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Verfahren zur selbsttätigen Registerregelung, insbesondere für Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen
Bei Registerregelungen an Rotationsdruckmaschinen besteht das Problem im wesentlichen
in der Erfassung der Reihenfolge und des Abstandes zweier auf einer ablaufenden
Papierbahn mitbewegter Paßmarken und in Verstellmaßnahmen an der Papierführung oder
der Winkellage des Druckzylinders relativ zur Antriebswelle der Maschine, derart,
daß die Lage der beiden Paßmarken möglichst genau einer vorgegebenen Sollage entspricht.
An Stelle der von der Papierbahn abgetasteten Paßsignale können auch vom Druckzylinder
abgeleitete sogenannte Zylindersignale verwendet werden. In den meisten Fällen wird
als Sollage der Abstand Null vorgeschrieben. Bei einer Registerregelung werden Genauigkeiten
von +0,1 mm gefordert.
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Bei den bekannten Registerregelungen wird der Registerfehler indirekt
über eine Zeit- und Geschwindigkeitsmessung erfaßt. Zu diesem Zweck werden die mit
Hilfe optischer oder magnetischer Einrichtungen gewonnenen Paßimpulse bei der Abfragung
der Paßmarken zwei bistabilen Kippstufen zugeführt, denen eine Differenzstufe zur
Bildung eines Impulses konstanter Höhe und von Registerfehler und Druckgeschwindigkeit
abhängiger Breite nachgeschaltet ist. Der aus der Differenzstufe kommende Ausgangsimpuls
kann nun nach entsprechender Verstärkung den Verstelleinrichtungen zur Korrektur
des Fehlers zugeführt werden. Um einen von der Geschwindigkeit unabhängigen Impuls
zu erhalten, wird bei einem älteren Vorschlag dem Regler noch eine Modulationsstufe
nachgeschaltet, in der die Impulshöhe proportional der Druckgeschwindigkeit derart
geändert wird, daß die Impulszeitfläche dem Registerfehler proportional ist. Da
die Ausgangsimpulse der Modulationsstufe nur eine Dauer von etwa 1 msec haben, können
mit diesen Ausgangsimpulsen nicht unmittelbar Verstellmotoren od. dgl. gesteuert
werden. Die Ausgangsimpulse werden daher sogenannten Impulsdehnern zugeführt, die
die Impulsfiächen proportional verstärken. Solche Regeleinrichtungen haben sich
bei niedrigen und mittleren Druckgeschwindigkeiten sehr gut bewährt.
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Bei höheren Druckgeschwindigkeiten ergeben sich aber Schwierigkeiten,
da den Schaltorganen und Verstellanordnungen bezüglich der dynamischen Anforderungen
eine natürliche Grenze gesetzt ist. Eine wesentliche Beruhigung auch bei den höchsten
vorkommenden Druckgeschwindigkeiten kann nach einem älteren Vorschlag dadurch erzielt
werden, daß dem Reglerausgang ein Integrationsglied mit definierter Ansprechschwelle
nachgeschaltet ist, so daß kurzzeitige wechselnde Fehler, die durch die Papiers
dehnung
und anschließende Trocknung oder durch die mechanischen Übertragungsglieder infolge
z. B. der Lose bedingt sind, unterdrückt werden. Ein Nachteil dieser Schaltung liegt
in der Verwendung einer analogen Integrationsschaltung, die der Drift der verwendeten
Verstärker unterworfen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Registerregelung zu
schaffen, die ebenfalls bei den höchsten Druckgeschwindigkeiten noch zuverlässig
arbeitet, die aber in der prinzipiellen Funktion einfacher ist und bei der die Nachteile
des analogen Integrators vermieden werden.
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Es ist bereits bekannt, den Registerfehler durch Auszählen von wegabhängigen
Impulsen zu erfassen und die Meßfrequenz durch einen Generator synchron mit der
Bahngeschwindigkeit zu erzeugen.
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Es ist weiter bekannt, zum Regeln von elektrischen Anlagen Stromimpulse
zu verwenden, deren Häufigkeit während einer bestimmten Zeit ein Maß für einen Istzustand
der zu regelnden Anlage darstellt, und eine Uhr vorzusehen, die während einer bestimmten
Meßzeitspanne die Stromimpulse einer Zähleinrichtung zuleitet, welche nach Ablauf
der Meßzeitspanne über eine Steuereinrichtung eine Regelung veranlaßt, wenn die
Sollzahl von Stromimpulsen über- oder unterschritten wird.
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Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur selbsttätigen
Registerregelung, insbesondere für Mehrfarben-Rotationsdruckmaschinen, bei dem die
Verstelleinrichtungen an der Maschine in Abhängigkeit von dem Abstand zweier auf
der laufenden Bahn und/oder dem Zylinder angebrachter Paßmarken, die auf optischem
oder magnetischem
Weg abgefragt werden, geregelt werden und der
Registerfehler durch Auszählen des Wegfehlers einer geschwindigkeitsproportionalen
Meßfrequenz derart erfaßt wird, daß während der Öffnungszeit einer von den Paßimpulsen
gesteuerten Torschaltung entsprechend dem Vorzeichen des Wegfehlers eine geschwindigkeitsproportionale
Impulsfolgefrequenz in ein nach Abschluß jeder Meßperiode auf das Über-oder Unterschreiten
einer bestimmten Impulszahl abfragbares Fehlerzählwerk eingezählt wird. Hierbei
besteht die Erfindung darin, daß der in an sich bekannter Weise als Zweirichtungszähler
ausgebildete Fehlerzähler bei Erreichen seines oberen bzw. unteren Ansprechwertes
eine der jeweiligen Ansprechgrenze zugeordnete Gedächtnisstufe setzt, welche einen
Verstellimpuls für den Stellmotor und einen Freigabeimpuls für den Zähler ausgibt,
wobei gleichzeitig mit dem Verstellimpuls der Zähler mit vorwählbarer Frequenz in
Richtung auf die Mittellage seiner Zählkapazität zurückgezählt wird und nach Erreichen
dieser Mittellage die Gedächtnisstufe in ihre Ausgangslage zurückgestellt (gelöscht)
und der Stellmotor stillgesetzt werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Rückstellfrequenz
für den Fehlerzähler über einen einstellbaren Untersetzer geführt. Zur Einstellung
einer vorgebbaren Ansprechgrenze kann dem Fehlerzähler ein Vorzähler nach Art eines
Pufferzählers vorgeschaltet sein.
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Auf weitere Merkmale der Erfindung möge in der nachfolgenden Beschreibung
und in den Patentansprüchen hingewiesen werden.
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F i g. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel ein grundsätzliches Blockschaltbild
eines Reglers zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung, wobei nur die
wichtigsten Bauelemente dargestellt sind.
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Die Paß impulse ia und i2 werden den Klemmen 1 und 2 zugeführt. Diese
stehen mit den einen Eingängen der Oder-Gatter 3 und 4 in Verbindung.
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Die beiden anderen Eingänge der Oder-Gatter 3 und 4 sind mit einer
Klemme verbunden, an der ein Nachimpuls i3 angelegt werden kann der beispielsweise
vom Zylindertaster erzeugt wird. Durch diesen Nachimpuls i3 wird im Fall des Ausbleibens
des einen oder beider Paßsignale die Meßperiode beendet oder übersprungen. Die Ausgänge
der Und-Gatter 3 und 4 sind mit den einen Eingängen der bistabilen Kippstufen 6
und 7 verbunden. Über eine Klemme 8 kann den beiden anderen Eingängen der bistabilen
Kippstufen 6 und 7 ein Vorimpuls io zugeführt werden. Dieser Vorimpuls kann ebenfalls
vom Zylindertaster erzeugt werden. Durch diesen Vorimpuls werden die beiden bistabilen
Kippstufen 6 und 7 angestoßen, die nach Eintreffen der Paßimpulse i und i9 in ihre
Ausgangslage zurückkehren.
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Weitere an den Eingängen der bistabilen Kippstufe vom übrigen Druckspiegel
eintreffenden Signale bleiben wirkungslos, solange nicht durch einen neuen Vorimpuls
io die Bereitschaft wiederhergestellt wird. Jede Kippstufe hat zwei Ausgänge, deren
Signale sich nur durch das Vorzeichen unterscheiden.
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Sie sind mit mit, mij und mi2, ml2 bezeichnet. Die Ausgänge der bistabilen
Kippstufen 6 und 7 sind mit Eingängen der Und-Gatter 9 und 10 so verknüpft, daß
jedes Und-Gatter nur bei einem bestimmten Vorzeichen des Wegfehlers anspricht und
die Öffnungszeit der Größe des Wegfehlers entspricht. Die beiden Ausgänge der beiden
Und-Gatter 9 und 10
sind über Oder-Gatter 11 und 12 sowie einer bistabilen Kippstufe
13, deren Bedeutung weiter unten erläutert wird, mit den Vonvärts- und Rückwärtszähleingängen
V bzw. R eines Zählwerkes 14 verbunden. Dem Zähleingang des Zählwerkes 14 wird über
ein Oder-Gatter 15, einem Vorzähler 16 sowie einem Undgatter 17 eine der Druckgeschwindigkeit
proportionale Zählerfrequenz fV zugeführt. Dem zweiten Eingang des Und-Gatters 17
wird ein der zeitlichen Größe des Registerfehlers proportionales Signal über eine
Oderstufe 18 zugeführt. Solange also eines der beiden Und-Gatter 9 oder 10 ein Ausgangssignal
führt, erhält entweder der Eingang für die Vorwärtszählrichtung oder der Eingang
für die Rückwärtszählrichtung Signal, während gleichzeitig in das Zählwerk mit der
Zählfrequenz fV eingezählt wird. Das Zählwerk 14 summiert also die auflaufenden
Registerfehler.
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Der Vorzähler 16 dient zur Einstellung einer gewissen Ansprechschwelle.
Damit sollen auf Wunsch kleine auftretende Fehler von der Stellmotorsteuerung ferngehalten
werden können. Die Wirkungsweise eines solchen Zählers ist an sich bekannt. Ist
dieser Zähler beispielsweise auf die Ziffer 3 eingestellt, so gehen erst der vierte
und alle folgenden Impulse auf das Zählwerk 14 durch. Der Vorzähler 16 wird ebenfalls
von dem Vorimpuis 1o bei jedem Meßintervall rückgestellt.
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Beim Einschalten des Reglers wird der Fehlerzähler auf die Mitte
seines Zählbereiches gesetzt.
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Diese entspricht beispielsweise der Zahl zl0. Der Fehlerzähler hat
am unteren und oberen Ende seines Zählbereiches zweckmäßigerweise Anschläge, die
das Einlaufen weiterer Impulse verhindern. Nach Abschluß der Meßperiode wird der
Fehlerzähler abgefragt, ob er einen bestimmten oberen oder unteren Ansprechwert
z11 bzw. z12 erreicht hat. Zu diesem Zweck sind dem Zähler 14 drei Und-Gatter 19,
20 und 21 zugeordnet. Hierbei erhält das Und-Gatter 19 Signal, wenn die im Zählwerk
14 gespeicherte Zahl größer als die obere Ansprechgrenze z12 ist, und das Und-Gatter
21 erhält Signal, wenn der Wert kleiner als die untere Ansprechgrenze z11 ist. Das
Und-Gatter 20 erhält dann Signal, wenn die Nullstellung z10 des Zählwerkes 14 erreicht
ist. In der Zeichnung sind die Eingänge der Und-Gatter mit einer einzigen Leitung
mit dem Zählwerk verbunden.
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In der Praxis werden die einzelnen Und-Gatter an die den Werten entsprechenden
Zählstufen des Zählwerkes 14 angeschlossen sein. Den Und-Gattern 19 und 21 ist je
eine bistabile Kippstufe 23 und 24 zugeordnet, die an die Leitungen 25 und 26 ein
Signal für die Stellmotoren abgeben können.
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Das Ende der Meßperiode wird durch ein Und-Gatter 22 erfaßt, dessen
Eingänge mit den Ausgängen der bistabilen Kippstufen 6 und 7 verbunden sind. Von
dem Und-Gatter 22 wird also vom Ende der jeweiligen Meßperiode bis zum Beginn einer
neuen Meßperiode ein Bereitschaftssignal an die Und-Gatter 19, 20 und 21 gegeben.
Das Ausgangssignal von den bistabilen Kippstufen für die Stelleinrichtungen bleibt
nur so lange bestehen, bis das Zählwerk 14 durch Rückwärtszählen wieder in die Nullstellung
gebracht worden ist. Zu diesem Zweck wird über einen Untersetzer 27 und ein Und-Gatter
28 sowie über die Oderstufe 15 mit einer bestimmten Frequenz JR in das Zählwerk
14 eingezählt. Das Zählwerk muß hierbei das andere Zählrichtungssignal
erhalten
Dies wird dadurch bewirkt, daß die Ausgangssignale der Gedächtnisse 23 und 24 über
Oder-Gatter 11 bzw. 12 dem Gedächtnisl3 so zugeführt werden, daß sich die Zählrichtung
umkehrt.
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Die Einzählung findet so lange statt, bis das Und-Gatter 20 in der
Nullstellung des Zählwerkes 14 Signal erhält, das über ein Oder-Gatter 29 die bistabilen
Kippstufen 23 über 24 löscht. Gleichzeitig entfällt auch die Undbedingung für das
Und-Gatter 28, das nun über das Oder-Gatter 30 kein Signal mehr erhält. Damit endet
der Einzählvorgang. Auch das Oder-Gatter 29 erhält den Vorimpuls ion so daß auch
die beiden Kippstufen 23 und 24 zu Beginn der Meßperiode in eine definierte Anfangsstellung
gebracht werden.
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Der Fehlerzähler 14 hat die Eigenschaft eines Integrationsgliedes.
Da der Zähler nicht automatisch vor jeder neuen Meßperiode auf Null gestellt wird,
werden kleine gleichgerichtete Fehler aufsummiert, bis die obere oder untere Ansprechgrenze
des Reglers erreicht wird, wonach ein konstanter Verstellimpuis abgegeben wird.
Bei größer werdenden Fehlern wird der Stellmotor bei jeder Zylinderumdrehung ansprechen,
und schließlich wird das Stellsignal in ein Dauersignal übergehen. Hingegen werden
kleine wechselnde Fehler, z. B. infolge statistischer Papierspannungsschwankungen
unterdrückt.
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Durch das Einfügen des einstellbaren Vorzählers 16, der zu Beginn
des Meßintervalls auf Null gesetzt wird, in Reihe mit der geschwindigkeitsabhängigen
Frequenz, kann eine einstellbar Fehlerschwelle geschaffen werden.
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F i g. 2 zeigt im Zeitdiagramm die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten
Registerregelung. Aus Zeile 1 bis Zeile 4 ist die zeitliche Folge des Vorimpulses
i,, der Paßimpulse il und i2 und der Nachimpuls i3 zu erkennen. Zeile 5 und Zeile
6 lassen die Schaltzustände der bistabilen Kippstufen 6 und 7 erkennen. In Zeile
7 ist das Ausgangssignal des richtungsabhängigen Und-Gatters 9 dargestellt. Zeile
8 gibt das Ausgangssignal des Und-Gatters 22 wieder.
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Man ersieht daraus, daß das Bereitschaftssignal für die Und-Gatter
19 bis 21 vom Ende der Meßperiode bis zum Eintreffen des Vorimpulses io bereitgestellt
wird. Zeile 9 zeigt die auf den Zähleingang des Zählwerkes 14 gegebenen Impulsreihen
fv und fR. Zeile 10 läßt den jeweiligen Zählerstand erkennen. Aus Zeile 11 ist schließlich
die Einschaltdauer des Stellmotors zu entnehmen.
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In vielen Fällen ist die Vorgabe eines von Null verschiedenen Registerfehlers
als Sollwert erforderlich, um beispielsweise Fehler bei der Montage der Druckvorlage
oder bei der Ätzung berücksichtigen zu können. Ein Ätzfehler kann beispielsweise
in einfacher Weise durch Schwenken oder Verschieben einer der beiden Abtastsysteme
in Richtung der Papierbewegung beseitigt werden. Dies ist aber aus räumlichen Gründen
nicht immer möglich.
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In F i g. 3 ist nun eine Anordnung im Blockschaltbild dargestellt,
mit der auf elektrische Weise eine Ätzungsfehlerkorrektur durchgeführt werden kann.
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Diese Anordnung kann als Vorschaltgerät für eine Regeleinrichtung
nach Fig. 1 ausgebildet sein. Die entsprechenden Ausgänge des Gerätes sind in F
i g. 3 mit 1 und 2 bezeichnet, die den Eingangsklemmen 1 und 2 der Anordnung nach
F i g. 1 entsprechen. Die Paßimpulse i' und i2' werden bistabilen Kippstufen 31
und 32 zugeführt, die von dem Vorimpuls i0 vor
jedem Meßintervall gelöscht werden.
Die Ausgangsimpulse mi,' bzw. mi2, werden Und-Gattern 33 und 34 zugeführt. Ein weiterer
Eingang der Und-Gatter wird von einer der Geschwindigkeit proportionalen Frequenz
getastet. Die Ausgänge der Und-Gatter sind mit Vorzählern 35 und 36 verbunden, die
auf bestimmte Werte voreinstellbar sind. Die Wirkungsweise der Vorzähler entspricht
der Wirkungsweise des Vorzählers 16 in F i g. 1. Die Vorzähler werden vor jeder
Meßperiode durch den VorimpulsiO auf Null zurückgestellt. Sobald also ein Signal
an den Ausgängen der Gedächtnisse 31 und 32 erscheint, wird die geschwindigkeitsabhängige
Frequenz auf die in den beiden Kanälen eingefügten Vorzähler 35 und 36 gegeben.
Nach Ablauf der eingestellten Zählung werden die Signale auf die Eingänge 1 und
2 der Regeleinrichtung nach Fig. 1 gegeben. Durch die Vorzähler 35 und 36 erfolgt
also eine elektrische Verschiebung der Paßimpulse um die der eingestellten Zahl
entsprechenden Wegeinheiten. Dabei steht mindestens einer der beiden Vorzähler auf
Null. Je nach Wahl des eingestellten Zählers erfolgt eine Ätzfehlerkorrektur in
der einen oder anderen Richtung.
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In F i g. 4 ist das Zeitdiagramm der Regeleinrichtung nach Fig. 1
mit dem Vorschaltgerät gemäß F i g. 3 dargestellt.
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Die Zeilen 1, 2 und 3 entsprechen den Zeilen 1, 2 und 3 der Fig.
2. In den Zeilen 4 und 5 sind die Ausgangssignale der Kippstufen 31 und 32 dargestellt.
In Zeile 6 sind die auf den Zähleingang des Zählwerkes 35 gegebenen geschwindigkeitsproportionalen
Impulse zu erkennen. Zeile7 zeigt den zeitlichen Stand des Zählwerkes 35. Zeile
8 zeigt die am Ausgang des Gerätes und an der Klemme 1 zur Wirkung kommenden Impulse
i. In Zeile 9 sind die am Eingang des Zählwerkes 36 eintreffenden Impulse dargestellt.
ZeilelO zeigt schließlich die am Ausgang 2 abgegebenen Signale.
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In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektrischen
Ätzfehlerkorrektur dargestellt. Die einzelnen Schaltelemente können wiederum zu
einem Zusatzgerät zusammengefaßt und mit dem Regelgerät nach F i g. 1 kombiniert
werden. Gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Bei dem in F i g. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Korrekturgröße
in einem Zählwerk 37 voreingestellt und nach Ende der Meßperiode mit einstellbarem
Vorzeichen in das Fehlerzählwerk 14 übertragen. Der Zähler 37 wird nach jedem Meßintervall
mit Hilfe des Vorimpulses io auf den vorgegebenen Wert eingestellt. Nach Ende der
Meßperiode wird von dem Und-Gatter 22 (Fig. 1) ein Signal abgegeben, das einen Zeitkipper38
anstößt.
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Damit erhält ein Und-Gatter 39 auch die dritte Und-Bedingung, so daß
mit einer konstanten Frequenz fo oder auch mit der der Geschwindigkeit proportionalen
Frequenz fV Zählimpulse über das Oder-Gatter 15 auf das Zählwerk 14 gegeben werden.
Gleichzeitig werden auch die Impulse auf den Zähler 37 gegeben, der damit in Richtung
Null zählt. Die Nullstellung wird mit Hilfe eines Und-Gatters 40 erfaßt, das bei
Erreichen der Nullstelle Signal auf eine Oder-Stufe 41 gibt und damit eine Und-Bedingung
für das Und-Gatter 39 in Wegfall bringt. Das Vorzeichen der Ätzfehlerkorrektur wird
über Und-Gatter 42 und 43 sowie weiteren Eingängen der Oder-Gatter 11 und 12 gemäß
F i g. 1 eingegeben. Das Vorzeichen wird mit Hilfe eines Umschalters 44 eingestellt,
indem die
Undbedingungen dem entsprechenden Und-Gatter 42 oder 43
zur Verfügung gestellt wird. Über ein Nicht-Gatter 45 wird nach Durchführung der
Atzfehlerkorrektur die Verstelleinrichtung ausgelöst. An das Nicht-Gatter 45 ist
eine Zeitkippstufee 46 angeschlossen, die mit den entsprechenden Eingängen der Und-Gatter
19, 20, 21 gemäß F i g. 1 verbunden ist.
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Der weitere Ablauf der Steuerung geht in gleicher Weise wie bei dem
Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 vor sich.