EP0882587B1 - Registerhaltige Abstimmung von Druckzylindern einer Rollenrotationsmaschine - Google Patents

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EP0882587B1
EP0882587B1 EP98810436A EP98810436A EP0882587B1 EP 0882587 B1 EP0882587 B1 EP 0882587B1 EP 98810436 A EP98810436 A EP 98810436A EP 98810436 A EP98810436 A EP 98810436A EP 0882587 B1 EP0882587 B1 EP 0882587B1
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EP
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cylinder
register
regulator
basis
printing
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EP0882587A1 (de
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Walter Dr. Siegl
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Wifag Maschinenfabrik AG
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    • B41F13/08—Cylinders
    • B41F13/10—Forme cylinders
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
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    • B41F13/004—Electric or hydraulic features of drives
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    • B41P2213/70—Driving devices associated with particular installations or situations
    • B41P2213/73—Driving devices for multicolour presses
    • B41P2213/734—Driving devices for multicolour presses each printing unit being driven by its own electric motor, i.e. electric shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2557/00—Means for control not provided for in groups B65H2551/00 - B65H2555/00
    • B65H2557/20—Calculating means; Controlling methods
    • B65H2557/264—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on closed loop control
    • B65H2557/2644—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on closed loop control characterised by PID control

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for register-containing Tuning of web-printing cylinders of a web-fed rotary press according to the preambles of claim 1 and claim 16.
  • the peripheral speed of the pressure cylinder for the previous old Production up to a predetermined value, for example to 30% of Speed in the production, lowered, and the new cylinders are for the subsequent new production after reaching the same peripheral speed their counter-cylinders created.
  • the new production will be at this speed added.
  • the now forming the pressure points cylinder the speed of the production started up.
  • drive through two speed ramps The Drive concept described in the above publications
  • printing presses with individually driven printing units allow compared to the previously common drives with a common wave a considerable faster passage through the speed ramps, so that the changeover times between two productions can be shortened again.
  • the invention has set itself the task of registering and thus the Improve the quality of the printed image on a printing path.
  • the invention relates to web-fed rotary printing presses, in particular for the Newspaper offset, from, as known for example from EP 0 644 048 A2 are.
  • a printing on one side of a web first cylinder is from a first Engine and a printing on the same side of the web second cylinder is of driven by a second motor, i. between the first and the second cylinder
  • the two motors are not form-fitting for driving purposes connected.
  • At least one of the two cylinders is in register for controlled by other cylinders.
  • the control behavior of at least the register controller for the second cylinder deliberately changed, if a the circumferential register influencing change of a production condition is made.
  • the Change of the regulation behavior becomes by a purposeful change at least one Controller parameter causes. Changes in production conditions, which is an inventive Change the control behavior are such changes, their impact on the scope register or the register validity predictable and reproducible.
  • the inventive response to one or more changes in production conditions consists in a modified change of the control behavior of the Controller, namely a controlled adaptation of at least one controller parameter, optionally all or at least all essential controller parameters.
  • the Adjustment of the controller is the changed situation in real time or anticipating, preferably partly in real time and partly anticipated, adapted.
  • the controller parameter preferably the peripheral speed or the speed of the cylinder to be registered in register.
  • Cylinders are used to register in register with the second cylinder are, for example, a reference cylinder.
  • a device for register-containing vote has at least the register controller for the second cylinder to be tuned to the first cylinder Cylinder via a preferably digital signal processor, with its own Memory, in which the parameter base values for the controller parameters of this controller stored or in which the respectively valid parameter basic values are inscribable.
  • the circuit or the signal processor of the controller must when using a Fixed memory only to be communicated, which of these stored basic values for the current operating case should apply to the respective controller parameter.
  • the controller itself has both a RAM and a ROM and receives from a higher-level control only via a control signal the message which value or data set stored in the ROM of the controller He should take over in his RAM and use until further notice.
  • the currently current one Value set for the controller parameters can, however, also be advantageous from the superordinate one Control can be loaded directly into a RAM of the controller.
  • the engine governor of the engine for the second Cylinder switched on a disturbance. Due to the additionally applied disturbance variable such larger deviations in the perimeter register, i. Register errors or Register deviations, counteracted without such an additional circuit and would occur without register control.
  • a disturbance is preferably the Cylinder peripheral speed or a size from which the designedsgweschwindtechnik can be determined. The peripheral speed or the equivalent size is preferably measured at each of the cylinders and this Cylinder connected or representative of all of the register-related Cylinder to be tuned measured on one of these cylinders and each of the others Cylinder activated. This forms a control element based on a stored, speed-dependent characteristic a mecanicozocon.
  • the angular position of the cylinder is in the sense of a synchronous Run controlled and regulated, but does not take into account the random and the predictable change in the path behavior during operation.
  • Such is for example the train, inter alia, a function of the web speed.
  • Such especially in unsteady operation occurring changes in the track behavior, cause the unacceptable registration errors are, by the invention additional connection of a disturbance variable to the manipulated variable of the register controller or directly compensated for the housessleitificat for a motor controller or not allowed from the outset.
  • Each of the engines is thus based on the conventional Leitlini, for example, the absolute angular position, out.
  • At least the engine for the cylinder to be tuned is also based on the additionally connected Disturbance to compensate for a predictably changing path behavior guided.
  • a third Cylinder comprehensive sub-control from a second cylinder comprehensive Partial control path decoupled with respect to the circumferential register.
  • the third cylinder prints on the same side of the web as the first and the second cylinder and follows in Web running direction seen the second cylinder.
  • the first one prints Cylinder the reference color
  • the second and the third cylinder are in register matched with respect to the first cylinder.
  • the features disclosed above can not only in the scheme or Control of those cylinders that are in register to one of the Reference color printing cylinder are tuned.
  • the the reference color itself printing cylinder can be controlled and / or controlled in the same way. In order to print in register, this is for example advantageous if there is a common component in the manipulated variables of the register controller of all the reference color following inks are.
  • the described control and / or control of the circumferential register can advantageously also for the control and optionally control of the cut register be used, i.
  • the register regulators of the cylinders can also with regard to the cut register can be adapted to be adapted.
  • the cut register can be used in the course of Feedforward control, preferably with, but also without controlled adaptation, also taken into account become.
  • FIG. 1 shows a four-high tower of a web-fed rotary press for newspaper offset printing.
  • the printing tower is formed by four printing units DE1 to DE4, which two H-bridges in the tower are arranged one below the other.
  • Each of the printing units comprises two blanket cylinders forming a printing nip for a continuous web B, starting with the first printing unit DE1 until the last printing unit DE4 of the printing tower are continuously denoted by 11 to 14 and 15 to 18.
  • Each the blanket cylinder 11 to 18 is assigned a plate cylinder 21 to 28 each.
  • the Plate cylinders 21 to 28 each subordinate color and dampening units are the Clarity not shown.
  • the web B is unwound from a paper roll of a roll changer and runs then via guide rollers and a draw roller 1 in the printing tower.
  • the tension roller 1 is on the drive side not coupled to the downstream pressure units DE1 to DE4.
  • the web is printed on both sides in four colors.
  • the Blanket cylinder 11 to 18 following their function of printing on the web because unspecific called printing cylinder.
  • the first printing unit DE1 is the web through the first cylinder 11 and 15 on both sides in each case preferably with the printed as a reference first color.
  • the register accuracy when printing of the second color through the second cylinders 12 and 16 in the second printing unit DE2 as well as the third and fourth color will always be in relation to the first color measured and corrected.
  • a further web tension roller 2 is arranged, the also on the drive side is not coupled to the printing units. Between both draw rollers 1 and 2 immediately at the entrance and at the exit before the first Pressure unit DE1 or behind the fourth printing unit DE4, ie the first and the Last printing point for the colors to be printed on top of each other, the web B curious; excited.
  • the arrangement of the sensor or sensors 3 is the speed of the color register control and, where appropriate, control benefit, especially in transient Operations. Especially in such phases, it is important to intervene in time, so that the color register (s) do not run or run out of tolerance.
  • the error time Around the time between error generation and debugging, i. the error time, too should first minimize the pressure units DE1 to DE4 as close as possible lie together.
  • it has been called sufficient and cost-advantageous proved to be only one sensor 3 per track side, and this sensor 3 as close as possible behind the last Pressure point to be registered in register to the reference color to place.
  • the Pressure point for printing the reference color on the other hand, the sensor 3 on the be furthest away.
  • the each one of the printing cylinder 11 to 14 associated register controller physically in a single register controller 30 summarized.
  • An input of the controller 30 are recorded by the respective web page associated sensor 3 Register deviations supplied.
  • Another input is the register controller 30 connected to a bus of a higher-level control.
  • control comprises a control station 4, section computers 5 and Service interfaces accessible via modems 6.
  • the setpoint values for the drive control the motors 10 are given by means of the higher-level control.
  • the Register control arrangement for printing on the other side of the web B. Cylinders 15 to 18 are mirror images of the register control arrangement for the cylinders 11 to 14.
  • a register controller 30 for a motor of The cylinder 11 to 18 is adjusted, inter alia, the error propagation time.
  • a controller parameterization can therefore also be dependent on the operation of the machine vary by error times, especially in the case of changes in the web speed or a change in the distance between the location of the error and the sensor 3 in changing productions also change.
  • the dynamics of the partial control section can be incorporated into the parameterization, in particular the free path length between the previous pressure point and considered Pressure point of the partial control range.
  • the transfer of the manipulated variable of the register controller 30 should be as fast as possible and the actuator itself should have the dynamics of the register controller 30 output variables can participate.
  • FIGS 2 to 4 show each other alternative drive concepts for each individually driven pressure units DE1 to DE4.
  • the Pressure gap forming cylinder for example, 11 and 15, each via a transmission 10.1, preferably a toothed belt, driven by a motor 10.
  • the like directly driven cylinders 11 and 15 are mechanically with their downstream Plate cylinders 21 and 25 coupled so that they are not shown gears abort on these downstream plate cylinder.
  • Between the pressure gap forming cylinders 11 and 15 is no positive coupling, so that of a decoupling of the drive can be spoken on the web.
  • the immediate driven cylinders 11 and 15 are relative to their angular position relative to another on the same side of the web printing cylinder regulated to order with these register more cylinders in register.
  • Figure 4 shows another drive concept, in which both the two pressure gap forming cylinders 11 and 15 and their respective downstream plate cylinder 21st and 25 are mechanically coupled together and by a common motor 10 are driven.
  • the drive from the engine 10 is again via a Transmission, preferably a toothed belt, on one of the two the pressure nip forming cylinders 11 and 15, from which then again via a gear train on the with driven further cylinders, namely the counter cylinder and the plate cylinder, is driven off.
  • a central steel cylinder 19 is shown in Figure 5a via a Transmission, preferably a toothed belt, driven by a motor 10.
  • a Transmission preferably a toothed belt
  • FIG. 5a shows the central cylinder 19 also mechanically one of the cylinders 11 'to 14' could be coupled, so with a form-fitting This cylinder could be in communication, so the own engine for this Central cylinder 19 would be omitted in this case.
  • the satellite printing unit of FIG. 5a are each printing on the same side of a web Cylinder 11 'to 14' controlled in register with each other in their angular positions.
  • one Superposition of the controls for the central cylinder 19 with each of the cylinder 11th until 14 can be profitable in the sense of minimizing deviations from ideal circumferential register are used.
  • FIG. 5b shows the corresponding a Example of a ten-cylinder printing unit with two central cylinders 19.1 and 19.2.
  • the plate cylinders 21 to 24 or 25 to 28 and 21 'and 24' downstream Farbund Dampeners can use the plate cylinders for common drive mechanically coupled, i. by positive locking.
  • the inking and dampening units can also be driven by their own motors.
  • FIG. 6 shows a characteristic curve for the register deviation Y 12 of the second cylinder 12 obtained by measurement and interpolation from the first cylinder 11.
  • the first cylinder 11 is the reference cylinder.
  • the register deviation Y 12 is plotted against the peripheral speed v 2 of the second cylinder 12.
  • the characteristic curve of FIG. 6 is reproducible.
  • Such characteristic curves can be determined in particular for different machine types, different paper grades and different machine configurations, ie for different path lengths between two adjacent printing locations, and stored in a machine-specific database. On the basis of these data records stored in the database, the appropriate data record can be selected after a corresponding selection of the type of machine, the currently used paper type and the currently set machine configuration. Thus, a compensating register correction is then determined on the basis of the relationship shown in FIG. 6 from the circumferential speed v 2 which is currently in production.
  • a characteristic such as that of FIG. 6 is used for each pressure drop of the second cylinder 12 and 16, respectively, and accordingly for the other to be agreed in register Cylinder determined.
  • the characteristics are each different, for example, because of different paper qualities, the the same cylinder peripheral speed show different web tension.
  • divergent track paths cause production changes a changed track behavior.
  • the cylinders of those Printing units following the reference unit DE1 serving as the reference will become select the appropriate curve from the database.
  • one Cylinder circumferential speed becomes a correction quantity, i. H. the proportion of one réelleden disturbance, formed on the basis of the selected characteristic and the Reference variable of the motor controller 8 switched.
  • a feedforward control also takes place in the cylinders 11 and 15 the first printing unit DE1.
  • the connection of such a disturbance even with the First cylinders 11 and 15 makes sense especially for a cut-off register control.
  • characteristic curves Y kl (v 1 ) are measured and provided in a machine-specific database.
  • the index k denotes the reference cylinder and the index 1 the respective follow-up cylinder to be matched in register.
  • FIG. 7 shows a regulator arrangement for printing on the right side of the web Cylinders 11 to 14 and hinted also for printing on the left side of the sheet Cylinders 15 to 18 shown.
  • FIG. 7 shows a regulator arrangement for printing on the right side of the web Cylinders 11 to 14 and hinted also for printing on the left side of the sheet Cylinders 15 to 18 shown.
  • the scheme described on the right side of the track For the regulation left of the course applies in each case appropriate.
  • the register marks printed on the web are picked up by the sensor 3 and evaluated in the measuring head of the sensor 3. From the output of the sensor 3, the determined register deviations Y 1, i of the cylinders 12, 13 and 14 are fed to the reference cylinder 11 to an input of the register controller 30.
  • the register controller 30 is internally divided into a respective register controller for each of the cylinders 11 to 14. From these register deviations forms each of the individual controller of the register controller 30 is a manipulated variable for its controlled system, the relevant cylinder, its engine 10 and motor controller 8, the web and the Sensor technology includes.
  • the angular positions of the cylinders 11 to 14 are controlled by a motor controller 8.
  • an individual desired angular position is formed for each of the cylinders 11 to 14.
  • the angular position ⁇ is represented by a length u [mm] unwound from the circumference of the cylinder.
  • the desired angular position is composed of the proportion u i, desired , which is specified by the higher-level control 4, 5, 6, and a correction du 1 together.
  • a comparison is made between the desired angular position and the actual angular position u 1, Ist recorded by a sensor 7.
  • the actual values are recorded at the torque-free ends of the cylinders 11 to 14.
  • the comparison result, the difference is converted by the motor controller 8 into a manipulated variable for its motor 10.
  • FIG. 8 exemplarily shows the control for the second cylinder 12 in more detail.
  • Y 12 represents the register deviation of the second cylinder 12 to the first cylinder 11.
  • the register controller 30 is connected to the superordinate control, which is simply designated by 4 in FIG.
  • basic parameters k Basis (k P base , k I base , k D base , k f basis ) output by the higher-level control 4 and optionally coefficients a P , a I , a D for the second cylinder 12 three basic values are for the controller, the fourth for a filter.
  • Basic parameters k basis are also supplied accordingly for the third cylinder 13 and the fourth cylinder 14 and possibly also for the first cylinder 11. From these input variables, ie the register deviation Y 12 , the peripheral speed v 2 and the parameter basic values, the register controller 30 forms its manipulated variable du 2, R.
  • This output variable or manipulated variable is the input of the motor controller 8 together with the effetsleitificat u 2, should from the controller 4 and the angle actual position u 2, is in the form of the difference u 2, should + du 2 - u 2, is supplied.
  • a PID controller known from EP 0 644 048 can be used as motor controller 8.
  • the register controller 30 of the embodiment is designed as a controller with PID elements, each with controller parameters k P , k I and k D.
  • controller parameters k P , k I and k D are formed by the register controller 30 as a function of the respective parameter base value and the peripheral speed of the cylinder, ie as a function of the individual parameter basic values and peripheral speeds per cylinder. It thus applies to each of the cylinders 11 to 14 individually:
  • each controller parameter k a coefficient for each controller parameter k.
  • Each of the controller parameters thus becomes as a function of the respective parameter base value, a cylinder-specific or a representative for all cylinders, representative speed, and optionally formed the last-mentioned coefficient.
  • the parameter base values k base are determined solely as a function of the dynamics of the partial control sections, ie only or at least mainly from the track paths to the preceding cylinder and to the sensor 3.
  • the controller parameters of the exemplary embodiment are proportional to the product of the parameter base value and the peripheral speed, that is to say:
  • the aforementioned relationships according to (1) and (2) between the controller parameters and the variables which determine them apply to each of the variables to be agreed in the register Cylinders with their own parameter base values.
  • the sampling time T flowing into the weighting is preferably constant, at least in regions, i. within predefined speed ranges, kept constant.
  • the parameter base values k base and the possibly used coefficients a for the controller parameters are predetermined by the machine controller to the register controller 30 in the event of a production change and the ensuing pressure point remodeling.
  • the parameter base values take into account only the length of the web to the respective preceding in the printing pressure cylinder.
  • a corresponding setting on the machine control station 4 is converted by the machine control into the parameter base values and forwarded to the register controller 30.
  • These parameter values then apply until a new pressure reshaping is performed.
  • the cylinder peripheral velocities v 1 to v 4 are measured and used in real time continuously by the register controller 30 to form its output variable du i, R in the context of a suitable control algorithm, preferably a PID control.
  • a peripheral speed measured for one of the cylinders 11 to 14 for all cylinders to be matched to one another in register.
  • the output formed by controlled adaptation du 2, R of the register controller 30, the peripheral speed v 2 is added as a disturbance variable by a control member 40 additively.
  • the sum du 2 formed from this is added to the master variable u 2, setpoint of the machine control 4, and the difference between the reference variable thus formed and the measured actual position value u 2, Ist is the control deviation for the motor controller 8.
  • An output quantity du 2, S as a correction quantity is formed in the control member 40 as a function of the speed v 2 of the second cylinder 12, which is preferably measured.
  • characteristic curves are stored in a memory of the control unit 40 for the relationship between the register deviations and the cylinder speeds.
  • the correction value or disturbance variable component du 2, S the register deviation Y 12 dependent on the speed v 2 of the second cylinder 12 is used, as shown for example in FIG.
  • the control element 40 calculates from this characteristic curve the correction variable du 2, S serving for the compensation of the register deviation Y 12 , ie depending on the definition of Y 12 and du 2, S , a scaling and / or a change of sign takes place as a conversion.
  • the current curve to be used is selected by the controller 4 via a dash-dotted line in FIG.
  • the characteristic curves could also be stored in a database of the machine control and entered into the control element memory via the Y KL bus at the start of production.
  • the correction variable du 2, S can also be used alone in stationary and transient operation of the machine to compensate for systematic registration errors or register deviations. This mode is indicated by an open switch at the output of the controller 30.
  • the intrusion of this correction variable is also optional, Aufschaltificat that you two can also be identical to the manipulated variable du 2, R of the regulator 30 be.
  • This mode is also symbolized by an open switch.
  • the control member 40 may, as shown in Figure 8, independently in addition to the Motor controller 8 and the register controller 30 may be provided. However, it can also be advantageous divided into individual control elements for the individual cylinders 11 to 14 and be in this division in each case the engine controllers 8 directly upstream.
  • a third possibility, namely the implementation of the control member 40 forming Individual control elements 41 to 44 in the register controller 30 is shown in FIG.
  • FIGS. 9 to 11 show the influence that a register adjustment made on the second cylinder 12 exerts on the registers of the following cylinders 13 and 14.
  • FIG. 9 shows the deviation of the register of the second cylinder 12 from the first cylinder 11 over time in the case of a rectangular excitation du 2 .
  • the register of the second cylinder 12 has been adjusted by 1 mm and returned to a predetermined second time t2.
  • the adjustment of the second cylinder 12 makes itself felt in the register of the following third cylinder 13 only at the aforementioned first and second times, ie the transition points of FIG. 9, by a first and a second projection below and above the line for zero deviation.
  • the register of the fourth cylinder 14 according to FIG. 11 shows a similar behavior.
  • the proportions du 3 and du 4 in the reference variables for their motor controller 8 are zero.
  • the change in the excitation du 2 is shown in FIG. 12 in addition to the course of the register deviation Y 12 .
  • Figure 13 shows the course of du 3 and the course of the register deviation Y 13 for the third cylinder 13.
  • the register adjustment of Figure 12 in the second cylinder 12 also causes an adjustment of the circumferential register in the subsequent cylinders 13 and 14, as already in the figures 10 and 11 is shown.
  • the motor of the third cylinder 13 is readjusted to eliminate the register deviation Y 13 .
  • the re-regulation corresponding proportion du 3 of the reference variable for the engine controller 8 of the third cylinder 13 is shown in Figure 13.
  • Figure 13 it can be seen that the command variable is changed only after a certain time lag occurred to register deviation Y 13 to you. 3
  • the controlled systems for the two cylinders 12 and 13 are coupled. As FIG.
  • the delayed change du 3 not only causes the register deviation Y 13 to occur undisturbed, but also causes significant overshoot of the register deviation Y 13 in the other direction after reduction of Y 13 .
  • the overshoot occurs even at a time when the register deviation Y 13 would reverse to the desired zero deviation without the change du 3 .
  • the overshoot is thus caused by du 3 in the first place.
  • Figure 14 shows the course of the register deviation Y 13 of the third cylinder 13 in the event that a control engineering decoupling for the controlled systems of the second cylinder 12 and the third cylinder 13 is made or activated.
  • FIG. 15 shows an exemplary embodiment of register regulator 30, which is integrated by integration of the control member 40 in the controller 30 of Figure 8 is formed. Furthermore, there are decouplers intended.
  • first bus v and a second bus k base which together can also be combined into a single bus, the peripheral velocities v 1 to v 4 of the four printing on the same side of the cylinder 11 to 14 and the Basic parameter values supplied for these cylinders.
  • the coefficients a are transmitted via the K base bus or a separate bus.
  • the register controller 30 each has a main controller for each of the cylinders 11 to 14.
  • the respective main regulators are designated 31 to 34. These are each a PID controller.
  • Each of the main regulators 31 to 34 and the filters 1 to 4 is supplied with the basis for its cylinder individual set of parameter base values k Pi, base , k li, base , k Di, base and k fi, Basis ;
  • the main regulators are further supplied with cylinder-individual coefficients a Pi , a Ii , a Di.
  • the register deviations Y 12 to Y 14 are the main controllers 32 to 34 respectively via an upstream filter, namely filter 2, filter 3 and filter 4, respectively.
  • the parameter base values are read once for the entire production in a respective memory of the main controllers 31 to 34.
  • a plurality of production-specific sets of parameter base values are used, for example a first set for a first speed range and a second, possibly a third set for a second or even third speed range of the cylinders.
  • the parameter base values take into account only the length of the free path in front of the respective cylinder and the length of the path from the cylinder to the sensor 3. If a sensor 3 is provided for each of the cylinders 11 to 14, the parameter base values must be the respective path lengths up to do not consider such individual sensors 3. From the parameter base values and the measured cylinder peripheral speed, each of the main controllers 31 to 34 forms its controller parameters k P , k I and k D according to the relationships:
  • the values for the coefficients a P , a I , a D reach the main regulators in the same way as the k basis values.
  • the a-values are preferably also always changed when the k base values are changed.
  • the likewise cylinder-individual coefficients a and the basic values k base can vary in discrete steps as a function of the cylinder peripheral speed, preferably in only two or three steps over the entire speed range.
  • the coefficients k f of the upstream filters, the filters 1, 2, 3 and 4 can be adapted controlled in an advantageous development according to such relations and equations (1) to (3).
  • the output quantities du i, R of the main regulators 31 to 34 are each the Störssennanteile du i, S in the manner described for Figure 8 added.
  • decoupling elements EG 34 , EG 234 and EG 1234 are also added in an additive manner.
  • the control elements 41 to 44 are also included in the decoupling.
  • FIG. 15 shows the case that the first cylinder 11 prints the reference color.
  • Y 11 is zero in this case; also you 1, R.
  • the feedforward control acts in this case for the first cylinder 11 only at the cutting register. If the reference color is printed by one of the other cylinders 12, 13 or 14, then the cylinder corresponding to the then printing the reference color applies. If a common part occurs in the register deviations Y 12 , Y 13 and Y 14 and, if appropriate, this common register deviation component is compensated for the first cylinder 11, the reference cylinder, or for cutting register adjustments, the controlled systems of the cylinders 12, 13 and 14 are replaced by a corresponding decoupling member EG 1234 decoupled from the controlled system of the first cylinder 11 in the same way. If the reference cylinder is freely selectable, the cylinders 11 to 14 are preferably decoupled from each other via decoupling members.
  • connection of the disturbance variable components du i, S is optional.
  • the output variables du i, R of the main controller 31 to 34 can be dispensed with, if one can be satisfied with the compensation of purely systematic errors or at least a part of the systematic errors.
  • formation of a control engineering decoupling by means of decoupling members EG 34 , EG 234 and EG 1234 is optional.
  • FIG. 16 qualitatively shows a step response or transfer function for the decoupling elements EG 23 , EG 234 and EG 1234 as a function of time.
  • the transfer function which applies in this qualitative representation for all decouplers, falls from a positive initial value over time to zero. Since the control according to the invention is preferably a discrete control, the course of the transfer function is stepped downwards.
  • the output variables of the decoupling elements are thus formed in such a way that the following cylinders deflect in such a way that their register is changed as little as possible when a register adjustment has been made on a preceding cylinder.
  • the inventive decoupling of the controlled systems in the register controller 30 also contributes alone, ie without the controlled adaptation of the controller parameters and without the involvement of the disturbance to the register of printing on one side of the web cylinders with each other, so brings alone or in optional combination with a the other two solutions have register advantages.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur registerhaltigen Abstimmung von auf eine Bahn druckenden Zylindern einer Rollenrotationsmaschine nach den Oberbegriffen von Anspruch 1 und Anspruch 16.
Im Rollenrotationsdruck spielt die Fähigkeit, möglichst rasch und makulaturarm von einer Produktion zur nächsten wechseln zu können, eine wachsende Rolle. Zeitungen und Zeitschriften werden immer mehr auf die lokalen Bedürfnisse oder auf bestimmte Zielgruppen zugeschnitten, so dass die Zahl der Auflagen zwar steigt, der Umfang der einzelnen Auflagen jedoch sinkt. Die Bedeutung von Produktionswechseln im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit der Druckmaschine wächst.
Konzepte für flexibel konfigurierbare Druckmaschinen, die gleichzeitig dazu beitragen, trotz erhöhter Flexibilität die Anschaffungskosten niedrig zu halten, sind aus der EP 0 644 048 A2 der Anmelderin bekannt. Die dort beschriebenen Konzepte der einzeln angetriebenen Druckstellen für Gummi/Gummi- und Stahl/Gummi-Produktionen erlauben einen fliegenden Plattenwechsel bei fortlaufender Produktion. Hierbei werden bei laufender Produktion in dieser Produktion nicht benötigte Druckzylinder an- und hochgefahren und bei Erreichen einer vorgegebenen Umfangsgeschwindigkeit an Gegendruckzylinder angelegt, so dass die neuen Druckstellen für die nachfolgende Produktion gebildet werden. Die neuen Druckstellen bzw. Druckspalten, die zwischen zwei auf die Bahn druckenden Zylindern, d.h. Druckzylindern, gebildet werden, liegen auf dem Weg der Bahn der noch laufenden Produktion. Die Bahn muss nicht neu eingezogen werden. Zylinder von nicht mehr benötigten Druckstellen der noch laufenden Produktion werden abgeschwenkt. Die neue Produktion beginnt und schließt sich nahtlos an die vorhergehende an. Mit diesen bekannten Druckmaschinen und Druckmaschinenkonzepten ist es nicht mehr notwendig, die Maschine beim Produktionswechsel bis zum Stillstand zu bringen und aus dem Stillstand wieder hochzufahren, so dass die Umrüstzeiten erheblich verkürzt, im Idealfall zu Null, werden können.
Bei dem fliegenden Plattenwechsel, beispielsweise bei Bahnbreitenänderungen, und dem dadurch ermöglichten fliegenden Produktionswechsel wird in den meisten Fällen zunächst die Umfangsgeschwindigkeit der Druckzylinder für die vorhergehende alte Produktion bis auf einen vorgegebenen Wert, beispielsweise auf 30 % der Geschwindigkeit im Fortdruck, abgesenkt, und die neuen Zylinder werden für die nachfolgende neue Produktion nach Erreichen der gleichen Umfangsgeschwindigkeit an ihre Gegenzylinder angelegt. Die neue Produktion wird bei dieser Geschwindigkeit aufgenommen. Anschließend werden die nun die Druckstellen bildenden Zylinder auf die Geschwindigkeit des Fortdrucks hochgefahren. Beim Produktionswechsel werden in diesem Beispielsfall somit zwei Geschwindigkeitsrampen durchfahren. Das Antriebskonzept der in den oben genannten Druckschriften beschriebenen Druckmaschinen mit einzeln angetriebenen Druckeinheiten ermöglicht darüberhinaus gegenüber den früher üblichen Antrieben mit einer gemeinsamen Welle ein erheblich schnelleres Durchfahren der Geschwindigkeitsrampen, so dass die Umrüstzeiten zwischen zwei Produktionen nochmals verkürzt werden können.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Registerhaltigkeit und damit die Qualität des Druckbildes auf einer Bedruckbahn zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 16 gelöst.
Die Erfindung geht von Rollenrotationsdruckmaschinen, insbesondere für den Zeitungsoffsetdruck, aus, wie sie beispielsweise aus der EP 0 644 048 A2 bekannt sind. Ein auf eine Seite einer Bahn druckender erster Zylinder wird von einem ersten Motor und ein auf die gleiche Seite der Bahn druckender zweiter Zylinder wird von einem zweiten Motor angetrieben, d.h. zwischen dem ersten und dem zweiten Zylinder besteht keine mechanische Kopplung für einen gemeinsamen Antrieb durch einen gemeinsamen Motor. Die beiden Motoren sind nicht formschlüssig zu Antriebszwecken verbunden. Zumindest einer der beiden Zylinder wird registerhaltig zum anderen Zylinder geregelt. Vorzugsweise werden beide Motoren bezüglich der Winkellage der von ihnen angetriebenen Zylinder geregelt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum registerhaltigen Abstimmen des ersten und des zweiten Zylinders wird das Regelungsverhalten wenigstens des Registerreglers für den zweiten Zylinder gezielt verändert, wenn eine das Umfangsregister beeinflussende Änderung einer Produktionsbedingung vorgenommen wird. Die Änderung des Regelungsverhaltens wird durch eine gezielte Änderung wenigstens eines Reglerparameters bewirkt. Änderungen von Produktionsbedingungen, die eine erfindungsgemäße Änderung des Regelungsverhaltens auslösen, sind solche Änderungen, deren Auswirkung auf das Umfangsregister bzw. die Registerhaltigkeit vorhersehbar und reproduzierbar sind. Hierzu gehört insbesondere eine Änderung der Bahnlänge zwischen zwei benachbarten Druckwerken und gegebenenfalls auch zu den das Register aufnehmenden Sensoren infolge eines Umbildens von Druckstellen und/oder eine Änderung der Bahngeschwindigkeit, beispielsweise in Hoch- und Auslaufphasen der Maschine und/oder eine Änderung der Papierqualität infolge eines Rollenwechsels und/oder eine Änderung in der Farb-/Feuchtzufuhr.
Die erfindungsgemäße Antwort auf eine oder mehrere Änderungen von Produktionsbedingungen besteht in einer angepassten Änderung des Regelungsverhaltens des Reglers, nämlich einer gesteuerten Adaption wenigstens eines Reglerparameters, gegebenenfalls aller oder wenigstens aller wesentlichen Reglerparameter. Die Einstellung des Reglers wird der veränderten Situation in Echtzeit oder antizipierend, vorzugsweise zum Teil in Echtzeit und zum Teil antizipierend, angepasst. Als Echtzeitgröße fließt in die Bildung des Reglerparameters vorzugsweise die Umfangsgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des registerhaltig abzustimmenden Zylinders ein. Es kann jedoch stattdessen auch die Umfangsgeschwindigkeit eines der anderen Zylinder verwendet werden, die mit dem zweiten Zylinder registerhaltig abzustimmen sind, beispielsweise die eines Referenzzylinders.
Antizipierend werden insbesondere veränderte Bahnwege und dadurch veränderte Bahnlängen berücksichtigt, indem Parametergrundwerte bei Produktionswechseln eingelesen werden.
Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur registerhaltigen Abstimmung verfügt zumindest der Registerregler für den auf den ersten Zylinder abzustimmenden zweiten Zylinder über einen vorzugsweise digitalen Signalprozessor, mit einem eigenen Speicher, in dem die Parametergrundwerte für die Reglerparameter dieses Reglers gespeichert bzw. in den die jeweils gültigen Parametergrundwerte einschreibbar sind. Der Schaltung oder dem Signalprozessor des Reglers muss bei Verwendung eines Festspeichers lediglich mitgeteilt werden, welcher dieser gespeicherten Grundwerte für den gerade aktuellen Betriebsfall für den jeweiligen Reglerparameter gelten soll. In einem Ausführungsbeispiel verfügt der Regler selbst sowohl über ein RAM und ein ROM und erhält von einer übergeordneten Steuerung lediglich über ein Steuersignal die Mitteilung, welchen der im ROM des Reglers gespeicherten Wert oder Datensatz er in sein RAM übernehmen und bis auf weiteres verwenden soll. Der gerade aktuelle Wertesatz für die Reglerparameter kann vorteilhaft jedoch auch von der übergeordneten Steuerung jeweils direkt in ein RAM des Reglers geladen werden.
Um die Makulatur so gering wie möglich zu halten bzw. makulaturlos zu fahren, wird in einer Weiterbildung der Erfindung dem Motorregler des Motors für den zweiten Zylinder eine Störgröße aufgeschaltet. Durch die zusätzlich aufgeschaltete Störgröße wird solchen größeren Abweichungen im Umfangsregister, d.h. Passerfehlern bzw. Registerabweichungen, entgegengewirkt, die ohne solch eine zusätzliche Aufschaltung und ohne Registerregelung auftreten würden. Als Störgröße wird vorzugsweise die Zylinderumfangsgeschwindigkeit oder eine Größe, aus der die Umfangsgweschwindigkeit ermittelt werden kann, verwendet. Die Umfangsgeschwindigkeit bzw. die äquivalente Größe wird an jedem der Zylinder vorzugsweise gemessen und diesem Zylinder aufgeschaltet oder repräsentativ für alle der registerhaltig aufeinander abzustimmenden Zylinder an einem dieser Zylinder gemessen und jedem der anderen Zylinder aufgeschaltet. Daraus bildet ein Steuerglied anhand einer gespeicherten, geschwindigkeitsabhängigen Kennlinie einen aufzuschaltenden Störgrößenanteil.
So wird herkömmlich die Winkellage der Zylinder zwar im Sinne eines synchronen Laufs gesteuert und geregelt, nicht berücksichtigt werden jedoch die zufällige und die vorhersehbare Änderung des Bahnverhaltens während des Betriebs. So ist beispielsweise der Bahnzug unter anderem eine Funktion der Bahngeschwindigkeit. Solche, insbesondere auch im instationären Betrieb auftretende Änderungen des Bahnverhaltens, die nicht tolerierbare Passerfehler verursachen, werden durch die erfindungsgemäß zusätzliche Aufschaltung einer Störgröße auf die Stellgröße des Registerreglers oder unmittelbar auf die Führungsleitgröße für einen Motorregler kompensiert bzw. von vornherein erst gar nicht zugelassen. Jeder der Motoren wird somit anhand der herkömmlichen Leitgröße, beispielsweise die absolute Winkellage, geführt. Zumindest der Motor für den abzustimmenden Zylinder wird ferner anhand der zusätzlich aufgeschalteten Störgröße zur Kompensation eines sich vorhersehbar ändernden Bahnverhaltens geführt.
Im Zusammenspiel mit der gesteuerten Adaption eines Registers wird die Registerhaltigkeit durch das Aufschalten der Störgröße in synergistischer Weise gefördert. Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann sogar auf eine Registerregelung des zweiten Zylinders und gegebenenfalls weiterer registerhaltig abzustimmender Zylinder gänzlich verzichtet werden. Der Motorregler für den Zylinder wird in solchen Phasen ausschließlich mittels einer Leitgröße und der zusätzlichen Störgröße gesteuert.
Die zu diskreten Zeiten oder kontinuierlich, insbesondere beim Durchlaufen von Geschwindigkeitsrampen, aufzuschaltende Störgröße kann empirisch oder durch Simulation oder eine kombinierte Methode ermittelt werden.
Bei einer empirischen Methode werden für den jeweiligen Maschinentyp sämtliche im späteren Betrieb möglichen planbaren Geschwindigkeitsrampen durchfahren. Die dabei erzeugten Druckexemplare können ausgelegt und die Passermarken ausgemessen werden. Dabei werden die Geschwindigkeitsrampen treppenförmig durchfahren, dergestalt, dass zu vorgegebenen Zeiten einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase bei der gerade erreichten Zylinderumfangsgeschwindigkeit in den Fortdruck übergegangen und die dabei aufgedruckten Passermarken ausgemessen und ausgewertet werden. Auf jeder Treppenstufe der Geschwindigkeitsrampe wird so verfahren. Aus der Auswertung werden diskrete Werte für Passerfehler bzw. Registerabweichungen erhalten und daraus die Werte für die zusätzlich aufzuschaltende Störgröße ermittelt, mit der der Passerfehler, der ohne Aufschaltung der Störgröße sonst auftreten würde, kompensiert wird. Zwischen den durch diese Art des Ausmessens erhaltenen diskreten Werten für die Registerabweichung kann interpoliert und dadurch ein durchgehender, vorzugsweise stetiger Verlauf der Registerabweichung über der Zylinderumfangsgeschwindigkeit erhalten werden. Die Störgröße kann jedoch auch in diskreten Schritten aufgeschaltet werden.
Vorteilhafterweise werden bei einer empirischen Methode die in der Maschine vorhandenen Farbregistermessgeräte zum automatischen Ausmessen für diesen Zweck genutzt.
Im späteren Betrieb kann der empirisch gefundene Zusammenhang beim Durchfahren von Geschwindigkeitsrampen zur Aufschaltung der Störgröße genutzt werden.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Ermittlung des Passerfehlers in Verbindung mit einer auch für die Erfindung besonders geeigneten Marke, mit der sich unter anderem der Passerfehler ermitteln läßt, wird in der deutschen Patentanmeldung Nr. 196 39 014.1 der Anmelderin beschrieben, deren Offenbarung für die Zwecke der Erfindung hiermit in Bezug genommen wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine einen dritten Zylinder umfassende Teilregelstrecke, von einer den zweiten Zylinder umfassenden Teilregelstrecke bezüglich des Umfangsregisters entkoppelt. Der dritte Zylinder druckt auf die gleiche Seite der Bahn wie der erste und der zweite Zylinder und folgt in Bahnlaufrichtung gesehen dem zweiten Zylinder.
In einer bevorzugt zugrundegelegten Mehrfarbendruckmaschine druckt der erste Zylinder die Referenzfarbe, und der zweite und der dritte Zylinder werden registerhaltig bezüglich des ersten Zylinders abgestimmt. Durch Entkopplungsglieder im Registerregler werden Zylinderlageverstellungen des oder der vorhergehenden Zylinder so als Zylinderlage-Änderung an den Antriebsregler des dritten Zylinders weitergegeben, dass die Beeinflussung der Bahnspannung durch eine beim zweiten oder auch beim ersten und zweiten Zylinder vorgenommene Passerkorrektur kompensiert wird.
Die vorstehend offenbarten Merkmale können nicht nur bei der Regelung oder Steuerung derjenigen Zylinder verwendet werden, die registerhaltig zu einem die Referenzfarbe druckenden Zylinder abzustimmen sind. Der die Referenzfarbe druckende Zylinder selbst kann in gleicher Weise geregelt und/oder gesteuert werden. Um registerhaltig zu drucken ist dies beispielsweise dann von Vorteil, wenn es einen gemeinsamen Anteil in den Stellgrößen der Registerregler aller der Referenzfarbe folgenden Druckfarben gibt.
Die beschriebene Regelung und/ gegebenenfalls Steuerung des Umfangsregisters kann vorteilhafterweise auch zur Regelung und gegebenenfalls Steuerung des Schnittregisters verwendet werden, d.h. die Registerregler der Zylinder können auch im Hinblick auf das Schnittregister gesteuert adaptiert werden. Das Schnittregister kann im Zuge der Störgrößenaufschaltung, vorzugsweise mit, aber auch ohne gesteuerte Adaption, mitberücksichtigt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1
einen Druckturm für einen Vierfarbendruck,
Figur 2
einen ersten Antrieb für jede der Druckeinheiten des Druckturms nach Figur 1,
Figur 3
einen zweiten Antrieb für jede der Druckeinheiten des Druckturms nach Figur 1,
Figur 4
einen dritten Antrieb für jede der Druckeinheiten des Druckturms nach Figur 1,
Figur 5a
einen Antrieb für ein Satellitendruckwerk,
Figur 5b
einen Antrieb für ein Zehnzylinderdruckwerk,
Figur 6
eine Umfangsregisterkennlinie für eine Druckfarbe,
Figur 7
einen Regelkreis zur Lageregelung eines auf eine Bahn druckenden Zylinders des Druckturms nach Figur 1,
Figur 8
einen Registerregler für den Regelkreis nach Figur 7,
Figur 9
den Verlauf der Registerabweichung bei Verstellung der Winkellage eines auf die Bahn druckenden Zylinders der zweiten Druckeinheit des Druckturms nach Figur 1,
Figur 10
den Verlauf der Registerabweichung der in der dritten Druckeinheit des Druckturms nach Figur 1 aufgetragenen Druckfarbe infolge der Verstellung nach Figur 9,
Figur 11
den Verlauf der Registerabweichung der in der vierten Druckeinheit des Druckturms nach Figur 1 aufgetragenen Druckfarbe infolge der Verstellung nach Figur 9,
Figur 12
den Verlauf der Registerabweichung entsprechend Figur 9 zusammen mit dem Verlauf der die Verstellung des zweiten Zylinders bewirkenden Stellgröße,
Figur 13
die Auswirkung der Verstellung nach Figur 12 auf den Passer der nachfolgend gedruckten Farbe, für den Fall, dass die Regelstrecke mit dem Zylinder der nachfolgend gedruckten Farbe von der Regelstrecke mit der zuvor gedruckten Farbe nicht entkoppelt ist,
Figur 14
die Auswirkung der Verstellung nach Figur 12 auf den Passer der nachfolgend gedruckten Farbe, für den Fall, dass die Regelstrecke mit dem Zylinder der nachfolgend gedruckten Farbe von der Regelstrecke mit der zuvor gedruckten Farbe entkoppelt ist,
Figur 15
einen Registerregler für vier Zylinder und
Figur 16
eine Sprungantwort eines Entkopplungsgliedes nach Figur 15.
Figur 1 zeigt einen Achterturm einer Rollenrotationsmaschine für den Zeitungsoffsetdruck. Der Druckturm wird durch vier Druckeinheiten DE1 bis DE4 gebildet, die zu zwei H-Brücken im Turm untereinander angeordnet sind. Jede der Druckeinheiten umfaßt zwei einen Druckspalt für eine durchlaufende Bahn B bildende Gummituchzylinder, die beginnend mit der ersten Druckeinheit DE1 bis zur letzten Druckeinheit DE4 des Druckturms fortlaufend mit 11 bis 14 und 15 bis 18 bezeichnet sind. Jedem der Gummituchzylinder 11 bis 18 ist je ein Plattenzylinder 21 bis 28 zugeordnet. Den Plattenzylindern 21 bis 28 jeweils nachgeordnete Farb- und Feuchtwerke sind der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.
Die Bahn B wird von einer Papierwalze eines Rollenwechslers abgewickelt und läuft dann über Leitwalzen und eine Zugwalze 1 in den Druckturm. Die Zugwalze 1 ist antriebsseitig nicht mit den nachgeordneten Druckeinheiten DE1 bis DE4 gekoppelt. Im Druckturm wird die Bahn beidseitig vierfarbig bedruckt. Da die Erfindung nicht auf die in Figur 1 dargestellte Gummi/Gummi-Produktion beschränkt ist, sondern gleichermaßen auch bei Satellitendruckwerken Verwendung finden kann, werden die Gummituchzylinder 11 bis 18 nachfolgend ihrer Funktion des auf die Bahn Druckens wegen unspezifisch als Druckzylinder bezeichnet. In der ersten Druckeinheit DE1 wird die Bahn durch die ersten Zylinder 11 und 15 beidseitig jeweils mit der vorzugsweise als Referenz dienenden ersten Farbe bedruckt. Die Registerhaltigkeit beim Drucken der zweiten Farbe durch die zweiten Zylinder 12 und 16 in der zweiten Druckeinheit DE2 sowie der dritten und vierten Farbe wird stets in Bezug auf die erste Farbe gemessen und korrigiert.
Von jedem der Druckzylinder 11 bis 18 werden auf die Bahn Passermarken mitgedruckt, die mittels einem hinter der vierten Druckeinheit DE4 angeordneten Paar von Sensoren 3, vorzugsweise ein CCD-Kamerapaar 3, aufgenommen werden.
Hinter der vierten Druckeinheit DE4 ist eine weitere Bahnzugwalze 2 angeordnet, die ebenfalls antriebsseitig nicht mit den Druckeinheiten gekoppelt ist. Zwischen den beiden Zugwalzen 1 und 2 unmittelbar am Eingang und am Ausgang vor der ersten Druckeinheit DE1 bzw. hinter der vierten Druckeinheit DE4, also der ersten und der letzten Druckstelle für die übereinander zu druckenden Farben, wird die Bahn B gespannt.
Die Anordnung des bzw. der Sensoren 3 kommt der Schnelligkeit der Farbregisterregelung und gegebenenfalls- Steuerung zugute, insbesondere bei instationären Vorgängen. Gerade in solchen Phasen kommt es darauf an, rechtzeitig einzugreifen, so dass das oder die Farbregister nicht aus dem Toleranzbereich läuft bzw. laufen. Um die Zeit zwischen Fehlerentstehung und Fehlerbehebung, d.h. die Fehlerlaufzeit, zu minimieren sollten zunächst die Druckeinheiten DE1 bis DE4 so nah wie möglich beieinanderliegen. Im Sinne einer Fehlerlaufzeitminimierung wäre es optimal, unmittelbar hinter jeder Druckstelle einen Sensor 3 anzuordnen. Es hat sich jedoch als ausreichend und unter Kostengesichtspunkten als vorteilhaft erwiesen, nur einen Sensor 3 pro Bahnseite vorzusehen, und diesen Sensor 3 so nah wie möglich hinter der letzten Druckstelle, die registerhaltig zur Referenzfarbe abzustimmen ist, zu plazieren. Die Druckstelle zum Drucken der Referenzfarbe sollte andererseits die vom Sensor 3 am weitesten entfernt liegende sein.
Um die Flexibilität der Maschinen im Hinblick auf wechselnde Produktionen zu erhöhen, kann es auch bevorzugt sein, die Referenzfarbe der jeweiligen Produktion angepasst auswählen zu können. Einer Auswerteelektronik beim Sensor 3 oder dem Registerregler 30 wird bei freier Auswahlmöglichkeit der Referenzfarbe der Ort des Drucks der Referenzfarbe mitgeteilt, so dass die registerhaltige Abstimmung der Druckzylinder entsprechend vorgenommen werden kann.
Die registerhaltige Abstimmung der auf eine Seite der Bahn B druckenden Druckzylinder 11 bis 14 erfolgt mittels Registerreglern 30. Im Ausführungsbeispiel sind die je einem der Druckzylinder 11 bis 14 zugeordneten Registerregler physikalisch in einem einzigen Registerregler 30 zusammengefasst. Einem Eingang des Reglers 30 werden die von dem der jeweiligen Bahnseite zugeordneten Sensor 3 aufgenommene Registerabweichungen zugeführt. Über einen weiteren Eingang ist der Registerregler 30 mit einem Bus einer übergeordneten Steuerung verbunden. Die übergeordnete Steuerung umfasst im Ausführungsbeispiel einen Leitstand 4, Sektionsrechner 5 und über Modems erreichbare Serviceschnittstellen 6. Die Sollwerte für die Antriebsregelung der Motoren 10 werden mittels der übergeordneten Steuerung gegeben. Die Registerregelungsanordnung für die auf die andere Seite der Bahn B druckenden Zylinder 15 bis 18 ist spiegelbildlich zur Registerregelungsanordnung für die Zylinder 11 bis 14.
Die Zeit zwischen der Erfassung eines Fehlers und der Ausgabe der entsprechenden Stellgröße sollte so kurz wie möglich sein. Ein Registerregler 30 für einen Motor eines der Zylinder 11 bis 18 wird unter anderem der Fehlerlaufzeit angepasst eingestellt. Eine Reglerparametrierung kann daher im Betrieb der Maschine auch in Abhängigkeit von Fehlerlaufzeiten variieren, die sich insbesondere bei Änderungen der Bahngeschwindigkeit oder einer Änderung des Abstands zwischen dem Ort der Fehlerentstehung und dem Sensor 3 bei wechselnden Produktionen ebenfalls verändern. Auch die Dynamik der Teilregelstrecke kann in die Parametrierung einfließen, so insbesondere die freie Bahnlänge zwischen vorangehender Druckstelle und betrachteter Druckstelle der Teilregelstrecke.
Schließlich sollte die Übertragung der Stellgröße des Registerreglers 30 so schnell wie möglich erfolgen und das Stellglied selbst sollte die Dynamik der vom Registerregler 30 ausgegebenen Stellgrößen mitmachen können.
Die Figuren 2 bis 4 zeigen untereinander alternative Antriebskonzepte für die jeweils einzeln angetriebenen Druckeinheiten DE1 bis DE4.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Antrieb für die Druckeinheiten werden die den Druckspalt bildenden Zylinder, beispielsweise 11 und 15, jeweils über ein Getriebe 10.1, vorzugsweise ein Zahnriemen, von einem Motor 10 angetrieben. Die derart unmittelbar angetriebenen Zylinder 11 und 15 sind mechanisch mit ihren nachgeordneten Plattenzylindern 21 und 25 gekoppelt, so dass sie über nicht dargestellte Zahnräder auf diese nachgeordneten Plattenzylinder abtreiben. Zwischen den den Druckspalt bildenden Zylindern 11 und 15 besteht keine formschlüssige Kopplung, so dass von einer Entkopplung des Antriebs an der Bahn gesprochen werden kann. Die unmittelbar angetriebenen Zylinder 11 und 15 werden bezüglich ihrer Winkellage relativ zu weiteren auf die gleiche Seite der Bahn druckenden Zylinder geregelt, um mit diesen weiteren Zylindern registerhaltig zu drucken.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Antriebskonzept werden statt der den Druckspalt bildenden Zylinder 11 und 15 deren nachgeordneten Plattenzylinder 21 und 25 über je ein Getriebe, vorzugsweise wiederum ein Zahnriemen, unmittelbar angetrieben, und die Zylinder 11 und 15 werden über nicht dargestellte Zahnradzüge von den Plattenzylindern 21 und 25 ausgehend mit angetrieben. Ansonsten stimmen die beiden Antriebskonzepte nach den Figuren 2 und 3 überein.
Figur 4 zeigt ein weiteres Antriebskonzept, bei dem sowohl die beiden den Druckspalt bildenden Zylinder 11 und 15 als auch deren jeweils nachgeordneten Plattenzylinder 21 und 25 mechanisch miteinander gekoppelt sind und durch einen gemeinsamen Motor 10 angetrieben werden. Der Antrieb vom Motor 10 erfolgt wiederum über ein Getriebe, vorzugsweise ein Zahnriemen, auf einen der beiden den Druckspalt bildenden Zylinder 11 und 15, von dem dann wieder über einen Zahnräderzug auf die mit angetriebenen weiteren Zylinder, nämlich den Gegenzylinder und die Plattenzylinder, abgetrieben wird.
Während die in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Antriebskonzepte Gummi/Gummi-Produktionen betreffen, zeigen die Figuren 5a und 5b, dass das Konzept der einzelnen angetriebenen, auf die Bahn druckenden Zylinder auch bei Satellitendruckwerken in gleicher Weise einsetzbar ist. Ein zentraler Stahlzylinder 19 wird in Figur 5a über ein Getriebe, vorzugsweise ein Zahnriemen, von einem Motor 10 angetrieben. Die mit diesem Zentralzylinder 19 Druckspalte bzw. Druckstellen bildenden Zylinder 11' bis 14' werden je durch einen Motor über je ein Getriebe, vorzugsweise wiederum Zahnriemen, angetrieben, und von diesen Zylindern 11' bis 14' wird formschlüssig auf die nachgeordneten Plattenzylinder 21' bis 24' abgetrieben. Mit einer gestrichelten Linie ist in Figur 5a angedeutet, dass der Zentralzylinder 19 auch mechanisch mit einem der Zylinder 11' bis 14' gekoppelt sein könnte, also formschlüssig mit einem dieser Zylinder in Verbindung stehen könnte, so dass der eigene Motor für diesen Zentralzylinder 19 in diesem Falle wegfallen würde. Auch bei dem Satellitendruckwerk der Figur 5a werden jeweils die auf die gleiche Seite einer Bahn druckenden Zylinder 11' bis 14' zueinander registerhaltig in ihren Winkellagen geregelt. Auch eine Überlagerung der Regelungen für den Zentralzylinder 19 mit jedem der Zylinder 11 bis 14 kann gewinnbringend im Sinne einer Minimierung von Abweichungen vom idealen Umfangsregister zum Einsatz kommen. Figur 5b zeigt entsprechendes am Beispiel eines Zehnzylinderdruckwerks mit zwei Zentralzylindern 19.1 und 19.2.
Den Plattenzylindern 21 bis 24 bzw. 25 bis 28 sowie 21' und 24' nachgeordnete Farbund Feuchtwerke können mit den Plattenzylindern zum gemeinsamen Antrieb mechanisch gekoppelt sein, d.h. durch Formschluss. Die Farb- und Feuchtwerke können jedoch auch durch eigene Motoren angetrieben werden. Vorteilig sind auf der Antriebsseite jeweils anzutreibende Einheiten, die etwa gleiche Trägheitsmomente aufweisen, so dass mit wenigen Motorgrößen, vorzugsweise einer einzigen Motorgröße, die Antriebsanforderungen der Druckmaschine abgedeckt werden können.
In Figur 6 ist eine durch Messung und Interpolation gewonnene Kennlinie für die Registerabweichung Y12 des zweiten Zylinders 12 vom ersten Zylinder 11 dargestellt. Der erste Zylinder 11 ist der Referenzzylinder. Die Registerabweichung Y12 ist aufgetragen über der Umfangsgeschwindigkeit v2 des zweiten Zylinders 12. Die Kennlinie der Figur 6 ist reproduzierbar.
Solche Kennlinien können insbesondere für unterschiedliche Maschinentypen, unterschiedliche Papierqualitäten und unterschiedliche Maschinenkonfigurationen, d.h. für unterschiedliche Weglängen zwischen zwei benachbarten Druckstellen ermittelt und in einer maschineneigenen Datenbank abgelegt werden. Anhand dieser in der Datenbank abgelegten Datensätze kann nach entsprechender Auswahl des Maschinentyps, der aktuell verwendeten Papiersorte und der gerade eingestellten Maschinenkonfiguration der passende Datensatz herausgesucht werden. So wird dann aufgrund des in Figur 6 dargestellten Zusammenhangs aus der in der Produktion aktuellen Umfangsgeschwindigkeit v2 eine kompensierende Registerkorrektur ermittelt.
Eine Kennlinie, wie die der Figur 6, wird für jeden Druckfall des zweiten Zylinders 12 bzw. 16 sowie entsprechend für die weiteren registerhaltig abzustimmenden Zylinder ermittelt. In den unterschiedlichen Druckfällen sind die Kennlinien jeweils unterschiedlich, beispielsweise wegen unterschiedlicher Papierqualitäten, die bei gleicher Zylinderumfangsgeschwindigkeit unterschiedliche Bahnspannungen zeigen. Insbesondere bewirken voneinander abweichende Bahnwege bei Produktionswechseln ein verändertes Bahnverhalten. Für die Motorenregler der Zylinder derjenigen Druckeinheiten, die der als Referenz dienenden ersten Druckeinheit DE1 folgen, wird aus der Datenbank die passende Kurve ausgewählt. In Abhängigkeit von der aktuellen Zylinderumfangsgeschwindigkeit wird eine Korrekturgröße, d. h. der Anteil einer aufzuschaltenden Störgröße, anhand der ausgewählten Kennlinie gebildet und der Führungsgröße des Motorreglers 8 aufgeschaltet.
Gegebenenfalls erfolgt eine Störgrößenaufschaltung auch bei den Zylindern 11 und 15 der ersten Druckeinheit DE1. Die Aufschaltung solch einer Störgröße auch bei den ersten Zylindern 11 und 15 macht insbesondere für eine Schnittregisterregelung Sinn.
Falls zur Erhöhung der Flexibilität der Referenzzylinder frei auswählbar ist, werden Kennlinien Ykl (v1) ausgemessen und in einer maschineneigenen Datenbank bereitgestellt. In Ykl bezeichnet der Index k den Referenzzylinder und der Index 1 den jeweiligen, registerhaltig abzustimmenden Folgezylinder. Im Ausführungsbeispiel mit dem ersten Zylinder 11 als Referenzzylinder bedeutet dies, dass k = 1 und 1 = 2, 3, 4.
In Figur 7 ist eine Regleranordnung für die auf die rechte Bahnseite druckenden Zylinder 11 bis 14 und andeutungsweise auch für die auf die linke Bahnseite druckenden Zylinder 15 bis 18 dargestellt. Es wird im folgenden jedoch nur die Regelung rechtsseits der Bahn beschrieben. Für die Regelung links der Bahn gilt jeweils entsprechendes.
Die auf die Bahn aufgedruckten Passermarken werden vom Sensor 3 aufgenommen und im Messkopf des Sensors 3 ausgewertet. Vom Ausgang des Sensors 3 werden die ermittelten Registerabweichungen Y1,i der Zylinder 12, 13 und 14 zum Referenzzylinder 11 zu einem Eingang des Registerreglers 30 geführt. Der Registerregler 30 gliedert sich intern in je einen Registerregler für jeden der Zylinder 11 bis 14. Aus diesen Registerabweichungen bildet jeder der Einzelregler des Registerreglers 30 eine Stellgröße für seine Regelstrecke, die den betreffenden Zylinder, dessen Motor 10 und Motorregler 8, die Bahn und die Sensorik beinhaltet.
Die Winkellagen der Zylinder 11 bis 14 werden von je einem Motorregler 8 geregelt. Hierzu wird für jeden der Zylinder 11 bis 14 eine individuelle Sollwinkellage gebildet. Die Winkellage ϕ wird dabei durch eine vom Zylinderumfang abgewickelte Länge u [mm] repräsentiert. Die Sollwinkellage setzt sich aus dem Anteil ui,Soll, welcher von der übergeordneten Steuerung 4, 5, 6 vorgegeben wird, und einer Korrektur du1 zusammen. Es erfolgt nun ein Vergleich zwischen der Sollwinkellage und der von einem Sensor 7 aufgenommenen Winkel-Istlage u1,Ist. Vorzugsweise werden die IstWerte an den drehmomentenfreien Enden der Zylinder 11 bis 14 aufgenommen. Das Vergleichsresultat, die Differenz, wird durch den Motorregler 8 in eine Stellgröße für seinen Motor 10 umgewandelt.
In Figur 8 ist exemplarisch die Regelung für den zweiten Zylinder 12 detaillierter dargestellt. Für die Registerregelung der anderen Zylinder gilt Entsprechendes. Eingangsgrößen für den Registerregler 30 bzw. die diesen Regler 30 konstituierenden einzelnen Registerregler (Fig. 15) sind zum einen die vom Sensor 3 aufgenommenen und ermittelten Registerabweichungen Ykl = (Y12, Y13, Y14). So repräsentiert Y12 die Registerabweichung des zweiten Zylinders 12 zum ersten Zylinder 11. Entsprechendes gilt für die weiteren Registerabweichungen. Ferner werden dem Registerregler 30 die gemessenen Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis v4 (=v1234) der Zylinder 11 bis 14 zugeführt. Es würde auch genügen, die Umfangsgeschwindigkeit nur eines der registerhaltig abzustimmenden Zylinder 11 bis 14 für die anderen mit zu verwenden, vorzugsweise die des Referenzzylinders.
Über einen dritten Eingang ist der Registerregler 30 mit der übergeordneten Steuerung, die in Figur 8 nur einfach mit 4 bezeichnet ist, verbunden. Am dritten Eingang liegen von der übergeordneten Steuerung 4 ausgegebene Parametergrundwerte kBasis = (kP Basis, kI Basis, kD Basis, kf Basis) und gegebenenfalls Koeffizienten aP, aI, aD für den zweiten Zylinder 12. Die ersten drei Grundwerte sind für den Regler, der vierte für ein Filter bestimmt. Parametergrundwerte kBasis werden entsprechend auch für den dritten Zylinder 13 und den vierten Zylinder 14 und gegebenenfalls auch für den ersten Zylinder 11 zugeführt. Aus diesen Eingangsgrößen, d.h. der Registerabweichung Y12, der Umfangsgeschwindigkeit v2 und den Parametergrundwerten bildet der Registerregler 30 seine Stellgröße du2,R. Diese Ausgangsgröße oder Stellgröße wird dem Eingang des Motorreglers 8 zusammen mit dessen Führungsleitgröße u2,soll von der Steuerung 4 und der Winkel-Istlage u2,ist in Form der Differenz u2,soll + du2 - u2,ist zugeführt. Als Motorregler 8 kann beispielsweise ein aus der EP 0 644 048 bekannter PID-Regler verwendet werden.
Auch der Registerregler 30 des Ausführungsbeispiels ist als Regler mit PID-Elementen, jeweils mit Reglerparametern kP, kI und kD, ausgebildet. Jeder dieser Reglerparameter wird vom Registerregler 30 als Funktion des jeweiligen Parametergrundwerts und der Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders gebildet, d.h. als Funktion der pro Zylinder individuellen Parametergrundwerte und Umfangsge- schwindigkeiten. Es gilt somit für jeden der Zylinder 11 bis 14 individuell:
Figure 00170001
Im Ausführungsbeispiel kann, wie nachfolgend noch beschrieben wird, je ein Koeffizient a pro Reglerparameter k hinzutreten. Jeder der Reglerparameter wird somit als Funktion des jeweiligen Parametergrundwerts, einer zylinderindividuellen oder einer für alle Zylinder gleichen, repräsentativen Geschwindigkeit, und gegebenenfalls dem zuletzt genannten Koeffizienten gebildet.
Im Ausführungsbeispiel werden die Parametergrundwerte kBasis allein in Abhängigkeit von der Dynamik der Teilregelstrecken, d.h. nur oder zumindest hauptsächlich von den Bahnwegen zum vorhergehenden Zylinder und zum Sensor 3, bestimmt. Die Reglerparameter des Ausführungsbeispiels sind proportional zum Produkt aus Parametergrundwert und Umfangsgeschwindigkeit, d.h. es gilt:
Figure 00180001
Die vorgenannten Zusammenhänge nach (1) und (2) zwischen den Reglerparametern und den sie bestimmenden Variablen gelten für jeden der registerhaltig abzu- stimmenden Zylinder mit je eigenen Parametergrundwerten. Bei der Bildung der Gewichtungen der I-und D-Anteile in einem Algerithmus für einen vorzugsweise diskreten Regler wird die in die Gewichtung einfließende Abtastzeit T vorzugsweise konstant, zumindest bereichsweise, d.h. innerhalb vorgegebener Geschwindigkeits- bereiche, konstant gehalten.
Die Parametergrundwerte kBasis und die gegebenenfalls mitverwendeten Koeffizienten a für die Reglerparameter werden dem Registerregler 30 bei einem Produktionswechsel und der damit einhergehenden Druckstellenumbildung antizipierend von der Maschinensteuerung vorgegeben. Im Ausführungsbeispiel berücksichtigen die Parametergrundwerte nur die Länge der Bahn zu den jeweils im Druck vorhergehenden Druckzylinder. Eine entsprechende Einstellung am Maschinenleitstand 4 wird von der Maschinensteuerung in die Parametergrundwerte umgerechnet und an die Registerregler 30 weitergegeben. Diese Parametergrundwerte gelten dann so lange, bis eine erneute Druckstellumbildung vorgenommen wird. Die Zylinderumfangsgeschwindigkeiten v1 bis v4 werden gemessen und in Echtzeit ständig vom Registerregler 30 zur Bildung seiner Ausgangsgröße dui,R im Rahmen eines geeigneten Regelungsalgorithmus, vorzugsweise einer PID-Regelung, herangezogen. Es kann jedoch auch eine für einen der Zylinder 11 bis 14 gemessene Umfangsgeschwindigkeit für alle registerhaltig aufeinander abzustimmenden Zylinder verwendet werden.
Der durch gesteuerte Adaption gebildeten Ausgangsgröße du2,R des Registerreglers 30 wird die Umfangsgeschwindigkeit v2 als Störgröße von einem Steuerglied 40 additiv aufgeschaltet. Die daraus gebildete Summe du2 wird der Führungsleitgröße u2,Soll der Maschinensteuerung 4 additiv aufgeschaltet, und die Differenz aus der derart gebildeten Führungsgröße und dem gemessenen Lage-Istwert u2,Ist ist die Regelabweichung für den Motorregler 8.
Eine Ausgangsgröße du2,S als Korrekturgröße wird in dem Steuerglied 40 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v2 des zweiten Zylinders 12, die vorzugsweise gemessen wird, gebildet. Zu diesem Zweck sind Kennlinien in einem Speicher des Steuerglieds 40 für den Zusammenhang der Registerabweichungen und der Zylindergeschwindigkeiten abgelegt. Zur Bildung des Korrekturwerts bzw. des Störgrößenaufschaltungsanteils du2,S wird die von der Geschwindigkeit v2 des zweiten Zylinders 12 abhängige Registerabweichung Y12 herangezogen, wie sie beispielsweise in Figur 6 dargestellt ist. Das Steuerglied 40 errechnet aus dieser Kennlinie die zur Kompensation der Registerabweichung Y12 dienende Korrekturgröße du2,S, d.h. je nach Definition von Y12 und du2,S erfolgt als Umrechnung eine Skalierung und/oder ein Vorzeichenwechsel. Im Speicher des Steuerglieds 40 wird im Ausführungsbeispiel lediglich eine Kennlinie für jede der Registerabweichungen Y12 bis Y14 abgespeichert, für den zweiten Zylinder 12 insbesondere die Kennlinie der Figur 6, d.h. es werden in diesem Fall lediglich die Umfangsgeschwindigkeiten der Zylinder als Eingangsgrößen für das Steuerglied 40 verwendet. Da die Registerabweichungen im allgemeinen jedoch auch von weiteren Einflussgrößen abhängen, insbesondere der freien Bahnlänge zum vorangehenden Zylinder und zum Sensor 3, der Farb- und Feuchtmittelführung und auch von der Papierqualität, ist bei Verwendung nur einer Kennlinie für die jeweilige Registerabweichung ein repräsentativer, mittlerer Verlauf gespeichert. In einer vorteilhafter Weiterbildung können jedoch auch für jede der Registerabweichungen Kennlinienscharen im Speicher des Steuerglieds 40 abgelegt sein. In diesem Fall wird die aktuell zu verwendende Kennlinie von der Steuerung 4 über eine in Figur 8 punktgestrichelt eingezeichnete Linie ausgewählt. Auch für die Bildung der Korrekturgrößen dui,s kann wieder eine einzige der Geschwindigkeiten v1 bis v4, insbesondere die des Referenzzylinders, als repräsentative Geschwindigkeit statt individueller Ge- schwindigkeiten verwendet werden. Anstatt die Kennlinie oder Kennlinien in einem Speicher des Steuerglieds permanent zu speichern und daraus die relevante für den jeweiligen Druckfall auszuwählen, könnten die Kennlinien auch in einer Datenbank der Maschinensteuerung abgelegt sein und über den YKL - Bus zu Produktionsbeginn in den Steuergliedspeicher eingegeben werden.
Die Korrekturgröße du2,S kann im stationären und im instationären Betrieb der Maschine zur Kompensation von systematischen Passerfehlern bzw. Registerabweichungen auch allein eingesetzt werden. Dieser Modus wird durch einen offenen Schalter am Ausgang des Reglers 30 angedeutet. Die Aufschaltgröße du2 ist in diesem Fall identisch zum Störgrößenanteil du2,S (= Korrekturgröße) des Steuerglieds 40. Ebenso ist jedoch auch die Aufschaltung dieser Korrekturgröße optional, d.h. die Aufschaltgröße du2 kann auch identisch zu der Stellgröße du2,R des Reglers 30 sein. Auch dieser Modus wird durch einen offenen Schalter symbolisiert. Ebenso können du1,R und dui,S auch zusammen die Aufschaltgröße dui bilden, d.h. beide symbolischen Schalter sind in diesem Fall geschlossen.
Das Steuerglied 40 kann, wie in Figur 8 dargestellt, eigenständig zusätzlich zu dem Motorregler 8 und dem Registerregler 30 vorgesehen sein. Es kann jedoch auch vorteilhafterweise in Einzelsteuerglieder für die einzelnen Zylinder 11 bis 14 aufgeteilt und in dieser Aufteilung jeweils den Motorreglern 8 unmittelbar vorgeordnet sein. Eine dritte Möglichkeit, nämlich die Implementation der das Steuerglied 40 bildenden Einzelsteuerglieder 41 bis 44 in den Registerregler 30 ist in Figur 15 dargestellt.
Die Figuren 9 bis 11 zeigen den Einfluss, den eine am zweiten Zylinder 12 vorgenommene Registerverstellung auf die Register der nachfolgenden Zylinder 13 und 14 ausübt. In Figur 9 ist die Abweichung des Registers des zweiten Zylinders 12 vom ersten Zylinder 11 über der Zeit dargestellt für den Fall einer rechteckförmigen Anregung du2. Zu einem vorgegebenen ersten Zeitpunkt t1 wurde das Register des zweiten Zylinders 12 um 1 mm verstellt und zu einem vorgegebenen zweiten Zeitpunkt t2 wieder zurückgestellt. Die Verstellung des zweiten Zylinders 12 macht sich im Register des nachfolgenden dritten Zylinders 13 nur zu dem vorgenannten ersten und zweiten Zeitpunkt, also den Übergangsstellen der Figur 9, durch einen ersten und einen zweiten Buckel unterhalb und oberhalb der Linie für Nullabweichung bemerkbar. Ein ähnliches Verhalten zeigt das Register des vierten Zylinders 14 gemäß Figur 11. Die Anteile du3 und du4 in den Führungsgrößen für deren Motorregler 8 sind Null.
Für eine andere beispielhafte Registerverstellung ist in Figur 12 zusätzlich zum Verlauf der Registerabweichung Y12 die Änderung der Anregung du2 eingezeichnet.
Figur 13 zeigt den Verlauf von du3 und den Verlauf der Registerabweichung Y13 für den dritten Zylinder 13. Die Registerverstellung nach Figur 12 beim zweiten Zylinder 12 bewirkt auch eine Verstellung des Umfangsregisters bei den nachfolgenden Zylindern 13 und 14, wie dies bereits in den Figuren 10 und 11 dargestellt ist. Sobald eine Registerabweichung Y13 durch den Sensor 3 festgestellt worden ist, wird der Motor des dritten Zylinders 13 zur Beseitigung der Registerabweichung Y13 nachgeregelt. Der der Nachregelung entsprechende Anteil du3 der Führungsgröße für den Motorregler 8 des dritten Zylinders 13 ist in Figur 13 eingezeichnet. In Figur 13 ist erkennbar, dass diese Führungsgröße erst mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung zur eingetretenen Registerabweichung Y13 um du3 verändert wird. Die Regelstrecken für die beiden Zylinder 12 und 13 sind gekoppelt. Wie Figur 13 zeigt, bewirkt die verzögerte Veränderung du3 nicht nur, dass die Registerabweichung Y13 ungestört zum Entstehen kommt, sie bewirkt darüberhinaus nach Verringerung von Y13 auch ein erhebliches Überschwingen der Registerabweichung Y13 in die andere Richtung. Das Überschwingen erfolgt sogar zu einer Zeit, zu der die Registerabweichung Y13 ohne die Änderung du3 gegen die gewünschte Nullabweichung zurücklaufen würde. Das Überschwingen wird somit durch du3 überhaupt erst bewirkt.
Figur 14 zeigt den Verlauf der Registerabweichung Y13 des dritten Zylinders 13 für den Fall, dass eine regelungstechnische Entkopplung für die Regelstrecken des zweiten Zylinders 12 und des dritten Zylinders 13 vorgenommen wird bzw. aktiviert ist.
Der in Figur 14 günstige Verlauf der Registerabweichung Y13 des dritten Zylinders 13, bezogen auf den ersten Zylinder 11, wird dadurch erzielt, dass der Führungsgröße des Motorreglers 8 für den dritten Zylinder 13 ein bestimmter Anteil des Ausgangs des Registerreglers für den zweiten Zylinder 12 aufsummiert wird. Durch die Aufsummierung werden die Einflüsse im Sinne einer registerhaltigen Abstimmung kompensiert, die von der Beeinflussung der Bahnspannung durch die Registerverstellung eines vorhergehenden Zylinders herrühren. Die eben beschriebene Aufsummierung zur Führungsgröße des Motorreglers für den dritten Zylinder 13 kann alleine oder in Kombination mit der bereits genannten Störgrößenaufschaltung erfolgen.
Figur 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Registerreglers 30, der durch Integration des Steuerglieds 40 in den Regler 30 der Figur 8 entsteht. Ferner sind Entkopplungsglieder vorgesehen.
Auf einem ersten Bus v und einem zweiten Bus kBasis, die zusammen auch zu einem einzigen Bus zusammengefasst sein können, werden dem insgesamt mit 30 bezeichneten Registerregler die Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis v4 der vier auf die gleiche Bahnseite druckenden Zylinder 11 bis 14 und die Parametergrundwerte für diese Zylinder zugeführt. Die gegebenenfalls jeweils mit den Parametergrundwerten vorgegebenen Koeffizienten a werden über den KBasis - Bus oder einen eigenen Bus übertragen.
Der Registerregler 30 weist je einen Hauptregler für jeden der Zylinder 11 bis 14 auf. Die jeweiligen Hauptregler sind mit 31 bis 34 bezeichnet. Es handelt sich hierbei jeweils um einen PID-Regler. Jedem der Hauptregler 31 bis 34 und der Filter 1 bis 4 wird der für seinen Zylinder individuelle Satz von Parametergrundwerten kPi, Basis, kli,Basis, kDi, Basis und kfi,Basis zugeführt; den Hauptreglern werden ferner zylinderindividuelle Koeffizienten aPi, aIi, aDi zugeführt. Die Registerabweichungen Y12 bis Y14 werden den Hauptreglern 32 bis 34 jeweils über ein vorgeschaltetes Filter, nämlich Filter 2, Filter 3 und Filter 4, zugeführt. Die Parametergrundwerte werden zu Beginn einer Produktion für diese Produktion für die gesamte Produktion einmalig in je einen Speicher der Hauptregler 31 bis 34 eingelesen. Es ist jedoch auch möglich, dass mehrere, für eine Produktion spezifische Sätze von Parametergrundwerten verwendet werden, beispielsweise ein erster Satz für einen ersten Geschwindigkeitsbereich und ein zweiter, gegebenenfalls ein dritter Satz für einen zweiten oder gar dritten Geschwindigkeitsbereich der Zylinder. Im Ausführungsbeispiel berücksichtigen die Parametergrundwerte lediglich die Länge der freien Bahn vor dem jeweiligen Zylinder und die Länge der Bahn vom Zylinder bis zum Sensor 3. Falls für jeden der Zylinder 11 bis 14 je ein Sensor 3 vorgesehen ist, müssen die Parametergrundwerte die jeweiligen Bahnlängen bis zu solch individuellen Sensoren 3 nicht berücksichtigen. Aus den Parametergrundwerten und der gemessenen Zylinderumfangsgeschwindigkeit bildet jeder der Hauptregler 31 bis 34 seine Reglerparameter kP, kI und kD nach den Beziehungen:
Figure 00230001
Die Werte für die Koeffizienten aP, aI, aD gelangen auf die gleiche Art und Weise zu den Hauptreglern wie die kBasis-Werte. Die a-Werte werden vorzugsweise ebenfalls auch stets dann verändert, wenn die kBasis-Werte verändert werden.
Innerhalb der gleichen Produktion können die ebenfalls zylinderindividuellen Koeffizienten a und die Grundwerte kBasis in diskreten Schritten in Abhängigkeit von der Zylinder- Umfangsgeschwindigkeit variieren, vorzugsweise in lediglich zwei oder drei Schritten über den gesamten Geschwindigkeitsbereich.
Auch die Koeffizienten kf der vorgeschalteten Filter, der Filter 1, 2, 3 und 4, können in vorteilhafter Weiterbildung entsprechend solchen Relationen und Gleichungen (1) bis (3) gesteuert adaptiert werden.
Den Ausgangsgrößen dui,R der Hauptregler 31 bis 34 werden jeweils die Störgrößenanteile dui,S in der zu Figur 8 beschriebenen Weise additiv aufgeschaltet.
Ferner werden ebenfalls additiv aufgeschaltet die Ausgangsgrößen von Entkopplungsgliedern EG34, EG234 und EG1234. Im Ausführungsbeispiel mit dem ersten Zylinder 11 als Referenzzylinder und den in ihrer Nummerierung folgenden Zylindern 12, 13 und 14 genügen das Entkopplungsglied EG34 zur Entkopplung des Hauptreglers 34 vom Hauptregler 33 und das weitere Entkopplungsglied EG234 zur Entkopplung jeweils des Hauptreglers 33 und 34 vom Hauptregler 32. In die Entkopplung miteinbezogen sind auch die Steuerglieder 41 bis 44.
In Figur 15 ist der Fall dargestellt, dass der erste Zylinder 11 die Referenzfarbe druckt. Y11 ist in diesem Falle definitionsgemäß Null; ebenso du1,R. Die Störgrößenaufschaltung wirkt in diesem Falle für den ersten Zylinder 11 nur beim Schnittregister. Falls die Referenzfarbe durch einen der anderen Zylinder 12, 13 oder 14 gedruckt wird, gilt entsprechendes für den dann die Referenzfarbe druckenden Zylinder. Falls in den Registerabweichungen Y12, Y13 und Y14 ein gemeinsamer Teil auftritt und gegebenenfalls dieser gemeinsame Registerabweichungsanteil beim ersten Zylinder 11, dem Referenzzylinder, kompensiert wird, oder bei Schnittregisterverstellungen, werden die Regelstrecken der Zylinder 12, 13 und 14 durch ein entsprechendes Entkopplungsglied EG1234 von der Regelstrecke des ersten Zylinders 11 in gleicher Weise entkoppelt. Falls der Referenzzylinder frei wählbar ist, werden die Zylinder 11 bis 14 vorzugsweise alle voneinander über Entkopplungsglieder entkoppelt.
Wie bereits im Zusammenhang mit Figur 8 beschrieben, ist die Aufschaltung der Störgrößenanteile dui,S optional. Ebenso kann zumindest zeitweise auf die Ausgangsgrößen dui,R der Hauptregler 31 bis 34 verzichtet werden, wenn man sich mit der Kompensation der rein systematische Fehler oder zumindest einem Teil der systematischen Fehler zufrieden geben kann. Ebenso ist die Bildung einer regelungstechnischen Entkopplung mittels Entkopplungsgliedern EG34, EG234 und EG1234 optional.
In Figur 16 ist eine Sprungantwort bzw. Übertragungsfunktion für die Entkopplungsglieder EG23, EG234 und EG1234 als Funktion der Zeit qualitativ dargestellt. Die Übertragungsfunktion, die in dieser qualitativen Darstellung für sämtliche Entkopplungsglieder gilt, fällt von einem positiven Anfangswert im Verlauf der Zeit ab bis gegen Null. Da es sich bei der erfindungsgemäßen Regelung bevorzugterweise um eine diskrete Regelung handelt, ist der Verlauf der Übertragungsfunktion treppenförmig abfallend. Die Ausgangsgrößen der Enkopplungsglieder werden somit derart gebildet, dass die nachfolgenden Zylinder so ausschlagen, dass deren Passer möglichst wenig verändert werden, wenn an einem vorausgehenden Zylinder eine Registerverstellung vorgenommen worden ist. Die erfindungsgemäße Entkopplung der Regelstrecken im Registerregler 30 trägt auch alleine, d.h. ohne die gesteuerte Adaption der Reglerparameter und auch ohne die Aufschaltung der Störgröße, zur Registerhaltigkeit von auf eine Seite der Bahn druckenden Zylindern untereinander bei, bringt also auch allein oder in wahlweiser Kombination mit einer der anderen beiden Lösungen Vorteile bei der Registerhaltigkeit.

Claims (24)

  1. Verfahren zur registerhaltigen Abstimmung von auf eine Bahn druckenden Zylindern einer Rollenrotationsmaschine, bei dem
    a) ein auf eine Seite der Bahn druckender erster Zylinder (11) von einem ersten Motor (10) und ein auf die gleiche Seite der Bahn druckender zweiter Zylinder (12) von einem zweiten Motor (10) angetrieben werden;
    b) ein Sensor (3) die Registerhaltigkeit des ersten und zweiten Zylinders (11; 12) als Eingangsgrösse eines Reglers (30; 32) misst; und
    c) die Winkellage des zweiten Zylinders (12) durch den Regler (30; 32), welcher mindestens einen Motor (10) ansteuert, registerhaltig zum ersten Zylinder (11) abgestimmt wird;
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d) bei einer Änderung einer Produktionsbedingung das Regelungsverhalten des Reglers (30; 32) geändert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bildung des wenigstens einen Reglerparameters (kP, kD, kI, kf) ein für eine Produktion spezifischer Parametergrundwert (kP Basis, kD Basis, kI Basis, kf Basis) einfließt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parametergrundwert während dieser Produktion höchstens zweimal geändert wird und vorzugsweise während dieser Produktion konstant ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Parametergrundwert (kP Basis, kD Basis, kI Basis, kf Basis) durch eine Änderung einer Bahnlänge infolge einer Druckstellenumbildung zumindest mitbestimmt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Reglerparameter (kP, kD, kI, kf) in Anpassung an die Umfangsgeschwindigkeit eines der Zylinder (11, 12), die auf die gleiche Bahnseite drucken, vorzugsweise des jeweils abzustimmenden Zylinders (12), verändert wird.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit bei der Änderung des wenigstens einen Reglerparameters (kP, kD, kI, kf) linear einfließt.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gemessene Umfangsgeschwindigkeit verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des wenigstens einen geänderten Reglerparameters (kP, kD, kI, kf) der Parametergrundwert (kP Basis, kD Basis, kI Basis, kf Basis) mit einer Größe multipliziert wird, die von der Umfangsgeschwindigkeit eines der Zylinder (11, 12), die auf die gleiche Bahnseite drucken, vorzugsweise des abzustimmenden Zylinders (12), abhängt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Reglerparameter (kP, kD, kI, kf) des Reglers (30; 32), gegebenenfalls auch eines vorgeschalteten Filters (Filter 2) angepasst verändert werden.
  10. Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer Ausgangsgröße (du2,R) des Reglers (30; 32) für den zweiten Zylinder (12) eine Störgröße (v2) aufgeschaltet wird zur Kompensation einer für eine Phase des Maschinenbetriebs typischen und deshalb vorhersehbaren, reproduzierbaren Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) gegenüber dem ersten Zylinder (11).
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Motorregler (8) für den zweiten Zylinder (12), zu einer Führungsleitgröße (u2,Soll) für den synchronen Lauf des ersten und des zweiten Zylinders (11, 12) eine Störgröße (v2) aufgeschaltet wird zur Kompensation einer für die jeweilige Phase typischen und daher vorhersehbaren, reproduzierbaren Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) vom ersten Zylinder (11), wobei das Umfangsregister des zweiten Zylinders (12) mittels der Führungsleitgröße (u2,Soll) und der Störgröße (v2) ausschließlich gesteuert sein kann.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Messung oder einer Simulation einer Beschleunigungs- oder Verzögerungsphase ermittelte Werte für Registerabweichungen (Y12) des zweiten Zylinders (12) bei unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten (v2) des zweiten Zylinders (12) in einem digitalen Speicher eines Steuerglieds (40) oder einer übergeordneten Steuerung (4, 5, 6) abgelegt sind.
  13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass geschwindigkeitsabhängige Registerabweichungen auch für alternative Transportwege der Bahn in dem Speicher abgelegt sind.
  14. Verfahren nach wenigstens einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geschwindigkeitsabhängigen Registerabweichungen auch für unterschiedliche Bahnmaterialien und gegebenenfalls auch für vorgegebene unterschiedliche Farbbelegungsgrade in dem Speicher abgelegt sind.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf die gleiche Seite der Bahn druckender dritter Zylinder (13) von einer für den zweiten Zylinder (12) vorgenommenen Korrektur einer Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) entkoppelt wird, indem die diese Korrektur der Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) bewirkende Größe (du2,R) für den zweiten Zylinder (12) einem Entkopplungsglied EG234 zugeführt und dessen Ausgangssignal (E234) einer Stellgröße (du3,R) zur Korrektur von Registerabweichungen (Y13) des dritten Zylinders (13) aufgeschaltet wird.
  16. Vorrichtung zur registerhaltigen Abstimmung von auf eine Bahn druckenden Zylindern einer Rollenrotationsmaschine, mit
    a) einem auf eine Seite der Bahn druckender erster Zylinder (11) der von einem ersten Motor (10) und ein auf die gleiche Seite der Bahn druckender zweiter Zylinder (12) der von einem zweiten Motor (10) angetrieben wird;
    b) einem Sensor (3) der die Registerhaltigkeit des ersten und zweiten Zylinders (11; 12) als Eingangsgrösse eines Reglers (30; 32) misst; und
    c) einem Regler (30; 32), der mindestens einen Motor (10) zur registerhaltigen Abstimmung der Winkellage des zweiten Zylinders (12) zum ersten Zylinder (11) ansteuert,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d) bei einer Änderung einer Produktionsbedingung das Regelungsverhalten des Reglers (30; 32) veränderbar ist.
  17. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (30; 32) einen Signalprozessor und einen Speicher aufweist, in den von einer übergeordneten Steuerung (4, 5, 6) Parametergrundwerte (kP Basis , kD Basis , kI Basis, kf Basis) zur Bildung des wenigstens einen veränderbaren Reglerparameters (kP, kD, kI, kf) eingelesen werden.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler (30; 32) die Umfangsgeschwindigkeit eines der auf die gleiche Seite der Bahn druckenden Zylinder (11, 12), vorzugsweise des abzustimmenden Zylinders (12), zugeführt wird.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Multiplizierer des Reglers (30; 32) zur Bildung des wenigstens einen veränderbaren Reglerparameters (kP, kD, kI, kf) die Umfangsgeschwindigkeit mit dem Parametergrundwert (kP Basis, kD Basis, kI Basis, kf Basis) multipliziert.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerglied (40; 42) vorgesehen ist, das aus einer Störgröße (v) eine Korrekturgröße (du2,s) zur Kompensation einer für die Störgröße (v) typischen Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) vom ersten Zylinder (11) bildet, die einem Motorregler (8) des zweiten Zylinders (12) aufgeschaltet wird.
  21. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (40; 42) einen Speicher aufweist, in dem wenigstens eine Kennlinie für den von der Störgröße (v) abhängigen Verlauf der Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) vom ersten Zylinder (11) abgelegt ist.
  22. Vorrichtung nach wenigstens einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Steuerglied (40; 42) über einen ersten Eingang die wenigstens eine Störgröße (v) und über einen zweiten Eingang die wenigstens eine für eine aktuelle Druckproduktion gültige Kennlinie (Y12 (v)) oder ein Auswahlsignal zum Auswählen dieser Kennlinie aus in einem Speicher des Steuerglieds (40; 42) gespeicherten Kennlinien zugeführt wird.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (40; 42) Teil des Registerreglers (30; 32) ist.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (40; 42) eigenständig oder Teil einer übergeordneten MaschinenSteuerung (4, 5, 6) ist.
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