EP0882588B1 - Registerhaltige Abstimmung von Druckzylindern einer Rollenrotationsmaschine - Google Patents

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EP0882588B1
EP0882588B1 EP98810437A EP98810437A EP0882588B1 EP 0882588 B1 EP0882588 B1 EP 0882588B1 EP 98810437 A EP98810437 A EP 98810437A EP 98810437 A EP98810437 A EP 98810437A EP 0882588 B1 EP0882588 B1 EP 0882588B1
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EP
European Patent Office
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cylinder
register
printing
web
regulator
Prior art date
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EP98810437A
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EP0882588A1 (de
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Walter Dr. Siegl
Andreas Helfenstein
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Wifag Maschinenfabrik AG
Original Assignee
Wifag Maschinenfabrik AG
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Application filed by Wifag Maschinenfabrik AG filed Critical Wifag Maschinenfabrik AG
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    • B41F13/10—Forme cylinders
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
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    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2213/00—Arrangements for actuating or driving printing presses; Auxiliary devices or processes
    • 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 registering Alignment of cylinders of a web press on a web according to the preambles of the independent claims.
  • the flying plate change for example with web width changes
  • the flying production change that this enables in most cases first the peripheral speed of the impression cylinder for the previous old one Production up to a predetermined value, for example 30% of the speed in production, lowered, and the new cylinders are made for the subsequent new production after reaching the same peripheral speed created their counter cylinders. The new production is going at this speed added. Then the cylinders that now form the pressure points are opened the speed of the production run increased.
  • a predetermined value for example 30% of the speed in production
  • the new production is going at this speed added.
  • the cylinders that now form the pressure points are opened the speed of the production run increased.
  • drive through two speed ramps When changing production in this example, drive through two speed ramps.
  • the drive concept of the printing presses described in the above-mentioned publications with individually driven printing units also enables compared to the previously common drives with a common shaft faster travel through the speed ramps, so that the changeover times can be shortened again between two productions.
  • the invention has set itself the task of keeping the register and thus the To improve the quality of the printed image on a printing web.
  • the invention relates to web-fed rotary printing presses, in particular for the Newspaper offset printing, as known for example from EP 0 644 048 A2 are.
  • a first cylinder printing on one side of a web is replaced by a first
  • the engine and a second cylinder printing on the same side of the web are driven by driven by a second motor, i.e. between the first and second cylinders there is no mechanical coupling for a common drive by one common engine.
  • the two motors are not form-fitting for drive purposes connected. Both motors are in terms of the angular position of them regulated driven cylinder.
  • the peripheral speed or equivalent size is on each of the cylinders preferably measured and connected to this cylinder or representative of all of the cylinders to be coordinated with one another on one of these cylinders and unlocked each of the other cylinders. This forms a control element based on a stored, speed-dependent characteristic curve to be activated Proportion of disturbance variables.
  • disturbance to be applied can be empirical or by Simulation or a combined method can be determined.
  • the existing ones in the machine are advantageously used Color register measuring devices used for automatic measurement for this purpose.
  • control behavior is at least the Register regulator for the second cylinder specifically changed, if one Modification of a production condition influencing the circumference register becomes.
  • the change in the control behavior is made by a targeted change causes at least one controller parameter.
  • Changes in production conditions, that trigger a change in the control behavior according to the invention are such Changes, their impact on the size register or the accuracy of the register are predictable and reproducible.
  • the preferred answer to one or more changes in production conditions consists of an adapted change in the control behavior of the controller, namely a controlled adaptation of at least one controller parameter, if necessary all or at least all essential controller parameters.
  • the setting of the controller is the changed situation in real time or anticipating, preferably in part adjusted in real time and partly anticipating.
  • the real-time variable flows into the Formation of the controller parameter, preferably the peripheral speed or the Speed of the cylinder to be adjusted in register.
  • the peripheral speed of one of the other cylinders that are used are to be coordinated with the second cylinder in register, for example one Reference cylinder.
  • Changed train paths and thereby changed ones are particularly anticipatory Path lengths are taken into account by setting basic parameters when changing production be imported.
  • a Control element at least for the one to be tuned in register with the first cylinder second cylinder provided, which is based on a disturbance variable, in particular the peripheral speed of the one to be voted on or one of the others on the same side of the Web printing cylinder, a correction quantity to compensate for the one Disturbance typical register deviation of the second cylinder from the first cylinder forms.
  • the disturbance variable is in the engine controller of the engine of the second cylinder Form of the correction variable activated.
  • the control element preferably has a memory in which the disturbance variable-dependent Course of the register deviation of the second cylinder from the first Cylinder permanently stored or for the respective pressure case by the parent Machine control read in or from several permanently stored courses is selected.
  • a register controller for to be tuned to the first cylinder, preferably via a second cylinder digital signal processor, with its own memory, in which the basic parameters for the controller parameters of this controller or in which the valid parameter basic values are writable.
  • the circuit or the signal processor the controller only needs to be informed when using a permanent memory 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 parent Control only via a control signal the message which of the ROM of the controller stored value or data record he take into his RAM and until further notice.
  • the current set of values for the controller parameters can advantageously also directly from the higher-level control a RAM of the controller can be loaded.
  • a third Partial controlled system comprising cylinders, from one comprising the second cylinder Partial controlled system decoupled with respect to the circumferential register.
  • the third cylinder prints on the same side of the track as the first and second cylinders and follows in Web direction seen the second cylinder.
  • Cylinder becomes the reference color
  • second and third cylinders become matched in register with respect to the first cylinder.
  • the features disclosed above can be used not only in the regulation or Control of those cylinders are used that are in register with one
  • the reference color printing cylinder must be coordinated.
  • the the reference color Printing cylinders themselves can be regulated and / or controlled in the same way. In order to print in register, this is advantageous, for example, if there is one common share in the manipulated variables of the register controller of all of the reference color following inks there.
  • the described control and possibly regulation of the circumferential register can advantageously also for controlling and possibly regulating the cutting register be used, i.e. the register controls of the cylinders can also be made with regard to the cutting register can be adapted in a controlled manner.
  • the cutting register can be edited in the course of Disturbance feedforward control, preferably with but also without controlled adaptation, also taken into account become.
  • Figure 1 shows a four-high tower of a web press for newspaper offset printing.
  • the printing tower is formed by four printing units DE1 to DE4, which are arranged to each other to form two H-bridges in the tower.
  • Each of the printing units comprises two forming a printing nip for a continuous web B.
  • Blanket cylinders that start with the first printing unit DE1 to the last one Printing unit DE4 of the printing tower continuously designated 11 to 14 and 15 to 18 are.
  • Each of the blanket cylinders 11 to 18 is a plate cylinder 21 to 28 assigned.
  • the plate cylinders 21 to 28 each have a subordinate color and For the sake of clarity, dampening systems are not shown.
  • the web B is unwound from a paper roll of a reel changer and runs then over guide rolls and a pull roll 1 into the printing tower.
  • the pull roller 1 is not coupled to the downstream pressure units DE1 to DE4 on the drive side.
  • the web is printed in four colors on both sides of the printing tower. Since the invention is not is limited to the rubber / rubber production shown in Figure 1, but can also be used in satellite printing units, the Blanket cylinders 11 to 18 following their function of printing on the web Because of unspecifically referred to as a pressure cylinder.
  • the first printing unit DE1 the path through the first cylinders 11 and 15 on both sides with the preferred printed as the reference first color.
  • the register accuracy when printing the second color by the second cylinders 12 and 16 in the second printing unit DE2 as well as the third and fourth color is always in relation to the first color measured and corrected.
  • Registration marks are printed on the web from each of the printing cylinders 11 to 18, by means of a pair of. arranged behind the fourth printing unit DE4 Sensors 3, preferably a pair of CCD cameras 3, are recorded.
  • a further web tension roller 2 is arranged behind the fourth printing unit DE4 is also not coupled to the printing units on the drive side. Between two pull rollers 1 and 2 immediately at the entrance and at the exit before the first Printing unit DE1 or behind the fourth printing unit DE4, ie the first and the The last printing point for the colors to be printed one above the other is the web B curious; excited.
  • the arrangement of the sensor or sensors 3 comes from the speed of the color register control and, if necessary, control, especially in the case of transient ones Operations. In such phases, it is important to intervene in good time, so that the color register or registers do not run out of tolerance.
  • the error runtime Around the time between the occurrence of a fault and the rectification of the fault, i.e. the error runtime, too First, minimize the printing units DE1 to DE4 as close as possible lying together.
  • it has proven to be sufficient and proven to be advantageous from a cost point of view only one sensor 3 per web side, and this sensor 3 as close as possible behind the last Place the printing point that is to be registered with the reference color.
  • the Printing point for printing the reference color on the other hand, should be the one from sensor 3 most distant.
  • An evaluation electronics at sensor 3 or the Register controller 30 is the location of the Print of the reference color communicated, so that the registration of the Printing cylinder can be made accordingly.
  • the register-based coordination of the printing cylinders printing on one side of the web B. 11 to 14 is carried out by means of register controllers 30.
  • An input of the controller 30 are recorded by the sensor 3 assigned to the respective web side Register deviations fed.
  • the register controller is via another input 30 connected to a bus of a higher-level controller.
  • control comprises a control center 4, section computers 5 and Service interfaces accessible via modems 6.
  • the setpoints for the drive control the motors 10 are given by means of the higher-level control.
  • the Register control arrangement for those printing on the other side of web B. Cylinder 15 to 18 is a mirror image of the register control arrangement for the cylinders 11 to 14.
  • the time between the detection of an error and the output of the corresponding one The manipulated variable should be as short as possible.
  • a register controller 30 for an engine one the cylinders 11 to 18 are adjusted, inter alia, to the error running time.
  • a controller parameterization can therefore also depend on the operation of the machine of error runtimes vary, particularly when the web speed changes or a change in the distance between the location of the fault and also change the sensor 3 with changing productions.
  • the dynamics of the partial controlled system can be included in the parameterization, in particular the free web length between the previous printing point and the considered Pressure point of the partial controlled system.
  • the transfer of the manipulated variable of the register controller 30 should be as fast as possible and the actuator itself should match the dynamics of the register controller Can participate in 30 output manipulated variables.
  • FIGS 2 to 4 show each other alternative drive concepts for each individually driven printing units DE1 to DE4.
  • the Pressure gap forming cylinder for example 11 and 15, each via a gear 10.1, preferably a toothed belt, driven by a motor 10.
  • the so directly driven cylinders 11 and 15 are mechanical with their downstream plate cylinders 21 and 25 coupled so that they do not drive illustrated gears on these downstream plate cylinders. Between the cylinders 11 and 15 forming the pressure gap do not have a positive fit Coupling, so that one speaks of a decoupling of the drive on the web can be.
  • the directly driven cylinders 11 and 15 are related their angular position relative to others printing on the same side of the web Cylinder controlled in order to print with these other cylinders in register.
  • the pressure gap is used instead forming cylinders 11 and 15 whose downstream plate cylinders 21 and 25 each a gear, preferably in turn a toothed belt, directly driven, and the cylinders 11 and 15 are via gear trains, not shown, from the plate cylinders 21 and 25 starting with driven. Otherwise, the two drive concepts are correct according to Figures 2 and 3.
  • Figure 4 shows a further drive concept in which both the two the pressure gap forming cylinders 11 and 15 and their respective downstream plate cylinders 21 and 25 are mechanically coupled together and by a common motor 10 are driven.
  • the motor 10 is in turn driven by a gear, preferably a toothed belt, on one of the two forming the pressure gap Cylinder 11 and 15, from which again via a gear train to the driven other cylinders, namely the counter cylinder and the plate cylinder, is aborted.
  • FIG Gear preferably a toothed belt, driven by a motor 10.
  • FIG. 5a shows the central cylinder 19 also mechanically one of the cylinders 11 'to 14' could be coupled, that is to say with a positive fit this cylinder could be communicating, so your own engine for this Central cylinder 19 would be omitted in this case.
  • the satellite printing unit 5a are each on the same side of a web printing cylinders 11 'to 14' to each other in register in their angular positions regulated. Also a superposition of the regulations for the central cylinder 19 with each of the cylinders 11 to 14 can be profitable in the sense of minimizing Deviations from the ideal circumferential register are used.
  • Figure 5b shows the corresponding example using a ten-cylinder printing unit with two central cylinders 19.1 and 19.2.
  • the color cylinders arranged downstream of the plate cylinders 21 to 24 or 25 to 28 as well as 21 'and 24' and dampening systems can use the plate cylinders to drive them together mechanically coupled, i.e. by positive locking.
  • the ink and dampening systems can also be powered by your own motors.
  • FIG. 6 shows a characteristic curve obtained by measurement and interpolation for the register deviation Y 12 of the second cylinder 12 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 of FIG. 6 is reproducible.
  • Such characteristic curves can be determined in particular for different machine types, different paper qualities and different machine configurations, ie for different path lengths between two adjacent printing points and stored in a machine's own database.
  • the appropriate data record can be selected after appropriate selection of the machine type, the type of paper currently used and the machine configuration currently set.
  • a compensating register correction is then determined on the basis of the relationship shown in FIG. 6 from the circumferential speed v 2 currently in production.
  • a characteristic curve like that of FIG. 6, is given for each pressure drop of the second cylinder 12 or 16 as well as to be coordinated accordingly for the other registers Cylinder determined.
  • the characteristics are in the different pressure cases different, for example, because of different paper qualities that same web circumferential speed show different web tensions. In particular, differing pathways cause changes in production a changed path behavior.
  • Printing units that follow the first printing unit DE1 serving as a reference the appropriate curve selected from the database.
  • a correction quantity i. H. the proportion of a disturbance variable to be switched on, based on the selected characteristic and the Command variable of the engine controller 8 switched on.
  • a disturbance variable is also applied to cylinders 11 and 15 the first printing unit DE1.
  • the activation of such a disturbance variable also with the first cylinders 11 and 15 make sense, in particular, for cutting register control.
  • characteristic curves Y k, l (v l ) are measured and made available in a machine-specific database.
  • the index k denotes the reference cylinder and the index 1 the respective subsequent cylinder to be adjusted in register.
  • Figure 7 is a controller arrangement for those printing on the right side of the web Cylinder 11 to 14 and also hinted for the left side of the web printing cylinder 15 to 18 shown. In the following, however, only the Regulation described on the right side of the train. For the regulation on the left of the track applies corresponding in each case.
  • the registration marks printed on the web are picked up by the sensor 3 and evaluated in the measuring head of the sensor 3.
  • the determined register deviations Y 1, i of the cylinders 12, 13 and 14 are led from the output of the sensor 3 to the reference cylinder 11 at an input of the register regulator 30.
  • the register controller 30 is divided internally into a register controller for each of the cylinders 11 to 14. From these register deviations, each of the individual controllers of the register controller 30 forms a manipulated variable for its controlled system, the relevant cylinder, its engine 10 and engine controller 8, the path and the Includes sensors.
  • the angular positions of the cylinders 11 to 14 are regulated by a motor controller 8 each.
  • an individual target angular position is formed for each of the cylinders 11 to 14.
  • the angular position ⁇ is represented by a length u [mm] developed from the cylinder circumference.
  • the setpoint angle position is composed of the proportion u 1, setpoint , which is specified by the higher-level control 4, 5, 6, and a correction du.
  • a comparison is now made between the target angular position and the actual angular position u i, actual recorded by a sensor 7.
  • the actual values are preferably recorded at the torque-free ends of the cylinders 11 to 14.
  • the comparison result, the difference is converted by the engine controller 8 into a manipulated variable for its engine 10.
  • the control for the second cylinder 12 is shown in more detail as an example in FIG. The same applies to the register control of the other cylinders.
  • Y 12 represents the register deviation of the second cylinder 12 from the first cylinder 11.
  • the register controller 30 is connected via a third input to the higher-level controller, which is simply identified by 4 in FIG.
  • Basic parameter values k Basis are accordingly also supplied for the third cylinder 13 and the fourth cylinder 14 and, if appropriate, also for the first cylinder 11.
  • the register controller 30 forms its manipulated variable du 2.R from these input variables, ie the register deviation Y 12 , the peripheral speed v 2 and the basic parameter values.
  • This output variable or manipulated variable is fed to the input of the motor controller 8 together with its reference variable u 2.soll from the controller 4 and the actual angle position u 2.ist in the form of the difference u 2.soll + du 2 - u 2.ist .
  • a PID controller known from EP 0 644 048 can be used as the motor controller 8.
  • the register controller 30 of the exemplary embodiment is also designed as a controller with PID elements, each with controller parameters k P , k l and k D.
  • each of the controller parameters is thus as a function of the respective basic parameter value, a cylinder-specific or a representative speed that is the same for all cylinders, and if necessary the last-mentioned coefficient.
  • the basic parameter values k basis are determined solely as a function of the dynamics of the partial controlled systems, ie only or at least mainly from the path paths to the preceding cylinder and to sensor 3.
  • the controller parameters of the exemplary embodiment are proportional to the product of the basic parameter value and peripheral speed, ie the following applies: k P ⁇ k P base * v k l ⁇ k l base * v k D ⁇ k D base * v
  • the basic parameter values k basis and the possibly used coefficients a for the controller parameters are anticipated by the machine controller in the event of a production change and the associated pressure point reshaping.
  • the basic parameter values only take into account the length of the web to the printing cylinders preceding each in printing.
  • a corresponding setting on the machine control station 4 is converted by the machine controller into the basic parameter values and passed on to the register controller 30. These basic parameter values then apply until the pressure setting is changed again.
  • the cylinder peripheral speeds v 1 to v 4 are measured and continuously used in real time by the register controller 30 to form its output variable du i, R as part of a suitable control algorithm, preferably a PID control.
  • a circumferential speed measured for one of the cylinders 11 to 14 can also be used for all cylinders to be coordinated with one another in register.
  • the output variable du 2, R of the register controller 30 formed by controlled adaptation, the peripheral speed v 2 is added as a disturbance variable by a control element 40.
  • the sum du 2 formed therefrom is added to the reference control variable u 2, the machine control 4 should additively, and the difference between the reference variable formed in this way and the measured actual position value u 2 is the control deviation for the motor controller 8.
  • An output variable du 2, S as a correction variable is formed in the control element 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 element 40 for the relationship between the register deviations and the cylinder speeds.
  • the register deviation Y 12 which is dependent on the speed v 2 of the second cylinder 12 , is used to form the correction value or the disturbance variable connection component du 2, S , as is shown, for example, in FIG. 6.
  • the control element 40 uses this characteristic curve to calculate the correction variable du 2, S used to compensate for the register deviation Y 12 , ie depending on the definition of Y 12 and du 2.5 , a scaling and / or a change of sign takes place as the conversion.
  • only one characteristic curve is stored in the memory of the control element 40 for each of the register deviations Y 12 to Y 14 , in particular the characteristic curve of FIG. 6 for the second cylinder 12, ie in this case only the peripheral speeds of the cylinders are used as input variables for the control element 40 used.
  • the register deviations generally also depend on other influencing variables, in particular the free path length to the preceding cylinder and to sensor 3, the ink and dampening solution guide and also on the paper quality, a representative, average curve is used when only one characteristic curve is used for the respective register deviation saved.
  • sets of curves can also be stored in the memory of the control element 40 for each of the register deviations.
  • the characteristic currently to be used is selected by the controller 4 via a line drawn with a dot-dash line in FIG.
  • a single one of the speeds v 1 to v 4 in particular that of the reference cylinder , can be used as a representative speed instead of individual speeds.
  • the characteristic curves could also be stored in a database of the machine control and entered into the control element memory at the start of production via the Y KL bus.
  • the correction quantity du 2.S can also be used alone in stationary and unsteady operation of the machine to compensate for systematic register 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 Be 30.
  • This mode is also symbolized by an open switch.
  • you i, R and du i, S can also form the override variable du 1 , ie both symbolic switches are closed in this case.
  • the control member 40 can, as shown in Figure 8, independently in addition to that 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 directly upstream of the engine controllers 8 in this division. A third possibility, namely the implementation of the control element 40 Individual control elements 41 to 44 in the register controller 30 are 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 was adjusted by 1 mm and reset at a predetermined second time t2.
  • the adjustment of the second cylinder 12 is only noticeable in the register of the subsequent third cylinder 13 at the aforementioned first and second point in time, that is to say the transition points in FIG. 9, by means of 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 change in the excitation du 2 is shown in FIG. 12 in addition to the course of the register deviation Y 12 .
  • FIG. 13 shows the course of du, and the course of the register deviation Y 13 for the third cylinder 13.
  • the register adjustment according to FIG. 12 for the second cylinder 12 also brings about an adjustment of the circumferential register in the subsequent cylinders 13 and 14, as already shown 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 portion du 3 of the reference variable corresponding to the readjustment for the engine controller 8 of the third cylinder 13 is shown in FIG. In FIG. 13 it can be seen that this command variable is only changed by du 3 with a certain time delay in relation to the register deviation Y 13 that has occurred.
  • the delayed change du not only causes the register deviation Y 13 to occur undisturbed, it also causes the register deviation Y 13 to overshoot in the other direction after Y 13 has been reduced.
  • the overshoot occurs even at a time when the register deviation Y 13 would run back against the desired zero deviation without the change du 3 .
  • the overshoot is caused by you in the first place.
  • FIG. 14 shows the course of the register deviation Y 13 of the third cylinder 13 in the event that a decoupling for the control systems of the second cylinder 12 and the third cylinder 13 is undertaken or is activated.
  • the favorable course of the register deviation Y 13 of the third cylinder 13 in relation to the first cylinder 11, which is favorable in FIG. 14, is achieved in that the reference variable of the motor regulator 8 for the third cylinder 13 adds up a certain proportion of the output of the register regulator for the second cylinder 12 becomes.
  • the totalization compensates for the influences in the sense of a register-based coordination which result from the influence of the web tension by the register adjustment of a previous cylinder.
  • the summation just described for the reference variable of the engine controller for the third cylinder 13 can be carried out alone or in combination with the disturbance variable connection already mentioned.
  • FIG. 15 shows an embodiment of the register controller 30, the integration of the control element 40 in the controller 30 of FIG. 8 arises. Furthermore are Decoupling elements provided.
  • the register controller On a first bus v and a second bus k base , which together can also be combined to form a single bus, the register controller, designated as a whole with 30, has the peripheral speeds v 1 to v 4 , the four cylinders 11 to 14 and the basic parameters for these cylinders.
  • the coefficients a which may be specified with the basic parameter values, are transmitted via the K base bus or a separate bus.
  • the register controller 30 has a main controller for each of the cylinders 11 to 14.
  • the respective main controllers are labeled 31 to 34. Each of these is a PID controller.
  • Each of the main controllers 31 to 34 and the filters 1 to 4 is supplied with the individual set of parameter basic values k P1, base , k li, base , k Di. base and k fi base , for its cylinder; cylinder-specific coefficients a Pi , a li , a Di are also fed to the main controllers.
  • the register deviations Y 12 to Y 14 are fed to the main controllers 32 to 34 via an upstream filter, namely filter 2, filter 3 and filter 4.
  • the basic parameter values are read once for the entire production into a memory of the main controllers 31 to 34.
  • a plurality of sets of basic parameter values which are specific for production 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 basic parameter values only take into account 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 basic parameter values must match the respective path lengths up to do not consider such individual sensors 3.
  • the values for the coefficients a p , a l , a D reach the main controllers in the same way as the k basic values.
  • the a values are preferably also also always changed when the k base values are changed.
  • the likewise cylinder-specific coefficients a and the basic values k basis can vary in discrete steps depending on the cylinder circumferential speed, preferably in only two or three steps over the entire speed range.
  • the coefficients k, the upstream filter, filters 1, 2, 3 and 4 can also in an advantageous further development according to such relations and equations (1) to (3) can be adapted in a controlled manner.
  • the output variables du i, R of the main controllers 31 to 34 are each subjected to the additive components du i, S in the manner described for FIG. 8.
  • the output variables of decoupling elements EG 34 , EG 234 and EG 1234 are also added .
  • the decoupling element EG 34 is sufficient for decoupling the main regulator 34 from the main regulator 33 and the further decoupling element EG 234 for decoupling the main regulator 33 and 34 from the main regulator 32.
  • the control elements 41 to 44 are also included in the decoupling.
  • FIG. 15 shows the case in which the first cylinder 11 prints the reference color.
  • Y 11 is by definition zero; likewise you 1, R.
  • the feedforward control acts only on the cutting register for the first cylinder 11.
  • the reference color is printed by one of the other cylinders 12, 13 or 14, the same applies accordingly to the cylinder then printing the reference color.
  • the controlled systems of the cylinders 12, 13 and 14 are made by a corresponding decoupling element EG 1234 decoupled from the controlled system of the first cylinder 11 in the same way.
  • the cylinders 11 to 14 are preferably all decoupled from one another via decoupling elements.
  • the output variables du i, R of the main controllers 31 to 34 can be dispensed with; at least the controlled adaptation can be dispensed with.
  • the formation of a decoupling in terms of control technology by means of decoupling elements EG 34 , EG 234 and EG 1234 is optional.
  • FIG. 16 shows a step response or transfer function for the decoupling elements EG 23 , EG 234 and EG 1234 qualitatively as a function of time.
  • the transfer function which applies to all decoupling elements in this qualitative representation, drops from a positive initial value over time to almost zero. Since the control according to the invention is preferably a discrete control, the course of the transfer function decreases in a step-like manner.
  • the output variables of the decoupling elements are thus formed in such a way that the subsequent cylinders deflect in such a way that their registers are changed as little as possible when a register has been adjusted on a preceding cylinder.
  • the decoupling of the controlled systems according to the invention in the register controller 30 also contributes to the registration of cylinders printing on one side of the web with one another, that is to say without the controlled adaptation of the controller parameters and also without the interference variable, that is to say also brings them alone or in an optional combination with one the other two solutions have advantages in register accuracy.

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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 der unabhängigen Ansprüche.
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 fiir 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 10 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. Beide Motoren werden bezüglich der Winkellage der von ihnen angetriebenen Zylinder geregelt.
Erfindungsgemäß wird 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 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 beim Durchfahren von Geschwindigkeitsrampen und auch im Fortdruck 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 erfindungsgemäße Aufschaltung einer zusätzlichen 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.
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 vorteilhaften Weiterbildung 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 bevorzugte 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 ist ein Steuerglied wenigstens für den auf den ersten Zylinder registerhaltig abzustimmenden zweiten Zylinder vorgesehen, das aus einer Störgröße, insbesondere der Umfangsgegeschwindigkeit des abzustimmenden oder eines der anderen auf die gleiche Seite der Bahn druckenden Zylinder, eine Korrekturgröße zur Kompensation einer für die Störgröße typischen Registerabweichung des zweiten Zylinders vom ersten Zylinder bildet. Die Störgröße wird dem Motorregler des Motors des zweiten Zylinders in Form der Korrekturgröße aufgeschaltet.
Das Steuerglied verfügt vorzugsweise über einen Speicher, in dem der störgrößenabhängige Verlauf der Registerabweichung des zweiten Zylinders vom ersten Zylinder permanent abgelegt oder fiir den jeweiligen Druckfall von der übergeordneten Maschinensteuerung eingelesen oder aus mehreren permanent abgelegten Verläufen ausgewählt wird.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung verfügt ein 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 fiir die Reglerparameter kann vorteilhaft jedoch auch von der übergeordneten Steuerung jeweils direkt in ein RAM des Reglers geladen werden.
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 Steuerung und gegebenenfalls Regelung des Umfangsregisters kann vorteilhafterweise auch zur Steuerung und gegebenenfalls Regelung 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 Farb- und 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 Maschinenkonkonfiguration 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 Yk,l (vl) ausgemessen und in einer maschineneigenen Datenbank bereitgestellt. In Yk,l 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 l = 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 u1,Soll, welcher von der übergeordneten Steuerung 4, 5, 6 vorgegeben wird, und einer Korrektur du, zusammen. Es erfolgt nun ein Vergleich zwischen der Sollwinkellage und der von einem Sensor 7 aufgenommenen Winkel-Istlage ui,lst. Vorzugsweise werden die Ist-Werte 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 Yk1 = (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, kl Basis, kD Basis, kf Basis) und gegebenenfalls Koeffizienten aP, al, 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, kl 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 Umfangsgeschwindigkeiten. Es gilt somit für jeden der Zylinder 11 bis 14 individuell: kp = f(kP Basis, v) kl = f(kl Basis, v) kD = f(kD Basis, v)
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: kP ~ kP Basis * v kl ~ kl Basis * v kD ~ kD Basis *v
Die vorgenannten Zusammenhänge nach (1) und (2) zwischen den Reglerparametern und den sie bestimmenden Variablen gelten für jeden der registerhaltig abzustimmenden Zylinder mit je eigenen Parametergrundwerten. Bei der Bildung der Gewichtungen der I-und D-Anteile in einem Algerithmus fiir einen vorzugsweise diskreten Regler wird die in die Gewichtung einfließende Abtastzeit T vorzugsweise konstant, zumindest bereichsweise, d.h. innerhalb vorgegebener Geschwindigkeitsbereiche, 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 du2,5 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 du1.s, kann wieder eine einzige der Geschwindigkeiten v1 bis v4, insbesondere die des Referenzzylinders, als repräsentative Geschwindigkeit statt individueller Geschwindigkeiten 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 dui,R und dui,S auch zusammen die Aufschaltgröße du1, 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 du, 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 du, 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 du, 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 du, 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 kP1, Basis, kli,Basis, kDi. Basis und kfi.Basis zugeführt; den Hauptreglern werden ferner zylinderindividuelle Koeffizienten aPi, ali, 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, kl und kD nach den Beziehungen: kP = aP + kP Basis * v kl = al + kl Basis * v kD = aD + kD Basis * v
Die Werte für die Koeffizienten ap, al, 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 k, 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, kann auf die Ausgangsgrößen dui,R der Hauptregler 31 bis 34 verzichtet werden; zumindest kann auf die gesteuerte Adaption verzichtet werden. 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 Entkopplungsglieder 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 (18)

  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 und
    b) die Motoren (10) von Motorreglern (8) zur Einhaltung von vorgegebenen Winkellagen des ersten und des zweiten Zylinders (11, 12) geregelt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    c) einer Führungsleitgröße (u2,Soll) für den Motorregler (8) wenigstens des zweiten Zylinders (12) wenigstens eine Störgröße (v) aufgeschaltet wird zur Kompensation einer fiir diese Störgröße (v) typischen Registerabweichung (Y12) des zweiten Zylinders (12) vom ersten Zylinder (11).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die typische Registerabweichung (Y12) als Funktion der Störgröße (v) in Form wenigstens einer Kennlinie vorgegeben und daraus eine Korrekturgröße (du2.s) gebildet und dem Motorregler (8) des zweiten Zylinders (12) zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Störgröße die Geschwindigkeit (v2) des zweiten Zylinders oder die Geschwindigkeit (v1, v3, v4) eines auf die gleiche Seite der Bahn wie der zweite Zylinder (12) druckenden anderen Zylinders (11, 13, 14) verwendet wird.
  4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass geschwindigkeitsabhängige Registerabweichungen für alternative Transportwege der Bahn ermittelt und vorgegeben werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Änderung einer Produktionsbedingung wenigstens ein Reglerparameter (kP, kD, kl, kf) eines Reglers (30; 32) zur registerhaltigen Abstimmung des zweiten Zylinders (12) verändert und die Einstellung dieses Reglers (30; 32) dadurch der Produktionsbedingung angepasst wird.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bildung des wenigstens einen Reglerparameters (kP, kD, kl, kf) ein für eine Produktion spezifischer Parametergrundwert (kP,Basis, kD,Basis, kl,Basis, kf,Basis) einfließt.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reglerparameter (kP, kD, kl, kf) durch eine Änderung einer Bahnlänge infolge einer Druckstellenumbildung zumindest mitbestimmt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Reglerparameter (kP, kD, kl, kf) in Anpassung an die Umfangsgeschwindigkeit eines der Zylinder (11, 12, 13, 14), die auf die gleiche Bahnseite drucken, verändert wird.
  9. 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.
  10. Vorrichtung zur registerhaltigen Abstimmung von auf eine Bahn druckenden Zylindern einer Rollenrotationsmaschine, mit
    a) einem auf eine Seite der Bahn druckenden ersten Zylinder (11), der von einem ersten Motor (10) angetrieben wird, und einem auf die gleiche Seite der Bahn druckenden zweiten Zylinder (12), der von einem zweiten Motor (10) angetrieben wird, und
    b) Motorreglern (8) zur Regelung der Winkellagen der Zylinder (11, 12),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    c) 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 dem Motorregler (8) des zweiten Zylinders (12) aufgeschaltet wird.
  11. 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.
  12. 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 fiir 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.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Registerregler (30; 32) zur registerhaltigen Abstimmung des zweiten Zylinders (12) zum ersten Zylinder (11) vorgesehen und wenigstens ein Reglerparameter (kP, kD, kl, kf) dieses Reglers (30; 32) im Betrieb der Maschine veränderbar ist.
  14. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Registerregler (30; 32) einen Signalprozessor und einen Speicher aufweist, in den von einer übergeordneten Steuerung (4, 5, 6) Parametergrundwerte (kP Basis, kD Basis , kl Basis, kf Basis) zur Bildung des wenigstens einen veränderbaren Reglerparameters (kP, kD, kl, kf) eingelesen werden.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass dem Registerregler (30; 32) die Umfangsgeschwindigkeit eines der auf die gleiche Seite der Bahn druckenden Zylinder (11, 12), vorzugsweise des abzustimmenden Zylinders (12), zugeführt wird.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Multiplizierer des Registerreglers (30; 32) zur Bildung des wenigstens einen veränderbaren Reglerparameters (kP, kD, kl, kf) die Umfangsgeschwindigkeit mit dem Parametergrundwert (kP Basis, kD Basis, kl Basis, kf Basis) multipliziert.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (40; 42) Teil eines Registerreglers (30; 32) ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied (40; 42) eigenständig oder Teil einer übergeordneten Maschinensteuerung (4, 5, 6) ist.
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