DE3020847C2 - Elektronische Steuer- und Regelanordnung für den Antrieb mindestens einer Treibrolle einer Rotationsgravur-Druckpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuer- und Regelanordnung für den Antrieb mindestens einer Treibrolle einer Rotationsgravur-Druckpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei solchen Maschinen wird eine zu bedruckende Bahn durch den durch eine Treibrolle ausgeübten Zug durch die Maschine durchgezogen. Als Material für diese Bahn geeigneter Breite, z. B. zwei Meter, kann z. B. Papier, synthetisches Material oder Metall (z. B. Aluminiumfolie) in Frage ko-nmen, aber auch ein Schichtmaterial, das zwei verschiedene Lagen aufweist (z. B. Papier und Polyäthylen). Die Bahn wird von der Treibrolle zur gewünschten Verarbeitungszone gebracht, z. B. zu Schnitt- und Falz-Vorrichtungen bei der Zeitungs- oder Illustriertenproduktion. Da solche Rotationsgravur-Druckpressen die gewünschten Buchstaben oder Zeichnungen auf die Bahn in aufeinanderfolgenden Abschnitten drucken, ist es für eine hohe Druckqualität notwendig, daß die Spannung in der Bahn so konstant wie möglich ist, besonders in der Maschinendruckzone.

Einfache bekannte Anordnungen dieser Art arbeiten nicht zufriedenstellend, da sie die Spannung in der Bahn durch Schlupf zwischen der Treibrolle und der Bahn erzeugen und so die Treibrolle mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden muß, die höher ist als die Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn, die der Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitszylinder entspricht. Die Steuerung der Umfangsgeschwindigkeit der Treibrolle wird im allgemeinen durch Mittel erzielt, die mit dem Hauptmaschinenmotor verbunden sind und Geschwindigkeitsveränderungen mit Hilfe von mechanischen oder hydraulischen Mitteln hervorrufen. Diese bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß sie keine große Genauigkeit und Gleichheit der Spannung gewährleisten, da einerseits diese Spannung indirekt dadurch gesteuert wird, daß die Geschwindigkeit der Treibrolle verändert wird, während der Schluß zwischen Treibrolle und Bahn nicht direkt und bestimmbar ist, und andererseits die Arbeitsbedingungen solcher Anordnungen nicht konstant sind Außerdem beschmutzt die Treibrolle, wenn sie auf der Bahn aufgrund des Schlupfes gleitet, die frisch bedruckte Bahn.

Regelanordnungen, bei denen das Gleiten der Treibrolle auf der Bahn vermieden wird, sind bereits bekannt, z. B. aus der DE-OS 23 57 850. Dort wird die Bewegung eines federbelasteten Schwenkarms, dessen Ende eine Umlenkrolle für die Bahn trägt, in ein elektrisches Signal umgewandelt, das ein Maß für die Bahnspannung ist. Die Regelung erfolgt abhängig von diesem Signal und von einem Sollwert.

Aus der DE-OS 24 52 756 ist eine ähnliche Regelanordnung bekannt, die speziell für sich längende Bahnen geeignet ist und deshalb zusätzlich den Elastizitätsmodul des Bahnmaterials mißt und in die Regelung einführt.

Die US-PS 36 13 975 beschreibt dagegen eine Regelanordnung, bei der die Geschwindigkeit der Bahn vor und hinter der Bearbeitungsstation sowie die Spannung der Bahn in dieser Station gemessen wird. Die Motorgeschwindigkeiten werden jeweils so geregelt, daß die Bahnspannung einem Sollwert entspricht.

Aus der US-PS 31 97 137 ist schließlich eine Regelan-

Ordnung bekannt, bei der die Geschwindigkeit der Antriebsmotoren für die Bahn abhängig vom Drehmoment geregelt wird, mit dem die Motoren die Bahn antreiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäße Regelanordnung in ihrer Genauigkeit der Bahnführung zu verbessern, womit zugleich die Oruckquaiität der Rotationsgravur-Druckpresse verbessert wird. Außerdem soll die Anordnung leicht an unterschiedliche Durchmesser der Arbeitszylinder anpaßbar sein. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definierte Anordnung gelöst Bezüglich von Merkmalen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung wird auf die Unteransprüche verwiesea

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Anordnung in Verbindung mit einer Rotationsgravur-Maschine.

F i g. 2 zeigt ein Blockdiagramm einiger Bestandteile der Anordnung aus Fig. 1.

Eine Rotationsgravur-Druckpresse 1 mit Arbeitszylindern 2 wird von einem Hauptmotor 4 über ein Getriebe 3 angetrieben. Eine Materialbahn 13, die in der Maschine 1 verarbeitet werden soll, läuft zwischen den Arbeitszylindern 2 hindurch über eine Ablenkrolle 14 zu einer Rolle 15, die die Spannung der Bahn 13 mißt. Zu diesem Zweck läuft die Bahn 13 in einem stumpfen Winkel über die Rolle 15, die von einem Elektrodynamometer 16 bekannter Bauart in Form von Ladezellen gehalten wird, der an seinem Ausgang ein elektrisches Signal 17 erzeugt, das eine Funktion der Komponente der Spannung in der Bahn 13 in Richtung des Lagerarms für die Rolle 15 ist; wegen des bestimmten Winkels, den die Bahn 13 über der Rolle 15 bildet, kann das Signal 17 einen Wert haben, der direkt proportional zur Spannung in der Bahn 13 ist. Die Bahn 13 wird von einer Treibrolle 5 gezogen, die mechanisch von einem Gleichstrommotor 6 angetrieben wird. Eine Druckrolle 7, die durch ein Mittel 8 bekannter Bauart angepreßt wird, drückt die Bahn 13 so auf die Treibrolle 5, daß diese i. w. ohne Schlupf die Spannung auf die Bahn 13 ausüben kann. So kann die Bahn 13 nachgeordneten Verpakkungsmaschinen, Schneidemaschinen und Falzmaschinen bekannter Bauart (nicht dargestellt) zugeführt werden.

Ein optisches Meßglied 20 bekannter Bauart ist mit dem Hauptmotor 4 verbunden und enthalt z. B. eine geschlitzte Scheibe, die mit der Achse des Motors 4 verbunden ist und ein Paar Lichtsender- und -empfängerelemente an den Seiten der Scheibe trägt zur Erzeugung digitaler Signale einer Frequenz, die eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit des Motors 4 ist. Das optische Meßglied 20 kann z.B. 1000 Schwingungen pro Umdrehung erzeugen. Die vom Meßglied 20 erzeugten digitalen Signale 21 werden dann einem Vergleichsmittel 22 zugeführt, das sich in einem Steuerpult 23 befindet. Das Vergleichsmittel 22 empfängt außerdem digitale Signale 24, die von einem optischen Meßglied 25, das dem Meßglied 20 gleicht und mit dem Motor 6 verbunden ist, stammen. Die Signale 21 und 24 (siehe auch F i g. 2, die das Vergleichsmittel im Detail zeigt) werden je über einen Frequenzverdopplerblock 27 und 28 zu einem Digitalzähler 29 bzw. 30 geschickt. Der Ausgang eines Frequenzgenerators 31 (z. B. ein 1 -MHz-Quarzoszillator) ist mit dem Nullrückstellungseingang der Zähler 29 und 30 über je ein Verzögerungselement 32 bzw. 33 verbunden, dessen Vcrzogerungszeit geringer als die Dauer der Impulse, die die Zähler 29 und 30 erreichen, ist, was im Fall der Verbindung mit dem Zähler 30 direkt und im Fall der Verbindung mit dem Zähler 29 über einen programmierbaren Frequenzteiler 34 geschieht Der programmierbare Frequenzteiler 34 kann durch einen Block 35 vorangestellt werden, der auch ein Segment-Anzeigeelement 36 steuert und außerdem entweder digitale Wählschalter, z. B. für vier Ziffern, oder einen Wähler für vorprogrammierte Werte aufweist und dessen Arbeitsweise nachfolgend beschrieben wird. Der Ausgang der Zähler 29 und 30 ist je mic dem Eingang eines Speichers 38 bzw. 39 verbunden, deren Ausgänge mit Eingängen von Digital-Analog-Wandlern 40 bzw. 41 verbunden sind. Der Ausgang des Generators 31 ist mit dem Aktivierungseingang des Speichers 38 und 39 verbunden und zwar in einem Fall über den programmierbaren Frequenzteiler 34 und im anderen Fall direkt. Die Ausgänge der Digital-Analog-Wandler 40 und 41 sind über je einen Verstärker 42 bzw. 43 mit einem negativen bzw. positiven Eingang eines Addierelements 44 verbunden, dessen Ausgangssignal einen Verstärker 45 durchläuft. Das verstärkte Signal 46 wird dem negativen Eingang eines Differentialverstärkers 47 in einem Komparator 48 zugeführt.

Das vom Elektrodynamometer 16 kommende Signal 17 wird einem ersten negativen Eingang eines weiteren Addierelements 50 zugeführt, das zu einem Komparator 49 gehört, und dessen positiver Eingang ein Signal 51 von einem Sollwertgeber-Potentiometer 52 erhält. Der andere negative Eingang des Addierelements 50 empfängt ein Signal 53 von einem Block 54, der mit einer Dreiphasen-Versorgungsleitung 55 (Fi g. 1) des Motors 6 verbunden ist und enthält einen ersten Teil 56, der aus einem Transformator besteht, und einen zweiten Teil 57, der aus einem Wandler zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom besteht. Der Ausgang des Addierelements 50 ist mit einem Verstärker 58 verbunden, der ein Signal 59 erzeugt, welches dem positiven Eingang des Differentialverstärkers 47 des Komparator 48 zugeführt wird. Der Ausgang des Verstärkers 47 erzeugt ein Signal 60, das einem Impulserzeugerschaltkreis 62 bekannter Art zugeführt wird, der in einem Block 61 enthalten ist und sechs Ausgänge aufweist, die mit den Steuerelektroden der Dioden 63 einer Gleichrichterbrücke verbunden sind. Über diese Brücke wird der Gleichstrommotor 6 aus einem Drehstromnetz mit Strom versorgt.

Die Arbeitsweise der beschriebenen elektronischen Steuer- und Regelanordnung wird nun erläutert.

Die Geschwindigkeit des Motors 4 wird auf bekannte Weise programmiert, so daß die Umlaufgeschwindigkeit der Arbeitszylinder 2 festliegt, die gleich der Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn 13 aus dem in der Rotationsgravur-Druckpresse 1 zu verarbeitenden Material ist. Das Potentiometer 52 wird auf die gewünschte Zugspannung für die Bahn 13 eingestellt. Die Anordnung hält dann die Vorschubgeschwindigkeit der Treibrolle 5 auf dem gleichen Wert wie die Bahnvorschubgeschwindigkeit der Bahn 13 über den Arbeitszylinder 2, um so die gewünschte Zugspannung der Bahn 13 ohne nennenswerten Schluß zwischen der Treibrolle 5 und der Bahn 13 zu erreichen. Zu diesem Zweck werden die Signale 24 vom optischen Meßglied 25 dem Zähler 30 zugeführt, dessen Zählzeit durch die Frequenz des Generators 31 bestimmt wird, der entsprechende Frequenzteilerblocks aufweisen kann, um so eine passende Ausgangsfrequenz zu erhalten. Bei jedem Ausgangssignal vom Generator 31 wird der Speicher 39 mit dem

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Inhalt des Zählers 30 gefüllt, und anschließend wird der Inhalt des Zählers 30 durch das Verzögerungsglied 33 auf Null zurückgestellt, um vor Empfang des nächsten digitalen Signals 24 eine neue Zählperiode anzufangen. So erzeugt der Speicher 39 in von der Frequenz des Generators bestimmten Zeitintervallen ein digitales Signal, des proportional zu der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 6 und folglich proportional zur Rotationsgeschwindigkeit der Treibrolle 5 ist. Durch passende Auswahl der Größen der verschiedenen Elemente wird ein analoges Signal am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 41 erhalten, das direkt proportional zur Umlaufgeschwindigkeit der Treibrolle 5 ist. Gleichermaßen erhält man am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 40 ein analoges Signal, das proportional zur Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn 13 ist. Da in diesem Fall die Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn 13 eine Funktion des Durchmessers der Arbeitszylinder 2 für eine konstante Winkelgeschwindigkeit des Hauptmolors 4 und so für eine konstante Frequenz der digitalen Signale 21 des Meßelements 20 ist, dient der programmierbare Frequenzteiler 34, der vom Block 35 in Übereinstimmung mit den verschiedenen Durchmessern der Arbeitszylinder 2 gesteuert wird, genau dazu, die Frequenz der vom Generator 31 dem Zähler 29 zugeführten Signale zu variieren und so ihre Zählzeit zu verändern, damit immer eine direkte Proportionalität zwischen dem analogen Signal am Ausgang des Wandlers 40 und der Durchlaufgeschwindigkeit der Bahn vorhanden ist. Diese beiden analogen Geschwindigkeitssignale am Ausgang der Wandler 40 und 41 werden dann im Addierelement 44 miteinander verglichen, und das Signal 46, das proportional zu ihrem Vergleichswert ist, wird an den Differentialverstärker 47 angelegt, um den Impulserzeugerschaltkreis 62 so zu steuern, daß die Triggerzeiten der gesteuerten Dioden 63 variiert werden, wodurch der Gleichstrommotor 6 so eingestellt wird, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Treibrolle in etwa gleich der Zugspannung der Bahn 13 wird. Nachdem so der Schluß zwischen der Treibrolle 5 und der Bahn 13 größtenteils ausgeschaltet wurde, wird die tatsächliche Zugspannung in der Bahn 13, die von der Treibrolle 5 erzeugt wird, mit dem vom Potentiometer 52 bestimmten Sollwert verglichen, indem im Addierelement 50 des !Comparators 49 das Signal 17, das proportional zur vom Element 16 gemessenen tatsächlichen Zugspannung ist, mit dem Signal 51 verglichen wird, das eine Funktion des gewünschten Wertes der Zugspannung ist. Das Ver-

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25 gleichssignal vom Addierelement 50 erzeugt das Signal 59, das an den Differentialverstärker 47 angelegt wird, um den Impulserzeugerschaltkreis 62 so zu steuern, daß die Triggerzeiten der gesteuerten Dioden 63 variiert werden, wodurch sich die tatsächliche Zugspannung an die gewünschte Zugspannung anpaßt. Dem Addierelement 50 wird außerdem das Signal 53 zugeführt, das proportional zum Versorgungsstrom des Motors 6 und somit proportional zum auf die Treibrolle 5 ausgeübten Drehmoment ist. Dieses Signal stabilisiert einerseits die Geschwindigkeitsregelschleife des Motors 6 und begrenzt andererseits den maximalen Versorgungsstrom für den Motor 6, um etwaige plötzliche Geschwindigkeitsveränderungen in der Treibrolle 5 zu verhindern, durch die die Bahn 13 zerrissen würde.

Die verschiedenen Vorteile der beschriebenen elektronischen Steuer- und Regelanordnung liegen in der Tatsache, daß die Zugspannung immer auf dem vorbestimmten Wert für jede Bahnzuggeschwindigkeit bleibt, und daß diese Zugspannung, die nicht mehr durch Schlupf zwischen der Treibrolle und dem Bahnmaterial entsteht, sehr präzise und gleichmäßig ist, weil sie einerseits direkt vom Element 16 gemessen und dann auf den vom Potentiometer 52 angegebenen optimalen Wert gebracht wird und weil andererseits die Umfangsgeschwindigkeit der Treibrolle 5 und die Zuggeschwindigkeit der Bahn 13 genau und fortlaufend von den Elementen 20 und 25 gemessen werden, die digitale Signale erzeugen. Alle durch den Schlupf der Treibrolle 5 auf der Bahn 13 hervorgerufenen Nachteile sind somit beseitigt.

Wenn die Bahn 13 über verschiedene Treibrollen läuft, kann die von irgendeiner der Rollen erzeugte Zugspannung korrigiert und gesteuert werden, indem, wie in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, stromabwärts von der Treibrolle 5 ein weiteres Element 70 angeordnet ist, das dem Element 16 gleicht und eine Rolle 71 trägt, über die die Bahn in einem Winkel geführt und anschließend über eine Umlenkrolle 72 zurückgelenkt wird. In diesem Fall wird dem Komparator 49 anstelle des Ausgangssignals 17 vom Element 16 das Ausgangssignal eines Differentialverstärkers 73 zugeführt, der das Signal 17 und das Ausgangssignal 74 des Elements 70 vergleichend verarbeitet. Eine solche in F i g. 1 gezeigte Anordnung kann für jede weitere der in einer Rotationsgravur-Druckpresse vorhandenen Treibrollen wiederholt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronische Steuer- und Regelanordnung für den Antrieb mindestens einer treibrolle einer Rotationsgravur-Druckpresse mit Arbeitszylindern, derart, daß die Umlaufgeschwindigkeit dieser Treibrolle an die Geschwindigkeit angepaßt ist, mit der die zu bedruckende Bahn der Treibrolle zugeführt wird, mit Mitteln zur Bestimmung der Spannung, mit der die Treibrolle die Bahn zieht, wobei das Ausgangssignal dieser Mittel einem ersten Komparator zugeführt wird, der einen Vergleich dieses Signals mit einem einen Spannungs-Sollwert angebenden Sollsignal und mit einem Signal durchführt, das eine Funktion des auf die Treibrolle ausgeübten Drehmoments ist und das durch Messung der Versorgungsstrom eines Antriebsmotors der Treibrolle erhalten wird, und mit Vergleichsmitteln zum Vergleich der Umfangsgeschwindigkeit der Treibrolle mit der Bahnvorschubgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel (22) zwei digitale Zähler (29,30), von denen der erste (29) ein digitales Signal proportional zur Bahnvorschubgeschwindigkeit und der zweite (30) ein digitales Signal proportional zur Umfangsgeschwindigkeit der Treibrolle (5) zugeführt erhält, und einen Frequenzgenerator (31) aufweisen, dessen Ausgang einerseits über ein erstes Verzögerungsglied (33) an den Nullsetzungseingang des zweiten Zählers (30) und andererseits über einen programmierbaren Frequenzteiler (34), der abhängig vom Durchmesser der Arbeitszylinder (2) eingestellt wird, und über ein zweites Verzögerungsglied (32) an den Nulisetzungseingang des ersten Zählers (29) angeschlossen ist, daß der Ausgang des Frequenzteilers (34) außerdem an den Aktivierungseingang eines ersten Speichers (38) und der Ausgang des Frequenzgenerators (31) an den Aktivierungseingang eines zweiten .Speichers (39) angeschlossen ist, wobei die Speicher zwischen je einem der digitalen Zähler (29, 30) und je einem Digital-Analogwandler (40 bzw. 41) angeschlossen sind und die Ausgangssignale dieser Wandler miteinander verglichen werden und ein Signal (46) ergeben, das dann in einem zweiten Komparator (48) mit dem Ausgangssignal (59) des ersten Komparators (49) verglichen wird, woraus ein Signal (60) entsteht, das an einen Impulserzeugerschaltkreis (62) gelangt, der die Geschwindigkeit des Antriebsmotors (6) für die Treibrolle (5) steuert und regelt, um den vorgegebenen Wert der Zugspannung zu erhalten.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie optische Meßelemente (20,25) enthält, die mit einem Antriebsmotor (4) für die Zylinder (2), über die die Bahn läuft, bzw. dem Antriebsmotor (6) für die Treibrolle (5) gekoppelt sind, und die digitale Signale erzeugen, welche je einem der digitalen Zähler (29, 30) zugeführt werden, um die der Bahnvorschubgeschwindigkeit bzw. der Umfangsgeschwindigkeit der Treibrolle (5) proportionalen Signale zu erzeugen.

3. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (16, 70) zur Bestimmung der Bahnspannung diese Spannung vor und hinter der Treibrolle messen und daß die entsprechenden Meßsignale (17, 74) miteinander in einem Komparator (73) verglichen werden, woraus ein dem ersten Komparator (49) zuzuführendes Signal gebildet wird.