DE4228494C2

DE4228494C2 - Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Stellantriebes an einer Druckmaschine

Info

Publication number: DE4228494C2
Application number: DE4228494A
Authority: DE
Inventors: Edmund Schramek
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1992-08-27
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2012-08-28
Also published as: US5423257A; DE4228494A1; GB2270033B; GB9316610D0; GB2270033A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Stellantriebes an einer Druckmaschine.

Aus der DE 39 00 270 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur Erfassung der Position eines Verstellantriebes, insbesondere an einer Druckmaschine bekannt geworden. Der Verstellantrieb ist mit den Schleifern zweier Endlospotentiometer gekoppelt und treibt diese mit zueinander unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen an. Aus der Spannungsdifferenz der beiden Endlospotentiometer ermittelt eine Auswerteeinrichtung die Position des Stellgliedes. Durch diese Vorrichtung läßt sich die Positioniergenauigkeit wesentlich erhöhen, da ein relativ großer Spannungshub nur eine geringfügige Verstellung des Stellgliedes bewirkt.

An einer Druckmaschine befinden sich eine Vielzahl von Stellgliedern, deren Position mittels Potentiometern und über Potentiometerrückmeldungen von einer zentralen Steuereinrichtung ermittelt bzw. angesteuert wird. Eine derartige Steuereinrichtung wird in der EP 02 43 661 A1 beschrieben. Die Analogsignale der Potentiometer werden über Analogeingänge an eine zentrale Steuereinrichtung geleitet. Wird nun, wie in der DE 39 00 270 A1 beschrieben, die Differenz der Spannungen der beiden Potentiometer ausgewertet, so bedeutet dies, daß pro Stellglied zwei Analogeingänge an der Steuereinrichtung zur Verfügung stehen müssen.

Aus dem DE-Buch von A. Schulze: Messwiderstände, Verlag G. Braun Karlsruhe 1953, Seite 67, 68 sind Messbrücken bekannt, womit unbekannte Widerstandswerte sehr genau bestimmt werden können. Das Prinzip besteht darin, über eine Abgleichbrücke einen unbekannten Widerstandswert zu ermitteln. Dabei wird ein bekannter Widerstandswert so lange mittels Kurbeln oder Stöpseln geändert, bis die Brücke abgeglichen ist und damit der unbekannte Widerstandswert dem bekannten Widerstandswert entspricht. Die Methode ist sehr genau um einen unbekannten Widerstandswert zu ermitteln, jedoch sehr aufwendig und zeitintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausnutzung von Analogeingängen an einer Steuereinrichtung zu optimieren.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die beiden Potentiometer in Reihe geschaltet sind und daß eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die anhand der Meßspannung der Potentiometer die Position des Stellantriebes bestimmt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß das Potentiometer, das mit dem schnelleren Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, als Potentiometer mit Endanschlag und Rutschkupplung ausgebildet ist. Eine alternative Ausführungsform schlägt vor, daß das Potentiometer, das mit den schnelleren Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, als Endlospotentiometer ausgebildet ist.

In vorteilhafter Weise eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Positionierung einer Seitenmarke im Anlegerbereich einer Druckmaschine oder zur Positionierung der Farbzonenschrauben in den Druckwerken einer Druckmaschine.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Druckmaschine,

Fig. 2 eine elektrische Schaltung für die erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 3 ein Schaltbild des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 ein Diagramm zur Auswertung der Meßspannung U_M gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 5 ein Diagramm zur Auswertung der Meßspannung U_M gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine schematische Seitenansicht einer Druckmaschine 1 dargestellt. Die Druckmaschine 1 besteht aus einem Anleger 2, Druckwerken 3 und einem Ausleger 4. Einzelne Stellglieder an der Druckmaschine 1 im Bereich des Anlegers 2, der Druckwerke 3 und des Auslegers 4 sind über Signalleitungen 5 mit einer Gesamtelektronik 6 verbunden. Diese Gesamtelektronik 6 erhält Stellsignale von einem zentralen Bedienpult 7 und von einer Farbsteuerung 8. Über die Gesamtelektronik 6 werden diese Stellsignale an die entsprechenden Stellglieder, beispielsweise an die Farbzonenschrauben oder die Seitenmarken im Anlegerbereich der Druckmaschine 1, weitergeleitet. Zur Überprüfung der korrekten Stellung der Stellglieder werden die analogen Potentiometermeßwerte über die Signalleitung 5 der Gesamtelektronik 6 rückgemeldet.

In Fig. 2 ist eine elektrische Schaltung für die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Die beiden Potentiometer 9, 10 besitzen die Gesamtwiderstände R_g1, R_g2. Bei einer gegebenen Position des Stellantriebes setzt sich die Meßspannung U_M aus der Summe der an den Potentiometern 9, 10 abgegriffenen Teilspannungen U₁, U₂ zusammen. Die Meßspannung ist damit proportional zur Summe der momentanen Widerstandswerte R₁, R₂ der Potentiometer 9, 10. Die momentanen Widerstandswerte R₁, R₂ entsprechen Bruchteilen der Gesamtwiderstände R_g1, R_g2 der Potentiometer 9, 10 und lassen sich durch folgende Formeln ausdrücken:

R₁ = k.R_g1, mit 0 ≦ k ≦ 1 und

R₂ = c.R_g2, mit 0 ≦ c ≦ 1.

Mit dieser Definition ergibt sich das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀ zu:

Da der Gesamtwiderstand R_g1 des Potentiometers 9 in einem vorgegebenen Verhältnis n zu dem Gesamtwiderstand R_g2 des Potentiometers 10 steht, läßt sich die obige Formel vereinfachen:

Wie bereits zuvor beschrieben, kennzeichnet c das Verhältnis des momentanen Widerstandswertes R₂ zum Gesamtwiderstand R_g2 des Potentiometers 10; c kann daher alle Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Betrachtet man das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀ an den beiden Extremstellen c = 0 und c = 1, so ergibt sich für c = 0 das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀:

Für den Fall, daß c = 1 ist, ergibt sich für das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀:

Trägt man in einem Diagramm das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀ gegen den Faktor k auf, der den momentanen Widerstandswert R₁ in Relation zum Gesamtwiderstand R_g1 des Potentiometers 9 beschreibt, so ergibt sich für c = 0 eine Ursprungsgerade mit der Steigung 1 und für c = 1 eine Gerade, die mit der U_M/U₀-Achse den Schnittpunkt 1/(n + 1) hat und die Ursprungsgerade für c = 0 bei k = 1 schneidet.

In den Fig. 4 und 5 ist dieser Sachverhalt zeichnerisch dargestellt.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Summe der Ausgangsspannungen U₂ der beiden Potentiometer 9, 10 wird über eine Signalleitung auf einen Analogeingang der Gesamtelektronik 6 gegeben. In dieser Gesamtelektronik 6 wird die Meßspannung U_M über einen Analog/Digital-Wandler 11, einen Rechner 12 und ein Leistungsteil 13 in Stelldaten für den entsprechenden Motor 14 umgewandelt. Der Motor 14 steht mechanisch mit den Potentiometern 9, 10 in Verbindung und treibt die beiden Potentiometer 9, 10 mit zueinander unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen an. Diese Kopplung des Motors 14 mit den Potentiometern 9, 10 ist in der Fig. 3 durch die Wirkverbindung 15 angedeutet.

Fig. 4 zeigt das Kennlinienfeld, wenn das Potentiometer 10 als Mehrgangpotentiometer mit Rutschkupplung ausgebildet ist.

Beginnend mit der Nullstellung der beiden Potentiometer folgt die Meßspannung U_M nicht der Geraden mit c = 0. Kennzeichnet ü das Übersetzungsverhältnis von c zu k, so errechnet sich c zwischen den Werten 0 und 1 zu c = ü.k. Setzt man dieses Produkt für c in die Formel (2) ein, so ergibt sich für das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀ eine Kurve mit einer Steigung größer als 1.

Aufgrund des steileren Anstiegs der Meßspannung läßt sich die Positioniergenauigkeit des Antriebs wesentlich erhöhen: relativ große Änderungen in der Meßspannung entsprechen relativ kleinen Änderungen des Verstellweges.

Soll beispielsweise eine Seitenmarke im Anlegerbereich der Druckmaschine 1 positioniert werden, so empfiehlt sich die folgende Vorgehensweise:
Es wird grob auf eine Position voreingestellt, wobei das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀ auf der Geraden mit c = 0 liegt. Von dieser Position aus kann nun eine Feineinstellung erfolgen, wobei das Verhältnis der Meßspannung U_M zur Betriebsspannung U₀ nunmehr der wesentlich steileren Geraden c = ü.k folgt.

In Fig. 5 ist ein Kennlinienfeld dargestellt, das sich ergibt, wenn das Potentiometer 10, das mit dem schnelleren Übersetzungsverhältnis angetrieben wird, als Endlospotentiometer ausgebildet ist. Die Übergangsgeraden mit c = ü.k zeigen zwischen den beiden Geraden c = 0 und c = 1 einen sägezahnförmigen Verlauf, d. h., je nach Potentiometerstellung und Drehrichtung ist die Spannungsänderung ΔU_M positiv oder negativ. Diese Ausführungsform erlaubt es, den Verstellantrieb über den gesamten Stellbereich absolut sehr genau zu positionieren. Die Vorgehensweise hierbei ist folgende:
Nach dem Einschalten wird das Potentiometer 10 bis zum Erreichen eines extremen Meßsignals verfahren. Sobald ein Punkt auf der Geraden c = 0 bzw. c = 1 erreicht ist, ist die momentane Position des Verstellantriebes absolut bekannt. Von diesem Punkt aus läßt sich wieder mit der erhöhten Positionsgenauigkeit, die durch die Steigung der Sägezahnspannung bestimmt ist, eine Verstellung des Antriebes mit erhöhter Auflösung vornehmen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Druckmaschine

2

Anleger

3

Druckwerk

4

Ausleger

5

Signalleitung

6

Gesamtelektronik

7

Bedienpult

8

Farbsteuerung

9

Potentiometer

10

Potentiometer

11

A/D-Wandler

12

Rechner

13

Leistungsteil

14

Motor

15

Wirkverbindung

Claims

1. Vorrichtung zur Erfassung einer Position eines Stellantriebs (14) an einer Druckmaschine, der mit miteinander verbundenen Antrieben eines ersten und zweiten Potentiometers (9/R_ges1, 10/R_ges2) mit zueinander unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen gekoppelt ist, wobei die beiden Potentiometer (9/R_ges1, 10/R_ges2) derart in Reihe geschaltet sind, dass das erste Potentiometer (9/R_ges1) an eine Betriebsspannung (U₀) und an einen Abgriff (R₂) des zweiten Potentiometers (10/R_ges2), das zweite Potentiometer (10/R_ges2) an Nullpotential und "offen" geklemmt ist, so dass sich eine Messspannung (U_M) am Abgriff (R₁) vom ersten Potentiometer (9/R_ges1) einstellt, die in Daten für eine Istposition des Stellantriebs (14) umgewandelt wird, wobei das zweite Potentiometers (10/R_ges2) mit dem schnelleren Übersetzungsverhältnis als Mehrgangpotentiometer mit Endanschlag und Rutschkupplung oder als Endlospotentiometer ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (14) zur Positionierung einer Seitenmarke in einem Anlegerbereich der Druckmaschine (1) dient.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (14) zur Positionierung einer Farbzonenschraube in einem Druckwerk (3) der Druckmaschine (1) dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messspannung (U_M) über einen A/D-Wandler (11) einem Rechner (12) zugeführt wird und dass in dem Rechner (12) generierte Stelldaten über ein Leistungsteil (13) dem Stellantrieb (14) zuführbar sind.