EP1505023A2 - Method and device for controlling the web tension and the cutting register of a rotary printer - Google Patents
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- EP1505023A2 EP1505023A2 EP04018321A EP04018321A EP1505023A2 EP 1505023 A2 EP1505023 A2 EP 1505023A2 EP 04018321 A EP04018321 A EP 04018321A EP 04018321 A EP04018321 A EP 04018321A EP 1505023 A2 EP1505023 A2 EP 1505023A2
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Bahnzugkraft und des Schnittregisters einer Rollenrotationsdruckmaschine.The invention relates to a method and a device for regulating the Web tension and cut register of a web-fed rotary press.
Bei Rollenrotationsdruckmaschinen ist es bekannt, als Stellglied für die Schnittregisterregelung eine in Linearführungen verfahrbare Stellwalze einzusetzen, mit der die Papierweglänge zwischen zwei Zugeinheiten verändert und damit der Registerfehler korrigiert wird. Derartige Registerwalzen sind beispielsweise in der DE 85 01 065 U1 gezeigt. Die Verstellung erfolgt im Allgemeinen mittels eines elektrischen Schrittmotors. Derartige Vorrichtungen sind mit einem verhältnismäßig großen mechanischen und elektrischen Aufwand behaftet.In web-fed rotary printing presses, it is known as an actuator for the Cut register control a positioning roller which can be moved in linear guides used to change the Papierweglänge between two train units and to correct the register error. Such register rollers are shown for example in DE 85 01 065 U1. The adjustment takes place in Generally by means of an electric stepper motor. Such devices are with a relatively large mechanical and electrical effort afflicted.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein genaues Verfahren zur Regelung des Schnittregisters und der Bahnzugkraft zu schaffen.It is an object of the invention to provide an accurate method of controlling the Cutting register and the web traction to create.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.The object is achieved with the features of the independent claims.
Bedeutungsvoll ist, dass es nun möglich ist, das Schnittregister (Gesamt-Schnittregisterfehler und/oder Teil-Schnittregisterfehler) und die Bahnzugkraft in einem gleichen oder in unterschiedlichen Abschnitten der Druckmaschine gleichzeitig und im regelungstechnischen Sinne entkoppelt voneinander zu regeln, wobei beide Größen unabhängig voneinander vorgegeben werden.It is significant that it is now possible to edit the cut register (total cut register error and / or partial cut register error) and the web tensile force in a same or in different sections of the printing press decoupled from each other at the same time and in a regulatory sense where both sizes are specified independently.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung des Schnittregisters wird die Laufzeit der Bahnbildpunkte bei einem konstanten Bahnweg verstellt, während nach dem Stand der Technik eine Bahnlängenänderung bei konstanter Bahngeschwindigkeit vorgenommen wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Bahnzugkraft wird die Voreilung (Geschwindigkeit) einer nicht druckenden Klemmstelle verändert, wobei beide Eingriffe durch Entkopplungsmaßnahmen eine stabile Gesamtregelung gewährleisten. Dies war bisher beim Stand der Technik nicht möglich.In the method according to the invention for controlling the cut register, the Running time of the railway image points adjusted at a constant path, while According to the prior art, a track length change at constant Path speed is made. In the method according to the invention to control the web tension, the lead (speed) is not one pressure-changing nip changed, with both interventions by Decoupling measures to ensure a stable overall This was previously not possible in the prior art.
Bedeutungsvoll ist, dass zum Regeln des Schnittregisters eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors und die Bahnzugkraft mittels mindestens eines weiteren Sensors erfasst und einer Regeleinrichtung zugeführt werden. Der zu regelnde Teil-Schnittregisterfehler Y* 1 i werden an oder vor einer Klemmstelle i und die zu regelnde Bahnzugkraft Fk -1, k bzw. Fi -1, i an oder vor einer anderen Klemmstelle k oder der gleichen Klemmstelle i, wobei die Klemmstellen nicht druckend sind und jeweils vor dem Messerzylinder (Klemmstelle 4) liegen, gemessen und diese Regelgrößen - die Bahnzugkraft Fk- 1 ,k bzw. Fi -1, i und der Teil-Schnittregisterfehler Y * 1i - durch geeignete Stellgrößen ν i -1, i , ν i , ν k -1, k , ν k und zugeordnete Regler im regelungstechnischen Sinne entkoppelt voneinander gemäß entsprechender Sollwerte Y* 1 iw , Fk- 1 ,k,w, F i -1, i , w eingestellt werden, so dass die Bahnzugkraft ihren Sollwert annimmt, der in einem vorgeschriebenen Bereich liegt, und der Teil-Schnittregisterfehler auf den Sollwert, beispielsweise den Wert Null, korrigiert wird.It is significant that for controlling the cut register, certain image information or measurement marks of the printed web are detected by means of at least one sensor and the web tension by means of at least one further sensor and fed to a control device. The partial cut register error Y * 1 i to be controlled are at or before a terminal point i and the web tension F k -1, k or F i -1, i to be controlled at or before another terminal point k or the same terminal point i, where the nip points are non-printing and in each case in front of the knife cylinder (nip 4), measured and these control variables - the web tension F k- 1 , k or F i -1, i and the part-cut register error Y * 1 i - by suitable manipulated variables ν i -1, i , ν i , ν k -1, k , ν k and associated controllers in the control-technical sense decoupled from each other according to corresponding set values Y * 1 iw , F k- 1 , k, w , F i -1, i , w are set so that the web tensile force takes its setpoint, which is within a prescribed range, and the partial cut register error is corrected to the target value, for example the value zero.
Bevorzugt wird für die Ermittlung der Regelgrößen von Sensoren ausgegangen, es können aber auch Modelle diese Sensoren teilweise oder völlig ersetzen, d.h. die Größen werden in äquivalenter Weise mit Hilfe von mathematischen oder empirischen Modellen geschätztPreference is given to determining the controlled variables of sensors, however, models may also partially or completely replace these sensors, i. The quantities are equivalently determined by means of mathematical or estimated empirical models
Die Stellgröße für das Schnittregister ist die Voreilung einer nicht druckenden Klemmstelle und die Stellgröße für die Bahnzugkraft ist die Voreilung bzw. Lage der Druckeinheiten, wobei beide Regelungen durch entsprechende Regelkreise realisiert werden, denen die normalen Antriebsregelungen aus Strom-, Drehzahl- und/oder Winkelregelung unterlagert werden. Alternativ ist die Stellgröße für das Schnittregister die Geschwindigkeit ν k einer Klemmstelle k und die Stellgröße für die Bahnzugkraft die Geschwindigkeit ν i einer Klemmstelle i, wobei bei Änderung der Geschwindigkeit νi dieser Klemmstelle die Kraft Fi,i +1 im nachfolgenden Bahnabschnitt nicht selbstkompensierend sein darf. Dies ist der Fall, wenn in den vorlaufenden Bahnabschnitten ein Feuchte- und/oder Wärmeeintrag auf die Bahn erfolgt. Insbesondere kann hierfür die Voreilung einer Kühleinheit in einer Rollendruckmaschine verwendet werden. Als Stellgröße für die Bahnzugkraft kann auch die von der Tänzerwalzenkraft auf die Bahn ausgeübte Kraft gewählt werden, wobei diese aus dem Druck des zugehörigen Pneumatikzylinders ermittelt, einem Bahnzugkraftregler zugeführt und mit dem Kraftsollwert verglichen wird, wobei die Ausgangsgröße des Reglers entweder unmittelbar die Stellgröße für den Pneumatikzylinder oder der Sollwert F 01 w ist, falls ein unterlagerter Regelkreis für die Eingangs-Bahnzugkraft F 01 vorhanden ist. Durch diese Kraftanpassung wird immer dafür gesorgt, dass die infolge der Ausregelung einer Störung schnell aufgetretene Kraftänderung zur Registerfehlerkorrektur gegenüber dieser Ausregelung verhältnismäßig langsam abgebaut wird.The manipulated variable for the cutting register is the lead of a non-printing nip and the manipulated variable for the web tension is the lead or position of the printing units, both schemes are implemented by appropriate control circuits that the normal drive controls from current, speed and / or angle control be subordinated. Alternatively, the manipulated variable for the cutting register is the speed ν k of a clamping point k and the manipulated variable for the web tensile force the velocity ν i of a clamping point i, wherein when the speed ν i of this clamping point changes, the force F i, i + 1 in the following path section is not self-compensating may be. This is the case when moisture and / or heat is introduced into the web in the leading web sections. In particular, the lead of a cooling unit in a web-fed printing press can be used for this purpose. As a manipulated variable for the web tension and the force exerted by the dancer roll force can be selected on the web, which is determined from the pressure of the associated pneumatic cylinder, fed to a web tension and compared with the force setpoint, the output of the controller either directly the manipulated variable for the Pneumatic cylinder or the setpoint F 01 w , if a subordinate control loop for the input web tension F 01 is present. By this force adjustment is always ensured that the quickly occurred as a result of the regulation of a disturbance force change register error correction against this compensation is reduced relatively slowly.
Bedeutungsvoll ist, dass nur alle vor der den Registerfehler steuernden Klemmstelle, z.B. der Wendeeinheit, liegenden Klemmstellen entkoppelnde Voreilungs-Zusatzsollwerte erhalten (Rückwärtsentkopplung) und dass diese Entkopplung für den stabilen Betrieb zwingend ist und/oder dass außerdem auch alle nach der den Registerfehler steuernden Klemmstelle, z.B. der Wendeeinheit, liegenden Klemmstellen entkoppelnde Voreilungs-Zusatzsollwerte erhalten.It is significant that only all before the register error controlling terminal point, such as the turning unit, terminal points decoupling additional lead desired values received (backward decoupling) and that this decoupling for stable operation is mandatory and / or that also all after the registry error controlling nip , For example, the turning unit, lying terminal points decoupling leading additional setpoints received.
Wichtig ist, dass zur Teilentkopplung in Rückwärtsrichtung die Vorgabe des
entkoppelnden Voreilungs-Zusatzsollwertes für die Klemmstelle 2 in Form eines
Zusatz-Drehzahlsollwertes durchgeführt wird und für die Klemmstelle 1 in Form
eines entsprechenden Zugkraft-Zusatzsollwertes am Eingang des Zugkraftreglers
über eine entsprechend modifizierte Übertragungsfunktion des geschlossenen
Zugkraftregelkreises oder die Vorgabe des entkoppelnden Voreilungs-Zusatzsollwertes
für die Klemmstelle 1 in Form eines entsprechenden Drehzahl-Zusatzsollwertes
über Symmetrierfilter durchgeführt wird. Außerdem kann zur
Entkopplung in Vorwärtsrichtung über eine Übertragungsfunktion Fx eine
Vorsteuerung der Klemmstelle 3 mittels eines entsprechenden Register-Zusatzsollwertes
am Eingang des Registerreglers mit Hilfe einer weiteren
Übertragungsfunktion oder über ein Symmetrierfilter an den unterlagerten
Drehzahlregelkreis dieses Registerregelkreises erfolgen.It is important that for partial decoupling in the reverse direction, the specification of the decoupling Voreilungs additional setpoint for the
Hervorzuheben ist, dass die Zuordnung von Regelgrößen und Stellgrößen einschließlich aller für diese Konstellation notwendigen entsprechenden Entkopplungs- und Vorsteuermaßnahmen vertauscht werden kann.It should be emphasized that the assignment of controlled variables and manipulated variables including all necessary for this constellation Decoupling and pilot control measures can be reversed.
Von Vorteil ist, dass der Schnittregisterfehler unmittelbar vor dem Messerzylinder
gemessen und durch einen Registerregler geregelt werden kann, der dem Registerregler
der Klemmstelle 3 überlagert wird.The advantage is that the cut register error immediately before the knife cylinder
can be measured and controlled by a register controller, the register controller
the
Die erfindungsgemäße Lösung erfordert kein zusätzliches mechanisches Bahnführungselement. Zur Schnittregisterkorrektur werden vorhandene, nicht druckende Zugeinheiten verwendet, wie z. B. die Kühleinheit, Zugwalzen im Falzaufbau, die Trichterwalze oder weitere im Bahnverlauf zwischen letztem Druckwerk und Messerzylinder liegende Zugeinheiten, die vorzugsweise mittels drehzahlvariablen Einzelantrieben angetrieben sind.The solution according to the invention requires no additional mechanical Web guiding element. To cut register correction are existing, not pressure train units used, such as. B. the cooling unit, pull rollers in Falzaufbau, the funnel roller or more in the path between the last Printing unit and knife cylinder lying train units, preferably by means of Variable speed single drives are driven.
Die in die Schnittregisterregelstrecke eingehenden Parameter sind weitgehend unabhängig von den Eigenschaften der Rotationsdruckmaschine. Weiterhin lässt sich die Schnittregistergenauigkeit durch das neue Verfahren wesentlich erhöhen.The parameters entering the cutting register control path are broad regardless of the characteristics of the rotary printing machine. Continue lets The accuracy of the cut register increase significantly with the new method.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren zum
Regeln des Schnittregisters, deren Klemmstellen 1 bis 4 mit Antriebsmotoren mit
zugeordneter Strom-, Drehzahl- und gegebenenfalls Winkelregelung unabhängig
voneinander antreibbar sind und bei der das Schnittregister und/oder damit
verbundene weitere Registerabweichungen Y * / 13, Y * / 1i, Y * / ik an oder vor einem
Messerzylinder und/oder an oder vor einer oder mehreren diesem Messerzylinder
(Klemmstelle 4) vorgeordneten Klemmstellen i, k, 1 bis 3 über eine bestimmte
Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines
Sensors erfassbar sind und die Bahnzugkraft mittels mindestens eines weiteren
Sensors erfassbar ist und diese von den Sensoren ermittelten Daten zur
Beeinflussung des Schnittregisterfehlers Y 14 einer Regel- und/oder
Steuerungseinrichtung zur Veränderung von Winkellagen oder
Umfangsgeschwindigkeiten ν1 bis ν3, ν i , νk der jeweiligen Klemmstelle Ki, Kk ,
K 1 bis K 3 zuführbar sind.The invention also relates to a device for carrying out the method for controlling the cutting register, the
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.Further features and advantages emerge from the dependent claims in Connection with the description.
Die Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt schematisch:
- Fig. 1a:
- Klemmstellen-Schema einer Rotationsdruckmaschine mit geregelten Antrieben,
- Fig. 1 b:
- Mechanisches System mit geregelten Antrieben,
- Fig. 2:
- Anordnung zum Regeln des Schnittregisters und der Bahnzugkraft,
- Fig. 3:
- vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf mechanischer Ebene,
- Fig. 4:
- Teilentkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mittels Zusatzsollwertes für die Bahnzugkraft (Fall a),
- Fig. 5:
- Teilentkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mittels Symmetrierfiltern (Fall b),
- Fig. 6:
- vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mit Hilfe von Zusatz-Sollwerten für Bahnzugkraft und Registerfehler (Fall a),
- Fig. 7:
- vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mit Hilfe von Symmetrierfiltern (Fall b),
- Fig. 8:
- vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf mechanischer Ebene,
- Fig. 9:
- Regelung des Schnittregisterfehlers mit unterlagerten, vollständig entkoppelten Regelkreisen (nach Fall a),
- Fig. 10:
- Anordnung zum Regeln des Schnittregisters mittels der Voreilung einer Klemmstelle und der Bahnzugkraft mittels der Voreilung der Kühleinheit,
- Fig. 11:
- vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf mechanischer Ebene nach Fig. 10 und
- Fig. 12:
- vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene nach Fig. 11.
- Fig. 1a:
- Clamping diagram of a rotary printing press with controlled drives,
- Fig. 1b:
- Mechanical system with controlled drives,
- Fig. 2:
- Arrangement for controlling the cut register and the web tension,
- 3:
- complete decoupling of the controlled variables on a mechanical level,
- 4:
- Partial decoupling of the controlled variables on the electronic level by means of additional setpoint for the web tension (case a),
- Fig. 5:
- Partial decoupling of the controlled variables on the electronic level by means of balancing filters (case b),
- Fig. 6:
- complete decoupling of the controlled variables on the electronic level with the aid of additional set values for web tension and register errors (case a),
- Fig. 7:
- complete decoupling of the controlled variables on the electronic level with the aid of balancing filters (case b),
- Fig. 8:
- complete decoupling of the controlled variables on a mechanical level,
- Fig. 9:
- Control of the cutting register error with subordinate, completely decoupled control circuits (according to case a),
- Fig. 10:
- Arrangement for controlling the cut register by means of the advance of a nip and the web tension by means of the advance of the cooling unit,
- Fig. 11:
- complete decoupling of the controlled variables on a mechanical level according to FIGS. 10 and
- Fig. 12:
- complete decoupling of the controlled variables on the electronic level according to FIG. 11.
Die folgende Funktionsbeschreibung wird an einem Vierwalzensystem nach Fig. 1 a vorgenommen. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der realen Druckmaschine an die Stelle einer Klemmstelle 1 (K 1) des Vierwalzensystems beliebig viele Druckeinheiten, also z.B. vier Druckeinheiten einer Rollenoffset-Illustrationsdruckmaschine oder Zeitungsdruckmaschine oder einer anderen Art von Rotationsdruckmaschinen, treten können. Das im Folgenden am Beispiel einer Illustrationsdruckmaschine beschriebene Prinzip der Register- und Bahnzugkraft-Regelung durch zwei voneinander entkoppelte Regelkreise ist auf alle Rotationsdruckmaschinen sinngemäß zu übertragen.The following functional description is made on a four-roller system according to Fig. 1 a. It should be noted that in the real printing press in place of a nip 1 ( K 1 ) of the four-roll system as many printing units, ie, for example, four printing units of a web offset commercial printing press or newspaper printing press or other type of rotary printing presses can occur. The principle of register and web tension control described below by the example of an illustration printing machine by two decoupled control loops is to be transferred to all rotary printing machines mutatis mutandis.
Das Vierwalzensystem von Fig. 1 a ist eine vereinfachte Form einer
Rotationsdruckmaschine, insbesondere eine Rollenoffsetdruckmaschine. In einer
nach der Abwicklungseinrichtung, Klemmstelle 0 (K 0), folgenden Klemmstelle 1
( K 1 ) sind alle Druckeinheiten zusammengefasst. Zwischen Klemmstelle 0 (K 0)
und 1 ( K 1 ) liegt eine Tänzerwalze oder ein Zugkraftregelkreis zur Vorgabe der
Bahnzugkraft F 01 als abgekürzte Darstellung der Einrichtung zur Einstellung der
Bahnzugkräfte nach der Abwickeleinrichtung (K 0) und im Einzugswerk.
Klemmstelle 2 ( K 2 ) steht in Falle einer Illustrations-Druckmaschine für die
Kühleinheit, dazwischen liegt gegebenenfalls ein Trockner T, Klemmstelle 3 ( K 3 )
steht für die Wendeeinheit und Klemmstelle 4 (K 4) für die Falzeinheit mit dem
schnittbestimmenden Messerzylinder. Die Größen νi sind die
Umfangsgeschwindigkeiten der Klemmstellen Ki, die durch das Verhalten
umschlungener Walzen mit Coulomb'scher Reibung angenähert seien. Bei
Rotationsdruckmaschinen wird statt des Begriffes "Geschwindigkeit" der Begriff
"Voreilung" verwendet. Die Voreilung Wi , i -1 einer Klemmstelle i (Ki ) gegenüber
einer Klemmstelle i - 1 ( Ki -1 ) ist gegeben durch den Ausdruck
Im folgenden Text werden "Geschwindigkeit" und "Voreilung" synonym verwendet. Die Bahnkraft in einem Abschnitt i-1, i wird als F i-1,i bezeichnet. In zT sind die Änderungen des Elastizitäts-Moduls und des Querschnitts der einlaufenden Bahn zusammengefasst. Der Registerfehler Y 14 am Messerzylinder sei als Gesamt-Schnittregisterfehler oder kurz als Schnittregisterfehler bezeichnet. Ein davor aufgelaufener Registerfehler Y * 1 i , gemessen an einer nicht druckenden Klemmstelle i, wird Teil-Schnittregisterfehler, kurz Teilregisterfehler genannt.In the following text, "speed" and "lead" are used interchangeably. The web force in a section i-1, i is referred to as F i -1, i . In z T , the changes of the modulus of elasticity and the section of the incoming web are summarized. Register error Y 14 on the knife cylinder is referred to as overall cut register error or short as cut register error. A previously accumulated register error Y * 1 i , measured at a non-printing clamping point i, is called a partial cut register error, in short a partial register error.
Das System 1 von Fig. 1 a wird als mechanische Regelstrecke (Block 1a in Fig. 1 b)
mit zugehörigen Stellgliedern (geregelte Antriebe in Block 1 b in Fig. 1 b)
aufgefasst. Die zwei Regelgrößen sind der Teil-Schnittregisterfehler Y * / 13 als
Ersatzgröße für den Gesamt-Schnittregisterfehler Y 14 und die Bahnzugkraft F 23.
Stellgrößen sind die Voreilung der Klemmstelle 3 (K 3) und die Voreilung bzw.
Lage der Klemmstelle 1. Durch entsprechende Regelkreise sollen diese Größen
gemäß eingestellter Sollwerte unabhängig voneinander vorgebbar sein. Der Teil-Registerfehler
Y * / 13 ist die Abweichung eines festen Bildbezugspunktes, z.B. der
Bildkante, an der Klemmstelle 3 ( K 3 ) gegenüber der Lage dieses Punktes an der
Klemmstelle 1 ( K 1 ), bezogen auf seine korrekte Lage. Der Schnittregisterfehler Y 14
ist der Fehler der Schnittkante an der Klemmstelle 4 (K 4) zum Schnittzeitpunkt
gegenüber ihrer Lage an der Klemmstelle 1 (K 1), bezogen auf ihre korrekte Lage. The
Die Stellglieder bilden die geregelten Antriebsmotoren M1 bis M4. Die in Fig. 1 a und Fig. 1 b dargestellten Eingangsgrößen xiw stehen für die Winkelgeschwindigkeits- (Drehzahl-) oder Winkelsollwerte der geregelten Antriebe M1 bis M4.The actuators form the controlled drive motors M 1 to M 4 . The input variables x iw shown in FIGS. 1 a and 1 b represent the angular velocity (rotational speed) or angle desired values of the controlled drives M 1 to M 4 .
Der dem System über den Eingang der Klemmstelle 1 (K 1) zugeführte instationäre
oder stationäre Massenstrom, gemessen in kgs- 1 , wird durch die
Umfangsgeschwindigkeit ν1, der Klemmstelle 1 ( K 1 ) und die Dehnung ε01
bestimmt. Im Falle Hooke'schen Materials ist die Kraft F 01 der Dehnung ε01
proportional. Die Kraft F 01 wird durch die Anpresskraft einer Tänzer- oder
Pendelwalze an die durchlaufende Bahn oder durch einen Zugkraftregelkreis
eingestellt, die - dem Lagesollwert bzw. Kraftsollwert entsprechend - unmittelbar
oder mittelbar über eine weitere Einrichtung zur Einstellung der Bahnzugkraft - die
Umfangsgeschwindigkeit der Klemmstelle 0 (Abwickeleinrichtung) steuern. Nur die
Umfangsgeschwindigkeit der Abwickeleinrichtung ist in der Lage, den in das
System eingeleiteten Massenstrom stationär zu ändern. Im Folgenden wird
angenommen, dass Änderungen von F 01 oder von v1 infolge der dadurch
bewirkten Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickeleinrichtung den
instationären wie stationären Massenstrom in den ihnen folgenden
Bahnabschnitten verändern. Die Umfangsgeschwindigkeiten der übrigen
Klemmstellen können - Hooke'sches Material vorausgesetzt - den Massenstrom
nicht stationär ändern. Die Umfangsgeschwindigkeiten werden im Folgenden kurz
Geschwindigkeiten genannt.The system (1 K) supplied to transient or stationary mass flow through the input of the
Der Teil-Registerfehler Y * / 13 wird, wie Fig. 2 zeigt, mit dem Registerregler 3.1 mit Hilfe der Geschwindigkeit ν3 der Klemmstelle 3 (K 3) - beispielsweise einer Wendeeinheit - auf den vorgegebenen Sollwert Y * / 13w, beispielsweise Y * / 13w =0, geregelt. Diesem Registerregelkreis ist der Drehzahlregelkreis 3.2 des der Klemmstelle 3 ( K 3 ) zugeordneten Antriebsmotors M3 unterlagert. Die sehr kleine Ersatzzeitkonstante des dem Drehzahlregelkreis unterlagerten Stromregelkreises ist vernachlässigbar.The partial register error Y * / 13, as shown in FIG. 2, with the register controller 3.1 using the speed ν 3 of the nip 3 ( K 3 ) - for example, a turning unit - to the predetermined target value Y * / 13 w , for example Y * / 13 w = 0, regulated. This closed-loop control circuit is subordinated to the speed control circuit 3.2 of the drive motor M3 assigned to the clamping point 3 ( K 3 ). The very small equivalent time constant of the current loop underlying the speed control loop is negligible.
Nachdem die Registerregelung über die Voreilung der Klemmstelle 3 (K 3) mit
einer Änderung der Bahnzugkraft F 23 verbunden ist, ist nicht auszuschließen, dass
große Störungen zu kleine oder zu große Bahnspannungen verursachen, die zum
Bahnriss führen können. Die Bahnzugkraft F 23 muss daher begrenzt werden. Dazu
wird sie mit Hilfe eines Zugkraftsensors 8 - beispielsweise als Messwalze
ausgeführt - gemessen, dem Vergleichspunkt eines Zugkraftreglers 1.1 zugeführt
und mit dem Sollwert F 23 w verglichen (siehe Fig. 2). Der Zugkraftregler 1.1 sorgt
für die Einhaltung der gewünschten Bahnzugkraft F 23 und ermöglicht gleichzeitig
ihre papiersortenabhängige Vorgabe durch den Maschinenbediener, der in die
Voreilungseinstellung der Klemmstelle 3 ( K 3 ) nicht mehr eingreifen muss. Der
Zugkraftregler 1.1 gibt den Winkelsollwert α 1 w für die virtuelle Leitwelle, also den
gemeinsamen Sollwert für die Winkelregelkreise aller Druckeinheiten und des
Messerzylinders (K 4) vor. Jeder Winkelregelkreis besteht aus einem Winkelregler,
dem unterlagerten Drehzahlregelkreis einschließlich Stromregelkreis (zusammengefasst
in dem Block 1.2).After the register control via the advance of the clamping point 3 ( K 3 ) is connected to a change in the web tension F 23 , it can not be ruled out that large disturbances cause too small or too large web tension, which can lead to web breakage. The web tension F 23 must therefore be limited. For this purpose, it is measured by means of a
Die beiden Regelgrößen, nämlich der Teil-Registerfehler Y * / 13 und die Zugkraft F 23,
sind durch die Struktur der Regelstrecke abhängig voneinander, d.h. miteinander
verkoppelt. Wird z.B. eine Sollwertänderung F 23 w vorgenommen, so ist der Eingriff
des Zugkraftreglers 1.1 mit einer Lageänderung der Druckeinheiten verbunden
und ruft einen Teil-Registerfehler Y * / 13 hervor. Der Registerregelkreis (Regler 3.1)
versucht nun, diesen Fehler Y * / 13 durch eine Geschwindigkeitsänderung ν3 wieder
auf den Sollwert Y * / 13,w, beispielsweise Wert 0, zurückzuführen, wodurch aber die
Kraft F 23 geändert wird, somit wieder der Zugkraftregelkreis anspricht, usw. Damit
kann das gesamte System instabil werden (vgl. Fig. 2).The two controlled variables, namely the partial register error Y * / 13 and the tensile force F 23 , are dependent on one another by the structure of the controlled system, ie coupled to one another. For example, if a setpoint change F 23 w made, the engagement of the draft regulator 1.1 is connected to a change in position of the printing units and causes a partial register error Y * / 13. The register control circuit (controller 3.1) now attempts to return this error Y * / 13 to the desired value Y * / 13, w , for
Das Prinzip der Entkopplung wird an Fig. 3 erläutert. Ohne jede Entkopplungsmaßnahme hängt der Teil-Registerfehler Y * / 13 wie auch die Zugkraft F 23 von beiden Stellgrößen, nämlich den Geschwindigkeitsänderungen ν1 und ν3 ab. Das Ziel besteht darin, Y * / 13 allein von ν3 und F 23 allein von ν1 abhängig zu machen.The principle of decoupling is explained with reference to FIG. Without any decoupling measure, the partial register error Y * / 13 as well as the tensile force F 23 depend on both manipulated variables, namely the speed changes ν 1 and ν 3 . The goal is to make Y * / 13 dependent solely on ν 3 and F 23 solely on ν 1 .
Die erste Maßnahme besteht darin, die Geschwindigkeit ν3 zu ν2 zu addieren, also jede Bewegung der Klemmstelle 3 (K 3) auch der Klemmstelle 2 (K 2) mitzuteilen. Dadurch wird erreicht, dass die Korrektur von Y * / 13 mit Hilfe von ν3 nicht mehr zu einer Änderung von F 23 führt, also Y * / 13 nicht mehr von F 23 abhängt. Aber ν3 beeinflusst nun auch F 12. Die zweite Maßnahme besteht daher darin, die Geschwindigkeit ν3 auch zu ν1 zu addieren. Dadurch wird die Rückwirkung von ν3 auf F 12 unterbunden. Die Klemmstellen 1 (K 1) und 2 (K 2) führen also dieselbe Bewegung wie die Klemmstelle 3 (K 3) aus. Damit wird F 23 nur noch von ν1 beeinflusst. Das Verfahren arbeitet mit dieser Teilentkopplung bereits stabil.The first measure is to add the velocity ν 3 to ν 2 , that is, to communicate any movement of the nip 3 ( K 3 ) to the nip 2 ( K 2 ). This ensures that the correction of Y * / 13 with the help of ν 3 no longer leads to a change of F 23 , ie Y * / 13 no longer depends on F 23 . But ν 3 now also affects F 12 . The second measure is therefore to add the velocity ν 3 also to ν 1 . As a result, the reaction from ν 3 to F 12 is prevented. The clamping points 1 ( K 1 ) and 2 ( K 2 ) thus perform the same movement as the nip 3 ( K 3 ). Thus F 23 is only affected by ν 1 . The method already works stably with this partial decoupling.
Der Teil-Registerfehler Y * / 13 ist beim Entkopplungsverfahren I außer von ν3, seiner gewünschten Steuergröße, immer noch von ν1 abhängig. Diese Abhängigkeit wird dadurch getilgt, dass ν1 über die berechenbare Übertragungsfunktion F x geführt und deren Ausgangssignal x von ν3 subtrahiert wird. Diese Vorsteuerung wird auch bei ν4 vorgenommen und kann wahlweise auch bei ν2 erfolgen (gestrichelt dargestellt in Fig. 3). Jetzt ist Y * / 13 allein von ν3 abhängig. Damit ist das oben formulierte Regelziel erreicht. Auch dieses Verfahren arbeitet in der beschriebenen Form stabil.The partial register error Y * / 13 is still dependent on ν 1 in the decoupling method I except from ν 3 , its desired control variable. This dependence is canceled out by virtue of ν 1 being passed over the computable transfer function F x and its output signal x being subtracted from ν 3 . This precontrol is also carried out at ν 4 and can optionally be done at ν 2 (shown in phantom in Fig. 3). Now Y * / 13 depends solely on ν 3 . Thus, the above-formulated rule target is reached. This method also works stably in the form described.
Die vier in Fig. 3 beschriebenen Signal-Additionen und -Subtraktionen sind auf der mechanischen Seite der Anlage gezeichnet worden. Sie müssen in der realen Anlage innerhalb der Regelungen, also auf elektronischer Ebene, realisiert werden, da sie in die Mechanik nicht eingeführt werden können.The four signal additions and subtractions described in FIG mechanical side of the plant. You have to be in the real one Plant within the regulations, ie on an electronic level, realized because they can not be introduced into mechanics.
Die Addition von ν3 mit ν2 erfolgt in Form eines Winkelgeschwindigkeits-Zusatzsollwertes am Eingang des Drehzahlregelkreises 2.2, wie Fig. 4 zeigt. Die Addition von ν3 zu ν1 wird in einem Fall a) in Form eines Zusatzsollwertes am Eingang des Zügkraftreglers 1.1 realisiert. Dazu ist die Übertragungsfunktion 1.3 des reziproken geschlossenen Zugkraftregelkreises notwendig. Die Addition kann aber auch in einem Fall b) zum Sollwert ω1w addiert werden, wie Fig. 5 zeigt. In diesem Fall sind zwei Symmetrierfilter 1.4 und 1.5, vgl. [Bra 96], vorzusehen, die verhindern, dass der Winkelregler 1.6 und der Zugkraftregler 1.1 auf dieses Vorsteuersignal in kompensierender Weise reagieren. Das Vorsteuersignal wird auf Grund dieser Maßnahme nicht als Störung interpretiert.The addition of ν 3 with ν 2 takes place in the form of an angular velocity additional setpoint at the input of the speed control circuit 2.2, as FIG. 4 shows. The addition of ν 3 to ν 1 is realized in a case a) in the form of an additional setpoint at the input of the tensioning force regulator 1.1. For this purpose, the transfer function 1.3 of the reciprocal closed traction control loop is necessary. However, the addition can also be added in a case b) to the setpoint ω 1 w , as shown in FIG. 5. In this case, two balancing filters 1.4 and 1.5, cf. [Bra 96], provide that prevent the angle controller 1.6 and the draft regulator 1.1 respond to this pilot signal in a compensating manner. The pilot signal is not interpreted as a fault due to this measure.
Das Ausgangssignal x der Übertragungsfunktion Fx (Block 1.7 in Fig. 6) wird in einem Fall a) als Zusatzsollwert am Eingang des Registerreglers 3.1 realisiert. Dazu ist die Übertragungsfunktion 3.3 notwendig. Das Ausgangssignal x der Übertragungsfunktion Fx wird außerdem über den Anpassungsblock 4.1 vom Winkelsollwert α4w subtrahiert. In einem Fall b) nach Fig. 7 wird die Aufschaltung an den Eingängen der Blöcke 3.2 und 4.2 vorgenommen. In diesem Falle sind die Symmetrierfilter 3.4 und 4.3 notwendig.The output signal x of the transfer function F x (block 1.7 in FIG. 6) is realized in a case a) as an additional setpoint value at the input of the register controller 3.1. For this, the transfer function 3.3 is necessary. The output signal x of the transfer function F x is also subtracted via the adaptation block 4.1 from the angle setpoint α 4w . In a case b) of Fig. 7, the connection is made at the inputs of blocks 3.2 and 4.2. In this case, the balancing filters 3.4 and 4.3 are necessary.
Wurde bei der oben erläuterten Regelung die Zugkraft F 23 durch die Voreilung
bzw. Geschwindigkeit ν1 der Klemmstelle 1 ( K 1 ) und der Teil-Registerfehler Y * 13
durch die Geschwindigkeit ν3 der Klemmstelle 3 ( K 3 ) geregelt, so kann dies auch
spiegelbildlich vertauscht erfolgen: Die Zugkraft F 23 wird durch die
Geschwindigkeit ν3 der Klemmstelle 3 ( K 3 ) und der Registerfehler durch die
Voreilung bzw. den Winkel von Klemmstelle 1 ( K 1 ) geregelt. Bei Teilentkopplung
lassen sich die Übertragungsfunktionen Fx 1 und F x2 berechnen (vgl. Fig. 8). Es
ergibt sich für die Übertragungsfunktion Fx 1 ein Integralglied 1.8 und für die
Übertragungsfunktion F x 2 ein DT1-Glied (Diffenzier-Verzögerungs-Glied erster
Ordnung) 3.5. Für die Inbetriebnahme macht ein offener Integrator 1.8
Schwierigkeiten, da die Integrationszeitkönstänte öft wegen der nicht genügend
genau bekannten Streckendaten nur näherungsweise berechenbar ist und die
Regelungen instabil werden. Daher wird der Integrator 1.8 durch ein PT1-Glied
(Proportional-Verzögerungs-Glied erster Ordnung) ersetzt:
In dieser Gleichung ist Tl die Integrationszeitkonstante. Das DT1-Glied in der Übertragungsfunktion Fx 2 kann wegen Oberschwingungen in den Messsignalen evtl. ungünstig sein. Daher wird diese Regelungsvariante nur in besonderen Fällen von Wert sein. Die Vorwärtsentkopplung wird mit Hilfe des Blockes 1.9 ähnlich wie in Fig. 3 vorgenommen, womit eine vollständige Entkopplung resultiert. In this equation, T1 is the integration time constant. The DT1 element in the transfer function F x 2 may be unfavorable due to harmonics in the measurement signals. Therefore, this control variant will only be of value in special cases. The forward decoupling is done by means of the block 1.9 similar to that in Fig. 3, thus resulting in a complete decoupling.
Die beschriebene Zweigrößen-Regelstrecke kann alternativ auch nach der Methode der sog. vollständigen Reihenentkopplung [Föl 88] entkoppelt werden. Auch dabei sind zwei Entkopplungsverfahren, wie oben dargestellt, möglich, und die Entkopplung ergibt sich in ähnlicher Weise.The described two-size controlled system can alternatively also after the Method of so-called. Complete series decoupling [Föl 88] are decoupled. Also here are two decoupling methods, as shown above, possible, and the decoupling results in a similar way.
Als Stellgrößen für die Bahnzugkraft in einem Bahnabschnitt kommt sowohl die Klemmstelle 1 (Druckeinheiten) als auch die Bahnzugkraft F 01 in Frage, beide wegen ihrer Eigenschaft, den in das System eingeleiteten instationären und stationären Massenstrom dadurch zu verändern, dass sie unmittelbar oder über weitere vorgeschaltete Einrichtungen zur Bahnkrafteinstellung die Umfangsgeschwindigkeit des Abwicklers verändern.As a manipulated variable for the web tension in a web section both the nip 1 (pressure units) and the web tension F 01 come into question, both because of their ability to change the introduced into the system transient and steady state mass flow that they directly or via further upstream Web tension adjustment devices change the peripheral speed of the unwinder.
Im Falle der Kraft F 01 wird die Anpresskraft der Tänzer- oder Pendelwalze z.B. als Stellgröße für die Bahnzugkraft F i -1, i im gewünschten Abschnitt i-1,i gewählt. Dabei wird die Anpresskraft 2F 01 der Tänzerwalze nachgestellt, z.B. über den Druck im - hier nicht näher-dargestellten - zugehörigen Pneumatik-Zylinder über einen entsprechenden Druckregelkreis. Das Tänzer- oder Pendelwalzensystem ist für den notwendigen Datenaustausch mit Kommunikationsschnittstellen auszurüsten.In the case of the force F 01 , the contact pressure of the dancer or pendulum roller is selected, for example, as a manipulated variable for the web tension F i -1, i in the desired section i-1, i. In this case, the contact pressure 2 F 01 of the dancer roller is adjusted, for example via the pressure in the - not shown here - associated pneumatic cylinder via a corresponding pressure control loop. The dancer or pendulum roller system is to be equipped with the necessary data exchange with communication interfaces.
Im Falle der Klemmstelle 1 (Druckeinheiten) wird die Geschwindigkeit ν1 der Druckeinheiten verändert, wobei diese Änderung auch dem Lagesollwert des Messerzylinders (K 4) und eventuell weiterer Klemmstellen mitgeteilt wird.In the case of nip 1 (printing units), the speed ν 1 of the printing units is changed, this change also being communicated to the nominal position value of the knife cylinder ( K 4 ) and possibly further nip points.
Wird für die Regelung einer Kraft Fi,i +1 die Geschwindigkeit einer der angrenzenden Klemmstellen i oder i,i+1 (Ki oder Ki,i+ 1) gewählt, so ist die Eigenschaft der sog. Selbstkompensation der Kraft Fi,i +1 zu beachten. Im Falle einer Änderung von ν i +1 ändert sich die Kraft Fi,i+ 1 bleibend, ist also durch ν i +1 vollständig steuerbar. Im Falle einer Änderung von νi hingegen ändert sich die Kraft F i , i +1 im Falle vom rein elastischem Bahnmaterial (Hook'schem Material) nur vorübergehend, d.h. nicht bleibend. Daher ist die Kraft Fi,i +1 durch ν i nicht vollständig steuerbar. Um dennoch auch ν i als Stellgröße verwenden zu können, darf eine solche Eigenschaft der Selbstkompensation nicht vorliegen. Bei Eintrag von Farbe und/oder Feuchtigkeit beim Bedruckvorgang und/oder bei Eintrag von Wärme, z.B. mittels eines Trockners in einem der Abschnitte vor der Klemmstelle i (Ki ), geht die Eigenschaft der Selbstkompensation verloren, und auch F i , i +1 ändert sich bleibend. In diesem Fall ist auch ν i als Stellgröße in einem Zugkraftregelkreis verwendbar.If the speed of one of the adjoining terminal points i or i, i + 1 ( K i or K i, i + 1 ) is selected for the regulation of a force F i, i +1 , the property of the so-called self-compensation of the force F i, i +1 to note. In the case of a change of ν i +1 , the force F i, i + 1 changes permanently, ie is completely controllable by ν i +1 . In the case of a change of ν i, however, the force F i , i +1 changes only temporarily, ie not permanently, in the case of purely elastic web material (Hooke's material). Therefore, the force F i, i +1 is not fully controllable by ν i . However, in order to be able to use ν i as a manipulated variable, such a property of self-compensation must not be present. When ink and / or moisture is introduced during the printing process and / or when heat is applied, for example by means of a dryer in one of the sections before the nip i ( K i ), the self-compensation characteristic is lost, and also F i , i + 1 changes permanently. In this case, ν i can also be used as a manipulated variable in a traction control loop.
Ist der Klemmstelle 2 (K 2), beispielsweise im Falle einer Illustrationsdruckmaschine, ein Trockner T vorgeschaltet, so kann die Geschwindigkeit ν2 als Stellgröße für die Kraft Fi -1, i in einem Zugkraftregelkreis (Regler 2.1) verwendet werden, wobei dieser der Antriebsregelung 2.2 überlagert wird. Der Zügkräftregelkreis arbeitet dann beispielsweise mit einem Registerregelkreis (Regler i.3) für Y * 1 i in entkoppelter Form zusammen. Alternativ könnte beispielsweise die Kraft F 23 geregelt werden.If the nip 2 ( K 2 ), for example in the case of a commercial printing press, a dryer T upstream, so the speed v 2 as a control variable for the force F i -1, i in a traction control circuit (controller 2.1) can be used, said this Drive control 2.2 is superimposed. The Zügkräftregelkreis then works together, for example, with a register control loop (controller i.3) for Y * 1 i in decoupled form. Alternatively, for example, the force F 23 could be regulated.
Durch die Wahl einer Geschwindigkeit ν i als Stellgröße für die Regelung der Bahnzugkraft Fi -1, i wird diese Kraft bleibend verändert, alle folgenden Bahnzugskräfte nur vorübergehend, falls Fi , i +1 selbstkompensierend ist. Durch die Wahl einer Geschwindigkeit ν i -1 als Stellgröße für die Regelung der Bahnzugkraft Fi -1, i werden diese und alle folgenden Kräfte bleibend verändert, falls Fi -1, i , wie oben beschrieben, nicht selbstkompensierend ist.By choosing a speed ν i as the manipulated variable for controlling the web tension F i -1, i , this force is permanently changed, all following web tension forces only temporarily, if F i , i +1 is self-compensating. By choosing a speed v i -1 as the manipulated variable for controlling the web tension F i -1, i , these and all following forces are permanently changed if F i -1, i , as described above, is not self-compensating.
Es ist zu beachten, dass es möglich wäre, die Kraft F i -1, i dadurch bleibend zu verändern, dass mit der Geschwindigkeit ν i -1 die Kraft Fi -2, i -1 geändert und ν i mitgeführt würde, so dass ν i = ν i -1 wäre. Dann steht jedoch ν i nicht mehr als unabhängige Stellgröße für Y * / 1i zur Verfügung. Die Verfügbarkeit zweier unabhängiger Stellgrößen ist aber ausschlaggebend für die entkoppelte Vorgabe der beiden Regelgrößen, also Fi -1, i und Y * / 1i .It should be noted that it would be possible to permanently change the force F i -1, i by changing the force F i -2, i -1 and carrying ν i at the speed v i -1 , so that ν i = ν i -1 would be. Then, however, ν i is no longer available as an independent manipulated variable for Y * / 1 i . However, the availability of two independent control variables is decisive for the decoupled specification of the two controlled variables, ie F i -1, i and Y * / 1 i .
Als Stellgröße für die Bahnzugkraft kann statt der Klemmstelle 1 (Druckeinheiten) auch eine andere Klemmstelle gewählt werden.As a manipulated variable for the web tension force instead of the nip 1 (pressure units) also another terminal point can be selected.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Anpresskraft der Tänzerwalze als Stellgröße für die Bahnzugkraft im gewünschten Abschnitt, beispielsweise die Bahnzugkraft F 23 im gewünschten Abschnitt 2-3, zu wählen. Dabei wird die Anpresskraft 2F 01 (vgl. Fig. 1a) der - nicht näher dargestellten - Tänzerwalze nachgestellt, z.B. über den Druck im zugehörigen Pneumatik-Zylinder über einen entsprechenden Druckregelkreis. Das Tänzerwalzensystem ist für den notwendigen Datenaustausch mit Kommunikationsschnittstellen auszurüsten. An die Stelle der Tänzerwalze kann auch ein Bahnzugkraftregelkreis treten.A first possibility is to choose the contact force of the dancer roller as a manipulated variable for the web tension in the desired section, for example, the web tension F 23 in the desired section 2-3. The contact pressure force 2 F 01 (see Fig. 1a) of the - not shown - dancer roller is readjusted, for example via the pressure in the associated pneumatic cylinder via a corresponding pressure control loop. The dancer roller system is to be equipped with the necessary data exchange with communication interfaces. In place of the dancer roll can also occur a web tension control loop.
Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Geschwindigkeit einer Klemmstelle zu nutzen, die bestimmte Voraussetzungen erfüllen muss, wie sie im Folgenden erklärt sind. Bei Änderung der Geschwindigkeit ν i einer Klemmstelle i (Ki ), die zwischen zwei Klemmstellen Ki -1 und Ki +1 liegt, deren Geschwindigkeiten ν i -1 und νi +1 konstant sind, ändert sich die Kraft Fi -1, i bleibend, dagegen die Kraft F i , i +1 nur vorübergehend, d.h. nicht bleibend. Diese Eigenschaft wird als Selbstkompensation der Kraft F i , i +1 bezeichnet und liegt bei rein elastischem Bahnmaterial vor. Unter diesen Bedingungen ist die Kraft Fi , i +1 nicht vollständig steuerbar. Bei Eintrag von Farbe und/oder Feuchtigkeit beim Bedruckvorgang und/oder bei Eintrag von Wärme, z.B. mittels eines vor der Klemmstelle i (Ki ) liegenden Trockners, geht die Eigenschaft der Selbstkompensation verloren, und auch Fi , i +1 ändert sich bleibend. Die Geschwindigkeit ν i , der Klemmstelle i ( Ki ) kann unter dieser Voraussetzung als Stellgröße für die Einstellung einer Bahnzugkraft dienen. Ist z.B. nach Fig. 1 a der Klemmstelle 2 ( K 2 ) im Falle einer Illustrationsdruckmaschine ein Trockner vorgeschaltet, so kann F 23 durch einen Zugkraftregelkreis mit Hilfe von ν2 geregelt werden und arbeitet dann, wie oben beschrieben, mit dem Registerregelkreis für Y * / 13 in entkoppelter Form zusammen.A second possibility is to use the speed of a nip, which must meet certain conditions, as explained below. When changing the velocity ν i of a clamping point i ( K i ), which lies between two terminal points K i -1 and K i +1 , whose velocities ν i -1 and ν i +1 are constant, the force F i changes - 1, i remaining, however, the force F i , i +1 only temporarily, ie not permanent. This property is called self-compensation of the force F i , i +1 and is in purely elastic web material. Under these conditions, the force F i , i +1 is not fully controllable. When ink and / or moisture is introduced during the printing process and / or when heat is applied, for example by means of a dryer located in front of the nip ( i ), the property of self-compensation is lost, and also F i , i + 1 changes permanently , The speed ν i , the clamping point i ( K i ) can serve under this condition as a manipulated variable for setting a web tension. If, for example, according to FIG. 1 a, the clamping point 2 ( K 2 ) precedes a dryer in the case of an illustration printing press, then F 23 can be regulated by a traction control loop with the aid of ν 2 and then, as described above, operate with the register control loop for Y * / 13 in decoupled form together.
Die kombinierte Schnittregister-Bahnzugkraftregelung einer Rollen-Rotationsdruckmaschine
nach obiger Beschreibung, wie sie z.B. in Fig. 6 dargestellt ist, ist
in der Lage, einerseits den Teil-Registerfehler Y * / 13 gemäß dem vorgegebenen
Sollwert Y * / 13w, beispielsweise Y * / 13w = 0, und davon entkoppelt die Bahnzugkraft F 23
gemäß dem Sollwert F 23 w dynamisch schnell zu kontrollieren. Alle, z.B. durch
einen Rollenwechsel verursachten, einlaufenden Störungen werden dadurch
bereits weit vor dem Messerzylinder erkannt und können an diesem Ort
ausgeregelt werden. Der Fehler am Ort des Schnittes wird dadurch zwar klein
gehalten, aber im weiteren Laufe der Bahn - meistens in Form von mehreren
Teilbahnen - bis zum Ort des Schnittes treten weitere Störquellen auf, die einen
Schnittregisterfehler verursachen. Daher wird der Schnittregisterfehler, im
Vierwalzensystem als Y 14 bezeichnet, durch einen weiteren Sensor 5 unmittelbar
vor dem Messerzylinder K4 gemessen und einem weiteren Registerregler 3.6
zugeführt, wie Fig. 9 für den Fall a) der vollständigen Entkopplung zeigt. Dieser
liefert nun den Sollwert Y * / 13w, der sich infolge der Vorgabe Y 14 w im allgemeinen
ändern wird. Der jetzt unterlagerte Regelkreis für Y * / 13 sorgt dafür, dass der Regler
4.5 für Y 14 im wesentlichen nur die nach der Klemmstelle 3 auftretenden Störungen
ausregeln muss. Der überlagerte Registerregelkreis ist in der Lage, mit allen unter
Punkt 1 beschriebenen Regelungsvarianten zusammenarbeiten.
Der Fall des mehrbahnigen Betriebes wird in der parallelen Patentanmeldung
PB04640 beschrieben.The combined cut register web tension control of a web-fed rotary press machine as described above, for example, as shown in Fig. 6, is capable of, on the one hand, the partial register error Y * / 13 according to the predetermined target value Y * / 13 w , for example Y * / 13 w = 0, and decouples the web tensile force F 23 according to the setpoint F 23 w dynamic fast control. All, eg caused by a roll change, incoming disturbances are thus detected well before the knife cylinder and can be adjusted at this location. The error at the location of the cut is thus kept small, but in the course of the train - mostly in the form of several partial webs - up to the place of the cut occur more sources of interference that cause a Schnittregisterfehler. Therefore, the cut register error, referred to in the four-roller system as Y 14 , measured by another sensor 5 immediately before the blade cylinder K 4 and fed to another register controller 3.6, as shown in FIG. 9 for the case a) the complete decoupling. This now provides the setpoint Y * / 13 w , which will change as a result of the default Y 14 w in general. The now subordinate control loop for Y * / 13 ensures that the controller 4.5 for Y 14 essentially only needs to correct the disturbances that occur after
The case of multi-lane operation is described in the co-pending patent application PB04640.
In der parallelen Patentanmeldung PB04637 wird die Regelung des Teil-Schnittregisterfehlers mittels Voreilung einer nicht druckenden Klemmstelle offenbart. Weiterhin wird in dieser parallelen Patentanmeldung PB04637 die Aufschaltung des am Messerzylinder gemessenen Gesamt-Registerfehlers auf den Regelkreis für diesen Teil-Schnittregisterfehler offenbart. Außerdem wird die Regelung der Lage bzw. Geschwindigkeit eines Messerzylinders zur Korrektur des Gesamt-Registerfehlers in der PB04637 offenbart.In parallel patent application PB04637, the control of the fractional cut register error becomes by overfeeding a non-printing nip disclosed. Furthermore, in this co-pending patent application PB04637 the Connection of the total register error measured on the knife cylinder discloses the control loop for this partial cut register error. In addition, the Control of the position or speed of a knife cylinder to correct the Total register error disclosed in PB04637.
An die Stelle der im Abschnitt "Regelung des Registerfehlers an einer nicht
druckenden Klemmstelle vor dem Messerzylinder" unter Punkt 3 Zugkraftregelkreis
beschriebenen Zugkraftregelung mit Hilfe der Druckeinheiten kann die
Winkelgeschwindigkeit der Kühleinheit treten, wie nachfolgend beschrieben wird.In place of the in the section "regulation of register error at a not
printing nip in front of the knife cylinder "under
Nachdem die Registerregelung über die Voreilung der Klemmstelle 3 (K 3) mit
einer Änderung der Bahnzugkraft F 23 verbunden ist, ist nicht auszuschließen, dass
große Störungen zu kleine oder zu große Bahnspannungen verursachen, die zum
Bahnriss führen können. Die Bahnzugkraft F 23 muss daher begrenzt werden. Dazu
wird sie mit Hilfe eines Zugkraftsensors 8 - beispielsweise als Messwalze ausgeführt
- gemessen, dem Vergleichspunkt eines Zugkraftreglers 2.1 zugeführt und
mit dem Sollwert F 23 w verglichen (siehe Fig. 10). Der Zugkraftregler 2.1 sorgt für
die Einhaltung der gewünschten Bahnzugkraft F 23 und ermöglicht gleichzeitig ihre
papiersortenabhängige Vorgabe durch den Maschinenbediener, der in die
Voreilungseinstellung der Klemmstelle 3 (K 3) nicht mehr eingreifen muss. Der
Zugkraftregler 2.1 gibt den Winkelgeschwindigkeitssollwert ω2 w , also die Voreilung
der Kühleinheit vor.After the register control via the advance of the clamping point 3 ( K 3 ) is connected to a change in the web tension F 23 , it can not be ruled out that large disturbances cause too small or too large web tension, which can lead to web breakage. The web tension F 23 must therefore be limited. For this purpose, it is measured by means of a
Die Verwendung der Voreilung der Kühleinheit als Stellgröße für die Kraft F 23 ist dadurch möglich, dass bei Verstellung der Winkelgeschwindigkeit ω2 die Kraft F 23 nicht selbstkompensierend ist. Dies ist auf die Änderung der Papiereigenschaften infolge des Eintrags von Feuchte und Wärme durch die Druckeinheiten und die Trockenstrecke zurückzuführen The use of the lead of the cooling unit as a manipulated variable for the force F 23 is possible that when adjusting the angular velocity ω 2, the force F 23 is not self-compensating. This is due to the change in paper properties due to the moisture and heat input through the printing units and drying line
Die beiden Regelgrößen, nämlich der Teil-Schnittregisterfehler Y * / 13 und die
Zugkraft F 23, sind durch die Struktur der Regelstrecke abhängig voneinander, d.h.
miteinander verkoppelt. Wird z.B. eine Sollwertänderung F 23w vorgenommen, so
ruft der Eingriff des Zugkraftreglers 2.1 einen Teil-Schnittregisterfehler Y * / 13 hervor.
Der Registerregelkreis (Regler 3.1) versucht nun, diesen Fehler Y * / 13 durch eine
Geschwindigkeitsänderung ν 3 wieder auf den Sollwert Y * / 13,w, beispielsweise den
Wert 0, zurückzuführen, wodurch aber die Kraft F 23 geändert wird, somit wieder
der Zugkraftregelkreis anspricht, usw. (vgl. Fig. 10). Damit kann das gesamte
System instabil werden.The two controlled variables, namely the partial cutting register error Y * / 13 and the tensile force F 23 , are dependent on one another by the structure of the controlled system, ie coupled to one another. If, for example, a setpoint change F 23 w is made, the engagement of the draft regulator 2.1 causes a partial cut register error Y * / 13. The register control loop (controller 3.1) now attempts to return this error Y * / 13 to the setpoint value Y * / 13, w , for example the
Infolge der durch Feuchte- und Wärmeeintrag geänderten Papiereigenschaften ist
bei Änderung der Winkelgeschwindigkeit ω2 die Änderung der Bahnzugkraft F12
so klein, dass ihre Auswirkung auf die in Transportrichtung folgenden
Bahnabschnitte vernachlässigbar ist. Mit dieser Vernachlässigung lassen sich
einfache Entkopplungsalgorithmen herleiten. Eine Entkopplung auf der
mechanischen Ebene, gekennzeichnet durch den Block 2.8 in Vorwärtsrichtung
und den Block 3.8 in Rückwärtsrichtung, ist in Fig. 11 dargestellt. Die Blöcke 2.7
und 3.7 stellen die Ersatzübertragungsfunktionen der geschlossenen
Drehzahlregelkreise der Klemmstellen 2 (K2) und 3 (K3) dar. Da eine solche
Entkopplung auf der mechanischen Ebene nicht möglich ist, erfolgt diese auf der
Ebene der elektronischen Antriebsregelungen, wie Fig. 12 durch die Blöcke 2.9
und 3.9 angedeutet ist. Das Ziel besteht darin, Y * / 13 allein von ν3 und F 23 allein von
ν1 abhängig zu machen.
Der Zugkraftregler 2.1 und der Registerregler 3.1 können beispielsweise als PI-Regler
ausgelegt werden. Dann ist gewährleistet, dass beide Regelkreise
dynamisch weitgehend unbeeinflusst voneinander arbeiten und die vorgegebenen
Sollwerte für die Kraft F 23 und den Registerfehler Y * / 13 ohne stationären Fehler
angenommen werden.As a result of the changed by moisture and heat input paper properties when changing the angular velocity ω 2, the change in the web tension F 12 is so small that their impact on the following in the direction of transport track sections is negligible. With this neglect simple decoupling algorithms can be derived. A decoupling on the mechanical plane, characterized by the block 2.8 in the forward direction and the block 3.8 in the reverse direction, is shown in Fig. 11. Blocks 2.7 and 3.7 represent the equivalent transfer functions of the closed-loop speed control circuits of terminal points 2 (K2) and 3 (K3). Since such a decoupling on the mechanical level is not possible, this occurs at the level of the electronic drive controls, as in FIG the blocks 2.9 and 3.9 is indicated. The goal is to make Y * / 13 dependent solely on ν 3 and F 23 solely on ν 1 .
The tension controller 2.1 and the register controller 3.1 can be designed for example as a PI controller. It is then ensured that both control loops operate dynamically largely unaffected by one another and the predefined setpoint values for the force F 23 and the register error Y * / 13 are assumed without steady-state errors.
Die oben beschriebenen Maßnahmen zur Schnittregisterregelung sollen sich nicht nur auf die Anwendung bei Offset-Rollenrotationsdruckmaschinen beziehen, sondern können bei allen anderen Druckverfahren, Bedruckstoffen und Druckmaschinen in äquivalenter Weise angewandt werden, insbesondere bei Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Textildruck, Foliendruck, Metalldruck, Etikettendruckmaschinen, Textildruckmaschinen, Foliendruckmaschinen, Illustrations- und Zeitungsdruckmaschinen usw. The above-described measures for cutting register regulation should not relate only to the application in offset web presses, but can be used in all other printing processes, substrates and Printing machines are used in an equivalent manner, especially in Gravure printing, screen printing, flexographic printing, textile printing, foil printing, metal printing, Label printing machines, textile printing machines, foil printing machines, Illustration and newspaper printing machines etc.
- 11
- Mechanische Regelstrecke mit geregelten AntriebenMechanical controlled system with controlled drives
- 1 a1 a
- Mechanisches System (Regelstrecke)Mechanical system (controlled system)
- 1 b1 b
- Geregelte AntriebeRegulated drives
- 1.11.1
- ZugkraftreglerDraft regulators
- 1.21.2
- Antriebsmotor mit Drehzahlregelkreis/Winkelregelkreis einschließlich StromregelkreisDrive motor with speed control loop / angle control loop including Current Loop
- 1.31.3
- Übertragungsfunktion (Zusatzsollwert für Bahnzugkraft)Transfer function (additional setpoint for web tension)
- 1.41.4
- Symmetrierfilterbalancing filter
- 1.51.5
- Symmetrierfilterbalancing filter
- 1.61.6
- Winkelreglerangle controller
- 1.71.7
- Übertragungsfunktion (Entkopplung)Transfer function (decoupling)
- 1.81.8
- Integralgliedintegrating means
- 1.91.9
- Übertragungsfunktion (Entkopplung)Transfer function (decoupling)
- 22
- Regeleinrichtungcontrol device
- 2.22.2
- Antriebsmotor mit StromregelkreisDrive motor with current control loop
- 2.72.7
- Ersatzfunktion des geschlossenen DrehzahlregelkreisesReplacement function of the closed speed control loop
- 2.82.8
- Algorithmus für VorwärtsentkopplungAlgorithm for forward decoupling
- 2.92.9
- Algorithmus für VorwärtsentkopplungAlgorithm for forward decoupling
- 33 3.13.1
- Registerreglerregister controller
- 3.23.2
- Antriebsmotor mit StromregelkreisDrive motor with current control loop
- 3.33.3
- Übertragungsfunktion (Entkopplung)Transfer function (decoupling)
- 3.43.4
- Symmetrierfilterbalancing filter
- 3.53.5
- DT1-GliedDT1
- 3.63.6
- Schnittregister-ReglerCut register control
- 3.73.7
- Ersatzfunktion des geschlossenen DrehzahlregelkreisesReplacement function of the closed speed control loop
- 3.83.8
- Algorithmus für RückwärtsentkopplungAlgorithm for backward decoupling
- 3.93.9
- Algorithmus für RückwärtsentkopplungAlgorithm for backward decoupling
- 44 4.14.1
- Übertragungsfunktion (Entkopplung)Transfer function (decoupling)
- 4.24.2
- Antriebsmotor mit Drehzahlregelkreis/Winkelregelkreis einschließlich StromregelkreisDrive motor with speed control loop / angle control loop including Current Loop
- 4.34.3
- Symmetrierfilterbalancing filter
- 4.44.4
- Winkelreglerangle controller
- 55
- Sensor für SchnittregisterfehlerSensor for cutting register error
- 66
- Sensor für RegisterfehlerSensor for register error
- 88th
- Sensor für BahnzugkraftSensor for web tension
- K0 K 0
-
Klemmstelle 0
Terminal point 0 - K1 K 1
-
Klemmstelle 1
Clamp 1 - K2 K 2
-
Klemmstelle 2
Clamp 2 - K3 K 3
-
Klemmstelle 3
Clamp 3 - K4 K 4
-
Klemmstelle 4
Clamp 4 - Ki K i
- Klemmstelle iClamp i
- Kk K k
- Klemmstelle kNip k
- Fij F ij
- Bahnzugkraft im Abschnitt i-jWeb tension in section i-j
- F01 F 01
- Eingangs-BahnzugkraftInput web tension
- F01W F 01W
- Bahnzugkraft-SollwertWeb tension setpoint
- F23 F 23
- Bahnzugkraft zwischen K2 und K3Web tension between K2 and K3
- F34 F 34
- Bahnzugkraft zwischen K3 und K4Web tension between K3 and K4
- F23W F 23W
- Bahnzugkraft-SollwertWeb tension setpoint
- Xiw X iw
- Eingangsgrößeinput
- VV
- Bahngeschwindigkeitweb speed
- Vi V i
- Umfangsgeschwindigkeit der Klemmstelle iPeripheral speed of the clamping point i
- ωi ω i
- Winkelgeschwindigkeit / Drehzahl der Klemmstelle iAngular velocity / rotational speed of the clamping point i
- ωiw ω iw
- Winkelgeschwindigkeits-SollwertAngular velocity setpoint
- αi α i
- Winkel der Klemmstelle iAngle of the clamping point i
- αiw α iw
- Winkelsollwert / Lagesollwert der Klemmstelle iAngle setpoint / position setpoint of clamping point i
- Y13 * Y 13 *
- Teil-(Schnitt-)Registerfehler zwischen K1 und K3Partial (section) register error between K1 and K3
- Y13w*Y 13w *
- Register-SollwertRegister setpoint
- Y14 Y 14
- (Gesamt-)Schnittregisterfehler (Total) cut register error
- Y14W Y 14W
- Sollwertsetpoint
- RP R P
- Druckreglerpressure regulator
- RF R F
- ZugkraftreglerDraft regulators
- RY R Y
- Registerreglerregister controller
- TT
- Trocknerdryer
- Mi M i
- Antriebsmotor für Klemmstelle i mit zugehöriger RegelungDrive motor for terminal point i with associated control
- pp
- Druck des PneumatikzylindersPressure of the pneumatic cylinder
- ZT Z T
- Änderungen des Querschnitts und des E-ModulsChanges in the cross section and the modulus of elasticity
- i2W i 2W
-
Sollwert des drehmomentbildenden Stroms für Antrieb 2Setpoint of the torque-generating current for
drive 2 - i3W i 3W
-
Sollwert des drehmomentbildenden Stroms für Antrieb 3Setpoint of the torque-generating current for
drive 3
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