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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.
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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.
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Im
Folgenden sei unter ”Achse” eine um
eine Längsachse
rotierende Achse, Trommel, Wicklung, Walze oder Rolle, insbesondere
auswechselbar und/oder variablen Durchmessers, verstanden.
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Stand der Technik
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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. Umlenk-, 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.
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Bei
Druckmaschinen sind auch als Sleeve-Achsen ausgebildete Bearbeitungsachsen
bekannt, bei denen ein Sleeve (Hülse)
als bildtragendes Element über
einen Zylinder geschoben wird.
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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 vorgeben. Es ist daher im Stand der Technik üblich, einen
festen Drehzahlgrenzwert für
jede Achse vorzugeben. Bei sicherheitsbezogenen Bewegungsvorgängen werden
die Grenzwerte beispielsweise in einem Antrieb sicherheitsüberwacht.
Als Überwachungsfunktion
in Bezug auf Maschinensicherheit gelten dabei nach dem Stand der
Technik beispielsweise die sogenannte ”sicher 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Es
besteht daher ein Bedarf nach verbesserten Verfahren zur Steuerung
von entsprechenden Bearbeitungsmaschinen mit angetriebenen Achsen.
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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.
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Vorteile der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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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.
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Die
Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels
in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer als Druckmaschine ausgebildeten
Bearbeitungsmaschine, die für
das erfindungsgemäße Verfahren
entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform geeignet ist; und
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines entsprechend einer besonders
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ablaufenden Verfahrens.
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In 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, 112, 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.
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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.
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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
eine entsprechende Steuerung eingerichtet. Die Steuereinheit 150 ist
ferner mit Benutzereingabeeinheit 151 verbunden.
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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.
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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.
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Während des
Betriebs, bei dem eine ununterbrochene Papierbahn 101 verwendet
wird, verringert sich durch das Abwickeln der Radius rA 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.
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In 2 ist
ein Ablaufschema eines Verfahrens entsprechend einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ferner
kann auch vorgesehen sein, eine beliebige Anzahl der dargestellten
Verfahrensschritte in einem Verfahrensschritt zusammenzufassen,
ohne von der Erfindung abzuweichen.
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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.
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- 100
- Druckmaschine
- 101
- Papierbahn
- 110
- Einzugswerk
- 111–114
- Druckwerk
- 111'–114'
- Druckzylinder
- 111''–114''
- Presseur
- 110'''–115'''
- Antrieb
- 115
- Auszugswerk
- 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