[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registerkorrektur bei einer
Bearbeitungsmaschine sowie eine entsprechende Bearbeitungsmaschine, ein entsprechendes
Computerprogramm sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
[0002] Obwohl nachfolgend hauptsächlich auf Druckmaschinen Bezug genommen wird, ist die
Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern vielmehr auf alle Arten von Bearbeitungsmaschinen
gerichtet, bei denen eine Warenbahn bzw. Materialbahn bearbeitet wird. Die Erfindung
ist aber insbesondere bei Druckmaschinen wie z.B. Zeitungsdruckmaschinen, Akzidenzdruckmaschinen,
Tiefdruckmaschinen, Verpackungsdruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen sowie
bei Verarbeitungsmaschinen wie z.B. Beutelmaschinen, Briefumschlagsmaschinen oder
Verpackungsmaschinen einsetzbar. Die Warenbahn kann aus Papier, Stoff, Pappe, Kunststoff,
Metall, Gummi, in Folienform usw. ausgebildet sein.
Stand der Technik
[0003] Bei Druckmaschinen, wie z.B. Tiefdruckmaschinen, wird bspw. das Längsregister geregelt,
um ein optimales Druckergebnis zu erzielen. Als Stellachse für die Registerkorrektur
wird bei wellenlosen Maschinen die Bearbeitungsachse selbst verwendet. Der angetriebene
Druckzylinder und der nicht angetriebene Presseur, der mit großem Druck aufgebracht
wird, bilden zusammen mit der Materialbahn eine reibschlüssige Einheit. Somit verschiebt
eine Verstellung eines Druckzylinders die Materialbahn und den nicht angetriebenen
Presseur und beeinflusst somit gleichzeitig das nachfolgende Register. Um dies zu
verhindern, wurden sogenannte Entkopplungsnetzwerke entwickelt, die die Stellgröße
des Druckwerks an nachfolgende Druckwerke so vorsteuern, dass nachfolgende Materialbahnabschnitte
von dieser Verstellung entkoppelt sind.
[0004] Die Verstellung eines Registers kann durch zwei unterschiedliche Strategien erfolgen.
Downstream bedeutet, dass der Druckzylinder, an dem die Registerabweichung auftritt,
verstellt wird und zur Entkopplung auch nachfolgende Druckzylinder und optional weitere
nachfolgende Klemmstellen, wie z.B. Outfeed und Aufwickler. Upstream bedeutet, dass
der Druckzylinder, an dem die Registerabweichung auftritt, nicht verstellt wird. Dafür
werden alle davor liegenden Druckzylinder und der Infeed, optional auch weiter davorliegende
Klemmstellen und der Abwickler verstellt. Zur Entkopplung können auch alle dem Druckzylinder
nachfolgenden Druckzylinder verstellt werden und optional weitere nachfolgende Klemmstellen
und der Aufwickler.
[0005] Es sind zwei grundsätzliche Arten der Registerregelung bekannt. Bei der Standfarbenregelung
werden alle gedruckten Registermarken mit einer vorgegebenen, meist der ersten aufgebrachten,
Marke verglichen. Dazu wird beispielsweise dem Registerregler des dritten Druckwerks
die Registerabweichung zwischen dem ersten und dem dritten Druckbild übermittelt,
der daraus die entsprechende Stellgröße für das dritte Druckwerk berechnet.
[0006] Bei der Vorgänger- oder Folgefarbenregelung wird jede Registermarke mit der Registermarke
des jeweils davorliegenden Druckwerks verglichen. Dazu wird beispielsweise dem Registerregler
des dritten Druckwerks die Registerabweichung zwischen dem zweiten und dem dritten
Druckbild übermittelt, der daraus die entsprechende Stellgröße für das dritte Druckwerk
berechnet. Die Vorgängerfarbenregelung weist gegenüber der Standfarbenregelung Vorteile
auf (u.a. frühzeitiges Vermessen der Referenzmarke, kleine Registerabweichung und
bessere Vorsteuerung während einer Beschleunigungsphase).
[0007] Im Stand der Technik wird häufig auf die Vorgängerfarbenregelung und die damit verbundenen
Vorteile bei der Einzelantriebsverstellung verzichtet und statt dessen eine Standfarbenregelung
durchgeführt, da hier die nachfolgenden Materialbahnabschnitte bei einer Registerverstellüng
weniger beeinflusst werden und somit eine Entkopplung einfacher bereitzustellen ist.
[0008] Für die Standfarbenregelung wurde in der
DE 197 23 059 A1 ein DT1-Glied für Entkopplungszwecke bei Zeitungsdruckmaschinen vorgeschlagen. Ein
DT1-Glied bildet aber nur für die Standfarbenregelung eine ausreichende Entkopplung.
Für die Vorgängerfarbenregelung ist diese Entkopplungsstrategie nicht ausreichend.
[0009] In der
DE 10 2007 017 096 A1 und in der
DE 10 2007 024 323 A1 sind erstmals Entkopplungsstrategien für die Vorgängerfarbenregelung beschrieben,
mit denen es möglich ist, eine Einzelantriebsverstellung für nachfolgende Materialbahnabschnitte
zu entkoppeln. Die dort vorgeschlagenen Entkopplungsstrategien gelten jedoch nur für
gleiche Bahnlängen zwischen allen Druckwerken. Eine Entkopplung für Bearbeitungsmaschinen
bzw. Druckmaschinen mit unterschiedlichen Bahnlängen zwischen den Bearbeitungswerken
bzw. Druckwerken bei einer Vorgängerfarbenregelung ist nicht bekannt. In der Folge
muss für eine ausreichende Stabilität des Regelkreises die Regelkreisdynamik geringer
gewählt werden. Es steht keine Entkopplungsstrategie zur Verfügung steht, falls Druckwerke
in einem Druckprozess ausgelassen werden oder Druckwerke defekt sind und sich dadurch
die Bahnlänge ändert.
[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Registerkorrektur bei Bearbeitungsmaschinen
zu verbessern, insbesondere eine Entkopplung bei unterschiedlichen Bahnlängen zu ermöglichen.
[0011] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Registerkorrektur, eine Recheneinheit,
eine Bearbeitungsmaschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt
mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind
Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
[0012] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Registerkorrektur bei einer Bearbeitungsmaschine
zur Bearbeitung einer Warenbahn, insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine, wird
die Warenbahn von wenigstens zwei jeweils separat angetriebenen Bearbeitungseinrichtungen
bearbeitet, zur Einstellung ihrer Registerlage jeweils mit einem Stellbefehl beaufschlagbar
sind. Zur Entkopplung der Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung
wird die Registerlage wenigstens einer zweiten Bearbeitungseinrichtung eingestellt,
wobei der Stellbefehl für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung unter
Verwendung eines Totzeit-Glieds, das mittels eines dynamischen Glieds mit nicht-konstanter
Übertragungsfunktion modifiziert ist, aus dem Stellbefehl zur Einstellung der Registerlage
der ersten Bearbeitungseinrichtung erzeugt wird. Es versteht sich, dass unter dem
Begriff "Stellbefehl" insbesondere auch eine Reglerausgangsgröße oder eine Stellgröße
zu verstehen ist.
[0013] Die mittels modifiziertem Totzeit-Glied angesteuerten zweiten Bearbeitungseinrichtungen
befinden sich hinter der ersten Bearbeitungseinrichtung. Die Angaben "vor" und "hinter"
einer Bearbeitungseinrichtung bzw. einem Warenbahnabschnitt beziehen sich auf die
Transportrichtung der Warenbahn, d.h. den Warenbahnverlauf.
[0014] Die Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung kann entweder
(downstream) durch Einstellung der Registerlage der betroffenen Bearbeitungseinrichtung
selbst erfolgen oder (upstream) durch Einstellung der Registerlage aller vor und ggfs.
auch hinter der betroffenen Bearbeitungseinrichtung angeordneten Bearbeitungseinrichtungen.
Die betroffene Einrichtung wird in diesem Fall nicht verstellt.
[0015] Ein dynamisches Glied weist eine nicht-konstante Übertragungsfunktion auf. Eine nicht-konstante
Übertragungsfunktion ist jede Übertragungsfunktion, die nicht die Form G(s)=k aufweist,
sondern die stattdessen eine Abhängigkeit von s zeigt. Beispielsweise weisen ein D-,
I-, PI, PID-, PT1-, DT1-, PTn-, DTn-, Totzeit-Glied jeweils eine nicht-konstante Übertragungsfunktion
auf, wohingegen ein P-Glied eine konstante Übertragungsfunktion aufweist. Glieder
mit einer nicht-konstante Übertragungsfunktion werden in dieser Anmeldung als dynamische
Glieder bezeichnet, wohingegen Glieder mit einer konstanten Übertragungsfunktion als
statische Glieder bezeichnet werden.
[0016] Eine erfindungsgemäße Bearbeitungsmaschine weist insbesondere alle Mittel zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
Vorteile der Erfindung
[0017] Die Erfindung beinhaltet insbesondere die Lehre, während der Einstellung einer Bearbeitungseinrichtung
zur Entkopplung dieser Einstellung auch andere Bearbeitungseinrichtungen definiert
über ein Totzeit-Glied mitzuverstellen. Unterschiedliche Abstände von Bearbeitungseinrichtungen
werden berücksichtigt, indem das Totzeit-Glied mittels eines dynamischen Glieds modifiziert
wird, d.h. insbesondere eine Parallelschaltung von Totzeit-Glied und dynamischem Glied
stattfindet.
[0018] Durch die erfindungsgemäße Lösung können Stellbewegungen eines Registerreglers für
nachfolgende Materialbahnabschnitte bei unterschiedlichen Bahnlängen entkoppelt werden.
Die Reglerauslegung kann mit einer höheren Regelkreisdynamik erfolgen, da die einzelnen
Materialbahnabschnitte unabhängig voneinander betrachtet werden können. Bspw. können
defekte oder für unterschiedliche Produktionen nicht notwendige Druckwerke ohne Einfluss
auf die Entkopplung ausgelassen werden. In der Folge lassen sich Maschinenkonzepte
flexibler gestalten, da nicht mehr auf gleiche Bahnlängen zwischen den Druckwerken
geachtet werden muss. Die dynamische Entkopplung kann sowohl in Downstream- als auch
in Upstream-Richtung erfolgen.
[0019] Vorteilhafterweise wird eine Registerregelung durchgeführt. Es versteht sich für
den Fachmann, dass die erfindungsgemäße Einstellung als Teil einer Regelung einsetzbar
ist.
[0020] Zweckmäßigerweise gehen die Längen der Wareribahnabschnitte in den Modifikationsterm,
d.h. das dynamische Glied mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion, ein.
[0021] Vorzugsweise umfasst die nicht-konstante Übertragungsfunktion die Übertragungsfunktion
eines ersten Differenzial-Glieds, insbesondere mit Verzögerung, insbesondere eines
DT1-Glieds. Es versteht sich, dass auch andere DTn-Glieder in Frage kommen und der
Fachmann die Auswahl dem zugrunde liegenden Maschinenmodell anpassen wird. Die Strecke
zwischen zwei Druckwerken wird aufgrund der dominanten Streckenzeitkonstante, die
sich aus dem Quotienten der Materialbahnlänge zwischen den Druckwerken und der Materialbahngeschwindigkeit
berechnet, in der Regel mit PT1-Verhalten angenähert. Wird die Strecke als PT2, PT3,
PTn angenähert, so kann die entsprechende Entkopplungsstruktur ebenfalls angewendet
werden, ohne dass dies den Rahmen der Erfindung verlassen würde. Beispielsweise würde
bei einem PTn-Glied anstatt eines PT1-Glieds eine Modifikation ebenfalls mit einem
DTn-Glieds anstatt eines DT1-Glieds erfolgen.
[0022] In einer Ausgestaltung, die insbesondere für eine Downstream-Regelung geeignet ist,
wird der Stellbefehl für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf hinter der
ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines zweiten Differenzial-Glieds,
insbesondere eines zweiten DT1-Glieds, erzeugt. Vorzugsweise werden alle zweiten,
im Warenbahnverlauf hinter der ersten angeordneten Bearbeitungseinrichtungen mitverstellt.
[0023] In einer Ausgestaltung, die insbesondere für eine Upstream-Regelung geeignet ist,
wird der Stellbefehl für wenigstens eine dritte, im Warenbahnverlauf vor der ersten
angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Proportionalglieds, insbesondere
eines P-Glieds, und der Stellbefehl für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf
hinter der ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Proportionalglieds
mit Verzögerung, insbesondere eines PT1-Glieds, erzeugt. Es versteht sich, dass auch
andere PTn-Glieder in Frage kommen und der Fachmann die Auswahl dem zugrundeliegenden
Maschinenmodell anpassen wird. Die Strecke zwischen zwei Druckwerken wird aufgrund
der dominanten Streckenzeitkonstante, die sich aus dem Quotienten der Materialbahnlänge
zwischen den Druckwerken und der Materialbahngeschwindigkeit berechnet, in der Regel
mit PT1-Verhalten angenähert. Wird die Strecke als PT2, PT3, PTn angenähert, so kann
die entsprechende Entkopplungsstruktur ebenfalls angewendet werden, ohne dass dies
den Rahmen der Erfindung verlassen würde. Beispielsweise würde bei einem PTn-Glied
anstatt eines PT1-Glieds eine Entkopplung ebenfalls mit einem PTn-Glieds anstatt eines
PT1-Glieds erfolgen. Vorzugsweise werden alle dritten, im Warenbahnverlauf vor der
ersten angeordneten Bearbeitungseinrichtungen und/oder alle zweiten, im Warenbahnverlauf
hinter der ersten angeordneten Bearbeitungseinrichtungen mitverstellt. Die betroffene
Bearbeitungseinrichtung selbst wird bei einer Upstream-Regelung nicht verstellt.
[0024] Vorteilhafterweise werden die in die Reglerparameter eingehenden Warenbahnlängen
geschätzt oder modellbasiert berechnet. Die Maße der Bearbeitungsmaschine, wie z.B.
Umfänge der Rollen, Abstände der Rollen usw., sowie die Stellung der Bearbeitungseinrichtungen
(z.B. Winkelstellung) sind bekannt oder zumindest bestimmbar, so dass daraus die Länge
der einzelnen Warenbahnabschnitte bestimmt werden kann.
[0025] Eine erfindungsgemäße Recheneinheit ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet,
ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
[0026] Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle
Schritte zur Bestimmung eines Stellbefehls für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung
gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf
einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird.
[0027] Das erfindungsgemäß vorgesehene Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller
Schritte zur Bestimmung eines Stellbefehls für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung
gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf
einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird. Geeignete
Datenträger 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.
[0028] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und der beiliegenden Zeichnung.
[0029] 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.
[0030] Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt
und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
[0031] Figurenbeschreibung
- Figur 1
- zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer als Druckmaschine
ausgebildeten erfindungsgemäßen Bearbeitungsmaschine.
- Figur 2
- zeigt schematisch einen Signalflussplan bei einer Downstream-Regelung gemäß einer
ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung.
[0032] In Figur 1 ist eine als Druckmaschine ausgestaltete Bearbeitungsmaschine insgesamt
mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise Papier 101, wird der Maschine
über ein Einzugswerk (Infeed) 110 zugeführt. Das Papier 101 wird durch als Druckwerke
111, 112, 113, 114 ausgebildete Bearbeitungseinrichtungen geführt und bedruckt und
durch ein Auszugswerk (Outfeed) 115 wieder ausgegeben. Die Ein-, Auszugs- und Druckwerke
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.
[0033] 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 sind einzeln und unabhängig antreibbar. Die zugehörigen Antriebe 111'''
bis 114''' sind schematisch dargestellt. Die Presseure sind frei drehbar ausgebildet.
Die Druckwerke 111 bis 114 bilden jeweils zusammen mit dem durchlaufenden Papier 101
eine reibschlüssig verbundene Einheit (Klemmstelle). Die Antriebe der einzelnen Werke
sind über eine Datenverbindung 151 mit einer Steuerung 150 verbunden. Weiterhin befinden
sich zwischen den Druckwerken mehrere Sensoren 132, 133, 134 zur Erfassung von Registermarken,
die ebenfalls mit der Steuerung 150 verbunden sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen
ist nur ein Sensor 134 mit der Steuerung verbunden gezeigt. Die Steuerung 150 umfasst
insbesondere eine Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Recheneinheit.
[0034] 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-, Kühlungs-, oder Beschneideeinrichtungen
usw. handeln.
[0035] Nachfolgend wird beschrieben, wie bei der dargestellten Druckmaschine eine Register-
und/oder Bahnspannungsregelung durchgeführt wird. In den einzelnen Bahnabschnitten
zwischen den Druckwerken 112 bis 114 sind die Sensoren 132, 133, 134 angeordnet, die
die Registerlage der Warenbahn 101 bestimmen und dazu bspw. als Markenleser ausgebildet
sind. Beim Durchlauf der Warenbahn 101, z.B. Papier, wird jeweils von einem Markenleser
erfasst, wann eine Druckmarke (nicht gezeigt), die vorzugsweise vom ersten Druckwerk
111 aufgebracht wird, den Markenleser erreicht. Der Messwert wird einer Einrichtung
zur Registerregelung (Registerregler) zugeführt. Anschließend wird die Position des
entsprechenden Druckzylinders 112' bis 114' festgestellt und dieser Messwert ebenfalls
dem Registerregler zugeführt. Daraus kann eine jeweilige Registeräbweichung berechnet
werden (Bahn/Zylinder-Korrektur; Standfarbenreglung). Die festgestellten Registerabweichungen
werden zur Positionierung der Druckwerke 112 bis 114 und bevorzugterweise auch für
die Positionierung des Einzugswerks 110 und des Auszugswerks 115 verwendet.
[0036] Alternativ kann der Markenleser Positionen bzw. Markenabstände aller zuvor aufgebrachten
Registermarken vermessen und der Einrichtung zur Registerregelung zuführen. Daraus
kann eine jeweilige Registerabweichung zwischen aufgebrachten Registermarken berechnet
werden (Bahn/Bahn-Korrektur; Vorgängerfarbenregelung und zur Positionierung der Druckwerk
111 bis 114 und bevorzugterweise auch für die Positionierung des Einzugswerks 110
und des Auszugswerks 115 verwendet werden.
[0037] In Figur 2 ist die Vorsteuerung der Reglerausgangsgrößen u
R abgebildet, um die Stellgrößen u für die Bearbeitungseinrichtungen zu erhalten. u
R,i bezeichnet die Reglerausgangsgröße für die Bearbeitungseinrichtung bzw. das Druckwerk
i. u
i bezeichnet die Stellgröße für die Bearbeitungseinrichtung bzw. das Druckwerk i. L
i,i+1 bezeichnet die Länge der Warenbahn zwischen den Druckwerken i und i+1.
[0038] In Figur 2 ist ein Signalflussplan für eine Downstream-Vorgängerfarbenregelung gemäß
einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schematisch und ausschnittsweise
dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet. Die Reglerausgangsgrößen u
R werden jeweils einem Addierglied 201 zugeführt. Auf das Addierglied 201 wirkt ebenfalls
eine Vorsteuergröße ein, die aus der Reglerausgangsgröße u
R des jeweils vorhergehenden Druckwerks erzeugt wird. Diese Vorsteuergröße betrifft
den Abtransport einer hervorgerufenen Bahnspannungsänderung bei der Vorgängerfarbenregelung.
Die Reglerausgangsgrößen u
R werden dazu jeweils über ein Totzeit-Glied 205, 206 geführt, um die Vorsteuergröße
zu erzeugen. Beispielsweise wird die Reglerausgangsgröße u
R,i-1 über das Totzeit-Glied 205 geführt, um als Vorsteuergröße in den Stellbefehl u
,i über das Addierglied 201 einzugehen. Das Totzeit-Glied 205 weist eine Totzeit T
t = L
i-1,i/v auf. Das Totzeit-Glied 206 weist eine Totzeit T
t = L
i,1+1/v auf usw.
[0039] Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Längen der Warenbahnabschnitte zwischen den
einzelnen Druckwerken werden die Totzeit-Glieder 205, 206 mittels Differenzial-Glieder,
genauer DT1-Glieder 203, 204, modifiziert. Dazu geht in jedes Addierglied 202 die
Reglerausgangsgröße u
R des vorhergehenden Druckwerks ein, die über ein DT1-Glied 203, 204 geführt wird.
Das DT1-Glied 203 weist die Verstärkung K
D = (L
i-1,i-L
i-2,i-1)/v und die Zeitkonstante T
1 = L
i-2,i-1/v auf. Das DT1-Glied 204 weist die Verstärkung K
D = (L
i,i+1-L
i-1,i)/v und die Zeitkonstante T
i = L
i-1,i/v auf usw.
[0040] Die vorgesteuerten Größen werden von den Addiergliedern 201 an Addierglieder 207
weitergeführt. Auf jedes Addierglied 207 wirkt ebenfalls eine Vorsteuergröße ein,
die aus einem Stellbefehl des jeweils vorhergehenden Druckwerks erzeugt wird. Diese
Vorsteuergröße betrifft die Entkopplung einer hervorgerufenen Bahnspannungsänderung
bei der Vorgängerfarbenregelung. Dazu wird jedem Addierglied 207 der Ausgang eines
Addierglieds 208 zugeführt. In das Addierglied 208 geht ein Stellbefehl des vorhergehenden
Druckwerks über ein DT1-Glied 209, 210 und ebenso der Ausgang des vorhergehenden Addierglieds
208 ein. Das DT1-Glied 209 weist die Verstärkung K
D = L
i-2,i-1/v und die Zeitkonstante T
1 = L
i-2,i-1/v auf. Das DT1-Glied 210 weist die Verstärkung K
D = L
i-1,i/v und die Zeitkonstante T
1 = L
i-1,i/v auf usw.
[0041] Man erkennt, dass eine Verstellung eines Druckwerks sofort mit DT1-Verhalten an alle
nachfolgenden Druckzylinder vorgesteuert wird. Nach einer entsprechenden Totzeit wird
die Verstellung selbst an dem nachfolgenden Druckzylinder ebenfalls durchgeführt,
jedoch wird diese Verstellung in Abhängigkeit von der Bahnlänge der beiden angrenzenden
Materialbahnabschnitte über ein zusätzliches DT1-Glied modifiziert. Sind die beiden
Bahnlängen gleich, so ist die Differenz Null und der Spezialfall gleicher Längen tritt
ein, d.h. das jeweilig untere DT1-Glied 203 ,204 wird unwirksam.
[0042] Bei der Downstream-Vorgängerfarbenregelung wird eine beispielhafte Verstellung eines
beliebigen Druckwerks i auf nachfolgende Druckwerke vorgesteuert. Zur Entkopplung
erfolgt zunächst eine DT1-verstellung (vgl. 209, 210) der nachfolgenden Druckzylinder.
Da jedoch die durch die Verstellung erzeugte Bahnspannungsänderung nicht wie bei der
Standfarbenregelung selbst entkoppelt, muss diese Änderung von allen nachfolgenden
Druckzylindern mit der entsprechenden Verzögerung durch die Maschine transportiert
werden. Die nachfolgenden Druckzylinder müssen dieselbe Änderung des Bahnspannungs-
bzw. Dehnungsverhaltens erzeugen wie davorliegende Druckzylinder, da eine Änderung
der Dehnung immer eine Änderung des Registers bedingt. Dazu wird der nachfolgende
Druckzylinder i+1 nach einer ersten Totzeit, nach einer weiteren Totzeit der Druckzylinder
i+2 verstellt usw.
[0043] Der Verlauf einer Dehnungsänderung ist immer von der Materialbahnlänge und der Materialbahngeschwindigkeit
abhängig. Existieren unterschiedliche Materialbahnlängen zwischen den Druckwerken,
erzeugt eine Verstellung nicht mehr dasselbe Registerverhalten. Somit muss eine Verstellung
mit einem DT1-Glied entsprechend modifiziert werden. Eine Verstellung erzeugt bei
der angenäherten PT1-Strecke genau dann dasselbe Dehnungsverhalten, wenn gilt:
Dies bedeutet, dass eine Verstellung in Materialbahnabschnitten mit unterschiedlichen
Bahnlängen zusätzlich über ein DT1-Glied mit den Zeitkonstanten K
D = (L
i,i+1-L
i-1,i)/v und T
1 = L
i-1,i/v modifiziert werden muss.
[0044] Alternativ zur Downstream-Vorgängerfarbenregelung, kann eine Upstream-Vorgängerfarbenregelung
für unterschiedliche Längen durchgeführt werden. Upstream bedeutet somit, dass eine
auftretende Registerabweichung von x mm an Druckwerk i nicht durch eine Verstellung
des Druckwerks i um x mm, sondern durch eine Verstellung aller davorliegenden Druckwerke,
optional des Infeeds und weiterer Klemmstellen um -x mm erfolgt. Somit wird die Reglerausgangsgröße
über ein Proportionalglied mit Verstärkung -1 an alle davorliegenden Druckwerke vorgesteuert.
Das Druckwerk i wird selbst nicht verstellt. Da die Entkopplung nachfolgender Klemmstellen
beibehalten werden soll, müssen diese ebenfalls verstellt werden.
[0045] Die Upstream-Verstellung kann aus der Downstream-Verstellung durch Rechnung abgeleitet
werden, indem zu allen an der Regelung beteiligten Klemmstellen eine Verstellung -u
addiert wird. Daraus ergibt sich eine Verstellung von -u für die davorliegenden Druckwerke
und eine Verstellung u-u = 0 des betroffenen Druckwerks. Addiert man ebenfalls -u
zu der Verstellung der nachfolgenden Druckwerke gemäß Figur 2, werden die DT1-Glieder
209, 210 zu PT1-Gliedern mit negativer Verstärkung modifiziert. Die Totzeit-Glieder
205, 206 sowie deren Modifikation mittels der DT1-Glieder 203, 204 bleiben unverändert
erhalten.
[0046] Somit ergibt sich in Upstream-Richtung bei einer gemessen Registerabweichung an Druckwerk
i von x mm folgende Entkopplungsstrategie:
- 1) Alle davorliegenden Druckwerke (optional der Infeed und/oder weitere Klemmstellen
wie beispielsweise der Abwickler) werden mit einem Proportionalglied mit negativer
Verstärkung sofort verstellt (also um -x mm)
- 2) Das Druckwerk i wird nicht verstellt.
- 3) Alle nachfolgenden Druckwerke i+1,i+2,... (optional der Outfeed und weitere Klemmstellen
wie auch der Aufwickler) werden zunächst mit PT1-Verhalten mit negativer Verstärkung
verstellt, um nach der entsprechenden Totzeit um x mm verstellt zu werden. Diese Totzeit-Verstellung
wird ebenfalls bei unterschiedlichen Längen über ein DT1-Glied modifiziert.
[0047] Vorteilhaft an der Upstream-Regelung ist, dass das'PT1-Glied für die Entkopplungsstruktur
besonders in Systemen mit starkem Rauschen ein robusteres Verhalten als die Downstream-Entkopplung
mit dem DT1-Glied zeigen kann.
[0048] Durch die erfindungsgemäße Lösung kann eine Reduzierung der Makulatur durch eine
größere Regelkreisdynamik aufgrund der Entkopplung der Teilsysteme (Kosten von Material
und Druckfarbe) erzielt werden. Weiterhin kann der Anfahrvorgang verkürzt werden,
da aufgrund der Entkopplungsstrategie die Registerregler zeitgleich zugeschaltet werden
können, da sie unabhängig voneinander arbeiten. Durch die Berücksichtigung unterschiedlicher
Bahnlängen zwischen den Druckwerken sind flexiblere Maschinenkonzepte möglich. Insbesondere
können defekte oder für bestimmte Produkte nicht benötigte Druckwerke ausgelassen
werden.
[0049] Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung dargestellt sind. Daneben ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne
den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.
1. Verfahren zur Registerkorrektur bei einer Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer
Warenbahn (101), insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine (100),
wobei die Warenbahn (101) von wenigstens zwei jeweils separat angetriebenen Bearbeitungseinrichtungen
(111, 112, 113, 114) bearbeitet wird,
wobei die wenigstens zwei Bearbeitungseinrichtungen (111, 112, 113, 114) zur Einstellung
ihrer Registerlage jeweils mit einem Stellbefehl (u) beaufschlagbar sind,
wobei zur Entkopplung der Einstellung der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung
(111, 112, 113, 114) die Registerlage wenigstens einer zweiten Bearbeitungseinrichtung
(111, 112, 113, 114) eingestellt wird,
wobei der Stellbefehl (u, uR) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Totzeit-Glieds
(205, 206), das mittels eines dynamischen Glieds (203, 204) mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion
modifiziert ist, aus dem Stellbefehl (u, uR) zur Einstellung der Registerlage der ersten Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113,
114) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die nicht-konstante Übertragungsfunktion die Übertragungsfunktion
eines ersten Differenzial-Glieds, insbesondere mit Verzögerung, insbesondere eines
DT1-Glieds (203, 204), umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das erste Differenzialglied-Verhalten eine Differentialverstärkung
KD = (Li,i+1 - Li-1,i)/v und eine Zeitkonstante T = Li-1,i/v aufweist, wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, Li,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und
j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Totzeitverhalten eine Totzeit
Tt = Li,i+1/v aufweist, wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, Li,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und
j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stellbefehl (u, uR) für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf hinter der ersten (111; 112;
113) angeordnete Bearbeitungseinrichtung (112, 113, 114; 113, 114; 114) unter Verwendung
eines zweiten Differenzial-Glieds (209, 210) erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Stellbefehl (u, uR) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung (112, 113, 114; 113, 114;
114) unter Verwendung eines zweiten DT1-Glieds (209, 210) erzeugt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei das zweite Differenzialglied-Verhalten eine
Differentialverstärkung KD = Li-1,i/v und eine Zeitkonstante T = Li-1,i/v aufweist,
wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, Li,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und
j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
8. Verfahren einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Stellbefehl für wenigstens eine
dritte, im Warenbahnverlauf vor der ersten angeordnete Bearbeitungseinrichtung unter
Verwendung eines Proportionalglieds, insbesondere eines P-Glieds, und der Stellbefehl
für die wenigstens eine zweite, im Warenbahnverlauf hinter der ersten angeordnete
Bearbeitungseinrichtung unter Verwendung eines Proportionalglieds mit Verzögerung,
insbesondere eines PT1-Glieds, erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Proportionalglied eine negative Verstärkung KP = -1 und das Proportionalglied mit Verzögerung eine negative Verstärkung KP = -1 und eine Zeitkonstante T = Li-1,i/v aufweist, wobei i+1 die zweite Bearbeitungseinrichtung bezeichnet, Li,j die Warenbahnlänge des Warenbahnabschnitts zwischen Bearbeitungseinrichtung i und
j und v die Warenbahngeschwindigkeit ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3,4, 7 oder 9, wobei die in die Reglerparameter
eingehenden Warenbahnlängen geschätzt oder modellbasiert berechnet werden.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Vorgängerfarbenregelung
durchgeführt wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche bei einer als Druckmaschine (100)
mit wenigstens zwei Druckwerken (111, 112, 113, 114) ausgebildeten Bearbeitungsmaschine.
13. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, die Stellbefehle (u, uR) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtungen (111, 112, 113, 114) gemäß
einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche zu erzeugen.
14. Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung einer Warenbahn (101), insbesondere wellenlose
Druckmaschine (100),
mit wenigstens zwei jeweils separat angetriebenen Bearbeitungseinrichtungen (111,
112, 113, 114) zur Bearbeitung der Warenbahn (101), die zur Einstellung ihrer Registerlage
jeweils mit einem Stellbefehl (u, uR) beaufschlagbar sind,
einer Recheneinheit (150), die dazu eingerichtet ist, zur Entkopplung der Einstellung
der Registerlage einer ersten Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) einen Stellbefehl
(u, uR) für wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) zu erzeugen,
wobei die Recheneinheit (150) dazu eingerichtet ist, den Stellbefehl (u, uR) für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) unter
Verwendung eines Totzeit-Glieds (205, 206), das mittels eines dynamischen Glieds (203,
204) mit nicht-konstanter Übertragungsfunktion modifiziert ist, aus dem Stellbefehl
(u, uR) für die erste Bearbeitungseinrichtung (111, 112, 113, 114) zu erzeugen.
15. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte zur Erzeugung der Stellbefehle
für die wenigstens eine zweite Bearbeitungseinrichtung eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit ausgeführt wird.
16. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger
gespeichert sind, um alle Schritte zur Erzeugung der Stellbefehle für die wenigstens
eine zweite Bearbeitungseinrichtung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
12 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit ausgeführt wird.