EP3254852A1 - Druckmaschine mit mittels elektromotor einzeln angetriebenen zylindern - Google Patents

Druckmaschine mit mittels elektromotor einzeln angetriebenen zylindern Download PDF

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EP3254852A1
EP3254852A1 EP17169859.0A EP17169859A EP3254852A1 EP 3254852 A1 EP3254852 A1 EP 3254852A1 EP 17169859 A EP17169859 A EP 17169859A EP 3254852 A1 EP3254852 A1 EP 3254852A1
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EP
European Patent Office
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subsystems
processing machine
drive
substrate processing
machine according
Prior art date
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EP17169859.0A
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Michael Krüger
Kai Albrecht
Jürgen Maass
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Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
    • B41F13/004—Electric or hydraulic features of drives
    • B41F13/0045—Electric driving devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/04—Tripping devices or stop-motions
    • B41F33/12—Tripping devices or stop-motions for starting or stopping the machine as a whole
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2213/00—Arrangements for actuating or driving printing presses; Auxiliary devices or processes
    • B41P2213/10—Constitutive elements of driving devices
    • B41P2213/11—Motors
    • B41P2213/124—Electric motors
    • B41P2213/126—Rotary electric motors

Definitions

  • the present invention relates to a sheet-fed printing machine with individually driven cylinders, wherein the individual drives used for improved collision avoidance between the individually driven cylinders have a galvanically separated double winding.
  • the invention is in the technical field of sheet-fed printing machines.
  • the classic drive type consists of a common engine that drives several cylinders, which are coupled together via a corresponding Zahnradzug to ensure uniform power transmission from the engine to the individual cylinders.
  • a high manufacturing cost is required to achieve a corresponding angular accuracy, which ensures that the individual cylinders are driven synchronously.
  • German patent DE 101 22 906 C1 therefore discloses a structure switching for speed control in case of failure.
  • this method it is provided to use the faulty drive as a guide value for shutting down the printing press.
  • the actual value of the faulty drive is thus used as a setpoint for shutting down the other individual drives.
  • the disadvantage here is that the faulty axis is switched off after error detection and a more accurate course of the spill is therefore not predictable.
  • a collision can also be caused by a jammed sheet.
  • torque-forming currents are possible in the case of short circuits in power electronics, which influence the motor in an uncontrolled manner. There is the danger that the intact drives can not follow the faulty drive, resulting in additional angular deviations and collision possibilities.
  • An inventive solution to this problem is a printing material processing machine with individually driven cylinders, wherein the electric motor of each individual drive consists of at least two subsystems and which is characterized in that the at least two subsystems consist of at least two galvanically separated, parallel double windings, at least one Current controller for both subsystems is present, both subsystems have their own control and weighted by a computer-aided monitoring and control logic are controlled.
  • the solution of the problem is thus achieved in that each individual drive for the corresponding cylinder consists of at least two subsystems.
  • the subsystems each have their own control and can thus be controlled separately from the computer-aided monitoring logic.
  • the weighting of the power distribution between the individual subsystems is carried out by the monitoring and control logic, wherein the at least one current regulator regulates the full power for all subsystems, the distribution or weighting but the monitoring and control logic takes over.
  • the at least one current regulator regulates the full power for all subsystems, the distribution or weighting but the monitoring and control logic takes over.
  • the individually driven cylinder is driven by at least two on the torque plane parallel and angle synchronous drives. If one drive or power electronics fails, the cylinder remains controllable. The monitoring of the drives takes place in each case on the torque level, so that an effect on the speed or the angular position of the cylinder is avoided.
  • a preferred development of the printing machine according to the invention is that it involves two subsystems that have a common current regulator or each have their own current regulator. It is preferred for the printing press according to the invention that two subsystems are used by means of two galvanically separated double windings. There is both the possibility that a common current controller corrects the two subsystems, as well as that each subsystem has its own, separate current regulator.
  • a further preferred development of the printing press according to the invention is that the two subsystems consist of two separate stator packs on one axis, while they have a common rotor.
  • An alternative embodiment of the single drive motor with two subsystems to the two galvanically isolated parallel double windings is the execution of the engine with two separate stator packs.
  • a further preferred development of the printing press according to the invention is that the two subsystems consist of two separate drives on one axis.
  • the advantage of using two separate and separate drives on one axis is that the two subsystems can operate almost completely independently of each other, as they have few common components. In this embodiment, therefore, the two subsystems have separate rotors.
  • a further preferred development of the printing press according to the invention is that a symmetrical distribution of the torque between the two subsystems is effected by the monitoring and control logic. By a symmetrical distribution of the torque between the two subsystems, a more accurate monitoring of the drive process can be realized.
  • a further preferred development of the printing press according to the invention is that the computer-aided monitoring and control logic ensures the current symmetry by comparing the current actual values.
  • the symmetrical distribution of the torque between the two subsystems is thereby ensured by the current controller converts a fixed to him fixed current setpoint to both subsystems.
  • the predetermined current setpoint may be e.g. be predetermined by the computer-aided monitoring logic.
  • the two current actual values which are present at both subsystems are compared in order to be able to intervene in the event of a fault, that is to say for deviating current actual values. This is done by an active device, e.g. from the computer-aided monitoring logic.
  • a further preferred development of the printing press according to the invention is that the computer-aided monitoring and control logic is set up in such a way that it additionally compares the current actual values with a reference value and switches off the subsystem which outputs a value deviating from the reference value.
  • the task of the computer-aided monitoring logic is not only to ensure the current balance, but also in case of failure, that is, if the two current actual values differ from each other or from a predetermined reference value, the defective subsystem, which provides a different current actual value accordingly off.
  • a further preferred development of the printing press according to the invention is that a phase correction is performed on the second subsystem by means of an offset for the position angle of the motor determined by a rotation angle actual value measuring device. Since the two subsystems are realized by means of different double windings, which can not be aligned absolutely exactly to each other, it is necessary the resulting deviations of the phase angle of the motor by an offset compensate. This offset is added digitally to the value of the measured value determined by the angle of rotation actual value measuring device.
  • a further solution according to the invention of the object is disclosed by a method for collision avoidance in a printing material processing machine according to one of claims 1 to 8, which is characterized in that the computer-aided monitoring logic monitors the two subsystems of the single drive and in case of failure of a partial drive the single drive over the own control with common current regulator of the still working partial drive switches off in an orderly manner.
  • the computer-aided monitoring logic monitors the two subsystems of the single drive and in case of failure of a partial drive the single drive over the own control with common current regulator of the still working partial drive switches off in an orderly manner.
  • the computer-aided monitoring logic shuts down the entire individual drive in an orderly manner by means of the separate control of the still functioning, at least one other partial drive.
  • the controls of the still functioning, at least one sub-drive and the faulty sub-drive must be coordinated with each other so that there is a collision-free shutdown of the individual drive of the corresponding cylinder.
  • Another solution to the problem posed is a method for collision avoidance in a printing material processing machine according to one of claims 1 to 9, which is characterized in that computer-aided monitoring and control logic monitors the subsystems of the individual drive and in the event of a fault partial drive the computer-aided monitoring - And control logic by means of the information about the disturbed part of drive performs a recalculation of the power distribution and thus over the other, still functioning at least one partial drive compensates for the error of the disturbed part drive.
  • the monitoring logic recalculates the current distribution and thus the distribution of torque between the subsystems, which then no longer with one symmetrical distribution of torque between the sub-drives of the still functioning, at least one partial drive compensates for the fault of the faulty partial drive and as a result the single drive can continue to be operated.
  • FIG. 1 the anti-collision system of the printing press according to the invention is described in its structural design.
  • an engine 12 of the individual drive drives the correspondingly assigned cylinder 13, wherein the angular position of the cylinder 13 is fed back to the system via a rotation-angle actual-value measuring device.
  • the electric motor 12 consists of a design with galvanically separated parallel double windings 9, 10. These are controlled separately by two separate inverters 7, 8 separated from each other.
  • the drive control is shown schematically.
  • the symmetrical distribution of the torque on the two subsystems 6, 19 of the individual drive is implemented by a common current regulator 2, which controls both the torque-forming portion of the current Iq, and the magnetizing current component Id.
  • a speed sensor 1 is a target speed value for the electric motor 12 of the cylinder to be driven 13 before.
  • the dependent current setpoint for both subsystems then becomes from a common current controller 2 symmetrically distributed to the two subsystems of the individual drive 6, 19.
  • Two ammeters 4, 5 measure the applied actual current values and report them back to the common current controller 2.
  • phase correction is present, which can act on one of the two subsystems 6, 19 in order to additionally effect a correction of the angular position of the cylinder 13 determined by the rotational angle actual value measuring device.
  • a computer-based monitoring logic 3 checks via the two two ammeters 4, 5 whether the current actual values of the two subsystems 6, 19 are distributed approximately equally in each case according to the symmetrical distribution to 50% each. If these deviate from the desired uniform distribution, or deviate from a respectively preset reference value, the monitoring logic 3 initiates an orderly shutdown of the subsystem of the individual drive, which generates the deviating value. If the faulty subsystem has been switched off, the entire drive system of all relevant individual drives of the printing press is slowly shut down without collision. In this case, the defective sub-drive is locked accordingly and the intact sub-drive is continued to operate adjusted to shutdown of the overall system.
  • the other intact subsystem is controlled by the monitoring logic 3 in such a way that the fault of the disturbed subsystem can be compensated thereby.
  • the monitoring logic 3 it is necessary that both information about the current distribution of the intact subsystem, as well as the faulty subsystem are queried and this information in the recalculation of the power distribution, which is necessary for compensation, are included. This is implemented by recalculating the current phasors, which are identical in both systems in the undisturbed system. In this operating mode, the entire system of all individual drives then continues to operate and the press is not shut down.
  • FIG. 2b an alternative embodiment of the separate drive when using two separate stator packs 16, 17 shown on an axis.
  • w1 and w2 which correspond to the stator packs but have a common axis and a common rotor 15.
  • FIG. 2 c shows a further alternative embodiment of the individual drive consisting of two subsystems 6, 19.
  • the stator is divided into two halves, but also the rotor 15.
  • This embodiment thus corresponds to the use of two separate drives on one axis. It has the advantage that standard components can be used.

Abstract

Bedruckstoffe verarbeitende Maschine mit einzeln angetriebenen Zylindern (13), wobei der Elektromotor (12) des jeweiligen Einzelantriebes aus mindestens zwei Teilsystemen (6, 19) besteht und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die mindestens zwei Teilsysteme (6, 19) aus mindestens zwei galvanisch getrennten, parallelen Doppelwicklungen (9, 10) bestehen, mindestens ein Stromregler (2) für beide Teilsysteme vorhanden ist, beide Teilsysteme (6, 19) eine eigene Ansteuerung besitzen und von einer rechnergestützten Überwachungs- und Steuerungslogik (3) gewichtet ansteuerbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bogendruckmaschine mit einzeln angetriebenen Zylindern, wobei die verwendeten Einzelantriebe für eine verbesserte Kollisionsvermeidung zwischen den einzeln angetriebenen Zylindern über eine galvanisch getrennte Doppelwicklung verfügen.
  • Die Erfindung liegt in dem technischen Gebiet der Bogendruckmaschinen.
  • Für den Antrieb der Papier führenden Zylinder in einer Druckmaschine sind verschiedene Antriebstechniken im Stand der Technik bekannt. Die klassische Antriebsart besteht dabei aus einem gemeinsamen Motor, der mehrere Zylinder antreibt, wobei diese über einen entsprechenden Zahnradzug miteinander gekoppelt sind, um eine gleichmäßige Kraftübertragung vom Motor auf die einzelnen Zylinder zu gewährleisten. In dieser Ausführungsform ist ein hoher Fertigungsaufwand vonnöten, um eine entsprechende Winkelgenauigkeit zu erzielen, welche sicherstellt, dass die einzelnen Zylinder entsprechend synchron angetrieben werden.
  • Wesentlich einfacher, was den Fertigungsaufwand angeht, sind daher einzeln angetriebene Zylinder, welche jeweils über einen separaten Antrieb verfügen. Eine solche Lösung von einzeln angetriebenen Zylindern hat jedoch den Nachteil von erhöhten Kosten durch die jeweils mehrfach vorhandenen Antriebe. Zudem ergibt sich bei dieser Antriebsart das Problem einer möglichen Kollision, besonders dadurch, dass die einzeln angetriebenen Zylinder nicht mehr direkt physisch miteinander verbunden sind. Im Stand der Technik wird dieses Problem bisher dadurch gelöst, dass die Einzelantriebe durch ein Notzahnrad zur Kollisionsvermeidung im Fehlerfall noch miteinander verbunden sind. Dies schränkt jedoch die durch die Einzelantriebe erreichte Flexibilität wieder ein und verursacht ebenfalls zusätzliche Kosten.
  • Aus dem europäischen Patent EP 1 609 598 B1 ist daher bekannt, dass bei einer Druckmaschine mit Einzelantrieben das Greifersystem der einzelnen Zylinder bei einer auftretenden Synchronabweichung eingezogen wird, um mögliche Kollisionen zu vermeiden. Bei Bogen verarbeitenden Druckmaschinen können Kollisionsschäden jedoch nicht nur beim Aufeinandertreffen von Greifern auftreten, sondern in jeder beliebigen Winkellage, besonders wenn steifere Materialien, wie zum Beispiel Karton, verarbeitet werden. Diese Lösung ist also nur dann praktikabel, wenn eine Beeinträchtigung durch den Bedruckstoff zu vernachlässigen ist. Da dies meistens nicht der Fall ist, ist diese Lösung nicht geeignet, das prinzipielle Problem möglicher Kollisionen bei einzeln angetriebenen Zylindern in Druckmaschinen zu beheben.
  • Aus dem europäischen Patent EP 0 904 934 B1 ist es weiterhin bekannt, die Transferzylinder im Fehlerfall in eine kollisionsfreie Stellung zu bringen. Hierbei stellt es jedoch ein grundlegendes Problem dar, dass in einem solchen Fehlerfall die Transferzylinder von ihrem defekten Antrieb nicht mehr ausreichend gesteuert werden können. Falls sich zudem noch ein Papierbogen im Greifer befindet, kann das Wegschwenken des Zylinders weitere Probleme verursachen. Auch das Wegschwenken der Transferzylinder ist somit als grundlegende Lösung für das Problem einer möglichen Kollision nicht anzuwenden.
  • Die deutsche Patentschrift DE 101 22 906 C1 offenbart daher eine Strukturumschaltung zur Drehzahlregelung im Fehlerfall. In diesem Verfahren ist vorgesehen, den fehlerhaften Antrieb als Leitwert zum Herunterfahren der Druckmaschine zu verwenden. Der Istwert des fehlerhaften Antriebes wird also als Sollwert für das Herunterfahren der anderen Einzelantriebe verwendet. Nachteilig dabei ist, dass die gestörte Achse nach Fehlererkennung abgeschaltet wird und ein genauerer Wegeverlauf des Auslaufens somit nicht vorhersehbar ist. Bei Bogendruckmaschinen kann dadurch eine Kollision auch durch einen klemmenden Bogen entstehen. Zusätzlich sind bei Kurzschlüssen in der Leistungselektronik momentenbildende Ströme möglich, die den Motor unkontrolliert beeinflussen. Es besteht dort die Gefahr, dass die intakten Antriebe dem fehlerhaften Antrieb nicht folgen können, wodurch zusätzliche Winkelabweichungen und Kollisionsmöglichkeiten entstehen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bedruckstoffe verarbeitende Maschine mit einzeln angetriebenen Zylindern zu offenbaren, welche über ein sicheres und zuverlässiges System zur Kollisionsvermeidung zwischen den einzelnen angetriebenen Zylindern verfügt und welches die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile behebt.
  • Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe stellt eine Bedruckstoffe verarbeitende Maschine mit einzeln angetriebenen Zylindern dar, wobei der Elektromotor des jeweiligen Einzelantriebes aus mindestens zwei Teilsystemen besteht und welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die mindestens zwei Teilsysteme aus mindestens zwei galvanisch getrennten, parallelen Doppelwicklungen bestehen, mindestens ein Stromregler für beide Teilsysteme vorhanden ist, beide Teilsysteme eine eigene Ansteuerung besitzen und von einer rechnergestützten Überwachungs- und Steuerungslogik gewichtet ansteuerbar sind. Die Lösung der gestellten Aufgabe wird also dadurch erreicht, dass jeder Einzelantrieb für den entsprechenden Zylinder aus mindestens zwei Teilsystemen besteht. Die Teilsysteme besitzen jeweils eine eigene Ansteuerung und können dadurch von der rechnergestützten Überwachungslogik getrennt angesteuert werden. Die Gewichtung der Stromverteilung zwischen den einzelnen Teilsystemen wird dabei von der Überwachungs- und Steuerungslogik durchgeführt, wobei der mindestens eine Stromregler den vollen Strom für alle Teilsysteme regelt, der Verteilung bzw. Gewichtung jedoch die Überwachungs-und Steuerungslogik übernimmt. Um nicht zwei komplett separate Motoren für den Einzelantrieb verwenden zu müssen, beschränkt man sich darauf, die Teilsysteme durch galvanisch getrennte parallele Doppelwicklungen zu realisieren. Im Unterschied zum Stand der Technik existieren dabei mindestens zwei Teilsysteme der Einzelantriebe, deren entsprechende Fehlerreaktionen auch auf Strom-Istwert-Ebene überwacht werden, wobei stets mindestens ein Teilsystem funktionsfähig bleibt und damit das fehlerhafte Teilsystem entsprechend kompensieren kann.
  • Ein weiterer Unterschied zum Stand der Technik besteht darin, dass der einzeln angetriebene Zylinder durch mindestens zwei auf der Momentenebene parallele und winkelsynchrone Antriebe angetrieben wird. Bei Ausfall eines Antriebs oder einer Leistungselektronik bleibt der Zylinder damit steuerbar. Die Überwachung der Antriebe findet dabei jeweils auf der Drehmomentebene statt, so dass eine Auswirkung auf die Drehzahl bzw. die Winkelstellung des Zylinders vermieden wird.
  • Vorteilhafte, daher bevorzugte Weiterbildungen dieser Erfindung ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen.
  • Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist dabei, dass es sich um zwei Teilsysteme handelt, die einen gemeinsamen Stromregler besitzen oder jeweils einen eigenen Stromregler. Bevorzugt wird für die erfindungsgemäße Druckmaschine, dass zwei Teilsysteme mittels zwei galvanisch getrennten Doppelwicklungen verwendet werden. Es besteht dabei sowohl die Möglichkeit, dass ein gemeinsamer Stromregler die beiden Teilsysteme ausregelt, als auch dass jedes Teilsystem seinen eigenen, separaten Stromregler besitzt.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist dabei, dass die zwei Teilsysteme aus zwei separaten Statorpaketen auf einer Achse bestehen, während sie über einen gemeinsamen Rotor verfügen. Eine alternative Ausführung des Einzelantriebsmotors mit zwei Teilsystemen zu den zwei galvanisch getrennten parallelen Doppelwicklungen ist die Ausführung des Motors mit zwei separaten Statorpaketen. Der Herstellaufwand steigt dadurch zwar, die Sicherheit gegen Spannungsüberschlag zwischen den beiden Wicklungen erhöht sich jedoch.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist dabei, dass die zwei Teilsysteme aus zwei separaten Antrieben auf einer Achse bestehen. Der Vorteil der Verwendung von zwei einzelnen und separaten Antrieben auf einer Achse besteht darin, dass die beiden Teilsysteme so fast vollständig unabhängig voneinander arbeiten können, da sie kaum noch über gemeinsame Komponenten verfügen. In dieser Ausführungsform haben die beiden Teilsysteme daher getrennte Rotoren.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist dabei, dass durch die Überwachungs- und Steuerungslogik eine symmetrische Aufteilung des Drehmoments zwischen den beiden Teilsystemen bewirkt wird.
    Durch eine symmetrische Aufteilung des Drehmoments zwischen den beiden Teilsystemen lässt sich eine genauere Überwachung des Antriebsverlaufs realisieren.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist dabei, dass die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik die Stromsymmetrie durch einen Vergleich der Stromistwerte sicherstellt. Die symmetrische Aufteilung des Drehmoments zwischen den beiden Teilsystemen wird dabei sichergestellt, indem der Stromregler einen ihm fest vorgegebenen Strom-Sollwert an beiden Teilsystemen umsetzt. Der vorgegebene Strom-Sollwert kann dabei z.B. von der rechnergestützten Überwachungslogik vorgegeben werden. Gleichzeitig und zusätzlich werden die beiden Strom-Istwerte, die an beiden Teilsystemen anliegen, verglichen, um im Fehlerfall, also bei abweichenden Strom-Istwerten, eingreifen zu können. Dies wird von einem aktiven Bauelement durchgeführt, z.B. von der rechnergestützten Überwachungslogik.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist dabei, dass die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik so eingerichtet ist, dass sie die Stromistwerte zusätzlich mit einem Referenzwert vergleicht und das Teilsystem abschaltet, welches einen vom Referenzwert abweichenden Wert ausgibt. Die Aufgabe der rechnergestützten Überwachungslogik ist dabei nicht nur, die Stromsymmetrie sicherzustellen, sondern auch im Fehlerfall, das heißt, wenn die beiden Strom-Istwerte voneinander bzw. von einem vorgegebenen Referenzwert abweichen, das defekte Teilsystem, welches einen abweichenden Strom-Istwert liefert, entsprechend abzuschalten.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Druckmaschine ist dabei, dass am zweiten Teilsystem eine Phasenkorrektur mittels eines Offsets für den von einem Drehwinkel-Istwert-Messgerät ermittelten Lagewinkel des Motors durchgeführt wird. Da die beiden Teilsysteme mittels verschiedener Doppelwicklungen realisiert werden, welche nicht absolut genau zueinander ausgerichtet werden können, ist es erforderlich die so entstehenden Abweichungen des Phasenwinkels des Motors durch einen Offset auszugleichen. Dieser Offset wird dabei digital dem Wert des vom Drehwinkel-Istwert-Messgerätes bestimmten Messwertes hinzugefügt.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung in einer Bedruckstoffe verarbeitenden Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8 offenbart, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die rechnergestützte Überwachungslogik die beiden Teilsysteme des Einzelantriebes überwacht und im Fehlerfall eines Teilantriebes den Einzelantrieb über die eigene Ansteuerung mit gemeinsamem Stromregler des noch funktionierenden Teilantriebes geordnet abschaltet. Ermittelt also die Überwachungslogik, dass ein Teilantrieb, einen vom Referenzwert abweichenden Strom-Istwert ausgibt und somit fehlerhaft arbeitet, so fährt die rechnergestützte Überwachungslogik mittels der separaten Ansteuerung des noch funktionierenden, mindestens einen anderen Teilantriebes den gesamten Einzelantrieb geordnet herunter. Die Ansteuerungen des noch funktionierenden, mindestens einen Teilantriebes und des fehlerhaften Teilantriebes müssen dabei derart aufeinander abgestimmt sein, dass es zu einer kollisionsfreien Abschaltung des Einzelantriebes des entsprechenden Zylinders kommt.
  • Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe stellt dabei ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung in einer Bedruckstoffe verarbeitenden Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dar, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik die Teilsysteme des Einzelantriebes überwacht und im Fehlerfall eines Teilantriebes die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik mittels der Information über den gestörten Teilantrieb eine Neuberechnung der Stromverteilung durchführt und damit über den anderen, noch funktionierenden mindestens einen Teilantrieb den Fehler des gestörten Teilantriebes kompensiert. Falls die Störung eines der Teilsysteme des Einzelantriebes nicht so gravierend ist, dass eine geordnete Abschaltung zwingend notwendig ist, so ist es auch möglich, dass die Überwachungslogik die Stromverteilung und damit die Aufteilung des Drehmoments zwischen den Teilsystemen neu berechnet, wodurch dann mit einer nicht mehr symmetrischen Aufteilung des Drehmomentes zwischen den Teilantrieben der noch funktionierende, mindestens einen Teilantrieb den Fehler des gestörten Teilantriebes kompensiert und daraus resultierend der Einzelantrieb weiter betrieben werden kann.
  • Die Erfindung als solche sowie konstruktiv und funktionell vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen anhand wenigstens eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In den Zeichnungen sind einander entsprechende Elemente mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen. Die Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1:
    Eine Übersicht über den strukturellen Aufbau des Antikollisionssystems im Einzelantrieb der Druckmaschine
    Figur 2:
    Drei möglich Ausführungen der Motorteilsysteme des Einzelantriebes
  • In Figur 1 ist das Antikollisionssystem der erfindungsgemäßen Druckmaschine in seinem strukturellen Aufbau beschrieben. Wie im rechten Teil der Figur schematisch dargestellt, treibt dabei ein Motor 12 des Einzelantriebes den entsprechend zugeordneten Zylinder 13 an, wobei die Winkellageposition des Zylinders 13 über ein Drehwinkel-Istwert-Messgerät an das System zurückgemeldet wird.
  • Im mittleren Teil ist dargestellt, dass der Elektromotor 12 aus einer Ausführung mit galvanisch getrennten parallelen Doppelwicklungen 9, 10 besteht. Diese werden durch zwei getrennte Umrichter 7, 8 getrennt voneinander separat angesteuert.
  • Im linken Teil der Figur ist die Antriebssteuerung schematisch dargestellt. Die symmetrische Aufteilung des Drehmoments auf die beiden Teilsysteme 6, 19 des Einzelantriebes wird dabei durch einen gemeinsamen Stromregler 2 umgesetzt, welcher sowohl den drehmomentbildenden Anteil des Stromes Iq, als auch den Magnetisierungsstromanteil Id steuert. Abhängig von der aktuellen Winkellageposition des Zylinders die vom Drehwinkel-Istwert-Messgerät gemeldet wird, gibt dabei ein Drehzahlgeber 1 einen Zieldrehzahlwert für den Elektromotor 12 des anzutreibenden Zylinders 13 vor. Der davon abhängige Strom-Sollwert für beide Teilsysteme wird dann von einem gemeinsamen Stromregler 2 symmetrisch auf die beiden Teilsysteme des Einzelantriebes 6, 19 verteilt. Zwei Strommessgeräte 4, 5 messen die anliegenden Strom-Istwerte und melden sie an den gemeinsamen Stromregler 2 zurück.
  • Weiterhin ist eine Phasenkorrektur vorhanden, die auf eines der beiden Teilsysteme 6, 19 einwirken kann, um damit zusätzlich eine Korrektur der durch das Drehwinkel-Istwert-Messgeräts ermittelten Winkellageposition des Zylinders 13 zu bewirken.
  • Zusätzlich kontrolliert eine rechnerbasierte Überwachungslogik 3 über die beiden zwei Strommessgeräte 4, 5, ob sich die Strom-Istwerte der beiden Teilsysteme 6, 19 gemäß der symmetrischen Verteilung ungefähr zu jeweils 50% gleich verteilen. Weichen diese von der angestrebten Gleichverteilung ab, bzw. weichen sie von einem jeweils vorgesetzten Referenzwert ab, so initiiert die Überwachungslogik 3 ein geordnetes Abschalten des Teilsystems des Einzelantriebes, welches den abweichenden Wert erzeugt. Ist das fehlerhafte Teilsystem abgeschaltet worden, wird das ganze Antriebssystem aller relevanten Einzelantriebe der Druckmaschine langsam kollisionsfrei heruntergefahren. Dabei ist der defekte Teilantrieb entsprechend gesperrt und der intakte Teilantrieb wird bis zum Herunterfahren des Gesamtsystems entsprechend angepasst weiter betrieben.
  • In einer alternativen Betriebsart wird nach einer Fehlererkennung eines der beiden Teilsysteme 6, 19 das andere intakte Teilsystem durch die Überwachungslogik 3 derart angesteuert, dass damit der Fehler des gestörten Teilsystems kompensiert werden kann. Hierzu ist es erforderlich, dass sowohl Informationen über die Stromverteilung des intakten Teilsystems, als auch des gestörten Teilsystems abgefragt werden und diese Informationen in die Neuberechnung der Stromverteilung, die zur Kompensation notwendig ist, mit einbezogen werden. Umgesetzt wird dies über eine Neuberechnung der Stromzeiger, die im ungestörten System bei beiden Systemen jeweils identisch sind. In dieser Betriebsart wird das Gesamtsystem aller Einzelantriebe dann weiter betrieben und die Druckmaschine nicht heruntergefahren.
  • Neben der Umsetzung des Elektromotors 12 des Antikollisionssystems für die erfindungsgemäße Druckmaschine mit zwei galvanisch getrennten parallelen Doppelwicklungen 9, 10, welche in Figur 2a dargestellt sind, mit den beiden Doppelwicklungen w1 und w2 über die Nut 14, ist in Figur 2b eine alternative Ausführungsform des getrennten Antriebes bei Verwendung von zwei separaten Statorpaketen 16, 17 auf einer Achse dargestellt. Auch hier gibt es zwei Doppelwicklungen, w1 und w2, welche den Statorpaketen entsprechen, jedoch eine gemeinsame Achse und einen gemeinsamen Rotor 15.
  • In Figur 2c ist eine weitere alternative Ausführungsform des Einzelantriebes, bestehend aus zwei Teilsystemen 6, 19, dargestellt. Hier ist nicht nur das Statorpaket in zwei Hälften geteilt, sondern auch der Rotor 15. Diese Ausführungsform entspricht also der Verwendung von zwei separaten Antrieben auf einer Achse. Sie hat den Vorteil, dass Standardkomponenten verwendet werden können. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass beide Antriebe, also Rotor 15 und Stator 16, 17, genau zueinander ausgerichtet werden müssen, da nur ein gemeinsames Gebersystem für die Rückmeldung der Rotorlage vorhanden ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Drehzahlsteuerung
    2
    gemeinsamer Stromregler Iq,d
    3
    rechnergestützte Überwachungslogik
    4
    erstes Strommessgerät
    5
    zweites Strommessgerät
    6
    erstes Motorteilsystem
    7
    erster Umrichter
    8
    zweiter Umrichter
    9
    erste parallele Doppelwicklung
    10
    zweite parallele Doppelwicklung
    11
    Drehwinkel-Istwert-Messgerät
    12
    Elektromotor
    13
    Zylinder
    14
    Wicklungen, Nut
    15
    Rotor
    16
    erstes Statorpaket
    17
    zweites Statorpaket
    18
    Phasenkorrektur
    19
    zweites Motorteilsystem

Claims (10)

  1. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine mit einzeln angetriebenen Zylindern (13), wobei der Elektromotor (12) des jeweiligen Einzelantriebes aus mindestens zwei Teilsystemen (6, 19) besteht,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens zwei Teilsysteme (6, 19) aus mindestens zwei galvanisch getrennten, parallelen Doppelwicklungen (9, 10) bestehen, mindestens ein Stromregler (2) für beide Teilsysteme (6, 19) vorhanden ist, beide Teilsysteme (6, 19) eine eigene Ansteuerung besitzen und von einer rechnergestützten Überwachungs- und Steuerungslogik (3) gewichtet ansteuerbar sind.
  2. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich um zwei Teilsysteme (6, 19) handelt, die einen gemeinsamen Stromregler (2) besitzen oder jeweils einen eigenen Stromregler.
  3. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zwei Teilsysteme (6, 19) aus zwei separaten Statorpaketen (16, 17) auf einer Achse bestehen, während sie über einen gemeinsamen Rotor (15) verfügen.
  4. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zwei Teilsysteme (6, 19) aus zwei separaten Antrieben auf einer Achse bestehen.
  5. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Überwachungs- und Steuerungslogik (3) eine symmetrische Aufteilung des Drehmoments zwischen den beiden Teilsystemen (6, 19) bewirkt wird.
  6. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik (3) die Stromsymmetrie durch einen Vergleich der Stromistwerte sicherstellt.
  7. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik (3) so eingerichtet ist, dass sie die Stromistwerte zusätzlich mit einem Referenzwert vergleicht und das Teilsystem abschaltet, welches einen vom Referenzwert abweichenden Wert ausgibt.
  8. Bedruckstoffe verarbeitende Maschine nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am zweiten Teilsystem eine Phasenkorrektur (18) mittels eines Offsets für den von einem Drehwinkel-Istwert-Messgerät (11) ermittelten Phasenwinkel des Motors durchgeführt wird.
  9. Verfahren zur Kollisionsvermeidung in einer Bedruckstoffe verarbeitenden Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik (3) die Teilsysteme (6, 19) des Einzelantriebes überwacht und im Fehlerfall eines der Teilantriebe den Einzelantrieb über die eigene Ansteuerung des noch funktionierenden mindestens einen Teilantriebes geordnet abschaltet.
  10. Verfahren zur Kollisionsvermeidung in einer Bedruckstoffe verarbeitenden Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik (3) die Teilsysteme (6, 19) des Einzelantriebes überwacht und im Fehlerfall eines Teilantriebes die rechnergestützte Überwachungs- und Steuerungslogik (3) mittels der Information über den gestörten Teilantrieb eine Neuberechnung der Stromverteilung durchführt und damit über den anderen, noch funktionierenden mindestens einen Teilantrieb den Fehler des gestörten Teilantriebes kompensiert.
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