DE4113025A1 - Antrieb fuer eine druckmaschine mit mehreren druckwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für eine Druckmaschine mit mehreren Druckwerken, wobei die Druckwerke über einen Räderzug miteinander in Verbindung stehen und wobei die Leistung mittels mindestens zweier Motoren an verschiedenen Stellen in den Räderzug eingespeist wird.

Im drucktechnischen Bereich gehen die Anforderungen sowohl in Richtung Rationalisierung als auch in Richtung Qualitätssteigerung. Für die Erzeugung qualitativ hochwertiger, in einem Maschinendurchlauf beidseitig bedruckter und evtl. noch lackierter Mehrfarbendrucke ist es insbesondere im Bogenoffset notwendig, eine Vielzahl von Druckwerken hintereinander anzuordnen. Diese Druckwerke müssen bezüglich ihrer Arbeitsweise in hohem Maße aufeinander abgestimmt sein.

Um eine Reduktion der Belastung der Zahnräder zu erreichen, ist es üblich, bei einer Druckmaschine mit vielen Druckwerken Mehrfachantriebe einzusetzen. Hierbei wird die Leistung an verschiedenen Stellen in den Räderzug eingespeist.

Um einen konstanten Kraftfluß und somit eine ständige Zahnflankenanlage im Bereich zwischen den von den einzelnen Antrieben gespeisten Druckeinheiten sicherzustellen, müssen die verschiedenen Antriebe unterschiedliche Leistungen in den Räderzug einspeisen. Ein einmal gewähltes Leistungsverhältnis muß während des Druckprozesses konstant gehalten werden. Änderungen in der Richtung des Kraftflusses wirken sich nachteilig auf die Druckqualität aus: der durch eine solche Richtungsänderung des Kraftflusses im Räderzug hervorgerufene Zahnflankenwechsel führt zu unkontrollierbaren Verspannungen der als elastisch anzusehenden Zahnräder. Niederfrequente Schwingungen werden angeregt, die sich auf den Druckprodukten in Form von Dublier- oder Registerfehlern negativ bemerkbar machen. Diese Druckfehler führen zu einer starken Verminderung der Druckqualität.

Aus der DD-PS 1 05 767 sind ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur momentabstimmenden Einstellung von Mehrfachantrieben an Druckmaschinen mit mehreren Aggregaten bekannt geworden, wobei jedes Aggregat einen eigenen Antrieb besitzt. Für die von der Drehzahl unabhängige, momentabstimmende Einstellung der Antriebe ist jedes Aggregat der Druckmaschine mit einem Gleichstrom-Nebenschlußmotor gekoppelt, dessen Anker jeweils über getrennt voneinander einstellbare Ankervorwiderstände an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Die Einstellung der Ankerwiderstände der einzelnen Antriebe erfolgt entsprechend dem gewünschten Momentenverhältnis.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrmotorenantrieb für eine Druckmaschine zu schaffen, bei dem eine zeitsynchrone Momenteneinspeisung der Motoren in die Druckmaschine gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß jeder Motor über einen steuerbaren, netzgeführten Stromrichter gespeist wird, daß jeder der Stromrichter zwischen zwei Zündimpulsen ein zeitbegrenztes Signal erzeugt und daß eine Übernahme eines Stromsollwertes nur innerhalb einer Zeitspanne erfolgt, in der alle Stromrichter das Signal aktiviert haben, wobei in allen Betriebszuständen eine Überdeckung der zeitbegrenzten Signale gewährleistet sein muß.

In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebes ist vorgesehen, daß jeder Stromrichter bei Auftreten eines Zündimpulses ein zeitbegrenztes Signal erzeugt.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes wird vorgeschlagen, daß bei einem sechspulsigen, netzgeführten Stromrichter das Signal für 400 µsec nach Auftreten des Zündimpulses aktiviert wird. In der Praxis hat sich bei einer Netzfrequenz von 50 Hz diese Zeitspanne von 400 µsec als ausreichend erwiesen, um zwischen den alle 3,3 msec auftretenden Zündimpulsen eine sichere Sollwertübernahme zu gewährleisten.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes sieht vor, daß jeder der Stromrichter ein digitaler Stromrichter ist, der die Stromsollwerte über eine parallele oder serielle Schnittstelle von einem überlagerten digitalen Drehzahlregler erhält. Der Einsatz digitaler Stromrichter bietet einmal der Vorteil, daß sich die Regeleinrichtung weitgehend drift- und toleranzfrei realisieren läßt. Darüber hinaus eröffnet sich durch den Einsatz digitaler Stromrichter die Möglichkeit, Unterschiede hinsichtlich der Dynamik bei nicht bauartgleichen Motoren über den Stromregelkreis auszugleichen.

Eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist folgendermaßen ausgestaltet: Jeder Stromrichter steuert bei jedem Auftreten eines Zündimpulses einen Monoflop mit einer Haltezeit t_e in den astabilen Zustand. Die Ausgangssignale der Monoflops werden auf ein UND-Gatter geführt, so daß eine Übernahme eines Stromsollwertes durch die einzelnen Motoren nur erfolgen kann, wenn sich alle Monoflops im astabilen Zustand befinden. Die Verwendung von Monoflops zur Erzeugung von Signalen einer bestimmten Dauer, stellt eine sehr kostengünstige Lösung dar. Da die Zeit, in der der astabile Zustand bei einem Monoflop eingeschaltet ist, proportional zum Widerstand und zur Kapazität der Schaltung ist, läßt sich durch entsprechende Dimensionierung die Zeitdauer des astabilen Zustandes in weitem Rahmen variieren.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den zeitlichen Verlauf des Ankerstroms zweier Motoren zum Antrieb einer Druckmaschine,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur zeitsynchronen Einspeisung der Motorströme,

Fig. 3 die zeitliche Variation des Ausgangssignales der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung und

Fig. 4 einen Schaltplan für die erfindungsgemäße Synchronisierung der Motoren.

In Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf der Ankerströme I_A1, I_A2 zweier Motoren M₁, M₂ zum Antrieb einer Druckmaschine dargestellt. Die unterschiedliche Stromeinspeisung in die Motoren M₁, M₂ trägt dem Umstand Rechnung, daß eine konstante Zahnflankenanlage im Räderzug der Druckmaschine nur gewährleistet ist, wenn über die einzelnen Einspeisungsstellen verschieden große Momente in den Räderzug der Druckmaschine eingegeben werden.

Die Stromrichter SR₁, SR₂ erhalten ihre Zündimpulse ZI₁, ZI₂ von der Steuerungselektronik der Stromrichter SR₁, SR₂. Obwohl beide Stromrichter SR₁, SR₂ netzgeführte Zündimpulse ZI₁, ZI₂ erzeugen, unterscheidet sich die Lage ihrer tatsächlichen Zündzeitpunkte üblicherweise geringfügig. Die Ursache hierfür ist einmal in den unterschiedlichen Sollwerten für die Ankerströme I_A1, I_A2 zu sehen. Jedoch selbst bei gleichen Sollwerten für die Ankerströme I_A1, I_A2 lassen sich solche Verschiebungen der Zündzeitpunkte von den ideellen, durch die Netzeinspeisung dem Motor und der Last vorgegebenen Zündzeitpunkten nicht vollständig ausschließen. Selbst bei baugleichen Motoren M₁, M₂ treten Unterschiede in den Regelkreisparametern auf: erlaubte Bauteiltoleranzen führen zu unterschiedlichen Istwerten für die Ankerströme I_A1, I_A2 und zu einer unterschiedlichen Dynamik des Stromregelkreises.

Tritt innerhalb der Zeitbereiche I ein Stromsollwertsprung auf, reagiert der noch nicht gezündete Stromrichter SR₂, der den Motor M₂ ansteuert, innerhalb der aktuellen Zündperiode IV. Da der Stromrichter SR₁ innerhalb dieses Zeitbereiches I bereits gezündet ist, reagiert der Stromrichter SR₁, der den Motor M₁ ansteuert, erst innerhalb der nächsten Zündperiode V auf diesen Stromsollwertsprung. Hierdurch würde die Konstanz des Momentenverhältnisses der einzelnen Motoren M₁, M₂ des Druckmaschinenantriebes gestört, was sich - wie bereits beschrieben - negativ auf die Druck­ qualität auswirken würde.

In Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung zur zeitsynchronen Momenteneinspeisung über zwei Motoren M₁ und M₂ in den Räderzug einer Druckmaschine dargestellt. Die unter Umständen zeitverschobenen Zündimpulse ZI₁, ZI₂ steuern die Monoflops MF₁, MF₂ entsprechend zeitverschoben in den astabilen Zustand. Die Ausgangssignale Q₁, Q₂ beider Monoflops MF₁, MF₂ werden auf ein UND-Gatter geleitet. Die Übergabe der Stromsollwerte an die Motoren M₁, M₂ wird nur innerhalb des Zeitraumes freigegeben, in dem beide Monoflops MF₁, MF₂ in den astabilen Zustand gesteuert sind. Nach einer durch die Dimensionierung der Monoflops MF₁, MF₂ vorgegebenen Haltezeit t_e geht jeder der Monoflops MF₁, MF₂ wieder in seinen stabilen Zustand über, d. h., die Übergabe der Stromsollwerte an die Motoren M₁, M₂ wird gesperrt.

In Fig. 3 ist die zeitliche Variation des Ausgangssignales der UND-Schaltung gemäß Fig. 2 wiedergegeben. Eine Sollwertübertragung der einzelnen Motoren M₁, M₂ erfolgt nur innerhalb der Zeitspanne II. Innerhalb der Zeitspanne I ist die Sollwertübergabe nicht freigegeben. Wie bereits beschrieben, hat es sich als völlig ausreichend erwiesen, die Haltezeit t_e für die Monoflops MF₁, MF₂ in der Größenordnung von 400 µsec zu wählen. Trotz der unterschiedlichen Ankerströme I_A1, I_A2 liegen die Zündzeitpunkte relativ dicht beieinander, da speziell bei einem Antrieb von Druckmaschinen die folgenden Randbedingungen stets erfüllt sind: gleiche Betriebsdrehzahl, gleiche Nenndrehzahl, gleiche Lastverteilung bei unterschiedlicher Drehzahl, annähernd gleiche Temperatur und Umgebungsbedingungen und gleiche Frequenz- und Spannungsverhältnisse für die netzgeführten Stromrichter. Während der Mindestzeitspanne II, in der beide Monoflops MF₁, MF₂ in den astabilen Zustand gesteuert sind, ist gewährleistet, daß der Zündzeitpunkt im wesentlichen von der Drehzahl und der Netzspannung und weniger vom Ankerstrom I_A1, I_A2 abhängt.

In Fig. 4 ist ein Schaltplan für die erfindungsgemäße Synchronisierung der Motoren dargestellt. Die Motoren M₁, M₂ speisen eine unterschiedliche Leistung an zwei verschiedenen Stellen in den Räderzug der Druckmaschine 1 ein. Ein Drehzahlgeber 2, beispielsweise ein Inkrementalgeber, der an der Welle eines eintourigen Zylinders der Druckmaschine 1 angeordnet ist, bestimmt den momentanen Drehzahlistwert n_Ist. Eine auftretende Abweichung zwischen dem Drehzahlistwert n_Ist und einem vorgegebenen Drehzahlsollwert n_Soll wird dem Drehzahlregler 3 zugeführt. Das Ausgangssignal des Drehzahlreglers 3 dient der der Drehzahlregelung unterlagerten Stromregelung als Stromsollwert I_A1, I_A2. Die Stromregelung selbst erfolgt über den Stromregler 5 und den Steuersatz 6. Der Stromistwert I_Ist1, I_Ist2 wird jeweils in der mit Strom beaufschlagten Phasenwicklung der Motoren M₁, M₂ bestimmt.

Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung zur zeitsynchronen Einspeisung der Motorströme erfolgt eine Sollwertübergabe nur dann, wenn sichergestellt ist, daß beide Motoren M₁, M₂ innerhalb derselben Zündperiode auf den neuen Stromsollwert I_A1, I_A2 reagieren. Hierzu erzeugt jeder der Stromrichter SR₁, SR₂ zwischen zwei aufeinander folgenden Zündimpulsen ZI₁ bzw. ZI₂ ein zeitbegrenztes Signal t_e. Eine Übernahme der Stromsollwerte I_A1, I_A2 erfolgt nur innerhalb einer Zeitspanne, in der alle Stromrichter das Signal t_e aktiviert haben, wobei gewährleistet sein muß, daß in allen Betriebszuständen eine Überdeckung der zeitbegrenzten Signale möglich ist.

Bezugszeichenliste

1 Druckmaschine
2 Drehzahlgeber
3 Drehzahlregler
4 Sollwertübergabe
5 Stromregler
6 Steuersatz

SR₁, SR₂ Stromrichter
ZI₁, ZI₂ Zündimpulse
I_A1, I_A2 Ankerströme
M₁, M₂ Motoren
Q₁, Q₂ Ausgangssignale
MF₁, MF₂ Monoflops
I_Ist1 I_Ist2 Stromistwerte
V Zündperiode
t_e Haltezeit

Claims (6)

1. Antrieb für eine Druckmaschine mit mehreren Druckwerken, wobei die Druckwerke über einen Räderzug miteinander in Verbindung stehen und wobei die Leistung mittels mindestens zweier Motoren an verschiedenen Stellen in den Räderzug eingespeist wird, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jeder Motor M₁, M₂ über einen steuerbaren, netzgeführten Stromrichter SR₁, SR₂ gespeist wird,
• - daß jeder der Stromrichter SR₁, SR₂ zwischen zwei Zündimpulsen ZI₁, ZI₂ ein zeitbegrenztes Signal t_e erzeugt und
• - daß eine Übernahme eines Stromsollwertes I_A1, I_A2 nur innerhalb einer Zeitspanne erfolgt, in der alle Stromrichter SR₁, SR₂ das Signal t_e aktiviert haben, wobei in allen Betriebszuständen eine Überdeckung der zeitbegrenzten Signale t_e gewährleistet sein muß.

2. Antrieb für eine Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Stromrichter SR₁, SR₂ bei Auftreten eines Zündimpulses ZI₁, ZI₂ ein zeitbegrenztes Signal t_e erzeugt.

3. Antrieb für eine Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem der Stromrichter SR₁, SR₂ erzeugtes Signal t_e maximal bis zum Auftreten des folgenden Zündimpulses ZI₁, ZI₂ aktiviert bleibt.

4. Antrieb für eine Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem sechspulsigen, netzgeführten Stromrichter SR₁, SR₂ das Signal für 400 µsec ab Auftreten eines Zündimpulses ZI₁, ZI₂ aktiviert bleibt.

5. Antrieb für eine Druckmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichter SR₁, SR₂ ein digitaler Stromrichter SR₁, SR₂ ist, der die Stromsollwerte I_A1, I_A2 über eine parallele oder serielle Schnittstelle von einem überlagerten digitalen Drehzahlregler erhält.

6. Antrieb für eine Druckmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jeder Stromrichter SR₁, SR₂ bei jedem Auftreten eines Zündimpulses ZI₁, ZI₂ einen Monoflop MF₁, MF₂ mit einer Haltezeit t_e in den astabilen Zustand steuert,
• - daß die Ausgangssignale der Monoflops MF₁, MF₂ auf ein UND-Gatter geführt werden und
• - daß eine Übernahme eines Stromsollwertes I_A1, I_A2 nur dann erfolgt, wenn sich alle Monoflops MF₁, MF₂ im astabilen Zustand befinden.