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EP0692377B1 - Verfahren und Vorrichtung zum synchronen Antreiben von Druckmaschinenkomponenten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum synchronen Antreiben von Druckmaschinenkomponenten Download PDF

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Publication number
EP0692377B1
EP0692377B1 EP95810444A EP95810444A EP0692377B1 EP 0692377 B1 EP0692377 B1 EP 0692377B1 EP 95810444 A EP95810444 A EP 95810444A EP 95810444 A EP95810444 A EP 95810444A EP 0692377 B1 EP0692377 B1 EP 0692377B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
actual
signal
value
setpoint
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP95810444A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0692377B2 (de
EP0692377A3 (de
EP0692377A2 (de
Inventor
Ernst Lehmann
Konrad Vogel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wifag Maschinenfabrik AG
Original Assignee
Wifag Maschinenfabrik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6523071&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0692377(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Wifag Maschinenfabrik AG filed Critical Wifag Maschinenfabrik AG
Publication of EP0692377A2 publication Critical patent/EP0692377A2/de
Publication of EP0692377A3 publication Critical patent/EP0692377A3/de
Publication of EP0692377B1 publication Critical patent/EP0692377B1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0692377B2 publication Critical patent/EP0692377B2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • 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
    • B41P2213/70—Driving devices associated with particular installations or situations
    • B41P2213/73—Driving devices for multicolour presses
    • B41P2213/734—Driving devices for multicolour presses each printing unit being driven by its own electric motor, i.e. electric shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2557/00—Means for control not provided for in groups B65H2551/00 - B65H2555/00
    • B65H2557/20—Calculating means; Controlling methods
    • B65H2557/264—Calculating means; Controlling methods with key characteristics based on closed loop control

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for synchronously driving Printing machine components by means of coupled drive motors.
  • Known printing machines for printing web-like materials are with a Longitudinal shaft running along the machine, which ensures precise synchronous operation guaranteed by one or more drive motors.
  • the drive of the individual Components of this machine e.g. Printing units, folders, web tension members and the like, takes place via mechanical gears and couplings from this longitudinal shaft.
  • a synchronous run of the individual printing press components is achieved, it can however, when accelerating or decelerating, the elastic compliance of the mechanical Impact transmission elements on the print quality of the printed product.
  • a printing machine without a longitudinal shaft is known from DE-A 41 38 479.
  • the actuators of the printing press components are individually with directly attached drive motors driven.
  • the mechanical transmission chain becomes synchronization the printing machine components are saved, but a large number must be directly driving motors with correspondingly highly precise controls are used. This The solution is therefore complicated and expensive.
  • DE 33 18 250 A1 teaches a regulating and control device for the synchronous drive a web-fed rotary printing press with mechanically uncoupled main drive motors.
  • the main drive motors i.e. their engine governors are for this purpose via a common control line coupled together.
  • the control line receives the Motor controller its setpoint in the form of a so-called reference frequency for setting the desired target speed.
  • a rotary pulse generator is arranged to determine the actual speed value. Its output signal is also led to the engine governor.
  • the individual engine governors thus receive one Setpoint control signal and one that is suitable for the engine control and that was taken on site Actual value from which the engine controller uses a suitable control algorithm to determine the Output signal for controlling the respective drive motor forms.
  • Problems with this known motor control occur when the act as loads Printing press components have different elasticities. The because of the different elasticities of the loads or the transmission elements of the drive motors to the differences between the measured actual values and the setpoint value supplied via the control line is increased in the unfavorable case of one press component to another, which inevitably leads to tension and deviations that reduce print quality, especially when accelerating or decelerating the machine.
  • the object of the invention is the synchronous running of printing press components enable at any time, especially during an acceleration phase, for example while the machine is starting up, but also after long periods of time of production.
  • the invention is based on a method for synchronously driving printing press components from, in which drive motors of printing press components through a setpoint control signal are coupled to one another and the drive motors coupled in this way depending on a deviation between the setpoint control signal and one suitable actual value signal can be regulated.
  • the setpoint control signal can be a speed signal or a position signal, for example an angular position to be set, for the Loads, namely the printing press components, or the drive motors. That as suitably labeled actual value signal can be on the motor at one point in the transmission path from the motor to the driven load, or preferably at the torque-free end this load can be removed.
  • the setpoint signal in certain operating conditions, for. B. Changes in speed when starting up the press or after Plant component run-in processes are not simply generated, but rather by a Actual value signal of a printing press component adapted. Because the adjusted setpoint control signal takes the function of the coupling between the drive motors and not simply from the outside, for example from a corresponding generator of the system control specified, but depending on the actual, on the press components resulting actual values according to a suitable control algorithm is changed, the drive motors can be optimally load-dependent and according to the required accuracy can be regulated and controlled.
  • the actual value of a printing press component or a drive motor can be used become.
  • An actual value signal of a printing press component is preferred at the same time and a corresponding actual value signal of an assigned drive motor to form the Setpoint control signal used.
  • These two actual value signals taken together contain almost complete information about the drive-load system from Printing press component and associated drive motor.
  • Are also in the Continued printing at constant speed the differences of the actual value signals the individual Printing machine components compared with each other and monitored for limit values, can so with pure speed control over a longer production time accumulating phase position errors can be avoided by suitable control processes.
  • the control receives the actual value signal that is compared to the setpoint has the greatest deviation, or the greatest actual / actual difference to form the Setpoint control signal selected. It therefore always becomes one from a printing press component and an associated drive motor existing pair as a master for the Synchronization determined.
  • a simplified version of the system is that Setpoint control signal based on the difference of an actual press component load signal and the not yet adjusted setpoint input signal.
  • the present invention can are used, the components of which, namely the printing units, Folders and the like are also mechanically connected, for example via appropriate gear trains.
  • Printing machine components can are driven by several drive motors.
  • the press components with a single drive motor or with a Main drive motor equipped with the or by the setpoint control signal Drive motors of other printing press components is coupled.
  • ink rollers are used in the printing press, which are not from the printing cylinders themselves, but driven independently, these can be analog how the system components are controlled via the master frequency and multiplication factors become.
  • the advance factors can be determined by the control system as a function of given or adjusted the respective inking roller contact pressure or radius become.
  • Figure 1 are for a conventional web-fed rotary printing press as printing press components a reel changer 2, a pretensioner 3, printing units 4, a superstructure tension member 5, a folder 6 and a former roller 17 shown by a master frequency coupling according to the invention are synchronized. These press components are associated drive motors 7 with motor encoders 8 and 9 loaders also drawn.
  • FIG. 2 shows a regulating and control arrangement for the printing press components 2, 3, 4, 5, 6 and 17. This is a master frequency coupling of the drive motors 7 of the printing press components.
  • the control of the drive motors 7 is carried out by a motor controller 10.
  • a motor encoder 8 is provided for each of the motor regulators 10 and outputs an actual value signal I 1 representing the speed or the position of the respective motor 7 to the regulator 10 of this motor 7.
  • each motor controller 10 is supplied with a setpoint value signal V via a line bus 14 from a master frequency generator 12.
  • the speed setpoint specification signal V is received by all motor controllers 10 in real time via a line bus 14.
  • the motor controller 10 uses this to generate the respective control signal R for each of the drive motors 7 according to a suitable control algorithm.
  • the drive motors 7 then drive their respective printing press components, in particular the printing units 4, of which only a directly driven blanket cylinder and its impression cylinder are shown in FIG. 2.
  • the load transmitter 9 is arranged for measuring and outputting an actual load value I 2 suitable for the control.
  • the printing units 4 and the folder 6 are equipped with such loaders 9. Basically, it would also suffice to provide only the pressure units 4 with loaders 9.
  • the actual values I 1 and I 2 from the pairs of motor and load sensors 8 and 9 are each fed via feedback lines 28 and 29 to a machine control 13.
  • the phase shift between the respective pairs of motor sensors 8 and load angle sensors 9 is monitored by the controller 13.
  • the motor controllers 10 of the printing units 4 and of the folder 6 are equipped with address decoders 10.1 so that they can be individually addressed by the machine control 13.
  • the actual value signals I 1 and I 2 are each fed via a return line 28 or 29 to the machine control 13.
  • the actual values I 1 and I 2 of the respective system components among themselves or the actual value I 1 or I 2 of an individual system component for the setpoint input signal (V) are monitored in order to determine the drift in the production run. From this, a correction signal K for the respective printing unit 4 and the folder 6 is formed each time predetermined limit values are exceeded and is guided by the control via a line 16 together with an associated address signal via the address decoder 10.1 into the relevant motor controller 10.
  • the motor controllers 10 of the printing units 4 and of the folder 6 each have a setpoint / actual value comparator 10.2 and a power unit 10.3.
  • the comparator 10.2 of each printing unit 4 and the folding apparatus 6 are supplied with three signals, namely the correction signal K via line 16 or address decoder 10.1, the actual motor value I 1 and via line 14 the setpoint value signal V from the frequency generator 12.
  • the individual Control is thus formed as a function of the correction signal K transmitted on line 16 and the setpoint input signal V on line 14 for each printing unit 4 or the folder 6 in the respectively assigned motor controllers 10.
  • the control signals are formed from the individually formed setpoint control signals S and the individual actual values I 1 and, after amplification in the power sections 10.3, the motor controller 10 is fed as control signals R to the respective motor 7.
  • the frequency generator 12 When the machine is started, the frequency generator 12 generates the setpoint input signal V based on the speed specification of the control system 13. With the signal feedback 28 and 29, the setpoint input signal V can then correspond to the acceleration smoothing to the setpoint control signal supplied to all coupled printing press components S can be adapted on the bus 14. Corresponds at constant speed such a global setpoint control signal S to the setpoint input signal V.
  • the signals (15, 16) can be transmitted via a only bus connection.
  • a query and correction algorithm is used for the drift correction in production processed advantageously by means of fuzzy logic.
  • the setpoint control signals can be used for appropriately trained machine generator 12 and machine control 13 centrally be formed.
  • address-coded setpoint control signals S about the Line bus 14 led to the motor controllers 10.
  • the formation of the setpoint control signals S is from the engine controller 10 to a central, through the generator 12 and Control 13 formed unit relocated. Corresponding adjustments would be regarding advance multipliers for the train bodies.
  • the printing units 4 or the folder 6 always the same setpoint control signal S via the bus 14 fed.
  • the address decoder 10.1 of the motor controller 10 can be omitted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
  • Control Of Multiple Motors (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum synchronen Antreiben von Druckmaschinenkomponenten mittels gekoppelter Antriebsmotoren.
Bekannte Druckmaschinen zum Bedrucken von bahnförmigen Materialien sind mit einer längs der Maschine verlaufenden Längswelle ausgestattet, die einen präzisen Synchronlauf von einem oder mehreren Antriebsmotoren gewährleistet. Der Antrieb der einzelnen Komponenten dieser Maschine, z.B. Druckwerke, Falzapparate, Bahnzugsorgane und dgl., erfolgt über mechanische Getriebe und Kupplungen von dieser Längswelle aus. Hierbei wird zwar ein synchroner Lauf der einzelnen Druckmaschinenkomponenten errreicht, es kann sich jedoch beim Beschleunigen oder Verzögern die elastische Nachgiebigkeit der mechanischen Übertragungsglieder auf die Druckqualität des Druckprodukts auswirken. Eine derartige mechanische Übertragungskette mit einer Längswelle zur Synchronisierung ist zum einen sehr aufwendig, da sehr viele Einzelteile erforderlich sind, die Übertragungskette behindert zum anderen auch die Zugänglichkeit zu den einzelnen Druckmaschinenkomponenten und erschwert ferner eine autonome Nutzung von Maschinenkomponenten beim Rüstbetrieb.
Aus der DE-A 41 38 479 ist eine Druckmaschine ohne Längswelle bekannt. Die Stellglieder der Druckmaschinenkomponenten werden einzeln mit direkt aufgesetzten Antriebsmotoren angetrieben. In diesem Fall wird zwar die mechanische Übertragungskette zur Synchronisation der Druckmaschinenkomponenten eingespart, dafür muß jedoch eine große Zahl direkt antreibender Motoren mit entsprechend hochgenauen Regelungen eingesetzt werden. Diese Lösung ist demzufolge kompliziert und teuer.
Ferner sind Lösungen bekannt, bei welchen die elastische Nachgiebigkeiten der mechanischen Übertragungsglieder beim Beschleunigen und Verzögern der Maschine durch Positionsüberwachung einzelner Überwachungsglieder stabilisiert werden. Beispiele hierfür sind aus der DE 42 10 988 A1 und die EP 0 446 641 A2 bekannt. Mit diesen Lösungen können zwar die elastischen Nachgiebigkeiten der mechanischen Übertragungsglieder zwischen den Druckmaschinenkomponenten beim Beschleunigen und Verzögern besser beherrscht werden, die Nachteile einer relativ aufwendigen Montage, der schlechten Zugänglichkeit und der Einschränkungen hinsichtlich eines autonomen Betriebs von Druckmaschinenkomponenten sind damit jedoch nicht behoben.
Die DE 33 18 250 A1 lehrt eine Regel- und Steuereinrichtung für den synchronen Antrieb einer Rollenrotationsdruckmaschine mit mechanisch nicht gekoppelten Hauptantriebsmotoren. Die Hauptantriebsmotoren, d.h. deren Motorregler, sind zu diesem Zweck über eine gemeinsame Steuerleitung miteinander gekoppelt. Über die Steuerleitung erhalten die Motorregler ihren Sollwert in Form einer sogenannten Bezugsfrequenz zur Einstellung der gewünschten Solldrehzahl. An einer Stelle im Kraftübertragungsweg zwischen jeweils einem Hauptantriebsmotor und der angetriebenen Last, d.h. der Druckmaschinenkomponente, ist ein Drehimpulsgeber zur Feststellung des Drehzahl-Istwertes angeordnet. Dessen Ausgangssignal wird ebenfalls zum Motorregler geführt. Die einzelnen Motorregler erhalten somit ein Sollwert-Steuersignal und einen für die Motorsteuerung geeigneten vor Ort abgenommenen Istwert, aus denen der Motorregler nach einem geeigneten Regelungsalgorithmus das Ausgangssignal zur Regelung des jeweiligen Antriebsmotors bildet. Probleme werden bei dieser bekannten Motorensteuerung dann auftreten, wenn die als Lasten wirkenden Druckmaschinenkomponenten unterschiedliche Elastizitäten aufweisen. Die wegen der unterschiedlichen Elastizitaten der Lasten bzw. der Übertragungsglieder von den Antriebsmotoren zu den Lasten auftretenden Differenzen zwischen den gemessenen Istwerten und dem über die Steuerleitung zugeführten Sollwert verstärken sich im ungünstigen Fall von einer Druckmaschinenkomponente zur anderen, was unweigerlich zu Verspannungen und druckqualitätsmindernden Abweichungen, insbesondere beim Beschleunigen oder Verzögern der Maschine, führt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, den synchronen Lauf von Druckmaschinenkomponenten jederzeit zu ermöglichen, insbesondere auch während einer Beschleunigungsphase, beispielsweise während des Anfahrens der Maschine, aber auch noch nach längeren Zeiten des Fortdrucks.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1 und 10 gelöst.
Die jeweils nachgeordneten Unteransprüche sind auf vorteilhafte, nicht völlig selbstverständliche Ausgestaltungen der Erfindung gerichtet.
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum synchronen Antreiben von Druckmaschinenkomponenten aus, bei dem Antriebsmotoren von Druckmaschinenkomponenten durch ein Sollwert-Steuersignal miteinander gekoppelt sind und die derart gekoppelten Antriebsmotoren in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen dem Sollwert-Steuersignal und einem geeigneten Istwert-Signal geregelt werden. Das Sollwert-Steuersignal kann ein Drehzahlsignal oder ein Positionssignal, beispielsweise eine einzustellende Winkelstellung, für die Lasten, nämlich die Druckmaschinenkomponenten, oder die Antriebsmotoren sein. Das als geeignet bezeichnete Istwert-Signal kann am Motor, an einer Stelle im Übertragungsweg von dem Motor zur angetriebenen Last, oder aber vorzugsweise am drehmomentenfreien Ende dieser Last abgenommen werden.
Erfindungsgemäß wird das Sollwert-Vorgabesignal bei bestimmten Betriebszuständen, z. B. Geschwindigkeitsveränderungen beim Hochfahren der Druckmaschine oder nach Anlagenkomponenten-Einlaufvorgängen nicht einfach generiert, sondern wird durch ein Istwert-Signal einer Druckmaschinenkomponente angepaßt. Da das angepaßte Sollwert-Steuersignal die Funktion der Kopplung zwischen den Antriebsmotoren einnimmt und nicht einfach von außen, beispielsweise von einem entsprechenden Generator der Anlagesteuerung vorgegeben, sondern in Abhängigkeit von den tatsächlichen, an den Druckmaschinenkomponenten sich einstellenden Istwerten entsprechend einem geeigneten Regelungs-Algorithmus verändert wird, können die Antriebsmotoren optimal lastabhängig und entsprechend der geforderten Genauigkeit geregelt und gesteuert werden.
Es kann der Istwert einer Druckmaschinenkomponente oder eines Antriebsmotors verwendet werden. Bevorzugt werden gleichzeitig ein Istwert-Signal einer Druckmaschinenkomponente und ein entsprechendes Istwert-Signal eines zugeordneten Antriebsmotors zur Bildung des Sollwert-Steuersignals herangezogen. Diese beiden Istwert-Signale zusammengenommen enthalten eine nahezu vollständige Information über das Antriebs-Last-System von Druckmaschinenkomponente und zugeordnetem Antriebsmotor. Werden außerdem im Fortdruck bei konstanter Geschwindigkeit die Differenzen der Istwert-Signale der einzelnen Druckmaschinenkomponenten untereinander verglichen und auf Grenzwerte überwacht, können so bei reiner Geschwindigkeits-Regelung über eine längere Fortdruckzeit sich aufsummierende Phasenlage-Fehler durch geeignete Regelvorgänge vermieden werden.
Durch Bildung von Differenzsignalen zwischen den Istwerten der zu synchronisierenden Druckmaschinenkomponenten und deren gekoppelten Motoren können die unterschiedlichen Elastizitäten weitestgehend berücksichtigt und ausgeregelt werden. Indem nicht nur ein Istwert am Antriebsmotor oder an der Druckmaschinenkomponente, sondern beide einander zugeordneten Istwerte verwendet werden, bevorzugterweise der Phasenwinkel zwischen den beiden entsprechenden Istwerten, kann eine gute Zahnflankenanlage der einzelnen Glieder einer mehrteiligen Druckmaschinenkomponente, beispielsweise einem aus mehreren Zylindern und Walzen bestehenden Druckwerk, sichergestellt werden. Die erfindungsgemaße Berücksichtigung einer solchen Ist-Ist-Differenz stellt sicher, daß niemals zuviel elastische Energie in der Motor-Last-Strecke steckt.
Als vorteilhaft erweist es sich, als Sollwertvorgabe-Signal ein vorgegebenes Leitfrequenzsignal zu verwenden und mit den beiden Istwert-Signalen oder dem aus diesen beiden Istwert-Signalen gebildeten Differenzsignal zur Bildung des Sollwert-Steuersignals zu modulieren.
Die Verwendung von Istwert-Signalen zur Bildung des Sollwert-Steuersignals kommt besonders vorteilhaft beim Beschleunigen und Verzögern der Maschine sowie bei allfäligen Geschwindigkeitsbegrenzeungen in Einlaufvorgängen zum Tragen, also in Betriebsphasen, in denen unterschiedliche Elastizitäten der Druckmaschinenkomponenten sowie unterschiedliche Motorcharakteristiken besonders nachteilig wirken. Es findet aufgrund der Erfindung während des gesamten Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgangs eine Beschleunigungs-oder Verzögerungsglättung und am Ende beider Phasen, beim Übergang auf den Konstantlauf, ein Verschliff der rampenförmig im Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm verlaufenden Geschwindigkeit der Druckmaschinenkomponenten statt. Einem Überschießen der Geschwindigkeit aufgrund der gespeicherten elastischen Energie, die in dem Moment weiter beschleunigend auf die Last wirkt, in dem der Antriebsmotor bereits in den Konstantlauf übergegangen ist, kann somit glättend entgegengewirkt werden. Gerade in der Übergangsphase würde jedoch anderenfalls die zu bedruckende Bahn in nicht vorhersehbarer Weise zwischen den einzelnen Druckmaschinenkomponenten verspannt werden.
Erfindungsgemäß wird von der Steuerung das Istwert-Signal, das gegenüber der Sollwertvorgabe die größte Abweichung aufweist, oder die gößte Ist-Ist-Differenz zur Bildung des Sollwert-Steuersignals ausgewählt. Es wird somit stets ein aus einer Druckmaschinenkomponente und einem zugeordneten Antriebsmotor bestehendes Paar als Master für die Synchronisation bestimmt. Eine vereinfachte Ausführung des Systems besteht darin, das Sollwert-Steuersignal aufgrund der Differenz eines Druckmaschinenkomponenten-Istwert-Lastsignals und des noch nicht angepaßten Sollwert-Vorgabesignals zu bilden.
Nach einer längeren Zeit des Fortdruckes können sich allmählich Fehler bei jeder der geregelt angetriebenen Druckmaschinenkomponenten unzulässig summieren. Dabei kann es zwar vorkommen, daß sich die Fehler zwischen den Komponenten einigermaßen ausgleichen, wegen der niemals ganz zu verhindernden Driften der Motorregler kann es aber auch zur allmählichen Summation kommen und somit zu einer Bahndrift, die es zu verhindern gilt. Deshalb werden die Differenzen der Istwert-Signale der einzelnen Druckmaschinenkomponenten zum Sollwert-Steuersignal oder die Differenzen der einzelnen Istwert-Signale der Druckmaschinenkomponenten untereinander auf eine Überschreitung einer höchstzulässigen Differenz überprüft. Wenn eine der beiden Differenzen überschritten ist, wird nachgesteuert. Hierdurch können durch Regeldriften sich im Zeitverlauf aufsummierende Fehler, die eine Bahndrift und nicht nur Einzeldriften von Druckmaschinenkomponenten zur Folge haben, vermieden werden. Zu diesem Zweck können die Anlagenkomponenten-Antriebsmotoren über ein individuelles Sollwert-Korrektursignal angesteuert werden.
Während die zur Nachsteuerung heranzuziehenden Istwerte während der Beschleunigungs-und Verzögerungsphase der Maschine periodisch von der Steuerung abgefragt werden, genügt bei kontinuierlich laufender Bahn im Fortdruck der Maschine gundsätzlich eine stichprobenartige Abfrage der relevanten Istwerte. Hierdurch werden die Nachsteuerungsvorgänge im Fortdruck weiter reduziert.
Die vorliegende Erfindung kann bei solchen Druckmaschinen, insbesondere Rotationsdruckmaschinen, eingesetzt werden, deren Komponenten, nämlich die Druckeinheiten, Falzapparate und dergleichen, zusätzlich auch mechanisch verbunden sind, beispielsweise über entsprechende Zahnräderzüge. Bevorzugt wird sie jedoch bei autonom angetriebenen Druckmaschinenkomponenten eingesetzt. Dabei können diese Druckmaschinenkomponenten von mehreren Antriebsmotoren angetrieben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Druckmaschinenkomponenten mit einem einzelnen Antriebsmotor oder mit einem Hauptantriebsmotor ausgestattet, der durch das Sollwert-Steuersignal mit dem oder den Antriebsmotoren anderer Druckmaschinenkomponenten gekoppelt ist.
Vorteilhaft ist es auch, die Druckzylinder und deren Gegendruckzylinder durch mechanische Kopplung jeweils zu einem Zylinderpaar zusammenzufassen und paarweise durch einen Motor anzutreiben. Dies ist in den beiden Patentanmeldungen P 43 44 896.8-27 und P 44 05 658.3 offenbart, deren Lehren hinsichtlich der Zusammenfassung von Zylindern zu eigenangetriebenen Zylindergruppen in Bezug genommen werden. In diesem Fall können die Druckmaschinenkomponenten auch durch diese Zylindergruppen gebildet sein. Eine Regelung solcher Zylindergruppen, nämlich nur mit einem Lastgeber, bevorzugt am drehmomentenfreien Ende des direkt angetriebenen Zylinders, wird durch die Patentanmeldung P 43 44 912.3 gelehrt. Auch diese Lehre ist bei der vorliegenden Erfindung mit Vorteil verwendbar, wobei für die erfindungsgemäße Synchronisation selbstverständlich weitere Istwerte von Zylindergruppen herangezogen werden können.
Für den Fall, daß bei der Druckmaschine Farbwalzen zum Einsatz kommen, die nicht von den Druckzylindern selber, sondern unabhängig angetrieben werden, können diese analog wie die Anlagenkomponenten über die Leitrequenz und Multiplikationsfaktoren angesteuert werden. Dabei können die Voreilungsfaktoren von der Steuerung in Abhängigkeit vom jeweiligen Farbauftragswalzenanpressdruck oder -radius vorgegeben respektive angepaßt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert.
Dabei werden weitere Merkmale und Vorteile offenbart. Es zeigen:
Figur 1
Eine beispielhafte Rotationsdruckmaschine mit mehreren Druckmaschinenkomponenten;
Figur 2
eine erfindungsgemäße Anordnung zum synchronen Antreiben von in Figur 1 dargestellten Druckmaschinenkomponenten.
In Figur 1 sind für eine übliche Rollenrotationsdruckmaschine als Druckmaschinenkomponenten ein Rollenwechsler 2, ein Vorspannwerk 3, Druckeinheiten 4, ein Überbauzugorgan 5, ein Falzapparat 6 und eine Trichterwalze 17 dargestellt, die durch eine erfindungsgemäße Leitfrequenzkopplung synchronisiert werden. Diesen Druckmaschinenkomponenten zugeordnete Antriebsmotoren 7 mit Motorgebern 8 und Lastgebern 9 sind ebenfalls eingezeichnet.
Figur 2 zeigt eine Regel- und Steuerungsanordnung für die Druckmaschinenkomponenten 2, 3, 4, 5, 6 und 17. Es handelt sich dabei um eine Leitfrequenzkopplung der Antriebsmotoren 7 der Druckmaschinenkomponenten. Die Regelung der Antriebsmotoren 7 übernimmt jeweils ein Motorregler 10. Für jeden der Motorregler 10 ist ein Motorgeber 8 vorgesehen, der ein die Drehzahl oder die Lage des jeweiligen Motors 7 repräsentierendes Istwert-Signal I1 an den Regler 10 dieses Motors 7 ausgibt. Als zweites Eingangssignal wird jedem Motorregler 10 ein Sollwert-Vorgabesignal V über einen Leitungsbus 14 von einem Leitfrequenzgenerator 12 zugeführt. Das Drehzahlsollwert-Vorgabesignal V erhalten alle Motorregler 10 über einen Leitungsbus 14 in Echtzeit gleichzeitig. Von den Motorreglern 10 wird daraus nach einem geeigneten Regelungsalgorithmus das jeweilige Regelsignal R für jeden der Antriebsmotoren 7 gebildet. Die Antriebsmotoren 7 treiben dann ihre jeweilige Druckmaschinenkomponente an, insbesondere die Druckeinheiten 4, von denen in Figur 2 nur ein direkt angetriebener Gummituchzylinder und dessen Gegendruckzylinder dargestellt sind.
Am drehmomentenfreien Ende eines der Zylinder des angetriebenen Zylinderpaares solch einer Druckeinheit 4, bevorzugterweise am lastfreien Ende des angetriebenen Gummituchzylinders, ist der Lastgeber 9 zur Messung und Ausgabe eines für die Steuerung geeigneten Last-Istwertes I2 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel sind die Druckeinheiten 4 und der Falzapparat 6 mit solchen Lastgebern 9 ausgestattet. Grundsätzlich würde es auch genügen, nur die Druckeinheiten 4 mit Lastgebern 9 zu versehen.
Gestrichelt ist auch die alternative Zuführung des Signals I2 des Lastgebers 9 zu dem jeweiligen Motorregler 10 eingezeichnet. In diesem Fall würde I2 statt I1 zur Motorregelung herangezogen werden.
Bei den Druckmaschinenkomponenten für die Bahnführung, wie Rollenwechsler 2, Vorspannwerk 3, Überbauzugwalze 5 und Trichterwalze 17, ist statt der Einzelantriebe auch ein spielfreier Direktantrieb über eine entsprechende Kupplung oder einen Zahnriemen möglich. Aus diesem Grund kann bei diesen Komponenten auf einen der Geber 8 oder 9 verzichtet werden.
Die Istwerte I1 und I2 von den Paaren der Motor- und Lastgeber 8 und 9 werden jeweils über Rückführleitungen 28 und 29 zu einer Maschinensteuerung 13 geführt. Durch die Steuerung 13 wird die Phasenverschiebung zwischen den jeweiligen Paaren von Motorgebern 8 und Lastwinkelgebern 9 überwacht.
Die Motorregler 10 der Druckeinheiten 4 und des Falzapparates 6 sind mit Adressdecodern 10.1 ausgestattet, um so von der Maschinensteuerung 13 individuell adressiert werden zu können. Die Istwert-Signale I1 und I2 werden jeweils über eine Rückführleitung 28 bzw. 29 zur Maschinensteuerung 13 geführt. Die Istwerte I1 und I2 der jeweiligen Anlagekomponenten untereinander bzw. der Istwert I1 oder I2 einer einzelnen Anlagekomponente zum Sollwert-Vorgabesignal (V) werden zur Feststellung der Abdrift im Fortdruck überwacht. Daraus wird jeweils bei Überschreiten von vorgegebenen Grenzwerten ein Korrektursignal K für die jeweilige Druckeinheit 4 und den Falzapparat 6 gebildet und von der Steuerung über eine Leitung 16 zusammen mit einem zugehörigen Adressignal über den Adressdecoder 10.1 in den betreffenden Motoreregler 10 geführt. Neben den Adressdecodern 10.1 weisen die Motorregler 10 der Druckeinheiten 4 und des Falzapparates 6 jeweils einen Sollwert/Istwert-Vergleicher 10.2 und ein Leistungsteil 10.3 auf. Dem Vergleicher 10.2 jeder Druckeinheit 4 und des Falsapparates 6 werden drei Signale zugeführt, nämlich das Korrektursignal K über die Leitung 16 bzw. Adressdecoder 10.1, der Motor-Istwert I1 und über eine Leitung 14 das Sollwert-Vorgabesignal V vom Frequenzgenerator 12. Die individuelle Ansteuerung wird somit in Abhängigkeit von dem auf Leitung 16 übermittelten Korrektursignal K und dem Sollwert-Vorgabesignal V auf Leitung 14 für jede Druckeinheit 4 bzw. den Falzapparat 6 in den jeweils zugeordneten Motorreglern 10 gebildet. Aus den derart individuell gebildeten Sollwert-Steuersignalen S und den individuellen Istwerten I1 werden die Regelsignale gebildet und nach Verstärkung in den Leistungsteilen 10.3 der Motorregler 10 als Regelsignale R dem jeweiligen Motor 7 zugeführt.
Beim Starten der Maschine generiert der Frequenzgenerator 12 das Sollwert-Vorgabesignal V aufgrund der Geschwindigkeitsvorgabe der Steuerung 13. Mit den Signalrückführungen 28 und 29 kann das Sollwert-Vorgabesignal V sodann entsprechend der Beschleunigungsglättung zu dem allen gekoppelten Druckmaschinenkomponenten zugeführten Sollwert-Steuersignal S auf dem Bus 14 angepaßt werden. Bei konstanter Geschwindigkeit entspricht solch ein globales Sollwert-Steuersignal S dem Sollwert-Vorgabesignal V.
Für die Bahnführungsorgane 2, 3, 5 und 17 ist es zur Sicherstellung des richtigen Bahnzugs erforderlich, dem Sollwertvorgabe-Signal V Voreilungsfaktoren aufzuschalten. Dies erfolgt durch die Steuerung 13 und einen Leitungsbus 15 über den jeweiligen Motorreglern 10 zugeordnete Voreilungsmultiplikatoren 11 mit je einem Adreßdecoder 11.2 und dem eigentlichen Multiplikator 11.1. Anstelle der Voreilungssteuerung kann an diesen Bahnführungsorganen auch eine Bahnspannungsregelung nach dem Stand der Technik zum Einsatz kommen.
In einer weiteren Ausführungsform der Bus-Strukturen können die Signale (15, 16) über eine einzige Busverbindung erfolgen.
Zur Kompensation von nicht tolerierbaren Fehlersummationen zwischen den einzelnen Druckmaschinenkomponenten im Fortdruck werden die Signale der einzeln adressierbaren Motor- und Lastgeber 8 und 9 von der Steuerung 13 in einem Stichprobenverfahren zueinander überprüft. Mechanische Registerverstellungen an den Druckzylindern werden von der Steuerung 13 automatisch erkannt und einem übergeordneten Maschinenprogramm entsprechend berücksichtigt.
Für die Driftkorrektur im Fortdruck wird ein Abfrage- und Korrekturalgorithmus vorteilhafterweise mittels einer Fuzzy-Logik bearbeitet.
Die Sollwert-Steuersignale können nach einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform bei entsprechend ausgebildetem Maschinengenerator 12 und Maschinensteuerung 13 zentral gebildet werden. In diesem Fall werden adreßcodierte Sollwert-Steuersignale S über den Leitungsbus 14 zu den Motorreglern 10 geführt. Die Bildung der Sollwert-Steuersignale S ist dabei von den Motorreglern 10 zu einer zentralen, durch den Generator 12 und die Steuerung 13 gebildeten Einheit verlagert. Entsprechende Anpassungen wären hinsichtlich der Voreilungsmultiplikatoren für die Bahnzugsorgane vorzunehmen.
Nach einer weiter vereinfachten Ausführungsform der Erfindung wird den Druckeinheiten 4 bzw. dem Falzapparat 6 immer das gleiche Sollwert-Steuersignal S über den Bus 14 zugeführt. In diesem Fall können die Adreßdecoder 10.1 der Motorregler 10 entfallen.

Claims (21)

  1. Verfahren zum synchronen Antreiben einer ersten Druckmaschinenkomponente (4) durch wenigstens einen ersten Antriebsmotor (7) und einer zweiten Druckmaschinenkomponente (4) durch wenigstens einen zweiten Antriebsmotor (7), bei dem
    a) zur Bildung eines ersten Sollwert-Steuersignals (S) und eines zweiten Sollwert-Steuersignals (S) ein gemeinsames Sollwert-Vorgabesignal (V) verwendet wird,
    b) ein erstes Regelsignal (R) zum Regeln des ersten Antriebsmotors (7) in Abhängigkeit von einer Abweichung des ersten Sollwert-Steuersignals (S) von einem Istwertsignal (I1, I2) gebildet wird, das für den Drehzustand eines ersten Motor/Last-Systems repräsentativ ist, welches die erste Druckmaschinenkomponente (4) und den ersten Antriebsmotor (7) umfasst, und
    c) ein zweites Regelsignal (R) zum Regeln des zweiten Antriebsmotors (7) in Abhängigkeit von einer Abweichung des zweiten Sollwert-Steuersignals (S) von einem Istwertsignal (I1, I2) gebildet wird, das für den Drehzustand eines zweiten Motor/Last-Systems repräsentativ ist, welches die zweite Druckmaschinenkomponente (4) und den zweiten Antriebsmotor (7) umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d) das gemeinsame Sollwert-Vorgabesignal (V) in Abhängigkeit von wenigstens einem der Istwertsignale (I1, I2) gebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Sollwert-Steuersignals (S) das Istwert-Signal (I1) einer Druckmaschinenkomponete (4) und das Istwert-Signal (I2) eines Antriebsmotors (7) der gleichen Druckmaschinenkomponete (4) herangezogen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Bildung des Sollwert-Steuersignals (S) verwendete Istwert-Signal (I1, I2) und das zur Regelung eines Antriebsmotors (7) verwendete, geeignete Istwert-Signal (I1, I2) identisch ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Sollwert-Steuersignals (S) ein Differenzsignal (I1-I2) zwischen dem Istwert-Signal (I1) einer Druckmaschinenkomponete (4) und dem Istwert-Signal (I2) des Antriebsmotors (7) verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Sollwert-Steuersignals (S) das Sollwert-Vorgabesignal (V) mit dem oder den Istwert-Signalen (I1, I2) oder dem Differenzsignal (I1-I2) frequenzmoduliert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollwert-Steuersignal (S) nur im Falle des Überschreitens eines Grenzwertes für eine höchstzulässige Abweichung eines Istwert-Signals (I1, I2) von dem Sollwert-Vorgabesignal (V) oder für eine Istwert-Differenz (I1 - I2) gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    a) die Istwerte (I1, I2) der Druckmaschinenkomponenten (4, 6) und/oder Antriebsmotoren (7) abgefragt,
    b) die Abweichungen zwischen dem Sollwert und den abgefragen Istwerten (I1, I2) oder die Istwert-Differenzen (I1 - I2) zwischen den Anlagenkomponenten ermittelt und
    c) die Abweichungen sodann miteinander verglichen und beim Überschreiten von zulässigen Grenzwerten individuelle Korrektursignale (16) für die entsprechenden Anlagenkomponenten gebildet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwerte (I1, I2) in einem Stichprobenverfahren abgefragt werden.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Regelung eines Antriebsmotors (7) verwendete, geeignete Istwert-Signal (I1, I2) ein Istwert-Signal dieses Antriebsmotors (7) oder ein an einem drehmomentenfreien Ende der von diesem Motor angetriebenen Druckmaschinenkomponente (4) ist.
  10. Vorrichtung zum synchronen Antreiben einer ersten Druckmaschinenkomponente (4) durch wenigstens einen ersten Antriebsmotor (7) und einer zweiten Druckmaschinenkomponente (4) durch wenigstens einen zweiten Antriebsmotor (7), mit
    a) wenigstens einem ersten Istwertgeber (8, 9) zur Ausgabe eines ersten Istwertsignals (I1, I2), das für den Drehzustand eines ersten Motor/Last-Systems repräsentativ ist, welches die erste Druckmaschinenkomponente (4) und der ersten Antriebsmotor (7) umfasst, und wenigstens einem zweiten Istwertgeber (8, 9) zur Ausgabe eines zweiten Istwertsignals (I1, I2), das für den Drehzustand eines zweiten Motor/Last-Systems repräsentativ ist, welches die zweite Druckmaschinenkomponente (4) und den zweiten Antriebsmotor (7) umfasst,
    b) einem ersten Motorregler (10) zum Regeln des ersten Antriebsmotors (7) und einem zweiten Motorregler (10) zum Regeln des zweiten Antriebsmotors (7),
    c) einem Steuermittel (12, 13) zur Ausgabe eines Sollwert-Vorgabesignals (V), dasdem ersten und dem zweiten Motorregler (10) zugeführt wird, wobei
    d) der erste Motorregler (10) das Sollwert-Vorgabesignal (V) zur Bildung eines Sollwert-Steuersignals (S) verwendet und in Abhängigkeit von einer Abweichung dieses Sollwert-Steuersignals (S) von dem ersten Istwertsignal (I1, I2) ein Regelsignal (R) zum Regeln des ersten Antriebsmotors (7) bildet, und
    e) der zweite Motorregler (10) das Sollwert-Vorgabesignal (V) ebenfalls zur Bildung eines Sollwert-Steuersignals (S) verwendet und in Abhängigkeit von einer Abweichung dieses Sollwert-Steuersignals (S) von dem zweiten Istwertsignal (I1, I2) ein Regelsignal zum Regeln des zweiten Antriebsmotors (7) bildet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    f) das erste und das zweite Istwertsignal (I1, I2) über wenigstens eine Rückführleitung (28, 29) zum Steuermittel (12, 13) geführt werden, das in Abhängigkeitvon wenigstens einem der Istwertsignale (I1, I2) das Sollwert-Vorgabesignal (V) bildet.

  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Druckmaschinenkomponente (4) ein Istwert-Geber (9) zur Ausgabe eines Istwertes der Druckmaschinenkomponente (4) und ein Istwert-Geber (8) zur Ausgabe eines MotorIstwertes vorgesehen sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckmaschinenkomponente (4) ein Paar von Istwert-Gebern (8, 9) aufweist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Istwert-Geber (8, 9) jeweils über eine Rückführleitung (28, 29) mit der Steuerung (13) in Verbindung steht.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsschaltung vorgesehen ist, die eingangsseitig die Istwerte (I1, I2) und/oder das Sollwertvorgabe-Signal (V) zur Ermittlung der größten Abweichung zwischen den Istwerten (I1, I2) oder zwischen einem der Istwerte (I1, I2) und der Sollwertvorgabe ermittelt, und daß der Wert der größten Abweichung weiterverarbeitet wird.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Erzeugung des Sollwert-Steuersignals (S) eine Steuerung (13) und einen damit verbundenen Frequenzgenerator (12) umfaßt, wobei dem vom Frequenzgenerator (12) erzeugten Sollwert-Vorgabesignal (V) durch die Steuerung (13) zur Bildung des Sollwert-Steuersignals (S) ein Signal aufmoduliert wird, das ein Differenzsignal repräsentiert, das aus einem Istwert (I1) eines Motorgebers (8) oder Istwert (I2) eines Lastgebers (9) einer ersten Druckeinheit (4) zu einem Istwert (I1) eines Motorgebers (8) oder Istwert (I2) eines Lastgebers (9) einer zweiten Druckeinheit (4) gebildet wird.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit zur Erzeugung des Sollwert-Steuersignals (S) eine Steuerung (13) und einen damit verbundenen Frequenzgenerator (12) umfaßt, wobei dem vom Frequenzgenerator (12) erzeugten Sollwert-Vorgabesignal (V)durch die Steuerung (13) zur Bildung des Sollwert-Steuersignals (S) ein Signal aufmoduliert wird, das ein Differenzsignal repräsentiert, das aus einem Istwert (I1) eines Motorgebers (8) oder Istwert (I2) eines Lastgebers (9) einer Druckeinheit (4) zum Sollwert-Vorgabesignal (V) gebildet wird.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß den Motorreglern (10) über eine Leitung (14) ein Sollwert-Vorgabesignal (V) von einem Frequenzgenerator (12) und über eine weitere Leitung (16) ein Korrektursignal (K) von einer Maschinensteuerung (13) zugeführt wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorregler (10) jeweils einen Adressdecoder (10.1), dem das Korrektursignal (K) zugeführt wird, und einen Sollwert/Istwert-Vergleicher (10.2) aufweisen, dem das Sollwert-Vorgabesignal (V) und über den Adreßdecoder (10.1) das Korrektursignal (K) zur Bildung des Sollwert-Steuersignals (S) zugeführt werden.
  19. Rotationsdruckmaschine, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18.
  20. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß nur Istwert-Signale (I1, I2) von Istwert-Gebern (8, 9) eines oder mehrerer Zylinder, insbesondere von mechanisch gekoppelten, jeweils von zumindest einem Motor (7) angetriebenen Zylinderpaaren, von Druckeinheiten (4) oder deren Antriebsmotoren (7) zurückgeführt werden.
  21. Rotationsdruckmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß andere Druckmaschinenkomponenten, insbesondere die Bahnführungskomponenten (2, 3, 5, 16), zusätzlich zum Motorregler (10) einen Voreilungsmultiplikator (11) aufweisen, dem zur Sicherstellung eines ausreichenden Bähnzugs von der Steuerung (13) über eine weitere Steuerleitung (15) Voreilungssignale aufgeschaltet werden.
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