EP2210838A2

EP2210838A2 - Verfahren zur Registerkorrektur bei einer Bearbeitungsmaschine sowie Bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: EP2210838A2
Application number: EP10000370A
Authority: EP
Inventors: Stephan Schultze; Holger Schnabel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2010-01-16
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2030-01-16
Also published as: EP2210838B1; CN101927597A; EP2210838A3; DE102009005820A1; ES2621083T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registerkorrektur bei einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer Warenbahn, insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine (100). Die Warenbahn wird von wenigstens zwei jeweils separat angetriebenen Bearbeitungseinrichtungen bearbeitet, wobei die wenigstens zwei Bearbeitungseinrichtungen zur Einstellung ihrer Registerlage jeweils mit einem Stellbefehl (u) beaufschlagbar sind. Zur Entkopplung der Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung wird die Registerlage wenigstens einer zweiten Bearbeitungseinrichtung eingestellt wird, wobei der Stellbefehl (u, u R ) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Totzeit-Glieds (205, 206), das mittels eines dynamischen Glieds (203, 204) mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion modifiziert ist, aus dem Stellbefehl (u, u R ) zur Einstellung der Registerlage der ersten Bearbeitungseinrichtung erzeugt wird. Auf diese Weise können unterschiedliche Bahnlängen zwischen den Bearbeitungseinrichtungen bei der Entkopplung berücksichtigt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registerkorrektur bei einer Bearbeitungsmaschine sowie eine entsprechende Bearbeitungsmaschine, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Obwohl nachfolgend hauptsächlich auf Druckmaschinen Bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern vielmehr auf alle Arten von Bearbeitungsmaschinen gerichtet, bei denen eine Warenbahn bzw. Materialbahn bearbeitet wird. Die Erfindung ist aber insbesondere bei Druckmaschinen wie z.B. Zeitungsdruckmaschinen, Akzidenzdruckmaschinen, Tiefdruckmaschinen, Verpackungsdruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen sowie bei Verarbeitungsmaschinen wie z.B. Beutelmaschinen, Briefumschlagsmaschinen oder Verpackungsmaschinen einsetzbar. Die Warenbahn kann aus Papier, Stoff, Pappe, Kunststoff, Metall, Gummi, in Folienform usw. ausgebildet sein.

Stand der Technik

Bei Druckmaschinen, wie z.B. Tiefdruckmaschinen, wird bspw. das Längsregister geregelt, um ein optimales Druckergebnis zu erzielen. Als Stellachse für die Registerkorrektur wird bei wellenlosen Maschinen die Bearbeitungsachse selbst verwendet. Der angetriebene Druckzylinder und der nicht angetriebene Presseur, der mit großem Druck aufgebracht wird, bilden zusammen mit der Materialbahn eine reibschlüssige Einheit. Somit verschiebt eine Verstellung eines Druckzylinders die Materialbahn und den nicht angetriebenen Presseur und beeinflusst somit gleichzeitig das nachfolgende Register. Um dies zu verhindern, wurden sogenannte Entkopplungsnetzwerke entwickelt, die die Stellgröße des Druckwerks an nachfolgende Druckwerke so vorsteuern, dass nachfolgende Materialbahnabschnitte von dieser Verstellung entkoppelt sind.
Die Verstellung eines Registers kann durch zwei unterschiedliche Strategien erfolgen. Downstream bedeutet, dass der Druckzylinder, an dem die Registerabweichung auftritt, verstellt wird und zur Entkopplung auch nachfolgende Druckzylinder und optional weitere nachfolgende Klemmstellen, wie z.B. Outfeed und Aufwickler. Upstream bedeutet, dass der Druckzylinder, an dem die Registerabweichung auftritt, nicht verstellt wird. Dafür werden alle davor liegenden Druckzylinder und der Infeed, optional auch weiter davorliegende Klemmstellen und der Abwickler verstellt. Zur Entkopplung können auch alle dem Druckzylinder nachfolgenden Druckzylinder verstellt werden und optional weitere nachfolgende Klemmstellen und der Aufwickler.
Es sind zwei grundsätzliche Arten der Registerregelung bekannt. Bei der Standfarbenregelung werden alle gedruckten Registermarken mit einer vorgegebenen, meist der ersten aufgebrachten, Marke verglichen. Dazu wird beispielsweise dem Registerregler des dritten Druckwerks die Registerabweichung zwischen dem ersten und dem dritten Druckbild übermittelt, der daraus die entsprechende Stellgröße für das dritte Druckwerk berechnet.
Bei der Vorgänger- oder Folgefarbenregelung wird jede Registermarke mit der Registermarke des jeweils davorliegenden Druckwerks verglichen. Dazu wird beispielsweise dem Registerregler des dritten Druckwerks die Registerabweichung zwischen dem zweiten und dem dritten Druckbild übermittelt, der daraus die entsprechende Stellgröße für das dritte Druckwerk berechnet. Die Vorgängerfarbenregelung weist gegenüber der Standfarbenregelung Vorteile auf (u.a. frühzeitiges Vermessen der Referenzmarke, kleine Registerabweichung und bessere Vorsteuerung während einer Beschleunigungsphase).
Im Stand der Technik wird häufig auf die Vorgängerfarbenregelung und die damit verbundenen Vorteile bei der Einzelantriebsverstellung verzichtet und statt dessen eine Standfarbenregelung durchgeführt, da hier die nachfolgenden Materialbahnabschnitte bei einer Registerverstellüng weniger beeinflusst werden und somit eine Entkopplung einfacher bereitzustellen ist.
Für die Standfarbenregelung wurde in der DE 197 23 059 A1 ein DT1-Glied für Entkopplungszwecke bei Zeitungsdruckmaschinen vorgeschlagen. Ein DT1-Glied bildet aber nur für die Standfarbenregelung eine ausreichende Entkopplung. Für die Vorgängerfarbenregelung ist diese Entkopplungsstrategie nicht ausreichend.
In der DE 10 2007 017 096 A1 und in der DE 10 2007 024 323 A1 sind erstmals Entkopplungsstrategien für die Vorgängerfarbenregelung beschrieben, mit denen es möglich ist, eine Einzelantriebsverstellung für nachfolgende Materialbahnabschnitte zu entkoppeln. Die dort vorgeschlagenen Entkopplungsstrategien gelten jedoch nur für gleiche Bahnlängen zwischen allen Druckwerken. Eine Entkopplung für Bearbeitungsmaschinen bzw. Druckmaschinen mit unterschiedlichen Bahnlängen zwischen den Bearbeitungswerken bzw. Druckwerken bei einer Vorgängerfarbenregelung ist nicht bekannt. In der Folge muss für eine ausreichende Stabilität des Regelkreises die Regelkreisdynamik geringer gewählt werden. Es steht keine Entkopplungsstrategie zur Verfügung steht, falls Druckwerke in einem Druckprozess ausgelassen werden oder Druckwerke defekt sind und sich dadurch die Bahnlänge ändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Registerkorrektur bei Bearbeitungsmaschinen zu verbessern, insbesondere eine Entkopplung bei unterschiedlichen Bahnlängen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Registerkorrektur, eine Recheneinheit, eine Bearbeitungsmaschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Registerkorrektur bei einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer Warenbahn, insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine, wird die Warenbahn von wenigstens zwei jeweils separat angetriebenen Bearbeitungseinrichtungen bearbeitet, zur Einstellung ihrer Registerlage jeweils mit einem Stellbefehl beaufschlagbar sind. Zur Entkopplung der Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung wird die Registerlage wenigstens einer zweiten Bearbeitungseinrichtung eingestellt, wobei der Stellbefehl für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Totzeit-Glieds, das mittels eines dynamischen Glieds mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion modifiziert ist, aus dem Stellbefehl zur Einstellung der Registerlage der ersten Bearbeitungseinrichtung erzeugt wird. Es versteht sich, dass unter dem Begriff "Stellbefehl" insbesondere auch eine Reglerausgangsgröße oder eine Stellgröße zu verstehen ist.
Die mittels modifiziertem Totzeit-Glied angesteuerten zweiten Bearbeitungseinrichtungen befinden sich hinter der ersten Bearbeitungseinrichtung. Die Angaben "vor" und "hinter" einer Bearbeitungseinrichtung bzw. einem Warenbahnabschnitt beziehen sich auf die Transportrichtung der Warenbahn, d.h. den Warenbahnverlauf.
Die Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung kann entweder (downstream) durch Einstellung der Registerlage der betroffenen Bearbeitungseinrichtung selbst erfolgen oder (upstream) durch Einstellung der Registerlage aller vor und ggfs. auch hinter der betroffenen Bearbeitungseinrichtung angeordneten Bearbeitungseinrichtungen. Die betroffene Einrichtung wird in diesem Fall nicht verstellt.
Ein dynamisches Glied weist eine nicht-konstante Übertragungsfunktion auf. Eine nicht-konstante Übertragungsfunktion ist jede Übertragungsfunktion, die nicht die Form G(s)=k aufweist, sondern die stattdessen eine Abhängigkeit von s zeigt. Beispielsweise weisen ein D-, I-, PI, PID-, PT1-, DT1-, PTn-, DTn-, Totzeit-Glied jeweils eine nicht-konstante Übertragungsfunktion auf, wohingegen ein P-Glied eine konstante Übertragungsfunktion aufweist. Glieder mit einer nicht-konstante Übertragungsfunktion werden in dieser Anmeldung als dynamische Glieder bezeichnet, wohingegen Glieder mit einer konstanten Übertragungsfunktion als statische Glieder bezeichnet werden.
Eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine weist insbesondere alle Mittel zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung beinhaltet insbesondere die Lehre, während der Einstellung einer Bearbeitungseinrichtung zur Entkopplung dieser Einstellung auch andere Bearbeitungseinrichtungen definiert über ein Totzeit-Glied mitzuverstellen. Unterschiedliche Abstände von Bearbeitungseinrichtungen werden berücksichtigt, indem das Totzeit-Glied mittels eines dynamischen Glieds modifiziert wird, d.h. insbesondere eine Parallelschaltung von Totzeit-Glied und dynamischem Glied stattfindet.
Durch die erfindungsgemäße Lösung können Stellbewegungen eines Registerreglers für nachfolgende Materialbahnabschnitte bei unterschiedlichen Bahnlängen entkoppelt werden. Die Reglerauslegung kann mit einer höheren Regelkreisdynamik erfolgen, da die einzelnen Materialbahnabschnitte unabhängig voneinander betrachtet werden können. Bspw. können defekte oder für unterschiedliche Produktionen nicht notwendige Druckwerke ohne Einfluss auf die Entkopplung ausgelassen werden. In der Folge lassen sich Maschinenkonzepte flexibler gestalten, da nicht mehr auf gleiche Bahnlängen zwischen den Druckwerken geachtet werden muss. Die dynamische Entkopplung kann sowohl in Downstream- als auch in Upstream-Richtung erfolgen.
Vorteilhafterweise wird eine Registerregelung durchgeführt. Es versteht sich für den Fachmann, dass die erfindungsgemäße Einstellung als Teil einer Regelung einsetzbar ist.
Zweckmäßigerweise gehen die Längen der Wareribahnabschnitte in den Modifikationsterm, d.h. das dynamische Glied mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion, ein.
Vorzugsweise umfasst die nicht-konstante Übertragungsfunktion die Übertragungsfunktion eines ersten Differenzial-Glieds, insbesondere mit Verzögerung, insbesondere eines DT1-Glieds. Es versteht sich, dass auch andere DTn-Glieder in Frage kommen und der Fachmann die Auswahl dem zugrunde liegenden Maschinenmodell anpassen wird. Die Strecke zwischen zwei Druckwerken wird aufgrund der dominanten Streckenzeitkonstante, die sich aus dem Quotienten der Materialbahnlänge zwischen den Druckwerken und der Materialbahngeschwindigkeit berechnet, in der Regel mit PT1-Verhalten angenähert. Wird die Strecke als PT2, PT3, PTn angenähert, so kann die entsprechende Entkopplungsstruktur ebenfalls angewendet werden, ohne dass dies den Rahmen der Erfindung verlassen würde. Beispielsweise würde bei einem PTn-Glied anstatt eines PT1-Glieds eine Modifikation ebenfalls mit einem DTn-Glieds anstatt eines DT1-Glieds erfolgen.
In einer Ausgestaltung, die insbesondere für eine Downstream-Regelung geeignet ist, wird der Stellbefehl für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf hinter der ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines zweiten Differenzial-Glieds, insbesondere eines zweiten DT1-Glieds, erzeugt. Vorzugsweise werden alle zweiten, im Warenbahnverlauf hinter der ersten angeordneten Bearbeitungseinrichtungen mitverstellt.
In einer Ausgestaltung, die insbesondere für eine Upstream-Regelung geeignet ist, wird der Stellbefehl für wenigstens eine dritte, im Warenbahnverlauf vor der ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Proportionalglieds, insbesondere eines P-Glieds, und der Stellbefehl für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf hinter der ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Proportionalglieds mit Verzögerung, insbesondere eines PT1-Glieds, erzeugt. Es versteht sich, dass auch andere PTn-Glieder in Frage kommen und der Fachmann die Auswahl dem zugrundeliegenden Maschinenmodell anpassen wird. Die Strecke zwischen zwei Druckwerken wird aufgrund der dominanten Streckenzeitkonstante, die sich aus dem Quotienten der Materialbahnlänge zwischen den Druckwerken und der Materialbahngeschwindigkeit berechnet, in der Regel mit PT1-Verhalten angenähert. Wird die Strecke als PT2, PT3, PTn angenähert, so kann die entsprechende Entkopplungsstruktur ebenfalls angewendet werden, ohne dass dies den Rahmen der Erfindung verlassen würde. Beispielsweise würde bei einem PTn-Glied anstatt eines PT1-Glieds eine Entkopplung ebenfalls mit einem PTn-Glieds anstatt eines PT1-Glieds erfolgen. Vorzugsweise werden alle dritten, im Warenbahnverlauf vor der ersten angeordneten Bearbeitungseinrichtungen und/oder alle zweiten, im Warenbahnverlauf hinter der ersten angeordneten Bearbeitungseinrichtungen mitverstellt. Die betroffene Bearbeitungseinrichtung selbst wird bei einer Upstream-Regelung nicht verstellt.
Vorteilhafterweise werden die in die Reglerparameter eingehenden Warenbahnlängen geschätzt oder modellbasiert berechnet. Die Maße der Bearbeitungsmaschine, wie z.B. Umfänge der Rollen, Abstände der Rollen usw., sowie die Stellung der Bearbeitungseinrichtungen (z.B. Winkelstellung) sind bekannt oder zumindest bestimmbar, so dass daraus die Länge der einzelnen Warenbahnabschnitte bestimmt werden kann.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte zur Bestimmung eines Stellbefehls für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller Schritte zur Bestimmung eines Stellbefehls für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung

Figur 1: zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer als Druckmaschine ausgebildeten erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine.
Figur 2: zeigt schematisch einen Signalflussplan bei einer Downstream-Regelung gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung.

In Figur 1 ist eine als Druckmaschine ausgestaltete Bearbeitungsmaschine insgesamt mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise Papier 101, wird der Maschine über ein Einzugswerk (Infeed) 110 zugeführt. Das Papier 101 wird durch als Druckwerke 111, 112, 113, 114 ausgebildete Bearbeitungseinrichtungen geführt und bedruckt und durch ein Auszugswerk (Outfeed) 115 wieder ausgegeben. Die Ein-, Auszugs- und Druckwerke sind positionierbar, insbesondere zylinder- bzw. winkelkorrigierbar, angeordnet. Die Druckwerke 111 bis 114 liegen in einem bahnspannungsgeregelten Bereich zwischen dem Einzugswerk 110 und dem Auszugswerk 115.
Die Druckwerke 111 bis 114 weisen jeweils einen Druckzylinder 111' bis 114' auf, gegen den jeweils ein Presseur 111'' bis 114'' mit starkem Druck angestellt ist. Die Druckzylinder sind einzeln und unabhängig antreibbar. Die zugehörigen Antriebe 111''' bis 114''' sind schematisch dargestellt. Die Presseure sind frei drehbar ausgebildet. Die Druckwerke 111 bis 114 bilden jeweils zusammen mit dem durchlaufenden Papier 101 eine reibschlüssig verbundene Einheit (Klemmstelle). Die Antriebe der einzelnen Werke sind über eine Datenverbindung 151 mit einer Steuerung 150 verbunden. Weiterhin befinden sich zwischen den Druckwerken mehrere Sensoren 132, 133, 134 zur Erfassung von Registermarken, die ebenfalls mit der Steuerung 150 verbunden sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur ein Sensor 134 mit der Steuerung verbunden gezeigt. Die Steuerung 150 umfasst insbesondere eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Recheneinheit.
In den Bahnabschnitten zwischen den einzelnen Druckwerken 111 bis 114 wird das Papier 101 über nicht näher erläuterte Rollen geführt, die mit 102 bezeichnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Rollen mit Bezugszeichen 102 versehen. Es kann sich insbesondere um Umlenkrollen, Trocknungs-, Kühlungs-, oder Beschneideeinrichtungen usw. handeln.
Nachfolgend wird beschrieben, wie bei der dargestellten Druckmaschine eine Register- und/oder Bahnspannungsregelung durchgeführt wird. In den einzelnen Bahnabschnitten zwischen den Druckwerken 112 bis 114 sind die Sensoren 132, 133, 134 angeordnet, die die Registerlage der Warenbahn 101 bestimmen und dazu bspw. als Markenleser ausgebildet sind. Beim Durchlauf der Warenbahn 101, z.B. Papier, wird jeweils von einem Markenleser erfasst, wann eine Druckmarke (nicht gezeigt), die vorzugsweise vom ersten Druckwerk 111 aufgebracht wird, den Markenleser erreicht. Der Messwert wird einer Einrichtung zur Registerregelung (Registerregler) zugeführt. Anschließend wird die Position des entsprechenden Druckzylinders 112' bis 114' festgestellt und dieser Messwert ebenfalls dem Registerregler zugeführt. Daraus kann eine jeweilige Registeräbweichung berechnet werden (Bahn/Zylinder-Korrektur; Standfarbenreglung). Die festgestellten Registerabweichungen werden zur Positionierung der Druckwerke 112 bis 114 und bevorzugterweise auch für die Positionierung des Einzugswerks 110 und des Auszugswerks 115 verwendet.
Alternativ kann der Markenleser Positionen bzw. Markenabstände aller zuvor aufgebrachten Registermarken vermessen und der Einrichtung zur Registerregelung zuführen. Daraus kann eine jeweilige Registerabweichung zwischen aufgebrachten Registermarken berechnet werden (Bahn/Bahn-Korrektur; Vorgängerfarbenregelung und zur Positionierung der Druckwerk 111 bis 114 und bevorzugterweise auch für die Positionierung des Einzugswerks 110 und des Auszugswerks 115 verwendet werden.
In Figur 2 ist die Vorsteuerung der Reglerausgangsgrößen u_R abgebildet, um die Stellgrößen u für die Bearbeitungseinrichtungen zu erhalten. u_R,i bezeichnet die Reglerausgangsgröße für die Bearbeitungseinrichtung bzw. das Druckwerk i. u_i bezeichnet die Stellgröße für die Bearbeitungseinrichtung bzw. das Druckwerk i. L_i,i+1 bezeichnet die Länge der Warenbahn zwischen den Druckwerken i und i+1.
In Figur 2 ist ein Signalflussplan für eine Downstream-Vorgängerfarbenregelung gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schematisch und ausschnittsweise dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. Die Reglerausgangsgrößen u_R werden jeweils einem Addierglied 201 zugeführt. Auf das Addierglied 201 wirkt ebenfalls eine Vorsteuergröße ein, die aus der Reglerausgangsgröße u_R des jeweils vorhergehenden Druckwerks erzeugt wird. Diese Vorsteuergröße betrifft den Abtransport einer hervorgerufenen Bahnspannungsänderung bei der Vorgängerfarbenregelung. Die Reglerausgangsgrößen u_R werden dazu jeweils über ein Totzeit-Glied 205, 206 geführt, um die Vorsteuergröße zu erzeugen. Beispielsweise wird die Reglerausgangsgröße u_R,i-1 über das Totzeit-Glied 205 geführt, um als Vorsteuergröße in den Stellbefehl u_,i über das Addierglied 201 einzugehen. Das Totzeit-Glied 205 weist eine Totzeit T_t = L_i-1,i/v auf. Das Totzeit-Glied 206 weist eine Totzeit T_t = L_i,1+1/v auf usw.
Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Längen der Warenbahnabschnitte zwischen den einzelnen Druckwerken werden die Totzeit-Glieder 205, 206 mittels Differenzial-Glieder, genauer DT1-Glieder 203, 204, modifiziert. Dazu geht in jedes Addierglied 202 die Reglerausgangsgröße u_R des vorhergehenden Druckwerks ein, die über ein DT1-Glied 203, 204 geführt wird. Das DT1-Glied 203 weist die Verstärkung K_D = (L_i-1,i-L_i-2,i-1)/v und die Zeitkonstante T₁ = L_i-2,i-1/v auf. Das DT1-Glied 204 weist die Verstärkung K_D = (L_i,i+1-L_i-1,i)/v und die Zeitkonstante T_i = L_i-1,i/v auf usw.
Die vorgesteuerten Größen werden von den Addiergliedern 201 an Addierglieder 207 weitergeführt. Auf jedes Addierglied 207 wirkt ebenfalls eine Vorsteuergröße ein, die aus einem Stellbefehl des jeweils vorhergehenden Druckwerks erzeugt wird. Diese Vorsteuergröße betrifft die Entkopplung einer hervorgerufenen Bahnspannungsänderung bei der Vorgängerfarbenregelung. Dazu wird jedem Addierglied 207 der Ausgang eines Addierglieds 208 zugeführt. In das Addierglied 208 geht ein Stellbefehl des vorhergehenden Druckwerks über ein DT1-Glied 209, 210 und ebenso der Ausgang des vorhergehenden Addierglieds 208 ein. Das DT1-Glied 209 weist die Verstärkung K_D = L_i-2,i-1/v und die Zeitkonstante T₁ = L_i-2,i-1/v auf. Das DT1-Glied 210 weist die Verstärkung K_D = L_i-1,i/v und die Zeitkonstante T₁ = L_i-1,i/v auf usw.
Man erkennt, dass eine Verstellung eines Druckwerks sofort mit DT1-Verhalten an alle nachfolgenden Druckzylinder vorgesteuert wird. Nach einer entsprechenden Totzeit wird die Verstellung selbst an dem nachfolgenden Druckzylinder ebenfalls durchgeführt, jedoch wird diese Verstellung in Abhängigkeit von der Bahnlänge der beiden angrenzenden Materialbahnabschnitte über ein zusätzliches DT1-Glied modifiziert. Sind die beiden Bahnlängen gleich, so ist die Differenz Null und der Spezialfall gleicher Längen tritt ein, d.h. das jeweilig untere DT1-Glied 203 ,204 wird unwirksam.
Bei der Downstream-Vorgängerfarbenregelung wird eine beispielhafte Verstellung eines beliebigen Druckwerks i auf nachfolgende Druckwerke vorgesteuert. Zur Entkopplung erfolgt zunächst eine DT1-verstellung (vgl. 209, 210) der nachfolgenden Druckzylinder. Da jedoch die durch die Verstellung erzeugte Bahnspannungsänderung nicht wie bei der Standfarbenregelung selbst entkoppelt, muss diese Änderung von allen nachfolgenden Druckzylindern mit der entsprechenden Verzögerung durch die Maschine transportiert werden. Die nachfolgenden Druckzylinder müssen dieselbe Änderung des Bahnspannungs- bzw. Dehnungsverhaltens erzeugen wie davorliegende Druckzylinder, da eine Änderung der Dehnung immer eine Änderung des Registers bedingt. Dazu wird der nachfolgende Druckzylinder i+1 nach einer ersten Totzeit, nach einer weiteren Totzeit der Druckzylinder i+2 verstellt usw.
Der Verlauf einer Dehnungsänderung ist immer von der Materialbahnlänge und der Materialbahngeschwindigkeit abhängig. Existieren unterschiedliche Materialbahnlängen zwischen den Druckwerken, erzeugt eine Verstellung nicht mehr dasselbe Registerverhalten. Somit muss eine Verstellung mit einem DT1-Glied entsprechend modifiziert werden. Eine Verstellung erzeugt bei der angenäherten PT1-Strecke genau dann dasselbe Dehnungsverhalten, wenn gilt: $u (s) \cdot \frac{1}{1 + s \cdot \frac{L_{i - 1, i}}{v}} = u (s) \cdot (\frac{1}{1 + s \cdot \frac{L_{i, i + 1}}{v}} + \frac{1}{1 + s \cdot \frac{L_{i, i + 1}}{v}} \cdot \frac{\frac{L_{i, i + 1} - L_{i - 1, i}}{v} \cdot s}{1 + s \cdot \frac{L_{i - 1, i}}{v}})$
Dies bedeutet, dass eine Verstellung in Materialbahnabschnitten mit unterschiedlichen Bahnlängen zusätzlich über ein DT1-Glied mit den Zeitkonstanten K_D = (L_i,i+1-L_i-1,i)/v und T₁ = L_i-1,i/v modifiziert werden muss.
Alternativ zur Downstream-Vorgängerfarbenregelung, kann eine Upstream-Vorgängerfarbenregelung für unterschiedliche Längen durchgeführt werden. Upstream bedeutet somit, dass eine auftretende Registerabweichung von x mm an Druckwerk i nicht durch eine Verstellung des Druckwerks i um x mm, sondern durch eine Verstellung aller davorliegenden Druckwerke, optional des Infeeds und weiterer Klemmstellen um -x mm erfolgt. Somit wird die Reglerausgangsgröße über ein Proportionalglied mit Verstärkung -1 an alle davorliegenden Druckwerke vorgesteuert. Das Druckwerk i wird selbst nicht verstellt. Da die Entkopplung nachfolgender Klemmstellen beibehalten werden soll, müssen diese ebenfalls verstellt werden.
Die Upstream-Verstellung kann aus der Downstream-Verstellung durch Rechnung abgeleitet werden, indem zu allen an der Regelung beteiligten Klemmstellen eine Verstellung -u addiert wird. Daraus ergibt sich eine Verstellung von -u für die davorliegenden Druckwerke und eine Verstellung u-u = 0 des betroffenen Druckwerks. Addiert man ebenfalls -u zu der Verstellung der nachfolgenden Druckwerke gemäß Figur 2, werden die DT1-Glieder 209, 210 zu PT1-Gliedern mit negativer Verstärkung modifiziert. Die Totzeit-Glieder 205, 206 sowie deren Modifikation mittels der DT1-Glieder 203, 204 bleiben unverändert erhalten.
Somit ergibt sich in Upstream-Richtung bei einer gemessen Registerabweichung an Druckwerk i von x mm folgende Entkopplungsstrategie:

1) Alle davorliegenden Druckwerke (optional der Infeed und/oder weitere Klemmstellen wie beispielsweise der Abwickler) werden mit einem Proportionalglied mit negativer Verstärkung sofort verstellt (also um -x mm)
2) Das Druckwerk i wird nicht verstellt.
3) Alle nachfolgenden Druckwerke i+1,i+2,... (optional der Outfeed und weitere Klemmstellen wie auch der Aufwickler) werden zunächst mit PT1-Verhalten mit negativer Verstärkung verstellt, um nach der entsprechenden Totzeit um x mm verstellt zu werden. Diese Totzeit-Verstellung wird ebenfalls bei unterschiedlichen Längen über ein DT1-Glied modifiziert.

Vorteilhaft an der Upstream-Regelung ist, dass das'PT1-Glied für die Entkopplungsstruktur besonders in Systemen mit starkem Rauschen ein robusteres Verhalten als die Downstream-Entkopplung mit dem DT1-Glied zeigen kann.
Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine Reduzierung der Makulatur durch eine größere Regelkreisdynamik aufgrund der Entkopplung der Teilsysteme (Kosten von Material und Druckfarbe) erzielt werden. Weiterhin kann der Anfahrvorgang verkürzt werden, da aufgrund der Entkopplungsstrategie die Registerregler zeitgleich zugeschaltet werden können, da sie unabhängig voneinander arbeiten. Durch die Berücksichtigung unterschiedlicher Bahnlängen zwischen den Druckwerken sind flexiblere Maschinenkonzepte möglich. Insbesondere können defekte oder für bestimmte Produkte nicht benötigte Druckwerke ausgelassen werden.
Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Registerkorrektur bei einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer Warenbahn (101), insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine (100),
wobei die Warenbahn (101) von wenigstens zwei jeweils separat angetriebenen Bearbeitungseinrichtungen (111, 112, 113, 114) bearbeitet wird,
wobei die wenigstens zwei Bearbeitungseinrichtungen (111, 112, 113, 114) zur Einstellung ihrer Registerlage jeweils mit einem Stellbefehl (u) beaufschlagbar sind,
wobei zur Entkopplung der Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) die Registerlage wenigstens einer zweiten Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) eingestellt wird,
wobei der Stellbefehl (u, u_R) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Totzeit-Glieds (205, 206), das mittels eines dynamischen Glieds (203, 204) mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion modifiziert ist, aus dem Stellbefehl (u, u_R) zur Einstellung der Registerlage der ersten Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht-konstante Übertragungsfunktion die Übertragungsfunktion eines ersten Differenzial-Glieds, insbesondere mit Verzögerung, insbesondere eines DT1-Glieds (203, 204), umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Differenzialglied-Verhalten eine Differentialverstärkung K_D = (L_i,i+1 - L_i-1,i)/v und eine Zeitkonstante T = L_i-1,i/v aufweist, wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, L_i,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Totzeitverhalten eine Totzeit T_t = L_i,i+1/v aufweist, wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, L_i,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stellbefehl (u, u_R) für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf hinter der ersten (111; 112; 113) angeordnete Bearbeitungseinrichtung (112, 113, 114; 113, 114; 114) unter Verwendung eines zweiten Differenzial-Glieds (209, 210) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Stellbefehl (u, u_R) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung (112, 113, 114; 113, 114; 114) unter Verwendung eines zweiten DT1-Glieds (209, 210) erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das zweite Differenzialglied-Verhalten eine Differentialverstärkung K_D = L_i-1,i/v und eine Zeitkonstante T = L_i-1,i/v aufweist,
wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, L_i,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
Verfahren einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stellbefehl für wenigstens eine dritte, im Warenbahnverlauf vor der ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Proportionalglieds, insbesondere eines P-Glieds, und der Stellbefehl für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf hinter der ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Proportionalglieds mit Verzögerung, insbesondere eines PT1-Glieds, erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Proportionalglied eine negative Verstärkung K_P = -1 und das Proportionalglied mit Verzögerung eine negative Verstärkung K_P = -1 und eine Zeitkonstante T = L_i-1,i/v aufweist, wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, L_i,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3,4, 7 oder 9, wobei die in die Reglerparameter eingehenden Warenbahnlängen geschätzt oder modellbasiert berechnet werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Vorgängerfarbenregelung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche bei einer als Druckmaschine (100) mit wenigstens zwei Druckwerken (111, 112, 113, 114) ausgebildeten Bearbeitungsmaschine.
Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, die Stellbefehle (u, u_R) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtungen (111, 112, 113, 114) gemäß einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zu erzeugen.
Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer Warenbahn (101), insbesondere wellenlose Druckmaschine (100),
mit wenigstens zwei jeweils separat angetriebenen Bearbeitungseinrichtungen (111, 112, 113, 114) zur Bearbeitung der Warenbahn (101), die zur Einstellung ihrer Registerlage jeweils mit einem Stellbefehl (u, u_R) beaufschlagbar sind,
einer Recheneinheit (150), die dazu eingerichtet ist, zur Entkopplung der Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) einen Stellbefehl (u, u_R) für wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) zu erzeugen,
wobei die Recheneinheit (150) dazu eingerichtet ist, den Stellbefehl (u, u_R) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) unter Verwendung eines Totzeit-Glieds (205, 206), das mittels eines dynamischen Glieds (203, 204) mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion modifiziert ist, aus dem Stellbefehl (u, u_R) für die erste Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) zu erzeugen.
Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte zur Erzeugung der Stellbefehle für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte zur Erzeugung der Stellbefehle für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird.