. durch Formschluß. Die Farb- und Feuchtwerke
können jedoch auch durch eigene Motoren angetrieben werden. Vorteilig sind auf der
Antriebsseite jeweils anzutreibende Einheiten, die etwa gleiche Trägheitsmomente
aufweisen, so daß mit wenigen Motorgrößen, vorzugsweise einer einzigen Motor
größe, die Antriebsanforderungen der Druckmaschine abgedeckt werden können.
In Fig. 6 ist eine durch Messung und Interpolation gewonnene Kennlinie für die
Registerabweichung Y12 des zweiten Zylinders 12 vom ersten Zylinder 11 dargestellt.
Der erste Zylinder 11 ist der Referenzzylinder. Die Registerabweichung Y12 ist
aufgetragen über der Umfangsgeschwindigkeit v2 des zweiten Zylinders 12. Die
Kennlinie der Fig. 6 ist reproduzierbar.
Solche Kennlinien können insbesondere für unterschiedliche Maschinentypen,
unterschiedliche Papierqualitäten und unterschiedliche Maschinenkonfigurationen, d. h.
für unterschiedliche Weglängen zwischen zwei benachbarten Druckstellen ermittelt und
in einer maschineneigenen Datenbank abgelegt werden. Anhand dieser in der Daten
bank abgelegten Datensätze kann nach entsprechender Auswahl des Maschinentyps,
der aktuell verwendeten Papiersorte und der gerade eingestellten Maschinenkon
konfiguration der passende Datensatz herausgesucht werden. So wird dann aufgrund
des in Fig. 6 dargestellten Zusammenhangs aus der in der Produktion aktuellen
Umfangsgeschwindigkeit v2 eine kompensierende Registerkorrektur ermittelt.
Eine Kennlinie, wie die der Fig. 6, wird für jeden Druckfall des zweiten Zylinders
12 bzw. 16 sowie entsprechend für die weiteren registerhaltig abzustimmenden
Zylinder ermittelt. In den unterschiedlichen Druckfällen sind die Kennlinien jeweils
unterschiedlich, beispielsweise wegen unterschiedlicher Papierqualitäten, die bei
gleicher Zylinderumfangsgeschwindigkeit unterschiedliche Bahnspannungen zeigen.
Insbesondere bewirken voneinander abweichende Bahnwege bei Produktionswechseln
ein verändertes Bahnverhalten. Für die Motorenregler der Zylinder derjenigen
Druckeinheiten, die der als Referenz dienenden ersten Druckeinheit DE1 folgen, wird
aus der Datenbank die passende Kurve ausgewählt. In Abhängigkeit von der aktuellen
Zylinderumfangsgeschwindigkeit wird eine Korrekturgröße, d. h. der Anteil einer
aufzuschaltenden Störgröße, anhand der ausgewählten Kennlinie gebildet und der
Führungsgröße des Motorreglers 8 aufgeschaltet.
Gegebenenfalls erfolgt eine Störgrößenaufschaltung auch bei den Zylindern 11 und 15
der ersten Druckeinheit DE1. Die Aufschaltung solch einer Störgröße auch bei den
ersten Zylindern 11 und 15 macht insbesondere für eine Schnittregisterregelung Sinn.
Falls zur Erhöhung der Flexibilität der Referenzzylinder frei auswählbar ist, werden
Kennlinien Ykl (vl) ausgemessen und in einer maschineneigenen Datenbank bereitge
stellt. In Ykl bezeichnet der Index k den Referenzzylinder und der Index l den
jeweiligen, registerhaltig abzustimmenden Folgezylinder. Im Ausführungsbeispiel mit
dem ersten Zylinder 11 als Referenzzylinder bedeutet dies, daß k = 1 und l = 2, 3,
4.
In Fig. 7 ist eine Regleranordnung für die auf die rechte Bahnseite druckenden
Zylinder 11 bis 14 und andeutungsweise auch für die auf die linke Bahnseite
druckenden Zylinder 15 bis 18 dargestellt. Es wird im folgenden jedoch nur die
Regelung rechtsseits der Bahn beschrieben. Für die Regelung links der Bahn gilt
jeweils entsprechendes.
Die auf die Bahn aufgedruckten Passermarken werden vom Sensor 3 aufgenommen
und im Meßkopf des Sensors 3 ausgewertet. Vom Ausgang des Sensors 3 werden die
ermittelten Registerabweichungen Y1,i der Zylinder 12, 13 und 14 zum Referenz
zylinder 11 zu einem Eingang des Registerreglers 30 geführt. Der Registerregler 30
gliedert sich intern in je einen Registerregler für jeden der Zylinder 11 bis 14. Aus
diesen Registerabweichungen bildet jeder der Einzelregler des Registerreglers 30 eine
Stellgröße für seine Regelstrecke, die den betreffenden Zylinder, dessen Motor 10 und
Motorregler 8, die Bahn und die Sensorik beinhaltet.
Die Winkellagen der Zylinder 11 bis 14 werden von je einem Motorregler 8 geregelt.
Hierzu wird für jeden der Zylinder 11 bis 14 eine individuelle Sollwinkellage gebildet.
Die Winkellage ϕ wird dabei durch eine vom Zylinderumfang abgewickelte Länge u
[mm] repräsentiert. Die Sollwinkellage setzt sich aus dem Anteil ui,Soll, welcher von der
übergeordneten Steuerung 4, 5, 6 vorgegeben wird, und einer Korrektur dui
zusammen. Es erfolgt nun ein Vergleich zwischen der Sollwinkellage und der von
einem Sensor 7 aufgenommenen Winkel-Istlage ui,Ist. Vorzugsweise werden die Ist-
Werte an den drehmomentenfreien Enden der Zylinder 11 bis 14 aufgenommen. Das
Vergleichsresultat, die Differenz, wird durch den Motorregler 8 in eine Stellgröße für
seinen Motor 10 umgewandelt.
In Fig. 8 ist exemplarisch die Regelung für den zweiten Zylinder 12 detaillierter
dargestellt. Für die Registerregelung der anderen Zylinder gilt Entsprechendes.
Eingangsgrößen für den Registerregler 30 bzw. die diesen Regler 30 konstituierenden
einzelnen Registerregler (Fig. 15) sind zum einen die vom Sensor 3 aufgenommenen
und ermittelten Registerabweichungen Ykl = (Y12, Y13, Y14). So repräsentiert Y12 die
Registerabweichung des zweiten Zylinders 12 zum ersten Zylinder 11. Entsprechendes
gilt für die weiteren Registerabweichungen. Ferner werden dem Registerregler 30 die
gemessenen Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis v4 (=v1234) der Zylinder 11 bis 14 zu
geführt. Es würde auch genügen, die Umfangsgeschwindigkeit nur eines der re
gisterhaltig abzustimmenden Zylinder 11 bis 14 für die anderen mit zu verwenden,
vorzugsweise die des Referenzzylinders.
Über einen dritten Eingang ist der Registerregler 30 mit der übergeordneten
Steuerung, die in Fig. 8 nur einfach mit 4 bezeichnet ist, verbunden. Am dritten
Eingang liegen von der übergeordneten Steuerung 4 ausgegebene Parametergrundwerte
kBasis = (kp Basis, kI Basis, kD Basis, kf Basis) und gegebenenfalls Koeffizienten aP, aI, aD für den
zweiten Zylinder 12. Die ersten drei Grundwerte sind für den Regler, der vierte für
ein Filter bestimmt. Parametergrundwerte kBasis werden entsprechend auch für den
dritten Zylinder 13 und den vierten Zylinder 14 und gegebenenfalls auch für den
ersten Zylinder 11 zugeführt. Aus diesen Eingangsgrößen, d. h. der Registerab
weichung Y12, der Umfangsgeschwindigkeit v2 und den Parametergrundwerten bildet
der Registerregler 30 seine Stellgröße du2,R. Diese Ausgangsgröße oder Stellgröße wird
dem Eingang des Motorreglers 8 zusammen mit dessen Führungsleitgröße u2,soll von der
Steuerung 4 und der Winkel-Istlage u2,ist in Form der Differenz u2,soll + du2 - u2,ist
zugeführt. Als Motorregler 8 kann beispielsweise ein aus der EP 0 644 048 bekannter
PID-Regler verwendet werden.
Auch der Registerregler 30 des Ausführungsbeispiels ist als Regler mit PID-
Elementen, jeweils mit Reglerparametern kP, kI und kD, ausgebildet. Jeder dieser
Reglerparameter wird vom Registerregler 30 als Funktion des jeweiligen Para
metergrundwerts und der Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders gebildet, d. h. als
Funktion der pro Zylinder individuellen Parametergrundwerte und Umfangsge
schwindigkeiten. Es gilt somit für jeden der Zylinder 11 bis 14 individuell:
kP = f(kP Basis,v)
kI = f(kI Basis,v)
kD = f(kD Basis,v) (1)
kI = f(kI Basis,v)
kD = f(kD Basis,v) (1)
Im Ausführungsbeispiel kann, wie nachfolgend noch beschrieben wird, je ein Ko
effizient a pro Reglerparameter k hinzutreten. Jeder der Reglerparameter wird somit
als Funktion des jeweiligen Parametergrundwerts, einer zylinderindividuellen oder
einer für alle Zylinder gleichen, repräsentativen Geschwindigkeit, und gegebenenfalls
dem zuletzt genannten Koeffizienten gebildet.
Im Ausführungsbeispiel werden die Parametergrundwerte kBasis allein in Abhängigkeit
von der Dynamik der Teilregelstrecken, d. h. nur oder zumindest hauptsächlich von
den Bahnwegen zum vorhergehenden Zylinder und zum Sensor 3, bestimmt. Die Re
glerparameter des Ausführungsbeispiels sind proportional zum Produkt aus Para
metergrundwert und Umfangsgeschwindigkeit, d. h. es gilt:
kP ∼ kp Basis * v
kI ∼ kI Basis * v
kD ∼ kD Basis * v (2)
kI ∼ kI Basis * v
kD ∼ kD Basis * v (2)
Die vorgenannten Zusammenhänge nach (1) und (2) zwischen den Reglerparametern
und den sie bestimmenden Variablen gelten für jeden der registerhaltig abzu
stimmenden Zylinder mit je eigenen Parametergrundwerten. Bei der Bildung der
Gewichtungen der I-und D-Anteile in einem Algorithmus für einen vorzugsweise
diskreten Regler wird die in die Gewichtung einfließende Abtastzeit T vorzugsweise
konstant, zumindest bereichsweise, d. h. innerhalb vorgegebener Geschwindigkeits
bereiche, konstant gehalten.
Die Parametergrundwerte kBasis und die gegebenenfalls mitverwendeten Koeffizienten a
für die Reglerparameter werden dem Registerregler 30 bei einem Produktionswechsel
und der damit einhergehenden Druckstellenumbildung antizipierend von der Ma
schinensteuerung vorgegeben. Im Ausführungsbeispiel berücksichtigen die Para
metergrundwerte nur die Länge der Bahn zu den jeweils im Druck vorhergehenden
Druckzylinder. Eine entsprechende Einstellung am Maschinenleitstand 4 wird von der
Maschinensteuerung in die Parametergrundwerte umgerechnet und an die Register
regler 30 weitergegeben. Diese Parametergrundwerte gelten dann so lange, bis eine
erneute Druckstellumbildung vorgenommen wird. Die Zylinderumfangsgeschwindig
keiten v1 bis v4 werden gemessen und in Echtzeit ständig vom Registerregler 30 zur
Bildung seiner Ausgangsgröße dui,R im Rahmen eines geeigneten Regelungsalgo
rithmus, vorzugsweise einer PID-Regelung, herangezogen. Es kann jedoch auch eine
für einen der Zylinder 11 bis 14 gemessene Umfangsgeschwindigkeit für alle re
gisterhaltig aufeinander abzustimmenden Zylinder verwendet werden.
Der durch gesteuerte Adaption gebildeten Ausgangsgröße du2,R des Registerreglers 30
wird die Umfangsgeschwindigkeit v2 als Störgröße von einem Steuerglied 40 additiv
aufgeschaltet. Die daraus gebildete Summe du2 wird der Führungsleitgröße u2,Soll der
Maschinensteuerung 4 additiv aufgeschaltet, und die Differenz aus der derart ge
bildeten Führungsgröße und dem gemessenen Lage-Istwert u2,ist ist die Regelab
weichung für den Motorregler 8.
Eine Ausgangsgröße du2,S als Korrekturgröße wird in dem Steuerglied 40 in Ab
hängigkeit von der Geschwindigkeit v2 des zweiten Zylinders 12, die vorzugsweise
gemessen wird, gebildet. Zu diesem Zweck sind Kennlinien in einem Speicher des
Steuerglieds 40 für den Zusammenhang der Registerabweichungen und der Zylinder
geschwindigkeiten abgelegt. Zur Bildung des Korrekturwerts bzw. des Störgrößen
aufschaltungsanteils du2,S wird die von der Geschwindigkeit v2 des zweiten Zylinders
12 abhängige Registerabweichung Y12 herangezogen, wie sie beispielsweise in Fig. 6
dargestellt ist. Das Steuerglied 40 errechnet aus dieser Kennlinie die zur Kompensation
der Registerabweichung Y12 dienende Korrekturgröße du2,S, d. h. je nach Definition von
Y12 und du2,S erfolgt als Umrechnung eine Skalierung und/oder ein Vorzeichenwechsel.
Im Speicher des Steuerglieds 40 wird im Ausführungsbeispiel lediglich eine Kennlinie
für jede der Registerabweichungen Y12 bis Y14 abgespeichert, für den zweiten Zylinder
12 insbesondere die Kennlinie der Fig. 6, d. h. es werden in diesem Fall lediglich die
Umfangsgeschwindigkeiten der Zylinder als Eingangsgrößen für das Steuerglied 40
verwendet. Da die Registerabweichungen im allgemeinen jedoch auch von weiteren
Einflußgrößen abhängen, insbesondere der freien Bahnlänge zum vorangehenden
Zylinder und zum Sensor 3, der Farb- und Feuchtmittelführung und auch von der
Papierqualität, ist bei Verwendung nur einer Kennlinie für die jeweilige Register
abweichung ein repräsentativer, mittlerer Verlauf gespeichert. In einer vorteilhafter
Weiterbildung können jedoch auch für jede der Registerabweichungen Kennlinien
scharen im Speicher des Steuerglieds 40 abgelegt sein. In diesem Fall wird die aktuell
zu verwendende Kennlinie von der Steuerung 4 über eine in Fig. 8 punktgestrichelt
eingezeichnete Linie ausgewählt. Auch für die Bildung der Korrekturgrößen dui,s kann
wieder eine einzige der Geschwindigkeiten v1 bis v4, insbesondere die des Re
ferenzzylinders, als repräsentative Geschwindigkeit statt individueller Ge
schwindigkeiten verwendet werden. Anstatt die Kennlinie oder Kennlinien in einem
Speicher des Steuerglieds permanent zu speichern und daraus die relevante für den
jeweiligen Druckfall auszuwählen, könnten die Kennlinien auch in einer Datenbank der
Maschinensteuerung abgelegt sein und über den YKL-Bus zu Produktionsbeginn in den
Steuergliedspeicher eingegeben werden.
Die Korrekturgröße du2,S kann im stationären und im instationären Betrieb der
Maschine zur Kompensation von systematischen Passerfehlern bzw. Registerab
weichungen auch allein eingesetzt werden. Dieser Modus wird durch einen offenen
Schalter am Ausgang des Reglers 30 angedeutet. Die Aufschaltgröße du2 ist in diesem
Fall identisch zum Störgrößenanteil du2,S (= Korrekturgröße) des Steuerglieds 40.
Ebenso ist jedoch auch die Aufschaltung dieser Korrekturgröße optional, d. h. die
Aufschaltgröße du2 kann auch identisch zu der Stellgröße du2,R des Reglers 30 sein.
Auch dieser Modus wird durch einen offenen Schalter symbolisiert. Ebenso können
dui,R und dui,S auch zusammen die Aufschaltgröße dui bilden, d. h. beide symbolischen
Schalter sind in diesem Fall geschlossen.
Das Steuerglied 40 kann, wie in Fig. 8 dargestellt, eigenständig zusätzlich zu dem
Motorregler 8 und dem Registerregler 30 vorgesehen sein. Es kann jedoch auch vor
teilhafterweise in Einzelsteuerglieder für die einzelnen Zylinder 11 bis 14 aufgeteilt
und in dieser Aufteilung jeweils den Motorreglern 8 unmittelbar vorgeordnet sein.
Eine dritte Möglichkeit, nämlich die Implementation der das Steuerglied 40 bildenden
Einzelsteuerglieder 41 bis 44 in den Registerregler 30 ist in Fig. 15 dargestellt.
Die Fig. 9 bis 11 zeigen den Einfluß, den eine am zweiten Zylinder 12 vor
genommene Registerverstellung auf die Register der nachfolgenden Zylinder 13 und 14
ausübt. In Fig. 9 ist die Abweichung des Registers des zweiten Zylinders 12 vom
ersten Zylinder 11 über der Zeit dargestellt für den Fall einer rechteckförmigen
Anregung du2. Zu einem vorgegebenen ersten Zeitpunkt t1 wurde das Register des
zweiten Zylinders 12 um 1 mm verstellt und zu einem vorgegebenen zweiten Zeit
punkt t2 wieder zurückgestellt. Die Verstellung des zweiten Zylinders 12 macht sich
im Register des nachfolgenden dritten Zylinders 13 nur zu dem vorgenannten ersten
und zweiten Zeitpunkt, also den Übergangsstellen der Fig. 9, durch einen ersten und
einen zweiten Buckel unterhalb und oberhalb der Linie für Nullabweichung bemerkbar.
Ein ähnliches Verhalten zeigt das Register des vierten Zylinders 14 gemäß Fig. 11.
Die Anteile du3 und du4 in den Führungsgrößen für deren Motorregler 8 sind Null.
Für eine andere beispielhafte Registerverstellung ist in Fig. 12 zusätzlich zum
Verlauf der Registerabweichung Y12 die Änderung der Anregung du2 eingezeichnet.
Fig. 13 zeigt den Verlauf von du3 und den Verlauf der Registerabweichung Y13 für
den dritten Zylinder 13. Die Registerverstellung nach Fig. 12 beim zweiten Zylinder
12 bewirkt auch eine Verstellung des Umfangsregisters bei den nachfolgenden
Zylindern 13 und 14, wie dies bereits in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist. Sobald
eine Registerabweichung Y13 durch den Sensor 3 festgestellt worden ist, wird der
Motor des dritten Zylinders 13 zur Beseitigung der Registerabweichung Y13 nach
geregelt. Der der Nachregelung entsprechende Anteil du3 der Führungsgröße für den
Motorregler 8 des dritten Zylinders 13 ist in Fig. 13 eingezeichnet. In Fig. 13 ist
erkennbar, daß diese Führungsgröße erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung
zur eingetretenen Registerabweichung Y13 um du3 verändert wird. Die Regelstrecken
für die beiden Zylinder 12 und 13 sind gekoppelt. Wie Fig. 13 zeigt, bewirkt die
verzögerte Veränderung du2 nicht nur, daß die Registerabweichung Y13 ungestört zum
Entstehen kommt, sie bewirkt darüberhinaus nach Verringerung von Y13 auch ein er
hebliches Überschwingen der Registerabweichung Y13 in die andere Richtung. Das
Überschwingen erfolgt sogar zu einer Zeit, zu der die Registerabweichung Y13 ohne
die Änderung du3 gegen die gewünschte Nullabweichung zurücklaufen würde. Das
Überschwingen wird somit durch du3 überhaupt erst bewirkt.
Fig. 14 zeigt den Verlauf der Registerabweichung Y13 des dritten Zylinders 13 für
den Fall, daß eine regelungstechnische Entkopplung für die Regelstrecken des zweiten
Zylinders 12 und des dritten Zylinders 13 vorgenommen wird bzw. aktiviert ist.
Der in Fig. 14 günstige Verlauf der Registerabweichung Y13 des dritten Zylinders 13,
bezogen auf den ersten Zylinder 11, wird dadurch erzielt, daß der Führungsgröße des
Motorreglers 8 für den dritten Zylinder 13 ein bestimmter Anteil des Ausgangs des
Registerreglers für den zweiten Zylinder 12 aufsummiert wird. Durch die Auf
summierung werden die Einflüsse im Sinne einer registerhaltigen Abstimmung
kompensiert, die von der Beeinflussung der Bahnspannung durch die Register
verstellung eines vorhergehenden Zylinders herrühren. Die eben beschriebene
Aufsummierung zur Führungsgröße des Motorreglers für den dritten Zylinder 13 kann
alleine oder in Kombination mit der bereits genannten Störgrößenaufschaltung
erfolgen.
Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Registerreglers 30, der durch Integration
des Steuerglieds 40 in den Regler 30 der Fig. 8 entsteht. Ferner sind
Entkopplungsglieder vorgesehen.
Auf einem ersten Bus v und einem zweiten Bus kBasis, die zusammen auch zu einem
einzigen Bus zusammengefaßt sein können, werden dem insgesamt mit 30
bezeichneten Registerregler die Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis v4 der vier auf die
gleiche Bahnseite druckenden Zylinder 11 bis 14 und die Parametergrundwerte für
diese Zylinder zugeführt. Die gegebenenfalls jeweils mit den Parametergrundwerten
vorgegebenen Koeffizienten a werden über den kBasis-Bus oder einen eigenen Bus
übertragen.
Der Registerregler 30 weist je einen Hauptregler für jeden der Zylinder 11 bis 14 auf.
Die jeweiligen Hauptregler sind mit 31 bis 34 bezeichnet. Es handelt sich hierbei
jeweils um einen PID-Regler. Jedem der Hauptregler 31 bis 34 und der Filter 1 bis 4
wird der für seinen Zylinder individuelle Satz von Parametergrundwerten kPi,Basis, kIi,Basis,
kDi,Basis, und kfi,Basis zugeführt; den Hauptreglern werden ferner zylinderindividuelle
Koeffizienten aPi, aIi, aDi zugeführt. Die Registerabweichungen Y12 bis Y14 werden den
Hauptreglern 32 bis 34 jeweils über ein vorgeschaltetes Filter, nämlich Filter 2, Filter
3 und Filter 4, zugeführt. Die Parametergrundwerte werden zu Beginn einer
Produktion für diese Produktion für die gesamte Produktion einmalig in je einen
Speicher der Hauptregler 31 bis 34 eingelesen. Es ist jedoch auch möglich, daß
mehrere, für eine Produktion spezifische Sätze von Parametergrundwerten verwendet
werden, beispielsweise ein erster Satz für einen ersten Geschwindigkeitsbereich und
ein zweiter, gegebenenfalls ein dritter Satz für einen zweiten oder gar dritten
Geschwindigkeitsbereich der Zylinder. Im Ausführungsbeispiel berücksichtigen die
Parametergrundwerte lediglich die Länge der freien Bahn vor dem jeweiligen Zylinder
und die Länge der Bahn vom Zylinder bis zum Sensor 3. Falls für jeden der Zylinder
11 bis 14 je ein Sensor 3 vorgesehen ist, müssen die Parametergrundwerte die je
weiligen Bahnlängen bis zu solch individuellen Sensoren 3 nicht berücksichtigen. Aus
den Parametergrundwerten und der gemessenen Zylinderumfangsgeschwindigkeit bildet
jeder der Hauptregler 31 bis 34 seine Reglerparameter kP, kI und kD nach den Be
ziehungen:
kP = aP + kp Basis * v
kI = aI + kI Basis * v
kD = aD + kD Basis * v (3)
kI = aI + kI Basis * v
kD = aD + kD Basis * v (3)
Die Werte für die Koeffizienten aP, aI, aD gelangen auf die gleiche Art und Weise zu
den Hauptreglern wie die kBasis-Werte Die a-Werte werden vorzugsweise ebenfalls auch
stets dann verändert, wenn die kBasis-Werte verändert werden.
Innerhalb der gleichen Produktion können die ebenfalls zylinderindividuellen Ko
effizienten a und die Grundwerte kBasis in diskreten Schritten in Abhängigkeit von der
Zylinder-Umfangsgeschwindigkeit variieren, vorzugsweise in lediglich zwei oder drei
Schritten über den gesamten Geschwindigkeitsbereich.
Auch die Koeffizienten kf der vorgeschalteten Filter, der Filter 1, 2, 3 und 4, können
in vorteilhafter Weiterbildung entsprechend solchen Relationen und Gleichungen (1)
bis (3) gesteuert adaptiert werden.
Den Ausgangsgrößen dui,R der Hauptregler 31 bis 34 werden jeweils die Störgrößen
anteile dui,S in der zu Fig. 8 beschriebenen Weise additiv aufgeschaltet.
Ferner werden ebenfalls additiv aufgeschaltet die Ausgangsgrößen von Entkopplungs
gliedern EG34, EG234 und EG1234. Im Ausführungsbeispiel mit dem ersten Zylinder 11
als Referenzzylinder und den in ihrer Numerierung folgenden Zylindern 12, 13 und
14 genügen das Entkopplungsglied EG34 zur Entkopplung des Hauptreglers 34 vom
Hauptregler 33 und das weitere Entkopplungsglied EG234 zur Entkopplung jeweils des
Hauptreglers 33 und 34 vom Hauptregler 32. In die Entkopplung miteinbezogen sind
auch die Steuerglieder 41 bis 44.
In Fig. 15 ist der Fall dargestellt, daß der erste Zylinder 11 die Referenzfarbe
druckt. Y11 ist in diesem Falle definitionsgemäß Null; ebenso du1,R. Die Stör
größenaufschaltung wirkt in diesem Falle für den ersten Zylinder 11 nur beim
Schnittregister. Falls die Referenzfarbe durch einen der anderen Zylinder 12, 13 oder
14 gedruckt wird, gilt entsprechendes für den dann die Referenzfarbe druckenden
Zylinder. Falls in den Registerabweichungen Y12, Y13 und Y14 ein gemeinsamer Teil
auftritt und gegebenenfalls dieser gemeinsame Registerabweichungsanteil beim ersten
Zylinder 11, dem Referenzzylinder, kompensiert wird, oder bei Schnittregisterverstel
lungen, werden die Regelstrecken der Zylinder 12, 13 und 14 durch ein entsprechen
des Entkopplungsglied EG1234 von der Regelstrecke des ersten Zylinders 11 in gleicher
Weise entkoppelt. Falls der Referenzzylinder frei wählbar ist, werden die Zylinder 11
bis 14 vorzugsweise alle voneinander über Entkopplungsglieder entkoppelt.
Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 8 beschrieben, kann auf die Ausgangsgrößen
dui,R der Hauptregler 31 bis 34 verzichtet werden; zumindest kann auf die gesteuerte
Adaption verzichtet werden. Ebenso ist die Bildung einer regelungstechnischen
Entkopplung mittels Entkopplungsgliedern EG34, EG234 und EG1234 optional.
In Fig. 16 ist eine Sprungantwort bzw. Übertragungsfunktion für die Entkop
plungsglieder EG23, EG234 und EG1234 als Funktion der Zeit qualitativ dargestellt. Die
Übertragungsfunktion, die in dieser qualitativen Darstellung für sämtliche
Entkopplungsglieder gilt, fällt von einem positiven Anfangswert im Verlauf der Zeit ab
bis gegen Null. Da es sich bei der erfindungsgemäßen Regelung bevorzugserweise um
eine diskrete Regelung handelt, ist der Verlauf der Übertragungsfunktion treppen
förmig abfallend. Die Ausgangsgrößen der Entkopplungsglieder werden somit derart
gebildet, daß die nachfolgenden Zylinder so ausschlagen, daß deren Passer möglichst
wenig verändert werden, wenn an einem vorausgehenden Zylinder eine Registerver
stellung vorgenommen worden ist. Die erfindungsgemäße Entkopplung der Regel
strecken im Registerregler 30 trägt auch alleine, d. h. ohne die gesteuerte Adaption der
Reglerparameter und auch ohne die Aufschaltung der Störgröße, zur Registerhaltigkeit
von auf eine Seite der Bahn druckenden Zylindern untereinander bei, bringt also auch
allein oder in wahlweiser Kombination mit einer der anderen beiden Lösungen Vorteile
bei der Registerhaltigkeit.
Claims (18)
1. Verfahren zur registerhaltigen Abstimmung von auf eine Bahn druckenden
Zylindern einer Rollenrotationsmaschine, bei dem
- a) ein auf eine Seite der Bahn druckender erster Zylinder (11) von einem ersten Motor (10) und ein auf die gleiche Seite der Bahn druckender zweiter Zylinder (12) von einem zweiten Motor (10) angetrieben werden und
- b) die Motoren (10) von Motorreglern (8) zur Einhaltung von vorgegebenen
Winkellagen des ersten und des zweiten Zylinders (11, 12) geregelt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß - c) einer Führungsleitgröße (u2,Soll) für den Motorregler (8) wenigstens des zweiten Zylinders (12) wenigstens eine Störgröße (v) aufgeschaltet wird zur Kompensation einer für diese Störgröße (v) typischen Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) vom ersten Zylinder (11).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die typische Register
abweichung (Y12) als Funktion der Störgröße (v) in Form wenigstens einer
Kennlinie vorgegeben und daraus eine Korrekturgröße (du2,S) gebildet und dem
Motorregler (8) des zweiten Zylinders (12) zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Störgröße
die Geschwindigkeit (v2) des zweiten Zylinders oder die Geschwindigkeit (v1, v3, v4)
eines auf die gleiche Seite der Bahn wie der zweite Zylinder (12) druckenden
anderen Zylinders (11, 13, 14) verwendet wird.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß
geschwindigkeitsabhängige Registerabweichungen für alternative Transportwege der
Bahn ermittelt und vorgegeben werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einer Änderung einer Produktionsbedingung wenigstens ein Reglerpara
meter (kP, kD, kI, kf) eines Reglers (30; 32) zur registerhaltigen Abstimmung des
zweiten Zylinders (12) verändert und die Einstellung dieses Reglers (30; 32)
dadurch der Produktionsbedingung angepaßt wird.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß in
die Bildung des wenigstens einen Reglerparameters (kP, kD, kI, kf) ein für eine
Produktion spezifischer Parametergrundwert (kP,Basis, kD,Basis, kI,Basis, kf,Basis) einfließt.
7. Verfahren nach wenigstens einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Reglerparameter (kP, kD, kI, kf) durch eine
Änderung einer Bahnlänge infolge einer Druckstellenumbildung zumindest
mitbestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
wenigstens eine Reglerparameter (kP, kD, kI, kf) in Anpassung an die Umfangs
geschwindigkeit eines der Zylinder (11, 12, 13, 14), die auf die gleiche Bahnseite
drucken, verändert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß ein auf die gleiche Seite der Bahn druckender dritter Zylinder (13) von einer
für den zweiten Zylinder (12) vorgenommenen Korrektur einer Registerabweichung
(Y12) des zweiten Zylinders (12) entkoppelt wird, indem die diese Korrektur der
Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) bewirkende Größe (du2,R) für
den zweiten Zylinder (12) einem Entkopplungsglied EG234 zugeführt und dessen
Ausgangssignal (E234) einer Stellgröße (du3R) zur Korrektur von Registerabweichun
gen (Y13) des dritten Zylinders (13) aufgeschaltet wird.
10. Vorrichtung zur registerhaltigen Abstimmung von auf eine Bahn druckenden
Zylindern einer Rollenrotationsmaschine, mit
- a) einem auf eine Seite der Bahn druckenden ersten Zylinder (11), der von einem ersten Motor (10) angetrieben wird, und einem auf die gleiche Seite der Bahn druckenden zweiten Zylinder (12), der von einem zweiten Motor (10) angetrieben wird, und
- b) Motorreglern (8) zur Regelung der Winkellagen der Zylinder (11, 12),
dadurch gekennzeichnet, daß - c) ein Steuerglied (40; 42) vorgesehen ist, das aus einer Störgröße (v) eine Korrekturgröße (du2,s) zur Kompensation einer für die Störgröße (v) typi schen Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) vom ersten Zylinder (11) bildet, die dem Motorregler (8) des zweiten Zylinders (12) aufgeschaltet wird.
11. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerglied (40; 42) einen Speicher aufweist, in dem wenigstens eine Kennlinie
für den von der Störgröße (v) abhängigen Verlauf der Registerabweichung (Y12) des
zweiten Zylinders (12) vom ersten Zylinder (11) abgelegt ist.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der beiden vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuerglied (40; 42) über einen ersten Eingang
die wenigstens eine Störgröße (v) und über einen zweiten Eingang die wenigstens
eine für eine aktuelle Druckproduktion gültige Kennlinie (Y12 (v)) oder ein
Auswahlsignal zum Auswählen dieser Kennlinie aus in einem Speicher des Steuer
glieds (40; 42) gespeicherten Kennlinien zugeführt wird.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Registerregler (30; 32) zur registerhaltigen Abstimmung des zweiten Zylinders
(12) zum ersten Zylinder (11) vorgesehen und wenigstens ein Reglerparameter (kP,
kD, kI, kf) dieses Reglers (30; 32) im Betrieb der Maschine veränderbar ist.
14. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß
der Registerregler (30; 32) einen Signalprozessor und einen Speicher aufweist, in
den von einer übergeordneten Steuerung (4, 5, 6) Parametergrundwerte (kP Basis, kD Basis,
kI Basis, kf Basis) zur Bildung des wenigstens einen veränderbaren Reglerpara
meters (kP, kD, kI, kf) eingelesen werden.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Registerregler (30; 32) die Umfangsgeschwindigkeit eines der auf die gleiche Seite
der Bahn druckenden Zylinder (11, 12), vorzugsweise des abzustimmenden
Zylinders (12), zugeführt wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Multiplizierer des Registerreglers (30; 32) zur Bildung des wenigstens einen
veränderbaren Reglerparameters (kP, kD, kI, kf) die Umfangsgeschwindigkeit mit
dem Parametergrundwert (kp Basis, kD Basis, kI Basis, kf Basis) multipliziert.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerglied (40; 42) Teil eines Registerreglers (30; 32) ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerglied (40; 42) eigenständig oder Teil einer übergeordneten Maschinen
steuerung (4, 5, 6) ist.
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US09/863,780 US6532872B2 (en) | 1997-06-02 | 2001-05-22 | Good register coordination of printing cylinders in a web-fed rotary printing press |
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