MESSWERTKORREKTUR EINER REFERENZMARKE AUF EINER WARENBAHN

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines Messwertes einer Referenzmarke (1) auf einer Warenbahn. Die Erfindung betrifft weiter eine Steuerung (6), eine Maschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, die eine derartige Korrektur durchführen können. Um die Bestimmung der Position einer Referenzmarke (1) auf einer Warenbahn zu verbessern, wird vorgeschlagen, bei einer Maschine, in der die Warenbahn in einer Förderrichtung (3) bewegt wird und die zumindest ein erstes kraftschlüssig wirkendes Werkzeug (4), ein in Förderrichtung hinter dem ersten (4) liegendes zweites kraftschlüssig wirkendes Werkzeug (5) und einen zwischen den beiden Werkzeugen (4, 5) liegenden Sensor (7) aufweist, einen Messfehler im Sensor (7), der sich durch eine Verstellung des zweiten Werkzeugs (5) ergibt, zumindest über Parameterwerte des zweiten Werkzeugs (5) zumindest näherungsweise zu bestimmen und den Messwert um den Messfehler zu korrigieren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines Messwertes einer Referenzmarke auf einer Warenbahn. Die Erfindung betrifft weiter eine Steuerung, eine Maschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, die eine derartige Korrektur durchführen können.

[0002] Ein derartiges Verfahren kann überall dort zum Einsatz kommen, wo Warenbahnen in mehreren Schritten bearbeitet werden. Um eine gespannte Warenbahn durch Abrollung in mehreren Produktionsstufen zu bearbeiten (z.B. in einer Rollendruckmaschine), müssen die einzelnen Bearbeitungsschritte (z.B. das Farbdruckwerk) passgenau übereinander liegen (z.B. Farbpasser). Eigens in regelmäßigen Abständen aufgebrachte Bahnmarkierungen (z.B. Druckmarken) dienen zur Winkelpositionierung des Bearbeitungswerkzeugs. Die Verarbeitung erfordert laufend eine schnelle und genaue Vermessung der Markierungen sowie laufend die schnelle und genaue Ausrichtung des Werkzeugs auf die Markierung (z.B. Registerregelung). Kraftschlüssig wirkende Werkzeuge (z.B. ein Tiefdruckwerk) lassen sich im angestellten Zustand (Druckanstellung) nur unter Einwirkung einer Zugkraft auf die Bahn verstellen. Die Verstellung könnte entweder axial (Verstellung der Phasenlage der Welle) oder longitudinal (Verschiebung der Welle in Förderrichtung, z.B. Registerwalze) geschehen. Auf jeden Fall führt die Verstellung eines kraftschlüssigen Werkzeugs zu einer Zug- und Dehnungsstörung der Warenbahn.

[0003] Im Folgenden wird die Passersteuerung einer Mehrfarben-Tiefdruckanlage betrachtet. In aufeinanderfolgenden Druckwerken trägt z.B. Druckzylinder n+1 das Teildruckbild des entsprechenden Farbauszuges n+1 auf. Das elastische Fadenmodell beschreibt den Fördervorgang der Bedruckstoffbahn in den Begriffen von Bahndehnung und Fördergeschwindigkeit. Durch eine Winkelverstellung des Druckzylinders n+1 korrigiert die Passersteuerung das genaue Übereinanderdrucken der Farbauszüge n bis n+2. Es kommt in Folge einer Registerverstellung als zwangsläufige Nebenwirkung zunächst zur Beeinflussung der Dehnung unmittelbar benachbarter Passerwerte n und n+2. Durch den Bahnlauf pflanzen sich die Dehnungsänderungen in nachliegende Bahnlaufabschnitte n+2 fort. Nach und nach gleichen sich die Dehnungen wieder aus und es wird ein neuer Beharrungszustand erreicht, in dem die Dehnungen aller Abschnitte n, n+1 usw. gleich bleiben.

[0004] Dabei werden zwei Messprinzipien unterschieden: Erstens der Vergleich zweier Druckmarken (Bahn-Bahn-Messung). Die Walzen drucken zusätzlich zum Druckbild Marken. Diese werden durch Sensoren erkannt und gegeneinander vermessen. Dadurch kann der Zylinder optimal positioniert werden. Zweitens der Vergleich einer Druckmarke mit dem Walzendrehwinkel (Bahn-Zylinder-Messung). Hat ein Druckzylinder keine bzw. eine schlecht erkennbare Marke, so muss der Walzendrehwinkel mit einer Referenzmarke auf dem Papier synchronisiert werden. Die Verstellung beeinflusst und verfälscht den Bahn-Zylinder-Messwert. Diese Verfälschung betrifft den Messwert sowohl im vorhergehenden als auch im nachfolgenden Bahnabschnitt.

[0005] Die bisherige Register-Entkopplungsstrategie (s. z.B. die Lösung "DRD" in "SIMOTION Print Stadard" der Anmelderin) bezieht sich auf die Vermeidung von Passerfehlern in Folge einer Registerverstellung. Diese Strategie ist für Bahn-BahnMessungen auch hinreichend genau. Bei Anwendung des Verfahrens der Bahn-Zylinder-Messung ist die bisherige Entkopplungsstrategie jedoch nicht ausreichend, da die Registerverstellung zwangsläufig das Messergebnis verfälscht und eine zu große Registerabweichung vortäuscht. Indem die Fehlmessung entgegen der Förderrichtung wirkt, wirkt sie sich störend auf die Regelstabilität der Gesamtmaschine aus.

[0006] Bei Tiefdruckwerken bzw. kraftschlüssigen Werkzeugen wird eine Veränderung des Druckbildes durch Dehnungsänderungen des Materials erzeugt. Dabei werden sowohl nachfolgende als auch vorhergehende Druckwerke beeinflusst. Während für die nachfolgenden Druckwerke bereits eine Problemlösung existiert (z.B. "Dynamic Register Control"), soll hier der Ablauf der Stellgrößenänderung auf das vorhergehende Druckwerk beschrieben werden, welches insbesondere bei Bahn-Zylinder-Messungen zu einem Problem führt. Druckwerk n+1 verändert den Drehwinkel und verändert den Dehnungszustand des Materialabschnitts n...n+1 und somit auch die Positionen der Referenzmarken auf dem Material. Da Druckwerk n mit dem indirekten Messverfahren nur die Zylinderposition mit der Referenzmarke vergleichen kann, entstehen somit Messfehler, die durch Ausregeln einen Fehler im Druckbild erzeugen.

[0007] Die Fehlmessung beruht dabei allein auf dem Messverfahren "Bahn-Zylinder-Messung" und ist unabhängig vom Messprinzip des Sensors. Die relative Passerverschiebung wird hierbei durch eine absolute Bahnverschiebung überlagert.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bestimmung der Position einer Referenzmarke auf einer Warenbahn zu verbessern.

[0009] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Korrektur eines Messwertes einer Referenzmarke auf einer Warenbahn, die in einer Förderrichtung durch eine Maschine mit zumindest einem ersten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug und einem in Förderrichtung hinter dem ersten liegenden zweiten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug bewegt wird, wobei der Messwert zwischen den zwei Werkzeugen aufgenommen wird, wobei eine Verstellung des zweiten Werkzeugs dazu führt, dass der Messwert einen Messfehler aufweist, wobei der Messfehler zumindest über Parameterwerte des zweiten Werkzeugs zumindest näherungsweise bestimmt wird und wobei der Messwert um den Messfehler korrigiert wird.

[0010] Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine Steuerung, eine Maschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit den in den Ansprüchen 4-7 angegebenen Merkmalen.

[0011] Der Messfehler überlagert sich dem tatsächlichen Passerwert additiv und ist also zur Korrektur vom Messwert wieder abzuziehen. Zur zumindest näherungsweisen Berechnung des Messfehlers wird u.a. die Zeitkonstante T bestimmt, die der Quotient von der Bahnlänge zwischen den beiden Werkzeugen und der Fördergeschwindigkeit, die sich aus Parameterwerten des zweiten Werkzeugs bestimmt, ist. Allgemein:

[0012] Es kommt am Sensor n (zwischen Werkzeug n und Werkzeug n+1) zu folgender Fehlmessung x_σ(n), bei der auch die Bahnlänge L_s(n) zwischen Werkzeug n und Sensor n eingeht:

[0013] Die Fehlmessung ist ein dynamischer Effekt, der stationär verschwindet. Der Betrag der Fehlmessung ist abhängig von der Verstellgeschwindigkeit (dv_n / dt) und beträgt bei typischen Anwendungen kurzzeitig höchstens 10% des Messwertes:

[0014] Die Fehlmessung überlagert sich dem tatsächlichen Passerwert x additiv. Dies führt zu einem fehlerbehafteten Messwert x_m:

[0015] Dabei entspricht die laufend aus den vorhandenen Parameterwerten berechnete Fehlmessung zumindest in guter Näherung der tatsächlichen Fehlmessung. Zur Korrektur des Messfehlers durch Kompensation ist die berechnete Fehlmessung also vom Messwert abzuziehen.

[0016] Durch die erfindungsgemäße Lösung ist somit eine genauere Messung und damit auch eine schnellere bzw. bessere Regelung möglich. Dabei sind keine zusätzlichen Sensoren, Regelgeräte oder Aktoren erforderlich, da lediglich auf den ohnehin vorhandenen Sensor sowie in einer Steuerung vorhandene Parameterwerte der Werkzeuge zurückgegriffen wird. Durch die vorgeschlagene Lösung wird also die Position der Referenzmarke (Passer) genauer bestimmt und insgesamt die Regelungsqualität erhöht.

[0017] In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung weist zumindest das zweite Werkzeug zumindest einen Zylinder oder eine Walze auf und es werden als Parameterwerte der Radius und die Drehzahl verwendet. Bei dieser typischen Ausgestaltung des Werkzeugs, wie sie in Druckmaschinen (z.B. Rollenrotationsmaschinen) vorkommt, berechnet sich die Fördergeschwindigkeit einfach zu:

[0018] In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird zumindest ein weiterer Messwert in Förderrichtung hinter dem zweiten Werkzeug aufgenommen, wobei eine Verstellung des zweiten Werkzeugs dazu führt, dass der weitere Messwert einen weiteren Messfehler aufweist, wobei der weitere Messfehler zumindest über Parameterwerte des zweiten Werkzeugs zumindest näherungsweise bestimmt wird und wobei der weitere Messwert um den weiteren Messfehler korrigiert wird. Auch wenn für die Beeinflussung der Warenbahn in den nachfolgenden Bahnabschnitten durch die Verstellung eines Werkzeuges herkömmliche Lösungen bekannt sind, kann die erfindungsgemäße Lösung für die "Vorwärts-Korrektur" analog wie dargestellt alternativ oder zusätzlich angewendet werden.

[0019] Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die Figur zeigt:

eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung.

[0020] Die Figur zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Maschine, bei der die kraftschlüssig wirkenden Werkzeuge 4, 5 zwei Zylinder aufweisen, wie dies beispielsweise bei Druckwerken einer Druckmaschine der Fall ist. Durch die Maschine wird eine Warenbahn 2 in Förderrichtung 3 bewegt; das zweite Werkzeug 5 liegt also in Förderrichtung 3 hinter dem ersten Werkzeug 4. Auf der Warenbahn 2 ist eine Referenzmarke 1 angebracht, die von einem Sensor 7 erfasst wird. (In der Realität werden gewöhnlich in regelmäßigen Abständen Referenzmarken angebracht, aber der einfacheren Darstellung halber ist hier nur eine dargestellt.) Signale aus dem Sensor 7 sowie Parameterwerte aus den beispielhaften Druckwerken 4, 5 laufen in eine schematisch dargestellte Steuerung 6, was hier deshalb betont wird, da eine reale Steuerung oft nicht zentral, sondern als komplexes System - z.B. als Entkopplungsnetzwerk - ausgeführt ist und/oder Teile der Steuerung dezentral - z.B. antriebsnah oder in die Antriebe integriert - angeordnet sind, was unter anderem für eine schnelle Datenverarbeitung vorteilhaft sein kann.

[0021] Wird nun das zweite kraftschlüssig wirkende Werkzeug 5 verstellt, so hat das Auswirkung auf die Warenbahn 2 vor und hinter dem Werkzeug 5, die zu einem Messfehler bei der Messung der Referenzmarke 1 durch den Sensor 7 führen wie ebenso zu einem Messfehler bei einem - hier nicht dargestellten - weiteren Sensor in Förderrichtung hinter dem zweiten Werkzeug 5. Während es für nachfolgende Bahnabschnitte bekannte Lösungen gibt (z.B. das "Dynamic Register Control"), ist dies für den vorhergehenden Bahnabschnitt (also zwischen den beiden dargestellten Werkzeugen 4, 5) nicht der Fall. Dennoch kann das dargestellte erfindungsgemäße Verfahren in analoger Weise auch alternativ oder zusätzlich zur Fehlerkorrektur und damit zur besseren Anpassung eines dem zweiten Werkzeug 5 nachfolgenden Druckzylinders verwendet werden.

[0022] Aus Parameterwerten des zweiten Druckzylinders 5 wie Radius, Drehzahl und Verstellgeschwindigkeit sowie weiteren Werten wie insbesondere die Bahnlänge zwischen den beiden Zylindern 4, 5 und der Bahnlänge zwischen der ersten Zylinder 4 und dem Sensor 7 kann der Messfehler (zumindest in guter Näherung) bestimmt und so der Messwert um diesen korrigiert werden. Hierdurch ist es möglich, dass eine Registerverstellung auch bei einer Bahn-Zylinder-Messung zum qualitativ gleichen Ergebnis wie bei einer Bahn-Bahn-Messung führt, bei der die Druckzylinder Marken auf die Warenbahn 2 drucken, die gegeneinander verglichen werden.

[0023] Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Korrektur eines Messwertes einer Referenzmarke auf einer Warenbahn. Die Erfindung betrifft weiter eine Steuerung, eine Maschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt, die eine derartige Korrektur durchführen können. Um die Bestimmung der Position einer Referenzmarke auf einer Warenbahn zu verbessern, wird vorgeschlagen, bei einer Maschine, in der die Warenbahn in einer Förderrichtung bewegt wird und die zumindest ein erstes kraftschlüssig wirkendes Werkzeug, ein in Förderrichtung hinter dem ersten liegendes zweites kraftschlüssig wirkendes Werkzeug und einen zwischen den beiden Werkzeugen liegenden Sensor aufweist, einen Messfehler im Sensor, der sich durch eine Verstellung des zweiten Werkzeugs ergibt, zumindest über Parameterwerte des zweiten Werkzeugs zumindest näherungsweise zu bestimmen und den Messwert um den Messfehler zu korrigieren.

Ansprüche

1. Verfahren zur Korrektur eines Messwertes einer Referenzmarke (1) auf einer Warenbahn (2), die in einer Förderrichtung (3) durch eine Maschine mit zumindest einem ersten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug (4) und einem in Förderrichtung (3) hinter dem ersten liegenden zweiten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug (5) bewegt wird, wobei der Messwert zwischen den zwei Werkzeugen (4, 5) aufgenommen wird, wobei eine Verstellung des zweiten Werkzeugs (5) dazu führt, dass der Messwert einen Messfehler aufweist, wobei der Messfehler zumindest über Parameterwerte des zweiten Werkzeugs (5) zumindest näherungsweise bestimmt wird und wobei der Messwert um den Messfehler korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zumindest das zweite Werkzeug (5) zumindest einen Zylinder oder eine Walze aufweist und als Parameterwerte der Radius und die Drehzahl verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest ein weiterer Messwert in Förderrichtung (3) hinter dem zweiten Werkzeug (5) aufgenommen wird, wobei eine Verstellung des zweiten Werkzeugs (5) dazu führt, dass der weitere Messwert einen weiteren Messfehler aufweist, wobei der weitere Messfehler zumindest über Parameterwerte des zweiten Werkzeugs (5) zumindest näherungsweise bestimmt wird und wobei der weitere Messwert um den weiteren Messfehler korrigiert wird.

4. Steuerung (6) für eine Maschine, in der eine Warenbahn (2) in einer Förderrichtung (3) bewegt wird, mit zumindest einem ersten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug (4), einem in Förderrichtung (3) hinter dem ersten liegenden zweiten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug (5) und zumindest einem zwischen den zwei Werkzeugen (4, 5) liegenden Sensor (7) zur Messung einer Referenzmarke (1) auf der Warenbahn (2), wobei die Steuerung (6) Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.

5. Maschine, in der eine Warenbahn (2) in einer Förderrichtung (3) bewegt wird, mit zumindest einem ersten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug (4), einem in Förderrichtung (3) hinter dem ersten liegenden zweiten kraftschlüssig wirkendem Werkzeug (5), zumindest einem zwischen den zwei Werkzeugen (4, 5) liegenden Sensor (7) zur Messung einer Referenzmarke (1) auf der Warenbahn (2) sowie einer Steuerung (6) nach Anspruch 4.

6. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 bei Ablauf in einer Steuerung (6) nach Anspruch 4.

7. Computerprogrammprodukt mit zumindest einem Computerprogramm nach Anspruch 6.

Zeichnung