DE10027442B4

DE10027442B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Bahnrissen

Info

Publication number: DE10027442B4
Application number: DE10027442A
Authority: DE
Inventors: Robert Kersch; Harald Pecher; Bernhard Feller
Original assignee: MAN Roland Druckmaschinen AG
Current assignee: Manroland Web Systems GmbH
Priority date: 2000-06-02
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2005-12-01
Anticipated expiration: 2020-06-03
Also published as: CA2349641C; GB2362854B; GB0113393D0; DE10027442A1; JP3501777B2; GB2362854A; JP2002019086A; CA2349641A1; US6604661B2; US20020008129A1

Abstract

Verfahren zur Detektion von Bahnrissen in Rollenrotationsdruckmaschinen mit mehreren, hintereinander angeordneten Arbeitseinheiten (2–7), deren direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkende Organe (8,9,10) synchron antreibbar sind, wobei das Drehmoment an wenigstens einem direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkenden Organ (8,9,10) jeder Arbeitseinheit (2–7) laufend überwacht wird und wobei aus dem Auftreten einer sprunghaften Drehmoment-Änderung in wenigstens einer Arbeitseinheit (2–7) ein Signal (18) für einen Bahnriss abgeleitet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion von Bahnrissen in Rollenrotationsdruckmaschinen mit mehreren, hintereinander angeordneten Arbeitseinheiten, deren direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn zusammenwirkende Organe synchron antreibbar sind.

Bisher werden zur Detektion von Bahnrissen sogenannte Bahnreiß-Schalter eingesetzt. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen um optische Sensoren in Form von Lichtschranken, die im Falle einer unzulässigen Auslenkung eines zugeordneten Bereichs der Bedruckstoffbahn ein Signal geben. Dies beruht auf der Feststellung, dass die Bedruckstoffbahn im Falle eines Bahnrisses spannungslos wird und die normale Transportebene verläßt. Um dies zu unterstützen, sind den optischen Sensoren vielfach Blasdüsen zugeordnet, durch die die Auslenkung der im Falle eines Bahnrisses spannungslos gewordenen Bedruckstoffbahn beschleunigt wird.

Die Bereitstellung und Montage der genannten Bahnreiß-Schalter erfordert einen vergleichsweise großen Aufwand. Da die Optik der Lichtschranken durch Verstaubung und Verschmutzung beeinträchtigt werden kann, ist auch ein hoher Überwachungs- und Wartungsaufwand erforderlich, um eine zuverlässige Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Außerdem benötigen die bekannten Anordnungen je nach Standort eine unterschiedlich lange Zeit zur Detektion eines Bahnrisses.

Aus der DE 196 00 110 A1 ist es bekannt, in einer Rollenrotationsdruckmaschine mit mehreren einzeln und synchronisiert angetriebenen Druckeinheiten die Umfangsgeschwindigkeitsdifferenz von Zylindern ständig zu überwachen, um bei Abweichungen auf einen Bahnriss schließen zu können.

Hiervon ausgehend ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art mit einfachen und kostengünstigen Mitteln so zu verbessern, dass eine hohe Zuverlässigkeit und kurze Reaktionszeiten gewährleistet sind.

Die verfahrensmäßige Lösung ist im Anspruch 1, die vorrichtungsmäßige Lösung im Anspruch 6 angegeben.

Gemäß der erfindungsgemäßen Verfahrensanweisung wird das Drehmoment an wenigstens einem direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn zusammenwirkenden Organ jeder Arbeitseinheit laufend überwacht und aus dem Auftreten einer sprunghaften Drehmomentänderung am überwachten Organ wenigstens einer Arbeitseinheit ein Signal für einen Bahnriss abgeleitet. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Drehmoment-Überwachungseinrichtung vorgesehen, die Eingänge für das Drehmoment an wenigstens einem direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn zusammenwirkenden Organ jeder Arbeitseinheit entsprechende Signale aufweist und die beim Auftreten einer sprunghaften Drehmomentänderung an wenigstens einem überwachten Organ ein einem Bahnriss zugeordnetes Ausgangssignal erzeugt.

Die vorliegende Erfindung kommt in vorteilhafter Weise ohne Sensoren aus, wodurch die hiermit verbundenen Nachteile vermieden werden. Die Erfindung nutzt vielmehr den im Falle eines Bahnrisses charakteristischen Momentenverlauf. Dem liegt die Überlegung zu Grunde, dass sich, solange die Papierbahn keinen Riss aufweist, die vor und hinter einem von der Bedruckstoffbahn durchlaufenen Walzen- bzw. Zylinderspalt wirksamen Bahnkräfte aufheben. Die Antriebseinrichtungen leisten dabei nur die Prozess- und Walkmomente. Im Falle eines Bahnrisses entfällt die Bahnkraft in der einen oder anderen Richtung, so dass sich die Bahnkräfte bezüglich eines dem Bahnriss benachbarten Walzen- bzw. Zylinderspalts nicht mehr aufheben und ein zusätzliches Moment auf die zugeordnete Antriebseinrichtung wirkt, welches sich als sprunghafte Änderung bemerkbar macht, die als Bahnriss interpretiert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist dabei darin zu sehen, dass die sprunghafte Drehmomentänderung an einem überwachten Organ gleichzeitig auch einen Hinweis auf die Stelle des Bahnrisses in der Nachbarschaft dieses Organs ergibt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Drehmomentüberwachung auch zur Bewerkstelligung eines Überlastschutzes genutzt werden kann.

Die sprunghafte Drehmomentänderung tritt an zwei die Stelle des Bahnrisses flankierenden Arbeitseinheiten mit auf der Bedruckstoffbahn abrollenden Organen gleichzeitig auf, wobei sich an der bezüglich des Bahnrisses hinteren Arbeitseinheit ein Drehmomentanstieg und an der des Bahnrisses vorderen Arbeitseinheit ein Drehmomentabfall ergeben. Zweckmäßig kann daher aus dem gleichzeitigen Auftreten gegensinniger Drehmomentänderungen an zwei zu aufeinander folgenden Arbeitseinheiten gehörenden, direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn zusammenwirkenden Organen ein Signal für einen Bahnriss abgeleitet werden. Hierdurch ist es auf höchst einfache Weise möglich, den für einen Bahnriss charakteristischen Momentenverlauf von auf andere Störungen, wie Kanalschläge, Falten in der Papierbahn etc. zurückzuführenden Momentenänderungen zu unterscheiden und damit eine besonders hohe Sicherheit zu erreichen.

Vorteilhaft kann bei Rollenrotationsdruckmaschinen, bei denen jede Arbeitseinheit, die auf der Bedruckstoffbahn abrollende Organe aufweist und der jeweils wenigstens ein Motor zugeordnet ist, das von einem Motor jeder derartigen Arbeitseinheit geleistete Drehmoment laufend überwacht werden. Hierbei ergeben sich automatisch mit dem Drehmoment korrelierende, elektrische Größen, was die Signalverarbeitung erleichtert.

In weiterer Fortbildung der übergeordneten Maßnahmen kann bei einer Rollenrotationsdruckmaschine mit Einzelantrieb der auf der Bedruckstoffbahn abrollenden Organe das von einem einem direkt am Bahntransport beteiligten Organ zugeordneten Motor geleistete Drehmoment laufend überwacht werden. Hierbei tritt die sprunghafte Drehmomentänderung besonders deutlich in Erscheinung, was die Überwachung erleichtert und die Erzielung einer hohen Sicherheit gewährleistet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Fortbildungen sind in den restlichen Unteransprüchen angegeben und aus der nachstehenden Beispielsbeschreibung an Hand der Zeichnung näher entnehmbar.
In der nachstehend beschriebenen Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer Rollenrotationsdruckmaschine mit erfindungsgemäßer Detektionsvorrichtung,
2 einen Ausschnitt aus einer Rollenrotationsdruckmaschine mit gerissener Bedruckstoffbahn und
3 den Momentenverlauf an den mit der Bedruckstoffbahn zusammenwirkenden Zylindern der Anordnung gemäß 2.
Die der 1 zu Grunde liegende Rollenrotationsdruckmaschine enthält mehrere, entlang des Wegs der Bedruckstoffbahn 1 angeordnete, mit einen von der Bedruckstoffbahn 1 durchlaufenen Spalt bildenden und dementsprechend direkt am Bahntransport beteiligten Organen versehene Arbeitseinheiten in Form eines Rollenträgers 2, vier jeweils ein Doppeldruckwerk enthaltenden Druckeinheiten 3, 4, 5, 6 und eines Kühlwalzenständers 7. Der Rollenträger 2 enthält angetriebene Transportwalzen 8, zwischen denen die Bedruckstoffbahn 1 geklemmt wird. Die Druckeinheiten 3 bis 6 enthalten aufeinander abrollende, angetriebene Übertragungszylinder 9, zwischen denen die Bedruckstoffbahn 1 hindurchgeführt wird. Der Kühlwalzenständer 7 enthält von der Bedruckstoffbahn 1 umschlungene, angetriebene Kühlwalzen 10. Zwischen der letzten Druckeinheit 6 und dem Kühlwalzenständer 7 ist ein Trockner 11 angeordnet, der keine am Bahntransport beteiligten Organe enthält.
Zur Bewerktstelligung des Antriebs der am Bahntransport beteiligten Organe der Arbeitseinheiten 2 bis 7 sind Antriebsmotoren 12 vorgesehen. Dabei kann es sich um den am Bahntransport beteiligten Organen in Form der Zugwalzen 8, Übertragungszylinder 9 und Kühlwalzen 10 zugeordnete Einzelmotoren handeln, von denen in 1 zur Vereinfachung der Darstellung pro Arbeitseinheit lediglich ein Motor 12 dargestellt ist. Es wäre aber auch denkbar, jeder Arbeitseinheit, die angetriebene, mit der Bedruckstoffbahn zusammenwirkende Organe enthält, jeweils einen Motor der bei 12 angedeuteten Art zuzuordnen.
In jedem Fall sind sämtliche Motoren 12 durch Drehzahl- und/oder Drehwinkelregelung synchronisiert. Hierzu sind den Motoren 12 Regler 13 zugeordnet, wobei wenigstens eine von einem ersten Regler 13 erzeugte Führungsgröße den nachfolgenden Reglern 13 vorgegeben wird. Hierdurch ergibt sich eine Kaskadenschaltung mit hoher Zuverlässigkeit.
Während des normalen, störungsfreien Betriebs heben sich die vor und hinter einer Arbeitseinheit mit angetriebenen, am Bahntransport zusammenwirkenden Organen wirkenden Bahnkräfte auf, wie in 2 links bezüglich einer Druckeinheit I durch von der Druckeinheit I weggerichtete, gleich große Kraftpfeile 14 angedeutet ist. Reißt die Bedruckstoffbahn 1, wie in 2 im Bereich zwischen den Druckeinheiten II, III angedeutet ist, heben sich die Bahnkräfte an den dem Riss benachbarten Arbeitseinheiten, hier II, III, nicht mehr auf, wie die von der Druckeinheit II rückwärts und von der Druckeinheit III vorwärts gerichteten Kraftpfeile 15 erkennen lassen, denen keine zum Bahnriss hinweisenden Kraftpfeile gegenüberstehen.
Im ersten Fall mit Kraftausgleich (2 links) leisten die Antriebseinrichtungen der mit der Bedruckstoffbahn 1 zusammenwirkenden Organe nur die Prozess- und Walkmomente. Im zweiten Fall ohne Kraftausgleich (2 rechts) wirkt auf die mit der Bedruckstoffbahn 1 zusammenwirkenden Organe ein zusätzliches, durch die Bedruckstoffbahn 1 bewirktes Moment. Hierdurch wird eine sprunghafte Änderung des aktuellen Moments bewirkt, die als Bahnriss interpretiert werden kann.
Die 3 zeigt den Momentenverlauf an den Übertragungszylindern 9 der der 2 zu Grunde liegenden Druckeinheiten I, II, III über der Zeit. Beim Zeitpunkt T soll sich im Bereich zwischen den Druckeinheiten II, III ein Bahnriss ereignen. Das an den Übertragungszylindern 9 der Druckeinheit I wirkende Moment M_I zeigt einen etwa konstanten Verlauf auch über den Zeitpunkt T hinaus. Das an den Übertragungszylindern 9 der stromaufwärts vom Bahnriss sich befindenden Druckeinheit II wirkende Moment M_II und das an den Übertragungszylindern 9 der stromabwärts vom Bahnriss sich befindenden Druckeinheit III wirkende Moment M_III zeigen ausgehend von einem ebenfalls konstanten Momentenverlauf im Zeitpunkt T eine sprunghafte Änderung. Das Moment M_II steigt infolge der stromaufwärts gerichteten Bahnkraft steil. Das Moment M_III fällt infolge der stromabwärts gerichteten Bahnkraft steil ab und steigt anschließend nochmals leicht an, jedoch nicht bis zur ursprünglichen Höhe. Diese gleichzeitige, gegensinnige Änderung der Momente M_II und M_III ist ein besonders zuverlässiges Indiz für einen Bahnriss, wobei gleichzeitig die örtliche Position des Bahnrisses, hier im Bereich zwischen den Druckeinheiten II, III, erkannt werden kann.
Zur Schaffung einer zuverlässigen, mit der vorstehend gezeigten Drehmomentänderung arbeitenden Bahnriss-Detektionsvorrichtung wird das aktuelle Drehmoment der Antriebsmotoren 12 ermittelt und überwacht. Hierzu ist, wie in 1 angedeutet ist, eine Drehmoment-Überwachungseinrichtung 16 vorgesehen, die mit den Motoren 12 bzw. deren Reglern 13 zugeordneten Eingängen 17 für ein mit dem jeweiligen aktuellen Drehmoment korrelierendes Signal versehen ist. Dabei kann es sich zweckmäßig um ein in den Reglern 13 zum Zwecke der Drehwinkel und Drehzahlregelung ohnehin anfallendes Signal handeln. Zweckmäßig finden dabei das aktuelle Drehmoment anzeigende, elektrische Signale Verwendung. Die Drehmoment-Überwachungseinrichtung 16 ist so ausgebildet, dass sie beim Auftreten einer der 3 zu Grunde liegenden, sprunghaften Änderung des überwachten Drehmoments an einem Motor 12 bzw. vorzugsweise beim gleichzeitigen Auftreten gegensinniger Änderungen des überwachten Drehmoments von zwei Motoren 12 aufeinanderfolgender Arbeitseinheiten ein einem Bahnriss zugeordnetes Ausgangssignal erzeugt, wie in 1 durch die Ausgangssignalleitung 18 angedeutet ist. Die Drehmoment-Überwachungseinrichtung 16 kann als Recheneinrichtung ausgebildet sein, die das aktuelle Drehmoment aus einem hiermit korrelierenden Wert ermittelt und eine sprunghafte Änderung erkennt.
Das beim Auftreten einer sprunghaften Momentenänderung gemäß 3 von der Drehmoment-Überwachungseinrichtung 16 erzeugte Ausgangssignal kann zur Aktivierung einer Einrichtung zur Verhinderung von Maschinenschäden verwendet werden. Dabei kann es sich um eine Bahnfangvorrichtung und/oder eine Bahnabschlageinrichtung etc. handeln. Im dargestellten Beispiel werden mittels des im Falle eines Bahnrisses erzeugten Ausgangssignals, wie durch die Ausgangssignalleitung 18 angedeutet ist, die Regler 13 so angesteuert, dass alle am Bahntransport beteiligten, angetriebenen Organe so schnell wie möglich stillgesetzt werden. Bei Verwendung kleiner rotierender Massen, was insbesondere bei Einzelantrieben möglich ist, läßt sich dies innerhalb einer oder nur weniger Umdrehungen erreichen.
Die von der Drehmoment-Überwachungseinrichtung 16 berechneten Werte können in vorteilhafter Weise auch zur Bewerkstelligung einer Drehmomentbegrenzung bzw. eines Überlastschutzes Verwendung finden.
Es genügt, wenn pro angetriebener Arbeitseinheit jeweils ein Motor überwacht wird. Bei Einzelantrieb der angetriebenen Organe wird zweckmäßig jeweils ein Motor eines direkt mit der Bedruckstoffbahn 1 zusammenwirkenden, also am Bahntransport direkt beteiligten Organs überwacht. Sofern pro Arbeitseinheit lediglich ein Motor vorgesehen ist, wird dieser überwacht. Sofern die Antriebseinrichtung eine über alle Arbeitseinheiten durchgehende, mit einem Motor zusammenwirkende Längswelle enthält, müssen den Arbeitseinheiten bzw. einem angetriebenen Organ jeder Arbeitseinheit Drehmomentsensoren zugeordnet sein, deren Ausgänge an den Eingängen 17 der Drehmoment-Überwachungseinrichtung 16 liegen.

Claims

Verfahren zur Detektion von Bahnrissen in Rollenrotationsdruckmaschinen mit mehreren, hintereinander angeordneten Arbeitseinheiten (2–7), deren direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkende Organe (8,9,10) synchron antreibbar sind, wobei das Drehmoment an wenigstens einem direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkenden Organ (8,9,10) jeder Arbeitseinheit (2–7) laufend überwacht wird und wobei aus dem Auftreten einer sprunghaften Drehmoment-Änderung in wenigstens einer Arbeitseinheit (2–7) ein Signal (18) für einen Bahnriss abgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei aus dem gleichzeitigen Auftreten gegenseitiger Drehmoment-Änderungen an zwei zu aufeinanderfolgenden Arbeitseinheiten (2–7) gehörenden, direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkenden Organen (8,9,10) ein Signal für einen Bahnriss abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Rollenrotationsdruckmaschine, bei der jeder Arbeitseinheit (2–7), die auf der Bedruckstoffbahn (1) abrollende Organe (8,9,10) aufweist, jeweils wenigstens ein Motor (12) zugeordnet ist, das von einem Motor (12) jeder Arbeitseinheit (2–7) geleistete Drehmoment laufend überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils das Drehmoment eines direkt am Transport der Bedruckstoffbahn (1) beteiligten Organs (8,9,10) jeder Arbeitseinheit (2–7) überwacht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Rollenrotationsdruckmaschine mit Einzelantrieb der direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkenden Organe das von einem einem direkt am Bahntransport beteiligten Organ (8,9,10) zugeordneten Motor (12) geleistete Drehmoment laufend überwacht wird.
Vorrichtung zur Detektion von Bahnrissen in Rollenrotationsdruckmaschinen mit mehreren hintereinander angeordneten Arbeitseinheiten (2–7), deren direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkende Organe (8,9,10) synchron antreibbar sind, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) vorgesehen ist, die Eingänge (17) für dem Drehmoment an wenigstens einem direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkenden Organ (8,9,10) jeder Arbeitseinheit (2–7) entsprechende Signale aufweist und die beim Auftreten einer sprunghaften Drehmomentänderung an wenigstens einem überwachten Organ ein einem Bahnriss zugeordnetes Ausgangssignal (18) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) beim gleichzeitigen Auftreten gegensinniger Drehmoment-Änderungen an zwei zu aufeinanderfolgenden Arbeitseinheiten (2–7) gehörenden, direkt oder indirekt mit der Bedruckstoffbahn (1) zusammenwirkenden Organen ein einem Bahnriss zugeordnetes Ausgangssignal (18) erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Arbeitseinrichtungen (2–7) der Rollenrotationsdruckmaschine durch einzelne Motoren (12) antreibbar sind, die mittels zugeordneter Regeleinrichungen synchronisierbar sind und dass die Regeleinrichtungen (13) jeweils eines Motors (12) jeder Arbeitseinheit (2–7), einen mit einem zugeordneten Eingang (17) der Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) verbundenen Ausgang für ein mit dem aktuellen Motormoment korrelierendes Signal aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche am Bahntransport in der Rollenrotationsdruckmaschine beteiligten Organe (8,9,10) jeder Arbeitseinheit (2–7) durch einzelne Motoren (12) antreibbar sind, die mittels zugeordneter Regeleinrichungen synchronisierbar sind und dass die Regeleinrichtungen (13) der Motoren (12) jeweils mindestens eines am Bahntransport beteiligten Organs (8,9,10) jeder Arbeitseinheit (2–7), einen mit einem zugeordneten Eingang (17) der Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) verbundenen Ausgang für ein mit dem aktuellen Motormoment korrelierendes Signal aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) als Rechner ausgebildet ist, der das aktuelle Motordrehmoment berechnet und sprunghafte Änderungen erkennt.
Vorrichtung nach einem der 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) eine Einrichtung zur Verhinderung von Maschinenschäden aktivierbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) zumindest die am Bahntransport beteiligten Organe (8,9,10) der Arbeitseinheiten (2–7) innerhalb weniger Umdrehungen stillsetzbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Drehmoment-Überwachungseinrichtung (16) zumindest die am Bahntransport beteiligten Organe (8,9,10) der Arbeitseinheiten (2–7) innerhalb einer Umdrehung stillsetzbar sind.