DE3740294A1 - Einrichtung zum regeln der temperatur der bedruckstoffbahn im bahntrockner beim aufheizen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Temperatur der Bedruckstoffbahn im Bahntrockner beim Aufheizen. Die Erfin­ dung bezieht sich auf Rollenrotationsdruckmaschinen mit nachge­ ordnetem Bahntrockner.

Die Trocknung der aufgedruckten Farben ist besonders bei schnell­ laufenden Rollenrotationsdruckmaschinen sehr wichtig und kann die Laufgeschwindigkeit der Maschinen entscheidend begrenzen (Ablie­ gen und Abschmieren). Bei Wärmeeinwirkung auf die frischgedruck­ ten Farben verlaufen die mit dem Trocknen zusammenhängenden Pro­ zesse schneller. Allgemein haben sich Heißlufttrockner durchge­ setzt.

Das Trocknen mittels Bahntrockners beansprucht jedoch auch die Bedruckstoffbahn. Eine zu hohe Temperatur der Bedruckstoffbahn bewirkt ein Schrumpfen und Verspröden, wodurch die Weiterverar­ beitung in Frage gestellt ist.

Die Temperatur der Bedruckstoffbahn hängt von der Innentemperatur des Bahntrockners, der Laufzeit des Bahnelementes im Bahntrockner sowie von einer bedruckstoffspezifischen Konstanten ab.

Bekannt sind Bahntrockner mit einem berührungslos die Temperatur der Bedruckstoffbahn messenden Sensor als Bestandteil einer Re­ geleinrichtung zum Regeln der Temperatur der Bedruckstoffbahn mittels der Stellgröße Wärmezufuhr zum Bahntrockner, vergl. z. B. Prospekt: BUTAB - Die neue Generation CLEAN AIR Hochgeschwindig­ keits-Heißlufttrockner, Fa. BUTAB, Spanga, Schweden (veröffent­ licht 1983).

Regeleinrichtungen dieser Art steuern die Wärmezufuhr in indirek­ ter Abhängigkeit von der Bahngeschwindigkeit und sind sinnvoll während des Fortdruckes einsetzbar. Solange jedoch während des Aufheizens des Bahntrockners die Innentemperatur des Bahntrock­ ners sich erheblich ändert und die Druckanstellung noch nicht möglich ist, muß eine in den Bahntrockner bereits eingezogene Bedruckstoffbahn kontinuierlich bewegt werden - es entsteht Ma­ kulatur. Eine Minimierung der Makulaturmenge erfordert es, einer­ seits den Aufheizvorgang in möglichst kurzer Zeit ablaufen zu lassen - d. h. volle Wärmezufuhr - und andererseits die Bedruck­ stoffbahn mit möglichst geringer Bahngeschwindigkeit zu bewegen. Die Regeleinrichtung der oben erwähnten Art löst diese Aufgabe nicht.

Ziel der Erfindung ist es, das An- und Hochfahren einer Rollen­ rotationsdruckmaschine dem Aufheizen eines Bahntrockners so anzu­ passen, daß Makulatur minimal anfällt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperatur der Be­ druckstoffbahn während des Aufheizens des Bahntrockners auf den maximal zulässigen Temperaturwert zu bringen und dort zu halten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Festwertregelung ge­ löst - Sollwert ist der maximal zulässige Temperaturwert für die eingesetzte Bedruckstoffbahn - bei der in Abhängigkeit von der Regelabweichung die Bahngeschwindigkeit beeinflußt wird.

Im Bahntrockner ist nahe dem Bahnauslauf ein Sensor zum Messen der Temperatur der Bedruckstoffbahn angeordnet. Der Istwertein­ gang eines Reglers ist an den Ausgang des Sensors angeschlossen, der Sollwerteingang des Reglers ist mit einem vorgebbaren Fest­ wert, dem maximal zulässigen Temperaturwert entsprechend, beauf­ schlagbar. Der Ausgang des Reglers ist mit dem Eingang eines Stellantriebes zum Stellen der Bahngeschwindigkeit verbunden. Zum Abbau der Regelabweichung ist die Bahngeschwindigkeit im gleichen Wirkungssinn wie die Änderung der Temperatur der Be­ druckstoffbahn änderbar, d. h., daß z. B. eine Erhöhung der Temperatur der Bedruckstoffbahn eine Vergrößerung der Bahnge­ schwindigkeit bewirkt. Diese Lösung ermöglicht es, die Bahn­ geschwindigkeit in indirekter Abhängigkeit vom Ablauf des Auf­ heizens des Bahntrockners zu steuern.

Die zu regelnde Bahntemperatur im Bahntrockner wird vom Sensor dauernd erfaßt und das Signal der Temperatur wird vom Regler mit dem Signal des Sollwertes dieser Temperatur - der maximal zuläs­ sigen Bahntemperatur - ständig verglichen. Abhängig von der Re­ gelabweichung wird die Bahngeschwindigkeit so beeinflußt, daß eine Angleichung der Bahntemperatur an den Sollwert erfolgt. Vor Beginn des Aufheizens des Bahntrockners arbeitet die Regel­ einrichtung an einem unteren Anschlag, da die Regelabweichung vor Beginn des Aufheizens nach Betrag und Richtung Maschinen­ stillstand (Bahngeschwindigkeit null) bewirkt.

Während des Aufheizens des Bahntrockners nähert sich die Innen­ temperatur des Bahntrockners mit einer Verzögerung 1. Ordnung dem dem thermischen Gleichgewicht entsprechenden Temperaturendwert an. Diese zeitliche Änderung der Innentemperatur beim Aufheizen ist eine Störung, auf die das Regelsystem reagiert. Es stellt sich jeweils die Bahngeschwindigkeit ein, die zur Angleichung der Bahntemperatur an den Sollwert - die maximal zulässige Bahntempe­ ratur - erforderlich ist. Dies bedeutet, daß die Druckmaschine in Abhängigkeit vom Ablauf des Aufheizvorganges des Bahntrockners hochgefahren wird. Das Hochfahren geschieht mit der minimal zu­ lässigen Bahngeschwindigkeit - Makulatur fällt minimal an.

In Ausgestaltung der Erfindung ist dem Ausgang des Sensors ein automatisch oder von Hand betätigbarer Umschalter so nachgeord­ net, daß der Sensor wahlweise Meßglied des Regelkreises zum Re­ geln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Bahngeschwindig­ keit oder Meßglied eines an sich bekannten Regelkreises zum Re­ geln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Wärmezufuhr zum Bahntrockner ist.

Diese Ausgestaltung ermöglicht es, vorzugsweise nach Beendigung des Aufheizens in Betrieb genommen, auf bekannte Weise die Innen­ temperatur des Bahntrockners oder auch die Bahntemperatur in Ab­ hängigkeit von der Bahngeschwindigkeit zu regeln.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Ausgang des Sensors und dem Istwerteingang des Reglers ein Analog-Digi­ tal-Wandler eingefügt und ist der Regler durch einen digitalen Prozeßrechner realisiert.

Gemäß dieser Ausgestaltung wird die selbsttätige Erfassung des digitalisierten Signales der zu regelnden Temperatur, die Verar­ beitung entsprechend der Übertragungsfunktion des Reglers und die Ausgabe des Steuersignales zum Steuern der Maschinengeschwindig­ keit (Bahngeschwindigkeit) im Echtzeitbetrieb vom Prozeßrechner ausgeführt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockschema der Einrichtung,

Fig. 2 einen Signalflußplan (vereinfacht).

Im Bahntrockner 1 ist nahe dem Bahnauslauf ein Sensor 2 zum Mes­ sen der Bahntemperatur ϑ _B der Bedruckstoffbahn 3, beispiels­ weise ein berührungslos messender infrarotstrahlungsempfindlicher Sensor, angeordnet. Der Istwerteingang eines Reglers 4 ist über den Umschalter 11 an den Ausgang des Sensors 2 angeschlossen, der Sollwerteingang des Reglers 4 ist mit einem vorgebbaren Festwert, dem maximal zulässigen Temperaturwert entsprechend, beaufschlag­ bar. Der Ausgang des Reglers 4 ist mit dem Eingang eines Stellan­ triebes 5 zum Stellen der Bahngeschwindigkeit v _B verbunden.

Regler 4, gewählt wurde ein Dreipunktregler, und Stellantrieb 5, gewählt wurde ein I-Glied (elektrisch angetriebener Motor), bil­ den vorteilhaft einen I-ähnlichen Zweilaufregler mit drei diskre­ ten Geschwindigkeiten (Rechtslauf, Stillstand, Linkslauf). Den Toleranzgrenzen des vorgebbaren Sollwertes entsprechen vorgebbare Ansprechwerte des Dreipunktschalters. Die Motorwelle des Stell­ antriebes 5 ist mit einem Geber 6 für die Bahngeschwindigkeit, beispielsweise der Welle eines Potentiometers, verbunden. Der Ausgang des Gebers 6 für die Bahngeschwindigkeit ist an einen Eingang der Antriebssteuereinrichtung 7 angeschlossen. Über den Hauptantrieb 8, das Getriebe 9 und die Hauptantriebswelle 10 ist der Regelkreis 12 zum Regeln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Bahngeschwindigkeit geschlossen. Zum Abbau der Regel­ abweichung ist die Bahngeschwindigkeit v _B im gleichen Wirkungs­ sinn wie die Änderung der Bahntemperatur ϑ _B änderbar.

Die zu regelnde Bahntemperatur j _B der Bedruckstoffbahn 3 im Bahntrockner 1 wird vom Sensor 2 ständig erfaßt und das Signal x _M der Bahntemperatur ϑ _B wird dem Regler 4 zugeführt. Über­ schreitet das Signal x _M der Bahntemperatur ϑ _B den oberen oder unteren vorgebbaren Ansprechwert, so wird der Stellantrieb 5 zum Verstellen des Gebers 6 für die Bahngeschwindigkeit v _B in einem solchen Drehsinn eingeschaltet, daß durch die Änderung der Bahngeschwindigkeit v _B eine Angleichung der Bahntemperatur ϑ _B an den Sollwert erfolgt.

Vor Beginn des Aufheizens des Bahntrockners 1 arbeitet die Regel­ einrichtung, bestehend aus dem Sensor 2, dem Regler 4, dem Stell­ antrieb 5 sowie dem Geber 6 für die Bahngeschwindigkeit v _B , an einem unteren Anschlag. Es ist dies der Anschlag des Gebers 6 für die Bahngeschwindigkeit null - Maschinenstillstand.

Während des Aufheizens des Bahntrockners 1 nähert sich die Innen­ temperatur des Bahntrockners mit einer Verzögerung 1. Ordnung dem Temperaturendwert an. Diese zeitliche Änderung der Innentempera­ tur ist eine Störung, auf die das Regelsystem reagiert.

Es stellt sich jeweils die Bahngeschwindigkeit v _B ein, die zur Angleichung der Bahntemperatur ϑ _B an den Sollwert - die maxi­ mal zulässige Bahntemperatur - erforderlich ist. Dies bedeutet, daß die Druckmaschine in Abhängigkeit vom Ablauf des Aufheizvor­ ganges des Bahntrockners 1 hochgefahren wird. Das Hochfahren ge­ schieht mit der minimal zulässigen Bahngeschwindigkeit.

Dem Dreipunktverhalten des Reglers 4 entsprechend pendelt beim Aufheizen des Bahntrockners 1 die Bahntemperatur ϑ _B ständig um einen einzigen Temperaturwert, der dem oberen Ansprechwert des Dreipunktreglers 4 entspricht. Dies bedeutet, daß beim Aufheizen des Bahntrockners 1 der Zweilaufregler 4, 5 die Maschinenge­ schwindigkeit nur mit zwei diskreten Geschwindigkeiten - Still­ stand und volle Drehbewegung in einer einzigen Richtung - ver­ stellt. Noch während des Hochfahrens ist das Anstellen von Feuchtmittel, Druckfarbe und Druck möglich.

Zum Einstellen oder Korrigieren der Fortdruckbedingungen nutzt der Drucker vorzugsweise die Zeitintervalle konstanter Maschinen­ geschwindigkeit.

Ist das Einstellen oder die Korrektur der Fortdruckbedingungen vom Drucker beendet worden, so kann durch den automatisch oder von Hand betätigbaren Umschalter 11 der Regelkreis 12 zum Regeln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Bahngeschwindigkeit ausgeschaltet und der an sich bekannte Regelkreis 13 zum Regeln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Wärmezufuhr eingeschal­ tet werden.

Selbstverständlich kann die Einrichtung zum Regeln der Temperatur der Bedruckstoffbahn im Bahntrockner beim Aufheizen auch beim Herunterfahren einer Rollenrotationsdruckmaschine mit nachgeord­ netem Bahntrockner bis zum Maschinenstillstand verwendet werden. In diesem Falle pendelt die Bahntemperatur j _B ständig um einen einzigen Temperaturwert, der dem unteren Ansprechwert des Drei­ punktreglers 4 entspricht. Das Herunterfahren geschieht ebenfalls mit der minimal zulässigen Bahngeschwindigkeit und hat den Vor­ teil der vollständigen Ausnutzung der im Bahntrockner nach seinem Abschalten gespeicherten Wärmeenergie.

Die maximal zulässige Bahntemperatur ist keine Konstante; sie hängt vielmehr vom jeweils verwendeten Bedruckstoff und den Druckfarben ab. Die Ansprechwerte des Reglers 4 sind deshalb ein­ stellbar.

• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen  1Bahntrockner 2Sensor 3Bedruckstoffbahn 4Regler 5Stellantrieb 6Geber für die Bahngeschwindigkeit 7Antriebssteuereinrichtung 8Hauptantriebsmotor 9Getriebe10Hauptantriebswelle11Umschalter12Regelkreis zum Regeln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Bahngeschwindigkeit13Regelkreis zum Regeln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Wärmezufuhrϑ _B Bahntemperaturv _B Bahngeschwindigkeitc _B bedruckstoffspezifische Konstante

Claims (3)

1. Einrichtung zum Regeln der Temperatur der Bedruckstoffbahn im Bahntrockner beim Aufheizen, eingesetzt in einer Rollenrota­ tionsdruckmaschine mit nachgeordnetem Bahntrockner, gekenn­ zeichnet dadurch, daß im Bahntrockner (1) nahe dem Bahnaus­ lauf ein Sensor (2) zum Messen der Temperatur der Bedruck­ stoffbahn (3) angeordnet ist, daß der Ausgang des Sensors (2) an den Istwerteingang eines Reglers (4) angeschlossen ist, daß der Sollwerteingang des Reglers (4) mit einem vorgebba­ ren Festwert beaufschlagbar ist und daß der Ausgang des Reg­ lers (4) mit dem Eingang eines Stellantriebes (5) zum Stellen der Bahngeschwindigkeit verbunden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem Ausgang des Sensors (2) ein Umschalter (11) so nachgeordnet ist, daß der Sensor (2) wahlweise Meßglied des Regelkreises (12) zum Regeln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Bahngeschwindigkeit oder Meßglied eines Regelkreises (13) zum Regeln der Bahntemperatur mittels der Stellgröße Wärmezufuhr ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwi­ schen dem Ausgang des Sensors (2) und dem Istwerteingang des Reglers (4) ein Analog-Digital-Wandler eingefügt ist und daß der Regler (4) durch einen digitalen Prozeßrechner realisiert ist.