DE19826338A1

DE19826338A1 - Antrieb für eine Druckmaschine

Info

Publication number: DE19826338A1
Application number: DE19826338A
Authority: DE
Inventors: Detlef Strunk
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 1999-04-01

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine Druckmaschine mit mehreren Druckwerken, wobei die einzelnen Druckwerke oder Druckwerksgruppen über separate Antriebe verfügen und zumindest bezüglich ihrer Feinsynchronisation mechanisch voneinander entkoppelt sind, sowie einer Regeleinrichtung zur Bewirkung einer maximalen Synchronisation zum Zusammenwirken der Greiferbrücken in der Drehwinkelstellung der Bogenübergabe und mindestens einer minimalen Synchronisation bei den übrigen Winkelstellungen dahingehend, daß keine Greiferkollision eintreten kann.

Die Anforderungen an Druckmaschinen gehen in Richtung Rationalisierung und Quali tätssteigerung. Dies bedeutet, daß eine Vielzahl von Bearbeitungen - möglichst alle - in einem Maschinendurchlauf erfolgen müssen. Daher ist es notwendig, eine Vielzahl von Druckwerken hintereinander anzuordnen. Diese Druckwerke müssen bezüglich ihrer Arbeitsweise in hohem Maße aufeinander abgestimmt sein. Um letzteres zu gewährlei sten, stehen üblicherweise die Druckzylinder der einzelnen Druckwerke mit der zwischen zwei Druckwerken angeordneten Übertragungstrommeln im Zahneingriff und bilden einen geschlossenen Räderzug. Über einen oder mehrere Motoren wird die Leistung an einer bzw. an verschiedenen Stellen in den Räderzug eingespeist.

In der Praxis zeigte es sich, daß eine Druckmaschine bei gleicher Druckgeschwindigkeit um so stärker zu Schwingungen neigt, je größer die Zahl der miteinander mechanisch gekoppelten Druckwerke ist. Diese Schwingungen führen zu Dubliererscheinungen im Druckbild, die sich negativ auf die Druckqualität auswirken. Um die Nachteile, die sich aus der starren Kopplung der Druckwerke ergeben, zu umgehen, wurde bereits ein Antrieb an einer Mehrfarbendruckmaschine bekannt, bei welchem die einzelnen mechanisch voneinander entkoppelten Druckwerke bzw. Druckwerksgruppen jeweils von einem eigenen Antriebsmotor angetrieben werden. Der Gleichlauf der Druckwerke wird hier nicht mehr über den starren Räderzug, sondern über die elektronische Synchronisation der einzelnen Antriebsmotoren erreicht.

Als Synchronisation wurde von der DE 41 37 979 A1 bei einem Antrieb der eingangs genannten Art eine Regelung zur Erzielung der Winkelübereinstimmung der Druckwerke bzw. der Druckwerksgruppen vorgeschlagen. Da jedoch die Anforderungen an diese Winkelübereinstimmung nur im Bereich der Bogenübergabe von einer Greiferbrücke zu einer anderen besonders hoch sind, wurde vorgeschlagen, in einem definierten Bereich vor der Bogenübergabe bis zum Erreichen derselben eine genaue Winkelkorrektur vorzunehmen und in den übrigen Winkelbereichen die Korrektur auf eine Winkelübereinstimmung zu beschränken, bei der Greiferkollisionen ausgeschlossen sind. Diese Regelung nach dem Stand der Technik ist in Fig. 5 dargestellt und wird in der dazugehörigen Beschreibung erläutert. Der Nachteil einer solchen Winkelregelung besteht darin, daß ständig oder vor jeder Bogenübergabe hohe Stellkräfte aufgebracht werden müssen, um das Regelungsziel zu erreichen. Die als periodische Schwingungen auftretenden Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen müssen beständig in die gewünschte Form gezwungen werden, die für das Erzielen der Übereinstimmung zumindest bei der Bogenübergabe erforderlich ist. Eine derartige Regelung erfordert nicht nur hohe Stellkräfte, sondern sie verursacht ihrerseits wiederum Störungen des Maschinenlaufs mit Schwingungen, die sich negativ auf die Druckqualität auswirken.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß das Regelungsziel mit geringem Regelungsaufwand und möglichst ohne Verursachung von Störungen erzielbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Regeleinrichtung derart ausgebildet ist, daß sie die Phasenlage der maschinenbedingten Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen der Greiferbrücken, welche bezüglich ihrer Schwingungsdauer im wesentlichen gleich sind oder als ganze Vielfache auftreten, erfaßt und diese Phasenlagen relativ zueinander derart verschiebt, daß in den Drehwinkelstellungen der Bogenübergabe eine periodisch wiederkehrende maximale Übereinstimmung bezüglich Ort und Zeit eintritt. Unter Phasenlage soll hier nicht der auch oft mit Druckwerkversatz bezeichnete Winkel verstanden werden, der konstruktiv durch die Winkelzuordnung aneinandergereihter Druckwerke vorgegeben ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen sich periodisch bei jeder Umdrehung wiederholen, und zwar bei jeder einem separaten Antrieb zugeordneten Einheit. Dabei können diese Schwankungen im wesentlichen gleiche Kurvenverläufe aufweisen, oder die Kurvenverläufe treten bezüglich ihrer Schwingungsdauer als ganze Vielfache einer Grundschwingung auf. Daraus zieht die Erfindung die Schlußfolgerung, daß es möglich ist, eine Übereinstimmung in der Drehwinkelstellung bei der Bogenübergabe nicht nur durch eine Winkelregelung zu erzielen, sondern auch dadurch, daß die Phasenlagen relativ zueinander verschoben werden, was durch eine vorübergehende Beschleunigung oder Bremsung der Antriebe von Druckwerken oder Druckwerksgruppen im Vergleich zu einem Leitdruckwerk möglich ist. Diese Verschiebung kann zwar zu einer Übereinstimmung der Phasenlagen führen, maß es aber nicht. Es ist lediglich erforderlich, daß bezüglich Ort und Zeit der Bogenübergabe eine solche Übereinstimmung erzielt wird. Zwischen diesen Übereinstimmungspunkten können die genannten Schwingungen ihrem durch die physikalischen Gegebenheiten natürlichem Verlauf folgen. Dadurch genügt ein einmaliger höherer Regelaufwand, um die Phasen der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen in eine Lage zu bringen, die die genannte Bedingung erfüllt; danach stellt sich die Übereinstimmung zu jeder Bogenübergabe sozusagen von selbst ein. Lediglich eine mehr oder weniger starke Drift der Phasen muß ausgeglichen werden, damit die gewünschte Phasenlage während des Druckvorgangs erhalten bleibt. Diese Nachregelung ist jedoch mit geringer Regelleistung erzielbar. Die auftretenden Schwingungen werden also akzeptiert und nicht in eine Form gezwungen, mit der Folge, daß zusätzlichen Störungen des Maschinenlaufs hervorgerufen werden. Ein ruhiger Maschinenlauf und eine hohe Druckqualität sind das Ergebnis, und dies mit geringem Regelaufwand, geringer Regelverstärkung und -leistung. Die Erfindung setzt nicht unbedingt eine neue mechanische Antriebskonzeption voraus, es ist auch möglich, Standardgeräte derart einzurichten, daß der Antrieb erfindungsgemäß arbeitet.

Für den Fall, daß die Phasenlagen in eine Übereinstimmung gebracht werden können, die zur gleichzeitigen simultanen Schwingung führt, ist es möglich, die Abweichungen in jedem Zeitpunkt zu erfassen und die Regelung jederzeit vorzunehmen. Da dies jedoch nur eine von vielen möglichen Konstellationen ist, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Regeleinrichtung die Winkeldifferenz der zusammenwirkenden Greiferbrücken an ihrem Soll-Übereinstimmungspunkt, also in der Drehwinkelstellung der Bogenübergabe, erfaßt. Danach gibt die Regeleinrichtung ein Stellsignal ab, mit dem Regelungsziel, daß die Phasenlagen bei zukünftigen Soll- Übereinstimmungspunkten maximale Übereinstimmung bezüglich Ort und Zeit aufweisen. Diese Übereinstimmung kann bei irgendeiner der nächsten Drehwinkelstellungen der Bogenübergabe eintreten, je nach dem erforderlichen Betrag der Verstellung, zweckmäßigerweise wird jedoch vorgesehen, daß bei der nächsten Bogenübergabe die periodisch wiederkehrende maximale Übereinstimmung eintritt.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die mindestens erforderliche minimale Synchronisation bei den übrigen Winkelstellungen durch eine den einzelnen Antrieben zugeordnete Regelung bewirkt wird, durch welche die Amplituden der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen der jeweils angetriebenen Druckwerksbereiche derart minimiert werden, daß die minimale Synchronisation erzielt ist. Es wird dadurch erreicht, daß auch dann keine Greiferkollision eintreten kann, wenn die Phasenlagen der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen Amplituden in die entgegengesetzte Richtung aufweisen. Derartige Schwankungen sind zwischen den Bogenübergabestellungen zulässig, dürfen jedoch nicht ein Ausmaß annehmen, durch das Greiferkollisionen eintreten können.

Die Schwingungen der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen der einzelnen Druckwerke oder Maschinenbereiche sind zwar von gleicher Schwingungsdauer oder treten als ganze Vielfache auf, wodurch es zu Wiederholungen ihrer Relativpositionen kommt; gewisse Driften können dabei jedoch auftreten. Um die wiederkehrenden maximalen Übereinstimmungen über einen beliebig langen Zeitraum zu garantieren, sieht deshalb eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß die Regelung derart ausgebildet ist, daß sie nach Erreichen der gewünschten Drehzahl zuerst zur Erzielung der wiederkehrenden Übereinstimmung der Phasenlage diese relativ zueinander verschiebt und danach ständige Nachjustierungen zum Abgleich der Drift zwischen den einzelnen Phasen vornimmt. Daß die erste Einstellung erst dann vorgenommen wird, wenn die gewünschte Drehzahl erreicht ist, resultiert daraus, daß die Periodendauer erst mit Erreichen der gewünschten Drehzahl konstant ist und daher eine bleibende Zuordnung der Phasen sinnvollerweise erst mit dem Erreichen der gewünschten Drehzahl vorgenommen wird. Die Nachjustierung wird zweckmäßigerweise ebenfalls dadurch erreicht, daß die Regeleinrichtung die Winkeldifferenz der zusammenwirkenden Greiferbrücken an ihrem Soll-Übereinstimmungspunkt der Bogenübergabe erfaßt und ein Stellsignal mit dem Regelungsziel abgibt, die Phasenlagen derart zu verschieben, daß bei der nächsten Bogenübergabe die periodisch wiederkehrende Übereinstimmung bezüglich Ort und Zeit eintritt. Der Regelungsbetrag wird in diesem Fall der geringe Betrag der Drift sein.

Gegenüber herkömmlichen Zeitabtastregelungen sieht eine erfindungsgemäße Weiterbildung vor, daß der Regelvorgang unabhängig von der Zeit durch Erreichen einer Winkellage ausgelöst wird, die zweckmäßiger Weise mit der Winkellage der Bogenübergabe übereinstimmt. Eine dafür vorgesehene Einrichtung zur Aktivierung des Regelvorgangs wird als Operationspunktsteuerung bezeichnet.

Um Drucke unzureichender Qualität zu vermeiden, kann vorgesehen sein, daß die Regelung die Maschine erst dann zum Druck freigibt, wenn die Übereinstimmung der Phasenlagen bei der gewünschten Drehzahl erzielt ist. Diesem Zweck dient auch eine Weiterbildung, die vorsieht, daß die Regelung den Druck vor einer Änderung der Drehzahl unterbricht.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß bei einer Drehzahländerung durch eine Vorsteuerung drehzahländerungsbedingte Phasenverschiebungen möglichst gering gehalten werden. Dies kann deshalb geschehen, weil bei einer Drehzahländerung die zu erwartenden Winkelabweichungen im wesentlichen bekannt sind bzw. errechnet werden können und somit ein Maß für die vorzuhaltende Korrektur darstellen.

Zweckmäßigerweise wird der Antrieb derart ausgestaltet, daß die Druckmaschine zusätzlich über einen geschlossenen Zahnräderzug verfügt, der Greiferkollisionen bei Störungen im Antriebssystem mechanisch verhindert, der aber genügend Spiel aufweist, um die Regelung der Phasenlagen der Einzelantriebe zuzulassen. Das Risiko bezüglich der Maschinensicherheit fordert eine derartige mechanische Absicherung gegenüber Greiferkollisionen, da keine elektrische Regelung in Fällen, wie beispielsweise einem Netzausfall, die erforderliche Winkeltreue gewährleisten kann. Greiferkollisionen hätten jedoch schwere Zerstörungen an der Maschine zur Folge, die in jedem denkbaren Fall vermieden werden müssen.

Der Antrieb ist zweckmäßigerweise derart ausgestaltet, daß die Grobsynchronisation zur Verhinderung von Greiferkollisionen bis zum Erreichen der gewünschten Drehzahl über den geschlossenen Zahnräderzug erfolgt und dann erst die Regelung aktiviert wird. So kann auf einfache Weise die Mindestsynchronisation gewährleistet sein, ohne daß dazu eine elektrische Regelung erforderlich ist. Der erfindungsgemäße Vorteil bleibt trotz dem erhalten, da der Zahnräderzug ein Spiel aufweist, welches die elektrische Synchronisation ermöglicht und dadurch die Schwingungen verhindert werden können, welche bei Maschinen auftreten, die nur über diesen geschlossenen Zahnräderzug angetrieben werden. Bei der erfindungsgemäßen Regelung braucht dieser Zahnräderzug auch nicht die Genauigkeit aufzuweisen, die bei einer rein mechanischen Kopplung erforderlich ist. Auch die Anforderungen an Grenzbelastung und Verschleißfestigkeit sind nicht so hoch, da im Normalbetrieb über den Zahnräderzug kaum Kräfte übertragen werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Druckmaschine mit separaten Antrieben,

Fig. 2 und 3 Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen,

Fig. 4 die Darstellung einer Umfangsgeschwindigkeitsschwankung in einem Drehwinkel-Zeit-Diagramm,

Fig. 5 ein Drehwinkel-Zeit-Diagramm bei einer Winkelregelung nach dem Stand der Technik,

Fig. 6 ein Drehwinkel-Zeit-Diagramm der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung mit gleicher Periodendauer und Amplitude der zu synchronisierenden Druckwerke,

Fig. 7 ein Drehwinkel-Zeit-Diagramm der erfindungsgemäßen Regelungsvorrichtung mit unterschiedlicher Periodendauer und Amplitude,

Fig. 7a ein Drehwinkel-Zeit-Diagramm wie Fig. 7, wobei jedoch beliebige Winkellagen beider Druckwerke für die Bogenübergabe gewählt werden können,

Fig. 8 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der zulässigen Drehwinkelabweichung von der Winkelstellung der Druckwerke angibt und

Fig. 9 ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lösung.

Fig. 1 zeigt eine Druckmaschine 8 mit separaten Antrieben 2, 2' mit zugeordneten Drehzahlregelungen, welche in der erfindungsgemäßen Art ausgestaltet sein können. Die Darstellung beschränkt sich auf zwei Druckwerke 3, 3', wobei jedoch eine Druckmaschine 8, die mit separaten Antrieben ausgestattet wird, in der Regel vier oder mehr Druckwerke und gegebenenfalls noch Lackwerke, Wendeeinrichtungen oder sonstige Einrichtungen aufweisen wird. Die eingangs genannten Probleme treten meistens erst bei Druckmaschinen 8 mit vielen solchen Einheiten 3, 3' auf. Dann ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Antrieb 1 vorteilhaft, um eine hohe Druckqualität zu gewährleisten.

Bei der dargestellten Druckmaschine 8 verfügt jedes Druckwerk 3, 3, über einen Druckzylinder 10, 10' und eine Umführtrommel 11, 11' mit denen die Bogen von einem Druckzylinder 10 zum nächsten Druckzylinder 10' transportiert werden. Bei den Druckwerken 3, 3' wurden lediglich die Gummizylinder 12, 12' und die Plattenzylinder 13, 13' dargestellt, auf weitere Einzelheiten wurde verzichtet. Die Druckzylinder 10, 10' und die Umführtrommeln 11, 11' verfügen über Greiferbrücken 5 zur Weitergabe der Bogen. Die Genauigkeit dieser Bogenübergabe 6 ist eines der wichtigsten Qualitätskriterien für die hergestellten Drucke. Im seit Jahrzehnten gebräuchlichen Stand der Technik wurde die Genauigkeit der Bogenübergabe durch einen geschlossenen Zahnräderzug erzielt, der sich über die gesamte Druckmaschine erstreckte und der eine äußerst hohe Präzision der Mechanik aufweisen mußte. Jedoch auch durch diese äußerst hohe Präzision konnte bei Druckmaschinen 8 mit entsprechend vielen Druckwerken 3, 3, sowie weiteren Einrichtungen die geforderte Qualität nicht erreicht werden, da die eingangs genannten Schwingungen auftreten. Aus diesem Grund wurde vorgeschlagen, die Druckwerke 3, 3, jeweils mit separaten Antrieben 2, 2' auszustatten und mittels Regeleinrichtungen 4, 4' die Exaktheit der Bogenübergabe 6 zu erzielen. Bei derartigen Druckmaschinen mit separaten Antrieben 2, 2' beschränkt sich die mechanische Synchronisation auf die dargestellten Trommeln und Zylinder, eines jeden Druckwerks 3 oder 3, für sich. Meßeinrichtungen 14 und 14' erfassen die Winkelposition, übermitteln diese an Regeleinrichtungen 4, 4', welche eine Verbindung 31 aufweisen und eine Synchronisation der Antriebe 2, 2' vornehmen, durch die eine hohe Genauigkeit der Bogenübergabe 6 erzielt ist. Nach dem eingangs genannten Stand der Technik ist dieser Antrieb 1, bestehend aus den separaten Antrieben 2, 2' und den miteinander verbundenen Regeleinrichtungen 4, 4', derart ausgebildet, daß die Winkellage in einer Drehwinkelposition vor dem Erreichen der Position der Bogenübergabe 6 miteinander verglichen wird, um dann eine Korrektur bis zur Bogenübergabe 6 vorzunehmen. Diese Art der Korrektur wurde durch die Erfindung als nachteilhaft erkannt und durch einen Antrieb 1 ersetzt, der in der genannten Weise die Phasenlagen der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen derart relativ zueinander verschiebt, daß eine maximale Übereinstimmung bei jeder Bogenübergabe 6 durch die physikalischen Gegebenheiten als periodische Wiederkehr von selbst eintritt. Der Erläuterung dieser Ausgestaltung des Antriebs 1 dienen die nachfolgend beschriebenen Diagramme der Fig. 2 bis 7.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen, wobei die Drehzahlen n₁ und n₂ als Funktion der Zeit t aufgetragen sind. Diese Phasen 7 und 7' der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen zweier separat angetriebener Einheiten einer Druckmaschine 8 weisen normalerweise Periodendauern T₁ und T₂ auf, die übereinstimmen oder als ganze Vielfache einander zuordenbar sind. Im dargestellten Beispiel ist die Periodendauer T₁ der Phase 7 das Doppelte der Periodendauer T₂ der Phase 7''. Die Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen 7, 7'' pendeln z. B. sinusförmig um eine mittlere Geschwindigkeit bzw. Drehzahl n₁ oder n₂. Die Amplituden 30 stellen dabei die maximalen Abweichungen dar.

Fig. 4 zeigt die Darstellung der Umfangsgeschwindigkeitsschwankung in einem Drehwinkel-Zeit-Diagramm ϕ (t). Die Durchschnittsgeschwindigkeit n entspricht bei dieser Darstellung der schräg nach oben verlaufenden Linie, um die sich die Winkelgeschwindigkeitsschwankungen 7 bewegen. Die Amplituden 30 stellen auch hier die maximalen Abweichungen dar. Die Abweichungen sind in den Fig. 2, 3 und 4 in einer starken Vergrößerung dargestellt; tatsächlich handelt es sich um minimale Abweichungen, die jedoch aufgrund der hohen Qualitätsanforderungen an die Druckqualität durchaus relevant sind.

Fig. 5 zeigt ein Drehwinkel-Zeit-Diagramm bei einer Winkelregelung, wie sie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist. Dabei werden die Phasenlagen 7 und 7' zweier Druckwerke 3 und 3' erfaßt, indem sie in einer Winkelposition vor der Bogenübergabe 6 auf ihre Winkelabweichung gemessen werden. Entsprechend dieser Winkelabweichung wird in einem Regelungsbereich 15, 15', 15'' eine Beschleunigung oder Verlangsamung des Folgedruckwerks 3, gegenüber dem Leitdruckwerk 3 bewirkt, um bei den Bogenübergaben 6 immer von neuem eine Übereinstimmung 9, 9', 9'' herbeizuführen. Durch eine derartige Regelung des Antriebs 1 kann die Umfangsgeschwindigkeit des Leitdruckwerks 3 seine natürlichen Schwankungen 7 um den Mittelwert ausführen; das Druckwerk 3' wird jedoch bezüglich seiner Phasenlage 7' in den Regelungsbereichen 15, 15', 15'', also vor jeder Bogenübergabe 6, zwangsgeführt. Dies hat einen ständigen Regelungseingriff mit hoher Regelungsverstärkung und einem dafür benötigten hohen Energieaufwand zur Beschleunigung oder Abbremsung des Druckwerks 3' zur Folge. Neben dem hohen Regelungsaufwand und der großen Regelenergie besteht der Nachteil dieser Winkelregelung darin, daß die Maschine zusätzlich zu Schwingungen angeregt wird. Diese resultieren daher, daß die Phasenlage 7 nicht um ihren natürlichen Mittelwert pendeln kann, sondern im dargestellten Beispiel eine beständige Zwangsführung eingebracht wird.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Drehwinkel-Zeit-Diagramme der erfindungsgemäßen Lösung. Fig. 6 erläutert zunächst die Erfindung am Beispiel der Phasenlagen 7, 7' zweier Druckwerke 3, 3', die bezüglich Periodendauer T₁ und T₂ und Amplituden 30 übereinstimmen. Ist die Phase 7 des ersten, also des Leitdruckwerks 3 in der Position der Bogenübergabe 6, dies entspricht dem Meßpunkt 18, so wird die Winkeldifferenz 19 zur Phase 7' des zweiten Druckwerks 3' gemessen. Daraufhin wird der separate Antrieb 2' mittels der Regelungseinrichtung 4, 4' und 31 in einem Regelungsbereich 16 vorübergehend derart beschleunigt oder gebremst, daß die Phasenlagen 7 und 7' bei den folgenden Bogenübergaben 6 periodisch wiederkehrende Übereinstimmungen 9, 9' und 9'' aufweisen. Die Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen 7, 7' nehmen auf diese Weise ihren natürlichen Verlauf, und ein Regelungseingriff ist nur noch erforderlich, wenn eine Drift eintritt, die zu einer erneuten Winkeldifferenz 20 führt. Zu diesem Zweck wird in jeder Bogenübergabeposition 6 überprüft, ob die periodisch wiederkehrende Übereinstimmung 9, 9', 9', noch vorhanden ist oder eine Winkeldifferenz 20 eingetreten ist. Eine derartige Winkeldifferenz 20 wird dann in einem Nachregelungsbereich 17 durch einen einmaligen Regelvorgang ausgeglichen, der sich ebenfalls von einer Bogenübergabe 6 zur nächsten erstreckt. Diese Nach regelung kann mit geringem Regelungs- und Energieaufwand und dadurch auch mit minimaler Schwingungsverursachung erfolgen. Selbstverständlich können die peri odisch wiederkehrenden Übereinstimmungen 9, 9', nicht nur auf die dargestellte Art und Weise erzielt werden, sondern auch bei Phasenlagen 7 und 7', die entgegengesetzte Amplituden 30 aufweisen, jedoch durch die Regelung derart ausgerichtet worden sind, daß sich die Kurven in den periodisch wiederkehrenden Übereinstimmungspunkten 9, 9', 9'' überschneiden. Eine derartige Regelung kann auch dann vorgenommen werden, wenn die Periodendauer unterschiedlich ist, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt wurde.

Fig. 7 zeigt ein derartiges Drehwinkel-Zeit-Diagramm, in dem Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen, wie sie in Fig. 2 und 3 dargestellt wurden, bezüglich ihrer Phasenlagen 7 und 7'' derart verschoben werden, daß die periodisch wiederkehrenden Übereinstimmungen 9, 9', auftreten. Auch hier wird an einem Meßpunkt 18, der der Bogenübergabe 6 entspricht, gemessen, welche Winkeldifferenz 19 zwischen der Phasenlage 7 eines Leitantriebs und der Phasenlage 7'' des Folgeantriebs besteht. Danach wird in einem Regelungsbereich 16 bis zur nächsten Bogenübergabe 6 eine Regelung vorgenommen, dahingehend, daß die periodisch wiederkehrenden Übereinstimmungen 9, 9', 9'' aufgrund der dann im wesentlichen nicht mehr beeinflußten Geschwindigkeitsschwankungen von selbst auftreten. An Meßpunkten 18' und 18'' kann eine erneute Messung erfolgen, um eine Drift 20 gegebenenfalls nachzuregeln, wie dies bereits oben beschrieben wurde.

Fig. 7a zeigt, wie Fig. 7, ein Drehwinkel-Zeit-Diagramm der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung, bei der die Periodendauer und die Schwankungs-Amplituden beider Druckwerke 3, 3' unterschiedlich sind. Im Gegensatz zu Fig. 7 ist es hier möglich, einem periodisch wiederkehrenden Schnittpunkt der Kurven 7 und 7' zu jeweils beliebiger Winkellage herbeizuführen. Dies bedeutet, daß eine Bogenübergabe 6 an einer bliebig wählbaren Winkellage beider Duckwerke 3, 3' vorgenommen werden kann. Der Offset 36 zwischen den Phasenlagen 7, 7' der Druckwerke 3, 3' symbolisiert einen beliebigen vorzugebenden Phasenversatz zwischen den Druckwerken 3, 3'.

Die Darstellung beschränkt sich auf die Phasenlagen zweier Druckwerke. Dies dient lediglich der Vereinfachung der Erklärung. Tatsächlich würde natürlich die Regelung bei einer Druckmaschine mit beispielsweise sechs Druckwerken oder Druckwerksgruppen derart aussehen, daß fünf Folgedruckwerke auf ein Leitdruckwerk bzw. fünf Folgedruckwerksgruppen auf eine Leitdruckwerksgruppe in der dargestellten Art und Weise abgestimmt werden.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit der zulässigen Drehzahlabweichungen ϕ_tol in Abhängigkeit von der jeweiligen Winkelstellung ϕ [°] der Druckwerke 3 und 3' angibt. Dieses Diagramm stellt den Fall dar, daß die Bogenübergabe 6 jeweils in der Nullstellung der Druckmaschine (0, 360°, 720°. . .) erfolgt. Idealerweise arbeitet ein Antrieb derart, daß zum Zeitpunkt der Bogenübergabe 6 die Sollwinkelstellung exakt erreicht ist. Außerhalb dieser Winkelstellung, bei der die Bogenübergabe 6 erfolgt, sind die Anforderungen an die tolerierbaren Winkelabweichung ϕ_tol zwischen den Greiferbrücken der einzelnen Druckwerke 3, 3' weniger streng.

Es muß jedoch beachtet werden, daß innerhalb eines Bereichs 32 um die Winkelstellung, in der die Bogenübergabe 6 erfolgt, die zulässige Drehwinkelabweichung ϕ_tol eng begrenzt ist, da dort die Gefahr einer Greiferkollision besteht. Außerhalb dieses Bereichs kann eine relativ große Abweichung toleriert werden, die nur durch die individuelle Konstruktion der Zylinder beschränkt ist. In diesem Bereich großer zulässiger Winkelabweichungen können die gegenläufigen Amplituden 30 zweier Phasenlagen 7, 7', 7'' fallen. Entweder muß gewährleistet werden, daß die gegenläufigen Amplituden 30 den Bereich der großen tolerierbaren Winkelabweichung 33 nicht verlassen, oder die Amplituden 30 müssen bei den einzelnen Antrieben 2, 2' durch die Regelung der Einzelantriebe so gering gehalten werden, daß sie auch im Bereich der Gefahr von Greiferkollisionen 32 mit kleiner tolerierbarer Winkelabweichung 34 innerhalb des Toleranzbereichs liegen. Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Drehzahlregelung der Einzelantriebe die Drehzahl so konstant hält, daß die resultierende Winkelabweichung, die sich noch aus den verbleibenden Schwankungen ergibt, so klein gehalten wird, daß keine Kollision möglich ist. Dies erreicht man mit einer ausreichend großen Regelverstärkung.

Ein zusätzlicher geschlossener Zahnräderzug sorgt auch bei Stromausfall dafür, daß derart große Abweichungen nicht erreicht werden. Der geschlossene Zahnräderzug muß dabei jedoch bei weitem nicht die Genauigkeit aufweisen, wie Zahnräderzüge für eine mechanische Synchronisation. Sie müssen sogar eine derartige Toleranz aufweisen, daß sie weder die Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen, noch die Regelung behindern.

Fig. 9 zeigt ein Flußdiagramm eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lösung mit den einzelnen Positionen 21 bis 29. Bei 21 fährt die Druckmaschine an und erreicht die gewünschte Drehzahl bei 22. In diesem Bereich kann eine Synchronisation darauf beschränkt sein, daß Greiferkollisionen ausgeschlossen werden. Dies kann mit dem oben erwähnten Zahnräderzug erfolgen. Nach dem Erreichen der gewünschten Drehzahl bei 22 wird bei 23 die Winkelabweichung in einer Bogenübergabeposition 6 ermittelt. Es erfolgt eine Angleichung der Phasen 7, 7', 7'', wobei diese Phasenangleichung 24 in der Position der nächsten Bogenübergabe 6 unter 25 erreicht ist. Danach erfolgt der Druckbeginn 26. In allen folgenden Positionen einer Bogenübergabe 6 wird eine Messung der Winkelabweichung 27 vorgenommen, um eine Drift 20 auszugleichen. An diese Messungen der Winkelabweichung 27 schließt sich eine Nachregelung 28 einer Drift 20 an, um bei den nächsten Bogenübergaben 6 die periodisch wiederkehrende Übereinstimmung 9, 9',9'' über den gesamten Druckprozeß sicherzustellen. Dies zeigt der Pfeil 35 an. Soll die Drehzahl der Druckmaschine geändert werden, so erfolgt unter 29 eine Abschaltung des Drucks, um Makulaturdruck zu verhindern. Soll lediglich die Drehzahl geändert werden, so wird in die Position 22 zurückgegangen, um den Regelungsvorgang erneut zu starten. Wird die Druckmaschine abgeschaltet, so beginnt der Vorgang bei 21 erneut.

Bezugszeichenliste

1

Antrieb

2

,

2

' separate Antriebe mit Drehzahlregelung

3

,

3

' Druckwerke

4

,

4

' Regeleinrichtung

5

Greiferbrücken

6

Bogenübergabe

7

,

7

' ,

7

'' Phasenlagen der Umfangs- bzw. Winkelgeschwindigkeitsschwankungen

8

Druckmaschine

9

,

9

',

9

'' periodisch wiederkehrende Übereinstimmung

10

,

10

' Druckzylinder

11

,

11

' Umführtrommel

12

,

12

' Gummizylinder

13

,

13

' Plattenzylinder

14

,

14

' Meßeinrichtung

15

,

15

',

15

'' Regelungsbereich nach dem Stand der Technik

16

Regelungsbereich der Erfindung

17

Nachregelungsbereich der Erfindung

18

,

18

',

18

'' Meßpunkte

19

Winkeldifferenz (Anfang)

20

Winkeldifferenz (Drift)

21

Anfahren der Druckmaschine

22

Erreichen der gewünschten Drehzahl

23

Ermittlung der Winkelabweichungen der Folgedruckwerke in der Bogenübergabeposition eines Leitdruckwerks

24

vorübergehende Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Folgedruckwerke zur Phasenangleichung

25

Erreichen der Phasengleichheit

26

Druckbeginn

27

Messung der Winkelabweichungen in den Bogenübergabepositionen

28

Nachregelung der Drift bis zur nächsten Übergabeposition

29

Bei Drehzahländerung Druck abschalten, zurück zu

22

30

Amplituden der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen

31

Verbindung der Regeleinrichtungen

4

,

4

'

32

Bereich der Gefahr von Greiferkollisionen

33

große tolerierbare Winkelabweichung

34

kleine tolerierbare Winkelabweichung

35

Pfeil

36

Offset
n₁

(t), n₂

(t) Drehzahlen n₁

, n₂

als Funktion der Zeit (t)
n

, n₁

, n₂

Durchschnittsdrehzahlen
ϕ(t) Winkel ϕ als Funktion der Zeit (t)
ϕ_tol

tolerierbare Winkelabweichung
ϕ jeweilige Winkelstellung zweier Druckwerke

Claims

1. Antrieb (1) für eine Druckmaschine (8) mit mehreren Druckwerken (3, 3'), wobei die einzelnen Druckwerke (3, 3') oder Druckwerksgruppen über separate Antriebe (2, 2') verfügen und zumindest bezüglich ihrer Feinsynchronisation mechanisch voneinander entkoppelt sind, sowie einer Regeleinrichtung (4, 4') zur Bewirkung einer maximalen Synchronisation zum Zusammenwirken der Greiferbrücken in der Drehwinkelstellung der Bogenübergabe (6) und mindestens einer minimalen Synchronisation bei den übrigen Winkelstellungen, dahingehend, daß keine Greiferkollision eintreten kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (4, 4') derart ausgebildet ist, daß sie die Phasenlage der maschinenbedingten Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen (7, 7', 7'') der Greiferbrücken, welche bezüglich ihrer Schwingungsdauer im wesentlichen gleich sind oder als ganze Vielfache auftreten, erfaßt und diese Phasenlagen (7, 7', 7'') relativ zueinander derart verschiebt, daß in den Drehwinkelstellungen der Bogenübergabe (6) eine periodisch wiederkehrende maximale Übereinstimmung (9, 9', 9'') bezüglich Ort und Zeit eintritt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (4, 4') die Winkeldifferenz (19) der zusammenwirkenden Greiferbrücken (5) an ihrem Soll-Übereinstimmungspunkt (9, 9', 9'') erfaßt und ein Stellsignal mit dem Regelungsziel abgibt, die Phasenlagen (7, 7', 7'') derart zu verschieben, daß bei der nächsten Bogenübergabe (6) die periodisch wiederkehrende maximale Übereinstimmung (9, 9', 9'') bezüglich Ort und Zeit eintritt.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens erforderliche minimale Synchronisation bei den übrigen Winkelstellungen durch eine den einzelnen Antrieben (2, 2') zugeordnete Regelung bewirkt wird, durch welche die Amplituden (30) der Umfangsgeschwindigkeitsschwankungen (7, 7', 7'') der jeweils angetriebenen Druckwerksbereiche (3, 3') derart minimiert werden, daß die minimale Synchronisation erzielt ist.

4. Antrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebe (2, 2') derart ausgebildet sind, daß sie nach Erreichen der gewünschten Drehzahl zuerst zur Erzielung der wiederkehrenden Übereinstimmung (9, 9', 9'') der Phasenlagen (7, 7', 7'') diese relativ zueinander verschiebt und danach ständige Nachjustierungen zum Ausgleich der Drift (20) zwischen den einzelnen Phasen (7, 7', 7'') vornehmen.

5. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung (4, 4') die Druckmaschine (8) dann erst zum Druck freigibt, wenn die Übereinstimmung (9, 9', 9'') der Phasenlagen (7, 7', 7'') bei der gewünschten Drehzahl erzielt ist.

6. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung (4, 4') den Druck vor einer Änderung der Drehzahl unterbricht.

7. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Drehzahländerung durch eine Vorsteuerung drehzahländerungsbedingte Phasenverschiebungen möglichst gering gehalten werden.

8. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmaschine (8) zusätzlich über einen geschlossenen Zahnräderzug verfügt, der Greiferkollisionen bei Störungen im Antriebssystem (1) mechanisch verhindert, der aber genügend Spiel aufweist, um die Regelung der Phasenlagen (7, 7', 7'') der Einzelantriebe (2, 2') zuzulassen.

9. Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Grobsynchronisation zur Verhinderung von Greiferkollisionen bis zum Erreichen der gewünschten Drehzahl über den geschlossenen Zahnräderzug erfolgt und dann erst die Regelung (4, 4') aktiviert wird.

10. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelvorgang periodisch bei der Bogenübergabe durch eine winkelabhängige Operationspunktsteuerung ausgelöst wird.