DE3716562A1

DE3716562A1 - Vorrichtung zum steuern der bahnlage

Info

Publication number: DE3716562A1
Application number: DE19873716562
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dr Ing Hank; Friedrich Dipl Ing Richter
Original assignee: Polygraph Leipzig Kombinat Veb
Current assignee: Polygraph Leipzig Kombinat Veb
Priority date: 1986-06-09
Filing date: 1987-05-18
Publication date: 1987-12-10
Also published as: FR2599728A1; GB2191608B; DD249898A1; GB2191608A; GB8712580D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Bahnlage einer kontinuierlich bewegten Stoffbahn in Querrichtung. Die Erfindung kommt vorzugsweise in Rollenrotationsdruckmaschinen zum Einsatz, in denen eine Bedruckstoffbahn registergerecht bewegt werden muß.

Die bekannten Bahnlagesteuerungssysteme sind vom Grundtyp her Regelungen. Die Regelung ist bekanntlich eine Steuerung mit fortlaufender Rückmeldung der gesteuerten Größe, der Regelgröße. Regelstrecke und Regeleinrichtung bilden einen Regelkreis. Entsprechend ist der Sensor zum Erfassen der Bahnlageabweichung - in Laufrichtung der Stoffbahn - hinter dem Stellglied zum Beeinflussen der Bahnlage der Stoffbahn angeordnet, vgl. z. B. Hank, D.; Niesgoda, T.: Bahnkantenregelungen an Rollendruckmaschinen, Papier und Druck 27 (1978) 1, Teil Druck und Verarbeitung, S. 1 bis S. 7.

Die Anordnung des Sensors hinter dem Stellglied weist aber einen wesentlichen Nachteil auf. Die Regelstrecke, ihr Eingangsglied ist das Stellglied und sie umfaßt die Bahnförder- und Bahnführungseinrichtungen bis zum Ort der Anordnung des Sensors, stellt ein Übertragungsglied im Sinne der Regelungstechnik dar. Im allgemeinen handelt es sich um eine Strecke mit P-Verhalten und Zeitverzögerung 1. Ordnung, ein PT₁-Glied. Die Zeitkonstante T der Strecke gehorcht dem Ausdruck mit der Bahnweglänge L zwischen dem Stellglied und dem Sensor und der Bahngeschwindigkeit v. Der Ausgleich von Stör- oder Stelleingriffen am Ort des Stellgliedes ist am Ort des Sensors erst nach Ablauf der Ausgleichszeit T _a, es gilt , beendet.

Tritt am Eingang der Strecke eine Störung auf, so "bemerkt" die Regeleinrichtung, ihr Eingangsglied ist der Sensor, während der Ausgleichszeit T _a nur einen Teil der Störungsauswirkung und verstellt nur insoweit das Stellglied. Erst nach Ablauf der Ausgleichszeit T _a erhält die Regeleinrichtung die volle Störungsauswirkung und verstellt das Stellglied so weit, wie es zum Abbau der Auswirkung der Störung erforderlich ist. Aber auch der Stellgliedeingriff wird erst nach ungefähr nochmaligem Ablauf der Ausgleichszeit T _a voll wirksam, so daß erst nach Ablauf der Zeit 2 T _a die Auswirkung der Störung vollständig abgebaut ist.

Um diese Verzögerung klein zu halten, ist in bekannten Bahnlageregelungssystemen der Sensor - in Laufrichtung der Stoffbahn - nahe hinter der dem Stellglied folgenden ersten fest angeordneten Leitwalze angeordnet. Die so erreichte Lagegenauigkeit befriedigt aber bei Druckmaschinen für den Qualitätsdruck nicht.

Eine weitere Verkürzung des Bahnweges zwischen Stellglied und Sensor durch die Anordnung des Sensors zwischen der Auslaufleitwalze des Stellgliedes und der dem Stellglied folgenden ersten fest angeordneten Leitwalze und nahe der Auslaufleitwalze hat den Nachteil, daß der ortsfest angeordnete Sensor die Lageabweichung der Bahn verfälscht erfaßt - die verschwenkte Auslaufleitwalze verdreht die Stoffbahn und der Sensor erfaßt nur deren Projektion.

Diesen Nachteil vermeiden bekannte Einrichtungen zum Führen einer bewegten Bahn, vergl. DE-AS 22 12 212 und DE-OS 23 05 689, bei denen der Sensor durch eine besondere Nachführeinrichtung bei Einhaltung eines festen Abstandes zu einer Bezugslinie für die Bahnkante der laufenden Bahn beim Verschwenken der Auslaufleitwalze der Ebene der auslaufenden verdrehten Bahn nachgeführt wird, um Abstand und Richtung relativ zur Auslaufebene der Bahn im wesentlichen konstant zu halten.

Bedeutender Nachteil dieser Einrichtungen ist, daß genau arbeitende Nachführeinrichtungen aufwendig und darum teuer sind.

Ziel der Erfindung ist es, vorzugsweise für den Einsatz in Rollenrotationsdruckmaschinen, eine Vorrichtung zum Steuern der Bahnlage einer kontinuierlich bewegten Stoffbahn zur Verfügung zu stellen, die sich durch einfachen Aufbau und hohe Zuverlässigkeit auszeichnet und zur Sicherung der Qualität der Druckerzeugnisse durch registergenaue Bahnführung wesentlich beiträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Steuern der Bahnlage einer kontinuierlich bewegten Stoffbahn zu schaffen, die die Auswirkungen von Störungen auf die Bahnlage unverzögert abbaut.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Sensor zum Erfassen der Bahnlageabweichung der Stoffbahn - in Laufrichtung der Stoffbahn - vor einem Stellglied zum Beeinflussen der Bahnlage der Stoffbahn angeordnet und an den Eingang einer Steuereinrichtung angeschlossen ist, daß die Steuereinrichtung ein Übertragungsverhalten aufweist, welches näherungsweise gleich ist dem Übertragungsverhalten der Bahnförder- und Bahnführungseinrichtungen im Bahnabschnitt zwischen dem Sensor und dem Stellglied und daß der Ausgang der Steuereinrichtung über einen Stellantrieb mit proportionalem Verhalten mit dem Stellglied verbunden ist. Die Zeitkonstante der Übertragungsfunktion der Steuereinrichtung ist vom Maschinentakt proportional der Maschinentaktzeit steuerbar. Durch den Proportionalitätsfaktor ist realisiert, daß die Zeitkonstante der Steuereinrichtung näherungsweise betragsmäßig gleich ist der Zeitkonstante der Bahnförder- und Bahnführungseinrichtungen im Bahnabschnitt zwischen dem Sensor und dem Stellglied.

Beim Auftreten einer Bahnlageabweichung infolge einer Störung am Ort des Sensors wird von diesem die Bahnlageabweichung erfaßt und in ein analoges Signal gewandelt, mit welchem die Steuereinrichtung beaufschlagt wird. Wird die Bahn durch eine Störung, beispielsweise am Ort des Sensors ausgelenkt, dann ist der Ausgleichsvorgang am Ort des Stellgliedes erst nach der Zeit mit der Bahnweglänge L zwischen Sensor und Stellglied und der Bahngeschwindigkeit v beendet. Die Zeitkonstante der Steuereinrichtung wird vom Maschinentakt proportional der Maschinentaktzeit so gesteuert, daß der Zeitverlauf des Steuersignales, mit dem der Stellantrieb beaufschlagt wird, dem Zeitverlauf der Bahnlageabweichung am Eingang des Stellgliedes näherungsweise gleicht. Der Stellantrieb, proportional wirkend, stellt das Stellglied so, daß eine die Bahnlageabweichung kompensierende Stellabweichung zustandekommt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist das Stellglied zugleich das Stellglied eines an sich bekannten Regelkreises zum Regeln der Bahnlage mit dem - in Laufrichtung der Stoffbahn - hinter dem Stellglied angeordneten Sensor zum Erfassen der Bahnlageabweichung. Die Steuerkette der Vorrichtung zum Steuern der Bahnlage und der Regelkreis zum Regeln der Bahnlage weisen eine gemeinsame Wirkungsstelle - das Stellglied - auf.

Diese Ausgestaltung stellt eine einer Vorwärtssteuerung überlagerte Regelung dar. Dem Regelkreis obliegt jedoch nur noch die Beseitigung eines Kompensationsfehlers der Steuerkette.

Der mit der Erfindung erreichte besondere Vorteil besteht darin, daß beim Auftreten von periodischen Störungen (Schwingungen der Stoffbahn) die Amplitude genausogut wie beim Auftreten von sprungförmigen Störungen abgebaut wird.

Ein mit der Erfindung erreichter weiterer Vorteil besteht darin, daß eine Bahnlagesteuerung im allgemeinen in der Funktion und im Aufbau einfacher und deshalb auch billiger als eine Bahnlageregelung ist.

Die Ausgestaltung der Erfindung durch eine einer Vorwärtssteuerung überlagerten Regelung bietet den besonderen Vorteil eines mit relativ einfachen Mitteln erzielbaren hohen stationären Regelfaktors. Vorteilhaft ist dabei auch, daß der - in Laufrichtung der Stoffbahn - hinter dem Stellglied angeordnete Sensor zum Erfassen der Bahnlageabweichung als Bestandteil einer bekannten Bahnlageregelung zum Ausregeln von stationären Bahnlageabweichungen nahezu beliebig weit hinter dem Stellglied angeordnet sein kann.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in einem zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Umfange schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Ein Sensor 1 zum Erfassen des Abstandes der Bahnkante der Bedruckstoffbahn 2 von einer Bezugslinie ist - in Laufrichtung der Bedruckstoffbahn - vor einem Stellglied 3 zum Beeinflussen der Bahnlage angeordnet und an den Eingang einer Steuereinrichtung 4 angeschlossen. Die Steuereinrichtung 4 weist ein Übertragungsverhalten aus, welches näherungsweise gleich ist dem Übertragungsverhalten der Bahnförder- und Bahnführungseinrichtungen im Bahnabschnitt zwischen dem Sensor 1 und dem Stellglied 3. In diesem Bahnabschnitt befindet sich beispielsweise das einem Heißlufttrockner nachgesetzte Kühlwalzenaggregat 5. Der Bahnabschnitt zwischen dem Sensor 1 und dem Stellglied 3 stellt im regelungstechnischen Sinne ein PT₁-Glied dar. Dementsprechend weist auch die Steuerungseinrichtung 4 ein PT₁-Verhalten auf. Die Zeitkonstante der Übertragungsfunktion der Steuerungseinrichtung 4 ist vom Maschinentakt proportional der Maschinentaktzeit steuerbar. Der gewählte Proportionalitätsfaktor realisiert, daß die Zeitkonstante der Steuerungseinrichtung 4 näherungsweise betragsmäßig gleich ist der Zeitkonstante des Bahnabschnittes zwischen Sensor 1 und dem Stellglied 3. Der Ausgang der Steuereinrichtung 4 ist über eine Mischstelle 6 und einen Stellantrieb 7 mit proportionalem Verhalten mit dem Stellglied 3 verbunden.

Ein weiterer Sensor 8 zum Erfassen des Abstandes der Bahnkante der Bedruckstoffbahn 2 von einer Bezugslinie ist - in Laufrichtung der Bedruckstoffbahn - hinter dem Stellglied 3 angeordnet und über einen proportional wirkenden Regler 9 an einen weiteren Eingang der Mischstelle 6 angeschlossen. Beim Auftreten einer Bahnlageabweichung infolge einer Störung am Ort des Sensors 1 wird von diesem die Bahnlageabweichung erfaßt und in ein analoges Signal gewandelt, mit welchem die Steuereinrichtung 4 beaufschlagt wird. Wird die Bedruckstoffbahn 2 beispielsweise am Ort des Sensors 1 ausgelenkt, dann ist der Ausgleichsvorgang am Ort des Stellgliedes 3 erst nach der Zeit mit der Bahnweglänge L zwischen Sensor 1 und Stellglied 3 und der Bahngeschwindigkeit v beendet. Die Zeitkonstante der Steuereinrichtung 4 wird vom Maschinentakt proportional der Maschinentaktzeit so gesteuert, daß der Zeitverlauf des Steuersignales, mit dem der Stellantrieb 7 beaufschlagt wird, dem Zeitverlauf der Bahnlageabweichung am Eingang des Stellgliedes 3 näherungsweise gleicht. Der Stellantrieb 7, proportional wirkend, stellt das Stellglied 3 so, daß eine die Bahnlageabweichung kompensierende Stellabweichung zustande kommt.

Eine restliche Bahnlageabweichung, zurückzuführen auf einen Kompensationsfehler der Vorrichtung zum Steuern der Bahnlage, wird durch den aus dem Sensor 8, dem Regler 9, dem Stellantrieb 7 und dem Stellglied 3 bestehenden Bahnlageregelkreis, allerdings vorzögert, abgebaut.

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Sensor
2 Bedruckstoffbahn
3 Stellglied
4 Steuereinrichtung
5 Kühlwalzenaggregat
6 Mischstelle
7 Stellantrieb
8 Sensor
9 Regler

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern der Bahnlage einer kontinuierlich bewegten Stoffbahn, gekennzeichnet dadurch, daß ein Sensor (1) zum Erfassen der Bahnlageabweichung der Stoffbahn (2) - in Laufrichtung der Stoffbahn - vor einem Stellglied (3) zum Beeinflussen der Bahnlage der Stoffbahn (2) angeordnet ist und an den Eingang einer Steuereinrichtung (4) angeschlossen ist, daß die Steuereinrichtung (4) ein Übertragungsverhalten aufweist, welches näherungsweise gleich ist dem Übertragungsverhalten der Bahnförder- und Bahnführungseinrichtungen im Bahnabschnitt zwischen dem Sensor (1) und dem Stellglied (3) und deren Zeitkonstanten vom Maschinentakt proportional der Maschinentaktzeit steuerbar ist und daß der Ausgang der Steuereinrichtung (4) über einen Stellantrieb (7) mit proportionalem Verhalten mit dem Eingang des Stellgliedes verbunden ist.

2. Vorrichtung zum Steuern der Bahnlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Stellglied (3) zugleich das Stellglied eines an sich bekannten Regelkreises zum Regeln der Bahnlage mit dem - in Laufrichtung der Stoffbahn - hinter dem Stellglied (3) angeordneten Sensor (8) zum Erfassen der Bahnlageabweichung ist.