EP2356053B1 - Verfahren zur bahnspannungseinstellung - Google Patents

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EP2356053B1
EP2356053B1 EP09778236.1A EP09778236A EP2356053B1 EP 2356053 B1 EP2356053 B1 EP 2356053B1 EP 09778236 A EP09778236 A EP 09778236A EP 2356053 B1 EP2356053 B1 EP 2356053B1
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EP
European Patent Office
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web
clamping location
tensioning
web tension
clamping
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP09778236.1A
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French (fr)
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EP2356053A1 (de
Inventor
Stephan Schultze
Holger Schnabel
Mario Goeb
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/188—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in connection with running-web
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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    • B65H23/1888—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in connection with running-web and controlling web tension
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65H2557/00—Means for control not provided for in groups B65H2551/00 - B65H2555/00
    • B65H2557/20—Calculating means; Controlling methods
    • B65H2557/264—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on closed loop control
    • B65H2557/2644—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on closed loop control characterised by PID control
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S101/00—Printing
    • Y10S101/42—Means for tensioning webs

Definitions

  • the present invention relates to a method for web tension adjustment in a processing machine, a corresponding computer program and a corresponding computer program product.
  • the invention is not limited thereto, but rather directed to all types of machine tools in which a web is processed.
  • the invention is particularly applicable to printing machines such as e.g. Newspaper printing machines, commercial printing machines, gravure printing machines, inline flexographic printing machines, packaging printing machines or securities printing machines, and in processing machines, such as Pouch machines, enveloping machines or packaging machines used.
  • the web can be made of paper, cloth, cardboard, plastic, metal, rubber, in foil form, etc.
  • driven axes rail transport axes
  • non-driven axles such as deflection, Leit-, Drying or cooling rollers moved.
  • the web is simultaneously processed by usually also driven processing axes, for example.
  • the web tension of the web is influenced, for example, via so-called nip points which clamp the web frictionally, positively or non-positively. These are usually driven transport or processing plants.
  • a nip is usually formed by a printing unit, in which a frictional unit between the driven pressure cylinder, the impression roller and the material web consists.
  • the web is divided into web tension sections, wherein a web tension section is limited by two nips. Within a web tension section, further driven and / or non-driven axles may be arranged. Often the entire web is divided into several web tension sections, sometimes with different web tension setpoints. To maintain the setpoints usually a web tension control is used.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved method for adjusting the web tension, which also takes into account non-adjustable clamping points.
  • a web tension control can be provided, which can be flexibly adapted to the conditions of the underlying machine by combining upstream and downstream strategies.
  • web tension sections can be influenced decoupled, the downstream terminal point is not adjustable.
  • no control strategies are known which would enable a decoupling of the web tension adjustment over non-adjustable clamping points.
  • an adjustment of the web tension section downstream limiting nip takes place. At least one subsequent nip can be adjusted dynamically or statically taking into account different timers and / or amplitudes.
  • the relevant terminal point is not adjusted. At least one before lying terminal point is statically or dynamically adjusted taking into account different timers and / or amplitudes.
  • the invention in addition to the adjustment of the web tension also includes the setting of a tensile force or an elongation, which also directly cause a change in voltage.
  • a web tension control is performed. It is understood by those skilled in the art that the adjustment according to the invention can be used as part of a control.
  • the precontrol is performed with different amplitudes, for example weighted, and / or different time behavior.
  • the positioning commands for the clamping points which are adjacent to the unadjusted clamping point can have a greater amplitude and / or the temporal positioning command curve can show a different, in particular greater, increase or decrease than for more remote clamping points.
  • the at least one clamping point located in front of the first in the web tension profile and / or the at least one in the web tension course are following the second nip located statically and / or dynamically piloted in response to the first control command.
  • the type of precontrol, ie static or dynamic, can be selected and set separately for each prestressing point to be controlled on the basis of the circumstances.
  • the upstream feedforward control can, for example, comprise a static behavior, for example a pure proportional behavior.
  • a dynamic proportional, integral, delay or differential behavior is suitable for the downstream feedforward control.
  • dynamic behavior is to be understood as a time-varying behavior in which the output variable varies over time even with a constant input variable, for example proportional elements with delay PT1, PT2, PTn, differential elements DT1, DT2, DTn, integral elements It1, Itn, dead time elements or any combinations thereof.
  • the parameters of the dynamic coupling in particular the time constants, can be adapted to the printing press speed, preferably in proportion to the reciprocal press speed. In addition, it is expedient to adapt the parameters of the dynamic coupling to the material web length.
  • the parameters of the dynamic coupling can be adapted in particular proportionally to the web length and / or web width.
  • the parameters of the coupling can also be adapted to the substrate type (modulus of elasticity). Adaptation of the parameters and timers may be accomplished using fuzzy techniques, model-based techniques, e.g. Model follow-up, observer techniques, or Kalman techniques.
  • an automatic or automatic adaptation of dynamic timers in particular to the web speed and / or the lengths can be carried out.
  • an independent speed and / or length adaptation and, as a result, an independent adaptation of the dynamic time elements is carried out.
  • all arranged in the web tension profile before the first nip terminal points that are designed as a processing device pre-controlled static depending on the first control command.
  • clamping points not designed as processing devices such as e.g. Infeed, unwinders, etc. are precontrolled.
  • all arranged in the web tension profile after the second nip terminal points which are designed as a processing device, dynamically piloted in response to the first control command.
  • clamping points not designed as processing devices such as e.g. Pull-out mechanism, rewinder, etc. can be pre-controlled.
  • the upstream and downstream pilot control is expediently carried out only up to the last nip, which would be influenced by the web tension adjustment.
  • different units such as cooling or drying devices, are known which make decoupling of the web tension in certain cases due to the material influencing, so that a web tension change does not affect these aggregates out propagates.
  • Web tension sections with such aggregates are referred to in these cases as “self-compensating” or “decoupling”.
  • only the clamping points of non-self-compensating web tension sections are thus pre-controlled. In other words, the precontrol takes place from the influenced web tension section upstream and / or downstream to the respectively next self-compensating web tension section.
  • the web tension is determined in the web tension sections by means of measuring members, preferably load cells, by means of the drive torque of a clamping point delimiting this web tension section and / or by means of observers (control technology).
  • the web tension is adjusted in a web tension section by means of angular adjustment, speed control and / or limiting the drive torque of at least one terminal point limiting this web tension section.
  • An arithmetic unit according to the invention is, in particular programmatically, adapted to carry out a method according to the invention using a processing machine.
  • the invention also relates to a computer program with program code means in order to carry out all the steps in accordance with a method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit.
  • the inventively provided computer program product with program code means on a computer-readable medium are stored for performing all the steps according to a method according to the invention, when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit.
  • Suitable data carriers are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs, and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • FIG. 1 a known upstream control strategy will be described using the example of web tension control in a printing press.
  • a schematic section of a printing press 10 is shown, in which a material web 101 is transported and processed by five clamping points formed here as printing units 1 to 5. Between each two adjacent clamping points, a web tension section is formed.
  • a web tension section 12 is bounded by the printing units 1 and 2, a web tension section 23 through the printing units 2 and 3, a web tension section 34 through the printing units 3 and 4 and a web tension section 45 through the printing units 4 and 5.
  • the printing machine also has here as load cells 121 to 124 formed web tension sensors for determining the web tension or the tensile force in the respective web tension sections. In the illustration shown, the web tension over the peripheral speeds v 1 to V 5 of the printing units 1 to 5 is set.
  • the physical parameters, namely the length 1, the strain ⁇ and the web tension or tensile force F of the individual web tension sections are also indicated in the figure.
  • the printing units 1 to 3 are adjusted in the illustrated upstream strategy, whereby the web tension in the web tension sections 12 and 23 can be decoupled from the change in the web tension section 34.
  • the known solution it is not possible to decouple also the web tension in the web tensioning section 45 from the change in the web tension section 34.
  • FIG. 2 There is shown a printing press 100 that is controlled according to the exemplary embodiment.
  • a dynamic precontrol of the printing unit 5 is performed.
  • v denotes the web speed.
  • the lengths 1, the moduli of elasticity E and the web speed v can preferably be used for automatically adapting the parameters of the dynamic elements, in particular the time constants.
  • the invention is particularly suitable for web tension control in machines that due to special circumstances have a non-adjustable clamping point. On the example of FIG. 2 this would be the printing unit 4.
  • both a static precontrol of the nips 1 and 2 and a dynamic precontrol of the nip takes place 5.
  • nip 1 components eg unwind and / or catchment
  • all or selected further clamping points 6,..., N as well as optional extension unit and rewinder can be pre-controlled.
  • the actual web tension required for the control can be measured via load cells, calculated or observed model-based.

Landscapes

  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bahnspannungseinstellung bei einer 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, Inline-Flexodruckmaschinen, 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 Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Druckmaschinen, wird eine Warenbahn entlang von angetriebenen Achsen (Bahntransportachsen) wie z.B. Zugwalzen oder Vorschubwalzen und nicht angetriebenen Achsen wie z.B. Umlenk-, Leit-, Trocknungs- oder Kühlwalzen bewegt. Die Warenbahn wird gleichzeitig mittels meist ebenfalls angetriebener Bearbeitungsachsen bearbeitet, bspw. bedruckt, gestanzt, geschnitten, gefalzt usw.
  • Die Bahnspannung der Warenbahn wird bspw. über sog. Klemmstellen beeinflusst, die die Warenbahn reib-, form- oder kraftschlüssig einklemmen. Es handelt sich dabei regelmäßig um angetriebene Transport- oder Bearbeitungswerke. Bei einer Tiefdruckmaschine wird eine Klemmstelle üblicherweise durch ein Druckwerk, bei dem eine reibschlüssige Einheit zwischen dem angetriebenen Druckzylinder, dem Presseur und der Materialbahn besteht, gebildet. Die Warenbahn ist in Bahnspannungsabschnitte unterteilt, wobei ein Bahnspannungsabschnitt von zwei Klemmstellen begrenzt wird. Innerhalb eines Bahnspannungsabschnitts können weitere angetriebene und/oder nicht angetriebene Achsen angeordnet sein. Oftmals ist die gesamte Warenbahn in mehrere Bahnspannungsabschnitte, mitunter auch mit unterschiedlichen Bahnspannungssollwerten, unterteilt. Zur Aufrechterhaltung der Sollwerte wird üblicherweise eine Bahnspannungsregelung eingesetzt.
  • In der WO 02/07974 A wird ein Verfahren zur Regelung einer Bahnspannung in einer Druckmaschine offenbart. Zur Beeinflussung der Bahnspannung wird ein Abstand zwischen zwei die Warenbahn einklemmenden Zylindern verändert. Eine solche Abstandsänderung wirkt sich jedoch auf beide an diese Klemmstelle angrenzenden Bahnspannungsabschnitte aus. Eine Entkopplung der Stellbewegung wird nicht behandelt.
  • In der DE 103 35 885 A1 wird eine kombinierte Register- und Bahnspannungsregelung offenbart. Zur Entkopplung des Registers von Bahnspannungseinstellvorgängen wird eine Upstream-Strategie für die Bahnspannungsregelung vorgeschlagen. In diesem Fall ist jedoch die Bahnspannung der stromabwärtigen Bahnspannungsabschnitte nicht von der Einstellung entkoppelt.
  • Ebenfalls bekannte Downstream-Strategien, die eine Entkopplung stromabwärtiger Bahnspannungsabschnitte möglich machen würden, erfordern die Beaufschlagung der stromabwärtigen Begrenzungsklemmstelle des Bahnspannungsabschnitts. Ist diese Klemmstelle jedoch nicht einstellbar, kann eine entkoppelte Bahnspannnungseinstellung bzw. -regelung nicht erfolgen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Einstellen der Bahnspannung anzugeben, das auch nicht einstellbare Klemmstellen berücksichtigt.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bahnspannungseinstellung, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
    • Vorteile der Erfindung
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann eine Bahnspannungsregelung bereitgestellt werden, die durch Kombination von Upstream- und Downstream-Strategien flexibel an die Gegebenheiten der zugrunde liegenden Maschine anpassbar ist. Insbesondere können Bahnspannungsabschnitte entkoppelt beeinflusst werden, deren stromabwärtige Klemmstelle nicht verstellbar ist. Im Stand der Technik sind keine Regelstrategien bekannt, die eine Entkopplung der Bahnspannungseinstellung über nicht-verstellbare Klemmstellen hinweg ermöglichen würden.
  • Bei einer Downstream-Strategie erfolgt eine Verstellung der den Bahnspannungsabschnitt stromabwärts begrenzenden Klemmstelle. Wenigstens eine nachfolgende Klemmstelle kann dynamisch oder statisch unter Berücksichtigung unterschiedlicher Zeitglieder und/oder Amplituden verstellt werden. Bei einer Upstream-Strategie wird die betreffende Klemmstelle nicht verstellt. Wenigstens eine davor liegende Klemmstelle wird statisch oder dynamisch unter Berücksichtigung unterschiedlicher Zeitglieder und/oder Amplituden verstellt.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung, d.h. Vorsteuerung stromaufwärtiger sowie stromabwärtiger Klemmstellen, wird die Ausregelung einer Bahnspannungsabweichung weitgehend entkoppelt. Im bevorzugten Fall der Vorsteuerung aller anderen Klemmstellen ändert sich nur die Bahnspannung in dem zu korrigierenden Bahnspannungsabschnitt ohne Auswirkungen auf die nachfolgenden bzw. vorhergehenden Abschnitte. In der Folge wird die Makulatur wesentlich vermindert sowie die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht.
  • Es versteht sich, dass die Erfindung neben der Einstellung der Bahnspannung ebenso die Einstellung einer Zugkraft oder einer Dehnung umfasst, welche ebenso unmittelbar eine Spannungsänderung herbeiführen.
  • Vorteilhafterweise wird eine Bahnspannungsregelung durchgeführt. Es versteht sich für den Fachmann, dass die erfindungsgemäße Einstellung als Teil einer Regelung einsetzbar ist.
  • Vorteilhafterweise wird die Vorsteuerung mit unterschiedlichen Amplituden, bspw. gewichtet, und/oder unterschiedlichem Zeitverhalten durchgeführt. Beispielsweise können die Stellbefehle für die Klemmstellen, die der nicht verstellten Klemmstelle benachbart sind, eine größere Amplitude aufweisen und/oder der zeitliche Stellbefehlsverlauf einen anderen, insbesondere größeren, Anstieg oder Abfall zeigen als für weiter entfernte Klemmstellen.
  • In weiterer Ausgestaltung werden die wenigstens eine im Bahnspannungsverlauf vor der ersten befindliche Klemmstelle und/oder die wenigstens eine im Bahnspannungsverlauf nach der zweiten befindliche Klemmstelle statisch und/oder dynamisch in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert. Die Art der Vorsteuerung, d.h. statisch oder dynamisch, kann für jede vorzusteuernde Klemmstelle separat anhand der Gegebenheiten ausgewählt und eingestellt werden.
  • Die Upstream-Vorsteuerung kann bspw. ein statisches Verhalten, bspw. ein reines Proportionalverhalten, umfassen. Für die Downstream-Vorsteuerung bietet sich insbesondere ein dynamisches Proportional-, Integral-, Verzögerungsglied oder Differenzialverhalten an. Im Folgenden soll unter "dynamisch" ein zeitveränderliches Verhalten verstanden werden, bei dem die Ausgangsgröße auch bei konstanter Eingangsgröße über die Zeit variiert, bspw. Proportionalglieder mit Verzögerung PT1, PT2, PTn, Differentialglieder DT1, DT2, DTn, Integralglieder Itl, Itn, Totzeitglieder oder beliebige Kombinationen davon.
  • Die Parameter der dynamischen Verkopplung, insbesondere die Zeitkonstanten, können zur Druckmaschinengeschwindigkeit, vorzugsweise proportional zur reziproken Druckmaschinengeschwindigkeit, adaptiert werden. Ergänzend ist es zweckmäßig, die Parameter der dynamischen Verkopplung an die Warenbahnlänge zu adaptieren. Dabei können die Parameter der dynamischen Verkopplung insbesondere proportional an die Warenbahnlänge und/oder Warenbahnbreite adaptiert werden. Die Parameter der Verkopplung können auch an den Bedruckstofftyp (Elastizitätsmodul) adaptiert werden. Eine Adaption der Parameter und der Zeitglieder kann mittels Fuzzy-Techniken, modellbasierter Techniken, z.B. Modellfolgeregelung, Beobachter-Techniken oder Kalman-Techniken erfolgen.
  • Vorteilhafterweise ist eine selbsttätige bzw. automatische Anpassung von dynamischen Zeitgliedern insbesondere an die Bahngeschwindigkeit und/oder die Längen durchführbar. Aus diesem Grund ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung sinnvoll, die Bahngeschwindigkeit und/oder die Längen zwischen Druckwerken automatisch zu messen und die entsprechenden Zeitkonstanten der Zeitglieder anzupassen, so dass die dynamischen Zeitglieder nicht durch Geschwindigkeits- und/oder Längenänderungen verfälscht werden. Somit ergibt sich u.a. die Möglichkeit, dass eine selbständige Geschwindigkeits- und/oder Längenadaption und daraus resultierend eine selbständige Anpassung der dynamischen Zeitglieder durchgeführt wird.
  • Vorteilhafterweise werden alle im Bahnspannungsverlauf vor der ersten Klemmstelle angeordneten Klemmstellen, die als Bearbeitungseinrichtung ausgebildet sind, statisch in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert. Optional können auch nicht als Bearbeitungseinrichtungen ausgebildete Klemmstellen wie z.B. Einzugswerk, Abwickler usw. vorgesteuert werden.
  • In einer anderen Ausgestaltung werden alle im Bahnspannungsverlauf nach der zweiten Klemmstelle angeordneten Klemmstellen, die als Bearbeitungseinrichtung ausgebildet sind, dynamisch in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert. Optional können auch nicht als Bearbeitungseinrichtungen ausgebildete Klemmstellen wie z.B. Auszugswerk, Aufwickler usw. vorgesteuert werden.
  • Die stromaufwärtige und stromabwärtige Vorsteuerung wird dabei zweckmäßigerweise nur bis zu der letzten Klemmstelle durchgeführt, die durch die Bahnspannungseinstellung beeinflusst würde. Bspw. bei Druckmaschinen sind unterschiedlicher Aggregate, wie z.B. Kühl- oder Trocknungseinrichtungen, bekannt, die in bestimmten Fällen aufgrund der Materialbeeinflussung eine Entkopplung der Bahnspannung vornehmen, sodass sich eine Bahnspannungsänderung nicht über diese Aggregate hinaus fortpflanzt. Bahnspannungsabschnitte mit derartigen Aggregaten werden in diesen Fällen als "selbstkompensierend" bzw. "entkoppelnd" bezeichnet. Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung werden somit nur die Klemmstellen von nicht selbstkompensierenden Bahnspannungsabschnitten vorgesteuert. In anderen Worten erfolgt die Vorsteuerung ausgehend vom beeinflussten Bahnspannungsabschnitt stromaufwärts und/oder stromabwärts bis zum jeweils nächsten selbstkompensierenden Bahnspannungsabschnitt.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Bahnspannung in den Bahnspannungsabschnitten mittels Messgliedern, vorzugsweise Kraftmessdosen, mittels des Antriebsmomentes einer diesen Bahnspannungsabschnitt begrenzenden Klemmstelle und/oder mittels Beobachtern (Regelungstechnik) ermittelt.
  • Zweckmäßigerweise wird die Bahnspannung in einem Bahnspannungsabschnitt mittels Winkelverstellung, Geschwindigkeitsaufschaltung und/oder Begrenzen des Antriebsmoments wenigstens einer diesen Bahnspannungsabschnitt begrenzenden Klemmstelle eingestellt.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren unter Verwendung einer Verarbeitungsmaschine durchzuführen.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte 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 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 in schematischer Darstellung ein Beispiel für eine gängige Upstream-Strategie bei einer Bahnspannungsabweichung in einem Bahnspannungsabschnitt.
    Figur 2
    zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Regelstrategie bei einer Bahnspannungsabweichung in einem Bahnspannungsabschnitt.
  • In Figur 1 wird eine bekannte Upstream-Regelstrategie am Beispiel der Bahnspannungsregelung in einer Druckmaschine beschrieben. Es ist ein schematischer Ausschnitt einer Druckmaschine 10 dargestellt, in der eine Materialbahn 101 durch fünf hier als Druckwerke 1 bis 5 ausgebildete Klemmstellen transportiert und bearbeitet wird. Zwischen jeweils zwei benachbarten Klemmstellen ist ein Bahnspannungsabschnitt ausgebildet. Beispielsweise ist ein Bahnspannungsabschnitt 12 durch die Druckwerke 1 und 2 begrenzt, ein Bahnspannungsabschnitt 23 durch die Druckwerke 2 und 3, ein Bahnspannungsabschnitt 34 durch die Druckwerke 3 und 4 und ein Bahnspannungsabschnitt 45 durch die Druckwerke 4 und 5. Die Druckmaschine weist weiterhin hier als Kraftmessdosen 121 bis 124 ausgebildete Bahnspannungssensoren zur Ermittlung der Bahnspannung bzw. der Zugkraft in den jeweiligen Bahnspannungsabschnitten auf. In der gezeigten Darstellung wird die Bahnspannung über die Umfangsgeschwindigkeiten v1 bis V5 der Druckwerke 1 bis 5 eingestellt.
  • Die physikalischen Parameter, nämlich die Länge 1, die Dehnung ε und die Bahnspannung bzw. Zugkraft F der einzelnen Bahnspannungsabschnitte sind in der Figur ebenfalls angegeben.
  • Zur Einstellung der Bahnspannung in dem Bahnspannungsabschnitt 34 werden bei der dargestellten Upstream-Strategie die Druckwerke 1 bis 3 verstellt, wodurch die Bahnspannungen in den Bahnspannungsabschnitten 12 und 23 von der Änderung im Bahnspannungsabschnitt 34 entkoppelt werden können. Allerdings ist es bei der bekannten Lösung nicht möglich, auch die Bahnspannung in dem Bahnspannungsabschnitt 45 von der Änderung in dem Bahnspannungsabschnitt 34 zu entkoppeln.
  • Anhand Figur 2 wird im Folgenden erläutert, wie durch die erfindungsgemäße Lösung eine Entkopplung der stromabwärtigen Bahnspannungsabschnitte zu erreichen ist. Dabei sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es ist eine Druckmaschine 100 gezeigt, die gemäß der beispielhaften Ausgestaltung geregelt wird.
  • Zur Entkopplung der Bahnspannung in dem Bahnspannungsabschnitt 45 von einer Änderung in dem Bahnspannungsabschnitt 34 wird gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine dynamische Vorsteuerung des Druckwerks 5 durchgeführt. Die dynamische Vorsteuerung erfolgt beispielsweise über 'ein PTl-Glied 301, wobei eine Proportionalverstärkung P=1 und eine Zeitkonstante T=l34/v gewählt werden. v bezeichnet die Bahngeschwindigkeit. Schließen sich dem Druckwerk 5 weitere (in der Abb. nicht dargestellte) Klemmstellen an, wird die Vorsteuerung stromabwärts zweckmäßigerweise bis zum nächsten selbstkompensierenden bzw. entkoppelnd Bahnspannungsabschnitt fortgesetzt. Die Vorsteuerung weiterer Klemmstellen erfolgt vorzugsweise ebenfalls dynamisch über ein PT1-Glied mit denselben Parametern P=1 und T=l34/v. Es versteht sich, dass die Vorsteuerung auch über andere Glieder, wie z.B. PTn, DTn, Itn, Totzeitglieder usw., oder beliebige Kombinationen davon erfolgen kann.
  • Die Upstream-Vorsteuerung der Druckwerke 1 und 2 erfolgt vorzugsweise statisch über jeweils ein Proportional-Glied 302, 303 mit der Proportionalverstärkung P=1.
  • Die Längen 1, die Elastizitätsmodule E sowie die Bahngeschwindigkeit v können vorzugsweise zur automatischen Anpassung der Parameter der dynamischen Glieder, insbesondere der Zeitkonstanten, verwendet werden.
  • Die Erfindung ist insbesondere zur Bahnspannungsregelung in Maschinen geeignet, die aufgrund besonderer Gegebenheiten eine nicht-verstellbare Klemmstelle aufweisen. Am Beispiel von Figur 2 würde es sich dabei um das Druckwerk 4 handeln.
  • Zur Entkopplung der Bahnspannungseinstellung in dem Bahnspannungsabschnitt 34 durch Änderung der Winkelgeschwindigkeit an Klemmstelle 3 erfolgt sowohl eine statische Vorsteuerung der Klemmstellen 1 und 2 als auch eine dynamische Vorsteuerung der Klemmstelle 5. Optional können vor der Klemmstelle 1 befindliche Komponenten (z.B. Abwickler und/oder Einzugswerk) ebenfalls vorgesteuert werden. Ebenso können alle oder aüsgewählte weitere Klemmstellen 6, ... , n sowie optional Auszugswerk und Aufwickler vorgesteuert werden.
  • Durch die aufgezeigte erweiterte Upstream-Vorsteuerung ist es möglich, alle anderen Teil-Bahnspannungen, vor allem die Bahnspannung in dem Bahnspannungsabschnitt 45, ohne explizite Bahnspannungsregelungen konstant zu halten. Hierbei ist zu beachten, dass die Zeitkonstante der zusätzlichen dynamischen Downstream-Vorsteuerung den Streckenverhältnissen entsprechen sollte.
  • Durch die gezeigte Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, bei einer bahnverarbeitenden Maschine selbst einen Teil-Bahnspannungsabschnitt entkoppelt zu regeln; der von einer nicht-verstellbaren Klemmstelle stromabwärts begrenzt wird.
  • Die Ist-Bahnspannungen, die für die Regelung benötigt werden, können über Kraftmessdosen gemessen, modellbasiert berechnet bzw. beobachtet werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Bahnspannungseinstellung bei einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer Warenbahn (101), insbesondere einer wellenlose Druckmaschine (100),
    wobei zur Einstellung der Bahnspannung in einem ersten, durch eine erste Klemmstelle (3) stromaufwärts und eine zweite Klemmstelle (4) stromabwärts begrenzten Bahnspannungsabschnitt (34) die erste Klemmstelle (3) mit einem Stellbefehl beaufschlagt wird und
    wenigstens eine (1, 2) im Bahnspannungsverlauf vor der ersten Klemmstelle (3) befindliche und wenigstens eine (5) im Bahnspannungsverlauf nach der zweiten Klemmstelle (4) befindliche Klemmstelle in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert werden, wobei die zweite Klemmstelle (4) nicht verstellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bahnspannung geregelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vorsteuerung mit unterschiedlichen Amplituden und/oder unterschiedlichem Zeitverhalten erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine im Bahnspannungsverlauf vor der ersten (3) befindliche Klemmstelle (1, 2) statisch oder dynamisch in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die wenigstens eine im Bahnspannungsverlauf nach der zweiten (4) befindliche Klemmstelle (5) dynamisch oder statisch in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die dynamische Vorsteuerung ein PT1-, PT2-, PTn-, DT1-, DT2-, DTn-, IT1-, ITn- und/oder Totzeitverhalten umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem das Zeitverhalten der dynamischen Vorsteuerung proportional zu einer Warenbahnlänge und/oder reziprok zur Maschinengeschwindigkeit durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem alle im Bahnspannungsverlauf vor der ersten (3) angeordneten Klemmstellen (1, 2), die als Bearbeitungseinrichtungen ausgebildet sind, statisch in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem alle im Bahnspannungsverlauf nach der zweiten (4) angeordneten Klemmstellen (5), die als Bearbeitungseinrichtungen ausgebildet sind, dynamisch in Abhängigkeit von dem ersten Stellbefehl vorgesteuert werden.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Bahnspannung in den Bahnspannungsabschnitten mittels Messgliedern, vorzugsweise Kraftmessdosen (121 bis 124), mittels des Antriebsmomentes wenigstens einer diesen Bahnspannungsabschnitt (12, 23, 34, 45) begrenzenden Klemmstelle (1, 2, 3, 5) und/oder mittels Beobachtern ermittelt wird.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Bahnspannung in einem Bahnspannungsabschnitt (12, 23, 34, 45) mittels Winkelverstellung, Geschwindigkeitsaufschaltung und/oder Begrenzung des Antriebsmomentes wenigstens einer diesen Bahnspannungsabschnitt begrenzenden Klemmstelle (1, 2, 3, 5) eingestellt wird.
  12. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird.
  13. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird.
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