EP2496417B1 - Verfahren zum regeln einer regelgrösse bei einer bearbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren zum regeln einer regelgrösse bei einer bearbeitungsmaschine Download PDF

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EP2496417B1
EP2496417B1 EP10754435.5A EP10754435A EP2496417B1 EP 2496417 B1 EP2496417 B1 EP 2496417B1 EP 10754435 A EP10754435 A EP 10754435A EP 2496417 B1 EP2496417 B1 EP 2496417B1
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EP
European Patent Office
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clamping point
driven
constituent part
driven roll
actuator
Prior art date
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Not-in-force
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EP10754435.5A
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French (fr)
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EP2496417A1 (de
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Stephan Schultze
Holger Schnabel
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
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    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
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    • B41F13/02—Conveying or guiding webs through presses or machines
    • B41F13/025—Registering devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
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    • B41F13/10—Forme cylinders
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    • B41F33/0009—Central control units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/188—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in connection with running-web
    • 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
    • B41P2213/90—Register control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2801/00—Application field
    • B65H2801/03—Image reproduction devices
    • B65H2801/21—Industrial-size printers, e.g. rotary printing press

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a controlled variable in a printing machine and to a computing unit for carrying out the method.
  • the invention is in printing machines, such as e.g. Newspaper printing machines, commercial printing machines, gravure printing machines, inline flexographic printing machines, packaging printing machines or securities printing machines, and in processing machines, such as e.g. Pouch machines, envelope machines or packaging machines, can be used.
  • the web can be made of paper, cloth cardboard, plastic, metal, rubber, in foil form, etc.
  • processing machines in particular printing machines, a web is moved along driven and non-driven rollers.
  • the web is simultaneously processed by means of mostly driven processing equipment, For example, printed, punched, cut, folded, etc.
  • driven processing equipment For example, printed, punched, cut, folded, etc.
  • processing registers for example, longitudinal registers, page registers
  • the web tension are usually regulated in the prior art.
  • a driven roller may belong to a nip, which positively or non-positively clamps the web and therefore can impress a web tension in the web.
  • a nip for example, from a printing unit, in which a frictional unit between the driven pressure cylinder, the impression roller and the material web is formed formed.
  • the web can be divided into web tension sections, wherein a web tension section is limited by two nips. Within a web tension section further driven and / or non-driven rollers may be arranged. Often the entire web is divided into several web tension sections, sometimes with different web tension setpoints. To maintain the setpoints usually a web tension control is used.
  • the integration is expediently carried out in the known strategies (upstream or downstream, if appropriate in combination with stand color or predecessor color control).
  • the pilot control is expediently carried out in the regulation of a processing register and / or a web tension.
  • the driven roller is pre-controlled as a first actuator in response to the adjustment (decisive control value) of a second actuator.
  • the pilot control takes place during the acceleration phase, for example, the startup of the machine. Friction occurs between the processing roll and the driven roll, typically through other non-driven rolls such as guide rolls. This friction leads to a stationary control deviation. Furthermore, the non-driven rollers have a moment of inertia, which must be overcome in speed changes. This leads to a dynamic deviation. In order not to allow these influences to be compensated for only after the occurrence of the control deviation by the controller, the at least one driven roller can be appropriately pre-controlled in the event of a speed change.
  • the feedforward control can be based-and / or adaptively-in particular on a speed change model.
  • Model-based means that physical quantities, e.g. Web speed, format, modulus, inertias, friction, acceleration, etc., the corresponding pilot size is calculated.
  • Adaptive means that the pre-control quantity is optimized after each acceleration phase.
  • a learning algorithm is suitable for this, which observes the pilot control variable (eg the manipulated variable to the drive of the roller) during a speed change on the basis of a still occurring control deviation, and thus automatically to changing production conditions (eg change in ambient temperature, humidity, dryer temperature, etc.). ) adapts.
  • a slip and / or expansion slip is taken into account in the precontrol. Since the rollers are not part of a nip and they are wrapped only by the web, at high speeds an air film between roller and web can form and reduce the detention zone as a result. This can lead to a feedforward control of the roller no longer completely affecting the material web. It thus no longer comes to a complete decoupling of the adjustment because no complete power transmission from the cooling roller to the web takes place more.
  • the sliding slip that occurs is correspondingly taken into account in the pilot control, so that, for example, as the transmission of power decreases, the precontrol is increased.
  • the at least one driven roller is controlled and at least a third actuator in response to the control value for the first actuator piloted. If the driven roller itself is integrated in a control system, separate control values are generated for this roller, which in turn-correspondingly processed by a decoupling network-are used for the precontrol of other actuators in order to improve the decoupling.
  • An arithmetic unit according to the invention e.g. a control unit of a printing press, is, in particular programmatically, adapted to perform a method according to the invention.
  • Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • FIG. 1 is a trained as a printing machine processing machine, as can be based on the present invention, shown schematically and designated 100 in total.
  • a printing material for example paper 101
  • the paper 101 is guided and printed by processing units designed as printing units 111, 112, 113, 114 and reissued by a pull-out unit 115.
  • the input, extraction and printing units 110 to 115 are positionable, in particular cylinder or angle correctable arranged.
  • the printing units 111 to 114 are located in a web-tension-controlled area between the intake unit 110 and the extension unit 115.
  • the printing units 111 to 114 each have a printing cylinder 111 'to 114', against which a respective impression roller 111 "to 114" is made with strong pressure.
  • the impression cylinders 111 'to 114' are driven individually and independently.
  • the associated drives 11 "'to 114"' are shown schematically.
  • the impression rollers 111 "to 114" are freely rotatable.
  • the pull-in and pull-out units 110 and 115 each have two counter-rotating cylinders which guide the paper 101. Also ever a transport roller of the intake and the extension mechanism is individually driven by a drive 110 "'and 115"'.
  • the feed and withdrawal unit 110, 115 and the printing units 111 to 114 each form a nip.
  • the paper 101 is guided over unspecified explained roles, which are designated 102.
  • rollers are provided with reference numeral 102. It may in particular be pulleys, drying, trimming equipment, etc.
  • a cooling roller 121 in the section between the second printing unit 112 and the third printing unit 113, a cooling roller 122, in the section between the third printing unit 113 and the fourth printing unit 114, a cooling roller 123 and in the section between the fourth printing unit 114 and the extension unit 115, a fourth cooling roller 124 is arranged.
  • all the cooling rollers 121 to 124 are self-propelled and equipped with their own drives 121 '' to 124 ''.
  • the driven rollers 121 to 124 may also have temperature-increasing (heating rollers) or other functions.
  • FIG. 2 describes how the self-propelled cooling rollers are included in a web tension and / or register control in the illustrated printing machine. It will be understood that the manner described is also valid for other self-propelled rollers.
  • FIG. 2 is a downstream control strategy with decoupling the example of the printing machine according to FIG. 1 described, however, in FIG. 2 only the elements essential to the example are shown.
  • Downstream means that adjustments are made in web direction. If an actuator i (for example, a pressure cylinder) to be adjusted, the actuator i is adjusted itself.
  • Upstream means that an adjustment is made against the direction of web travel. If the actuator i is to be adjusted, all the actuators in front of it (usually including the feeder) 1, 2,..., I-1 are adjusted, but the actuator i is left unchanged. It is known, for decoupling reasons in both strategies, to also adjust all subsequent actuators i + 1, i + 2,..., N.
  • manipulated variables controller output variables
  • uR1, uR2, uR3 and uR4 for the drives 111 "'to 114"' of the printing units 111 to 114 are determined.
  • the manipulated variables can be used to regulate the web tension, for example, rotational speeds, fine adjustments and the like. act.
  • the manipulated variable is, for example, an angular offset and the like.
  • the manipulated variables are processed by a decoupling network 200 and provided to the drives as modified manipulated variables a1, u2, u3 and u4.
  • the decoupling network 200 includes control elements 201-203 and 211-213. Furthermore, the decoupling network 200 provides manipulated variables uV1, uV2, uV3 for the drives of the cooling rollers.
  • the control elements 201-203 serve for the downstream decoupling of the printing units from an adjusting movement.
  • the control elements 211-213 are used for downstream decoupling of the driven cooling rollers and cause a pilot control in response to a manipulated variable.
  • the actual configuration of the precontrol is generally dependent on the control strategy (predecessor color or reference color) and the adjustment direction (downstream or upstream).
  • the control elements 211-213 represent corresponding dynamic decoupling strategies.
  • a feedforward control can take place in a downstream predecessor color control via a combination of a DT1 element and a dead time.
  • the time constants of the control elements are Depending on the material web length, here on the one hand from printing unit to cooling roller and on the other hand from the cooling roller to printing unit, and the web speed.
  • the cooling rollers are not regulated, so no manipulated variables (controller outputs) are provided for the cooling rollers.
  • the cooling rollers could also be controlled in addition to the pilot control.
  • the associated manipulated variable for a chill roll would expediently decoupled in this case as well as the manipulated variables for the printing cylinder dynamically.
  • the decoupling is expediently carried out by means of dynamic timers. These may be, for example, PT1, PT2, PTn, DT1, DT2, DTn links, dead times, etc.
  • non-linear precontrol systems which have similar characteristics as the dynamic timers, are also permissible.

Landscapes

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

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Regelgröße bei einer Druckmaschine sowie eine Recheneinheit zum Durchführendes Verfahrens.
  • Die Erfindung ist bei Druckmaschinen, wie z.B. Zeitungsdruckmaschinen, Akzidenzdruckmaschinen, Tiefdruckmaschinen, Inline-Flexodruckmaschinen, Verpackungsdruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen, sowie bei Verarbeitungsmaschinen, wie z.B. Beutelmaschinen, Briefumschiagsmaschinen oder Verpackungsmaschinen, einsetzbar. Die Warenbahn kann aus Papier, Stoff Pappe, Kunststoff, Metall, Gummi, in Folienform usw. ausgebildet sein.
    • Stand der Technik
  • Bei Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Druckmaschinen, wird eine Warenbahn entlang von angetriebenen und nicht angetriebenen Walzen bewegt. Die Warenbahn wird gleichzeitig mittels meist angetriebener Bearbeitungseinrichtungen bearbeitet, bspw. bedruckt, gestanzt, geschnitten, gefalzt usw. Bei einer Bearbeitungsmaschine werden im Stand der Technik üblicherweise ein oder mehrere Bearbeitungsregister (bspw. Längsregister, Seitenregister) und/oder die Bahnspannung geregelt.
  • Eine angetriebene Walze kann zu einer Klemmstelle gehören, die die Warenbahn form- oder kraftschlüssig einklemmt und daher eine Bahnspannung in die Warenbahn einprägen kann. Bei einer Druckmaschine wird eine Klemmstelle beispielsweise von einem Druckwerk, bei dem eine kraftschlüssige Einheit zwischen dem angetriebenen Druckzylinder, dem Presseur und der Materialbahn besteht, gebildet.
  • Die Warenbahn kann in Bahnspannungsabschnitte unterteilt werden, wobei ein Bahnspannungsabschnitt von zwei Klemmstellen begrenzt wird. Innerhalb eines Bahnspannungsabschnitts können weitere angetriebene und/oder nicht angetriebene Walzen angeordnet sein. Oftmals ist die gesamte Warenbahn in mehrere Bahnspannungsabschnitte, mitunter auch mit unterschiedlichen Bahnspannungssollwerten, unterteilt. Zur Aufrechterhaltung der Sollwerte wird üblicherweise eine Bahnspannungsregelung eingesetzt.
  • Im Stand der Technik ist es üblich, das Register eines Bearbeitungswerks und/oder die Bahnspannung eines Bahnspannungsabschnitts durch entsprechende Ansteuerung von Stellgliedern, wie z.B. Druckzylindern bzw. deren Antrieben, Transportwalzen bzw. deren Antrieben, Kompensatoren u.ä., einzustellen. Aufgrund der Kopplung der einzelnen Stellglieder untereinander über die Materialbahn pflanzen sich solche Einstellungen als Störungen fort und müssen an nachfolgenden Bearbeitungswerken und/oder Bahnspannungsabschnitten von den zugehörigen Reglern ausgeregelt werden. Im Stand der Technik werden Möglichkeiten beschrieben, um solche Einstellungen zu entkoppeln, d.h. das Register anderer Bearbeitungswerke bzw. die Bahnspannung anderer Bahnspannungsabschnitte bei einer Verstellung unbeeinflusst zu lassen.
  • In der DE 103 35 885 A1 wird eine kombinierte Register- und Bahnspannungsregelung offenbart. Zur Entkopplung des Registers von Bahnspannungseinstellvorgängen wird eine Upstream-Strategie für die Bahnspannungsregelung vorgeschlagen.
  • In der DE 10 2007 017 096 A1 wird beschrieben, bei einer Downstream-Regelung mittels einer (dynamischen) Downstream-Vorsteuerung alle nachfolgenden Klemmstellen so vorzusteuern, dass diese direkt die Auswirkungen der führenden Klemmstelle kompensieren. Infolgedessen ist gewährleistet, dass alle nachfolgenden Registerregler nicht die Störungen der Kopplung durch die Materialbahn ausregeln müssen.
  • In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2008 056 132 wird eine Entkopplung für eine Upstream-Regelung vorgeschlagen, wobei zusätzlich zu einer (konstanten) Upstream-Vorsteuerung auch eine (dynamische) Downstream-Vorsteuerung mittels PT1-Glied durchgeführt wird.
  • Weiter wird auf die DE 10 2006 047 846 A1 verwiesen.
  • Die bisherigen Entkoppelmethoden lassen jedoch nicht für alle baulichen Gegebenheiten gleich gute Ergebnisse erwarten. Insbesondere Bearbeitungsmaschinen mit angetriebenen Walzen, welche keine Klemmstelle bilden, sind noch nicht ausreichend berücksichtigt.
  • Es ist daher wünschenswert, ein verbessertes Regelverfahren für Druckmaschinen mit angetriebenen Walzen, welche keine Klemmstelle bilden, anzugeben.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Regeln einer Regelgröße bei einer Druckmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine Recheneinheit zum Durchführen dieses Verfahrens vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
    • Vorteile der Erfindung
  • Neben den bisher erwähnten Bearbeitungs- und Transportwalzen existieren in Bearbeitungsmaschinen auch andere - typischerweise massereiche - Walzen mit eigenen Antrieben. Beispielsweise ist aus der DE 10 2006 047 846 A1 bekannt, auch Kühl- und/oder Leitwalzen anzutreiben, um die Registerhaltigkeit zu verbessern. Da diese anderen Walzen weder Klemmstellen bilden noch eine registerhaltige Bearbeitung des Materials durchführen, werden sie bei bekannten Entkoppelstrategien nicht berücksichtigt. Es wurde jedoch erkannt, dass diese Walzen trotzdem die Entkopplung negativ beeinflussen. Es hat sich gezeigt, dass eine Einbeziehung dieser Walzen in die Entkoppelstrategie, bspw. durch eine Vorsteuerung in Abhängigkeit von dem ausschlaggebenden Stellwert, zu einer signifikanten Verbesserung der Entkopplung führt. Die Einbindung erfolgt zweckmäßigerweise in die bekannten Strategien (Upstream oder Downstream ggf. in Kombination mit Standfarben- oder Vorgängerfarbenregelung). Die Vorsteuerung erfolgt zweckmäßigerweise bei der Regelung eines Bearbeitungsregisters und/oder einer Bahnspannung. Die angetriebene Walze wird als erstes Stellglied in Abhängigkeit von der Verstellung (ausschlaggebender Stellwert) eines zweiten Stellglieds vorgesteuert.
  • In Ausgestaltung erfolgt die Vorsteuerung während der Beschleunigungsphase, bspw. dem Hochlauf der Maschine. Zwischen Bearbeitungswalze und angetriebener Walze treten Reibungen auf, typischerweise durch weitere nicht angetriebene Walzen, wie z.B. Leitwalzen. Diese Reibung führt zu einer stationären Regelabweichung. Weiterhin besitzen die nicht angetriebenen Walzen ein Trägheitsmoment, welches bei Geschwindigkeitsänderungen überwunden werden muss. Dies führt zu einer dynamischen Regelabweichung. Um diese Einflüsse nicht erst nach dem Auftreten der Regelabweichung durch den Regler ausregeln zu lassen, kann die wenigstens eine angetriebene Walze bei einer Geschwindigkeitsänderung entsprechend vorgesteuert werden.
  • Die Vorsteuerung kann - insbesondere bei einer Geschwindigkeitsänderungmodellbasiert und/oder adaptiv erfolgen. Modellbasiert bedeutet, dass aus physikalischen Größen, wie z.B. Materialbahngeschwindigkeit, Format, E-Modul, Trägheiten, Reibung, Beschleunigung usw., die entsprechende Vorsteuergröße berechnet wird. Adaptiv bedeutet, dass die Vorsteuergröße nach jeder Beschleunigungsphase optimiert wird. Dafür bietet sich insbesondere ein Lernalgorithmus an, der die Vorsteuergröße (z.B. die Stellgröße an den Antrieb der Walze) während einer Geschwindigkeitsänderung anhand einer noch auftretenden Regelabweichung beobachtet, optimiert und somit automatisch an sich verändernde Produktionsbedingungen (z.B. Änderung der Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit, Trocknertemperatur usw.) anpasst.
  • Zweckmäßigerweise wird bei der Vorsteuerung ein Gleit- und/oder Dehnschlupf berücksichtigt. Da die Walzen nicht Bestandteil einer Klemmstelle sind und sie nur von der Materialbahn umschlungen werden, kann sich bei höheren Geschwindigkeiten ein Luftfilm zwischen Walze und Materialbahn bilden und in der Folge die Haftzone verkleinern. Dies kann dazu führen, dass sich eine Vorsteuerung der Walze nicht mehr vollständig auf die Materialbahn auswirkt. Es kommt somit nicht mehr zu einer vollständigen Entkopplung der Verstellbewegung, da keine vollständige Kraftübertragung von der Kühlwalze auf die Materialbahn mehr stattfindet. Vorteilhafterweise wird der auftretende Gleitschlupf entsprechend in der Vorsteuerung berücksichtigt, so dass bspw. bei abnehmender Kraftübertragung die Vorsteuerung vergrößert wird.
  • In Ausgestaltung wird die wenigstens eine angetriebene Walze geregelt und wenigstens ein drittes Stellglied in Abhängigkeit von dem Stellwert für das erste Stellglied vorgesteuert. Falls die angetriebene Walze selbst in eine Regelung eingebunden ist, werden für diese Walze eigene Stellwerte erzeugt, die wiederum - durch ein Entkoppelnetzwerk entsprechend bearbeitet - zur Vorsteuerung anderer Stellglieder verwendet werden, um die Entkopplung zu verbessern.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät einer Druckmaschine, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung der Erfindung in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten ermöglicht, insbesondere wenn eine ausführende Recheneinheit noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
    • Figurenbeschreibung
    • Figur 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer als Druckmaschine ausgebildeten Bearbeitungsmaschine mit selbstangetriebenen Kühlwalzen.
    Figur 2
    zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Regelstrategie für eine Druckmaschine gemäß Figur 1.
  • In Figur 1 ist eine als Druckmaschine ausgebildete Bearbeitungsmaschine, wie sie der vorliegenden Erfindung zugrunde liegen kann, schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise Papier 101, wird der Maschine über ein Einzugswerk 110 zugeführt. Das Papier 101 wird durch als Druckwerke 111, 112, 113, 114 ausgebildete Bearbeitungseinrichtungen geführt und bedruckt und durch ein Auszugswerk 115 wieder ausgegeben. Die Ein-, Auszugs- und Druckwerke 110 bis 115 sind positionierbar, insbesondere zylinder- bzw. winkelkorrigierbar, angeordnet. Die Druckwerke 111 bis 114 liegen in einem bahnspannungsgeregelten Bereich zwischen dem Einzugswerk 110 und dem Auszugswerk 115.
  • Die Druckwerke 111 bis 114 weisen jeweils einen Druckzylinder 111' bis 114' auf, gegen den jeweils ein Presseur 111" bis 114" mit starkem Druck angestellt ist. Die Druckzylinder 111' bis 114' sind einzeln und unabhängig angetrieben. Die zugehörigen Antriebe 11"' bis 114"' sind schematisch dargestellt. Die Presseure 111" bis 114" sind frei drehbar ausgebildet. Das Einzugs- und Auszugswerk 110 bzw. 115 weist jeweils zwei gegenläufige Zylinder auf, die das Papier 101 führen. Auch je eine Transportwalze des Einzugs- und des Auszugswerks ist einzeln durch einen Antrieb 110"' bzw. 115"' angetrieben. Das Einzugs- und Auszugswerk 110, 115 und die Druckwerke 111 bis 114 bilden jeweils eine Klemmstelle.
  • In den Bahnabschnitten zwischen den einzelnen Druckwerken 111 bis 114 wird das Papier 101 über nicht näher erläuterte Rollen geführt, die mit 102 bezeichnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Rollen mit Bezugszeichen 102 versehen. Es kann sich insbesondere um Umlenkrollen, Trocknungs-, Beschneideeinrichtungen usw. handeln.
  • Häufig befindet sich zwischen den Druckwerken 111 bis 114 und den entsprechenden Kühlwalzen jeweils ein Trockner, der die auf die Bahn 101 aufgedruckte Farbe trocknet. Die Bahn 101 wird nach einem Bedruck- und ggf. Trocknungsschritt über Kühlwalzen geführt. Dazu ist im Bahnabschnitt zwischen dem ersten Druckwerk 111 und dem zweiten Druckwerk 112 eine Kühlwalze 121, im Abschnitt zwischen dem zweiten Druckwerk 112 und dem dritten Druckwerk 113 eine Kühlwalze 122, im Abschnitt zwischen dem dritten Druckwerk 113 und dem vierten Druckwerk 114 eine Kühlwalze 123 und im Abschnitt zwischen dem vierten Druckwerk 114 und dem Auszugswerk 115 eine vierte Kühlwalze 124 angeordnet. Gemäß der dargestellten Ausführungsform der Druckmaschine sind alle Kühlwalzen 121 bis 124 selbstangetrieben und dazu mit eigenen Antrieben 121"' bis 124"' ausgestattet. In anderen Maschinentypen bzw. Druckanwendungen können die angetriebenen Walzen 121 bis 124 beispielsweise auch Temperatur erhöhende (Heizwalzen) oder noch andere Funktionen besitzen.
  • Anhand Figur 2 wird beschrieben, wie bei der dargestellten Druckmaschine die selbstangetriebenen Kühlwalzen in eine Bahnspannungs- und/oder Registerregelung einbezogen werden. Es versteht sich, dass die beschriebene Art und Weise ebenso für andere selbstangetriebene Walzen gültig ist. In Figur 2 wird eine Downstream-Regelstrategie mit Entkopplung am Beispiel der Druckmaschine gemäß Figur 1 beschrieben, wobei jedoch in Figur 2 nur die für das Beispiel wesentlichen Elemente abgebildet sind. Downstream bedeutet, dass Verstellungen in Bahnlaufrichtung durchgeführt werden. Soll ein Stellglied i (bspw. ein Druckzylinder) verstellt werden, so wird das Stellglied i selbst verstellt. Upstream bedeutet, dass eine Verstellung entgegen der Bahnlaufrichtung durchgeführt wird. Soll das Stellglied i verstellt werden, so werden alle davorliegenden Stellglieder (üblicherweise einschließlich des Einzugs) 1, 2, ..., i-1 verstellt, das Stellglied i jedoch unverändert gelassen. Es ist bekannt, aus Entkopplungsgründen bei beiden Strategien auch alle nachfolgenden Stellglieder i+1, i+2, ..., n zu verstellen.
  • In einem Regler (nicht gezeigt) werden Stellgrößen (Reglerausgangsgrößen) uR1, uR2, uR3 und uR4 für die Antriebe 111"' bis 114"' der Druckwerke 111 bis 114 bestimmt. Bei den Stellgrößen kann es sich zur Regelung der Bahnspannung beispielsweise um Rotationsgeschwindigkeiten, Feinabgleiche u.ä. handeln. Bei der Regelung des Registers ist die Stellgröße beispielsweise ein Winkeloffset u.ä. Die Stellgrößen werden durch ein Entkopplungsnetzwerk 200 verarbeitet und als veränderte Stellgrößen a1, u2, u3 und u4 an die Antriebe bereitgestellt. Das Entkopplungsnetzwerk 200 umfasst dazu Regelglieder 201-203 und 211-213. Weiterhin stellt das Entkopplungsnetzwerk 200 Stellgrößen uV1, uV2, uV3 für die Antriebe der Kühlwalzen bereit.
  • Die Regelglieder 201-203 dienen zur Downstream-Entkopplung der Druckwerke von einer Stellbewegung. Die Regelglieder 211-213 dienen zur Downstream-Entkopplung der angetriebenen Kühlwalzen und bewirken eine Vorsteuerung in Abhängigkeit von einer Stellgröße. Die tatsächliche Ausgestaltung der Vorsteuerung ist allgemein abhängig von der Regelstrategie (Vorgängerfarbe- oder Referenzfarbe) sowie der Verstellrichtung (Downstream oder Upstream). Die Regelglieder 211-213 stellen entsprechende dynamische Entkopplungsstrategien dar. Eine Vorsteuerung kann beispielsweise bei einer Downstream-Vorgängerfarbenregelung über eine Kombination eines DT1-Glieds und einer Totzeit erfolgen. Die Zeitkonstanten der Regelglieder sind abhängig von der Materialbahnlänge, hier einerseits von Druckwerk zu Kühlwalze und andererseits von Kühlwalze zu Druckwerk, und der Materialbahngeschwindigkeit. Beispielsweise würde bei einer Verstellung des Antriebs 111"' auf Grundlage einer Stellgröße uR1 diese unverändert an den Antrieb geführt und zusätzlich über das Regelglied 211, welches die Bahnlänge zwischen Walze 111' und Walze 121 berücksichtigt, und das Regelglied 201, welches die Bahnlänge zwischen Walze 121 und Walze 112' berücksichtigt, an die nachfolgenden Stellglieder vorgesteuert, wobei die Vorsteuergröße und die Stellgrößen uV1, u2, uV2, u3, uV3, u4 eingehen.
  • Im vorliegenden Beispiel sind die Kühlwalzen nicht geregelt, es werden daher keine Stellgrößen (Reglerausgangsgrößen) für die Kühlwalzen bereitgestellt. Optional könnten die Kühlwalzen zusätzlich zur Vorsteuerung auch geregelt werden. Die zugehörige Stellgröße für eine Kühlwalze würde in diesem Fall zweckmäßigerweise genauso wie die Stellgrößen für die Druckzylinder dynamisch entkoppelt. Die Entkopplung erfolgt zweckmäßig mittels dynamischer Zeitglieder. Dies können beispielsweise PT1-, PT2-, PTn-, DT1-, DT2-, DTn-Glieder, Totzeiten usw. sein. Weiterhin sind auch nichtlineare Vorsteuerungen, die ähnlichen Verläufe wie die dynamischen Zeitglieder haben, zulässig.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Regeln einer Regelgröße bei einer Druckmaschine (100) mit mehreren Druckwerken, insbesondere einer Tiefdruckmaschine, die zum Transport und/oder zur Bearbeitung einer Warenbahn (101) angetriebene Walzen (111', 112', 113', 114', 121, 122, 123, 124) aufweist, von denen wenigstens eine (121, 122, 123, 124) nicht Bestandteil einer Klemmstelle (110, 111, 112, 113, 114, 115) ist und zwischen einer ersten Klemmstelle (111, 112, 113, 114) und einer zweiten Klemmstelle (112, 113, 114, 115) angeordnet ist, welche jeweils aus einem angetriebenen Druckzylinder und einem frei drehbaren Presseur oder aus zwei Transportwalzen, von denen eine angetrieben ist, gebildet wird, wobei ein erstes Stellglied (121"', 122"', 123"', 124"') zur Verstellung der wenigstens einen angetriebenen Walze (121, 122, 123, 124), welche nicht Bestandteil einer Klemmstelle (110, 111, 112, 113, 114, 115) ist, in Abhängigkeit von einem Stellwert (uR1, uR2, uR3, uR4) an ein zweites Stellglied (111"', 112"', 113"', 114"') zur Verstellung einer angetriebenen Walze (111', 112', 113', 114'), welche Bestandteil der ersten Klemmstelle (111, 112, 113, 114) ist, und in Abhängigkeit von einer Bahnlänge zwischen der angetriebenen Walze (111', 112', 113', 114'), welche Bestandteil der ersten Klemmstelle (111, 112, 113, 114) ist, und der wenigstens einen angetriebenen Walze (121, 122, 123, 124), welche nicht Bestandteil einer Klemmstelle (110, 111, 112, 113, 114, 115) ist, vorgesteuert wird, und dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Stellglied (112"', 113"', 114"', 115"') zur Verstellung einer angetriebenen Walze (112', 113', 114'), welche Bestandteil der zweiten Klemmstelle (112,113, 114, 115) ist, in Abhängigkeit von dem Stellwert (uR1, uR2, uR3, uR4) an das zweite Stellglied (111"', 112"', 113"', 114"') und in Abhängigkeit von einer Bahnlänge zwischen der angetriebenen Walze (111', 112', 113', 114'), welche nicht Bestandteil einer Klemmstelle (110, 111, 112, 113, 114, 115) ist, und der wenigstens einen angetriebenen Walze (121, 122, 123, 124), welche Bestandteil der zweiten Klemmstelle (112,113, 114, 115) ist, vorgesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    wobei die wenigstens eine angetriebene Walze als Kühl-/Heiz- (121, 122, 123, 124) oder Leitwalze ausgebildet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei als zweites Stellglied eine Bearbeitungs-, Transport-, Kühl-, Heiz- und/oder Leitwalze walze bzw. deren Antrieb (111"', 112"', 113"', 114"') dient.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei als zweites Stellglied ein Kompensator dient.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Regelgröße ein Bearbeitungsregister und/oder eine Bahnspannung ist.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Vorsteuerung modellbasiert, indem aus physikalischen Größen, wie beispielsweise Materialbahngeschwindigkeit, Format, E-Modul, Trägheiten, Reibung, Beschleunigung, die entsprechende Vorsteuergröße berechnet wird, und/oder adaptiv, indem die Vorsteuergröße nach jeder Beschleunigungsphase optimiert wird, erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei bei der Vorsteuerung ein Gleit- und/oder Dehnschlupf der wenigstens einen angetriebenen Walze (121, 122, 123, 124) berücksichtigt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Vorsteuerung stationär und/oder dynamisch für unterschiedliche Geschwindigkeitszustände erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die wenigstens eine angetriebene Walze geregelt wird.
  10. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
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