DE4137979A1 - Antrieb fuer eine druckmaschine mit mehreren druckwerken - Google Patents

Antrieb fuer eine druckmaschine mit mehreren druckwerken

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrfachantrieb für eine Druckmaschine mit mehreren Druckwerken gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Im drucktechnischen Bereich gehen die Anforderungen sowohl in Richtung Rationalisierung als auch in Richtung Qualitätssteigerung. Für die Erzeugung qualitativ hochwertiger, in einem Maschinendurchauf beidseitig bedruckter und evtl. noch lackierter Mehrfarbendrucke ist es insbesondere im Bogenoffsetdruck notwendig, eine Vielzahl von Druckwerken hintereinander anzuordnen. Diese Druckwerke müssen bezüglich ihrer Arbeitsweise in hohem Maße aufeinander abgestimmt sein.
Um letzteres zu gewährleisten, stehen üblicherweise die Druckzylinder der einzelnen Druckwerke mit der zwischen zwei Druckwerken angeordneten Übertragungstrommel im Zahneingriff und bilden einen geschlossenen Räderzug. Über einen oder mehrere Motoren wird die Leistung an einer bzw. an verschiedenen Stellen in den Räderzug eingespeist.
In der Praxis zeigt es sich, daß eine Druckmaschine bei gleicher Druckgeschwindigkeit um so stärker zu Schwingungen neigt, je größer die Zahl der miteinander mechanisch gekoppelten Druckwerke ist. Diese Schwingungen führen zu Dubliererscheinungen im Druckbild, die sich negativ auf die Druckqualität auswirken.
Um die Nachteile, die sich aus der starren Kopplung der Druckwerke ergeben, zu umgehen, wurde bereits ein Antrieb an einer Mehrfarben-Druckmaschine bekannt, bei welchem die einzelnen mechanisch voneinander entkoppelten Druckwerke bzw. Druckwerksgruppen jeweils von einem eigenen Antriebsmotor angetrieben werden. Der Gleichlauf der Druckwerke wird hier nicht mehr über den starren Räderzug sondern über die elektrische Synchronisation der einzelnen Antriebsmotoren erreicht.
Eine Möglichkeit, wie eine derartige Synchronisation erfolgen kann, wird in der DE 35 03 178 A1 beschrieben. Um die Einhaltung der Zwanglaufbedingungen und damit die Sicherung der Qualitätsparameter und die Reduzierung von Folgeschäden durch Bedienfehler oder Havarien zu erreichen, wird in dieser Offenlegungsschrift ein Verfahren zur digitalen Regelung von n parallel geschalteten Antrieben beschrieben: jedem der n Antriebe ist ein Teilsollwertgenerator zugeordnet, der die zeit- oder zustandsabhängige Bewegungsrelation des Antriebes bestimmt und die antriebsspezifischen Sollwerte liefert. Ein Leitsollwertgenerator, der alle Einflußgrößen verarbeitet, ist den Teilsollwertgeneratoren übergeordnet. Zur dynamischen Überwachung der Antriebe wird ständig die Differenz zwischen größter und kleinster Regelabweichung der n Antriebe gebildet und mit einer maximal zulässigen Differenz verglichen. Überschreitet die Differenz die Vorgabe des Leitsollwertgenerators, wird das Geschwindigkeitsniveau aller Antriebe unter Wahrung der gegenseitigen Bewegungsrelation bis zur vorgegebenen Grenze nach einem beliebigen funktionalen Zusammenhang abgesenkt.
Dieses Verfahren hat das Ziel, die Winkeldifferenz zwischen den einzelnen Antrieben zu jedem Zeitpunkt so gering als möglich zu halten. Sowohl die Regelparameter als auch die Regelstruktur sind damit unabhängig von der Phasenlage der Druckwerke.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrfachantrieb für eine Druckmaschine mit mehreren Druckwerken zu schaffen, der so ausgelegt ist, daß die Bogenübergabe zwischen den einzelnen Druckwerken synchron erfolgt.
Die Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.
Durch den erfindungsgemäßen Antrieb wird eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit bei der Bogenübergabe sichergestellt. Im Bogenoffset ist dies von großer Wichtigkeit, da Unregelmäßigkeiten bei der Bogenübergabe zu Dubliereffekten und damit zu Farbverschiebungen führen, die sich äußerst negativ auf die Druckqualität auswirken.
Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebs ist vorgesehen, daß die zulässige Drehwinkelabweichung der einzelnen Druckwerke oder Druckwerksgruppen von einem vorgegebenen Winkelsollwert eine vorgebbare Abhängigkeit von der Winkelstellung des Druckwerks bzw. von der Druckwerksgruppe aufzeigt. Insbesondere ist vorgesehen, daß die zulässige Drehwinkelabweichung in einem vorgebbaren Bereich um die Drehwinkelstellung, bei der die Bogenübergabe erfolgt, geringer ist als bei Drehwinkelstellungen außerhalb dieses Bereiches.
Erfindungsgemäß ist der Antrieb derart ausgelegt, daß die Zylinder der einzelnen Druckwerke oder Druckwerksgruppen bei der Bogenübergabe eine exakt definierte Winkelstellung aufweisen, um die bereits zuvor erwähnten Dubliereffekte zu vermeiden. Jedoch darf auch in vorgegebenen Grenzen außerhalb dieses Bereiches der Bogenübergabe eine vorgegebene zulässige Drehwinkelabweichung nicht überschritten werden, da ansonsten Greiferkollisionen zwischen den Greiferbrücken der Druckzylinder und der Übergabezylinder auftreten können. Außerhalb dieses kritischen Bereichs um die definierte Winkelstellung der Bogenübergabe sind die Anforderungen an die zulässigen Drehwinkelabweichungen der einzelnen Druckwerke bzw. Druckwerksgruppen weniger streng.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs ist vorgesehen, daß zur Synchronisierung der Druckwerke bzw. der Druckwerksgruppen jedem Antriebsmotor derselbe Winkelsollwert vorgegeben wird. Diese Variante bietet den Vorteil, daß auftretende Abweichungen vom Winkelsollwert an der Stelle, an der sie auftreten, ausgeglichen werden.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, daß zur Synchronisierung der Druckwerke bzw. der Druckwerksgruppen einem ausgewählten Antriebsmotor ein Winkelsollwert vorgegeben wird und daß der nächstfolgende Antriebsmotor jeweils den Winkelistwert des vorhergehenden Antriebsmotor als Sollwertvorgabe erhält.
Der erfindungsgemäße Antrieb basiert auf der Idee, auftretende Winkeldifferenzen nicht bei jeder Winkelstellung bzw. zu jedem Zeitpunkt auszuregeln, sondern dahingehend zu überwachen, daß eine korrekte Bogenübergabe erreicht wird. Weiterhin sollen mechanische Kollisionen der Greiferbrücken vermieden werden. Durch die Vorgabe eines relativ großen Toleranzbandes außerhalb des Bereiches um die Winkelstellung der Bogenübergabe werden die Eingriffe in den Druckprozeß - und damit die Anregung von Schwingungen - reduziert. Eingriffe in die Regelstruktur finden konzentriert in dem Bereich um die Winkelstellung, bei der die Bogenübergabe erfolgt, statt.
Um auftretende Winkeldifferenzen zwischen den einzelnen Druckwerken bzw. zwischen den einzelnen Druckwerksgruppen insbesondere im Bereich der Bogenübergabe zu minimieren, ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs vorgesehen, zu dem Drehzahlsollwert nsoll einen Korrekturwert ndiff zu addieren, der so bemessen ist, daß die festgestellte Winkeldifferenz der Druckwerke bzw. der Druckwerksgruppen bis zur Bogenübergabe gerade kompensiert wird. Hierzu berechnet die Winkelregelung aus dem Drehzahlsollwert und dem Winkelsollwert, bei dem die Bogenübergabe erfolgen soll, die Zeit bis zur Bogenübergabe. Anhand der Drehwinkeldifferenz zwischen dem Winkelsollwert und der Winkelstellung des jeweiligen Druckwerks bzw. der jeweiligen Druckwerksgruppe und der bis zu Bogenübergabe verbleibenden Zeit, wird die Drehzahldifferenz bestimmt, die zum Drehzahlsollwert hinzuaddiert gerade die aufgetretene Drehwinkeldifferenz bis zum Zeitpunkt der Bogenübergabe ausgleicht. Dieser errechnete Drehzahlsollwert wird der Drehzahlregelung als neuer Sollwert vorgegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, daß die pro Umdrehung regelmäßig auftretenden Drehwinkelabweichungen in Abhängigkeit von der jeweiligen Winkelstellung des Druckwerks bzw. der Druckwerksgruppe und in Abhängigkeit von der Drehzahl abgespeichert werden. Insbesondere werden hier also periodisch auftretende Drehmoment- und Drehzahlschwankungen - und damit verbunden die periodisch auftretenden Drehwinkelabweichungen - ausgenutzt, um vorab bereits die notwendigen Drehzahländerungen in Abhängigkeit von der Winkelstellung zu berechnen und bereit zu stellen. Eine Ursache der periodischen Drehmomentschwankungen liegt beispielsweise in der zyklischen Greiferbewegung der Greiferbrücken.
Der erfindungsgemäße Antrieb wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Druckmaschine mit zwei Druckwerken, wobei jedem Druckwerk ein eigener Antriebsmotor zugeordnet ist,
Fig. 2 ein Diagramm, das die Abhängigkeit der zulässigen Drehzahlabweichung von der Winkelstellung des Druckwerks gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs wiedergibt,
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Ansteuerung der Antriebe gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs,
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Ansteuerung der Antriebe gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs und
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Ansteuerung der Antriebe gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer nicht gesondert dargestellten Druckmaschine mit zwei Druckwerken 1, 1′ Jedem der beiden Druckwerke 1, 1′ ist jeweils ein Antrieb 2, 2′ zugeordnet. An einer Eintourenwelle der Druckwerke 1, 1′ ist ein Winkelgeber 3, 3′ angeordnet, der die jeweilige Winkelstellung ϕIst, ϕ′Ist der Druckwerke 1, 1′ erfaßt. Diese Winkelstellung ϕIst, ϕ′Ist der beiden Druckwerke 1, 1′ wird einem Mikrorechner 4 zugeführt. Dieser Mikorrechner erhält weiterhin von einer Sollwertvorgabe 5 den Drehzahlsollwert nSoll und den Winkelsollwert ϕSoll, bei dem die Bogenübergabe stattfinden soll. Anhand der Winkeldifferenz ϕdiff zwischen dem vorgegebenen Winkelsollwert ϕSoll und den Winkelstellungen ϕIst, ϕ′Ist der Druckwerke 1, 1′ berechnet der Mikrorechner 4 die Drehmomentsollwerte MSoll, M′Soll. Diese Drehmomente MSoll, M′Soll sind so bemessen, daß die zulässige Drehwinkelabweichung der einzelnen Druckwerke 1, 1′ von dem vorgegebenen Sollwert ϕSoll , also bei der Winkelstellung, bei der die Bogenübergabe erfolgt, minimal ist.
In den nachfolgenden Fig 2 bis 5 sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Antriebs dargestellt.
Die Fig. 2 zeigt die tolerierbare Drehwinkel- bzw. Drehzahlabweichung ϕtol bzw. ntol in Abhängigkeit von der jeweiligen Winkelstellung ϕ der Druckwerke 1, 1′. Dieses Diagramm stellt den Fall dar, daß die Bogenübergabe jeweils bei der Nullstellung der Druckmaschine (0°, 360°, 720°, . . .) erfolgt. Idealerweise arbeitet der erfindungsgemäße Antrieb derart, daß zum Zeitpunkt der Bogenübergabe die Sollwinkelstellung ϕSoll der Druckwerke 1, 1′ exakt erreicht ist. Zumindest muß eine auftretende Winkelabweichung jedoch so klein gehalten werden, daß sich Dubliereffekte nicht nachteilig auf die Qualität des Druckproduktes auswirken.
Außerhalb dieser Winkelstellung, bei der die Bogenübergabe erfolgt, sind die Anforderungen an die tolerierbaren Winkelabweichungen ϕtol zwischen den einzelnen Druckwerken 1, 1′ weniger streng. Dennoch muß beachtet werden, daß innerhalb eines Bereiches um die Winkelstellung, bei der die Bogenübergabe erfolgt, die zulässige Drehwinkelabweichung ϕtol durch die Greiferbewegung der Zylinder eingeschränkt wird. Wird hier eine vorgebbare Drehwinkeltoleranz ϕtol überschritten, kann es zu Greiferkollisionen und damit zu Beschädigungen der Greiferbrücken und Zylinder kommen. Außerhalb dieses Bereiches, in dem die tolerierbare Winkelabweichung ϕtol nur durch die individuelle Konstruktion der Zylinder beschränkt ist, sind die zulässigen Drehwinkelabweichungen ϕtol größer.
Durch die Vorgabe einer von der jeweiligen Winkelstellung der Druckwerke 1, 1′ abhängigen Drehwinkeltoleranz ϕtol werden größere Regeleingriffe in die Antriebe 2, 2′ der Druckwerke 1, 1′ um den Bereich der Winkelstellung ϕSoll der Bogenübergabe konzentriert. Außerhalb eines schmalen Bereichs um die Winkelstellung ϕSoll, bei der die Bogenübergabe erfolgt, sind Eingriffe - wenn überhaupt - nur noch in geringem Maße notwendig.
In Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Ansteuerung der Antriebe 2, 2′ gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs dargestellt. Der Algorithmus ist für eine allgemeine Stellgrößenbestimmung, d. h. mit Bezug auf Fig. 1 zur Bestimmung des Drehmoments M, M′ geeignet.
Im folgenden wird stets die erfindungsgemäße Stellgrößenbestimmung für ein Druckwerk 1, 1′ beschrieben.
Der Start eines Abtastzyklus beginnt bei 6. Anschließend wird bei 7 unter Verwendung des Drehzahlsollwertes nSoll und des Winkelsollwertes ϕSoll, bei dem die Bogenübergabe stattfindet, die Winkeldifferenz ϕ*diff bis zur Bogenübergabe bestimmt. Unter Verwendung des Drehzahlsollwertes nSoll und der Winkeldifferenz ϕdiff wird bei 8 die Zeit tü bis zur Bogenübergabe berechnet. In Punkt 9 des Flußdiagramms wird die Stellgröße M, M′ derart berechnet, daß die Winkeldifferenz ϕdiff in der bis zur Bogenübergabe verbleibenden Zeit tü ausgeglichen wird. Bei 10 wird die Stellgröße M, M′ entsprechend korrigiert. Nach der erfolgten Korrektur der Stellgröße M, M′ startet das Programm bei 6 den nächsten Abtastzyklus.
In Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Ansteuerung der Antriebe 2, 2′ gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs dargestellt. Dieses Flußdiagramm zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebs mit unterlagerter Drehzahlregelung.
Das Programm startet bei 11 den Abtastzyklus. Bei 12 wird, wie im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, die Winkeldifferenz ϕdiff zwischen der Winkelstellung ϕIst, ϕ′Ist der Druckwerke 1, 1′ und dem vorgegebenen Winkelsollwert ϕSoll bestimmt. Anschließend wird bei 13 aus dem Drehzahlsollwert nSoll und der errechneten Winkeldifferenz ϕ*diff die verbleibende Zeit tü bis zur Bogenübergabe berechnet. Unter Verwendung der berechneten Zeit tü wird bei 14 die Drehzahländerung ndiff berechnet, die so bemessen ist, daß die Winkeldifferenz ϕdiff gerade in der verbleibenden Zeit tü bis zur Bogenübergabe ausgeglichen wird. Die berechnete Drehzahländerung ndiff wird bei 15 zu dem Drehzahlsollwert nSoll hinzuaddiert. Der neue Drehzahlsollwert nneu wird der Drehzahlregelung der Antriebe 2, 2′ zugrundegelegt. Anschließend startet das Programm bei 11 den nächst folgenden Abtastzyklus.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform zur Steuerung des erfindungsgemäßen Antriebs ist in Fig. 5 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Umstand ausgenutzt, daß die Drehmomentschwankungen und damit auch die Drehwinkelabweichungen an den einzelnen Druckwerken 1, 1′ in Abhängigkeit von der Winkelstellung ϕ der Druckwerke 1, 1′ auftreten, wenn mann von unregelmäßig auftretenden, zufälligen Schwankungen absieht. Die regelmäßig auftretenden Schwankungen wiederholen sich bei jeder Maschinendrehung zyklisch. Zu beachten ist hierbei, daß die auftretenden Drehmomentabweichungen zwischen den einzelnen Druckwerten 1, 1′ von der Druckgeschwindigkeit v und damit von der Drehzahl n der Druckmaschine abhängen.
Das Programm startet bei 16. Anschließend wird - wie in zuvor beschriebenen Ausführungen - die Winkeldiffernz ϕdiff bis zum vorgegebenen Winkelsollwert ϕSoll bestimmen. Weiterhin wird, wie ebenfalls in den vorhergehenden Beispielen beschrieben, aus dem Drehzahlsollwert nsoll und der Drehwinkeldifferenz ϕ*diff bis zur Bogenübergabe bei 18 die Zeit tü bis zur Bogenübergabe berechnet. Die Drehwinkeldifferenz ϕdiff des Druckwerks 1 von dem vorgegebenen Winkelsollwert ϕSoll wird bei 19 in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehwinkelstellung des Druckwerks 1 gespeichert. Bei 20 wird jeweils die gespeicherte Winkeldifferenz ϕdiff (ϕ+Δϕ) ausgelesen. Anschließend wird in Teil 21 des Programms eine Stellgröße M berechnet, die die Winkelabweichung diff in der verbleibenden Zeit tü bis zur Bogenübergabe ausgleicht, wobei die Kenntnis über ϕdiff (ϕ+Δϕ ) aus einer früheren Meßwerterfassung verwendet wird. Es wird also hier aus dem bekannnten Verlauf der Winkeldifferenz ϕdiff (ϕ) einer vorhergehenden Maschinenumdrehung eine zusätzliche Stellgröße berechnet, die den zu erwartenden Verlauf der Winkelabweichung berücksichtigt. Zur Berechnung der zusätzlichen Stellgröße wird die Winkeldifferenz ϕdiff mit der Information über die Winkelstellung ϕ während einer Maschinenumdrehung abgespeichert. Dann wird zu jedem gespeicherten Wert eine Art Drehzahltendenz berechnet. Diese Berechnung der zusätzlichen Stellgröße erfolgt also parallel zur Ausführung des Regelalgorithmus.

Claims (7)

1. Antrieb für eine Druckmaschine mit mehreren Druckwerken, wobei die einzelnen Druckwerke oder Druckwerksgruppen mechanisch voneinander entkoppelt sind, wobei jedem Druckwerk bzw. jeder Druckwerksgruppe ein Antriebsmotor zugeordnet ist und wobei an jedem Druckwerk bzw. an jeder Druckwerksgruppe eine Vorrichtung zur Drehzahl und/oder Drehwinkelermittlung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Winkelregelung vorgesehen ist, die die zulässige Drehwinkelabweichung ϕtol der einzelnen Druckwerke (1) bzw. Druckwerksgruppen von einem vorgegebenen Winkelsollwert ϕSoll derart bemißt, daß sie zumindest bei der Drehwinkelstellung, bei der die Bogenübergabe erfolgt, minimal ist.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Drehwinkelabweichung ϕtol der einzelnen Druckwerke (1) bzw. Druckwerksgruppen von einem vorgegebenen Winkelsollwert ϕSoll eine vorgebbare Abhängigkeit von der Winkelstellung des Druckwerks (1) bzw. der Druckwerksgruppe aufzeigt.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zulässige Winkelabweichung ϕtol in einem vorgebbaren Bereich um die Drehwinkelstellung, bei der die Bogenübergabe erfolgt, geringer ist als bei Drehwinkelstellungen außerhalb dieses Bereiches.
4. Antrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelregelung einen Winkelsollwert ϕSoll vorgibt und die jeweilige Drehwinkelabweichung der einzelnen Druckwerke (1) oder Druckwerksgruppen bezüglich dieses vorgegebenen Winkelsollwertes ϕSoll bestimmt.
5. Antrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelregelung einem ersten Druckwerk (1) bzw. einer ersten Druckwerksgruppe einen Winkelsollwert Soll vorgibt und die Drehwinkelabweichung der nachfolgenden Druckwerke (1) bzw. Druckwerksgruppen jeweils bezüglich der Drehwinkelstellung des vorhergehenden Druckwerkes (1) bzw. der vorhergehenden Druckwerksgruppe bestimmt.
6. Antrieb nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Winkelregelung die Zeit tü bis zur Bogenübergabe aus dem Drehzahlsollwert nSoll und dem Winkelsollwert ϕSoll bestimmt, daß die Vorrichtung zur Winkelregelung weiterhin die Drehzahldifferenz ndiff berechnet, um die die Drehzahl nSoll erhöht oder verringert werden muß, um in der verbleibenden Zeit bis zur Bogenübergabe die Drehwinkelabweichung zu minimieren, und daß die Vorrichtung zur Winkelregelung den entsprechenden Antriebsmotor entsprechend dem errechneten neuen Drehzahlsollwert nneu=nSoll+ndiff ansteuert.
7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung zur Winkelregelung eine Speichereinrichtung zugeordnet ist, in der die errechneten Drehzahlsollwerte in Abhängigkeit von der Drehwinkelstellung der Druckwerke (1) bzw. der Druckwerksgruppen und in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl n der Druckmaschine abgespeichert sind.
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