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Einrichtung zur Registerregelung für Rotationsdruckmaschinen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Registerregelung
von Rotationsdruckmaschinen, bei denen eine zu bedruckende Bahn nacheinander mehrere
Druckwerke durchläuft, wobei ein Registerregler aus der Regelabweichung eines gemessenen
Registerfehler-Istwertes von einem vorgegebenen Registerfeliler-Sollwert ein Stellsignal
für ein den Registerstand beeinflussenden Stellglied bildet.
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Beim Mehrfarbendruck auf Tiefdruck-Rotationsmaschinen wird eine farbige
Vorlage in die Farbanteile Gelb, Rot nnd Schwarz zerlegt.
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Jedem Farbanteil ist ein Druckwerk (Register) der Rotationsdruckmaschine
zugeordnet. Die Papierbahn durchläuft nacheinander die von einer Hauptwelle oder
von Einzelantrieben angetriebenen Druckwerke. Jedes Druckwerk soll den entsprechenden
FarbanteS so drukken, daß danach diese Farbanteile konturentreu (registerhaltig)
übereinander liegen. Eine Registerregelung korrigiert auftretende Konturdifferenzen
(Registerfehler).
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Zur Erfassung des Registerstandes wird beim Druck jedes Farbanteils
vor oder neben den Druckspiegel eine entsprechende Paßmarke gedruckt. Ein Bahntaster
überwacht die zeitliche Folge der Paßmarken, die ein Maß für die Registerhaltigkeit
darstellt. Der Registerfehler-Istwert kann beispielsweise als analoges elektrisches
signal gewonnen werden, wenn ein Integrator beim Erscheinen der ersten Paßmarke
an eine konstante Gleichspannung angeschaltet und beim Erscheinen der zweiten Paßmarke
von dieser Gleichspannung
abgeschaltet wird. Die Ladespannung des
Integrators wird bis zum Erscheinen der dem nächsten Druckspiegel zugeordneten ersten
Paßmarke gespeichert. Mit der ersten Paßmarke des nächsten Druckspiegels wird der
Integrator gelöscht und erneut an eine konstante Gleichspannung angeschaltet. Der
auf diese Weise als analoge Gleichspannung dargestellte Istwert des Registerfehlers
wird im Vergleichspunkt eines Registerreglers mit einem Sollwert für den Registerfehler
verglichen. Der Registerregler bildet ein Stellsignal für das Stellglied, welches
den Registerstand derart beeinflußt, daß der Registerfehler verschwindet, bzw. einen
vorgegebenen Wert annimmt.
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Bei bekannten Registerregelungen tritt eine Totzeit in der Messung
des Istwertes des Registerfehlers auf, die durch diejenige Zeitspanne gegeben ist,
in der die bedruckte Bahn vom Druckspalt des Registers bis zum Bahntaster zur Erfassung
des Registerfehlers läuft. Der Bahntaster zur Erfassung des Registerfehlers ist
in Bahntransportrichtung gesehen jeweils hinter dem zugehörigen Druckwerk angeordnet.
Durch diese Totzeit in der Messung des Registerfehlers ergibt sich eine Verzögerung
beim Eingriff des Registerreglers auf das Stellglied der Registerregelung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Registerregelung
zu schaffen, die eine raschere Ausregelung des Registerstandes ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:
a) In Transportrichtung vor dem nachfolgenden Druckwerk ist ein Bahntaster angeordnet,
der.beim Vorbeilauf einer vom vorangegegangenen Druckwerk auf die Bahn gedruckten
ersten Paßmarke ein eleketrisches Bahntastersignal erzeugt, b) in Drehrichtung des
Druckzylinders des nachfolgende + rucklferkes ist ein Zylindertaster vor dem Druckspalt
angeordnet, der beim Vorbeilauf einer auf dem Druckzylinder angebrachten zweiten
Paßmarke ein elektrisches Zylindertastersignal erzeugt, c) zur Durchführung eines
Bahn/Zylinder-Vergleichs ist eine Auswerteschaltung
vorgesehen,
die aus dem Bahntastersignal und dem Zylindertastersignal ein Fehlersignal bildet,
d) eine Schaltungsanordnung zur Umformung des Fehlersignals in einen Istwert für
die Registerregelung.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Dynamik der Regelstrecke
der Registerregelung besser ausgenutzt. Bereits vor dem Einlauf in das nachfolgende
Druckwerk wird der voraussichtliche Registerfehler abgeschätzt und über das Glättungsglied
auf die Registerregelung aufgeschaltet. Damit stimmt der sich tatsächlich einstellende
Registerstand auch dynamisch mit dem vorgegebenen Registerfehler-Sollwert bereits
weitgehend überein. Die Schaltungsanordnung formt das Fehlersignal so um, daß ihr
Ausgangssignal hinsichtlich des Stellverhaltens dynamisch dem tatsächlichen Registerfehler
im Druckspalt entspricht.
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Eine Ausführungsform der Schaltungsanordnung sieht ein Glättungsglied
vor, dessen Glättungszeitkonstante unter Berücksichtigung des Abstandes des Bahntasters
vom Druckspalt bemessen ist.
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Das Glättungsglied kompensiert die Null stelle in der Führungsübertragungsfunktion,
die Vom integralen Verhalten des Registerreglers und vom Abstand des Bahntasters
vom Druckspalt verursacht wird.
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Damit wird die FührungsübertragungsiunItion so, als würde der Registerfehler
im Druckspalt erfaßt. Die Glättung beruhigt den Istwert für den Registerfehler.
Durch ein derartiges Glättungsglied werden die durch Steligliedeingriffe verursachten
Änderungen des Registerstandes voll berücksichtigt. Durch Störungen hervorgerufene
Änderungen des Registerstandes wirken sich erst nach einer gewissen Zeit aus.
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Bei einem analogen Registerregler wird ein analoges Glättungsglied
mit der UbertragungsSunktion (1) eingesetzt: F(s) 1 +1 s.Ta (1).
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Bei Venrendung eines Abtastreglers als Registerregler wird ein diskretes
Glättungsglied eingesetzt, das die Abtastperiode T der
Registerfehlererfassung
berücksichtigt. Ein diskretes Glättungsglied hat die Ubertragungsfunktion (2):
wobei L der Abstand zwischen Bahntaster und Druckspalt, und v die Bahngeschwindigkeit
bedeuten. Ta ist somit die Zeitspanne zwischen der Erfassung der auf die Bahn gedruckten
ersten Paßmarke und dem Durchlauf durch den Druckspalt. T ist die Abtastperiodendauer
der Registerfehlererfassung.
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Eine weitere Ausführungsform der Schaltungsanordnung sieht eine elektronische
Nachbildung der Regelstrecke vor, die aus dem Fehlersignal und aus Stell signalen
der Registerregelung einen Istwert des Registerfehlers bildet.
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Unter einer elektronischen Nachbildung der Regelstrecke wird eine
elektronische Schaltung verstanden, welche die dynamischen Eigenschaften einer bedruckten,
transportierten Bahn unter Einfluß der Stellglieder nachbildet und die aus den Sollwerten
oder den Istwerten für die Stellglieder und dem Fehlersignal einen Istwert für den
voraussichtlichen Registerfehler liefert. Eine geeignete elektrische Nachbildung
der Regelstrec.e umfaßt Totzeitglieder zur Nachbildung des Einflusses der 3ahntransportzeit
zwischen dem Bahntaster und den Stellgliedern, Laufzeitglieder zur Nachbildung des
Einflusses der Bahnzeitkonstante, Integralglieder zur Nachbildung des Einflusses
des integralen Verhaltens des Registerreglers, und Proportionalglieder zur Nachbildung
des Einflusses des Abstandes des Bahntasters vom Druckspalt. Mit Hilfe einer derartigen
Nachbildung lassen sich durch Stellgliedeingriffe und durch Störungen hervorgerufene
Änderwlsen des Registerstandes berüc<-sichtigen.
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Zwei Ausführungsformen der Erfindung und ihre in den Unteransprüchen
gekennzeichneten Ausgestaltungen sind in den Figuren 1
und 2 der
Zeichnungen dargestellt.
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In der Darstellung der Figur 1 durchläuft eine Bahn 1 in Pfeilrichtung
nacheinander die Druckwerke A und B, die im dargestellten Ausführungsbeispiel mit
Einzelantrieben ausgestattet sein sollen. Im Druckwerk A wird die mit einem kurzen
Strich angedeutete Paßmarke a und im Druckwerk B die mit einem langen Strich angedeutete
Paßmarke b auf den druckfeien Raum zwischen oder neben den Druckspiegel gedruckt.
Der relative Abstand der Paßmarken a und b ist ein Maß für den Registerfehler.
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Für das Druckwerk B ist schematisch ein Einzelantrieb mit einer elektrischen
Antriebsmaschine 3, einem Stellglied 5 und einem Registerregler 15dargestellt. Wenn
als Antriebsmaschine 3 eine Gleichstrommaschine vorgesehen ist, so kann das Stellglied
5*beispielsweise ein von einem Steuersatz gesteuerter Gleichrichter sein. Die den
Zündwinkel der Zündimpulse bestimmende Steuerspannung des Steuersatzes stellt in
diesem Falle das Stellsignal ZB dar.
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Die Erfindung kann jedoch auch bei Verwendung anderer Stellglieder
eingesetzt werden, beispielsweise bei Verwendung einer Registerstellwalze. Eine
derartige Registerstellwalze ist über eine Zahnstange und ein Getriebe von einem
Elektromotor recltwinkelig zur Bahn verstellbar. Als Stellglied ist die Registerwalze
mit dem Getriebe und dem Elektromotor anzusehen.
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Vor dem Einlauf in das Druckwerk B erfaßt ein Bahntaster 7 die erste
Paßmarke a. Eine dem Bahntaster 7 nachgeschaltete Elektronik 8 erzeugt ein auswertbares
elektrisches Bahntastersignal, das einer Auswerteschaltung 12 zugeführt ist. Ein
Zylindertaster 9 erfaßt die zweite Paßmarke b auf dem Druckzylinder 2 vor dem Einlauf
in den Druckspalt SP. Eine nachgeschaltete Elektronik 10 erzeugt ein auswertbares
elektrisches Zylindertastersignal, das ebenfalls der Auswerteschaltung 12 zugeführt
ist. Die Auswerteschaltung 12 bildet durch einen B + linder-Verglelch ein Fehlersignal
y
1. Das Fehlersignal yl wird einem Glättungsglied 6 zugeführt, dessen Ausgangssignal
y2 einem Vergleichpunkt 16 eines Registerreglers 15 als Istwert zugeführt und mit
dem Sollwert y* verglichen wird.
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Der Eingang des als diskretes Glättungsglied 6 ausgebildeten Glättungsgliedes
enthält einen Schalter 13, der in der Realisierung als elektronischer Schalter ausgebildet
ist. Dem Schalter 13 ist ein Halteglied 14 nachgeschaltet, insbesondere ein Sample
& Hold-Glied. Die Übertragungsfunktion (4) des Haltegliedes 14 lautet:
Das Ausgangssignal des Haltegliedes 14 wird einem Summierglied 11 zugeführt. Das
Ausgangssignal des Summiergliedes 11 wird über ein Laufzeitglied 17 und ein nachgeschaltetes
Verstärkungsglied 18 auf das Summierglied 11 zurückgeführt. Die Übertragungsfunktion
(5) des Laufzeitgliedes 17 und die Übertragungsfunktion (6) des erstärkungsgliedes
18 lauten:
Die Elemente des Glättungsgliedes 6 werden in Abhängigkeit von der Abtastperiode
T der Registerfehlererfassung getaktet. Das Halteglied 14 wird zu Beginn einer Abtastperiode
auf einen dem Fehlersignal yl entsprechenden Stand gebracht und behält diesen Stand
bis zum Beginn der nächsten Abtastperiode bei. Das übertragungsverhalten des gesamten
Glättungsgliedes 6 wird durch die Gleichung (1) beschrieben. Das Ausgangssignal
y2 des Glättungsgliedes 6 entspricht hinsichtlich des Stellverhaltens dynamisch
dem Registerfehler im Druckspalt SP. Das Signal y2 wird daher als Istrert des Registerfehlers
auf den Vergleichspunkt 16 des Registerreglers 15 aufgeschaltet.
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Figur 2 zeigt die Struktur einer elektronischen Nachbildung 20
der
Regelstrecke zur Kompensation der Einflüsse der Stellglieder auf den Registerfehler.
Der Nachbildung 20 werden eingangsseitig die Stellgrößen der auf die Bahn 1 zwischen
den Registern A und 3 einwirkenden Steliglieder, sowie das Fehlersignal yl von der
den Bahn/2ylinder-Vergleich durchführenden Auswerte schaltung 12 zugeführt, Das
Ausgangssignal yZ der Nachbildung 20 wird als Istwert auf den Vergleichspunkt 16
des Registerreglers geschaltet und mit dem Registerfehler-Sollwert y vergleichen
Die Nachbildung 20 enthält einen Differenzbildner 21, dem die gegensinnig wirkenden
Stellgrößen ZA und Z3 für die Register A und B zugeführt sind Das den Einfluß der
Stelleingriffe von den Registern A und B kennzeichnende Ausgangssignal des Differenzbildners
21 wird in einem Summierer 22 zur Stellgröße Zp eines Stell-.
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gliedes mit einer Pendelwalze zwischen den Registern A und B hinzugefügt,
sofern ein derartiges Stellglied vorgesehen ist (in der Zeichnung nicht dargestellt)
Das Summiersignal des Summierers das den resultierenden Einfluß aller Stellglieder
angibt, wird über ein Laufzeitglied 24 mit der Übertragungsfunktion (7) geführt:
G(s)24 = e-s(Tk-ta) (7) wobei T, die gemäß Gleichung (8) ermittelte Laufzeit der
Bahn zwichen den Druckspalten der Register A und B angibt: Tk = K (8) v wenn K die
Bahnlänge zwischen den Registern A und B und v die Bahngeschwindigkeit bedeutet.
Ta ist wiederum die Laufzeit der Bahn zwischen dem Bahntaster 7 und dem Register
B.
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Das den Einfluß der Laufzeit zwischen dem Register A und dem Bahntaster
7 nachbildende Ausgangssignal des Laufzeitgliedes 24 wird in einem Summierer 25
zum Feh2ersignal y1 hinzugefügt. Das Fehlersignal y1 wird in einem weiteren Summierer
23 zum Ausgangssignal des Summierers 22 hinzugefügt. Das Ausgangssignal des Summierers
23 wird in einem Differenzbildner 27 mit dem Ausgangssignal
eines
weiteren 1>ifferenzbildners 34 verglichen. Das Ausgangssignal des Summierers
25 wird in einem weiteren Differenzbildner 26 ebenfalls mit dem Ausgangssignal des
Differenzbildners 34 verglichen. Das Ausgangs signal des Differenzbildners 26 wird
dem Differenzbildner 34 über einen Integrator 28 mit der Ubertragungsfunktion (9)
zugeführt: G(s)28 = 1/s.Ta (9) Das Ausgangssignal des Differenzbildners 27 wird
über ein weiteres Laufzeitglied 29 mit der Übertragungsfunktion (7) geführt, dessen
Ausgangssignal einem weiteren Integrator 30 mit der Übertrq sfunktion (8) und einem
parallel geschalteten Verstärker 31 mit der Übertragungsfunktion (io) geführt: Tk
G(s)31 = r (10) a Die Ausgangssignale des Integrators 30 und des Verstärkers 31
werden in einem Summierglied 32 addiert und dem Differenzbildner 34, sowie einem
Laufzeitglied 35 mit der Ubertragungsfunktion (11) zugeführt: -sTa G(s)35 = e (ii)
Das Ausgangssignal des Laufzeitgliedes 35 und des Integrators 28 werden in einem
DiXferenzverstärker 36 miteinander verglichen.
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Sein Ausgangssignal y2' bildet den geschätzten Registerfehler im Druckspalt
SP des Registers B, der als Istwert für die Registerregelung verwendet wird.
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Die Nachbildung 20 ermittelt den geschätzten Registerfehler y2taus
ihren Eingangsgrößen y1, ZA, Zg, Zp nach Gleichung (12):
3 Patentansprüche 2 Figuren