DE3717904C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Druckprozesses an Offsetdruckmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Beim Offset-Druck bestimmen im wesentlichen die Größen: Farb­ fluß, Wasserfluß und Papierstrom die Qualität des Druckergebnisses. Darüber hinaus sind Einflußgrößen vorhanden, wie beispielsweise Temperatur, Papierqualität, Wasserzusammensetzung (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 Verknüpfte 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 für die Regelgröße eines oder mehrerer der anderen Regelkreise auswirken.

Die Veränderung einer Größe hat auch Auswirkungen auf andere Größen, und bei einem Eingriff in den Prozeß ist gegebenenfalls die Nachstellung verschiedener, den Druckprozeß beeinflussender Größen notwendig.

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 Mehrgrößenregelung hinsichtlich ihrer Stabilität sehr anfällig.

Es ist vorgeschlagen worden, eine Qualitätskontrolle mit Hilfe eines Densitometers innerhalb der Maschine vorzunehmen, so daß der Druckprozeßablauf von der Messung unbeeinträchtigt bleibt. Wegen der hohen Druckgeschwindigkeit kann der Test jedoch nicht mittels nur eines die Meßfelder abtastenden Sensors des Densitometers an ein und demselben 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.

Aus der Polygraph, 7/1975, Seiten 457 bis 459, ist es bekannt, eine Mehrfachregelung dadurch zu vereinfachen, daß man die Prozeßgrößen durch entkoppelte Teilregelkreise unabhängig voneinander regelt. Voraussetzung ist jedoch, daß die Beeinflussung der Prozeßgrößen nicht wechselseitig ist, sondern nur in einer Richtung verläuft.

Aus Papier und Kunststoff-Verarbeiter, 3/1987, Seiten 12 und 14, ist es bekannt, bei industriellen Prozessen rechnergesteuerte Regelungen einzusetzen.

Aus Fraunberger: Regelungstechnik, Verlag B.G. Teubner, Stuttgart, 1967, Seiten 219 bis 237, ist die Vermaschung von Regelkreisen über Haupt- und Hilfsregler bekannt.

Aus Druck Print 2/1974 Seiten 67 bis 69,72, ist es bekannt, die den Druckprozeß beeinflussenden Größen in Form von Standartbedingungen festzulegen, wobei diese durch wechselweises Anpassen einer und Konstanthalten der übrigen Größen schrittweise optimiert werden.

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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das aus den gekennzeichneten Verfahrensschritten besteht.

Es folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Erfindungsgemäß werden somit die Störgrößen des Hauptregelkreises konstant gehalten, so daß der Hauptregelkreis nicht auf ständige Änderungen zu reagieren braucht. Die wertmäßige Festlegung der einzelnen, den Druckprozeß beeinflussenden Größen ist lediglich einmal manuell oder maschinell vorzunehmen. Im nachfolgenden Prozeßablauf 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 Hilfsregelkreise für die einzelnen Störgrößen erfordert zumindest eine optimale Abstimmung ihrer Sollgrößen aufeinander, wobei unter optimaler Abstimmung hier der Zustand verstanden werden soll, der bei einer begrenzten Änderung des Stellwertes für eine zu regelnde Entkopplungs-Störgröße keine oder nur eine möglichst sehr geringe Änderung einer anderen Regelgröße nach sich zieht.

Als Stellgröße des Hauptregelkreises wird vorzugsweise die Farbmenge gewählt. Erfindungsgemäß ist es jedoch aber auch möglich, beispielsweise die Schichtdicke des Feuchtfilmes als Regelgröße 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 Kopplungsgrad 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 überwachende, komplizierte Farbdichtemessung verzichten, wie der Prozeß stabil bleibt. In diesem Zustand sind praktisch nur noch die Störgrößen-Hilfsregelkreise in Betrieb. Dabei ist eine Stellgrößen-Änderungsüberwachung der Hilfsregelkreise vorgesehen. Es 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 Hilfsregelkreises 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 Prozeßinstabilität, wenn hier starke Änderungen einsetzen. Ferner kann man unter der Voraussetzung, daß gewisse Regelabweichungen zugelassen werden, aus deren Änderungen Rückschlüsse auf die Prozeßsta­ bilität 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 Hauptregelkreis (Farbdichte-Regelkreis) wieder aktiviert und eventuell ein veränderter, neuer, optimaler Gleichgewichtszustand hergestellt. Dieses erfolgt, indem die Einstellung der den Druckprozeß beeinflussenden Größen überprüft wird. Die gege­ benenfalls neu aufgefundenen Sollwerte der Störgrößen werden für die weitere Druckprozeßführung 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 toleranzüberschreitende Stellgrößen-Änderung oder eine Regelabweichungsänderung 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 festgestellt, die Optimierung hinsichtlich der Vorgabe der Sollgrößen für die Hilfsregel­ kreise 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 jeweiligen Störgrößen als Regelgrößen selbst gemessen werden müssen. Vielmehr kann für mindestens eine der Störgrößen-Regelungen eine von der entsprechenden Störgröße funktionell abhängige Hilfsregelgröße 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. Entscheidend ist, daß der funktionelle Zusammenhang zwischen Regelgröße des Hilfsregelkreises und Hilfsregelgröße bekannt ist.

Der erste Verfahrensschritt bei der Durchführung des erfindungsgemäßen 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 Fernbedienungseinrichtungen oder durch Vorgabe von Sollwerten 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. Die Einstellmaßnahmen schließen den Anlauf der Druckmaschine und auch Nachstellschritte ein. Außer durch die Ausgabe von Zustandsdaten der Maschine, wie Drehzahl, Temperatur, Anpreß­ druck, Wassermenge, usw. wird dem Drucker durch Densitometermessungen die Arbeit erleichtert.

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 Hilfsregelkreise vorliegen.

Den Hilfsregelkreisen sind die übrigen, den Druckprozeß beeinflussenden Größen zugeordnet. Hierunter sind unter anderem zu verstehen: die Feuchtmenge, Druckgeschwindigkeit, die Temperatur usw.

Die Regelgrößen der Hilfsregelkreise können für ihre Regelung auf Konstanz selbst erfaßt und verarbeitet werden. Es ist jedoch auch möglich, 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.

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 einer 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 beispielsweise eine der Stellgrößen eines Hilfsregelkreises ein vorgegebenes Toleranzband, so wird ein Signal abgegeben, wodurch dem Drucker eine Prozeßüberprüfung nahegelegt wird. Läßt man eine gewisse Regelabweichung 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 Gleichgewichtszustand herzustellen ist, so werden durch erneutes Einstellen und Abstimmen der den Druckprozeß beein­ flussenden 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.

Claims (2)

1. Verfahren zur Regelung des Druckprozesses an Offsetdruckmaschinen, wobei mittels Regelkreisen eine Mehrfachregelung von Einflußgrößen des Druckprozesses wie Farbmenge, Feuchtmittelmenge, Druckgeschwindigkeit, Temperatur usw. mittels Farbdichtemessung einschließend Parametermessung, Soll-Istwert-Vergleich und zu verändernde Stellgrößenwerte vorgenommen wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Einstellen von ersten Werten der Einflußgrößen und ihre Abstimmung aufeinander,
• - Regeln der einen Größe Farbdichte auf einen den Fortdruck ermöglichenden Wert mittels der dosierten Farbmenge als ausgewählte Stellgröße,
• - Regeln der weiteren, außer der Farbdichte relevanten Größen auf Konstanz der ersten Werte,
• - Überwachung der Stellgrößenwertänderungen der weiteren Größen mit Vornahme einer erneuten Einstellung und Abstimmung auf zweite Werte mit Probebogenentnahme zur Kontrolle des Druckergebnisses durch Farbdichtemessung, wenn mindestens eine Stellgrößenwertänderung einer weiteren Größe einen zulässigen Toleranzrahmen verläßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für mindestens eine weitere Größe eine von dieser Störgröße funktionell abhängige andere Hilfsgröße ausgewählt und auf Konstanz gehalten wird.