DE8314827U1

DE8314827U1 - Rollenrotationsdruckmaschine

Info

Publication number: DE8314827U1
Application number: DE8314827U
Authority: DE
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland AG
Priority date: 1983-05-19
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1985-09-19

Description

GmB 1629

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Neuer einziger Schutzanspruch

Anordnung von zur Drehzahl-Istwert-Messung dienenden Drehimpulsgebern hoher Auflösung und Genauigkeit, die Teile einer Einrichtung zur Steuerung des elektrischen Antriebs einer Rollenrotationsdruckmaschine bilden, welch letztere zur Hindurchführung einer zu bedruckenden Bahn (2) durch deren Baugruppen - Einzugswerk (3), Druckwerke (4, 5, 6, 7), Trockner (8), Kühlwerk (9) und Falzwerk (10) - eine Vielzahl über Getriebe von mehreren Hauptantriebsmotoren (14, 15; 20, 21; 22 bis 28) angetriebenen Walzen, Zylinder oder dergleichen umfaßt, wobei jedem Hauptantriebsmotor ein Drehimpulsgeber zugeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß jeder Drehimpulsgeber (32, 33; 34, 35; 36, 37, >B, 39, 40, 41, 42) an einem im Kraftübertragungsweg zwischen dem zugehörigen Hauptantriebsmotor und dem Ort der Krafteinleitung in die zu transportierende Materialbahn (2) liegenden, rotierenden Teil (43, 44; 45, 46; 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) angeordnet ist.

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Neue Beschreibung

Die Neuerung betrifft eine Anordnung von zur Dreh-

J zahl-Istwert-Messung dienenden Drehimpulsgebern hoher

: Auflösung und Genauigkeit, die Teile einer Einrichtung

zur Steuerung des elektrischen Antriebs einer Rollenrotaj:j tionsdruckitiaschine bilden, welch letztere zur Hindurch-

führung einer zu bedruckenden Bahn durch deren Baugruppen - Einzugwerk, Druckwerke, Trockner, Kühlwerk und Falzwerk - eine Vielzahl über Getriebe von mehreren Hauptantriebsmotoren angetriebenen Walzen, zylinder oder ! dergleichen umfaßt, wobei jedem Hauptantriebsmotor ein

Drehimpulsgeber zugeordnet ist.

Eine Rollenrotationsdruckmaschine stellt mit der Violzahl ihrer drehbewegten Aggregate ein drehschwingungsfähiges System dar. Die einzelnen Walzen, zylinder und Getriebe bedingen ein unterschiedliches Schwingverhalten. Jeder vorhandene Erreger führt zu erzwungenen Schwingungen. Die

• Stärke der Erreger ist im allgemeinen nicht bekannt und

auch nicht konstant; sie ergibt sich aus der Summe aller Fertigungsabweichungen und aus dem Arbeitsprozeß der Rollenrotationsdruckmaschine. Die auftretenden Schwingungen belasten die übertragungselemente der Drehbewegung und stören den Arbeitsprozeß der Rollenrotationsdruckmaschine, denn diese Schwingungen überlagern sich jener Drehbewegung, die der Maschine durch die Hauptantriebsmotoren aufgezwungen wird. Betrachtet man nun die Auswirkungen dieser Schwingungen auf die zu bedruckende Bahn, so ist festzustellen, daß diese durch die mehr oder weniger wirksamen Klemmstellen - Transportwalzen, Druckzylinder

ι und dgl. - trotz drehzahlgeregelter Hauptantriebsmotoren

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mit ungleichförmigen Drehbewegungen durch die Rollenrotationsdruckmaschine gefördert wird. Die zu bedruckende ' Bahn stellt außerdem auch keinen absolut starren Körper dar, sondern ist während des Durchlaufs durch die Rollenrotationsdruckmaschine auch einer gewissen, wenn auch minimalen Längung unterworfen. Das Dehnverhalten der zu bedruckenden Bahn und der durch die Schwingungen bedingte ungleichförmige Transport derselben rufen eine Xnderung der Metric hervor, so daß von Druckwerk zu Druckwerk ein gewisser Versatz des Abklatschpunktes vom zugehörigen Originalpunkt nicht vermeidbar ist. Dieses die Druckqualität vermindernde Doublieren ist unerwünscht.

Ein solches Doublieren wäre auch bei Verwendung einer aus der Siemens-Zeitschrift 46 (1972) Heft 5, Seiten 335 bis 339 und in dem dortigen Bericht ausgewiesenen digitalen Regler in TTL-Technik für genaue Drehzahl- und Drehzahlverhältnisregelung nicht vermeidbar. Letzteres deshalb, weil bei diesem Regler der Drehzahlistwert direkt von der Welle des elektrischen Antriebsmotors abgenommen wird -siehe Bild 1, Seite 336. Der der Neuerung zugrundeliegenden und vorstehend dargelegten Problematik kann damit nicht abgeholfen werden.

Es ist daher Aufgabe der Neuerung, die zur Drehzahl-Istwert-Hessung dienenden Drehimpulsgeber innerhalb der Rollenrotationsdruckmaschine so anzuordnen, daß die erfaßten Istwerte in geeigneten Einrichtungen fur eine solche Re- | gelung und Steuerung der Hauptantriebsmotoren umsetzbar f

sind, daß ein synchroner Lauf der den Materialbahnvoran- | trieb bewerkstelligenden Walzen, Zylinder oder derglei- | chen mit hoher Konstanz der einstellbaren Drehzahl durch §

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die gesamte Rollenrotationsdruckmaschine hindurch und damit ein Erhalt möglichst douplierarmer bzw. douplierfreier Druckerzeugnisse sichergestellt ist.

Diese Aufgabe ist neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Drehimpulsgeber an einem im Kraftiibertragungsweg zwischen dem zugehörigen Hauptantriebsmotor und dem ort der Krafteinleitung in die zu transportierende Materialbahn liegenden, rotierenden Teil angeordnet ist.

Durch die neuerungsgemäße Anordnung der den Drehzahl-Istwert aufnehmenden Drehimpulsgeber erst ist sichergestellt, daß eine Xnderung der Bahngeschwindigkeit in einem Bereich der Rollenrotationsdruckmaschine praktisch unmittelbar vor Ort erfaßbar ist, weil sich solche Geschwindigkeitsänderungen nur durch ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang, wie eingangs geschildert, ergeben können.

Außerdem ist es erst durch die neuerungsgeraäße Anordnung der Drehimpulsgeber möglich geworden, die erfaßten Signale in einer vorteilhaft hierauf abgestimmten Regel- und Steuereinrichtung so zu verarbeiten, daß eine Nachregelung der Drehzahlen im gewünschten Sinn möglich ist.

Nachstehend ist die Neuerung anhand der Zeichnung näher erläutert, in dieser zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Rollenrotationsdruckmaschine,

deren einzelne Aggregate von einer einzigen Längswelle aus angetrieben sind, mit einer Darstellung der neuerungsgemäß angeordneten Drehimpulsgeber.

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Fig. 2 schematisch eine Rollenrotationsdruckmaschine, deren einzelne Aggregate von einer geteilten Längswelle aus angetrieben sind, mit einer Darstellung der neuerungsgemäß angeordneten Drehimpulsgeber.

Fig. 3 schematisch eine Rollenrotationsdruckmaschine mit Einzelmotorenantrieb und mit einer Darstellung der neuerungsgemäß angeordneten Drehimpulsgeber.

Fig. 4 einen neuerungsgemäß angeordneten Drehimpulsgeber in Verbindung mit einem Aggregat, bspw. dem Einzugwerk, der Rollenrotationsdruckmaschine und einer Regel- und Steuereinrichtung.

Fig. 5 ein Detail der in Fig. 4 gezeigten Regel- und Steuereinrichtung ,

Fig. 6 eine Alternative des Details von Fig. 5 der in Fig, 4 gezeigten Regel- und Steuereinrichtung

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Teile der dargestellten Rollenrotationsdruckmaachinen mit gleichen Bezugszeichen angezogen. Hit 1 ist dabei eine Vorratsrolle bezeichnet, von der eine zu bedruckende Bahn 2 abgewickelt und durch eine Rollenrotationsdruckmaschine gefordert wird. Hit 3 ist als weiteres Teil der letzteren ein Einzugswerk, mit 4, 5, 6 und 7 je ein Druckwerk, mit 8 ein Trockner, mit 9 ein Kühlwerk und mit 10 ein FaIawerk bezeichnet. Die Aggregate 3 bis 7, 9 und 10 der Rollenrotationsdruckmaschine sind im Falle ihrer

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in Pig. 1 dargestellten Gattung von einer einzigen unge-' teilten, längs der Maschine angeordneten und mit 11 be zeichneten Hauptantriebswelle aus über nicht dargestellte Getriebeverbindungen angetrieben. Die Hauptantriebswelle 11 selbst erhält ihren Antrieb ebenfalls über Getriebe 12 und 13 von zwei Hauptantriebamotoren 14 und 15, von denen jeder vornehmlich an einem Ende der Hauptantriebswelle 11 angeordnet ist.

■ Bei der in Fig. 2 dargestellten Rollenrotationsdruckma-

V schine sind deren Aggregate 3 bis 7, 9 und 10 von einer

( längs der Maschine angeordneten, jedoch geteilten Hauptantriebswelle aus angetrieben, deren linkes Teil mit 16 und deren rechtes Teil mit 17 bezeichnet sind. Jedes der beiden Teile 16 und 17 der Hauptantriebswelle ist über ein Getriebe 18 bzw. 19 von einem eigenen Hauptantriebsmotor 20 bzw. 21 aus angetrieben.

Bai der in Fig. 3 dargestellten Gattung einer Rollenrotationsdruckmaschine sind deren Aggregate 3 bis 7, 9 und 10 .: jeweils von einzelnen Hauptantriebsmotoren 22, 23, 24,

25, 26, 27 und 28 aus angetrieben.

Den Hauptantriebsmotoren 14, 15 (Fig. 1) bzw. 20, 21 (Fig. 2) bzw. 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 (Fig. 3) einer Rollenrotationsdruckmaschine ist eine Regel- und Steuereinrichtung zugeordnet. Letztere stellt einen synchronen Lauf der Hauptantriebsmotoren und eine hohe Konstanz der in einem weiten Bereich verstellbaren Drehzahl sicher und umfaßt folgende Einzelheiten:

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a) ein Frequenznormal 29 hoher Frequenzkonstanz mit Mitteln 30, 31 zur Bereitstellung einer in einem weiten Bereich verstellbaren sowie hochgenau einstellbaren Ausgangsfrequenz, die allen Hauptantriebsmotoren einer Rollenrotationsdruckmaschine gleichzeitig als Bezugsfrequenz zur Einstellung der gewünschten Solldrehzahl dient,

b) je Hauptantriebsmotor 14, 15 (Fig. 1) bzw. 20, 21 (Fig. 2) bzw. 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 (Fig. 3) einen zur Drehzahl-istwert-Feststellung bzw. -Messung dienenden Drehimpulsgeber 32, 33 (Fig. 1) bzw. 34, 35 (Fig. 2) bzw. 36, 37, 38, 39, 40, 41 L'.nd 42 (Fig. 3) hoher Auflösung und Genauigkeit, der neuerungsgemäß an einem im Kraftübertragungsweg zwischen einem Hauptantriebsmotor und dem ort der Krafteinleitung in die zu transportierende, zu bedruckende Materialbahn 2 liegenden, rotierenden Teil (Walze, Zylinder, Getrieberad, Antriebswelle oder dgl.) 43 und 44 (Fig. 1) bzw. 45 und 46 (Fig. 2) bzw. 47, 48, 49, 50, 51, 52 und 53 (Fig. 3) angeordnet ist,

c) je Hauptantriebsmotor 14, 15 (Fig. 1) bzw. 20, 21 (Fig. 2) bzw. 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 (Fig. 3) eine elektronische Auswerteinrichtung 54, 55 (Fig. 1) bzw. 5fr, 57 (Fig. 2) bzw. 58, 59, 60, 61, 62, 63 und 64 (Fig. 3), in der die Impulse der Solldrehzahl-Bezugsfrequenz und der istdrehzahl-Frequenz durch Zähler 65 und 66 (siehe Fig. 4) gezählt sowie in einem Vergleicher 67 (siehe Fig. 4) durch Addition oder Subtraktion miteinander verglichen und bei Abweichung

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von ist- und Sollzustand entsprechende Nachregelbefehle zur Nachsteuerung des angeschlossenen Hauptantriebsmotors auf Solldrehzahl abgegeben werden.

Als Frequenznormal 29 ist beispielsweise ein Quarzoszillator vorgesehen, der in einem Spezialgehäuse eingekapselt und in diesem so gelagert ist, daß äußere Einflüsse, z.B. durch St6ße oder Schlage oder sonstige Schwingungen, seine ihm eigene Frequenzgenauigkeit nicht beeinflussen können. Als Mittel 30 zur Bereitstellung einer in einem weiten Bereich verstellbaren sowie hochgenau einstellbaren Ausgangsfrequenz ist beispielsweise ein spezieller Frequenzwandler vorgesehen, der durch eine hochgenau arbeitende Stellvorrichtung 31 betätigbar ist. Die Einstellung der der Solldrehzahl dienenden Ausgangsfrequenz wird von einem Bedienungspult 68 aus durchgeführt, von dem aus auch andere, hier nicht interessierende Funktionen oder Vorgänge der Rollenrotationsdruckmaschine einstellbar oder steuerbar oder überwachbar sind. Als Drehimpulsgeber 32 bis 42 finden insbesondere solche der inkremental arbeitenden Bauart mit elektronischer Impulsvervielfachung Verwendung, die eine Auflösung einer Umdrehung jenes rotierenden Teiles 43 bis 53, an welches einer angeschlossen ist, beispielsweise in 10 000 oder mehr Impulse, ermöglicht.

Wie gut aus den Figuren 4 bis 6 ersichtlich, ist an den Ausgang 69 jeder Auswerteinrichtung 54 bis 64 der Eingang 70 einer Drehzahl-Nachsteuereinrichtung angeschlossen, deren Ausgang 71 wiederum mit dem Leistungsteil des zugehörigen Hauptantriebsmotors in Verbindung steht. Da-

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bei ist das dem Hauptantriebsmotor 14 zugehörige Leistungsteil mit 72 und die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 73 bezeichnet. Das dem Hauptantriebsmotor 15 (Pig. I) zugeordnete Leistungsteil ist mit 74 und die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 75 bezeichnet. Das Leistungsteil des in Fig. 2 dargestellten Hauptantriebsmotors 20 ist mit 76 und die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 77 bezeichnet. Das Leistungsteil des ebenfalls in Fig. 2 dargestellten Hauptantriebsmotors 21 ist mit 78 und die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 79 angezogen. In Fig. 3 ist das Leistungsteil des Hauptantriebsmotors 22 mit 80, die vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 81 bezeichnet; das Leistungsteil des Hauptantriebsmotors 23 ist mit 82, die vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit S3 gezeichnet; das Leistungsteil des Hauptantriebsmotors 24 ist mit 84, die vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 85 bezeichnet; das Leistungsteil des Hauptantriebsmotors 25 ist mit 86 und die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 87 bezeichnet; das Leistungsteil des Hauptantriebsmotors 26 ist mit 88, die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 89 bezeichnet; das Leistungsteil des Hauptantriebsmotors 27 ist mit 90, die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 91 bezeichnet; das Leistungsteil des Hauptantriebsmotors 28 ist mit 92, die diesem vorgeschaltete Drehzahl-Nachsteuereinrichtung mit 93 bezeichnet.

Wie in Fig. 5 gezeigt, kann jede der Drehzahl-Nachsteuereinrichtungen 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93

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aus einem an den Eingang 70 angeschlossenen Digi-

<■ tal-Analog-Wandler 94, einem diesem nachgeschalteten FiI-

ter 95 und einem letzterem nachgeschalteten, hochpräzise arbeitenden Drehzahlregler, insbesondere PID-Regler 96, ; bestehen.

' Alternativ hierzu kann jede der Drehzahl-Nachsteuereinrichtungen 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93 wie in Fig. 6 gezeigt - einen Prozeßrechner 97 umfassen, dar die ihm durch den vorgeschalteten Vergleicher 67 zugeführten Signale per Programm verarbeitet für eine ent-

\ sprechende Drehzahl-Nachsteuerung des zugehörigen Hauptantriebsmotors.

Die in Figuren 5 und 6 im Detail gezeigten Ausführungsmöglichkeiten für die Drehzahl-Nachsteuereinrichtungen sind jedoch nicht bindend. Es können auch andere Mittel verwendet werden. Darüber hinaus sei darauf hingewiesen, daß die Regel- und Steuerelemente zwischen dem Ausgang ( cVas Frequenzwandlers und den Eingängen der Leistungsteile

der einzelnen Hauptantriebsmotoren auch anders als in den Figuren 1 bis 3 dargestellt und im vorhergehenden beschrieben ausgebildet sein können, so können beispielsweise die vorhandenen Drehzahl-Nachsteuereinrichtungen 73, 75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93 auch in einem einzigen Block mit einem einzigen Prozeßrechner zusammengefaßt sein, von dem aus taktweise die daran angeschlossenen Leistungsteile der HauptaAtriebsmotoren angesteuert werden. Es können aber von diesem Block auch noch die Funktionen der Auswerteinrichtungen 54 bis 64 durch Be- _: reitstellung entsprechender Mittel übernommen werden; in

ι diesem Fall wären praktisch alle Teile betreffend die

Nachregelung bzw. Nachsteuerung der Hauptantriebemotoren, in einem einzigen Prozeßrechnerblock zusammengefaßt.

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Die vorbeschriebene Regel- und Steuereinrichtung arbeitet nun wie nachfolgend anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben:

Vo.71 Bedienungspult 68 aus wird eine gewünschte Solldrehzahl eingestellt/ durch die die zu bedruckende Bahn 2 innerhalb der Rollenrotationsdruckmaschine mit einer bestimmten, zugehörigen Geschwindigkeit vorwärts transportiert werden soll. Die Einstellung dieser Solldrehzahl am Bedienungsplut 68 ruft eine Aktivierung der Stellvorrichtung 31 und über diese eine Betätigung des Frequenzwandlers hervor mit der Folge, daß am Ausgang des letzteren Impulse mit einer Frequenz bereitgestellt sind, die der gewünschten Solldrehzahl entsprecht;«. Diese ausgangs des Frequenzwandlers 30 gegebenen Impulse werden jeder an einer Rollenrotationsdruckmaschine vorhandenen Auswert- % einrichtung 54 bis 64 über deren Sollwerteingang 98 dem die Impulse der Solldrehzahl-Bezugsfrequenz zählenden Zähler 65 zugeführt. Der Zählerstand des Zählers 65 wird ständig mit dem Zählerstand des die Istdrehzahl-Frequenz zählenden Zählers 66 durch den Vergleicher 67 verglichen. Jede Vergrößerung der Solldrehzahl-Bezugsfrequenz fuhrt mithin zu einer Xnderung des Zählerinhaltes des Zählers 65 mit der Folge eines positiven Oberschusses gegenüber dem Inhalt des Zählers 66; dieser positive Oberschuß des Zählers 65 wird im Vergleicher 67 festgestellt; vom Vergleicher 67 werden dann Korrektursignale fur eine Drehzahlerhöhung an die an die jeweilige Auswerteinrichtung angeschlossene Drehzahl-Nachsteuereinrichtung weitergeleitet, die dann das angeschlossene Leistungsteil dahingehend beeinflußt, daß der Hauptantriebsmotor mit höherer Drehzahl betrieben wird. Diese höhere Drehzahl des Hauptantriebsmotors bewirkt eine Erhöhung der Drehzahl jenes §

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rotierenden Teiles 43 bis 53, an das neuerungsgemäß einer der Drehimpulsgeber 32, 33 bzw. 34, 35 bzw. 36 bis 42 angeschlossen ist. Die höhere Drehzahl des rotierenden Teiles wird vom neuerungsgemäß angeordneten Drehimpulsgeber digitalisiert und an den Istwerteingang 99 der angeschlossenen Auswerteinrichtung 54 bis 63 und von dort dem die Istdrehzahl-Frequenz zählenden zäher 66 zur Erhöhung des Zählerstandes zugeleitet. Der vorbeschriebene Regel- und Nachsteuervorgang erfolgt so lange, bis im Vergleicher 67 der betreffenden Auswerteinrichtung 54 bis 64 kein Unterschied der Zählerstände der beiden Zähler 65 und 66 mehr festgestellt wird; die Drehzahl, mit der dann der angeschlossene Hauptantriebsmotor betrieben wird, wird von der zugehörigen Drehzahl-Nachsteuereinrichtung konstant gehalten. Jede Abweichung von dieser Solldrehzahl ist jedoch sofort über einen der neuerungsgemäß angeordneten Drehimpulsgeber 32, 33 bzw. 34, 35 bzw. 36 bis 42 sofort feststellbar und der zugehörigen Auswerteinrichtung für eine sofortige Nachregelung der Istdrehzahl auf Solldrehzahl zufuhrbar. Hierdurch ist gewährleistet, daß praktisch alle angetriebenen Teile einer Rollenrotationsdruckmaschine mit einem höchstmöglichen Grad an Synchronität angetrieben sind.