Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Rollenwechslers einer Rollendruckmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Rollenwechsler einer Rollendruckmaschine.

Rollenwechsler von Rollendruckmaschinen übernehmen in erster Linie drei Hauptaufgaben, erstens das Abspulen einer Bedruckstoffbahn von einer Bedruckstoffrolle mit einer definierten Bahngeschwindigkeit, zweitens das Aufbringen einer definierten Bahnspannung auf die abzuspulende Bedruckstoffbahn und drittens die Ausführung eines Rollenwechsels zwischen einer auslaufenden Bedruckstoffrolle und einer neuen Bedruckstoffrolle. Rollenwechsler werden auch als Rollenträger bezeichnet.

Beim Abspulen der Bedruckstoffbahn von der Bedruckstoffrolle stehen das Einhalten der definierten Bahngeschwindigkeit sowie das Aufbringen der definierten Bahnspannung im Vordergrund. Soll hingegen ein Rollenwechsel zwischen einer auslaufenden Bedruckstoffrolle und einer neuen Bedruckstoffrolle ausgeführt werden, so muss die neue Bedruckstoffrolle auf die Umfangsgeschwindigkeit der auslaufenden Bedruckstoffrolle beschleunigt werden, um so die Bahngeschwindigkeiten der jeweiligen Bedruckstoffbahnen zu synchronisieren.

Aus der EP 1 693 323 A1 ist es bereits bekannt, zur Regelung der Drehzahl eines eine Bedruckstoffrolle antreibenden Motors und damit zur Regelung der Umfangsgeschwindigkeit der Bedruckstoffrolle bzw. der Bahngeschwindigkeit der abzuwickelnden Bedruckstoffbahn einen Kaskadenregelkreis aus einer Stromregelung und einer der Stromregelung überlagerten Drehzahlregelung einzusetzen. Weiterhin ist es aus der EP 1 693 323 A1 bereits bekannt, dass die Drehzahlregelung des Kaskadenregelkreises abhängig von einem Drehzahlsollwert der Drehzahlregelung und einem Drehzahlistwert eine Ausgangsgröße ausgibt, die zur Ermittlung einer Eingangsgröße für die Stromregelung mit einer Vorsteuergröße verrechnet wird. Nach der EP 1 693 323 A1 handelt es sich bei dieser Vorsteuergrö-βe um das zeitliche Differential des Drehzahlsollwerts der Drehzahlregelung, welches mit einer Hilfsgröße, nämlich dem Produkt aus der dritten Potenz des Radius der Bedruckstoffrolle und der Breite der Bedruckstoffrolle, verrechnet, nämlich multipliziert, wird.

Der von der Stromregelung ausgegebene Stromwert für den Motor, der erforderlich ist, um die Bedruckstoffrolle auf die gewünschte Drehzahl bzw. die gewünschte Umfangsgeschwindigkeit zu beschleunigen, ist auch von der Dichte und damit Massenträgheit der Bedruckstoffrolle abhängig.

Da jedoch die Dichte bzw. Massenträgheit einer Bedruckstoffrolle vorab nicht exakt bekannt ist, ergeben sich Ungenauigkeiten in der vom Kaskadenregelkreis vorgenommenen Regelung, sodass sich insbesondere beim Übergang von der Beschleunigung der Bedruckstoffrolle auf eine Sollumfangsgeschwindigkeit bzw. Solldrehzahl in einen stationären Zustand, in welchem die Umfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl auf dem entsprechenden Sollwert gehalten werden soll, Überschwingungen ausbilden können. Diese Überschwingungen beeinträchtigen die Regelqualität und sind daher von Nachteil.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, ein neuartiges, genaueres Verfahren zur Regelung eines Rollenwechslers einer Rollendruckmaschine sowie einen neuartigen Rollenwechsler zu schaffen.

Dieses Problem wird durch ein Verfahren zur Regelung eines Rollenwechslers einer Rollendruckmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird als Vorsteuergröße, mit welcher zur Ermittlung der Eingangsgröße für die Stromregelung die Ausgangsgröße der Drehzahlregelung verrechnet wird, ein Stromvorsteuerwert verwendet, der abhängig von einer voreingestellten Dichte der Bedruckstoffrolle ermittelt wird, wobei die Vorsteuergröße abhängig von einem von der Stromregelung tatsächlich bereitgestellten Stromistwert derart angepasst wird, dass der als Vorsteuergröße verwendete Stromvorsteuerwert dem Stromistwert folgt.

Mit der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, als Vorsteuergröße, mit welcher zur Ermittlung der Eingangsgröße für die Stromregelung die Ausgangsgröße der Drehzahlregelung verrechnet wird, einen Stromvorsteuerwert zu verwenden und diesen Stromvorsteuerwert, der von einer voreingestellten Dichte abhängig ist, so anzupassen, dass der als Vorsteuergröße bereitgestellte Stromvorsteuerwert dem von der Stromregelung tatsächlich bereitgestellten Stromistwert folgt. Hierdurch wird eine exakte Vorsteuerung im Kaskadenregelkreis aus Drehzahlregelung und Stromregelung bereitgestellt, mithilfe derer jegliche Überschwingungen, insbesondere beim Übergang von der Beschleunigung der Bedruckstoffrolle auf eine Solldrehzahl bzw. Sollumfangsgeschwindigkeit in einen stationären Zustand vermieden werden können. Durch die exakte Vorsteuerung wird der Drehzahlregler weitgehend entlastet, sein Ausgangssignal geht gegen Null.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird abhängig vom angepassten Stromvorsteuerwert bzw. abhängig vom von der Stromregelung tatsächlich bereitgestellten Stromistwert eine tatsächliche Dichte und damit Massenträgheit der Bedruckstoffrolle errechnet, um abhängig hiervon Regelparameter des Kaskadenregelkreises anzupassen. Hierdurch kann die Regelqualität weiter gesteigert werden.

Der erfindungsgemäße Rollenwechsler einer Rollendruckmaschine ist in Anspruch 7 definiert.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1:

ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung eines Rollenwechslers einer Rollendruckmaschine; und

Fig. 2:

Diagramme zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Regelung eines Rollenwechslers einer Rollendruckmaschine.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Regelstruktur für einen Rollenwechsler einer Rollenrotationsdruckmaschine, wobei gemäß Fig. 1 von einer Bedruckstoffrolle 10, deren Drehrichtung durch einen Pfeil 11 gezeigt ist, eine Bedruckstoffbahn 12 abgewickelt wird. Die Bedruckstoffrolle 10 wird von einem Motor 13 angetrieben, wobei der Motor 13 von einem Kaskadenregelkreis 14 aus einer Stromregelung 15 und einer der Stromregelung 15 überlagerten Drehzahlregelung 16 betrieben wird. Der Kaskadenregelkreis 14 dient der Regelung der Drehzahl des die Bedruckstoffrolle 10 antreibenden Motors 13 und damit der Regelung der Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Bedruckstoffrolle 10 bzw. der Bahngeschwindigkeit der von der Bedruckstoffrolle 10 abzuwickelnden Bedruckstoffbahn. Mit dem Kaskadenregelkreis 14 wirkt im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Steuerungsrechner 17 zusammen. Dem Steuerungsrechner 17 wird als Eingangsgröße 18 die Geschwindigkeit der Rollenrotationsdruckmaschine zugeführt, wobei es zur Ausführung eines Rollenwechsels erforderlich ist, die Bedruckstoffrolle 10 ausgehend vom Stillstand derart zu beschleunigen, dass die Bahngeschwindigkeit der von der Bedruckstoffrolle 10 abgewickelten Bedruckstoffbahn 12 der Geschwindigkeit der Rollenrotationsdruckmaschine, die dem Steuerungsrechner 17 als Eingangsgröße 18 bereitgestellt wird, entspricht.

Der Steuerungsrechner 17 ermittelt aus der Eingangsgröße 18, also aus der Geschwindigkeit der Rollenrotationsdruckmaschine, einen Drehzahlsollwert 19 für die Drehzahlregelung 16 des Kaskadenregelkreises 14, wobei der Drehzahlsollwert 19 mit einem Drehzahlistwert 20 verrechnet wird, um eine Eingangsgröße 21 für die Drehzahlregelung 16 bereitzustellen. Die Drehzahlregelung 16 ermittelt auf Grundlage der Eingangsgröße 21 eine Ausgangsgröße 22. Die Drehzahlregelung 16 stellt gemäß Fig. 1 den Drehzahlistwert 20 weiterhin dem Steuerungsrechner 17 als Eingangsgröße bereit.

Aus der Ausgangsgröße 22 der Drehzahlregelung 16 wird eine Eingangsgröße 23 für die Stromregelung 15 des Kaskadenregelkreises 14 ermittelt, nämlich derart, dass die von der Drehzahlregelung 16 ausgegebene Ausgangsgröße 22 mit einer Vorsteuergröße 24 verrechnet wird, die im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel vom Steuerungsrechner 17 bereitgestellt wird. Gemäß Fig. 1 wird die Ausgangsgröße 22 der Drehzahlregelung 16 dabei nicht nur mit der Vorsteuergrö-βe 24 sondern vielmehr auch einem Stromistwert 25 der Stromregelung 15 verrechnet. Gemäß Fig. 1 stellt die Stromregelung 15 den Stromistwert 25 dem Steuerungsrechner 17 als Eingangsgröße zur Verfügung. Der Stromistwert 25 wird von einem Stromsensor 26 erfasst. Der Drehzahlistwert 20 wird von einem Drehzahlsensor 27 erfasst.

Im Sinne der Erfindung wird als Vorsteuergröße 24, mit welcher zur Ermittlung der Eingangsgröße 23 für die Stromregelung 15 die Ausgangsgröße 22 der Drehzahlregelung 16 verrechnet wird, ein Stromvorsteuerwert verwendet, der abhängig von einer voreingestellten Dichte der Bedruckstoffrolle 10 ermittelt wird. Dies erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 mithilfe des mit dem Kaskadenregelkreis 14 zusammenwirkenden Steuerungsrechners 17, wobei hierzu im Steuerungsrechner 17 eine voreingestellte Dichte der Bedruckstoffrolle hinterlegt ist, die jedoch üblicherweise nicht der tatsächlichen Dichte der Bedruckstoffrolle 10 entspricht.

Um nun Ungenauigkeiten, die sich aus der Abweichung zwischen der voreingestellten Dichte und der tatsächlichen Dichte der Bedruckstoffrolle 10 ergeben können, zu eliminieren, wird erfindungsgemäß weiterhin vorgeschlagen, die Vorsteuergröße 24 abhängig von dem im von der Stromregelung 15 tatsächlich bereitgestellten Stromistwert 25 anzupassen, nämlich derart, dass der als Vorsteuergröße 24 verwendete Stromvorsteuerwert dem Stromistwert 25 folgt bzw. an denselben angepasst wird. Dadurch kann dann eine besonders vorteilhafte und genaue Regelung für einen Rollenwechsler bereitgestellt werden.

Fig. 2 zeigt anhand von Diagrammen weitere Details des erfindungsgemäßen Verfahrens für den Anwendungsfall, dass zur Ausführung eines Rollenwechsels eine Bedruckstoffrolle 10 ausgehend vom Stillstand derart beschleunigt werden soll, dass zum Zeitpunkt t1 eine Umfangsgeschwindigkeit 28 der Bedruckstoffrolle 10 der Maschinengeschwindigkeit 18 der Rollendruckmaschine entspricht. Abhängig von der Geschwindigkeit 18 der Rollenrotationsdruckmaschine sowie der Zeit t1, innerhalb derer die Umfangsgeschwindigkeit 28 der Bedruckstoffrolle 10 ausgehend vom Stillstand auf die Maschinengeschwindigkeit 18 beschleunigt werden soll, ermittelt die Steuerungseinrichtung 17 eine Rampe, entlang derer die Bedruckstoffrolle 10 auf Maschinengeschwindigkeit 18 beschleunigt wird. Aus dem von der Steuerungseinrichtung 17 ermittelten Sollverlauf der Umfangsgeschwindigkeit 28 lässt sich unter Kenntnis des Durchmessers der Bedruckstoffrolle 10 der Drehzahlsollwert 19 errechnen, den, wie bereits erwähnt, der Steuerungsrechner 17 der Drehzahlregelung 16 des Kaskadenregelkreises 14 bereitstellt.

In Fig. 2 ist neben der Maschinengeschwindigkeit 18 und der daraus ermittelten Umfangssollgeschwindigkeit 28 eine weitere Maschinengeschwindigkeit 18' und eine abhängig von derselben ermittelte Umfangssollgeschwindigkeit 28' gezeigt, um zu verdeutlichen, dass die Rampe, innerhalb derer die Bedruckstoffrolle 10 ausgehend vom Stillstand auf die Maschinengeschwindigkeit beschleunigt werden soll, von der Maschinengeschwindigkeit 18 bzw. 18' abhängig ist.

Der Stromvorsteuerwert 24 wird abhängig von der voreingestellten Dichte der Bedruckstoffrolle 10 sowie abhängig von der in Fig. 2 gezeigten Rampe, entlang derer die Bedruckstoffrolle 10 auf die Umfangssollgeschwindigkeit bzw. die Maschinengeschwindigkeit bzw. den entsprechenden Drehzahlsollwert 19 beschleunigt werden soll, ermittelt, wobei, wie bereits ausgeführt, diese Ermittlung des Stromvorsteuerwerts 24 vom Steuerungsrechner 17 vorgenommen wird. Fig. 2 zeigt den auf Grundlage der voreingestellten Dichte der Bedruckstoffrolle 10 sowie auf Grundlage der oben erwähnten Rampe ermittelten Stromvorsteuerwert 24 in strichpunktierter Linienführung.

Wie ebenfalls bereits ausgeführt, wird vom Steuerungsrechner 17 der Stromvorsteuerwert 24 derart angepasst, dass derselbe dem tatsächlich bereitgestellten Stromistwert 25 folgt. Fig. 2 kann entnommen werden, dass in etwa zum Zeitpunkt t2, der deutlich vor dem Zeitpunkt t1 liegt, der Stromvorsteuerwert 24 in etwa dem Stromistwert 25 entspricht bzw. diesem folgt.

Durch die erfindungsgemäße Nachführung bzw. Anpassung des als Vorsteuergröße 24 dienenden Stromvorsteuerwerts an den von der Stromregelung 15 tatsächlich bereitgestellten Stromistwert 25 kann eine besonders vorteilhafte und genaue Regelung für einen Rollenwechsler etabliert werden, insbesondere kann beim Übergang von der Beschleunigung der Bedruckstoffrolle 10 in einen stationären Betrieb zum Zeitpunkt t1 ein Überschwingen der Umfangsgeschwindigkeit 28 der Bedruckstoffrolle 10 und damit der Drehzahl derselben sicher und zuverlässig vermieden werden, sodass einer Schwingungsneigung der Regelung effektiv entgegengewirkt werden kann.

Wie Fig. 2 weiterhin entnommen werden kann, nimmt zum Zeitpunkt t1 der von der Stromregelung 15 bereitgestellte Iststrom 25 sprunghaft ab, da beginnend mit dem Zeitpunkt t1 keine Beschleunigung der Bedruckstoffrolle 10 mehr erforderlich ist, sondern lediglich Reibungskräfte überwunden werden müssen.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird abhängig von dem aus der voreingestellten Dichte ermittelten Stromvorsteuerwert 24 sowie abhängig von dem von der Stromregelung 15 tatsächlich bereitgestellten Stromistwert 25 bzw. abhängig vom diesbezüglich angepassten Stromvorsteuerwert 24 die tatsächliche Dichte und damit die tatsächliche Massenträgheit der Bedruckstoffrolle 10 mithilfe des Steuerungsrechners 17 ermittelt. Auf Grundlage der errechneten, tatsächlichen Dichte bzw. Massenträgheit der Bedruckstoffrolle 10 können dann Regelparameter der Kaskadenregelung 14, nämlich von Drehzahlregelung 16 und/oder Stromregelung 15, angepasst werden, wodurch die Regelqualität exakt an die zu beschleunigende Last angepasst und so die Regelqualität weiter verbessert werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt selbst dann die Bereitstellung einer hohen Regelqualität, wenn zur Beschleunigung großer Lasten bzw. Bedruckstoffrollen 10 relativ klein dimensionierte Motoren 13 verwendet werden. Auch dann kann auf Grundlage der erfindungsgemäßen Vorsteuerung eine Drehzahlregelung bzw. Umfangsgeschwindigkeitsregelung für die Bedruckstoffrolle 10 ohne Überschwingen gewährleistet werden. Dies liegt an einer weitgehenden Entlastung des Drehzahlreglers 16, dessen Regelverhalten besonders bei kleinen, leistungsschwachen Motoren nicht optimal eingestellt werden kann. Sein Ausgangssignal 22 geht bei der erfindungsgemäßen Vorsteuerung gegen Null.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auch eine schnelle und exakte Abbremsung einer auf Maschinengeschwindigkeit 18 beschleunigten Bedruckstoffrolle 10 in den Stillstand. Hierzu wird eine Zusatzbremse verwendet, deren benötigtes Moment zum Abbremsen entlang einer definierten Bremsrampe abhängig von der tatsächlich ermittelten Dichte bzw. Massenträgheit der Bedruckstoffrolle 10 von dem Steuerungsrechner 17 exakt vorgegeben werden kann.

10

Bedruckstoffrolle

11

Drehrichtung

12

Bedruckstoffbahn

13

Motor

14

Kaskadenregelkreis

15

Stromregelung

16

Drehzahlregelung

17

Steuerungsrechner

18, 18'

Geschwindigkeit der Rollendruckmaschine

19

Drehzahlsollwert

20

Drehzahlistwert

21

Eingangsgröße der Drehzahlregelung

22

Ausgangsgröße der Drehzahlregelung

23

Eingangsgröße der Stromregelung

24

Vorsteuergröße

25

Stromistwert

26

Stromsensor

27

Drehzahlsensor

28, 28'

Umfangsollgeschwindigkeit