EP0852538A1 - Wellenlose rotationsdruckmaschine - Google Patents

Wellenlose rotationsdruckmaschine

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EP0852538A1
EP0852538A1 EP96932540A EP96932540A EP0852538A1 EP 0852538 A1 EP0852538 A1 EP 0852538A1 EP 96932540 A EP96932540 A EP 96932540A EP 96932540 A EP96932540 A EP 96932540A EP 0852538 A1 EP0852538 A1 EP 0852538A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
bus
synchronization
dsn
drives
rotary printing
Prior art date
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Granted
Application number
EP96932540A
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English (en)
French (fr)
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EP0852538B1 (de
Inventor
Wolfgang Bohrer
Walter MÖLLER-NEHRING
Horst Zimmermann
Heiko SCHRÖDER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP0852538B1 publication Critical patent/EP0852538B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
    • B41F13/004—Electric or hydraulic features of drives
    • B41F13/0045—Electric driving devices

Definitions

  • the invention relates to a shaftless rotary printing machine according to the preamble of claim 1.
  • a newspaper offset rotary machine hereinafter referred to as a rotary printing press, generally consists of several producing units - called rotary - which can work simultaneously and independently of one another (maximum 10).
  • Each producing unit consists among other things of roller carriers for the paper rolls, pull rollers for pulling the paper web in and out of the printing towers, printing points, which are summarized as U- (two printing points), Y- (three printing points) or H printing units (four pressure points) work in one or more printing towers, auxiliary drives at the pressure points (e.g. for plate change) and the folder.
  • a rotation is generally controlled via several PLC systems, which in turn are managed by higher-level control centers.
  • the systems are networked with one another via serial bus systems.
  • a pressure point essentially consists of a rubber cylinder, a plate cylinder and a dyeing and dampening unit. One color can be printed on one side with each printing point. All printing points that work on a folder, that is, whose printed paper webs are guided on a folder, belong to a rotation.
  • the printing points in a machine are housed in printing towers; a maximum of eight pressure points in a tower (eight-high tower) - in the future also max. ten pressure points in one tower (Tens tower) aimed -. Up to twelve eight-high towers can work on one folder in one rotation.
  • FIG. 1 shows a conventional rotary printing machine with waves.
  • One, in some cases also two mechanical longitudinal shafts 2, which are coupled via gears 4 (eg bevel gear), as well as mechanical vertical shafts 6 in the pressure towers 8, 10, 12 enable the synchronous angle by rigid coupling within one rotation - All printing points 14 run in sync with one another and with a folder 16 or 18. Synchronicity is only ever necessary within one rotation.
  • the longitudinal shaft 2 runs through the entire machine and is usually driven by several main motors for reasons of torque distribution and flexibility.
  • the vertical shafts 6 or the printing units 20 are coupled in and out via mechanical couplings 22.
  • additional separating couplings 24 must be installed in the longitudinal shaft 2 if individual printing towers 8 or 10 or 12 are to work in different rotations.
  • Printing tower 8 and printing tower 10 can operate two rotations independently of one another - printing tower 8 on folder 16 and printing tower 10 and 12 on folder 18.
  • the setpoints for converters and their synchronization are specified via a very fast, serial fieldbus system.
  • the ⁇ ERCOS bus system is mainly used for this. This history can be found in the essay “Many attempts preceded the longitudinal shaftless machine drive", printed in the magazine “PRINT”, volume 39, 1994.
  • a rotary printing press is known from EP 0 567 741 A1, in which the cylinders and at least one folder are driven directly.
  • Several drives of the cylinders and their drive controllers are combined into pressure point groups which can be assigned to a paper web.
  • the pressure point groups are interconnected with the folder and with an operating and data processing unit via a data bus.
  • the individual drives of the cylinders and their drive controllers are connected via a fast bus system.
  • the pressure point groups get their position difference directly from the folder.
  • the higher-level control system is only responsible for the specification of setpoints, setpoint deviations and the processing of actual values.
  • the superordinate control system is connected to a pressure point group by means of the data bus, by means of a drive system and by means of a fast bus system.
  • the positioning of the individual drives in relation to the folder and relative to one another is regulated in the drive system.
  • the data and commands coming from the higher-level control system are adapted to the form required for the drive controller in the drive system.
  • Global control via the data bus is limited to the specification of setpoints, setpoint deviations and actual values as well as setpoint control.
  • the parameters for the fine adjustment of the individual drives are calculated separately in each pressure point group in the drive system.
  • the folder works by means of a control / parameterization bus signals for control, diagnosis and parameterization and by means of the synchronization bus only information that is intended to ensure the synchronous angular synchronism of the drives in one rotation is transmitted, the drive of each printing point receives all information that are necessary to operate the printing point.
  • Each drive can thus be regarded as the smallest complete unit of a shaftless rotary printing press, which can be put together for any rotation depending on a product to be printed.
  • the use of two separate buses running in parallel maintains the basic concept of a rotary machine according to FIG. 1, one of the two buses, namely the fast bus, replacing the mechanical shafts by implementing an electrical shaft.
  • the information guidance for controlling the drives of such a rotary printing press according to FIG. 1 is retained.
  • the flexible assignment of the printing points to several folding devices in a rotary printing press according to FIG. 1 is determined exclusively by the mechanics, with each gain in flexibility having to be bought through an additional outlay on mechanical components.
  • the flexible assignment of the printing order of the printing points to several folding devices is no longer disturbed, since each drive continues to receive the information for its operation by means of the control / parameterization bus and can easily be integrated into a drive concept by means of the synchronization bus.
  • the basis of this drive concept according to the invention is the strict separation between control / parameterization functionality and the function of the electrical shaft on the drive. In practice, this has the consequence that a controller can access the drive via a control / parameterization bus for control / parameterization tasks.
  • a device for generating a setpoint and a synchronization signal for the realization of the electrical shaft which device specifies the timing and the setpoints for synchronous angular synchronism of the drives via a synchronization bus.
  • the electrical shaft thus replaces the function of the synchronization of pressure points via the mechanics.
  • FIG. 1 shows a conventional rotary printing machine provided with shafts
  • FIG. 2 shows a shaftless rotary printing press with an electrical shaft
  • FIG. 3 shows the drive concept according to the invention in simplified form
  • FIG. 4 shows a redundantly designed embodiment of the drive concept according to the invention, wherein two connection examples of a bus switch are shown in FIG.
  • FIG. 2 shows a shaftless rotary printing press, consisting of two folders 16 and 18 and three printing towers 8, 10 and 12. These three printing towers 8, 10 and 12 each have two H printing units 20, each of four printing units ⁇ 14 exist.
  • Each printing point 14 consists essentially of a rubber cylinder 28, a plate cylinder 30 and a dyeing and dampening unit. With each printing point 14, a color can be printed on one page. All printing points 14 which work on a folder 16 or 18, i.e. their printed paper webs 32 and 34 or 36, 38 and 40 are fed onto the folder 16 or 18, belong to one rotation.
  • a maximum of twelve printing towers 8, 10 and 12, each with a maximum of eight printing points 14, can work on a folder 16 or 18 in one rotation.
  • Each printing point 14 in the rotary printing press is driven directly by a drive unit consisting of a three-phase motor with a corresponding converter.
  • the same also applies to the drive of the folders 16 and 18.
  • the mechanical coupling between the three-phase motor and the rubber cylinder 28 can be a direct coupling or a coupling via a toothed belt or a gear. A decision about the mechanical coupling essentially depends on the required dynamics of the drive.
  • the angular synchronism control of the pressure points 14 to each other or to the folder 16 or 18 takes place in each converter. Speed and torque control is subordinate to this.
  • the sine / cosine signals that are read are used in a detection circuit in the converter to approximately 4 million increments per revolution and are made available to the angular synchronism control as a high-resolution actual value.
  • a second encoder integrated in the motor is used for the speed and torque control.
  • a control / parameterization bus 42 and a synchronization bus 44 are provided in the shaftless rotary printing machine according to FIG. 2, of which only the synchronization bus 44 is shown in this illustration is.
  • Each drive of a pressure point 14 is linked to the synchronization bus 44.
  • the electric motor M of the drive of a pressure point is shown.
  • each drive can be combined with any other drive of the drive concept of the rotary printing press by means of the synchronizing bus 44 to form any rotation that is on a folder 16 or 18 operates, each of these drives being parameterized, controlled and monitored by means of the control / parameterization bus 42.
  • the drive concept according to the invention is shown in simplified form in FIG.
  • two drives are shown in more detail, which are connected on the one hand to the control / parameterization bus 42 and on the other hand to the synchronization bus 44.
  • the drive comprises two bus interfaces 46 and 48 (FIG. 4) for the synchronization bus 44, a bus interface for the parameterization / control bus, a converter device with an integrated technology function, e.g. for angular synchronism, and the electric motor M, which can be, for example, an asynchronous motor or a servo motor.
  • the synchronization bus 44 is designed as a ring bus and is connected to a device 50 for generating a setpoint and a synchronization signal.
  • Control / parameterization bus 42 is connected to a controller 52. This control controls, parameterizes and diagnoses the drive in synchronous operation as well as in island operation.
  • the device 50 which is superior to the drive units, and the controller 52 are integrated into the entire information exchange of the machine via a further serial bus system, which is often designed redundantly (system controller).
  • system controller which is often designed redundantly (system controller).
  • the synchronization of the individual drive units at the printing points 14 to one another or to the drive unit in the folder 16 or 18 takes place via the serial synchronizing bus 44.
  • the synchronizing bus 44 functionally replaces the mechanical longitudinal and vertical shafts 2 and 6 of the machine.
  • the device 50 specifies its individual position setpoint from each drive via the synchronization bus 44.
  • the setpoint value consists of the angle value of a master pointer and, in addition, an offset angle that is individual for each drive. Furthermore, the processing of the angular synchronism, speed and torque control of each drive is synchronized to a common starting point via the synchronization bus 44 by means of a synchronization signal, that is to say a special telegram to all participants (broadcast). Through strict time-cyclic repetition of this synchronization signal, all drives of a rotation are synchronized with one another.
  • the synchronization bus works according to the master-slave principle.
  • a device 50 superordinate to the drive units is the master station of the synchronization bus 44 (single master).
  • the drive units are the slave stations.
  • the synchronization bus 44 is constructed as a ring bus by means of optical fibers.
  • a maximum of 200 users can be connected to such a synchronization bus ring 54 or 56.
  • the performance is designed so that 100 participants can be supplied with individual setpoints every two milliseconds.
  • a device 50 is associated with each rotation in the machine, ie ultimately with each folder 16 or 18.
  • the folder 16 or 18 is thus, as in the previous solution with mechanical shafts, the station to which the printing points 14 are synchronized.
  • Drive units which are assigned to different devices 50 are not synchronized with one another.
  • the basis of the electrical wave is the creation of a central rotating master pointer.
  • an offset angle that is individual for each drive can be added to the leading pointer in the device 50.
  • the current position of this angle value (master pointer plus offset angle) is transmitted at a certain point in time in the timing of the synchronization signal of the synchronization bus 44 as a setpoint to the corresponding drive via the synchronization bus 44.
  • all drives are supplied with their individual angle value in one rotation.
  • Each drive follows its individual angle setpoint in position and speed (angular synchronism control).
  • the speed at which the master pointer rotates is determined from the specified web speed of the machine and the circumference of the pressure rollers.
  • the offset angle for each drive is essentially determined from the registration control.
  • the position of each rubber roller can be changed individually in relation to the other rubber rollers or the folder 16 or 18. This function eliminates the need for conventional registration rollers or register slides.
  • the strictly time-equidistant synchronization signal is transmitted as a special telegram to all participants (broadcast).
  • the time interval between two synchronization signals can be parameterized.
  • the scan cycles of the inverters for angular synchronism, speed and torque control are synchronized with this synchronization signal.
  • Each drive is controlled separately from the synchronization bus 44 via a second, serial bus system 42. From the control 52, one or more drives can be controlled, parameterized and controlled via the control / parameterization bus 42 be diagnosed.
  • Open and standardized field buses such as PROFIBUS-DP or else company-specific bus systems, such as the USS protocol or ARCNET, can be used as bus systems for this control / parameterization bus 42.
  • FIG. 4 shows a redundant embodiment of the drive concept of a shaftless rotary printing press according to the invention.
  • the plurality of pressure points 14 are numbered consecutively in order to understand this redundant embodiment.
  • Each printing point DS1, ..., DSn, DSn + i, ..., DSn + 4 has two interfaces 46 and 48 for the connection to the individual synchronization bus rings 54, 56 and 58.
  • the pressure points DS1, ..., DSn + 2 are integrated in the synchronization bus ring 54, but of these pressure points DS1, ..., DSn + 2 the pressure points DSn + 1 and DSn + 2 are not for this synchronization bus ring 54 ⁇ activated.
  • the activated bus points 46 and 48 are marked black, ie the assigned drive accepts the setpoint specification and the synchronization signal of the device 50.
  • the pressure points DS3,..., DSn + 4 are integrated in the synchronization bus Rmg 56, but are of these pressure points DS3, ..., DSn + 4 the pressure points DS3, DSn and DSn + 4 are not activated for this synchronization bus Rmg 56.
  • the synchronization bus ring 56 is not shown completely.
  • the synchronization bus ring 58 is not shown completely.
  • the pressure points DS1, ..., DSn work on the folder 16, whereas the pressure points DSn + 1, ..., DSn + 3 work on the folder 18.
  • a device 50 for generating a desired value and a synchronization signal is assigned to each folder 16 and 18.
  • the synchronization bus rings 54 and 56 are connected to the associated device 50 by means of a bus switch 60.
  • the illustration of the bus switch 60 shows that its input IE is wired directly to output 3A and input 3E to output IA.
  • the other inputs and outputs 2E, 4E and 2A, 4A are not wired together. With this number of inputs and outputs, 24 combinations can be created.
  • the bus switch 60 is only required for the implementation of the redundancy requirements for newspaper presses.
  • the main task of the bus switch 60 is to enable the synchronizing bus 44 to be routed so that a device 50 of one rotation can also be integrated in a synchronizing bus ring of another rotation in a simple manner.
  • a bus switch 60 is always directly assigned to a device 50.
  • FIGS. 4 and 5 show the principle of the flexible assignment of the drives and the interconnection of two separate synchronization bus rings 54 and 56 to form a single ring with a device 50.
  • a printing point for example the printing point DS3 in FIG. 4, is synchronized to the folder 16 during production. Without mechanical intervention, there must be the possibility of integrating this drive into an adjacent rotation for another production.
  • Each drive which is to run in angular synchronism with other drives via an electrical shaft, can be synchronized by two independent synchronization buses 44.
  • each drive has two bus interfaces 46 and 48.
  • This drive is integrated using the example of pressure point DS3. into the two synchronizing bus rings 54 and 56.
  • the drive can thus either run synchronously on the folder 16 via the device 50 or it can work in the synchronizing bus ring 56 as part of the second rotation (synchronously on the folding device 18) .
  • By parameterizing the drive it is determined from which device 50 the angle setpoint specification and synchronization takes place. With this mechanism, the machine operator can implement the assignment of a printing point to two folders 16 and 18 by simply changing the parameters on the drive.
  • the bus switch 60 is a component of the synchronizing bush 44 for dividing the line routing of the optical waveguide ring 54 or 56.
  • FIG. 5 shows two examples of the function of the switch 60.
  • the bus switch 60 is always assigned directly to a device 50 of a folder 16 or 18.
  • the solution principle is explained in the following example:
  • the rotary printing mechanism consists of three folders, of which the two folders 16 and 18 are shown for the first and second rotation.
  • the folder 16 fails in the first production.
  • the second production is shut down.
  • the two bus switches 60 are switched over to a different line routing.
  • all drives that were previously in the two separate Synchroni ⁇ ierbu ⁇ rings 54 and 56 are combined in a ring 56.
  • Production can now continue as an emergency operation.
  • the failed folding apparatus 16 or 18 can also be detached by a stand-by folding apparatus.
  • the synchronization bus ring 54 or 56 is placed by switching the switches 60 to a device of the stand-by apparatus.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Rotary Presses (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine wellenlose Rotationsdruckmaschine, umfassend eine Anzahl einzeln angetriebener Druckstellen (DS1, ..., DSn) und mindestens einen separat angetriebenen Falzapparat (16, 18). Erfindungsgemäss sind die Antriebe, die in einer Rotation auf einen Falzapparat (16 bzw. 18) arbeiten, mittels eines Steuer-/Parametrierbusses (42) mit einer Antriebssteuerung (52) und mittels eines parallel angeordneten Synchronisierbusses (44) mit einer Einrichtung (50) zur Generierung eines Sollwertes und eines Synchronisiersignales verbunden und die Antriebe sind jeweils mittels einer Busschnittstelle (46, 48) mit dem als Ringbus (54 bzw. 56) ausgebildeten Synchronisierbus (44) verbunden. Somit erhält man eine wellenlose Rotationsdruckmaschine, die so flexibel ist, dass deren Druckstellen (14) von Produktion zu Produktion ohne grossen Aufwand auf einen beliebigen Falzappparat (16, 18) synchronisiert werden können.

Description

Beschreibung
Wellenlose Rotationsdruckmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine wellenlose Rotations¬ druckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Zeitungsoffsetrotationsmaschine, im weiteren Rotations¬ druckmaschine bezeichnet, besteht in der Regel aus mehreren produzierenden Einheiten - Rotation genannt -, die gleichzei¬ tig und unabhängig voneinander arbeiten können (maximal 10) . Jede produzierende Einheit besteht unter anderem aus Rollen¬ trägern für die Papierrollen, Zugwalzen zum Ein- und Auszug der Papierbahn bei den Drucktürmen, Druckstellen, die zusam- mengefaßt als U- (zwei Druckstellen), Y- (drei Druckstellen) oder H-Druckwerke (vier Druckstellen) in einem oder mehreren Drucktürmen arbeiten, Hilfsantrieben an den Druckstellen (z.B. für Plattenwechsel) und dem Falzapparat.
Die Steuerung einer Rotation erfolgt in der Regel über mehre¬ re SPS-Systeme, die wiederum von übergeordneten Leitständen geführt werden. Um einen leistungsfähigen Datenaustausch zu ermöglichen, werden die Systeme über serielle Bussysteme mit¬ einander vernetzt.
Eine Druckstelle besteht im wesentlichen aus einem Gummizy¬ linder, einem Plattenzylinder und einem Färb- und Feuchtwerk. Mit jeder Druckstelle kann eine Farbe auf einer Seite ge¬ druckt werden. Alle Druckstellen, die auf einen Falzapparat arbeiten, d.h., deren bedruckte Papierbahnen auf einen Falz¬ apparat geführt werden, gehören zu einer Rotation. Die Druck¬ stellen in einer Maschine sind in Drucktürmen untergebracht; maximal acht Druckstellen in einem Turm (Achterturm) - zu¬ künftig auch max. zehn Druckstellen in einem Turm (Zehnerturm) angestrebt -. In einer Rotation können maximal bis zu zwölf Achtertürme auf einen Falzapparat arbeiten.
In der Figur 1 ist eine herkömmliche wellenbehaftete Rota- tionsdruckmaschine dargestellt. Eine, in manchen Fällen auch zwei mechanische Längswellen 2, die über Getriebe 4 (z.B. Ke¬ gelradgetriebe) gekoppelt sind, sowie mechanische Vertikal¬ wellen 6 in den Drucktürmen 8, 10, 12 ermöglichen durch star¬ re Kupplung innerhalb einer Rotation den synchronen Winkel- gleichlauf aller Druckstellen 14 untereinander sowie zu einem Falzapparat 16 bzw. 18. Synchronität ist immer nur innerhalb einer Rotation notwendig. Die Längswelle 2 durchläuft die ge¬ samte Maschine und wird in der Regel - aus Gründen der Momen¬ tenverteilung und der Flexibilität - von mehreren Hauptmoto- ren angetrieben. Das Ein- bzw. Auskoppeln der Vertikalwellen 6 bzw. der Druckwerke 20 erfolgt über mechanische Kupplungen 22. Weiterhin müssen zusätzliche Trennkupplungen 24 in die Längswelle 2 eingebaut werden, wenn einzelne Drucktürme 8 bzw. 10 bzw. 12 in unterschiedlichen Rotationen arbeiten sol- len. Durch Öffnen der Längswellenkupplung 26 zwischen dem
Druckturm 8 und dem Druckturm 10 können zwei Rotationen unab¬ hängig voneinander arbeiten - Druckturm 8 auf Falzapparat 16 und Druckturm 10 und 12 auf Falzapparat 18.
Die flexible Zuordnung der Druckstellen 14 auf mehrere Falz¬ apparate 16 und 18 wird ausschließlich von der Mechanik be¬ stimmt. Jeder Zugewinn an Flexibilität muß mit einem Mehrauf¬ wand an mechanischen Komponenten erkauft werden (höhere An¬ schaffungskosten der Maschine) .
Nachteile der konventionellen Antriebslösung mit mechanischen Wellen:
- aufwendige und teuere Mechanik (Getriebe, Kupplungen) - geringe Flexibilität bei der Produktion - begrenzte Genauigkeit der Druckbilder durch Getriebespiel, Torsion der Wellen, Fertigungstoleranzen der mechanischen Komponenten, z.B. bei Zeitungsrotationen ± 50μm im Druck
- Schwingungsneigung durch niedrige mechanische Eigenfre- quenzen
- hoher Aufwand bei Wartung der Mechanik und bei der Inbe¬ triebsetzung.
Seit mehr als 30 Jahren gibt es im Bereich der Druckmaschi- nenentwicklung immer wieder Bestrebungen, die Synchronisation der Antriebskomponenten über mechanischen Wellen durch eine elektrische Welle zu ersetzen. Dies erfolgt einhergehend mit der Substitution der Gleichstromtechnik durch die Drehstrom¬ technik. Bereits in den 60er und 70er Jahren wurden in den Entwicklungsabteilungen der Druckmaschinenhersteller Wifag, MAN Roland in Zusammenarbeit mit Elektrofirmen mehrere Ver¬ suche unternommen, bei Tiefdruckmaschinen die längswellenlose Antriebstechnik einzuführen. Im Tiefdruckmaschinenbau ist man jedoch über das Verεuchsstadium nicht hinausgekommen. Erst Anfang der 90er Jahre wurde das Thema diesmal im Bereich der
Rollenoffsetmaschinen für den Zeitungsdruck wieder aufge¬ griffen. Der japanische Rotationsmaschinenhersteller Hamada Printing Press Co. Ltd. entwickelte eine Maschine ausschlie߬ lich mit Drehstrommotoren für jeden Druckzylinder und jede Zugwalze. Die Maschine besaß keine Längswelle und keine Regi¬ sterwalzen mehr.
Seit einigen Jahren gibt es bei den Zeitungsrotationen zuneh¬ mende Aktivitäten, die mechanische Wellen, Getriebe und Kupp- lungen durch eine Antriebslösung mit Einzelantrieb und Syn¬ chronisation dieser über eine elektrische Welle zu ersetzen. Die Firma ABB hat in Kooperation mit der Firma Wifag auf der IFRA '94 in München eine wellenlose Rotationsdruckmaschine vorgestellt. In dieser Achterturmmaschine wurden dazu alle Druckstellen mit je einem Drehstrommotor versehen, ebenso al- le Zugwalzen und der Falzapparat. Alle Längs- und Stehwellen mit Kegelradgetriebe und Kupplung können dadurch entfallen, wodurch Drehschwingungen weitgehend vermieden werden. Die einzelnen Antriebselemente einer Rotation sind nur durch eine schnelle Datenleitung - eine elektrische Welle - miteinander verbunden. Die Gleichlaufregelung erfolgt dezentral im Um¬ richter. Die Vorgabe der Sollwerte für Umrichter sowie deren Synchronisierung erfolgt dabei über ein sehr schnelles, se¬ rielles Feldbussystem. Dabei wird vorwiegend das ΞERCOS-Bus- system verwendet. Diese Historie ist in dem Aufsatz "Dem längswellenlosen Maschinenantrieb gingen viele Versuche vor¬ aus", abgedruckt in der Zeitschrift "PRINT", Band 39, 1994, nachzulesen.
Die Zeitungsrotationen sind die Trendsetter in der Druckindu¬ strie und somit die Wegbereiter für die Einführung neuer An¬ triebskonzepte. Technologien, die sich hier bewähren, werden auch Eingang finden in andere Druckbereiche, wie Illustra- tions-, Tief-, Verpackungsdruck usw..
Trends in der Druckindustrie:
- höhere Flexibilität (Mischproduktion, zielgruppenorien- tierte Produkte)
- höhere Produktivität (kürzere Rüstzeiten, höhere Produk- tionsgeschwindigkeit, weniger Makulatur)
- höhere Druckqualität (Langzeitkonstanz und höhere Genau¬ igkeit < ± 20 μm im Druck)
- bessere Wirtschaftlichkeit (geringere Betriebskosten)
- geringere Anschaffungskosten der Maschine
Aus der EP 0 567 741 AI ist eine Rotationsdruckmaschine be¬ kannt, bei der die Zylinder und mindestens ein Falzapparat direkt angetrieben werden. Jeweilε mehrere Antriebe der Zy¬ linder und deren Antriebsregler sind zu Druckstellengruppen zusammengefaßt, welche auf eine Papierbahn zuordenbar sind. Die Druckstellengruppen sind untereinander mit dem Falzap¬ parat und mit einer Bedienungs- und Datenverarbeitungseinheit über einen Datenbus verbunden. Innerhalb der Druckstellen¬ gruppe sind die Einzelantriebe der Zylinder und deren An- triebsregler über ein schnelles Bussystem verbunden. Die Druckstellengruppen beziehen ihre Positionsdifferenz direkt vom Falzapparat. Das übergeordnete Leitsystem ist nur noch für die Vorgabe von Sollwerten, Sollwertabweichungen und die Verarbeitung von Istwerten verantwortlich. Das übergeordnete Leitsystem ist mittels des Datenbusses, mittels eines An¬ triebssystems und mittels eines schnellen Bussystems mit einer Druckstellengruppe verbunden. Im Antriebssystem wird die Positionierung der Einzelantriebe in Relation zum Falz¬ apparat sowie relativ zueinander geregelt. Zusätzlich wird im Antriebssystem die Anpassung der vom übergeordneten Leitsy¬ stem kommenden Daten und Befehle an die für die Antriebsreg- ler benötigte Form vorgenommen. Die globale Regelung über den Datenbus beschränkt sich auf eine Vorgabe von Sollwerten, Sollwertabweichungen und Istwerten sowie die Sollwertführung. Die Berechnung der Parameter für die Feinjustierung der Ein¬ zelantriebe wird in jeder Druckstellengruppe separat im An- triebssystem vorgenommen.
Bei dieser Rotationsdruckmaschine können durch die Aufspal- tung des gesamten Leitsystems in ein übergeordnetes Leitsy¬ stem und autonome Druckstellengruppen nur die Druckstellen- gruppen als Ganzes von einem Falzapparat bzw. von einem an¬ deren Falzapparat geführt werden. Es ist jedoch nicht mög¬ lich, einzelne Druckstellen, die bei einer Produktion auf einen Falzapparat synchronisiert sind, in eine andere Pro¬ duktion, die in einer anderen Rotation läuft und die auf einem zweiten Falzapparat synchronisiert sind, einzubinden. Somit ist die Flexibilität dieses Antriebskonzeptes be¬ schränkt. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Antriebs- konzept für eine wellenlose Rotationsdruckmaschine anzugeben, das so flexibel ist, daß deren Druckstellen von Produktion zu Produktion auf einen beliebigen Falzapparat synchronisiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kenn¬ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Dadurch, daß jedem Antrieb, der in einer Rotation auf einen
Falzapparat arbeitet, mittels eines Steuer-/Parametrierbusses Signale zur Steuerung, Diagnose und Parametrierung und mit¬ tels des Synchronisierbusses ausschließlich Informationen, die den synchronen Winkelgleichlauf der Antriebe in einer Rotation sicherstellen sollen, übertragen werden, erhält der Antrieb einer jeden Druckstelle alle Informationen, die zum Betrieb der Druckstelle nötig sind. Somit kann jeder Antrieb als kleinste vollständige Einheit einer wellenlosen Rota¬ tionsdruckmaschine betrachtet werden, die in Abhängigkeit eines zu druckenden Produktes zu einer beliebigen Rotation zusammengestellt werden können. Durch die Verwendung von zwei getrennten parallel geführten Bussen bleibt das Grundkonzept einer Rotationsmaschine gemäß Figur 1 erhalten, wobei einer der beiden Busse, nämlich der schnelle Bus, die mechanischen Wellen durch die Realisierung einer elektrischen Welle er¬ setzt. Die Informationsführung zur Steuerung der Antriebe einer derartigen Rotationsdruckmaschine gemäß Figur 1 bleibt erhalten.
Die flexible Zuordnung der Druckstellen auf mehrere Falzappa¬ rate bei einer Rotationsdruckmaschine gemäß Figur 1 wird aus¬ schließlich von der Mechanik bestimmt, wobei jeder Zugewinn an Flexibilität durch einen Mehraufwand an mechanischen Kom¬ ponenten erkauft werden mußte. Bei der erfindungsgemaßen Aus- führungsform einer wellenlosen Rotationsdruckmaschine wird die flexible Zuordnung der Druckordnung der Druckstellen auf mehrere Falzapparate nicht mehr gestört, da jeder Antrieb mittels des Steuer-/Parametrierbusses weiterhin die Informa¬ tion für seinen Betrieb erhält und mittels des Synchronisier- busses in ein Antriebskonzept ohne weiteres eingebunden wer¬ den kann.
Basis dieses erfindungsgemäßen Antriebskonzeptes ist die strikte Trennung zwischen Steuer-/Parametrierungsfunktionali- tat und der Funktion der elektrischen Welle am Antrieb. Um¬ gesetzt in die Praxis hat dies zur Folge, daß für Steuer-/ Parametrierungsaufgaben eine Steuerung über einen Steuer-/ Parametrierbus auf den Antrieb zugreifen kann. Parallel dazu existiert für die Realisierung der elektrischen Welle eine Einrichtung zur Generierung eines Sollwertes und eines Syn- chronisiersignales, die über einen Synchronisierbus, den Zeittakt und die Sollwerte für einen synchronen Winkelgleich¬ lauf der Antriebe vorgibt. Die elektrische Welle ersetzt so¬ mit eins zu eins die Funktion der Synchronisierung von Druck- stellen über die Mechanik.
Folgende Vorteile ergeben sich durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung:
- Übersichtlichkeit und einfachere Handhabung des Antriebs im Synchronbetrieb (= Druckstelle ist eingekuppelt und läuft synchron) und im Inselbetrieb (= Druckstelle ist z.B. für Einrichtarbeiten aus einer laufenden Rotation ausgekuppelt) . Der Antrieb kann jederzeit auch ohne Be- trieb des Synchronisierbusses gesteuert, parametriert und diagnostiziert werden.
- über den Synchronisierbus werden ausschließlich die Infor¬ mationen übertragen, die den synchronen Winkelgleichlauf der Antriebe in einer Rotation sicherstellen. Es werden keine Steuerungs- oder Parametrierungsdaten übertragen. Damit können mehr als 100 Antriebe in einer Rotation min¬ destens alle zwei Millisekunden mit individuellen Informa¬ tionen versorgt werden.
Bei einer vorteilhaften wellenlosen Rotationsdruckmaschine mit mehreren angetriebenen Druckstellen, von denen einige auf einen ersten Falzapparat und die anderen auf einen zweiten Falzapparat synchronisiert sind, sind wenigstens einige von den in einer ersten Rotation arbeitenden Druckstellen jeweils mittels einer zweiten Busschnittstelle mit dem Synchronisier¬ bus der zweiten Rotation verbunden, wobei in den als Ringbus¬ se ausgebildeten Synchronisierbussen jeweils eine Busweiche angeordnet ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, daß bei Aus- fall eines Falzapparates einer Rotation die Druckstellen die¬ ser Rotation einfach und ohne zeitliche Verzögerung auf einen benachbarten Falzapparat arbeiten können. Durch die Verwen¬ dung von Busweichen besteht die Möglichkeit, alle Druckstel¬ len einer Rotation, die mittels eines Synchronisierbusses miteinander verbunden sind, in einen Synchronisierbus-Ring einer anderen Rotation einzubinden. Dadurch werden die Redun¬ danzanforderungen bei Rotationsdruckmaschinen auf eine ein¬ fache Weise gelöst, wobei im Störungsfall die Produktion ohne große zeitliche Verzögerung zumindest im Notbetrieb aufrecht- erhalten werden kann.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der Ausführungsbeispiele einer wellenlosen Rotationsdruckmaschine schematisch veranschaulicht sind.
Figur 1 zeigt eine herkömmliche, mit Wellen versehene Rota¬ tionsdruckmaschine,
Figur 2 ist eine wellenlose Rotationsdruckmaschine mit elek¬ trischer Welle dargestellt, in Figur 3 ist das erfindungsgemäße Antriebskonzept vereinfacht dargestellt, die Figur 4 zeigt eine redundant ausgebildete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebskonzeptes, wobei in Figur 5 zwei Verschaltungsbeispiele einer Busweiche darge¬ stellt sind.
Die Figur 2 zeigt eine wellenlose Rotationsdruckmaschine, be¬ stehend aus zwei Falzapparaten 16 und 18 und drei Drucktürmen 8, 10 und 12. Diese drei Drucktürme 8, 10 und 12 weisen je¬ weils zwei H-Druckwerke 20 auf, die jeweils aus vier Druck¬ stellen 14 bestehen. Jede Druckstelle 14 besteht im wesentli¬ chen aus einem Gummizylinder 28, einem Plattenzylinder 30 und einem Färb- und Feuchtwerk. Mit jeder Druckstelle 14 kann eine Farbe auf einer Seite gedruckt werden. Alle Druckstellen 14, die auf einen Falzapparat 16 bzw. 18 arbeiten, d.h., de¬ ren bedruckte Papierbahnen 32 und 34 bzw. 36, 38 und 40 auf den Falzapparat 16 bzw. 18 geführt werden, gehören zu einer Rotation. In einer Rotation können maximal bis zu zwölf Drucktürme 8, 10 und 12 mit jeweils maximal acht Druckstellen 14 auf einen Falzapparat 16 bzw. 18 arbeiten.
Jede Druckstelle 14 in der Rotationsdruckmaschine wird durch eine Antriebseinheit, bestehend aus einem Drehstrommotor mit entsprechendem Umrichter, direkt angetrieben. Entsprechendes gilt auch für den Antrieb der Falzapparate 16 und 18. Dabei kann die mechanische Kopplung zwischen Drehstrommotor und Gummizylinder 28 eine direkte oder eine Kopplung über einen Zahnriemen oder ein Getriebe sein. Eine Entscheidung über die mechanische Kopplung hängt im wesentlichen von der geforder¬ ten Dynamik des Antriebs ab. Die Winkelgleichlaufregelung der Druckstellen 14 zueinander bzw. zum Falzapparat 16 bzw. 18 erfolgt in jedem Umrichter. Hier ist eine Drehzahl- und Mo¬ mentenregelung unterlagert. Um die geforderten Genauigkeiten von ± 20 um bei 1 m Zylinderumfang zwischen den einzelnen Druckstellen 14 (Umfangsregister) und den Druckstellen 14 zum Falzapparat 16 bzw. 18 (Schnittregister) von ± 50 μm zu er¬ füllen, werden Encoder mit beispielsweise 2048 Sinus-/Cosi- nussignalen verwendet. Die Erfassung des Lageistwertes der Gummiwalze 28 erfolgt durch einen Encoder, der direkt am Zylinder angebaut ist. Damit haben Fehler, die bei der mecha¬ nischen Kopplung Motorwelle-Gummizylinder 28 auftreten kön¬ nen, keinen Einfluß auf das Istwertsignal für die Winkel¬ gleichlaufregelung.
Die eingelesenen Sinus-/Cosinussignale werden in einer Erfas¬ sungsschaltung im Umrichter auf ca. 4 Millionen Inkremente pro Umdrehung eingesetzt und der Winkelgleichlaufregelung als hochauflösender Istwert zur Verfügung gestellt. Für die Dreh- zahl- und Momentenregelung wird ein zweiter, im Motor inte¬ grierter Encoder benutzt.
Anstelle der mechanischen Längswelle 2, der Getriebe 4 und der Vertikalwellen 6 der Rotationsdruckmaschine gemäß Figur 1 ist bei der wellenloεen Rotationsdruckmaschine gemäß Figur 2 ein Steuer-/Parametrierbus 42 und ein Synchronisierbus 44 vorgesehen, von denen in dieser Darstellung nur der Synchro¬ nisierbus 44 dargestellt ist. Jeder Antrieb einer Druckstelle 14 ist mit dem Synchronisierbus 44 verknüpft. Vom Antrieb einer Druckstelle ist wegen der Übersichtlichkeit nur der Elektromotor M dargestellt.
Bei einem Vergleich des bekannten Antriebssystems einer Rota¬ tionsdruckmaschine (Figur 1) mit einem erfindungsgemäßen An- triebskonzept einer Rotationsdruckmaschine (Figur 2) ist zu erkennen, daß die mechanischen Wellen 2 und 6 durch den Syn¬ chronisierbus 44 ersetzt worden sind, wobei sich am Antriebs¬ konzept nichts geändert hat. Mit dem Wegfall der Wellen 2 und 6 sind für jede Druckstelle 14 Einzelantriebe vorgesehen, die mittels des Steuer-/Parametrierbusses 42 mit Information ver- sorgt werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, jeden Einzel- antrieb zu parametrieren und zu steuern, auch wenn zwischen diesen Einzelantrieben keine elektrische Welle existiert.
Durch die strikte Trennung von Steuer-/Parametrierungsfunk- tionen und der Funktion der elektrischen Welle kann jeder An¬ trieb beliebig mit jedem anderen Antrieb des Antriebskonzep¬ tes der Rotationsdruckmaschine mittels des Synchronisierbus¬ ses 44 zu einer beliebigen Rotation zusammengefaßt werden, der auf einen Falzapparat 16 bzw. 18 arbeitet, wobei jeder dieser Antriebe mittels des Steuer-/Parametrierbusseε 42 pa- rametriert, gesteuert und überwacht wird.
In der Figur 3 ist das erfindungsgemäße Antriebskonzept ver- einfacht dargestellt. Dazu sind zwei Antriebe näher darge¬ stellt, die einerseits an den Steuer-/Parametrierbus 42 und andererseits an den Synchronisierbus 44 angeschlossen sind. Der Antrieb umfaßt zwei Busschnittstellen 46 und 48 (Figur 4) für den Synchronisierbus 44, eine Busschnittstelle für den Parametrier/Steuerbus, ein Stromrichtergerät mit integrierter Technologiefunktion, z.B. für Winkelgleichlauf, und den Elek¬ tromotor M, der beispielsweise ein Asynchronmotor oder ein Servomotor sein kann. Der Synchronisierbus 44 ist als Ringbus ausgeführt und mit einer Einrichtung 50 zur Generierung eines Sollwertes und eines Synchronisiersignals verbunden. Der
Steuer-/Parametrierbus 42 ist mit einer Steuerung 52 verbun¬ den. Diese Steuerung steuert, parametriert und diagnostiziert den Antrieb im synchronen Betrieb genauso wie im Insel- betrieb. Die, den Antriebseinheiten übergeordnete Einrichtung 50, sowie die Steuerung 52 sind über ein weiteres serielles Bussystem, das oftmals redundant ausgeführt ist, in den gesamten Informationsaustausch der Maschine eingebunden (Anlagensteuerung) . Die Synchronisierung der einzelnen Antriebseinheiten an den Druckstellen 14 aufeinander bzw. zur Antriebseinheit im Falz¬ apparat 16 bzw. 18 erfolgt über den seriellen Synchronisier¬ bus 44. Der Synchronisierbus 44 ersetzt funktional die mecha- nischen Längs- und Vertikalwellen 2 und 6 der Maschine. Über den Synchronisierbus 44 wird von der Einrichtung 50 aus jedem Antrieb sein individueller Lagesollwert vorgegeben. Der Soll¬ wert besteht aus dem Winkelwert eines Leitzeigers und additiv aus einem für jeden Antrieb individuellen Versatzwinkel. Wei- terhin wird über den Synchronisierbus 44 durch ein Synchroni¬ siersignal, d.h. durch ein spezielles Telegramm an alle Teilnehmer (Broadcast) , die Bearbeitung der Winkelgleich¬ lauf-, Drehzahl- und Momentenregelung jedes Antriebs auf einen gemeinsamen Startpunkt synchronisiert. Durch strenge zeitzyklische Wiederholung dieses Synchronisiersignals erhält man eine Synchronisation aller Antriebe einer Rotation zu¬ einander.
Der Synchronisierbus arbeitet nach dem Master-Slave-Prinzip. Eine den Antriebseinheiten übergeordnete Einrichtung 50 ist die Master-Station des Synchronisierbusses 44 (Single-Ma¬ ster) . Die Antriebseinheiten sind die Slave-Stationen . Der Synchronisierbus 44 wird als Ringbus mittels Lichtwellenlei- ter aufgebaut. An einem derartigen Synchronisierbus-Ring 54 bzw. 56 können maximal 200 Teilnehmer angeschlossen werden. Die Performance ist so ausgelegt, daß 100 Teilnehmer alle zwei Millisekunden mit individuellen Sollwerten versorgt wer¬ den können. Jeder Rotation in der Maschine, d.h. letztendlich jedem Falzapparat 16 bzw. 18, ist eine Einrichtung 50 zuge- ordnet. Der Falzapparat 16 bzw. 18 ist somit, wie bei der bisherigen Lösung mit mechanischen Wellen auch, die Station, auf die Druckstellen 14 synchronisiert werden. Antriebsein¬ heiten, die unterschiedlichen Einrichtungen 50 zugeordnet sind, sind nicht aufeinander synchronisiert. Grundlage der elektrischen Welle ist die Erzeugung eines zentralen rotierenden Leitzeigers. Zusätzlich kann in der Einrichtung 50 ein für jeden Antrieb individueller Versatz- winkel auf den Leitzeiger addiert werden. Die jeweils aktuel- le Position dieses Winkelwertes (Leitzeiger plus Versatz¬ winkel) wird zu einem bestimmten Zeitpunkt im Zeittakt des Synchronisiersignals des Synchronisierbusses 44 als Sollwert an den ensprechenden Antrieb über den Synchronisierbus 44 übertragen. Innerhalb der Buszykluszeit (= Zeit zwiεchen zwei Synchronisiersignalen) werden alle Antriebe in einer Rotation mit ihrem individuellen Winkelwert versorgt. Jeder Antrieb folgt seinem individuellen Winkelsollwert in Position und Ge¬ schwindigkeit (Winkelgleichlaufregelung) . Die Geschwindig¬ keit, mit der der Leitzeiger rotiert, wird auε der vorgegebe- nen Bahngeschwindigkeit der Maschine und dem Umfang der Druckwalzen ermittelt.
Der Versatzwinkel für jeden Antrieb wird im wesentlichen aus der Regiεtrierregelung ermittelt. Über den Versatzwinkel kann jede Gummiwalze in ihrer Position gegenüber den anderen Gum¬ miwalzen bzw. dem Falzapparat 16 bzw. 18 individuell verän¬ dert werden. Durch diese Funktion können die herkömmlichen Registrierwalzen bzw. Registerschlitten entfallen.
Daε streng zeitäquidistante Synchroniεierεignal wird als ein spezielleε Telegramm an alle Teilnehmer (Broadcaεt) übertra¬ gen. Der zeitliche Abstand zwischen zwei Synchronisiersigna¬ len ist parametrierbar. Die Abtastzyklen der Umrichter für die Winkelgleichlauf-, Drehzahl- und Momentenregelung werden auf dieses Synchronisiersignal synchronisiert.
Die Steuerung eines jeden Antriebes erfolgt losgelöst vom Synchronisierbus 44 über ein zweites, serielleε Bussystem 42. Von der Steuerung 52 aus können über den Steuer-/Parametrier- bus 42 ein oder mehrere Antriebe gesteuert, parametriert und diagnostiziert werden. Als Bussysteme für diesen Steuer-/ Parametrierbus 42 können offene und standardisierte Feld¬ busse, wie PROFIBUS-DP oder auch firmenspezifische Bussy¬ steme, wie USS-Protokoll oder ARCNET, benutzt werden.
In der Figur 4 ist eine redundant ausgebildete Ausführungs- form des erfindungsgemäßen Antriebskonzeptes einer wellenlo¬ sen Rotationsdruckmaschine dargestellt. Bei dieser Darstel¬ lung sind die mehreren Druckstellen 14 zum Verständnis dieser redundant ausgebildeten Ausführungsform durchnumeriert. Jede Druckstelle DS1, ... ,DSn,DSn+i, ... ,DSn+4 weist zwei Schnitt¬ stellen 46 und 48 für die Anbindung an die einzelnen Synchro¬ nisierbus-Ringe 54, 56 und 58 auf. Die Druckstellen DS1,..., DSn+2 sind im Synchronisierbus-Ring 54 eingebunden, jedoch sind von diesen Druckstellen DS1, ... ,DSn+2 die Druckstellen DSn+l und DSn+2 nicht für diesen Synchronisierbus-Ring 54 ak¬ tiviert. Die aktivierten Buεschmttstellen 46 und 48 sind schwarz ausgezeichnet, d.h., der zugeordnete Antrieb akzep¬ tiert die Sollwertvorgabe und das Synchronisiersignal der Einrichtung 50. Die Druckstellen DS3, ... ,DSn+4 sind im Syn- chronisierbus-Rmg 56 eingebunden, jedoch sind von diesen Druckstellen DS3, ... ,DSn+4 die Druckstellen DS3 ,DSn und DSn+4 nicht für diesen Synchronisierbus-Rmg 56 aktiviert. Wie die¬ ser Darstellung zu entnehmen lεt, ist der Synchronisierbus- Ring 56 nicht vollständig dargestellt. Ebenso ist der Syn¬ chronisierbus-Ring 58 nicht vollständig dargestellt. Die Druckstellen DSl,...,DSn arbeiten auf den Falzapparat 16, wo¬ gegen die Druckstellen DSn+l, ... ,DSn+3 auf den Falzapparat 18 arbeiten.
Jedem Falzapparat 16 und 18 ist eine Einrichtung 50 zur Gene¬ rierung eines Sollwertes und eines Synchronisiersignalε zu¬ geordnet. Die Anbindung der Synchronisierbus-Ringe 54 und 56 an die zugehörige Einrichtung 50 erfolgt mittels einer Bus- weiche 60. Der Darstellung der Busweiche 60 ist zu entnehmen, daß sein Eingang IE mit dem Ausgang 3A und der Eingang 3E mit dem Ausgang IA direkt verdrahtet ist. Die anderen Ein- und Ausgänge 2E, 4E und 2A, 4A sind nicht miteinander verdrahtet. Mit dieser Anzahl von Ein- und Ausgängen können 24 Kombinationen hergestellt werden. Die Busweiche 60 wird ausschließlich für die Realisierung der Redundanzforderungen bei Zeitungsrotationen benötigt. Die Busweiche 60 hat im wesentlichen die Aufgabe, eine Leitungsführung des Synchro- niεierbuεεeε 44 zu ermöglichen, damit auf einfache Weiεe eine Einrichtung 50 einer Rotation auch in einen Synchronisierbus- Ring einer anderen Rotation eingebunden werden kann. Eine Busweiche 60 ist immer direkt einer Einrichtung 50 zugeord¬ net.
Wie bereits erwähnt, liegt die Erfüllung der Anforderungen, die eine Zeitungsrotation in punkto Flexibilität und Redun¬ danz stellt, in der Konzeption des seriellen Bussystems, mit dem die elektrische Welle realisiert wird. Die Figuren 4 und 5 zeigen das Prinzip der flexiblen Zuordnung der Antriebe sowie das Zusammenschalten von zwei getrennten Synchroni¬ sierbus-Ringen 54 und 56 zu einem einzigen Ring mit einer Einrichtung 50.
Flexibilität : Eine Druckstelle, beiεpielsweise die Druckstelle DS3 in Figur 4, ist während einer Produktion auf den Falzapparat 16 syn- chroniεiert. Ohne mechanischen Eingriff muß die Möglichkeit bestehen, diesen Antrieb für eine andere Produktion in eine benachbarte Rotation einzubinden.
Jeder Antrieb, der über eine elektrische Welle mit anderen Antrieben winkelsynchron laufen soll, kann von zwei voneinan¬ der unabhängigen Synchronisierbussen 44 synchronisiert wer¬ den. Dazu hat jeder Antrieb zwei Busschnittstellen 46 und 48. Am Beispiel der Druckstelle DS3 ist dieser Antrieb eingebun- den in die beiden Synchronisierbus-Ringe 54 und 56. Damit kann der Antrieb entweder über die Einrichtung 50 synchron auf den Falzapparat 16 laufen oder er kann im Synchronisier¬ bus-Ring 56 als Teil der zweiten Rotation (synchron auf Falz- apparat 18) arbeiten. Durch Parametrierung am Antrieb wird festgestellt, von welcher Einrichtung 50 die Winkelsollwert¬ vorgabe und Synchroniεierung erfolgt. Mit diesem Mechanismus kann der Maschinenbetreiber durch einfache Parameterumschal- tung am Antrieb die Zuordnung einer Druckstelle auf zwei Falzapparate 16 und 18 realisieren.
Die Einεchränkung auf zwei Einrichtungen 50, und εomit auf zwei Falzapparate 16 und 18, ist praktisch ausreichend. Eine Synchronisation auf einen dritten Falzapparat erfolgt nur bei Störung einer Rotation, d.h. bei Ausfall eines Falzapparates 16 bzw. 18, und wird durch das Redundanzkonzept mit der Bus¬ weiche 60 abgedeckt.
Redundanz: Bei Ausfall eines Falzapparates 16 bzw. 18 muß für die Auf¬ rechterhaltung der Produktion ein Notbetrieb in der Form ge¬ fahren werden, daß alle Druckstellen dieser ersten bzw. zwei¬ ten Rotation auf einen benachbarten Falzapparat 18 bzw. 16 oder einen "stand-by"-Falzapparat geführt werden können. Für einen solchen Notbetrieb müssen sowohl die mechanischen Vor¬ kehrungen getroffen sein (Möglichkeit der Papierbahnführung) , als auch die steuerungstechnischen Möglichkeiten bestehen. Die Realisierung eineε εolchen Notbetriebε stellt an das Kon¬ zept der elektrischen Welle die folgenden Forderungen: Mit Ausfall des Falzapparateε 16 bzw. 18 verliert auch die Ein¬ richtung 50 deε Synchroniεierbus-Rmges 54 bzw. 56 seine Funktion. Sollen alle Antriebe dieser ersten bzw. zweiten Ro¬ tation auf einen anderen Falzapparat 18 bzw. 16 gelegt wer¬ den, so muß der Synchronisierbuε-Rmg 54 bzw. 56 einer neuen Einrichtung 50 deε neuen Falzapparates 18 bzw. 16 zugeordnet werden. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mittels der Buswei¬ che 60.
Die Busweiche 60 ist eine Komponente des Synchronisierbuεseε 44 zur Aufteilung der Leitungεführung des Lichtwellenleiter- Rings 54 bzw 56.
Die Figur 5 zeigt zwei Beispiele der Funktion der Weiche 60. Die Busweiche 60 ist immer direkt einer Einrichtung 50 eines Falzapparates 16 bzw. 18 zugeordnet. Daε Loεungsprinzip wird am nachfolgenden Beiεpiel erläutert:
Ausgehend von der Konεtellation in Figur 4 beεteht die Rota- tionεdruckmaεchme aus drei Falzapparaten, von denen die bei- den Falzapparate 16 und 18 für die erste und zweite Rotation abgebildet sind. Der Falzapparat 16 fällt in der ersten Pro¬ duktion aus. Die zweite Produktion wird stillgesetzt. Die beiden Busweichen 60 werden gemäß Figur 5 auf eine andere Leitungsführung umgeεchaltet. Dadurch werden alle Antriebe, die vorher in den beiden getrennten Synchroniεierbuε-Ringen 54 und 56 waren, in einem Ring 56 zusammengefaßt. Die Produk¬ tion kann nun als Notbetrieb weitergefahren werden. In glei¬ cher Weise kann anεtelle der Einbindung der Antriebe in einem Synchroniεierbuε-Rmg 54 bzw. 56 auch die Ablöεung deε ausge- fallenen Falzapparateε 16 bzw. 18 durch einen Stand-by-Falz- apparat erfolgen. In diesem Fall wird der Synchronisierbus- Ring 54 bzw. 56 durch das Umschalten der Weichen 60 auf eine Einrichtung deε Stand-by-Apparateε gelegt .

Claims

Patentansprüche
1. Wellenlose Rotationsdruckmaschine, umfassend eine Anzahl einzeln angetriebener Druckstellen (DS1, ... ,DSn) , wobei die Antriebe mit stromrichtergespeisten Elektromotoren erfolgen, und mindestens einen separat angetriebenen Falzapparat (16) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die An¬ triebe, die in einer Rotation auf einen Falzapparat (16) ar¬ beiten, mittels eines Steuer-/Parametrierbusεeε (42) mit einer Antriebssteuerung (52) und mittels eines parallel ange¬ ordneten Synchronisierbusseε (44) mit einer Einrichtung (50) zur Generierung eineε Sollwerteε und eineε Synchroniεiersi- gnaleε verbunden sind und daß die Antriebe jeweils mittels einer Busschnittεtelle (46,48) mit dem alε Ringbuε (54,56) ausgebildeten Synchronisierbus (44) verbunden sind.
2. Wellenlose Rotationsdruckmaεchine nach Anspruch 1 mit weiteren angetriebenen Druckstellen (DSn+l, ... ,DSn+4) und einem weiteren separat angetriebenen Falzapparat (18), wobei die Antriebe dieser weiteren Druckstellen (DSn+i, ... ,DSn+4) auf den weiteren Falzapparat (18) arbeiten, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die weiteren Antriebe mittels des Steuer-/Parametrierbuεses (42) mit der Antriebs¬ steuerung (52) und mittels eines weiteren parallel angeordne- ten Synchronisierbusses (44) mit einer weiteren Einrichtung (50) zur Generierung eines Sollwertes und eines Synchroni¬ siersignales verbunden sind, daß die Antriebe der Druckstel¬ len (DS1, ... ,DSn+4) jeweils mit zwei Busschnittεtellen (46, 48) verεehen sind, daß die in einer Rotation auf einen Falz- apparat (16 bzw. 18) arbeitenden Druckstellen (DSl,...,DSn bzw. DSn+l, ... ,DSn+3) jeweils mittels der ersten bzw. zweiten Busschnittstelle (46,48) mit dem ersten bzw. zweiten als Ringbus (54,56) ausgebildeten Synchronisierbus (44) verbunden sind, daß jeder als Ringbus (54,56) ausgebildete Synchroni- sierbus (44) mittelε einer Buεweiche (46,48) mit einer Ein- richtung (50) verbunden ist und daß wenigstens ein Teil der angetriebenen Druckstellen (DS3, ... ,DSn+2) mit beiden als Ringbusse (54,56) ausgebildeten Synchronisierbussen (44) ver¬ knüpft ist.
3. Wellenlose Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Steuer-/Parametrierbus (42) ein offener Feldbuε vorgese¬ hen ist.
4. Wellenlose Rotationsdruckmaεchine nach Anεpruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alε Synchronisierbus (44) ein εchnelles Bussyεtem vorgeεehen ist .
5. Wellenlose Rotationsdruckmaεchine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mittels des Synchroniεierbuεεes (44) ausεchließlich Informa¬ tionen übertragen werden, die den synchronen Winkelgleichlauf der Antriebe in einer Rotation sicherstellen.
6. Wellenlose Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß mittels deε Steuer-/Parametrierbuεεeε (42) Signale zur Steue- rung, Diagnose und Parametrierung der Antriebe ein oder meh¬ rerer Rotationen übermittelt werden.
7. Wellenlose Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß alε Information für jeden Antrieb einer Rotation ein Winkelwert eines Leitzeigers, ein Versatzwinkel und ein Synchronisier¬ signal vorgesehen ist.
8. Wellenlose Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß als Übertragungsleitungen des Synchroniεierbusses (44) Lichtwellenleiter vorgesehen sind.
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