DE2615371B1

DE2615371B1 - Einrichtung zur Registerregelung bei Rotationsdruckmaschinen

Info

Publication number: DE2615371B1
Application number: DE19762615371
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Dr-Ing Troendle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-08
Filing date: 1976-04-08
Publication date: 1977-08-11
Also published as: CH607126A5; GB1553122A; DE2615371C2

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Registerregelung bei Rotationsdruckmaschinen mit einem vom Registerfehler beaufschlagten, einen Verzögerungsspeicher enthaltenden Abtastregler zur Registerverstellung.

Eine derartige Einrichtung ist aus der Siemens-Zeitschrift Mai 1967, Heft 5, Seiten 380 bis 385 bekannt. Der Abtastregler ist als PD-Regler ausgebildet und beaufschlagt den Stellmotor über einen Amplituden-Impulsbreitenmodulator. Als Nachteil ergibt sich bei dieser bekannten Einrichtung, daß die Abtastintervalle so groß gewählt werden müssen, daß der Stellmotor auch bei großer Papiergeschwindigkeit den vollen Stellbereich durchfahren kann. Ein Registerfehler kann daher unter Umständen erst sehr spät erfaßt werden, so daß sich dann bei der bekannten Einrichtung verhältnismäßig viel Makulatur ergibt.

Nach der DT-Zeitschrift »Technische Mittelungen AEG-Telefunken« 1968, Heft 8, Seiten 451 bis 453, ist es bekannt, in der Rückführung eines als Dreipunktschalter ausgebildeten Registerreglers eine modellmäßige Nachbildung der Regelstrecke vorzusehen. Zwar läßt sich damit eine raschere Korrektur einer Störgröße bewerkstelligen, zur Beseitigung größerer Abweichungen wird dort jedoch zusätzlich der Einsatz eines polumschaltbaren Stellmotors vorgeschlagen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, durch Vergrößerung der Verstellgeschwindigkeit des Registers den Anfall an Makulatur möglichst klein zu halten und dabei ohne eine polumschaltbaren Motor auszukommen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß das Ausgangssignal des Abtastreglers den Eingang eines nichtlinearen Verstärkers beaufschlagt, dessen Ausgang über ein Modell des Registerstellgliedes auf seinen Eingang gegengekoppelt ist.

Grundgedanke der Erfindung ist es also, einen zeitdiskret arbeitenden Abtastregler, dessen Zeitverhalten auf das der Druckmaschine abgestimmt ist mit einem kontinuierlich arbeitenden, nichtlinearen Reglerglied zu kombinieren, dessen Zeitverhalten dem des Registerstellgliedes angepaßt ist. Pole und Nullstellen dieses hybriden Reglers können unabhängig voneinander eingestellt werden, was zu einer unkomplizierten und schnellen Inbetriebnahme führt, und es wird eine minimale Verstellzeit bei der Registerverstellung erreicht.

Die erfindungsgemäße Strukturierung des Reglers erlaubt einen überaus einfachen Kompensationseingriff bei sich ändernder Papierbahngeschwindigkeit. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann nämlich für diesen Fall zwischen dem Ausgang des Abttastreglers und dem Eingang des nichtlinearen Verstärkers ein Multiplizierer angeordnet werden, dessem zweiten Eingang ein Signal zugeführt ist, welches der Geschwindigkeit der Papierbahn proportional ist. Wesentlich ist, daß hierbei das Zeitverhalten des Reglers nicht verändert zu werden braucht.

Zur Vermeidung von Begrenzungseffekten im Abtastregler aufgrund stationärer Signale ist es gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn der Ausgang des Abtastreglers im Ausgang eines Summiergliedes besteht, dessen erster Eingang unmittelbar von dem Registerfehler beaufschlagt ist und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Verzögerungsspeichers verbunden ist, der über ein erstes Proportionalglied vom Registerfehler beaufschlagt ist, wobei der Ausgang des Summiergliedes auf den Eingang des Verzögerungsspeichers über ein zweites Proportionalglied rückgekoppelt ist.

Die Erfindung samt ihrer weiteren Ausgestaltungen soll nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert werden.

In der F i g. 1 sind mit 1 und 2 zwei Druckzylinder einer Rotationsdruckmaschine dargestellt, welche zum Aufbringen der verschiedenen Farbanteile auf die sich in Richtung des Pfeiles 4 bewegende Papierbahn 3 dienen. Die Umfangsgeschwindigkeit ν der Druckzylinder wird von drehzahlgeregelten Motoren oder über eine mechanische Längswelle auf gleichem Wert gehalten. Der Registerfehler kann in an sich bekannter Weise pro Zylinderumdrehung einmal von einer von einem Impulsgeber 5 beaufschlagten Auswerteinrichtung 6 aus der zeitlichen Verschiebung von zwei Paßmarkenimpulsen ermittelt werden. Die Auswerteinrichtung 6 hat im wesentlichen die Funktion eines Taster 3 mit Halteglied, womit ein der zuvor erwähnten Zeitdifferenz entsprechender Meßwert bis zum Eintreffen des nächsten Meßwertes gespeichert wird. Der

ORIGINAL INSPECTED

Registerfehlerwert wird also dem Registerregler 7 als Treppenkurve zur Verfugung gestellt. Als weitere Eingänge des Registerreglers 7 dient ein der Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders proportionales Signal ν sowie ein Taktimpulssignal h, wobei jedesmal pro Umdrehung der Druckzylinder ein Impuls des Taktsignals It von dem Impulsgeber 5 ausgegeben wird. Die mit y bezeichnete Ausgangsgröße des Registerreglers 7 wirkt als Stellsignal auf den Eingang eines Verstärkers 8, dessen Ausgangsspannung einen Stellmotor 9 beaufschlagt, welcher mechanisch mit einer die Registerverstellung bewirkenden Pendelwalze 10 gekuppelt ist.

F i g. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Registerreglers 7. Er enthält einen Abtastregler, welcher aus zwei mit 11 und 12 bezeichneten Proportionalgliedern mit den Verstärkungsfaktoren D bzw. R, einem Verzögerungsspeicher 13 sowie einem Summierglied 14 besteht. Der eingangsseitig mit dem Registerfehler AR beaufschlagte Abtastregler wirkt über einen Multiplizierer 15 auf ein nichtlineares PD-Glied, welches aus einem nichtlinearen Verstärker

16 besteht, dessen Ausgang über ein Verzögerungsglied

17 gegengekoppelt ist. Das Verzögerungsglied 17 stellt eine modellmäßige Nachbildung des Registerstellgliedes dar, welches in dem in F i g. 1 dargestellten Beispiel die Elemente 8, 9 und 10 umfaßt. Es ist also die Zeitkonstante τ des Verzögerungsgliedes der Zeitkonstanten des Registerstellgliedes angepaßt. Der nichtlineare Verstärker 16 ist als Kippverstärker ausgebildet und weist die in seinem Blocksymbol dargestellte Kennlinie auf, nach welcher seine Ausgangsgröße a bereits bei einem sehr kleinen Wert der Eingangsgröße e auf einen maximalen Wert ansteigt. Damit wird eine fast zeitoptimale Ausregelung des Registerfehlers erreicht.

Der zeitdiskret arbeitende Abtastregler besteht im einzelnen aus einem Verzögerungsspeicher 13, dem eingangsseitig das von dem Proportionalglied 11 verstärkte Registerfehlersignal AR und das über das Proportionalglied 12 verstärkte Ausgangssignal des Summiergliedes 14 zugeführt ist, dessen Eingangssignal im Ausgangssignal des Verzögerungsspeichers 13 und in dem Registerfehlersignal AR bestehen. Aufgabe des Verzögerungsspeichers ist es, seine jeweils anliegende Eingangsgröße zu speichern und diese verzögert um die Zeit T, welche dem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen h entspricht, weiterzugeben. Damit wird näherungsweise die Übergangsfunktion des Registerreglers 17 zu

^7-·(1

wobei D der Verstärkungsfaktor des Proportionalgliedes 11, R der Verstärkungsfaktor des Proportionalgliedes 12, V die Proportionalverstärkung des Verzögerungsgliedes 17, ν eine der Umfangsgeschwindigkeiten der Druckzylinder proportionale Spannung, τ die Zeitkonstante des Registerverstellgliedes und s den Laplace-Operator bedeuten. Die Werte für V und D liegen mit dem vorgegebenen Optimierungskriterium und dem Wert für R fest. Es wurde nun erkannt, daß als optimaler Wert im Hinblick auf eine gute Regeldynamik für R der Wert von 1 anzustreben ist. Bei großen Meßtotzeiten und statischen Meßfehlern wird man im allgemeinen diesen Wert auf 0,8 — 0,5 reduzieren müssen.

F i g. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des in F i g. 2 mit 13 bezeichneten Verzögerungsspeichers. Nach jedem Eintreffen der im Intervall Γ aufeinanderfolgenden Taktimpulse hv/ird eine monostabile Kippstufe 18 angestoßen, welche für deren Kippzeit ίκ, die nur einen Bruchteil des Taktintervalls Γ beträgt, zwei in ihrem unbetätigten Zustand dargestellte Schalter 19 und 20 betätigt, wodurch die zuvor im Speicherkondensator 21 gespeicherte Eingangsgröße E an den Speicherkondensator 22 weitergegeben wird. Nach Ablauf der Kippzeit ίκ ist der Schalter 19 wieder geschlossen und der Schalter 20 wieder geöffnet und ein neuer Wert der Eingangsgröße E kann wieder vom Speicherkondensator 21 übernommen werden. Auf diese Weise machen sich die sprungförmigen Änderungen des Eingangssignals E jeweils um die Intervallzeit T verzögert am Ausgang des Verzögerungsspeichers bemerkbar. Die Ladezeitkonstante der Speienerkondensatoren 21 und

22 wird zweckmäßigerweise merklich kleiner gewählt als die Kippzeit ίκ, damit die Speicherkondensatoren den neuen Wert hinreichend genau übernehmen können.

In F i g. 4 ist eine gerätetechnische Realisierung des in

Fig.2 mit 16 bezeichneten nichtlinearen Verstärkers dargestellt. Er besteht aus einem Operationsverstärker

23 mit sehr hoher Leerlaufverstärkung im unbeschalteten Zustand, dessen Ausgangssignal über einen Widerstand R\ sowie über die Reihenschaltung zweier mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung hintereinander angeordneten Zenerdioden 24 gegengekoppelt ist. Für den Bereich kleiner Eingangsspannungen e bestimmt sich der Verstärkungsfaktor aus dem Verhältnis R\IRz von Gegenkopplungswiderstand zu Eingangswiderstand. Überschreitet die Ausgangsspannung die Durchbruchspannung der Zenerdioden 24, dann werden diese durchlässig und die Ausgangsspannung a behält bei weiterem Ansteigen der Eingangsgröße einen konstanten Wert bei, wie dies im Diagramm der Fig.5 dargestellt ist.

Sollen für die Registerverstellung nicht stetig steuerbare, also billigere Motoren verwendet werden, welche mit maximaler Geschwindigkeit in der einen oder anderen Richtung betrieben werden, und als weiteren Betriebspunkt den Stillstand haben, dann empfiehlt es sich, zum sichel en Anlauf und zur Beruhigung des Antriebs dem nichtlinearen Verstärker eine Dreipunktcharakteristik mit Hystereseverhalten und Ansprechschwelle zu geben. F i g. 6 zeigt hierfür ein Ausführungsbeispiel. Für jede Polarität des Eingangssignals e wird einer von zwei Operationsverstärkern aktiviert und zwar für positives Eingangssignal der Verstärker 25 und für negatives Eingangssignal der Verstärker 26. Ist das Eingangssignal e beispielsweise von positiver Polarität, so wird bei kleinen Werten dieses Signals am Ausgang des Verstärkers 25 die Spannung Null auftreten, während für den Fall, daß das positive Eingangssignal e den Betrag der konstanten Gleichspannung — U überwiegt, dem Operationsverstärker 23 über den Widerstand R2 eine Eingangsspannung zugeführt wird, welche in genau derselben Weise wie im Zusammenhang mit Fig.4 beschrieben, verarbeitet wird. Die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 25 und 23 können so bemessen werden, daß praktisch schon bei geringfügiger Überschreitung der durch die Gleichspannung — U festgelegten Ansprechschwelle das Ausgangssignal a seinen maximal möglichen Wert aufweist. Ein einstellbarer Bruchteil dieser konstanten Ausgangsspannung wirkt dann zurück auf

den Eingang des Verstärkers 25 und vermindert die Ansprechschwelle bei abnehmendem Eingangssignal, so daß das in der F i g. 7 dargestellte Hystereseverhalten erzielt wird. Eine analoge Wirkungsweise ergibt sich bei negativer Polarität des Eingangssignals e.

Bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des nichtlinearen Verstärkers empfiehlt es sich zur Verhinderung einer infolge der Ansprechschwelle bedingten Lose, ihm einen PI-Verstärker 27 vorzuschalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Registerregelung bei Rotationsdruckmaschinen mit einem vom Registerfehler beaufschlagten, einen Verzögerungsspeicher enthaltenden Abtastregler zur Registerverstellung, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Abtastreglers (11 — 14) den Eingang eines nichtlinearen Verstärkers (16) beaufschlagt, dessen ,₀ Ausgang über ein Modell (17) des Registerstellgliedes auf seinen Eingang gegengekoppelt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelkreis vor oder hinter dem Abtastregler ein Multiplizierer (15) angeordnet ist, dessem zweiten Eingang ein Signal zugeführt ist, welches der Geschwindigkeit (v) der Papierbahn proportional ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Abtastreglers im Ausgang eines Summiergliedes (14) besteht, dessen erster Eingang unmittelbar von dem Registerfehler (Λ/^ beaufschlagt wird und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des Verzögerungsspeichers (13) verbunden ist, der über ein erstes Proportionalglied (11) vom Registerfehler beaufschlagt ist, wobei der Ausgang des Summiergliedes auf den Eingang des Verzögerungsspeichers über ein zweites Proportionalglied (12) rückgekoppelt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung des zweiten Proportionalgliedes (12) gleich 1 ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtlineare Verstärker als Dreipunktkippverstärker mit Ansprechschwelle und Hystereseverhalten ausgebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dreipunktkippverstärker ein PI-Verstärker vorgeordnet ist.