DE19903869B4

DE19903869B4 - Verfahren zur Antriebssteuerung von Bogendruckmaschinen

Info

Publication number: DE19903869B4
Application number: DE19903869A
Authority: DE
Inventors: Dr.-Ing. Olomski Jürgen; Dr.-Ing. Tröndle Hans-Peter; Dr.-Ing. Viefhaus Rald
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2019-02-02
Also published as: DE19903869A1; US6349642B1

Abstract

Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen mit einer Mehrzahl von Druckwerken (1 bis 4) mit jeweils mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern, insbesondere als Bogenlaufmodul (BLM) mit gekoppeltem Anleger (AN), Transfertern (T2 bis T4), Druckzylindern (D1 bis D4) und Gummizylindern (G1 bis G4) sowie Plattenzylindern (P1 bis P4), Farbwerken (F1 bis F4) und Ausleger (AB), welche durch einen elektrischen Antrieb (A) angetrieben werden, wobei die mechanische Kopplung der einzelnen Zylinder (AN, T1 bis T4, D1 bis D4, G1 bis G4, P1 bis P4, F1 bis F4, AB) zumindest teilweise aufgehoben wird und entkoppelte Zylinder (P1 bis P4, G1 bis G4) unabhängig voneinander elektrisch angetrieben werden, wobei jeweils eine zugeordnete separate Regelung (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) erfolgt, wobei in einem Druckbetrieb jede Regelung (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) mit einer Verzögerungszeitkonstante einem gemeinsamen Leitsollwert (A_Soll) folgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeitkonstante für alle Regelungen (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) die gleiche ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen mit einer Mehrzahl von Druckwerken mit jeweils mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern, insbesondere als Bogenlaufmodul mit gekoppeltem Anleger, Transfertern, Druckzylindern und Gummizylindern sowie Plattenzylindern, Farbwerken und Ausleger, welche durch einen elektrischen Antrieb angetrieben werden.
Bogendruckmaschinen weisen in der Regel einen Aufbau bestehend aus mehreren Druckwerken auf, welche über ein Walzensystem mechanisch miteinander gekoppelt sind. Jedem Druckwerk ist dabei ein Farbwerk zugeordnet, welches auf einen Plattenzylinder einwirkt. Jeder Plattenzylinder ist mit einem Gummizylinder und über diesen mit einem Druckzylinder mechanisch gekoppelt. Die Druckzylinder einzelner Druckwerke stehen untereinander über sogenannte Transferter in mechanischem Kontakt. Der erste Druckzylinder wiederum ist mit einem Anleger, der letzte Druckzylinder mit einem Ausleger mechanisch gekoppelt. Bei einem solchen bekannten Aufbau einer Bogendruckmaschine ist jedes Druckwerk mit den genannten jeweiligen Zylindern mechanisch als sogenanntes Bogenlaufmodul ausgebildet.
Bei einer solchen bekannten Bogendruckmaschine sind gegenwärtig alle an der Papierführung und dem Druck beteiligten Zylinder – in Form von Walzen – über einen durchgehenden Räderzug oder eine Königswelle mechanisch gekoppelt. In der Darstellung nach 1 ist der Aufbau einer solchen Bogendruckmaschine mit vier Druckwerken 1 bis 4 in einem Querschnitt durch die einzelnen Zylinder in Form einer Prinzipskizze dargestellt. Der Aufbau zeigt die vier Druckwerke 1 bis 4 mit jeweiligem Farbwerk F1 bis F4, Plattenzylinder P1 bis P4, Gummizylinder G1 bis G4 und Druckzylinder D1 bis D4, die über Transferter T2 bis T4 verbunden sind. Darüber hinaus sind der Anleger AN und ein Ausleger AB zu erkennen.
Herkömmlicherweise wird ein solcher Mechanikverbund einer Bogendruckmaschine von einem zentralen elektrischen Antrieb bewegt. Die solchermaßen gekoppelten Zylinder stellen jedoch ein schwingungsfähiges Mehrmassensystem dar. Auftretende Schwingungen können daher die Druckgenauigkeit negativ beeinflussen. Dadurch ist auch die in den Mechanikverbund einbeziehbare Anzahl der Drucktürme bzw. Druckwerke begrenzt.
Bei einer solchen herkömmlichen Bogendruckmaschine mit dem beschriebenen Mechanikverbund mit einem zentralen Antrieb nimmt die dynamische Lageabweichung bezogen auf einen Sollwert von Druckwerk zu Druckwerk aufgrund der Elastizität des Mehrmassensystems immer weiter zu. Somit ist die Genauigkeit von der Druckwerkanzahl abhängig. Bei einer vorgegebenen einzuhaltenden Genauigkeit wiederum ist die Anzahl der Druckwerke eingeschränkt.
In der DE 196 50 075 A1 ist eine Bogendruckmaschine der eingangs genannten Art derart weitergebildet, dass die mechanische Kopplung der einzelnen Zylinder zumindest teilweise aufgehoben wird und entkoppelte Zylinder unabhängig voneinander elektrisch angetrieben werden, wobei jeweils eine zugeordnete separate Regelung erfolgt, wobei in einem Druckbetrieb jede Regelung mit einer Verzögerungszeitkonstante einem gemeinsamen Leitsollwert folgt. Ähnliche Offenbarungsgehalte sind der DE 42 23 583 A1 , der DE 196 40 649 A1 und der DE 196 23 224 C1 zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen mit einer Mehrzahl von Druckwerken der zuletzt genannten Art zu schaffen, welches den Gleichlauf der Druckwerke mit höherer Genauigkeit realisiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der vorstehenden Aufgabe ein Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen geschaffen, bei dem die Verzögerungszeitkonstante für alle Regelungen die gleiche ist.
Die erfindungsgemäße Lösung, den mechanischen Verbund der Bogenlaufmodule einzelner Druckwerke teilweise aufzulösen und die entkoppelten Zylinder einzeln anzutreiben, bietet den Vorteil, dass durch eine Mehrmotorenantriebssteuerung der Fehler von Druckwerk zu Druckwerk nicht weiter zunimmt, da an jedem Druckwerk die Momenteneinspeisung separat stattfindet und alle Antriebe auf den gleichen Leitsollwert geregelt werden.
Die funktional größten Vorteile lassen sich durch eine erste vorteilhafte Ausgestaltung erreichen, bei der die Kopplung zwischen den Gummizylindern und den Plattenzylindern aufgelöst wird und jeder Gummizylinder und jeder Plattenzylinder voneinander unabhängig elektrisch angetrieben und geregelt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der gemeinsame Leitsollwert durch eine Leitsollwertinterpolation vorgegeben wird, in der der Leitsollwert kontinuierlich entsprechend dem Beschleunigungsvermögen der Bogendruckmaschine und einer vorgegebenen Drehzahl interpoliert wird.
Besonders vorteilhaft erfolgt die Regelung jedes Antriebs durch eine kaskadierte Lage-, Drehzahl- und Stromregelung.
Besonders vorteilhaft lassen sich Verzögerungszeiten reduzieren und Schwingungen bedämpfen, indem jede Regelung eines Antriebs zur Reduzierung von Verzögerungszeiten drehzahl- und stromvorgesteuert wird.
Wenn Rüst-, Reinigungs- oder Wartungsarbeiten an einer herkömmlichen Bogendruckmaschine mit einem zentralen Antrieb durchzuführen sind, so müssen alle Zylinder synchron bewegt werden, wodurch solche Arbeiten nicht zu parallelisieren sind und sich somit die Maschinenamortisation verschlechtert. Dieses Problem lässt sich bei einem Verfahren zur Antriebssteuerung nach der vorliegenden Erfindung dadurch umgehen, dass anders als im Druckbetrieb bei Rüst-, Wartungs- oder Reinigungsarbeiten die Regelungen jedes Gummizylinders oder die Regelungen jedes Plattenzylinders anstelle des gemeinsamen Leitsollwerts getrennt von einer Bogenlaufbewegung jeweils mit einem eigenen Leitwert beaufschlagt werden.
Weitere Vorteile und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit den Figuren. Dabei sind Elemente mit gleicher Funktionalität mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer herkömmlichen Bogendruckmaschine mit vier Druckwerken anhand eines Querschnitts durch die einzelnen Walzen,
2 eine Prinzipskizze einer Bogendruckmaschine nach der Erfindung mit Mehrmotorenantrieb in einem Querschnitt durch die Walzen,
3 ein Schaltbild einer Mehrmotorenantriebsregelung einer Bogendruckmaschine nach der Erfindung und
4 eine Prinzipskizze einer Steuerung und Interpolation der Plattenzylinder zur Durchführung von Reinigungsarbeiten.
Die Darstellung nach der 1 wurde bereits eingangs zur Beschreibung einer Bogendruckmaschine herkömmlicher Art erläutert. Es ist eine Bogendruckmaschine mit vier Druckwerken 1 bis 4 gezeigt, die jeweils als Bogenlaufmodul mechanisch gekoppelt sind. Jede Druckwerk weist ein Farbwerk F1 bis F4, Plattenzylinder P1 bis P4, Gummizylinder G1 bis G4 und Druckzylinder D1 bis D4 auf. Die einzelnen Druckwerke bzw. Druckzylinder D1 bis D4 sind über Transferter T2 bis T4 miteinander mechanisch gekoppelt. Das erste Druckwerk 1 weist am Druckzylinder D1 einen Anleger AN, das letzte Druckwerk 4 am Druckzylinder D4 einen Ausleger AB auf.
Der Darstellung nach 2, die im wesentlichen der Darstellung nach 1 entspricht, liegt nun eine Bogendruckmaschine mit Mehrmotorenantrieb nach der Erfindung zugrunde. Gezeigt ist der besonders vorteilhafte Fall, dass die Kopplung zwischen den Gummizylindern G1 bis G4 und den Plattenzylindern P1 bis P4 aufgelöst ist, indem diese durch einzelne Antriebe MG1 bis MG4 für die Gummizylinder und MP1 bis MP4 für die Plattenzylinder ersetzt werden.
Dadurch, dass die mechanische Kopplung zwischen den Gummizylindern G1 bis G4 und den Plattenzylindern P1 bis P4 aufgelöst ist, entfällt der zentrale Antrieb und wird durch einzelne Antriebe MG1 bis MG4 an den Gummizylindern G1 bis G4 und MP1 bis MP4 an den Plattenzylindern P1 bis P4 ersetzt. Anleger AN, Transferter T2 bis T4, Druckzylinder D1 bis D4 und Gummizylinder G1 bis G4 sind weiterhin mechanisch als sogenanntes Bogenlaufmodul BLM gekoppelt, ebenso jeweils je Druckwerk 1 bis 4 der Plattenzylinder P1 bis P4 und das Farbwerk F1 bis F4.
Gesteuert werden die Antriebe MG1 bis MG4, MP1 bis MP4 im Druckbetrieb mit einem gemeinsamen Leitsollwert A_Soll auf einem Leitsollwertinterpolator LIP für das Bogenlaufmodul BLM.
Dazu zeigt 3 ein Schaltbild einer Mehrmotorenantriebsregelung für eine Bogendruckmaschine nach der Erfindung, welche eine Steuerung der Antriebe MG1 bis MG4, MP1 bis MP4 im Druckbetrieb mit einem gemeinsamen Leitsollwert A_Soll ermöglicht. Alle Antriebe MG1 bis MG4 und MP1 bis MP4 werden einzeln über eine kaskadierte Regelung R_MG1 bis R_MG4 und R_MP1 bis R_MP4 aus Lageregelung Rl, Drehzahlregelung Rv und Stromregelung Ri geregelt. In der Darstellung nach 3 sind beispielhaft die entsprechenden Regelungen für die Antriebe MG1, MG2 und MP1, MP2 dargestellt. Alle Regelungen R_MG1 bis R_MG4 und R_MP1 bis R_MP4 besitzen den gleichen kaskadierten Aufbau und werden durch den Leitsollwertinterpolator LIP mit dem genannten gemeinsamen Leitsollwert A_Soll beaufschlagt. Jeder Antrieb MG1 bis MG4 und MP1 bis MP4 folgt somit im Rahmen seiner Regelgenauigkeit dem Leitsollwert A_Soll. Dieser Leitsollwert A_Soll wird kontinuierlich entsprechend dem Beschleunigungsvermögen der Bogendruckmaschine und der gewünschten Drehzahl von einer Steuerung S (nicht gezeigt) interpoliert.
Jede Regelung R_MG1 bis R_MG4 und R_MP1 bis R_MP4 ist dabei so einzustellen, dass Verzögerungszeitkonstanten gering sind und alle Regelkreise gleich sind. Verzögerungszeiten werden vorteilhafterweise zusätzlich durch eine Drehzahlvorsteuerung Vv und eine Stromvorsteuerung Vi reduziert. Im Blockschaltbild nach 3 ist dies daran erkennbar, dass jede kaskadierte Regelung aus Lage-, Drehzahl- und Stromregelung Rl, Rv, Ri einen vom Antrieb MG1 bis MG4 und MP1 bis MP4 jeweils auf den Stromregler Ri zurückgeführten Stromistwert sowie einen auf den Eingangsdrehzahlregler Rv zurückgeführten Drehzahlistwert aufweist.
Dadurch bedingt bewegt sich jede Achse im gleichen Fehlertoleranzbereich zum Leitsollwert A_Soll. Diese Fehlertoleranz bestimmt direkt die Passergenauigkeit in Papierlaufrichtung der Bogendruckmaschine. Der zu erzielende Fehler muss hierzu kleiner sein als die gewünschte Passergenauigkeit.
Mit einer Antriebssteuerung nach der vorliegenden Erfindung ist es ferner für Rüst-, Wartungs- und Reinigungsarbeiten an der Bogendruckmaschine möglich, die Bewegung der einzelnen Drucktürme 1 bis 4, bestehend aus Plattenzylindern P1 bis P4 und Farbwerk F1 bis F4, von der Bewegung des Bogenlaufmoduls BLM, bestehend aus Gummizylindern G1 bis G4 und Druckzylindern D1 bis D4 und der anderen Drucktürme 1 bis 4 zu trennen. Somit ist es möglich, die anderen Drucktürme 1 bis 4 mit einer anderen Geschwindigkeit zu bewegen oder auch stillzusetzen.
In der Darstellung nach 4 ist ein Blockschaltbild einer Steuerung und Interpolation der Plattenzylinder P1 bis P4 gezeigt, welche auf der in 3 gezeigten Darstellung aufbaut und die eine Trennung von Plattenzylindern P1 bis P4 und Farbwerk F1 bis F4 von der Bewegung des Bogenlaufmoduls BLM und anderen Drucktürmen 1 bis 4 ermöglicht. Gezeigt ist wiederum beispielhaft die Regelung der elektrischen Antriebe MG1, MG2, MP1, MP2 der Gummizylinder G1 und G2 sowie der Plattenzylinder P1 und P2. Anhand der strichpunktierten Linie des Ausgangs des Leitwertinterpolators LIP mit dem gemeinsamen Leitsollwert A_Soll wird deutlich, dass auch die Regelungen der anderen elektrischen Antriebe auf die gleiche Art und Weise erfolgen. Jeder elektrische Antrieb MG1, MG2 und MP1, MP2 weist eine zugehörige Regelung R_MG1, R_MG2 und R_MP1, R_MP2 auf, welche den in der Darstellung nach 3 gezeigten Aufbau besitzt. Im Druckbetrieb wird jede dieser Regelungen durch den Leitsollwertinterpolator LIP mit einem gemeinsamen Leitsollwert A_Soll beaufschlagt.
Daneben sind jedoch auch weitere Leitsollwertinterpolatoren LIP1 und LIP2 vorgesehen, welche der jeweiligen Regelung R_MP1 und R_MP2 zugeordnet sind. Durch ein Steuermodul S ist es möglich, anders als im Druckbetrieb, für Rüst-, Wartungs- oder Reinigungsarbeiten eine Umschaltung des Eingangs der Regelungen R_MP1 und R_MP2 auf den jeweiligen weiteren Leitsollwertinterpolator LIP1 bzw. LIP2 vorzunehmen und dementsprechend die Regelung R_MP1 mit einem eigenen Leitsollwert A_P1 und die weitere Regelung R_MP2 mit einem eigenen Leitsollwert A_P2 zu beaufschlagen. Dadurch ist es möglich, die elektrischen Antriebe M1, MP2 der einzelnen Plattenzylinder P1 und P2 mit anderer Geschwindigkeit zu bewegen als die Antriebe MG1, MG2 der entsprechenden Gummizylinder G1 und G2 oder die elektrischen Antriebe MP1 und MP2 auch stillzusetzen. Durch diesen im Blockschaltbild nach 4 gezeigten Aufbau einer Antriebssteuerung für eine Bogendruckmaschine lassen sich einzelne Plattenzylinderantriebe MP1 und MP2 entsprechend einem vorgegebenen Auftrag getrennt von der Bogenlaufbewegung interpolieren. Hierzu stehen die genannten eigenen Interpolatoren LIP1 und LIP2 für die Druckwerke zur Verfügung. Selbstverständlich ist es auch möglich, die genannten separaten Leitsollwertinterpolatoren LIP1 und LIP2 anstelle der Regelungen R_MP1 und R_MP2 für die Plattenzylinder P1, P2 den entsprechenden Regelungen R_MG1 und R_MG2 für die Gummizylinder G1, G2 zuzuordnen.

Claims

Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen mit einer Mehrzahl von Druckwerken (1 bis 4) mit jeweils mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern, insbesondere als Bogenlaufmodul (BLM) mit gekoppeltem Anleger (AN), Transfertern (T2 bis T4), Druckzylindern (D1 bis D4) und Gummizylindern (G1 bis G4) sowie Plattenzylindern (P1 bis P4), Farbwerken (F1 bis F4) und Ausleger (AB), welche durch einen elektrischen Antrieb (A) angetrieben werden, wobei die mechanische Kopplung der einzelnen Zylinder (AN, T1 bis T4, D1 bis D4, G1 bis G4, P1 bis P4, F1 bis F4, AB) zumindest teilweise aufgehoben wird und entkoppelte Zylinder (P1 bis P4, G1 bis G4) unabhängig voneinander elektrisch angetrieben werden, wobei jeweils eine zugeordnete separate Regelung (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) erfolgt, wobei in einem Druckbetrieb jede Regelung (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) mit einer Verzögerungszeitkonstante einem gemeinsamen Leitsollwert (A_Soll) folgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeitkonstante für alle Regelungen (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) die gleiche ist.
Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Kopplung zwischen den Gummizylindern (G1 bis G4) und den Plattenzylindern (P1 bis P4) aufgelöst wird und jeder Gummizylinder (G1 bis G4) und jeder Plattenzylinder (P1 bis P4) voneinander unabhängig elektrisch angetrieben und geregelt wird.
Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Leitsollwert (A_Soll) durch eine Leitsollwertinterpolation (LIP) vorgegeben wird, in der der Leitsollwert (A_Soll) kontinuierlich entsprechend dem Beschleunigungsvermögen der Bogendruckmaschine und einer vorgegebenen Drehzahl interpoliert wird.
Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) jedes Antriebs (MP1 bis MP4, MG1 bis MG4) durch eine kaskadierte Lage-, Drehzahl- und Stromregelung (Rl, Rv, Ri) erfolgt.
Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Regelung (R_MP1 bis R_MP4, R_MG1 bis R_MG4) eines Antriebs (MP1 bis MP4, MG1 bis MG4) zur Reduzierung von Verzögerungszeiten drehzahl- und stromvorgesteuert wird.
Verfahren zur Antriebssteuerung für Bogendruckmaschinen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Rüst-, Wartungs- oder Reinigungsarbeiten anders als im Druckbetrieb die Regelungen (R_MG1 bis R_MG4) jedes Gummizylinders (G1 bis G4) oder die Regelungen (R_MP1 bis R_MP4) jedes Plattenzylinders (P1 bis P4) anstelle des gemeinsamen Leitsollwerts (A_Soll) getrennt von einer Bogenlaufbewegung jeweils mit einem eigenen Leitwert (A_P1, A_P2) beaufschlagt werden.