EP3744521A1

EP3744521A1 - Verfahren zur zugregelung einer druckbahn, regelungseinrichtung und druckbahnfördereinrichtung

Info

Publication number: EP3744521A1
Application number: EP19177061.9A
Authority: EP
Inventors: Philipp Rost; Bernhard Dirsch; Elmar SCHÄFERS
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-12-02

Abstract

Verfahren zur Zugregelung einer zwischen einer angetriebenen ersten Walze (120) und einer angetriebenen zweiten Walze (130) geförderten Druckbahn (110), umfassend:
Erfassen (10) eines ersten Betriebsparameters (P1) der ersten Walze (120),
Erfassen (20) eines zweiten Betriebsparameters (P2) der zweiten Walze (130),
Ermitteln (30) eines Zugistwerts der Druckbahn (110) in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters (P1) und des erfassten zweiten Betriebsparameters (P2),
Ermitteln (40) eines Zugregelungssignals (Zr) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Zugsollwerts (Zs) und des ermittelten Zugistwerts, und
Regeln (50) eines die erste Walze (120) antreibenden ersten Motors (M1) und/oder eines die zweite Walze (130) antreibenden zweiten Motors (M2) in Abhängigkeit des ermittelten Zugregelungssignals (Zr).

Dieses Verfahren ermöglicht vorteilhaft die Zugregelung der Druckbahn zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze, ohne dass hierfür eine explizite Messung einer aktuellen Zugspannung der Druckbahn erforderlich ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zugregelung einer Druckbahn, eine Regelungseinrichtung zur Zugregelung einer Druckbahn und eine Druckbahnfördereinrichtung mit einer solchen Regelungseinrichtung.
Um eine gute Druckqualität zu erreichen, ist es bei Bahndruckmaschinen erwünscht, eine möglichst konstante Zugspannung der Druckbahn im Druckbereich einzuhalten. Die Zugspannung hängt dabei von verschiedenen Faktoren ab, wie beispielsweise dem zu bedruckenden Stoff und sich verändernde Eigenschaften des Stoffes während des Druckprozesses.
Herkömmliche Bahndruckmaschinen verwenden beispielsweise eine Messwalze, mit der die Zugspannung direkt gemessen und als Regelgröße für eine Antriebsrolle zum Einstellen der Zugspannung ausgegeben wird. Die Messwalze muss hierbei eine ausreichende Umschlingung mit dem Stoff aufweisen. Ferner muss die Messwalze in dem Bahnabschnitt angeordnet sein, in dem die Zugspannung geregelt werden soll, also beispielsweise im Druckbereich. Die Messwalze hat daher direkten Einfluss auf die Druckbahn in diesem Bereich. Insbesondere kann es zu Störungen durch die Messwalze kommen.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren zur Zugregelung einer Druckbahn vorzuschlagen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Zugregelung einer zwischen einer angetriebenen ersten Walze und einer angetriebenen zweiten Walze geförderten Druckbahn vorgeschlagen. In einem ersten Schritt wird ein erster Betriebsparameter der ersten Walze erfasst. In einem zweiten Schritt wird ein zweiter Betriebsparameter der zweiten Walze erfasst. In einem dritten Schritt wird ein Zugistwert der Druckbahn in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters und des erfassten zweiten Betriebsparameters ermittelt. In einem vierten Schritt wird ein Zugregelungssignal in Abhängigkeit eines vorbestimmten Zugsollwerts und des ermittelten Zugistwerts ermittelt, und in einem fünften Schritt wird ein die erste Walze antreibender erster Motor und/oder ein die zweite Walze antreibender zweiter Motor in Abhängigkeit des ermittelten Zugregelungssignals geregelt.
Dieses Verfahren ermöglicht vorteilhaft die Zugregelung der Druckbahn zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze, ohne dass hierfür eine explizite Messung einer aktuellen Zugspannung der Druckbahn zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze erfolgt. Daher kann eine entsprechende Messeinrichtung, insbesondere eine Messwalze, zwischen der ersten Walze und der zweiten Walzen, wo beispielsweise ein Druckbereich angeordnet ist, entfallen. Eine mit diesem Verfahren betriebene Druckmaschine kann daher deutlich einfacher und kostengünstiger aufgebaut sein. Da der Druckbereich ferner besonders empfindlich gegenüber Störungen ist, die beispielsweise durch die Messwalze verursacht werden, kann ein Druckbetrieb stabiler und eine durchgehend hohe Druckqualität gewährleistet werden.
Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Anwendung bei digitalen Bahndruckmaschinen, die einen digitalen Druckkopf verwenden. Bei einer Digitaldruckmaschine ist eine Position sowie Fördergeschwindigkeit der Druckbahn unter dem Drucckopf, in dem Druckbereich, sehr exakt einzuhalten. Die Druckbahn besteht beispielsweise aus einem Material, das Fasern umfasst, wie Papier oder textile Materialien. Derartige Materialien haben die Eigenschaft, dass sie sich unter einer Zugspannung dehnen, da sich die Fasern wie eine Feder verhalten. Ferner kann sich eine Materialstruktur durch den Druckprozess verändern, was sich ebenfalls auf eine Dehnung der Druckbahn auswirken kann. Um die Zugspannung der Druckbahn in dem Druckbereich, die sich direkt auf die Fördergeschwindigkeit auswirkt, genau einzustellen und einzuhalten, ist daher eine dynamische Regelung vorteilhaft. Das vorgeschlagene Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass in Ausführungsformen des Verfahrens ein Fixpunkt der Druckbahn, das heißt eine Position zwischen den Walzen, an der die Fördergeschwindigkeit der Druckbahn konstant ist, frei wählbar ist.
Die Druckbahn wird von zwei angetriebenen Walzen in dem oder durch den Druckbereich gefördert. Der Druckbereich ist insbesondere durch einen Druckkopf bestimmt, der vorzugsweise über der Druckbahn angeordnet ist. Zwischen den zwei angetriebenen Walzen können beispielsweise nicht angetriebene Leitwalzen angeordnet sein, die einen Verlauf für die Druckbahn vorgeben. Beispielsweise kann die Druckbahn entlang eines ebenen oder auch eine gekrümmten, beispielsweise konvexen, Pfades verlaufen. Die Druckbahn umschlingt die erste und die zweite Walze entlang ihres jeweiligen Umfangs. Je größer die Umschlingung, umso größer ist eine Kraft, die von der Walze auf die Druckbahn (und umgekehrt) übertragen werden kann.
Der erste Betriebsparameter sowie der zweite Betriebsparameter sind beispielsweise die jeweilige Umfangsgeschwindigkeit der ersten oder der zweiten Walze. Die erste Walze und die zweite Walze sind beispielsweise jeweils durch einen Elektromotor angetrieben. Vorzugsweise sind die Walzen direkt angetrieben, es kann aber auch ein Getriebe vorgesehen sein. Eine Umfangsgeschwindigkeit der ersten Walze oder der zweiten Walze lässt sich direkt aus einer Drehzahl des Elektromotors, einem Durchmesser der jeweiligen Walze, sowie gegebenenfalls einer Getriebeübersetzung ermitteln. Da der Durchmesser der jeweiligen Walze sowie die Getriebeübersetzung bekannt sind, kann der erste und/oder zweite Betriebsparameter auch in Abhängigkeit eines von einem Motorgeber des jeweiligen Motors ausgegebenen Signals ermittelt werden.
Der erste Betriebsparameter und der zweite Betriebsparameter sind vorzugsweise ein Drehmoment, mit dem die erste Walze und die zweite Walze jeweils auf die Druckbahn einwirken. Der Zugistwert der Druckbahn kann dann beispielsweise in Abhängigkeit der Differenz aus dem ersten Betriebsparameter und dem zweiten Betriebsparameter ermittelt werden. Der Zugistwert entspricht beispielsweise einer momentanen Zugspannung in der Druckbahn zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze. Die momentane Zugspannung kann ortsabhängig sein, das heißt, dass diese nicht über den gesamten Bereich zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze konstant ist.
In Abhängigkeit des ermittelten Zugistwerts und einem vorbestimmten Zugsollwert wird ein Zugregelungssignal ermittelt. Wenn der Zugistwert dem Zugsollwert entspricht, ist das Zugregelungssignal null.
Das ermittelte Zugregelungssignal wird zum Regeln des ersten Motors und/oder des zweiten Motors verwendet. Der erste Motor und der zweite Motor sind beispielsweise geregelt, um eine bestimmte Drehfrequenz zu erreichen. Das Zugregelungssignal wird beispielsweise einem jeweiligen Regler zugeführt. Das Zugregelungssignal kann für den ersten Motor und den zweiten Motor insbesondere unterschiedlich sein.
Indem der jeweilige Motor mit dem Zugregelungssignal geregelt wird, wird vorteilhaft der vorbestimmte Zugsollwert der Druckbahn in dem Druckbereich eingestellt oder eingeregelt, ohne dass eine Messwalze benötigt wird. Hierdurch lässt sich ein besonders störungsarmer Betrieb sicherstellen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ferner ein erster Förderparameter der Druckbahn vor der ersten Walze und ein zweiter Förderparameter der Druckbahn nach der zweiten Walze erfasst. Der Zugistwert der Druckbahn wird in Abhängigkeit des erfassten ersten Förderparameters und des erfassten zweiten Förderparameters ermittelt.
Der erste Förderparameter ist beispielsweise ein Zugistwert der Druckbahn vor der ersten Walze. Vor der ersten Walze bezieht sich hierbei auf einen Punkt der Druckbahn, der in Förderrichtung der Druckbahn gesehen vor der ersten Walze liegt. Der erste Förderparameter kann auch eine Fördergeschwindigkeit der Druckbahn an oder bei der ersten Walze umfassen. Der zweite Förderparameter ist beispielsweise ein Zugistwert der Druckbahn nach der zweiten Walze. Nach der zweiten Walze bezieht sich hierbei auf einen Punkt der Druckbahn, der in Förderrichtung der Druckbahn gesehen nach der zweiten Walze liegt. Der zweite Förderparameter kann auch eine Fördergeschwindigkeit der Druckbahn an oder bei der zweiten Walze umfassen.
Der erste und/oder zweite Förderparameter kann beispielsweise vorgegeben oder vorbestimmt sein. Beispielsweise kann durch eine entsprechende Einrichtung vor der ersten Walze oder nach der zweiten Walze sichergestellt sein, dass der Zugistwert der Druckbahn jeweils einen bestimmten Wert aufweist, welchem dann beispielsweise der jeweilige vorbestimmte Förderparameter entsprichts. Alternativ kann der erste und/oder zweite Förderparameter auch mittels einer Messeinrichtung oder dergleichen erfasst werden, wobei die entsprechende Messeinrichtung vor der ersten Walze oder nach der zweiten Walze angeordnet ist, so dass sichergestellt ist, dass die Druckbahn zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze hiervon nicht beeinflusst wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Zugistwert der Druckbahn ausschließlich in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters, des erfassten ersten Förderparameters, des erfassten zweiten Betriebsparameters und des erfassten zweiten Förderparameters ermittelt.
Diese Ausführungsform schließt es aus, dass explizite Messvorrichtungen zum Ermitteln des Zugistwerts zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze verwendet werden. Daher ist das Verfahren vorteilhaft bei Druckmaschinen anwendbar, die keine solche Messeinrichtung aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Zugregelungssignal ferner in Abhängigkeit eines Materialparameters der Druckbahn ermittelt.
Der Zugistwert stellt sich insbesondere in Abhängigkeit verschiedener Materialparameter ein, die hiermit entsprechend berücksichtigt werden. Dies sind beispielsweise ein Elastizitätsmodul (E-Modul) und/oder eine Dehnung der Druckbahn. Die Zugregelung kann damit noch genauer arbeiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Zugregelungssignal ferner in Abhängigkeit eines geometrischen Parameters der Druckbahn ermittelt.
Der Zugistwert stellt sich insbesondere in Abhängigkeit der geometrischen Abmessungen, wie einer Dicke und/oder einer Breite, der Druckbahn ein, was hiermit entsprechend berücksichtigt wird. Die Zugregelung kann damit noch genauer arbeiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der erste Betriebsparameter und/oder der zweite Betriebsparameter ein Drehmoment, eine Drehfrequenz, eine Getriebeübersetzung, einen Walzendurchmesser, eine Umschlingung und/oder einen Reibwert.
Der erste Betriebsparameter bezieht sich hierbei auf die erste Walze, der zweite Betriebsparameter bezieht sich auf die zweite Walze. Der Walzendurchmesser, die Umschlingung und der Reibwert bestimmen insbesondere eine Kraftübertragung zwischen Walze und Druckbahn. Die Umschlingung gibt dabei beispielsweise an, welcher Anteil der jeweiligen Walze von der Druckbahn umschlungen ist. Die Umschlingung kann beispielsweise als ein Winkel angegeben werden. Der Reibwert bezieht sich insbesondere auf eine jeweilige Kombination einer Walze mit einem bestimmten Material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ferner ein Regeln des ersten Motors in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters und eines ersten Sollwerts, und ein Regeln des zweiten Motors in Abhängigkeit des erfassten zweiten Betriebsparameters und eines zweiten Sollwerts.
Der erste Sollwert und der zweite Sollwert sind beispielsweise eine Solldrehfrequenz. Hiermit kann eine bestimmte Fördergeschwindigkeit eingestellt werden. Der erste Sollwert und der zweite Sollwert werden vorzugsweise in Abhängigkeit einer vorbestimmten Fördergeschwindigkeit ermittelt. Ferner können der erste Förderparameter und der zweite Förderparameter berücksichtigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden der erste Motor und der zweite Motor in Abhängigkeit eines vorgebbaren Fixpunkts der Druckbahn geregelt.
Der Fixpunkt kann auch als Klemmstelle bezeichnet werden. Der Fixpunkt zeichnet sich dadurch aus, dass eine Fördergeschwindigkeit der Druckbahn an dem Fixpunkt durch die Regelung konstant gehalten wird. In dieser Ausführungsform kann der Fixpunkt frei gewählt werden. Beispielsweise kann dies durch die Vorgabe von Gewichtungsfaktoren erfolgen, mittels welchen der erste Förderparameter und/oder der zweite Förderparameter beaufschlagt werden.
Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des wie oben erläuterten Verfahrens veranlasst.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm-Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Regelungseinrichtung zur Zugregelung einer zwischen einer angetriebenen ersten Walze und einer angetriebenen zweiten Walze geförderten Druckbahn vorgeschlagen. Die Regelungseinrichtung umfasst einen ersten Motorregler zum Regeln des die erste Walze antreibenden ersten Motors, einen zweiten Motorregler zum Regeln des die zweite Walze antreibenden zweiten Motors, ein erstes Mittel zum Erfassen eines ersten Betriebsparameters der ersten Walze, ein zweites Mittel zum Erfassen eines zweiten Betriebsparameters der zweiten Walze und einen Zugregler zum Erzeugen eines Zugregelungssignals in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters, des erfassten zweiten Betriebsparameters und eines vorbestimmten Zugsollwerts. Der erste Motorregler ist zum Regeln des ersten Motors in Abhängigkeit des erzeugten Zugregelungssignals und/oder der zweite Motorregler ist zum Regeln des zweiten Motors in Abhängigkeit des erzeugten Zugregelungssignals eingerichtet.
Diese Regelungseinrichtung ist vorzugsweise zum Regeln einer Zugspannung einer Druckbahn gemäß dem Verfahren des ersten Aspekts eingerichtet, weshalb diese die dort beschriebenen Vorteile aufweist. Die Ausführungsformen des ersten Aspekts gelten entsprechend für die Regelungseinrichtung.
Die Regelungseinrichtung ist zumindest teilweise hardwaretechnisch implementiert, kann aber zumindest teilweise auch softwaretechnisch implementiert sein. Die Regelungseinrichtung kann als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Softwaretechnisch implementierte Teile sind beispielsweise als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführbares Objekt ausgebildet.
Der erste Motorregler, der zweite Motorregler sowie der Zugregler sind vorzugsweise als Proportional-Integral-Regler ausgeführt.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Regelungseinrichtung ferner einen Regler zum Ermitteln eines ersten Sollwerts und eines zweiten Sollwerts in Abhängigkeit eines vorbestimmten Sollwerts. Der erste Motorregler ist zum Regeln des ersten Motors in Abhängigkeit des ersten Sollwerts und der zweite Motorregler ist zum Regeln des zweiten Motors in Abhängigkeit des zweiten Sollwerts eingerichtet.
Der Regler ist vorzugsweise zum Einstellen einer Fördergeschwindigkeit der Druckbahn eingerichtet. Insofern ist der Regler dem Zugregler übergeordnet. Der vorbestimmte Sollwert betrifft insbesondere die Fördergeschwindigkeit. Der Regler ist beispielsweise als ein Proportional-Regler ausgeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Regelungseinrichtung umfasst diese ferner ein erstes Mittel zum Erfassen eines ersten Förderparameters und ein zweites Mittel zum Erfassen eines zweiten Förderparameters. Der Regler ist zum Ermitteln des ersten Sollwerts und des zweiten Sollwerts in Abhängigkeit des erfassten ersten Förderparameters und des erfassten zweiten Förderparameters eingerichtet.
Der erste und/oder der zweite Förderparameter sind beispielsweise eine tatsächliche Fördergeschwindigkeit der Druckbahn bei der ersten Walze oder der zweiten Walze. Insbesondere bezieht sich der erste Förderparameter auf einen Zugistwert der Druckbahn vor der ersten Walze und der zweite Förderparameter bezieht sich auf einen Zugistwert der Druckbahn nach der zweiten Walze. Bei dieser Ausführungsform lassen sich daher bestimmte dynamische Effekte, wie ein Schlupf zwischen der ersten und/oder der zweiten Walze und der Druckbahn, berücksichtigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Regelungseinrichtung ist der Regler zum Ermitteln des ersten Sollwerts und des zweiten Sollwerts ferner in Abhängigkeit eines vorgebbaren Fixpunkts der Druckbahn eingerichtet.
Der Fixpunkt kann auch als Klemmstelle bezeichnet werden. Der Fixpunkt zeichnet sich dadurch aus, dass eine Fördergeschwindigkeit der Druckbahn an dem Fixpunkt durch die Regelung konstant gehalten wird. In dieser Ausführungsform kann der Fixpunkt frei gewählt werden. Beispielsweise kann dies durch die Vorgabe von Gewichtungsfaktoren erfolgen, mittels welchen der erste Förderparameter und/oder der zweite Förderparameter beaufschlagt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt wird eine Druckbahnfördereinrichtung zum Fördern einer Druckbahn zwischen einer angetriebenen ersten Walze und einer angetriebenen zweiten Walze mit einer Regelungseinrichtung zur Zugregelung der Druckbahn nach dem zweiten Aspekt vorgeschlagen. Die Druckbahnfördereinrichtung umfasst einen die erste Walze antreibenden ersten Motor und einen die zweite Walze antreibenden zweiten Motor. Die Druckbahn ist zwischen der ersten Walze und der zweiten Walze frei von Zugspannungsmessvorrichtungen.
Die Druckbahnfördereinrichtung kann insbesondere als Bestandteil einer Bahndruckmaschine verwendet werden, vorzugsweise zum Fördern der Druckbahn in einem Druckbereich. Die Druckbahnfördereinrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass eine Zugspannung der Druckbahn ohne eine störende Messvorrichtung geregelt werden kann. Dies hat speziell bei Digitaldruckmaschinen mit einem digitalen Druckkopf den Vorteil, dass Störeinflüsse vermieden werden. Die Druckbahnfördereinrichtung kann insbesondere einfacher aufgebaut sein und kann günstiger hergestellt werden als herkömmliche Druckbahnfördereinrichtungen mit expliziter Zugspannungsmessvorrichtung.
Da die Druckbahnfördereinrichtung die Regelungseinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt aufweist, ist diese vorteilhaft nach dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt betreibbar, was die dort beschriebenen Vorteile mit sich bringt. Die Ausführungsformen des ersten und/oder zweiten Aspekts gelten entsprechend für die Druckbahnfördereinrichtung.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Zugregelung;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Druckbahnfördereinrichtung;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Regelungseinrichtung; und
Fig. 4 zeigt ein schematische Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Regelungseinrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Zugregelung einer Druckbahn 110 (siehe Fig. 2, 3 oder 4) in einem zwischen einer angetriebenen ersten Walze 120 und einer angetriebenen zweiten Walze 130 angeordneten Druckbereich 112. Eine beispielhafte Druckbahnfördereinrichtung 200 ist in der Fig. 2 dargestellt und wird weiter unten erläutert.
In einem ersten Schritt 10 wird ein erster Betriebsparameter P1 (siehe Fig. 3 oder 4) der ersten Walze 120 erfasst. Der Betriebsparameter P1 ist beispielsweise eine aktuelle Drehfrequenz eines die erste Walze 120 antreibenden Motors M1. In einem zweiten Schritt 20 wird ein zweiter Betriebsparameter P2 der zweiten Walze 130 erfasst. Der Betriebsparameter P2 ist beispielsweise eine aktuelle Drehfrequenz eines die zweite Walze 130 antreibenden Motors M2. Die Motoren M1, M2 sind insbesondere Elektromotoren. Zum Regeln der Elektromotoren M1, M2 weisen diese beispielsweise jeweils einen Motorgeber auf, der insbesondere die jeweilige Drehfrequenz erfasst und an einen jeweiligen Motorregler R1, R2 (siehe Fig. 3 oder 4) ausgibt. Sofern die Elektromotoren M1, M2 die jeweilige Walze 120, 130 direkt antreiben, entspricht die Drehfrequenz des jeweiligen Motors M1, M2 auch der Drehfrequenz v1, v2 (siehe Fig. 2) der jeweiligen Walze 120, 130. Sofern die Motoren M1, M2 die jeweilige Walze 120, 130 über ein Getriebe antreiben, ist hierbei eine jeweilige Getriebeübersetzung zu berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich zu der Drehfrequenz kann insbesondere ein jeweiliges Drehmoment erfasst werden.
In einem dritten Schritt 30 wird ein Zugistwert der Druckbahn 110 in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters P1 und des erfassten zweiten Betriebsparameters P2 ermittelt. Der Zugistwert lässt sich insbesondere aus einer Differenz der Drehmomente, mit denen die erste Walze 120 und die zweite Walze 130 auf die Druckbahn 110 einwirken, ermitteln. Materialparameter sowie geometrische Parameter der Druckbahn 110 werden hierbei vorzugsweise berücksichtigt.
In einem vierten Schritt 40 wird ein Zugregelungssignal Zr in Abhängigkeit eines vorbestimmten Zugsollwerts Zs und des ermittelten Zugistwerts ermittelt. Das Zugregelungssignal Zr dienst insbesondere zum Einstellen oder Einregeln der Motoren M1, M2 so dass die Druckbahn 110 zwischen der ersten Walze 120 und der zweiten Walze 130 mit dem Zugsollwert gefördert wird. Der vorbestimmte Zugsollwert Zs kann insbesondere von außen vorgegeben werden. Vorzugsweise wird der vorbestimmte Zugsollwert in Abhängigkeit einer Fördergeschwindigkeit und/oder eines Materials der Druckbahn bestimmt.
In einem fünften Schritt 50 wird der erste Motor M1 und/oder der zweite Motor M2 in Abhängigkeit des ermittelten Zugregelungssignals Zr geregelt. Vorzugsweise werden der erste Motor M1 und der zweite Motor M2 von einem jeweiligen Motorregler R1, R2 zum Einstellen einer bestimmten Fördergeschwindigkeit der Druckbahn 110 geregelt. Das Zugregelungssignal Zr wird insofern zusätzlich wenigstens einem Motorregler R1, R2 zugeführt. Dieser Motorregler R1, R2 regelt dann den jeweiligen Motor M1, M2 entsprechend. In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Regelungseinrichtung 100 gezeigt, bei der nur der zweite Motor M2 in Abhängigkeit des Zugregelungssignals Zr geregelt wird. In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Regelungseinrichtung 100 gezeigt, bei der beide Motoren M1, M2 in Abhängigkeit des Zugregelungssignals Zr geregelt werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Druckbahnfördereinrichtung 200. Die Druckbahnfördereinrichtung 200 weist insbesondere eine Regelungseinrichtung 100 auf, welche das anhand der Fig. 1 erläuterte Verfahren zur Regelung der Motoren M1, M2 verwendet. Ausführungsbeispiele für einen Aufbau der Regelungseinrichtung 100 sind in den Fig. 3 und 4 gezeigt und werden weiter unten erläutert.
Die Druckbahnfördereinrichtung 200 ist zum Fördern einer Druckbahn 110 in oder durch einen Druckbereich 112, der zwischen einer ersten Walze 120 und einer zweiten Walze 130 angeordnet ist, eingerichtet. Die Druckbahnfördereinrichtung 200 ist beispielsweise ein Bestandteil einer größeren Druckmaschine. Der Druckbereich 112 ist insbesondere durch die Anordnung eines Druckkopfs 140 bestimmt. Der Druckkopf 140 ist dazu eingerichtet, die Druckbahn 110 in dem Druckbereich 112 zu bedrucken.
Die erste Walze 120 wird durch einen ersten Motor M1 angetrieben und die zweite Walze 130 wird durch einen zweiten Motor M2 angetrieben. Die erste Walze 120 kann auch als Zuführwalze, die zweite Walze 130 kann auch als Abführwalze bezeichnet werden. Beide Walzen 120, 130 haben vorzugsweise einen gleichen Durchmesser, der hier beispielsweise 30 cm beträgt. Beispielsweise wird die Druckbahn 110 mit einer Fördergeschwindigkeit im Bereich von 80 - 160 m/min gefördert. Dies entspricht einer Drehfrequenz von etwa 85 - 170 U/min. Die Walzen 120, 130 sind von der Druckbahn 110 ausreichend stark umschlungen, so dass eine effektive Kraftübertragung von einer jeweiligen Walze 120, 130 auf die Druckbahn 110 stattfinden kann. Zwischen der ersten Walze 120 und der zweiten Walze 130, sind in diesem Beispiel fünf Leitwalzen 150 angeordnet, wobei aus Gründen der Übersicht nur eine der Leitwalzen 150 mit einem Bezugszeichen gekennzeichnet ist. Die Leitwalzen 150 sind insbesondere im in dem Druckbereich 112 angeordnet. Die Leitwalzen 150 stützen die Druckbahn 110 und stellen einen bestimmten Verlauf dieser sicher. Die Leitwalzen 150 sind vorzugsweise sehr leichtgängig gelagert und drehen sich mit der Bewegung der Druckbahn 110 mit. Die Leitwalzen 150 sind nicht angetrieben.
Die Regelungseinrichtung 100 regelt die Motoren M1, M2 in Abhängigkeit von erfassten Betriebsparametern P1, P2 der ersten Walze 120 und der zweiten Walze 130, sowie in Abhängigkeit eines vorbestimmten Zugsollwerts Zs, der von außen vorgegeben wird. Die Regelungseinrichtung 100 gibt ein entsprechendes Regelsignal RM1 and den ersten Motor M1 aus und gibt eine entsprechendes Regelsignal RM2 an den zweiten Motor M2 aus. Der erste Motor M1 und der zweite Motor M2 werden so geregelt, dass die erste Walze sich mit einer Drehfrequenz v1 dreht und die Druckbahn 110 fördert und dass die zweite Walze 130 sich mit einer Drehfrequenz v2 dreht und die Druckbahn 110 fördert. Ferner wird durch diese Regelung erreicht, dass die Zugspannung der Druckbahn 110 gemäß dem vorbestimmten Zugsollwert Zs geregelt wird. Die Drehfrequenzen v1, v2 der ersten Walze 120 und der zweiten Walze 130 können dabei insbesondere unterschiedlich sein, beispielsweise um eine Dehnung der Druckbahn 110 zwischen der ersten Walze 120 und der zweiten Walze 130 zu berücksichtigen.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels einer Regelungseinrichtung 100, die beispielsweise in der Druckbahnfördereinrichtung 200 der Fig. 2 verwendet werden kann. Die Regelungseinrichtung 100 ist insbesondere zum Durchführen des anhand der Fig. 1 erläuterten Verfahrens eingerichtet.
Die Regelungseinrichtung 100 umfasst in diesem Beispiel vier Regler: einen ersten Motorregler R1, einen zweiten Motorregler R2, einen Zugregler RZ und einen Regler R0, der insbesondere zur übergeordneten Lageregelung, beispielsweise das Einregeln auf eine vorbestimmte Fördergeschwindigkeit, eingerichtet ist. Die beiden Motorregler R1, R2 und der Zugregler RZ sind beispielsweise als Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) ausgebildet, der Regler R0 ist beispielsweise als Proportional-Regler (P-Regler) ausgebildet.
Der Regler R0 empfängt einen von außen vorgegebenen Sollwert vs für die Fördergeschwindigkeit. In Abhängigkeit des Sollwerts vs gibt der Regler R0 einen ersten Sollwert S1 an den ersten Motorregler R1 und einen zweiten Sollwert S2 an den zweiten Motorregler R2 aus. Die Motoren M1, M2 weisen jeweils einen Motorgeber auf, welcher zur Erfassung eines Motorparameters zur Regelung des jeweiligen Motors M1, M2 dient. Aus dem jeweiligen Motorparameter lässt sich in Abhängigkeit des konkreten Aufbaus der ersten Walze 120 und der zweiten Walze 130 ein Betriebsparameter P1, P2 der jeweiligen Walze 120, 130 ermitteln. Der Motorregler R1 ermittelt in Abhängigkeit des Parameters P1 und des Sollwerts S1 ein Regelungssignal RM1, mittels welchem der erste Motor M1 geregelt wird. Das Regelungssignal RM1 wird ferner dem Zugregler RZ zugeführt.
Der Zugregler RZ ermittelt in Abhängigkeit des Regelungssignals RM1, eines vorbestimmten Zugsollwerts Zs und einem von dem zweiten Motoregler R2 ermittelten Regelungssignal RM2 zum Regeln des zweiten Motors M2 ein Zugregelungssignal Zr. Es ist anzumerken, dass der Zugregler RZ alternativ oder zusätzlich die Betriebsparameter P1, P2 der ersten Walze 120 sowie der zweiten Walze 130 direkt zur Zugregelung verwendet. Vorliegend wird mit dem Zugregelungssignal Zr nur der zweite Motor M2 geregelt, weshalb das Zugregelungssignal Zr nur dem zweiten Motorregler R2 als Eingangssignal zugeführt wird. Der Motorregler R2 ermittelt somit in Abhängigkeit des Parameters P2, des Sollwerts S2 und des Zugregelungssignals Zr das Regelungssignal RM2, mittels welchem der zweite Motor M2 geregelt wird.
Der Zugregler RZ wirkt in diesem Ausführungsbeispiel daher nur auf den Motor M2 ein, indem dem Motorregler R2 ein zusätzlicher, von den Ist-Bedingungen und dem vorbestimmten Zugsollwert Zs abhängiger, Drehzahlsollwert zugeführt wird. Der Bahnzug wird somit durch eine Drehzahländerung der Abführwalze 130 eingestellt. Die Zuführwalze 120 stellt damit einen Fixpunkt für die Bahnförderung dar. Man kann auch sagen, die Klemmstelle der Druckbahn 110 befindet sich an der ersten Walze 120.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Regelungseinrichtung 100, die beispielsweise in der Druckbahnfördereinrichtung 200 der Fig. 2 verwendet werden kann. Die Regelungseinrichtung 100 ist insbesondere zum Durchführen des anhand der Fig. 1 erläuterten Verfahrens eingerichtet.
Die hier dargestellte Regelungseinrichtung 100 hat alle anhand der Fig. 3 erläuterten Merkmale, wobei verschiedene weitere Einflussfaktoren zusätzlich berücksichtigt werden können. Die Regelungseinrichtung 100 ist damit etwas komplexer aufgebaut, aber zugleich flexibler einsetzbar als die in der Fig. 3 gezeigte.
Ein erster Unterschied ist, dass sowohl der erste Motorregler R1 als auch der zweite Motorregler R2 in Abhängigkeit des Zugregelungssignals Zr regeln. Ferner ist an der ersten Walze 120 ein Mittel 122 zum Erfassen eines ersten Förderparameters f1, insbesondere einer aktuellen Fördergeschwindigkeit und/oder eines Zugistwerts, der Druckbahn 110 bei oder vor der ersten Walze 120 angeordnet. Weiterhin ist an der zweiten Walze 130 ein Mittel 132 zum Erfassen eines zweiten Förderparameters f2, insbesondere einer aktuellen Fördergeschwindigkeit und/oder eines Zugistwerts, der Druckbahn 110 bei oder nach der zweiten Walze 130 angeordnet. Dieser Aufbau ist vorteilhaft, da beispielsweise unterschiedliche Materialdicken der Druckbahn 110, die sich direkt auf die Fördergeschwindigkeit auswirken kann, berücksichtigt werden. Ferner kann ein Schlupf zwischen einer der Walzen 120, 130 und der Druckbahn 110 sowie ein von weiteren Faktoren beeinflusstes dynamisches Verhalten der Druckbahn 110, wie eine Dehnung in Abhängigkeit des Druckmotivs, in dieser Ausführungsform berücksichtigt werden.
Der Regler R0 ermittelt hierbei einen Sollwert S1 für den ersten Motorregler R1 und einen Sollwert S2 für den zweiten Motorregler R2 in Abhängigkeit der Förderparameter f1', f2', wobei diese den mit einem Gewichtungsfaktor u1, u2 beaufschlagten Förderparametern f1, f2 entsprechen. Durch die Gewichtungsfaktoren u1, u2 lässt sich die Klemmstelle oder der Fixpunkt der Druckbahn 110, deren Lage durch den Regler R0 geregelt wird, flexibel zwischen den beiden Walzen 120, 130 definieren. Vorzugsweise ist u1 + u2 = 1. Für u1 = u2 = 0,5 ist die Klemmstelle genau in der Mitte zwischen den beiden Walzen 120, 130.
Der Zugregler RZ ermittelt in diesem Beispiel ein Zugregelungssignal Zr, das dem ersten Motorregler R1 unter Berücksichtigung eines Gewichtungsfaktors g1 als Zugregelungssignal Zr1 zugeführt wird, und das dem zweiten Motorregler R2 unter Berücksichtigung eines Gewichtungsfaktors g2 als Zugregelungssignal Zr2 zugeführt wird. Durch die Gewichtungsfaktoren g1, g2 kann in die Zugregelung eingegriffen werden. Vorzugsweise werden die Gewichtungsfaktoren so gewählt, dass g2 = u1 und g1 = u2 gilt.
Als Eingangssignale erhält der Zugregler RZ vorliegend die Regelungssignale RM1', RM2', die den durch die Gewichtungsfaktoren w1, w2 beaufschlagten Regelungssignalen RM1, RM2 entsprechen. Die Gewichtungsfaktoren w1, w2 erlauben es, eine Getriebeübersetzung, mittels der der erste Motor M1 die erste Walze 120 oder mittels der der zweite Motor M2 die zweite Walze 130 antreibt, zu berücksichtigen. Bei direkt angetriebenen Walzen ist w1 = w2 = 1.
Wenn man u1 = 1, u2 = 0, g1 = 0, g2 = 1, w1 = w2 = 1 setzt, entspricht die Regelung durch die dargestellte Regelungseinrichtung 100 derjenigen der in der Fig. 3 dargestellten.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar.

Bezugszeichenliste

10: Verfahrensschritt
20: Verfahrensschritt
30: Verfahrensschritt
40: Verfahrensschritt
50: Verfahrensschritt
100: Regelungseinrichtung
110: Druckbahn
112: Druckbereich
120: erste Walze
122: Mittel
130: zweite Walze
132: Mittel
140: Druckkopf
150: Leitwalze
200: Druckbahnfördereinrichtung

f1: Förderparameter
f1': Förderparameter
f2: Förderparameter
f2': Förderparameter
g1: Gewichtungswert
g2: Gewichtungswert
M1: Motor
M2: Motor
P1: Parameter
P2: Parameter
R0: Regler
R1: Motorregler
R2: Motorregler
RM1: Regelungssignal
RM1': Regelungssignal
RM2: Regelungssignal
RM2': Regelungssignal
RZ: Zugregler
S1: Sollwert
S2: Sollwert
u1: Gewichtungswert
u2: Gewichtungswert
v1: Drehfrequenz
v2: Drehfrequenz
vs: Sollwert
w1: Gewichtungswert
w2: Gewichtungswert
Zr: Zugregelungssignal
Zr1: Zugregelungssignal
Zr2: Zugregelungssignal
Zs: Zugsollwert

Claims

Verfahren zur Zugregelung einer zwischen einer angetriebenen ersten Walze (120) und einer angetriebenen zweiten Walze (130) geförderten Druckbahn (110), umfassend:
Erfassen (10) eines ersten Betriebsparameters (P1) der ersten Walze (120),

Erfassen (20) eines zweiten Betriebsparameters (P2) der zweiten Walze (130),

Ermitteln (30) eines Zugistwerts der Druckbahn (110) in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters (P1) und des erfassten zweiten Betriebsparameters (P2),

Ermitteln (40) eines Zugregelungssignals (Zr) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Zugsollwerts (Zs) und des ermittelten Zugistwerts, und

Regeln (50) eines die erste Walze (120) antreibenden ersten Motors (M1) und/oder eines die zweite Walze (130) antreibenden zweiten Motors (M2) in Abhängigkeit des ermittelten Zugregelungssignals (Zr).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner ein erster Förderparameter (f1) der Druckbahn (110) vor der ersten Walze (120) und ein zweiter Förderparameter (f2) der Druckbahn (110) nach der zweiten Walze (130) erfasst werden und der Zugistwert der Druckbahn (110) in Abhängigkeit des erfassten ersten Förderparameters (f1) und des erfassten zweiten Förderparameters (f2) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zugistwert der Druckbahn (110) ausschließlich in Abhängigkeit des erfassten ersten Förderparameters (f1), des erfassten ersten Betriebsparameters (P1), des erfassten zweiten Betriebsparameters (P2) und des erfassten zweiten Förderparameters (f2) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zugregelungssignal (Zr) ferner in Abhängigkeit eines Materialparameters der Druckbahn (110) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Zugregelungssignal (Zr) ferner in Abhängigkeit eines geometrischen Parameters der Druckbahn (110) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Betriebsparameter (P1) und/oder der zweite Betriebsparameter (P2) ein Drehmoment, eine Drehfrequenz, eine Getriebeübersetzung, einen Walzendurchmesser, eine Umschlingung und/oder einen Reibwert umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend:
Regeln des ersten Motors (M1) in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters (P1) und eines ersten Sollwerts (S1), und

Regeln des zweiten Motors (M2) in Abhängigkeit des erfassten zweiten Betriebsparameters (P2) und eines zweiten Sollwerts (S2).
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der erste Motor (M1) und der zweite Motor (M2) in Abhängigkeit eines vorgebbaren Fixpunkts der Druckbahn (110) geregelt werden.
Computerprogrammprodukt, welches auf einer programmgesteuerten Einrichtung die Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 - 8 veranlasst.
Regelungseinrichtung (100) zur Zugregelung einer zwischen einer angetriebenen ersten Walze (120) und einer angetriebenen zweiten Walze (130) geförderten Druckbahn (110), umfassend:
einen ersten Motorregler (R1) zum Regeln des die erste Walze (120) antreibenden ersten Motors (M1),

einen zweiten Motorregler (R2) zum Regeln des die zweite Walze (130) antreibenden zweiten Motors (M2),

ein erstes Mittel zum Erfassen eines ersten Betriebsparameters (P1) der ersten Walze (120),

ein zweites Mittel zum Erfassen eines zweiten Betriebsparameters (P2) der zweiten Walze (130),

einen Zugregler (RZ) zum Erzeugen eines Zugregelungssignals (Zr) in Abhängigkeit des erfassten ersten Betriebsparameters (P1), des erfassten zweiten Betriebsparameters (P2) und eines vorbestimmten Zugsollwerts (Zs), wobei

der erste Motorregler (R1) zum Regeln des ersten Motors (M1) in Abhängigkeit des erzeugten Zugregelungssignals (Zr) und/oder der zweite Motorregler (R2) zum Regeln des zweiten Motors (M2) in Abhängigkeit des erzeugten Zugregelungssignals (Zr) eingerichtet ist.
Regelungseinrichtung (100) nach Anspruch 10, ferner aufweisend einen Regler (R0) zum Ermitteln eines ersten Sollwerts (S1) und eines zweiten Sollwerts (S2) in Abhängigkeit eines vorbestimmten Sollwerts (vs), wobei der erste Motorregler (R1) zum Regeln des ersten Motors (M1) in Abhängigkeit des ersten Sollwerts (S1) und der zweite Motorregler (R2) zum Regeln des zweiten Motors (M2) in Abhängigkeit des zweiten Sollwerts (S2) eingerichtet ist.
Regelungseinrichtung (100) nach Anspruch 11, ferner aufweisend
ein erstes Mittel (122) zum Erfassen eines ersten Förderparameters (f1) und
ein zweites Mittel (132) zum Erfassen eines zweiten Förderparameters (f2), wobei
der Regler (R0) zum Ermitteln des ersten Sollwerts (S1) und des zweiten Sollwerts (S2) in Abhängigkeit des erfassten ersten Förderparameters (f1) und des erfassten zweiten Förderparameters (f2) eingerichtet ist.
Regelungseinrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (R0) zum Ermitteln des ersten Sollwerts (S1) und des zweiten Sollwerts (S2) ferner in Abhängigkeit eines vorgebbaren Fixpunkts der Druckbahn (110) eingerichtet ist.
Druckbahnfördereinrichtung (200) zum Fördern einer Druckbahn (110) zwischen einer angetriebenen ersten Walze (120) und einer angetriebenen zweiten Walze (130) mit einer Regelungseinrichtung (100) zur Zugregelung der Druckbahn (110) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, umfassend
einen die erste Walze (120) antreibenden ersten Motor (M1),
einen die zweite Walze (130) antreibenden zweiten Motor (M2), wobei
die Druckbahn (110) zwischen der ersten Walze (120) und der zweiten Walze (130) frei von Zugspannungsmessvorrichtungen ist.