EP2327647A1

EP2327647A1 - Verfahren zum Betrieb wenigstens einer eine Materialbahn verarbeitenden Maschine sowie zugehörige Druckmaschine oder andere Maschine

Info

Publication number: EP2327647A1
Application number: EP09177053A
Authority: EP
Inventors: Mathias Monse; Harold Meis
Original assignee: Baumueller Anlagen Systemtechnik GmbH and Co
Current assignee: Baumueller Anlagen Systemtechnik GmbH and Co
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2011-06-01

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer eine Materialbahn verarbeitenden Maschine unter Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung einer mechanisch mit der Materialbahn gekoppelten ersten Antriebseinheit (11d) der Maschine zur Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit (11d) auf eine seitens einer Leitachse vorgegebene Leitachsposition (w pos,l ), wobei sich abgesehen von der ersten Antriebseinheit (11d) wenigstens ein weiterer Antrieb (11) im Eingriff mit der Materialbahn (2) befindet, wobei der oder die weiteren Antriebe (11), die sich im Eingriff mit der Materialbahn (2) befinden, im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung betrieben werden und derart der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit (11 d) folgen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer wenigstens eine Materialbahn verarbeitenden Maschine unter Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung einer mechanisch mit der Materialbahn gekoppelten ersten Antriebseinheit der Maschine zur Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit auf eine seitens einer Leitachse vorgegebene Leitachsposition, wobei sich abgesehen von der ersten Antriebseinheit wenigstens ein weiterer Antrieb im Eingriff mit der Materialbahn befindet. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Druckmaschine oder andere eine Materialbahn verarbeitende Maschine, insbesondere eine Textilmaschine oder Verpackungsmaschine, mit einer mechanisch mit der Materialbahn gekoppelten ersten Antriebseinheit, ausgebildet zur Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung zur Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit auf eine seitens einer Leitachse vorgegebene Leitachsposition, wobei sich abgesehen von der ersten Antriebseinheit wenigstens ein weiterer Antrieb bzw. eine weitere Antriebseinheit im Eingriff mit der Materialbahn befindet.
Bei bahnverarbeitenden Maschinen wie beispielsweise Druckmaschinen gibt es oft eine Vielzahl von Antrieben bzw. Antriebseinheiten, die einen oder mehrere Antriebsverbünde bilden. Damit die Maschine beispielsweise als Druckmaschine zum Bedrucken einer Papierbahn eingesetzt werden kann, ist es erforderlich, diese Antriebe, zumindest teilweise, miteinander bzw. auf eine Referenz zu synchronisieren. Als Bezugspunkt für die Synchronisierung oder Positionierung kann eine Position einer Leitachse dienen. Die Synchronisierung kann dann beispielsweise so erfolgen, dass eine erste Antriebseinheit, zum Beispiel eine Falzeinheit bei einer Druckmaschine, eine geeignete Ausgleichsbewegung durchführt, um so ihre Position auf die Leitachse zu synchronisieren. Weitere Antriebe wie beispielsweise die Transportelemente, die in die Falzeinheit hineintransportieren, können auf die Falzeinheit bezogene spezifische Sollwertvorgaben erhalten, so dass diese Transportelemente während des Synchronisierens der Falzeinheit eine zu deren Bewegung winkel- bzw. geschwindigkeitssynchrone Bewegung ausführen, wie dies beispielsweise in der EP 1 772 263 A1 geschildert ist.
Hierzu müssen jedoch die Bahnantriebe zu einer Gruppe zusammengefasst und in Lageregelung betrieben werden, wozu wiederum eine Änderung der Konfiguration der Antriebe erforderlich ist. Bei einem permanenten Betrieb der Antriebe in Lageregelung können unter Umständen verfahrenstechnische Probleme auftreten. Beispielsweise ist es denkbar, dass sich größere Schleppfehler aufsummieren, die dann sofort abgebaut werden, sobald der Antrieb wieder aus der Stellgrenze gerät, vergleichbar dem Effekt einer gespannten Feder.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein diesbezüglich verbessertes Verfahren anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgesehen, das sich dadurch auszeichnet, dass der eine oder die mehreren weiteren Antriebe, die sich im Eingriff mit der Materialbahn befinden, im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung betrieben werden und derart der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit folgen.
Hintergrund ist, dass für eine schnelle Positionierung bzw. Synchronisierung der ersten, sich im Eingriff mit der Materialbahn befindenden Antriebseinheit alle weiteren Antriebe, die sich ebenfalls im Eingriff mit der Materialbahn befinden, der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit folgen müssen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die weiteren Bahnantriebe in einem Bahnzugmodus betrieben werden, dass also eine momentenabhängige Bahnzugregelung bzw. -steuerung durchgeführt wird, um auf diese Art und Weise zu gewährleisten, dass die weiteren Antriebe die Ausgleichsbewegung des ersten Antriebs nachvollziehen.
Erfindungsgemäß führt also beispielsweise die Falzeinheit einer Druckmaschine ihre Ausgleichsbewegung bzw. ihre Ausgleichsbewegungen zur Synchronisation auf die Position einer Leitachse durch, und die weiteren Antriebe wie Einzugs- oder Auszugswalzen, die sich ebenfalls im Eingriff beispielsweise mit der Papierbahn oder einer Folienbahn oder dergleichen befinden, werden mittels einer Bahnzugregelung oder -steuerung unmittelbar nach- bzw. mitgeführt.
Hintergrund ist der, dass, wenn die Leitposition des gesamten Antriebsverbunds unabhängig von der Position der ersten Antriebseinheit ist, die erste Antriebseinheit zur Synchronisation auf die Leitposition eine Relativbewegung zum Antriebsverbund ausführen muss. Existiert eine mechanische Kopplung zu der Materialbahn, die bedruckt oder anders be- bzw. verarbeitet werden soll, so kann die Relativbewegung bei herkömmlichen Verfahren nur sehr langsam durchgeführt werden. Wird allerdings die gesamte Materialbahn synchron mit dem ersten Antrieb verstellt, so bietet dies den Vorteil, dass die Verstellung der ersten Antriebseinheit nun sehr schnell erfolgen kann. Das Auftreten von Makulatur, Produktionsfehler bzw. das Erzeugen von Ausschussware können durch die erfindungsgemäße momentenabhängige Regelung bzw. momentenabhängige Steuerung der bahnführenden Antriebe vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Übrigen zum Betrieb von Antrieben bzw. Aggregaten nicht nur bei Druckmaschinen, sondern auch bei Textilmaschinen, Verpackungsmaschinen und dergleichen Maschinen und Anlagen eingesetzt werden. Bei einer Maschine, die mehrere Materialbahnen verarbeitet, kann es, sofern diese völlig getrennt voneinander verarbeitet werden, gegebenenfalls mehrere erste Antriebseinheiten geben, mit denen die jeweils zugehörigen Antriebe mitgeführt werden.
Als eine wenigstens eine Materialbahn verarbeitende Maschine kann dementsprechend eine Druckmaschine oder Textilmaschine oder Verpackungsmaschine betrieben werden und/oder als mechanisch mit der Materialbahn gekoppelte erste Antriebseinheit kann eine Falzeinheit unter Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung auf die Leitachsposition synchronisiert werden und/oder die Position der ersten Antriebseinheit kann in Abhängigkeit eines lokal in der ersten Antriebseinheit, insbesondere als Summe eines Leitachssollwerts und einer Lagedifferenz zu der Referenz der Leitachse, berechneten Sollwerts auf eine seitens der Leitachse vorgegebene Leitachsposition synchronisiert werden.
Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren eignet sich somit für unterschiedlichste Materialbahnen verarbeitende Maschinen und insbesondere für Druckmaschinen. Wenn nun bei einer Druckmaschine die Leitposition des Antriebsverbunds unabhängig von der Falzposition ist (die Falzeinheit ist dann die erste Antriebseinheit im Sinne der Erfindung), muss die Falzeinheit wie beschrieben eine Relativbewegung zum Antriebsverbund ausführen. Die Falzeinheit führt somit als erste Antriebseinheit zwecks Synchronisierung auf die Leitachse Ausgleichsbewegungen durch. Die erste Antriebseinheit, beispielsweise die Falzeinheit, erhält als einziger Antrieb einen von der Leitachse unterschiedlichen Sollwert, der vorteilhafterweise lokal im Falz errechnet werden kann. Hierzu kann die Summe aus dem Leitachssollwert, der sich durch lokale Integration der Geschwindigkeit ergibt, und der Lagedifferenz zum Referenzpunkt, wobei die Abarbeitung in einem Verfahrsatz erfolgt, bestimmt werden. Die anderen bahnführenden Antriebe werden gemäß der Erfindung in Momentenregelung betrieben, um die Bahnspannung aufrechtzuerhalten. Sie erhalten also keine auf die Falzeinheit bezogenen spezifischen Sollwertvorgaben für ihre Position. Der Falz kann daher seine Ausgleichsbewegung sehr schnell durchführen, ohne dass die Gefahr eines Bahnrisses besteht.
Im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder - steuerung kann wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungssollwert vorgegeben und/oder zentral und/oder, wenigstens für einen Teil der weiteren Antriebe, dezentral erzeugt werden. Es werden also zweckmäßigerweise für die momentenabhängige Regelung oder Steuerung Sollwerte für den Bahnzug bzw. die Bahnspannung vorgegeben. Diese können vorzugsweise zentral erzeugt werden. Eine dezentrale Erzeugung (entweder in jedem Antrieb oder auch in einigen Antrieben bzw. für Untergruppen von Antrieben), bei der dann die Weiterleitung an die einzelnen bzw. einen Teil der weiteren Antriebe nicht mehr nötig ist, ist aber ebenso denkbar. Ein derart beispielsweise zentral erzeugter Sollwert wird dann als Führungsgröße für die Regelung bzw. Steuerung vorgegeben.
Die momentenabhängige Bahnzugregelung oder -steuerung kann als "übersteuerte Lageregelung", insbesondere bzw. und/oder mit Momentenbegrenzung, durchgeführt werden und/oder es können im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung der Bahnzug und/oder die Bahnspannung konstant und/oder einstellbar gehalten werden, insbesondere in Abhängigkeit wenigstens eines Bahnzugs- und/oder Bahnspannungssollwerts und/oder zur Ermöglichung einer Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit durch Bewegung und/oder Verstellung der ersten Antriebseinheit ohne Berücksichtigung der mechanisch mit der ersten Antriebseinheit gekoppelten Materialbahn bei der Synchronisation.
Als Führungsgröße für die weiteren Bahnantriebe dient somit beim erfindungsgemäßen Verfahren keine Geschwindigkeits- oder Lageinformation beispielsweise des Falzantriebs, sondern der Betrieb erfolgt im Bahnzug-Modus, der als "übersteuerte Lageregelung" beschrieben werden kann. Die Bahnspannung kann insbesondere konstant gehalten bzw. eingestellt werden. Dies bedeutet, dass bei einer Druckmaschine die Falzeinheit nahezu ohne Rücksicht auf die eingezogene Papierbahn relativ zur Leitachse positioniert werden kann. Die gesamte Bahn wird synchron mit dem Falzantrieb verstellt, so dass Makulatur bzw. ein Riss der Papierbahn zuverlässig verhindert werden. Eine explizite Berücksichtigung der weiteren Antriebe bei der Synchronisation des ersten Antriebs ist daher nicht erforderlich.
Durch die erfindungsgemäße Momentenbegrenzung wird ein Hochlaufen der Antriebe verhindert, das sonst z. B. im Falle eines doch einmal auftretenden Papierrisses bzw. anderer Störungen problematisch sein könnte. Die Papierzufuhr für den Falz ist erfindungsgemäß sichergestellt, und zwar derart, dass auch bei schnellen Ausgleichsbewegungen die vorgegebene Bahnspannung eingehalten bzw. eine vorgegebene Bahnspannung jedenfalls nicht unzulässig überschritten wird.
Der oder die weiteren Antriebe, die sich im Eingriff mit der Materialbahn befinden, können im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung synchron und/oder beliebig schnell mit der ersten Antriebseinheit bewegt und/oder verstellt werden. Bei einer synchronen bzw. nahezu synchronen Verstellung der gesamten Bahn kann die Verstellung zur Durchführung der Ausgleichsbewegungen der Falzeinheit oder einer anderen ersten Antriebseinheit der Material verarbeitenden Maschine beliebig schnell erfolgen.
Im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung kann wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert ermittelt werden. Dieser Istwert kann dann mit dem Sollwert für den Bahnzug bzw. die Bahnspannung verglichen werden, um eine Regelung in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses durchzuführen.
Wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert kann mittels wenigstens einer separaten Messeinrichtung, insbesondere wenigstens eines Messzylinders und/oder wenigstens einer Messwalze und/oder wenigstens eines Sensors, und/oder mittels eines antriebsbezogenen Drehmomentenmodells aus dem drehmomentbildenden Strom ermittelt werden.
Der Istwert des Bahnzugs kann also beispielsweise von einer separaten Messwalze abgeleitet bzw. mittels dieser bestimmt werden. Gegebenenfalls können auch mehrere Messwalzen oder unterschiedliche Messeinrichtungen in Kombination miteinander vorhanden sein. Des Weiteren ist es ergänzend oder alternativ denkbar, dass der Istwert aus dem drehmomentbildenden Strom, einer Modellgröße der Antriebsregelung, über ein Drehmomentenmodell in wenigstens einem bzw. dem jeweiligen Antrieb ermittelt wird. Wird alleine das Drehmomentenmodell verwendet, so entfällt zusätzlicher Installationsaufwand zur Istwertbestimmung an der eine Materialbahn verarbeitenden Maschine.
Im Fall eines momentengesteuerten Verfahrens kann auf eine separate Messeinrichtung bzw. einen Sensor zur Istwertbestimmung verzichtet werden. Bei Durchführung einer Momentenregelung statt einer -steuerung kann entsprechend ein Sensor zur Istwertermittlung vorhanden sein, es ist aber wie erwähnt auch denkbar, dass über das Drehmomentenmodell der Istwert für den Bahnzug berechnet wird.
Als sich im Eingriff mit der Materialbahn befindender Antrieb können wenigstens ein Einzugswalzen- und/oder wenigstens ein Auszugswalzenantrieb und/oder wenigstens ein Haspelantrieb und/oder wenigstens ein Messwalzen- und/oder Messzylinderantrieb der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit folgen. Wenn es sich bei der die Materialbahn verarbeitenden Maschine nicht um eine Druckmaschine handelt, können gegebenenfalls andere bzw. in Ergänzung zu den genannten Antrieben zusätzliche Antriebsarten bzw. Antriebseinheiten vorhanden sein, die dann, zumindest sofern sie sich im Eingriff mit der Materialbahn befinden bzw. bahnführend sind, ebenfalls der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit folgen bzw. dieser möglichst zeitnah nachgeführt werden müssen.
Die oder sich im Eingriff mit der Materialbahn befindenden Antriebe, insbesondere die erste Antriebseinheit und weitere Antriebe, können über einen gemeinsamen Kommunikationsbus miteinander verbunden sein bzw. werden oder es können mehrere Kommunikationsbussysteme für sich in Eingriff mit der Materialbahn befindende Antriebe verwendet werden und/oder die weiteren Antriebe können (im weitesten Sinne) einen Antriebsverbund ohne lagesynchronisierende oder mit wenigstens einem weiteren lagesynchronisierenden Antrieb bilden.
Von besonderem Vorteil ist es, im Kontext einer zentralen Sollwertgenerierung einen gemeinsamen Kommunikationsbus vorzusehen, über den der zentral erzeugte Sollwert an die Antriebe des Antriebsverbunds weitergeleitet wird. Der Antriebsverbund kann so ausgebildet sein, dass er neben der ersten Antriebseinheit (die zum Antriebsverbund gehören kann bzw. separat vorgesehen ist), beispielsweise dem Falz, keine weiteren lagesynchronisierenden Antriebe mehr enthält. Unter Umständen kann es aber auch zweckmäßig sein, wenn sinch unter den weiteren Antrieben zumindest noch einen weiterer lagesynchronisierender Antrieb befindet, wobei die konkrete Form der Ausgestaltung mit oder ohne weitere lagesynchronisierende Antriebe selbstverständlich davon abhängt, um welche Art einer Materialbahnen verarbeitenden Maschine es sich handelt bzw. welche Bahnen verarbeitet werden sollen.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist wie erwähnt, dass die Bahnspannung auch bei schnellen Ausgleichsbewegungen der ersten Antriebseinheit konstant gehalten werden kann und eine Umkonfiguration zur Bildung von Gruppen von Antrieben zur Durchführung einer Lageregelung nicht mehr erforderlich ist, da die bahnführenden Aggregate in Bahnspannungsregelung oder in Bahnspannungssteuerung betrieben werden.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Druckmaschine oder eine andere eine Materialbahn verarbeitende Maschine bzw. Anlage, insbesondere eine Textilmaschine oder Verpackungsmaschine, insbesondere ausgebildet zum Betrieb nach einem Verfahren wie vorstehend geschildert, mit einer mechanisch mit der Materialbahn gekoppelten ersten Antriebseinheit, ausgebildet zur Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung zur Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit auf eine seitens einer Leitachse vorgegebene Leitachsposition, wobei sich abgesehen von der ersten Antriebseinheit wenigstens ein weiterer Antrieb im Eingriff mit der Materialbahn befindet, wobei die Maschine bzw. Anlage dadurch gekennzeichnet ist, dass der oder die weiteren bzw. zweiten Antriebe, die sich (ebenfalls) im Eingriff mit der Materialbahn befinden, im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung betreibbar sind und derart der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit folgen.
Bei der erfindungsgemäßen bahnführenden Anlage bzw. Maschine gibt es somit eine erste Antriebseinheit, beispielsweise den Falz bei einer Druckmaschine, die Ausgleichsbewegungen zur Synchronisation ihrer Position auf die seitens einer Leitachse vorgegebene (Leit-)Position durchführt. Zur Durchführung der Ausgleichsbewegungen sind geeignete Verstellmöglichkeiten bzw. -einheiten und/oder Regelungs- bzw. Steuerungseinheiten vorgesehen. Über eine Bahnzugregelung oder -steuerung, die mit Hilfe von Regelungs- oder Steuerungseinheiten durchgeführt wird, werden die übrigen Antriebe, die ebenfalls bahnführende Antriebe sind, synchron zur ersten Antriebseinheit verstellt, um so mit Blick auf den Bahnzug den Ausgleichsbewegungen dieser ersten Antriebseinheit zu folgen. Hierfür sind entsprechende Verstellmittel bzw. -einheiten vorgesehen, die gegebenenfalls den einzelnen Antrieben zugeordnet sind und zentral oder dezentral gesteuert sein können. Eine Bahnzugsänderung kann auch durch eine Verstellung eines Messzylinderantriebs erreicht werden.
Bei der Druckmaschine oder der anderen eine Materialbahn verarbeitenden Maschine kann die erste Antriebseinheit eine Falzeinheit sein und/oder wenigstens ein weiterer Antrieb kann ein Einzugswalzen- und/oder ein Auszugswalzenantrieb und/oder ein Haspelantrieb und/oder ein Messwalzen- und/oder Messzylinderantrieb sein und/oder die Position der ersten Antriebseinheit kann in Abhängigkeit eines lokal in der ersten Antriebseinheit, insbesondere als Summe eines Leitachssollwerts und einer Lagedifferenz zu der Referenz der Leitachse, berechneten Sollwerts auf eine seitens der Leitachse vorgegebene Leitachsposition synchronisierbar sein.
Der Falz der Druckmaschine kann also einen lokal berechneten, von der Leitachse unterschiedlichen (Lage-)Sollwert erhalten, während die anderen bahnführenden Antriebe der Druckmaschine in Momentenregelung betrieben werden, um so die Bahnspannung trotz der Bewegung des Falzes aufrechtzuerhalten.
Die Leitachse kann eine Leitachssteuerung umfassen und/oder die erste Antriebseinheit und wenigstens ein oder alle weiteren Antriebe können, gegebenenfalls auch mit der ersten Antriebseinheit, einen Antriebsverbund bilden und/oder die erste Antriebseinheit kann wenigstens einen Synchronlageregler oder eine Synchronlagesteuerung und/oder wenigstens ein oder die weiteren Antriebe können wenigstens einen Bahnzugregler oder eine Bahnzugsteuerung umfassen. Die Druckmaschine, Textilmaschine oder Verpackungsmaschine weist also verschiedene Regelungs- bzw. Steuerungsmittel für die Leitachse, die erste Antriebseinheit bzw. die weiteren Antriebseinheiten auf. Die Antriebe sind zweckmäßigerweise zu wenigstens einem Antriebsverbund zusammengefasst.
Im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung kann wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungssollwert vorgebbar und/oder zentral und/oder, wenigstens für einen Teil der weiteren Antriebe, dezentral erzeugbar sein und/oder die momentenabhängige Bahnzugregelung oder -steuerung kann als "übersteuerte Lageregelung", insbesondere mit Momentenbegrenzung, durchführbar sein und/oder im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung können der Bahnzug und/oder die Bahnspannung konstant und/oder einstellbar sein, insbesondere in Abhängigkeit wenigstens eines Bahnzugs- und/oder Bahnzugspannungssollwerts und/oder zur Ermöglichung einer Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit durch Bewegung und/oder Verstellung der ersten Antriebseinheit ohne Berücksichtigung der mechanisch mit der ersten Antriebseinheit gekoppelten Materialbahn bei der Synchronisation. Die Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit erfolgt dann so, dass die weiteren sich im Eingriff mit der Materialbahn befindenden Antriebe hierbei nicht eigens berücksichtigt werden, da diese über die Bahnzugsregelung bzw. Bahnzugssteuerung gemäß der Erfindung ohnehin der Ausgleichsbewegung beispielsweise der Falzeinheit folgen, so dass eine ausgesprochen schnelle Synchronisation auf die Leitachsposition möglich ist, ohne dass die Gefahr einer Beschädigung der Materialbahn, die verarbeitet werden soll, bestünde.
Der oder die weiteren Antriebe, die sich im Eingriff mit der Materialbahn befinden, können im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung und/oder -steuerung synchron und/oder beliebig schnell mit der ersten Antriebseinheit bewegbar und/oder verstellbar sein und/oder im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung kann wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert ermittelbar sein, insbesondere mittels wenigstens einer separaten Messeinrichtung der Druckmaschine oder anderen eine Materialbahn verarbeitenden Maschine, insbesondere mittels wenigstens eines Messzylinders und/oder wenigstens einer Messwalze und/oder wenigstens eines Sensors, und/oder der Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert kann mittels eines antriebsbezogenen Drehmomentenmodells aus dem drehmomentbildenden Strom ermittelbar sein.
Die oder sich im Eingriff mit der Materialbahn befindende Antriebe, insbesondere die erste Antriebseinheit und weitere Antriebe, können über einen gemeinsamen Kommunikationsbus miteinander verbunden sein oder es können mehrere Kommunikationsbussysteme für die sich im Eingriff mit der Materialbahn befindenden Antriebe vorgesehen sein und/oder die weiteren Antriebe können einen Antriebsverbund ohne lagesynchronisierende oder mit wenigstens einem weiteren lagesynchronisierenden Antrieb bilden. Bei der erfindungsgemäß im Vordergrund stehenden Ausgestaltung als Druckmaschine ist zweckmäßigerweise die Falzeinheit der einzige lagesynchronisierende Antrieb. Die weiteren Antriebe werden bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise alle momentengeregelt bzw. momentengesteuert, wie vorstehend beschrieben.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Ausführungsbeispiele sowie aus den Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze von Komponenten einer erfindungsgemäßen eine Materialbahn verarbeitenden Maschine und
Fig. 2 eine Schaltskizze zur Verdeutlichung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer eine Materialbahn bearbeitende Maschine.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße eine Materialbahn verarbeitende Maschine 20 mit einigen ihrer Komponenten gezeigt. Die Darstellung der Maschine 20 ist eine Ausschnittsdarstellung, bei der weitere vorhandene Maschinenkomponenten aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen sind.
Die Maschine 20 weist zunächst zu den beiden Haspeln 1 zwei Haspelantriebe 1a auf, denen jeweils eine Antriebswelle 4, ein Antriebsmotor 5 und ein Antriebssteuergerät 6 zugeordnet sind. Über die Busanschaltung 8 wird die Verbindung zum (hier allen Antrieben gemeinsamen) Datenkommunikationsbus 7 realisiert. Die Haspeln 1 bzw. die Haspelantriebe 1a sind bahnführende Antriebe, das heißt, sie befinden sich im Eingriff mit der Materialbahn 2. Insgesamt sind in der Darstellung zwei Materialbahnen 2 gezeigt, die seitens der Maschine 20 verarbeitet werden. Jedem Haspelantrieb 1a bzw. jeder Haspel 1 ist ein ortsabhängiger Bahnzug F_Tx zugeordnet, im hier gezeigten Fall der ersten Haspel 1 der ortsabhängige Bahnzug F_T1B, der zweiten Haspel 1 der ortsabhängige Bahnzug F_T2B. Des Weiteren weist die Maschine 20 einen Messzylinderantrieb 9a mit einem Messzylinderverbund 9, einer Antriebswelle 4, einem Antriebsmotor 5 und einem Antriebssteuergerät 6 auf. Der Messzylinderantrieb 9a dient zur Ermittlung eines Bahnzugsistwerts. Der Messzylinderantrieb 9a bzw. der Messzylinderverbund 9 sind verstellbar, der Messzylinderantrieb 9a ermöglicht daher auch die geeignete Einstellung des Bahnzugs. Die Bahnzugsänderung, die aus der Verstellung des Messzylinderantriebs 9a resultiert, wird als ΔF_T0 bezeichnet.
Die Antriebseinheiten der Maschine 20 werden vorliegend in Abhängigkeit eines seitens des Messzylinderverbunds 9 ermittelten Bahnzugistwerts momentenabhängig bahnzuggeregelt und folgen derart der Ausgleichsbewegung einer hier nicht gezeigten ersten Antriebseinheit, im Fall einer Druckmaschine vorrangig der Ausgleichsbewegung einer Falzeinheit. Dementsprechend wird der ortsabhängige Bahnzug F_T1B bzw. F_T2B der Haspeln 1 durch Addition der Bahnzugsänderung ΔF_T0 gemäß der Verstellung des Messzylinderantriebs 9a auf F_T1B+ ΔF_T0 bzw.F_T2B+ΔF_T0 geändert.
Weitere sich im Eingriff mit der Materialbahn 2 bzw. hier den beiden Materialbahnen 2 befindende Antriebe sind die hier gezeigten vier Zugwalzenantriebe 3a. Allen diesen Antrieben 3a ist ebenso wie den Haspelantrieben 1a und dem Messzylinderantrieb 9a eine Antriebswelle 4, ein Antriebsmotor 5 sowie ein Antriebssteuergerät 6 zugeordnet. Über Busanschaltungen 8 sind die Zugwalzenantriebe 3a ebenso wie die Haspelantriebe 1a bzw. der Messzylinderantrieb 9a mit den gemeinsamen Kommunikationsbus 7 verbunden. Über den Kommunikationsbus 7 wird den Hapselantrieben 1a und den Zugwalzenantrieben 3a die Leitgeschwindigkeit W_spd,l zugeführt. Daneben wird der antriebsspezifische Bahnzugssollwert W_FTd an die Antriebe 1a, 3a weitergeleitet. Die Regelung, der diese Antriebe folgen, ist also eine momentenabhängige Bahnzugregelung, die auch als "übersteuerte Lageregelung" bezeichnet werden kann. Die Führungsgröße für die Bahnantriebe 1a und 3a ist also vorliegend kein Geschwindigkeits- bzw. Lagewert, sondern ein Bahnzugssollwert, der antriebsspezifische Bahnzugsollwert W_FTd. Dies hat den Vorteil, dass die Antriebe 1a und 3a synchron mit einer ersten Antriebseinheit, die auf die Position einer hier nicht gezeigten Leitachse synchronisiert wird, verstellt werden können, wobei hier die Istwerte des Messzylinderantriebs 9a in die Regelung einfließen. Der Messzylinderantrieb 9a ist der einzige hier gezeigte Antrieb, der neben der Leitgeschwindigkeit W_spd,l auch die Leitposition bzw. Leitachsposition w_pos,l erhält. In diesem Sinne ist der Messzylinderantrieb 9a im vorliegenden Fall ein lagesynchronisierender Antrieb, während die anderen weiteren bahnführenden Antriebe 1a und 3a einer Momentenregelung unterliegen.
Die Fig. 2 zeigt eine Schaltskizze zur Verdeutlichung des Ablaufs eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb einer eine Materialbahn bearbeitenden Maschine, beispielsweise der Maschine 20 der Fig. 1, wobei im hier gezeigten Fall die Ermittlung des Istwerts des Bahnzugs über ein Drehmomentenmodell aus dem drehmomentbildenden Strom i_sq erfolgt. In der Schaltskizze der Fig. 2 ist zunächst eine Leitachssteuerung 10 mit einem Leitgeschwindigkeitsgenerator 10a gezeigt. Der Leitachssteuerung 10 wird die Produktionsgeschwindigkeit W_spd,p zugeführt. Ein Anfangswert der Leit(achs)position wird als w_pos,l0 vorgegeben. Von der Leitachssteuerung 10 wird einerseits die Leitgeschwindigkeit w_spd,l an den Datenkommunikationsbus 7 des Laufzeitmodells weitergeleitet, andererseits die Leitposition w_pos,l. Die Leitgeschwindigkeit w_spd,l wird als Sollgeschwindigkeit W_spd,d der ersten Antriebseinheit 11d zugeführt. Diese Sollgeschwindigkeit W_spd,d wird an den Servoregler 11a weitergeleitet, der mit dem Servomotor 12a und dem Servoencoder 12b in Verbindung steht. Im Rahmen der Regelung wird des Weiteren die Istgeschwindigkeit des Antriebs, X_spd,d berücksichtigt, die Einstellung bzw. das Erreichen der gewünschten (Soll-)Werte wird also durch Vergleich mit Istwerten überprüft.
Des Weiteren weist die erste Antriebseinheit 11d einen Synchronlageregler 11 b auf, dem die Leitposition w_pos,l zugeführt wird. Aus der Referenzposition w_pos,d0 (Anfangswert) bzw. w_pos,d wird unter Berücksichtigung der Leitposition w_pos,l die Korrekturgeschwindigkeit W_spdadj,d ermittelt und an den Servoregler 11a weitergeleitet.
Neben der ersten Antriebseinheit 11 d sind weitere Antriebseinheiten bzw. Antriebe 11 im Antriebsverbund vorgesehen, von denen hier beispielhaft nur eine gezeigt ist. Im Unterschied zur ersten Antriebseinheit 11d wird den weiteren Antriebseinheiten 11 die Leitposition w_pos,l nicht zugeführt. Die weiteren Antriebe bzw. Antriebseinheiten 11 umfassen neben einem Servoregler 11a, dem die Sollgeschwindigkeit W_spd,d zugeführt wird, die gleich der Leitgeschwindigkeit W_spd,l ist, anstatt eines Synchronlagereglers 11 b einen Bahnzugregler 11 c, dem ein Sollwert für den Bahnzug des weiteren Antriebs 11, W_FT,d, zugeführt wird, sie unterliegen also einer momentenabhängigen Bahnzugregelung.
Der über den Datenkommunikationsbus 7 zugeführte Sollwert W_FT,d des Bahnzugs für den weiteren Antrieb 11 wird im Bahnzugregler 11 c mit dem Istwert des Bahnzugs des weiteren Antriebs 11, X_FT,d, verglichen, wobei der Istwert aus dem drehmomentbildenden Strom, i_Sq, im Rahmen eines Drehmomentenmodells bestimmt wird. Bestimmt wird wiederum eine Korrekturgeschwindigkeit W_spdadj,d als Korrekturgeschwindigkeit des weiteren Antriebs 11, die an den Servoregler 11a geleitet wird.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens folgen somit die weiteren Bahnantriebe 11 der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit 11d (beispielsweise im Fall einer Druckmaschine der Ausgleichsbewegung einer Falzeinheit), indem diese weiteren Antriebe 11 im Bahnzug-Modus, beispielsweise gemäß einer Art "übersteuerten Lageregelung", betrieben werden. Dadurch kann immer eine konstante, einstellbare Bahnspannung gewährleistet werden und die erste Antriebseinheit 11d kann nahezu ohne Rücksicht auf die eingezogene Materialbahn 2 relativ zur Leitachse positioniert werden. Die Synchronisierung ist somit ausgesprochen schnell möglich, da die Beschränkungen für die Ausgleichsbewegungen der ersten Antriebseinheit 11d, die bei einer Relativbewegung der ersten Antriebseinheit 11d zum Antriebsverbund mit den weiteren Antrieben 11 zu berücksichtigen wären, durch die synchrone Verstellung der gesamten Bahn entfallen.

Bezugszeichenliste

1: Haspel
1a: Haspelantrieb
2: Materialbahnen
3: Zugwalze
3a: Zugwalzenantrieb
4: Antriebswelle
5: Antriebsmotor
6: Antriebssteuergerät
7: Kommunikationsbus
8: Busanschaltungen
9: Messzylinderverbund
9a: Messzylinderantrieb
10: Leitachssteuerung
10a: Leitgeschwindigkeitsgenerator
11: Antrieb
11a: Servoregler
11 b: Synchronlageregler
11 c: Bahnzugregler
11 d: erste Antriebseinheit
12a: Servomotor
12b: Servoendcoder
20: Maschine
F_Tx: ortsabhängiger Bahnzug
F_T1B: ortsabhängiger Bahnzug erste Haspel
F_T2B: ortsabhängiger Bahnzug zweite Haspel
ΔF_T0: Bahnzugsänderung
w_pos,d: Referenzposition
w_pos,d0: Referenzposition (Anfangswert)
w_pos,l0: Anfangswert Leitposition
w_pos,l: Leitposition
W_spdadj,d: Korrekturgeschwindigkeit
W_spd,d: Sollgeschwindigkeit
W_spd,l: Leitgeschwindigkeit
W_spd,p: Produktionsgeschwindigkeit
W_FTd: antriebsspezifischer Bahnzugssollwert
X_spd,d: Istgeschwindigkeit Antrieb
X_FT,d: Istwert Bahnzug
i_sq: drehmomentbildender Strom

Claims

Verfahren zum Betrieb einer wenigstens eine Materialbahn (2) verarbeitenden Maschine (20) unter Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung einer mechanisch mit der Materialbahn gekoppelten ersten Antriebseinheit (11d) der Maschine zur Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit (11d) auf eine seitens einer Leitachse vorgegebene Leitachsposition (w_pos,l), wobei sich abgesehen von der ersten Antriebseinheit (11 d) wenigstens ein weiterer Antrieb (1 a, 3a, 11) im Eingriff mit der Materialbahn (2) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die weiteren Antriebe (1a, 3a, 11), die sich im Eingriff mit der Materialbahn (2) befinden, im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung betrieben werden und derart der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit (11 d) folgen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als eine wenigstens eine Materialbahn (2) verarbeitende Maschine (20) eine Druckmaschine oder Textilmaschine oder Verpackungsmaschine betrieben wird und/oder dass als mechanisch mit der Materialbahn (2) gekoppelte erste Antriebseinheit (11d) eine Falzeinheit unter Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung auf die Leitachsposition (w_pos,l) synchronisiert wird und/oder dass die Position der ersten Antriebseinheit (11d) in Abhängigkeit eines lokal in der ersten Antriebseinheit (11d), insbesondere als Summe eines Leitachssollwerts und einer Lagedifferenz zu der Referenz der Leitachse, berechneten Sollwerts auf eine seitens der Leitachse vorgegebene Leitachsposition (w_pos,l) synchronisiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungssollwert (W_FTd) vorgegeben und/oder zentral und/oder, wenigstens für einen Teil der weiteren Antriebe (1a, 3a, 11), dezentral erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die momentenabhängige Bahnzugregelung oder - steuerung als übersteuerte Lageregelung, insbesondere mit Momentenbegrenzung, durchgeführt wird und/oder dass im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung der Bahnzug und/oder die Bahnspannung konstant und/oder einstellbar gehalten werden, insbesondere in Abhängigkeit wenigstens eines Bahnzugs- und/oder Bahnspannungssollwerts und/oder zur Ermöglichung einer Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit (11d) durch Bewegung und/oder Verstellung der ersten Antriebseinheit (11d) ohne Berücksichtigung der mechanisch mit der ersten Antriebseinheit (11d) gekoppelten Materialbahn (2) bei der Synchronisation.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die weiteren Antriebe (1a, 3a, 11), die sich im Eingriff mit der Materialbahn (2) befinden, im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung synchron und/oder beliebig schnell mit der ersten Antriebseinheit (11d) bewegt und/oder verstellt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert (X_FT,d)ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert (X_FT,d) mittels wenigstens einer separaten Messeinrichtung, insbesondere wenigstens eines Messzylinders (9) und/oder wenigstens einer Messwalze und/oder wenigstens eines Sensors, und/oder mittels eines antriebsbezogenen Drehmomentenmodells aus dem drehmomentbildenden Strom (i_sq) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als sich im Eingriff mit der Materialbahn (2) befindender Antrieb (9a) oder weiterer Antrieb (1 a, 3a, 11) wenigstens ein Einzugswalzen- und/oder wenigstens ein Auszugswalzenantrieb (3a) und/oder wenigstens ein Haspelantrieb (1a) und/oder wenigstens ein Messwalzen- und/oder Messzylinderantrieb (9a) der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit (11 d) folgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oder sich im Eingriff mit der Materialbahn (2) befindenden Antriebe (1a, 3a, 9a, 11, 11d), insbesondere die erste Antriebseinheit (11d) und weitere Antriebe (1a, 3a, 11), über einen gemeinsamen Kommunikationsbus (7) miteinander verbunden werden oder dass mehrere Kommunikationsbussysteme für sich im Eingriff mit der Materialbahn (2) befindende Antriebe (1a, 3a, 9a, 11, 11 d) verwendet werden und/oder dass die weiteren Antriebe (1a, 3a, 11) einen Antriebsverbund ohne weitere lagesynchronisierende oder mit wenigstens einem weiteren lagesynchronisierenden Antrieb (9a) bilden.
Druckmaschine (20) oder andere wenigstens eine Materialbahn (2) verarbeitende Maschine (20), insbesondere Textilmaschine oder Verpackungsmaschine, insbesondere ausgebildet zum Betrieb nach einem Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer mechanisch mit der Materialbahn (2) gekoppelten ersten Antriebseinheit (11d), ausgebildet zur Durchführung wenigstens einer Ausgleichsbewegung zur Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit (11d) auf eine seitens einer Leitachse vorgegebene Leitachsposition (w_pos,l), wobei sich abgesehen von der ersten Antriebseinheit (11d) wenigstens ein weiterer Antrieb (1a, 3a, 11) im Eingriff mit der Materialbahn (2) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die weiteren Antriebe, die sich im Eingriff mit der Materialbahn befinden, im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung betreibbar sind und derart der Ausgleichsbewegung der ersten Antriebseinheit (11 d) folgen.
Druckmaschine (20) oder andere wenigstens eine Materialbahn (2) verarbeitende Maschine (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (11d) eine Falzeinheit und/oder dass wenigstens ein Antrieb (9a) oder weiterer Antrieb (1 a, 3a, 11) im Eingriff mit der Materialbahn (2) ein Einzugswalzen- und/oder ein Auszugswalzenantrieb (3a) und/oder ein Haspelantrieb (1a) und/oder ein Messwalzen- und/oder Messzylinderantrieb (9a) ist und/oder dass die Position der ersten Antriebseinheit (11d) in Abhängigkeit eines lokal in der ersten Antriebseinheit (11d), insbesondere als Summe eines Leitachssollwerts und einer Lagedifferenz zu der Referenz der Leitachse, berechneten Sollwerts auf eine seitens einer Leitachse vorgegebene Leitachsposition (w_pos,l) synchronisierbar ist.
Druckmaschine (20) oder andere wenigstens eine Materialbahn (2) verarbeitende Maschine (20) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitachse eine Leitachssteuerung umfasst und/oder dass die erste Antriebseinheit (11d) und wenigstens ein oder alle Antriebe (9a) und/oder weiteren Antriebe (1a, 3a, 11) einen Antriebsverbund bilden und/oder dass die erste Antriebseinheit (11d) wenigstens einen Synchronlageregler oder eine Synchronlagesteuerung und/oder dass wenigstens ein oder die weiteren Antriebe (1a, 3a, 11) wenigstens einen Bahnzugregler (11c) oder eine Bahnzugsteuerung umfassen.
Druckmaschine (20) oder andere wenigstens eine Materialbahn (2) verarbeitende Maschine (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungssollwert (w_FTd) vorgebbar und/oder zentral und/oder, wenigstens für einen Teil der weiteren Antriebe (1a, 3a, 11), dezentral erzeugbar ist und/oder dass die momentenabhängige Bahnzugregelung oder -steuerung als übersteuerte Lageregelung, insbesondere mit Momentenbegrenzung, durchführbar ist und/oder dass im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung der Bahnzug und/oder die Bahnspannung konstant und/oder einstellbar sind, insbesondere in Abhängigkeit wenigstens eines Bahnzugs- und/oder Bahnspannungssollwerts (w_FTd) und/oder zur Ermöglichung einer Synchronisation der Position der ersten Antriebseinheit (11d) durch Bewegung und/oder Verstellung der ersten Antriebseinheit (11d) ohne Berücksichtigung der mechanisch mit der ersten Antriebseinheit (11d) gekoppelten Materialbahn (2) bei der Synchronisation.
Druckmaschine (20) oder andere wenigstens eine Materialbahn verarbeitende Maschine (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die weiteren Antriebe (1a, 3a, 11), die sich im Eingriff mit der Materialbahn befinden, im Rahmen der momentenabhängigen Bahnzugregelung oder -steuerung synchron und/oder beliebig schnell mit der ersten Antriebseinheit (11d) bewegbar und/oder verstellbar sind und/oder dass im Rahmen einer momentenabhängigen Bahnzugregelung wenigstens ein Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert (x_FT,d) ermittelbar ist, insbesondere mittels wenigstens einer separaten Messeinrichtung der Druckmaschine oder anderen eine Materialbahn verarbeitenden Maschine, insbesondere mittels wenigstens eines Messzylinders (9) und/oder wenigstens einer Messwalze und/oder wenigstens eines Sensors, und/oder dass der Bahnzugs- und/oder Bahnspannungsistwert mittels eines antriebsbezogenen Drehmomentenmodells aus dem drehmomentbildenden Strom (i_sq) ermittelbar ist.
Druckmaschine (20) oder andere wenigstens eine Materialbahn (2) verarbeitende Maschine (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die oder sich im Eingriff mit der Materialbahn befindenden Antriebe (1a, 3a, 9a, 11, 11d), insbesondere die erste Antriebseinheit (11d) und weitere Antriebe (1a, 3a, 9a), über einen gemeinsamen Kommunikationsbus (7) miteinander verbunden sind oder dass mehrere Kommunikationsbussysteme für die sich im Eingriff mit der Materialbahn befindende Antriebe (1a, 3a, 9a, 11, 11 d) vorgesehen sind und/oder dass die weiteren Antriebe (1a, 3a, 9a) einen Antriebsverbund ohne weitere lagesynchronisierende oder mit wenigstens einem weiteren lagesynchronisierenden Antrieb (9a) bilden.