[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Bearbeitungsmaschine
mit angetriebenen Achsen, insbesondere einer Druckmaschine, eine entsprechend eingerichtete
Recheneinheit, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
[0002] Obwohl nachfolgend hauptsächlich auf Druckmaschinen Bezug genommen wird, ist die
Erfindung nicht hierauf beschränkt, sondern vielmehr auf alle Arten von Bearbeitungsmaschinen
mit angetriebenen Achsen gerichtet, wobei wenigstens eine Achse mit variablem Durchmesser
oder austauschbare Achsen mit unterschiedlichen Durchmessern vorgesehen sind. Die
Erfindung ist aber insbesondere bei Druckmaschinen, wie zum Beispiel Zeitungsdruckmaschinen,
Akzidenzdruckmaschinen, Tiefdruckmaschinen, Verpackungsdruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen
sowie bei Verarbeitungsmaschinen wie z.B. Beutelmaschinen, Briefumschlagsmaschinen,
Verpackungsmaschinen, Stoffbearbeitungsmaschinen, Papierherstellungsmaschinen, Folienreckmaschinen,
Umwicklern und dergleichen einsetzbar. Die Maschine kann zur Bearbeitung von Papier,
Stoff, Pappe, Kunststoff, Metall, Gummi, Folien usw. eingerichtet sein.
[0003] Im Folgenden sei unter "Achse" eine um eine Längsachse rotierende Achse, Trommel,
Wicklung, Walze oder Rolle, insbesondere auswechselbar und/oder variablen Durchmessers,
verstanden.
Stand der Technik
[0004] Bei betreffenden Bearbeitungsmaschinen, insbesondere Druckmaschinen, wird eine Warenbahn
auf einer Abwicklerrolle bereitgehalten. Die Warenbahn wird anschließend entlang von
angetriebenen Achsen (Bahntransportachsen bzw. Bahntransporteinrichtungen), wie z.B.
Zugwalzen oder Vorschubwalzen, und nicht angetriebenen Achsen, wie z.B. Umlehk-, Leit-,
Trocknungs- oder Kühlwalzen, bewegt. Die Warenbahn wird gleichzeitig mittels meist
ebenfalls angetriebener Bearbeitungsachsen bearbeitet, beispielsweise bedruckt, gestanzt,
geschnitten, gefalzt usw. Hat die Warenbahn die Bearbeitungsmaschine durchlaufen,
wird sie in der Regel auf einer Aufwicklerrolle aufgewickelt oder anderweitig weiterverarbeitet.
[0005] Die
EP 0 668 229 A1 offenbart eine Überwachungseinrichtung, bei der ein aktueller Radius R einer Bahnrolle
bestimmt wird. Unterschreitet der Radius einen festgesetzten Wert, kann ein Alarmsignal
abgegeben werden. Auf diese Weise kann dafür gesorgt werden, dass ein Nutzer der Einrichtung
rechtzeitig eine neue Bahnrolle bereitstellt.
[0006] Bei Druckmaschinen sind auch als Sleeve-Achsen ausgebildete Bearbeitungsachsen bekannt,
bei denen ein Sleeve (Hülse) als bildtragendes Element über einen Zylinder geschoben
wird.
[0007] Im Stand der Technik bestehende Vorgaben machen es erforderlich, die Maximaldrehzahl
der genannten Achsen zu beschränken, um einen Drehzahlgrenzwert nicht zu überschreiten.
Hierbei kann es sich um materialspezifische Grenzwerte handeln, um bspw. eine maximal
zulässige Transportgeschwindigkeit eines Materials während der Bearbeitung nicht zu
überschreiten. Wird die Oberflächengeschwindigkeit der Rolle im Betrieb zu groß, kann
dies möglicherweise nachteilige Auswirkungen auf die Warenbahn bzw. ihre Bearbeitung
haben. Ebenfalls können Maschinenrichtlinien oder Sicherheitsvorschriften bestehen,
die eine maximale Oberflächengeschwindigkeit von Zylindern vorgerben. Es ist daher
im Stand der Technik üblich, einen festen Drehzahlgrenzwert für jede Achse vorzugeben.
Bei sicherheitsbezogenen Bewegungsvorgängen werden die Grenzwerte beispielsweise in
einem Antriebe sicherheitsüberwacht. Als Überwachungsfunktion in Bezug auf Maschinensicherheit
gelten dabei nach dem Stand der Technik beispielsweise die sogenannte "sichter reduzierte
Geschwindigkeit" und die "sichere Maximalgeschwindigkeit". Bei einer sicheren Überwachung
wird eine zu überwachende Größe von wenigstens zwei unabhängigen Systemen (auch Benutzern)
überwacht, deren Messwerte verglichen werden. Üblicherweise wird eine Sicherheitsüberwachung
zweikanalig ausgeführt.
[0008] Ähnliche Vorgaben existieren für Überwachungen von Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen.
Auch hier existieren fest vorgegebene Drehzahländerungsgrenzwerte, die bei Beschleunigungsvorgängen
nicht überschritten und bei Verzögerungsvorgängen, insbesondere Anhaltevorgänge, nicht
unterschritten werden dürfen, so dass ein langsames Beschleunigen und ein schnelles
Anhalten erreicht werden kann. Die Drehzahländerungsgrenzwerte orientieren sich üblicherweise
am Trägheitsmoment des jeweiligen Zylinders. Die Trägheit einer entsprechenden Achse
kann für das Bedienungspersonal auch beim Aufachsen bzw. Vorrichten der Rolle zur
Gefahr werden, wenn diese ggf. mit Hilfe des Zentrumsantriebs bewegt werden muss.
Im Stand der Technik dürfen bspw. Rüstarbeiten bei Wicklern nur drehmomentfrei oder
mit einer auf das maximal zu erwartende Trägheitsmoment bezogenen sicheren Maximaldrehzahl
durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die Drehung der Rolle per Hand erfolgen muss,
was bei großen Wickeln aufgrund der Wickelmasse bzw. -trägheit häufig nicht möglich
ist oder dass die sichere Maximaldrehzahl eine sehr kleine Drehzahl ist.
[0009] Es hat sich gezeigt, dass die einmal vorgegebenen Grenzwerte nicht bei allen Bearbeitungsmaschinen
immer einen optimalen Betrieb gewährleisten. Insbesondere kann es zu Änderungen der
Maschinenkonfiguration kommen, so dass die bestehenden Sicherheitsgrenzwerte nicht
mehr optimal bestimmt sind.
[0010] Eine Änderung der Grenzwerte ist jedoch aufwendig durchzuführen und unterbleibt somit
in den meisten Fällen, weshalb im Stand der Technik die Grenzwerte üblicherweise auf
den während der Bearbeitung ungünstigsten auftretenden Fall ausgelegt werden.
[0011] Die Sicherheitsüberwachungen dem Stand der Technik entsprechender Zentrumswickler
arbeiten beispielsweise mit einer festen maximalen Drehzahl. Brems- und Beschleunigungsrampensteuerungen
und deren Überwachungseinrichtungen werden hierbei auf das maximal auftretende Trägheitsmoment
ausgelegt. Bei Bearbeitungsachsen werden gemäß dem Stand der Technik nur feste Drehzahlen
in einer Sicherheitsüberwachung kontrolliert.
[0012] Es besteht daher ein Bedarf nach verbesserten Verfahren zur Steuerung von entsprechenden
Bearbeitungsmaschinen mit angetriebenen Achsen.
[0013] Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung
einer Bearbeitungsmaschine mit entsprechenden angetriebenen Achsen, insbesondere einer
Druckmaschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen
der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind
Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
[0014] Sichere Bewegungen, d.h. insbesondere Drehzahlen, Beschleunigungs- und/oder Abbremsraten
werden gemäß dem Stand der Technik immer an der maximal auftretenden Oberflächengeschwindigkeit/-beschleunigung
oder am größten auftretenden Drehmoment orientiert. Als Grundlage zur Bestimmung der
Grenzwerte dient somit im Stand der Technik der größte auftretende Durchmesser des
jeweiligen Zylinders.
[0015] Insbesondere bei Wicklern mit sehr stark variierendem Durchmesser oder auswechselbaren
Achsen mit unterschiedlichen Durchmessern ergibt dies eine sehr niedrige Oberflächengeschwindigkeit
bei geringerem Umfang, wodurch die Bearbeitung und Rüstvorgänge unnötig verlangsamt
werden. Sofern Gefahr bringende bzw. nachteilige Bewegungen aus Oberflächengeschwindigkeiten
abgeleitet werden, ist grundsätzlich eine Begrenzung auf eine feste, nicht änderbare
Drehzahl nicht optimal. Je nach Durchmesser erhält man bei einer angenommenen, festen
Geschwindigkeit (Drehzahl) des Zentrumsantriebs unterschiedliche Oberflächengeschwindigkeiten.
[0016] Auch bei Tiefdruckmaschinen bzw. Verpackungsdruckmaschinen ist der Durchmesser der
Bearbeitungsachsen (Druckzylinder) - wie bei Sleeve-Achsen - ebenfalls abhängig von
der Produktion. Da der Umfang des Druckzylinders mit der Formatlänge des Druckformats
übereinstimmt und verschiedene Formate auf einer Maschine verarbeitbar sein sollen,
sind auch die Oberflächengeschwindigkeiten bei Tiefdruckzylindern je nach Druckzylinderdurchmesser
bei konstanter Drehzahl des Motorantriebs unterschiedlich.
[0017] Während sich bei einer Wicklerachse der Durchmesser während des Prozesses aufgrund
des Auf- bzw. Abwickelns ändert, bleibt der Durchmesser bei den genannten auswechselbaren
Achsen zwar während des einzelnen Prozesses konstant, ist aber produktionsabhängig
(jobabhängig) unterschiedlich.
[0018] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Bearbeitungsmaschine mit
angetriebenen Achsen, insbesondere einer Druckmaschine, wird ein aktueller Radius
der Achse bestimmt und basierend hierauf eine verbesserte Steuerung und/oder Überwachung
ermöglicht. Insbesondere ist es möglich, Grenzwerte automatisch optimal an die momentane
Maschinenkonfiguration anzupassen und dadurch die Bearbeitung oder Rüstvorgänge zu
beschleunigen, ohne die Sicherheit für den Anwender zu verringern. Manuelle Eingriffe
des Bedieners, die zeitaufwendig und fehlerbehaftet sind, können unterbleiben. Durch
die automatisierte Berücksichtigung des momentanen Radius kann immer eine optimale
Steuerung erfolgen, die auf die tatsächlichen aktuellen Größen ausgelegt ist.
[0019] Erfindungsgemäß werden somit im Gegensatz zu der üblichen Konstantdrehzahlsteuerung
bzw. -ratensteuerung der Radius, und damit die Oberflächengeschwindigkeit und das
Drehmoment der sich bewegenden Achse erstmalig automatisch berücksichtigt. Auf diese
Weise kann unter Beibehaltung der erwünschten Benutzer- und Maschinensicherheit die
Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden.
[0020] Die Erfindung ist besonders geeignet, wenn der Radius der wenigstens einen Achse
ein während der Bearbeitung variierender Radius ist. Dies ist beispielsweise bei Wickelachsen
der Fall, die somit während der Bearbeitung immer ihrem momentanen Durchmesser (Masse)
entsprechend angetrieben werden.
[0021] Es ist bevorzugt, den Radius der wenigstens einen Achse sicher zu überwachen. Wie
bereits weiter oben erläutert wurde, ist unter "sicherer Überwachung" eine wenigstens
zweikanalige Überwachung zu verstehen. Kann der jeweils aktuelle Wert des Radius der
Steuerung sicher zugeführt werden, kann die Berücksichtigung des Radius auch für sichere
Prozesse erfolgen und auch dort die genannten Vorteile herbeiführen. Eine sichere
Überwachung kann beispielsweise ohne Benutzereingabe über eine zweikanalige Messung
des Radius und Vergleich der Messergebnisse erfolgen. Auch kann eine einkanalige Durchmessermessung
und eine einkanalige Übertragung aus einer überlagerten Steuerung mit anschließendem
vergleich der Werte erfolgen. Die genannten Messungen können mittels Zustellung, Abstandssensor
oder Lichtschranke während eines lateralen Verfahrvorgangs erfolgen. Eine Zustellung
kann beispielsweise lateral an den Druckzylinder oder einen anderen Anschlag erfolgen,
wobei aus einer Überwachung des Antriebsmoments o.ä. der mechanische Kontakt erkannt
werden kann. Anhand des Verfahrwegs bzw. der Lateralposition beim Kontaktieren kann
der Durchmesser ermittelt werden.
[0022] Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Drehzahlgrenzwert und/oder ein Drehzahländerungsgrenzwert
wenigstens einer Achse unter Berücksichtigung ihres Radius automatisch bestimmt. Hierdurch
ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, zur Berechnung der genannten Stellgrößen
den aktuellen Durchmesser und die damit verbundenen Parameter heranzuziehen. Hierdurch
kann erreicht werden, dass eine optimale Oberflächengeschwindigkeit der anzusteuernden
Achse bereitgestellt werden kann. Ein Drehzahlgrenzwert umfasst insbesondere eine
sichere oder nicht-sichere Maximaldrehzahl, welche nicht erreicht bzw. überschritten
werden soll. Entsprechend umfasst ein Drehzahländerungsgrenzwert insbesondere eine
sichere oder nicht-sichere Maximalbeschleunigung, welche bei Beschleunigungsvorgängen
nicht erreicht bzw. überschritten werden soll, und/oder eine sichere oder nicht-sichere
Minimalbeschleunigung, welche bei Abbremsvorgängen nicht unterschritten werden soll.
Hierdurch soll bei Anhaltevorgängen die Zeit bis zum Stillstand der Achse, vorzugsweise
sicher, überwacht werden.
[0023] Bei einem besonders vorteilhaften Verfahren wird der Drehzahlgrenzwert wenigstens
einer Achse als Quotient aus einem Oberflächengeschwindigkeitsgrenzwert und ihrem
Radius bestimmt. Dies ermöglicht eine besonders einfache und schnelle Bereitstellung
der Maximaldrehzahl bzw. des Drehzahlgrenzwertes für weitere Verfahrensschritte. Ebenso
kann ein Beschleunigungsgrenzwert bzw. ein Drehzahländerungsgrenzwert wenigstens einer
Achse aus dem Quotient aus einem Oberflächenbeschleunigungsgrenzwert und ihrem Radius
bestimmt werden.
[0024] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ferner ein Trägheitsmoment
der wenigstens eine Achse unter Berücksichtigung des Radius bestimmt. Eine Bestimmung
des Trägheitsmoments ist insbesondere dann von Vorteil, wenn manuelle Richt- oder
Rüstarbeiten an der Achse vorgenommen werden sollen, da ggf. die Trägheit aufgrund
der hohen Masse der Achse eine manuelle Verstellung derselben verhindert. Hierdurch
lässt sich in besonders sicherer Weise im Rahmen solcher Rüstarbeiten eine Achsdrehung
durch Zentralantrieb mit sicheren Werten bewirken.
[0025] Vorteilhafterweise wird der Drehzahländerungsgrenzwert der wenigstens einen Achse
unter Einbeziehung ihres Trägheitsmomentes bestimmt. Hierdurch kann bewirkt werden,
dass einerseits die Achse nicht übermäßig beschleunigt wird, was zu Überlastung des
Antriebs oder einer übermäßig schnellen Achsdrehung führen könnte, andererseits wird
verhindert, dass die Achse mit einem geringeren als dem optimalen Beschleunigungswert
beschleunigt oder abgebremst wird, was seinerseits unnötige Zeitverluste zur Folge
hätte.
[0026] Vorteilhafterweise können der Drehzahländerungsgrenzwert oder das Trägheitsmoment
in einer Beschleunigungs- und/oder Bremsrampensteuerung verwendet werden, mittels
derer eine entsprechende Drehzahl kontinuierlich bzw. schrittweise erhöht und/oder
verringert werden kann.
[0027] Vorteilhafterweise kann die Beschleunigungs- und/oder Bremsrampensteuerung ferner
Teil weiterer vorzusehender Steuerungsvorrichtungen sein, es kann jedoch auch vorgesehen
sein, die entsprechende Steuerung getrennt von den übrigen Vorrichtungen bereitzustellen.
[0028] Das Verfahren lässt sich in besonders vorteilhafter Weise in einer Druckmaschine
einsetzen, bei der die wenigstens eine Achse eine Wickel- oder Bearbeitungsachse ist.
Insbesondere kann es sich hierbei um eine Achse mit variablem Durchmesser oder eine
austauschbare Achse handeln, wobei die verwendeten Austauschachsen unterschiedliche
Durchmesser aufweisen. Ferner kann auch eine Achse vorgesehen sein, bei der ein Achskern
mit austauschbaren Achsmänteln bzw. Hülsen versehen werden kann, so dass eine Achse
mit unterschiedlichen Durchmessern durch Verwendung verschiedener Achsmäntel bereitgestellt
werden kann (Sleeve-achsen). Wie bereits zuvor dargestellt, ist die Erfindung jedoch
nicht auf Druckmaschinen beschränkt, sondern kann bei allen Vorrichtungen zum Einsatz
kommen, die Achsen mit entsprechend variablem Durchmesser aufweisen, und die von einem
erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung in besonders vorteilhafter Weise profitieren
können.
[0029] Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung lässt
sich der Radius der wenigstens einen Achse unter Verwendung einer Drehzahl, einer
Maschinengeschwindigkeit, einer Messung des Radius (Direktmessung) und/oder einer
Benutzereingabe, insbesondere redundant bestimmen. Diese Bestimmung kann auf verschiedene
Arten erfolgen, um insbesondere Sicherheitsanforderungen, die an die entsprechende
Vorrichtung gestellt werden, zu erfüllen.
[0030] Es kann der Radius über die Verwendung einer sicher ermittelten Drehzahl und einer
sicher ermittelten Maschinengeschwindigkeit bestimmt werden. Bei Wicklern mit gespanntem
Wickelgut und bei kraft- bzw. formschlüssig mit der Warenbahn verbundenen Bearbeitungsachsen
kann anhand der Ist-Drehzahl des Wickels und/oder der Bearbeitungsachse und der Maschinengeschwindigkeit
ein Radius berechnet werden. Das Drehzahlverhältnis von Maschinengeschwindigkeit zu
Wickel- bzw. Bearbeitungsachsengeschwindigkeit ist hierbei proportional zum Radius.
Sind die Maschinengeschwindigkeit und die Wickeldrehzahl bzw. die Drehzahl der Bearbeitungsachse
als sicher ermittelter Wert in der Sicherheitssteuerung vorhanden, so kann in der
Sicherheitssteuerung eine maximale Drehzahl sicher berechnet werden.
[0031] Der Radius kann ferner über eine einkanalige, nicht sichere Messung und eine redundante
Auswertung der Maschinengeschwindigkeit und Achsdrehzahl bestimmt werden. Wird die
vorgenannte Berechnung des Radius anhand von nicht sicher ermittelten Werten von Maschinengeschwindigkeit
und Wickel-achs-/Bearbeitungsachsdrehzahl berechnet, kann eine zusätzliche, einkanalige,
nicht sichere Messung des Radius mit einem Datenvergleich der beiden ermittelten Radien
vorteilhafterweise einen sicher ermittelten Radius ergeben (Plausibilisierung).
[0032] Wird ein Radius mit einem Sensor gemessen, der an seinem Ausgang einen sicheren Wert
des Radius zur Verfügung stellt, der dann beispielsweise über ein sicheres Kommunikationsmedium
an die Sicherheitssteuerung übertragen wird, so liegt auch hier ein sicherer Radius
in der Sicherheitssteuerung vor bzw. kann ein solcher bereitgestellt werden. Dies
ist gleichbedeutend mit einer zweikanaligen, sicheren Messung des Radius. Ferner kann
bei Bearbeitungsachsen, deren Durchmesser sich nur jobabhängig, d.h. nicht kontinuierlich
ändern, der Radius/Durchmesser einer Bearbeitungsachse vom Bediener jobabhängig sicher
eingegeben werden. Eine Messung findet dabei während des Prozesses nicht mehr statt
oder erfolgt nur kontrollhalber. Alternativ zur Berechnung der zu überwachenden Maximaldrehzahl
kann diese auch ggf. jobabhängig direkt eingegeben werden. Auch hier ist eine sichere
Eingabe erforderlich.
[0033] Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, das Verfahren kontinuierlich, zyklisch und/oder
nur auf Anforderung durchzuführen, wodurch eine bestmögliche Steuerung bei minimalem
technischen Aufwand bewirkt werden kann.
[0034] Die Erfindung betrifft zudem ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle
Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm
auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer
Bearbeitungsmaschine, ausgeführt wird.
[0035] Das erfindungsgemäß vorgesehene Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln,
die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller
Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm
auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer
Bearbeitungsmaschine, ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere Disketten,
Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs und dergleichen. Auch ein Download
eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
[0036] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und der beiliegenden Zeichnung.
[0037] 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.
[0038] Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch
dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
[0039]
- Figur 1
- zeigt eine schematische Darstellung einer als Druckmaschine ausgebildeten Bearbeitungsmaschine,
die für das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform
geeignet ist; und
- Figur 2
- zeigt eine schematische Darstellung eines entsprechend einer besonders bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ablaufenden Verfahrens.
[0040] In Figur 1 ist eine als Druckmaschine ausgestaltete Bearbeitungsmaschine insgesamt
mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise Papier 101, wird auf einem
Abwickler 120 mit einer Abwicklerrolle bzw. einem Wickel 120' bereitgehalten und der
Maschine über ein Einzugswerk (Infeed) 110 zugeführt. Das Papier 101 wird durch als
Druckwerke 111, 113, 114 ausgebildete Bearbeitungseinrichtungen geführt und bedruckt,
und durch ein Auszugswerk (Outfeed) 115 wieder ausgegeben. Anschließend wird das Papier
101 auf einem Aufwickler 121 aufgewickelt. Der Ab- und der Aufwickler 120, 121 weisen
jeweils entsprechende Achsen (Wickel) 120', 121' auf. Es versteht sich, dass die Druckmaschine
auch ohne die Auf- und/oder Abwickler 120, 121 ausgeführt sein kann und das Papier
101 auf andere Weise zu- bzw. weggeführt werden kann. Die Ein-, Auszugs- und Druckwerke
sind positionierbar, insbesondere zylinder- bzw. winkelkorrigierbar, angeordnet.
[0041] Die Druckwerke 111 bis 114 weisen jeweils einen Druckzylinder 111' bis 114' auf,
der als ein Druckzylinder mit einem entsprechenden variablen Umfang bzw. Durchmesser
zur Anpassung an das zu druckende Format ausgeführt sein kann, und gegen den jeweils
ein Presseur 111'' bis 114 " mit starkem Druck angestellt sein kann. Die Druckzylinder
sind einzeln und unabhängig antreibbar. Die zugehörigen Antriebe 111''' bis 114'''
sind schematisch dargestellt. Das Ein- und das Auszugswerk weisen ebenfalls entsprechende
Antriebe 110''', 115'" auf. Die Presseure sind frei drehbar ausgebildet. Die Druckwerke
111 bis 114 bilden jeweils zusammen mit dem durchlaufenden Papier 101 eine reibschlüssig
verbundene Einheit (Klemmstelle). Ab- und Aufwickler 120, 121 verfügen ebenfalls über
Antriebe 120''', 121''', die vorzugsweise als Zentrumsantriebe ausgebildet sind, und
die die Ab- und Aufwicklerrolle 120' bzw. 121' antreiben. Die Antriebe des Ab- und
des Aufwicklers 120''', 121''' und die Antriebe der einzelnen Werke sind über eine
Datenverbindung 152 mit einer Steuerung 150 verbunden.
[0042] Weiterhin weist die Druckmaschine Sensoren 160, 161, 162, 163 zur Erfassung von Maschinenkenngrößen
auf, die ebenfalls mit der Steuerung 150 verbunden sind. Vorzugsweise beinhalten die
Maschinenkenngrößen beispielsweise den Umfang, Durchmesser, Radius und/oder die Geschwindigkeit
der jeweils zugeordneten Achse, die Geschwindigkeit der Papierbahn 101 oder sonstige
Geschwindigkeiten. Die Steuereinheit 150 umfasst insbesondere eine Ausgestaltung einer
erfindungsgemäßen Recheneinheit und ist für eie entsprechende Steuerung eingerichtet.
Die Steuereinheit 150 ist ferner mit Benutzereingabeeinheit 151 verbunden.
[0043] 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-, und/oder Beschneideeinrichtungen
usw. handeln.
[0044] Der Druckmaschine wird die Papierbahn 101 über den Abwickler 120 von der Abwicklerrolle
120' zugeführt. Die Abwicklerrolle 120' wird über den Abwicklerantrieb 120''' angetrieben.
Der Sensor 160 überwacht den Radius und/oder die Geschwindigkeit der Abwicklerrolle
120'. Analog hierzu sind im Ausgangsbereich der Druckmaschine der Aufwickler 121 mit
der Aufwicklerrolle 121' und dem Aufwicklerantrieb 121'" sowie der Sensor 163 angeordnet.
Ferner ist im Aufwicklerbereich des Aufwicklers 121 ein weiterer Sensor 162 dargestellt,
bei dem es sich insbesondere um einen Papierbahngeschwindigkeitssensor handeln kann.
Wie zuvor dargestellt, kann eine Berechnung des Radius einer Rolle 120', 111', 112',
113', 114', 121' insbesondere über eine Ermittlung von Maschinengeschwindigkeit und/oder
eine direkte Bestimmung des Radius erfolgen.
[0045] Während des Betriebs, bei dem eine ununterbrochene Papierbahn 101 verwendet wird,
verringert sich durch das Abwickeln der Radius r
A der Abwicklerrolle 120' und der Radius der Aufwicklerrolle 121' nimmt zu. Insbesondere
in festen Zeitabschnitten, ggf. auch kontinuierlich oder zu Beginn/Ende des Bearbeitungsvorgangs,
übermitteln Sensoren 160, 161, 162, 163 Radius- und/oder Geschwindigkeitsdaten über
eine vorzugsweise sichere Datenverbindung 152, beispielsweise über ein sicheres Feldbussystem
oder über binäre Eingänge, an die Steuerungseinheit 150. Bei jobabhängigen Radiusänderungen,
d.h. wenn sich der Radius nicht kontinuierlich ändert, wie dies insbesondere bei den
Bearbeitungsrollen 111', 112', 113', 114' der Fall sein kann, kann ein Radius ferner
auch über die Benutzereingabeeinheit 151 der Steuerungseinheit 150 zur Verfügung gestellt
werden (beispielsweise in Form einer Benutzereingabe). Es kann jedoch auch hierzu
ein Sensor 161 vorgesehen sein, der neben der Rolle 114' , aber auch neben den weiteren
Bearbeitungsrollen angebracht sein kann. Es lässt sich hierüber, insbesondere einmalig
und jobabhängig, ein Radius einer Bearbeitungsrolle feststellen. In der Steuerungseinheit
150 läuft ein erfindungsgemäßes Verfahren ab. Insbesondere wird hier eine radiusabhängige
Steuerung für die Geschwindigkeit und/oder die Beschleunigung einer zu steuernden
Rolle berechnet und über den Kommunikationskanal 152 insbesondere den Antrieben 111''',
112''', 113''', 114''' und/oder Rollenantrieben 120''', 121''' bereitgestellt.
[0046] In Figur 2 ist ein Ablaufschema eines Verfahrens entsprechend einer besonders bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet.
[0047] Es kann vorgesehen sein, das Verfahren in einer Zentraleinheit 210 auszuführen, die
mit einer Sensorauswerteeinheit 220 verbunden ist. Diese Konfiguration ist jedoch
nur beispielhaft dargestellt. Es versteht sich, dass unterschiedliche Schritte beliebig
in Einheiten zusammengefasst werden können.
[0048] Bei Ablaufschritt 201 läuft eine Vorrichtung, beispielsweise eine Druckmaschine,
im Grundzustand, d.h. zu steuernde und oder zu überwachende Rollen, Walzen und/oder
Achsen werden mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben und/oder mit einer konstanten
Beschleunigungsrate beschleunigt.
[0049] Bei Schritt 202 erfolgt nun eine Eingabe über einen Eingabekanal 240. Die Eingabe
stammt vorzugsweise von der Sensorauswerteeinheit 220, die ein über einen Sensorkanal
230 empfangenes Sensorsignal von Sensor S auswertet und über den Eingabekanal 240
der Zentraleinheit 210 zur Verfügung stellt. Über den Eingabekanal 240 kann auch insbesondere
eine Benutzereingabe bereitgestellt werden. Vorliegend ist beispielhaft ein Eingabekanal
240 dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass auch mehrere Eingabekanäle vorgesehen
sein können, die prozessierte bzw. nichtprozessierte Daten, insbesondere Sensor- und/oder
Benutzereingabedaten, bereitstellen.
[0050] Es kann vorgesehen sein, über einen Ausgabekanal 250 eine Ausgabe bezüglich des empfangenen
Signals an eine Ausgabe O, die beispielsweise eine visuelle Anzeige darstellen kann,
bereitzustellen, wodurch beispielsweise ein Benutzer der Vorrichtung über ein empfangenes
Sensorsignal unterrichtet wird. Eine Ausgabe O kann ferner auch zu anderen Zeitpunkten
als dem hier dargestellten Verfahrensschritt 202 über den Ausgabekanal 250 mit Signalen
beaufschlagt werden, die den Benutzer über die jeweils im Verfahren verwendeten, die
bereitgestellten und/oder die berechneten Werte in Kenntnis setzen.
[0051] Im weiteren Verlauf wird bei Schritt 203 aus dem im vorherigen Schritt 202 empfangenen
Signal ein zugehöriger Radius berechnet. Die Berechung kann, wie oben dargestellt,
aus Maschinen-, Walzen- oder Bahngeschwindigkeiten, die über einen Sensor S bestimmt
wurden, oder aus einer direkten Messung eines Radius durch den Sensor S stammen. Insbesondere
kann auch vorgesehen sein, die Berechnung redundant und unter Einbeziehung von Plausibilitätskriterien,
die ggf. zuvor oder gleichzeitig über weitere Eingabekanäle (nicht dargestellt) entsprechend
Eingabekanal 240 bereitgestellt werden oder systemintern vorliegen, durchzuführen.
[0052] Bei Schritt 204 gibt die Zentraleinheit, die insbesondere auch in Form einer Computereinrichtung
entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Verbindung realisiert
sein kann, über den Ausgabe- bzw. Steuerkanal 250' eine Ausgabe an eine Steuerung
C ab. Die Steuerung C bewirkt ihrerseits automatisch eine entsprechend dem Signal
erfolgende Steuerung einer Walzen-, Rollen-, und/oder Achsengeschwindigkeit bzw. -beschleunigung,
insbesondere auf Basis des berechneten Radius bzw. der weiteren verfahrensmäßig vorgesehenen
Kenngrößen.
[0053] Im weiteren Verlauf kann Schritt 205 vorgesehen sein, bei dem das Verfahren bis zum
Empfang eines weiteren Signals über einen Eingabekanal 240', der bei Schritt 215 der
Sensorauswerteeinheit 220 beispielsweise mit einem Signalwert beaufschlagt wird, im
gegenwärtigen Zustand verbleibt. Dieser Wert kann insbesondere in einer neuen Sensorinformation
bestehen, die auf Basis eines von Sensor S über eine Sensorleitung 230' empfangenen
Signals vorgenommen wird. Ferner kann bei Schritt 205 auch die Bestimmung eines stationären
Zustandes auf Basis identischer bzw. entsprechend geglätteter Sensorsignale durchgeführt
werden. In diesem Schritt kann auch ein Vergleich der beiden ermittelten Radien durchgeführt
werden. Bei Plausibilitätsfehlern wird dann eine Fehlerreaktion eingeleitet.
[0054] Es versteht sich, dass neben der angegebenen Eingabe über den Eingabekanal 240 bzw.
240' auch insbesondere eine Eingabe über eine Benutzereingabemöglichkeit vorgesehen
sein kann, mittels derer das Verfahren entsprechend der Schritte 201 bis 205 durchgeführt
wird.
[0055] Ferner kann auch vorgesehen sein, eine beliebige Anzahl der dargestellten Verfahrensschritte
in einem Verfahrensschritt zusammenzufassen, ohne von der Erfindung abzuweichen.
[0056] Es versteht sich ferner, 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.
Bezugszeichen
[0057]
- 100
- Druckmaschine
- 101
- Papierbahn
- 110
- Einzugswerk
- 111 - 114
- Druckwerk
- 111' - 114'
- Druckzylinder
- 111 " - 114''
- Presseur
- 110'" - 115'"
- Antrieb
- 115
- Äuszugswerk
- 120
- Abwickler
- 120'
- Abwicklerrolle
- 120'''
- Abwicklerantrieb
- 121
- Aufwickler
- 121'
- Aufwicklerrolle
- 121'''
- Aufwicklerantrieb
- 150
- Steuerung
- 151
- Benutzereingabe
- 152
- Datenverbindung
- 160 - 163
- Sensoren
- 200
- Ablaufschema
- 201
- Grundzustand
- 202
- Datenerfassung
- 203
- Datenauswertung
- 204
- Ansteuerung
- 205
- Warten
- 210
- Zentraleinheit
- 212, 215
- Sensorauswertung
- 220
- Sensorauswerteeinheit
- 230, 230'
- Sensorkanal
- 240, 240'
- Eingabekanal
- 250, 250'
- Ausgabekanal
- S
- Sensor
- O
- Ausgabe
- C
- Steuerung
- rA
- Achsradius
1. Verfahren zur Steuerung einer Bearbeitungsmaschine (100) mit angetriebenen Achsen
(111', 112', 113', 114', 120', 121'), insbesondere einer Druckmaschine (100), dadurch gekennzeichnet, dass ein Radius (rA) wenigstens einer Achse (111', 112', 113', 114', 120', 121') zur automatischen Bestimmung
eines Steuerungsgrenzwertes verwendet wird,
wobei als Steuerungsgrenzwert ein Drehzahlgrenzwert und/oder ein Drehzahländerungsgrenzwert
der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114', 120', 121') bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (rA) der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114', 120', 121') ein während der
Bearbeitung variierender Radius (rA) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (rA) der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114', 120', 121') sicher überwacht
wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlgrenzwert der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114', 120', 121')
als Quotient aus einem Oberflächengeschwindigkeitsgrenzwert und ihrem Radius (rA) bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahländerungsgrenzwert der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114',
120', 121') als Quotient aus einem Oberflächenbeschleunigungsgrenzwert und ihrem Radius
(rA) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahländerungsgrenzwert in einer Beschleunigungs- und/oder Bremsrampensteuerung
verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ferner ein Trägheitsmoment der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114', 120',
121') unter Berücksichtigung ihres Radius (rA) bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahländerungsgrenzwert der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114',
120', 121') unter Berücksichtigung ihres Trägheitsmoments bestimmt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Achse eine Wickelachse (120', 121') oder eine Bearbeitungsachse
(111', 112', ,113', 114'), insbesondere einer Druckmaschine (100), ist.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (rA) der wenigstens einen Achse (111', 112', 113', 114', 120', 121') unter Berücksichtigung
einer Drehzahl, einer Maschinengeschwindigkeit, einer Messung des Radius und/oder
einer Benutzereingabe (151), insbesondere redundant, bestimmt wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, das kontinuierlich, zyklisch und/oder
auf Anforderung durchgeführt wird.
12. Verwendung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur sicherheitsbezogenen
Überwachung von Prozessen.
13. Computerprogramm mit Progrämmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem
der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer
oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere innerhalb einer Bearbeitungsmaschine,
ausgeführt wird.
14. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger
gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis
11 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden
Recheneinheit, insbesondere innerhalb einer Bearbeitungsmaschine, ausgeführt wird.
1. Method for controlling a processing machine (100) with driven axes (111', 112', 113',
114', 120', 121'), in particular a printing press (100), characterized in that a radius (rA) of at least one axis (111', 112', 113', 114', 120', 121') is used to automatically
determine a control limiting value, wherein the control limiting value determined
is a rotational speed limiting value and/or a rotational speed change limiting value
of the least one axis (111', 112', 113', 114', 120', 121').
2. Method according to Claim 1, characterized in that the radius (rA) of the at least one axis (111', 112', 113', 114', 120', 121') is a radius (rA) that varies during the processing.
3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the radius (rA) of the at least one axis (111', 112', 113', 114', 120', 121') is monitored reliably.
4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational speed limiting value of the at least one axis (111', 112', 113', 114',
120', 121') is determined as a ratio between a surface speed limiting value and the
radius (rA) of said axis.
5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational speed change limiting value of the at least one axis (111', 112',
113', 114', 120', 121') is determined as a ratio between a surface acceleration limiting
value and the radius (rA) of said axis.
6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational speed change limiting value is used in an acceleration and/or braking
ramp control system.
7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a moment of inertia of the at least one axis (111', 112', 113', 114', 120', 121')
is determined by considering the radius (rA) thereof.
8. Method according to Claim 7, characterized in that the rotational speed change limiting value of the at least one axis (111', 112',
113', 114', 120', 121') is determined by considering the moment of inertia thereof.
9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one axis is a winding axis (120', 121') or a processing axis (111',
112', 113', 114'), in particular of a printing press (100).
10. Method according to one of the, preceding claims, characterized in that the radius (rA) of the at least one axis (111', 112', 113', 114', 120', 121') is determined, in
particular redundantly, by considering a rotational speed, a machine speed, a measurement
of the radius and/or a user input (151).
11. Method according to one of the preceding claims, which is carried out continuously,
cyclically and/or when required.
12. Use of a method according to one of the preceding claims for the safety-related monitoring
of processes.
13. Computer program having program code means, in order to carry out all the steps of
a method according to one of Claims 1 to 11, when the computer program is executed
on a computer or a corresponding computing unit, in particular within a processing
machine.
14. Computer program product having program code means which are stored on a computer-readable
data storage medium, in order to carry out all the steps of a method according to
one of Claims 1 to 11 when the computer program is executed on a computer or a corresponding
computing unit, in particular within a processing machine.
1. Procédé de commande d'une machine de traitement (100) présentant des axes (111', 112',
113', 114', 120', 121') entraînés, en particulier d'une machine d'impression (100),
caractérisé en ce que
le rayon (rA) d'au moins un axe (111', 112' , 113' , 114', 120', 121') est utilisé pour déterminer
automatiquement une valeur limite de commande et
en ce que la valeur limite de commande déterminée est une valeur limite de vitesse de rotation
et/ou une valeur limite de variation de la vitesse de rotation du ou des axes (111',
112', 113', 114', 120', 121').
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rayon (rA) du ou des axes (111', 112', 113', 114', 120', 121') est un rayon (rA) qui varie pendant le traitement.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le rayon (rA) du ou des axes (111', 112', 113', 114', 120', 121') est surveillé de manière sécurisée.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur limite de vitesse de rotation du ou des axes (111', 112', 113', 114', 120',
121') est déterminée comme le quotient entre une valeur limite de vitesse de surface
et le rayon (rA) de cette surface.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur limite de variation de la vitesse de rotation du ou des axes (111', 112',
113', 114', 120', 121') est déterminée comme quotient d'une valeur limite d'accélération
de surface et le rayon (rA) de cette surface.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valeur limite de modification de la vitesse de rotation est utilisée dans une
commande d'accélération ou de freinage par paliers.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moment d'inertie du ou des axes (111', 112', 113', 114', 120', 121') est également
déterminé en tenant compte du rayon (rA) de ces axes.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur limite de modification de la vitesse de rotation du ou des axes (111',
112', 113', 114', 120', 121') est déterminée en tenant compte de leur moment d'inertie.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les axes sont des axes d'enroulement (120', 121') ou un axe de traitement (111',
112', 113', 114'), en particulier d'une machine d'impression (100).
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rayon (rA) du ou des axes (111', 112', 113', 114', 120', 121') est déterminé en tenant compte
de la vitesse de rotation, d'une vitesse de la machine, de la mesure du rayon et/ou
d'une introduction (151) par l'utilisateur, en particulier en redondance.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, exécuté en continu, cycliquement
et/ou à la demande.
12. Utilisation d'un procédé selon l'une des revendications précédentes pour la surveillance
sécurisée de processus.
13. Programme informatique doté de moyens de code de programme qui permettent d'exécuter
toutes les étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 11 lorsque le programme
informatique est exécuté sur un ordinateur ou une unité de calcul appropriée, notamment
à l'intérieur d'une machine de traitement.
14. Produit de programme informatique doté de moyens de code de programme conservés en
mémoire sur un support de données lisibles par ordinateur pour exécuter toutes les
étapes d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 11 lorsque le programme informatique
est exécuté sur un ordinateur ou une unité de calcul appropriée, notamment à l'intérieur
d'une machine de traitement.