DE3717904A1 - Verfahren zur regelung des druckprozesses an offsetdruckmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Druckprozesses an Offsetdruckmaschinen.

Beim Offset-Druck bestimmen im wesentlichen die Größen: Farbfluss, Wasserfluss und Papierstrom die Qualität des Druckergebnisses. Darüberhinaus sind weitere Einflussgrößen vorhanden, wie beispiels­ weise Temperatur, Geschwindigkeit, Papierqualität, Wasserzusammen­ setzung (Alkoholgehalt) usw. Untersucht man den Offset-Druckprozess auf seine qualitätseinwirkenden Einflussgrößen mit dem Ziel einer Regelung, so erkennt man, daß die Prozessanalyse zu einer sogenannten Mehrgrößenregelung führt, d.h. daß die einzelnen Regelstrecken nicht voneinander unabhängig sind, sondern sich gegenseitig beeinflussen. Es sind somit mehrere Regelgrößen vorhanden, die für eine bestimmte, angestrebte Druckqualität auf ihre Sollwerte einzustellen sind. Dieses bedingt mehrere Regelkreise mit den dazugehörigen Messfühlern und Stellgliedern. Aufgrund der gegenseitigen Abhängigkeit der einzelnen Regelstrecken kann sich eine Änderung einer Stellgröße in einem der Regelkreise durchaus auch auf die Regelgröße eines oder mehrerer der anderen Regelkreise auswirken.

Die aufgezeigte Mehrgrößenregelung ist mathematisch schwer erfassbar und es liegen komplizierte Gleichungssysteme vor, die für eine automatische Druckprozessführung große Rechenkapazitäten und eine aufwendige Software für eine computerunterstützte Prozessführung erfordern. Abgesehen von dieser Komplexität, ist die Mehrgrößen­ regelung hinsichtlich ihrer Stabilität sehr anfällig.

Angesichts der geschilderten Schwierigkeiten hat man sich bisher darauf beschränkt, den Druckprozess durch Handregelung aufgrund von Sinneseindrücken zu steuern. Der Drucker nimmt gefühlsmäßig aufgrund seiner Erfahrung entsprechende Stelleingriffe vor, wobei jedoch folgende Nachteile auftreten können:

Oftmals unnötiger oder zu starker Eingriff in den Prozess und hierdurch Hervorrufung unnötig großer Qualitätsschwankungen, sowie Bereitstellung hochqualifizierter Arbeitskräfte, die die Handregelung souverän beherrschen und dementsprechend selten sowie teuer sind. Auch werden Korrektureingriffe bei der Handregelung aufgrund der immer schneller laufenden Druckmaschinen oft zu spät vorgenommen. Neben den gefühlsmäßig verarbeiteten Sinneseindrücken erhält der Drucker mit Hilfe von Messgeräten Qualitätsdaten des Druckes. Das bekannteste Messgerät ist das sogenannte Densitometer, mit dessen Hilfe die Farbdichte z.B. an besonders dafür gestalteten Messfeldern des Druckerzeugnisses ermittelt werden kann. Aus Zweckmäßigkeits­ gründen wird die Messung oft "Off-Line", d.h. abseits der Maschine, an einem besonderen Messtisch durchgeführt. Um einen hinreichenden Überblick über die gleichmäßige Druckqualität zu haben, werden nicht selten ca. alle hundert Drucke Druckproben dem laufenden Prozess entnommen und überprüft. Diese Vorgehensweise ist sehr zeitauf­ wendig.

Ferner ist vorgeschlagen worden, eine Qualitätskontrolle mit Hilfe eines Densitometers innerhalb der Maschine vorzunehmen, so daß der Druckprozessablauf unbeeinflusst bleibt. Wegen der hohen Druckge­ schwindigkeit kann der Test jedoch nicht mittels nur eines die Messfelder abtastenden Sensors des Densitometers an ein und dem­ selben, sondern sukzessiv über mehrere Bögen verteilt vorgenommen werden. Hierdurch verliert das Messergebnis jedoch an Aussagekraft. Der Einsatz mehrerer, gleichzeitig messender Sensoren ist wegen der immer vorhandenen, unterschiedlichen Charakteristik der einzelnen Sensoren problematisch.

Unabhängig davon, ob eine Off-Line-Messung oder eine On-Line-Messung (Messung innerhalb der Maschine) vorgenommen wird, muß die den Druckprozess beaufsichtigende Bedienperson durch Prozesseingriff die notwendigen Korrekturen vornehmen. Die Bedienperson muss also ständig präsent sein.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung des Druckprozesses an Offset-Bogendruckmaschinen zu schaffen, das eine einfache, kostengünstige Durchführung der Regelung ohne eine ständige Überwachung des Druckes durch eine Bedienperson gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

• - Einstellen der den Druckprozess beeinflussenden Größen (z.B. Farbdichte, Feuchtmenge, Druckgeschwindigkeit, Temperatur usw.) und deren Abstimmen aufeinander,
• - Regelung einer ausgewählten Größe als Regelgröße (insbesondere Farbdichte) eines Hauptregelkreises mittels einer ausgewählten Stellgröße (insbesondere Farbmenge),
• - Regelung der übrigen Größen auf Konstanz der bei der Einstellung aufgefundenen Sollwerte mittels weitestgehend entkoppelter Hilfsregelkreise unter Heranziehung dieser Größen als Störgrößen des Hauptregelkreises.

Erfindungsgemäß werden somit die Störgrößen eliminiert, und zwar durch ihre Regelung auf jeweils konstanten Wert. Dabei beschränkt man sich auf einen bestimmten Wert der jeweiligen Störgröße und verzichtet auf eine Führung des dazugehörigen Sollwertes. Die Störgrößen des Haupt­ regelkreises sind somit konstant, so daß der Hauptregelkreis nicht auf ständige Änderungen zu reagieren braucht. Die Festlegung der einzelnen, den Druckprozess beeiflussenden Größen ist lediglich ein­ mal manuell oder maschinell vorzunehmen. Im nachfolgenden Prozess­ ablauf dienen diese Größen als Vorgaben. Eine der den Druckprozess beeinflussenden Größen wird als Regelgröße des Hauptregelkreises ausgewählt. Insbesondere ist hierfür - aufgrund ihrer Dominanz beim Druckprozess - die Auswahl der Farbdichte angezeigt. Alle übrigen Größen gehören entsprechend aufgebauten Hilfsregelkreisen an, die untereinander weitestgehend zu entkoppeln sind. Eine Entkopplung der Hilfregelkreise für die einzelnen Störgrößen erfordert zumindest eine optimale Abstimmung ihrer Sollgrößen aufeinander, wobei unter opti­ maler Abstimmung hier der Zustand verstanden werden soll, der bei einer begrenzten Änderung des Stellwertes für eine zu regelnde Ent­ kopplungs-Störgröße keine oder nur eine möglichst sehr geringe Änderung einer anderen Regelgröße nach sich zieht.

Hilfreich für die Stabilisierung solcher entkoppelter Kreise kann die sogenannte Störgrößenaufschaltung sein. Hier wird die beeinflussende Störgröße lediglich gemessen und das Meßsignal zur Bestimmung der Stellgröße für den Regelkreis der auf Sollwert zu haltenden Regel­ größe benutzt. Als Stellgröße des Hauptregelkreises wird vorzugs­ weise die Farbmenge gewählt. Erfindungsgemäß ist es jedoch aber auch möglich, beispielsweise die Schichtdicke des Feuchtfilmes als Regel­ größe des Hauptregelkreises zu bestimmen, wobei als Stellgröße dann die Wassermenge benutzt werden könnte. Entscheidend ist, daß die Regelgröße des Hauptregelkreises eine im Druckprozess dominierende Größe ist.

Erfindungsgemäß wird ein Zustand aufgesucht, bei dem der Kopplungs­ grad der einzelnen Regelkreise untereinander möglichst gering ist, d.h. ihre gegenseitige Beeinflussung ist sehr schwach. Ist dieser Zustand einmal hergestellt, so kann man so lange auf die überwach­ ende, komplizierte Farbdichtemessung verzichten, wie der Prozess stabil bleibt. In diesem Zustand sind praktisch nur noch die Störgrößen-Hilfsregelkreise in Betrieb.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Stellgrößen-Änderungs­ überwachung der Hilfsregelkreise vorgesehen. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, daß die Vornahme einer erneuten Einstellung und Abstimmung der den Prozess beeinflussenden Größen nur dann stattfindet, wenn mindestens eine Stellgrößen-Änderung eines Hilfregelkreises einen zulässigen Toleranzrahmen verläßt oder eine Änderung innerhalb einer bestimmten Regelabweichung erfolgt. Eine Sichtbarmachung der Regelgrößen der Hilfsregelkreise (Störgrößen) als solche würde hier nicht zum Ziel führen, da diese ja auf Konstanz geregelt werden. Überwacht man hingegen die Stellgrößen dieser Hilfsregelkreise, so erkennt man die Anbahnung einer Prozess­ instabilität, wenn hier starke Änderungen einsetzen. Ferner kann man unter der Voraussetzung, daß gewisse Regelabweichungen zugelassen werden, aus deren Änderungen Rückschlüsse auf die Prozessstabilität ziehen. Treten derartige Änderungen auf, so haben sich offenbar nicht erfassbare Randbedingungen geändert. Stellt man eine derartige Tendenz einer entsprechenden Regelgröße oder eine starke Änderung einer Stellgröße eines Hilfsregelkreises fest, so wird der Haupt­ regelkreis (Farbdichte-Regelkreis) wieder aktiviert und eventuell ein veränderter, neuer, optimaler Gleichgewichtszustand hergestellt. Dieses erfolgt, indem die Einstellung der den Druckprozess beein­ flussenden Größen überprüft wird. Die gegebenenfalls neu aufge­ fundenen Sollwerte der Störgrößen werden für die weitere Druckprozess­ führung den Hilfsregelkreisen vorgegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht eine Probebogen-Entnahme zur Kontrolle des Druckergebnisses, z.B. durch die Densitometer- Messung nur dann vorgenommen zu werden, wenn eine toleranz­ überschreitende Stellgrößen-Änderung oder eine Regelabweichungs­ änderung auftritt. Es ist davon auszugehen, daß derartige Änderungen nur sehr selten erfolgen, denn die Maschinenkomponenten, wie Farbwerk, Feuchtwerk, Kraftübertragung, Bogentransfer usw., sind bei solidem Aufbau so konzipiert, daß das statische und dynamische Verhalten jederzeit reproduzierbar ist. Es handelt sich daher um systemimmanente Komponenten, deren Eigenschaften, einmal festge­ stellt, die Optimierung hinsichtlich der Vorgabe der Sollgrößen für die Hilfsregelkreise gestattet. Mithin ist für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur noch in seltenen Fällen der Eingriff einer Bedienperson notwendig.

Es ist nicht erforderlich, daß die jeweilige Störgröße als Regelgröße selbst gemessen werden muss. Vielmehr kann für mindestens eine der Störgrößen-Regelungen eine von der entsprechenden Störgröße funktio­ nell abhängige Hilfregelgröße ausgewählt und auf Konstanz geregelt werden. Beispielsweise sei hier zur Viskositätserfassung der Farbe deren Temperaturmessung angeführt. Statt der Messung der Wassermenge kann auch die Drehzahl der Schöpfwalze usw. erfasst werden. Ent­ scheidend ist, daß der funktionelle Zusammenhang zwischen Regelgröße des Hilfsregelkreises und Hilfsregelgröße bekannt ist.

Der erste Verfahrensschritt bei der Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens zur Regelung des Druckprozesses an einer Offset-Bogendruckmaschine ist das Einstellen der den Druckprozess beeinflussenden Größen und ihre Abstimmung aufeinander. Das "Einstellen" kann selbstverständlich manuell als auch mit Fernbe­ dienungseinrichtungen oder durch Vorgabe von Sollgrößen von einem zentralen Steuerpult aus erfolgen. Eingeschlossen sind auch selbsttätige Ausgaben von Qualitätsdaten und Maschinenzustandsdaten. Die logischen Verknüpfungen dieser Prozessgrößen werden jedoch von dem bedienenden Drucker vollzogen, so daß die Qualität des Druckes entscheidend von dessen Fähigkeiten abhängt. Diese Einstellarbeiten schließen den Anlauf der Druckmaschine und auch Nachstellarbeiten ein. Außer durch die Ausgabe von Zustandsdaten der Maschine, wie Drehzahl, Temperatur, Anpressdruck, Wassermenge, usw. wird dem Drucker durch Densitometermessungen die Arbeit erleichtert. Die Komplexibilität des Einstellungsvorganges wird dadurch deutlich, daß die einzelnen Parameter des Druckprozesses miteinander verknüpft sind, so daß die Veränderung einer Größe auch Auswirkungen auf andere Größen hat und bei einem Eingriff in den Prozess gegebenen­ falls die Nachstellung verschiedener, den Druckprozess beeinflus­ sender Größen notwendig ist.

Man spricht in diesem Zusammenhang von einer Mehrgrößenregelung, d.h. die einzelnen, für den Druckprozess vorgesehenen Regelstrecken (z.B. für die Farbdichte, Feuchtmenge, Temperatur, Geschwindigkeit usw.) sind nicht voneinander unabhängig, sondern stehen miteinander in Wechselwirkung.

Ist ein Zustand beim Einrichten der Bogendruckmaschine erreicht, der einen Fortdruck gestattet, so wird eine "Auftrennung" der miteinander verknüpften Regelkreise derart vorgenommen, daß ein Hauptregelkreis und mehrere Hilfregelkreise vorliegen. Als Regelgröße des Hauptregel­ kreises wird eine dominante, den Druckprozess entscheidend beein­ flussende Größe gewählt. Dieses sei beispielsweise die Farbdichte. Als Stellgröße des Hauptregelkreises ist dann vorzugsweise die Farbmenge zu wählen.

Bei den Hilfsregelkreisen handelt es sich um Einrichtungen, denen die übrigen, den Druckprozess beeinflussenden Größen zugeordnet sind. Hierunter sind unter anderem zu verstehen: die Feuchtmenge, Druckgeschwindigkeit, die Temperatur usw. Erfindungsgemäß wird die Anordnung nun so getroffen, daß die Regelgrößen der Hilfsregelkreise Störgrößen des Hauptregelkreises darstellen, wobei diese Störgrößen auf Konstanz der bei der Voreinstellung aufgefundenen Sollwerte geregelt werden. Mithin verändern die Störgrößen des Hauptregel­ kreises während des Druckprozesses nicht ihre beim Einstellungs­ prozess aufgefundenen Werte, so daß ein optimaler Gleichgewichts­ zustand hergestellt ist.

Damit ist ein Zustand aufgefunden, bei dem der Kopplungsgrad der einzelnen Regelkreise untereinander möglichst gering ist. Die gegenseitige Beeinflussung der Regelkreise ist schwach, wodurch das Gesamtsystem eine große Stabilität aufweist.

Die Regelgrößen der Hilfsregelkreise können für ihre Regelung auf Konstanz selbst erfasst und verarbeitet werden. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung nicht diese Regelgrößen selbst zu messen, sondern Hilfsregelgrößen zu benutzen, mit deren Hilfe es möglich ist, die als Störgröße dienende Regelgröße zu beeinflussen. Voraussetzung ist allerdings, daß der funktionelle Zusammenhang zwischen Regelgröße und Hilfsregelgröße bekannt ist. Als Beispiel sei hier angeführt, daß die eine Regelgröße darstellende Viskosität der Druckfarbe auch über die Temperatur der Druckfarbe als Hilfsregelgröße erfasst werden kann, wobei jedoch der funktionelle Zusammenhang der Temperatur und der Viskosität der Druckfarbe bekannt sein muss.

Der Druckprozess läßt sich nun aufgrund der Konstanzregelung der Störgrößen über eine relativ lange Zeit aufrechterhalten, ohne daß Instabilitäten auftreten. Insbesondere ist es nicht notwendig, alle fünfzig oder hundert Blatt eine Stichprobenuntersuchung mittels eines Densitometers oder dergleichen vorzunehmen, da das Druckergebnis bei einer stabilen Prozessführung keinen starken Schwankungen unterliegt.

Verliert der Prozess jedoch an Stabilität, z.B. weil eine der Größen im Laufe der Zeit driftet, so ist es angezeigt, erst jetzt eine Überprüfung vorzunehmen. Die einsetzende Instabilität des Prozesses kann aufgrund von Stellgrößenänderungen der Hilfsregelkreise erkannt werden. Eine Sichtbarmachung der Regelgrößen selbst führt nicht zum Ziel, da diese ja konstant ausgeregelt sind. Überschreitet beispiels­ weise eine der Stellgrößen eines Hilfsregelkreises ein vorgegebenes Toleranzband, so wird ein Signal abgegeben, wodurch dem Drucker eine Prozessüberprüfung nahegelegt wird. Läßt man eine gewisse Regelab­ weichung bei den Regelgrößen der Hilfsregelkreise zu, so kann man auch über Änderungen der Regelabweichungen Rückschlüsse auf den Prozesszustand ziehen. Änderungen der Regelabweichungen lassen erkennen, daß sich offenbar Bedingungen geändert haben, so daß auch hier eine Signalgabe zur Überprüfung des Druckprozesses angezeigt ist.

Ergibt die Überprüfung durch den Drucker, daß ein neuer Gleichge­ wichtszustand herzustellen ist, so werden durch erneutes Einstellen und Abstimmen der den Druckprozess beeinflussenden Größen neue Sollwerte der Störgrößen aufgefunden, die dann im nachfolgenden Prozessverlauf als neue Regelgrößen den Hilfsregelkreisen zugeführt und auf Konstanz gehalten werden.

Insgesamt ist somit ein Verfahren für die Regelung des Druckprozesses an Offset-Bogendruckmaschinen geschaffen, das eine ständige Überwachung überflüssig macht und überdies eine Qualitätsprüfung (Densitometermessung) nur dann erfordert, wenn durch eine Signalgabe Änderungen von Randbedingungen des Prozesses angezeigt werden.

Alle in der Beschreibung erwähnten neuen Merkmale sind erfindungs­ wesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims (5)

1. Verfahren zur Regelung des Druckprozesses an Offsetdruck­ maschinen, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Einstellen der den Druckprozess beeinflussenden Größen (insbesondere Farbdichte, Feuchtmenge, Druckgeschwindigkeit, Temperatur usw.) und deren Abstimmen aufeinander,
• - Regelung einer ausgewählten Größe als Regelgröße (insbesondere Farbdichte) eines Hauptregelkreises mittels einer ausgewählten Stellgröße (insbesondere Farbmenge),
• - Regelung der übrigen Größen auf Konstanz der bei der Einstellung aufgefundenen Sollwerte mittels weitestgehend entkoppelter Hilfsregelkreise unter Heranziehung dieser Größen als Störgrößen des Hauptregelkreises.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stellgrößen-Änderungsüberwachung der Hilfsregelkreise.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Vornahme einer erneuten Einstellung und Abstimmung der den Druckprozess beeinflussenden Größen, wenn mindestens eine Stell­ größen-Änderung eines Hilfsregelkreises einen zulässigen Toleranz­ rahmen verläßt oder eine Änderung innerhalb einer bestimmten Regelabweichung erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probebogen-Entnahme zur Kontrolle des Druckergebnisses, z.B. durch eine Densitometer-Messung, dann vorgenommen wird, wenn eine toleranzüberschreitende Stellgrößen- Änderung oder eine Regelabweichungsänderung auftritt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens eine der Störgrößen-Regelungen eine von der entsprechenden Störgröße funktionell abhängige Hilfsregelgröße ausgewählt und auf Konstanz geregelt wird.