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EP2358534A1 - Verfahren zur achskorrektur bei einer verarbeitungsmaschine sowie verarbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren zur achskorrektur bei einer verarbeitungsmaschine sowie verarbeitungsmaschine

Info

Publication number
EP2358534A1
EP2358534A1 EP09760490A EP09760490A EP2358534A1 EP 2358534 A1 EP2358534 A1 EP 2358534A1 EP 09760490 A EP09760490 A EP 09760490A EP 09760490 A EP09760490 A EP 09760490A EP 2358534 A1 EP2358534 A1 EP 2358534A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
axis
during
processing
speed change
correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP09760490A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2358534B1 (de
Inventor
Stephan Schultze
Holger Schnabel
Joachim Thurner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2358534A1 publication Critical patent/EP2358534A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2358534B1 publication Critical patent/EP2358534B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
    • B41F13/02—Conveying or guiding webs through presses or machines
    • B41F13/025—Registering devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F13/00—Common details of rotary presses or machines
    • B41F13/08—Cylinders
    • B41F13/10—Forme cylinders
    • B41F13/12—Registering devices
    • B41F13/14—Registering devices with means for displacing the cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/188—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in connection with running-web
    • B65H23/1888—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in connection with running-web and controlling web tension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2213/00—Arrangements for actuating or driving printing presses; Auxiliary devices or processes
    • B41P2213/90—Register control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41P—INDEXING SCHEME RELATING TO PRINTING, LINING MACHINES, TYPEWRITERS, AND TO STAMPS
    • B41P2233/00—Arrangements for the operation of printing presses
    • B41P2233/10—Starting-up the machine
    • B41P2233/13—Pre-registering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2513/00—Dynamic entities; Timing aspects
    • B65H2513/10—Speed
    • B65H2513/11—Speed angular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2513/00—Dynamic entities; Timing aspects
    • B65H2513/20—Acceleration or deceleration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2801/00—Application field
    • B65H2801/03—Image reproduction devices
    • B65H2801/21—Industrial-size printers, e.g. rotary printing press

Definitions

  • the invention relates to a method for axis correction in a processing machine and a corresponding processing machine, a corresponding computer program and a corresponding computer program product.
  • the invention is not limited thereto but rather directed to all types of driven and non-driven axis processing machines.
  • the invention can be used in particular in printing presses such as, for example, newspaper printing presses, commercial printing presses, gravure printing machines, packaging printing presses or securities printing presses, and in processing machines such as bag making machines, envelope or packaging machines.
  • the web can be made of paper, cloth, cardboard, plastic, metal, rubber, in foil form, etc. State of the art
  • driven axes transport axes
  • non-driven axes such as e.g. Deflection, guide or chill rolls moved.
  • the material is simultaneously processed by means of usually likewise driven processing axes, for example, printed, punched, cut, folded, etc.
  • the processing and transport of the material affect both a web tension and a processing register, for example a color or longitudinal register.
  • a processing register for example a color or longitudinal register.
  • longitudinal and / or page registers are regulated in order to achieve an optimum printing result.
  • acceleration and deceleration processes are only to a limited extent included in the web tension control and the register control, for example by taking into account a permanently stored run-up curve of the machining axes or by taking into account permanently stored constant web tension value changes.
  • a disadvantage of these measures is that during acceleration processes errors in the register and in the web tension are not considered due to the current, but only due to a permanently stored acceleration value, which is why all errors occurring as Control difference of a web tension or a register control must be corrected.
  • DE 101 35 773 A1 describes a feedforward control for the time of a roll change, wherein parameters of the new roll, such as e.g. Humidity, thickness, stress-strain characteristics and moisture absorption capacity.
  • Material data due to physical influences such as Temperature in the dryer, ambient temperature change, which leads to further deviations. Also, for example, no attenuation-dependent portion of the material web, especially when film-like
  • a processing machine in particular a shaftless printing press, has at least one axis for processing and / or transporting a material, at least one detection device for detecting a processing parameter and at least one
  • Control device for calculating a controller output variable or manipulated variable for an axis correction of the at least one axis based on the detected processing parameter.
  • the detected processing parameter can be, in particular, a register position or a web tension or the corresponding deviations or errors, in which case register and / or web tension correction is carried out in the case of a detected register and / or web tension error as axis correction.
  • the regulator device is set up to carry out a method according to the invention, namely to determine pre-control output values for the precontrol of the axis correction during a second rotation speed change of the at least one axis on the basis of an observation of the controller output variable during a first rotation speed change. The procedure is carried out iteratively.
  • the associated precontrol values for example, model-based determined or taken from a stored recipe, as will be described below.
  • model is, for example, one of the above described in the presentation of the prior art.
  • Material parameters to be determined which are used in addition to the pilot control output values for the precontrol of the axis correction and, for example, in the sum Monovor tenumaschineausgangshong form.
  • Controller output proportional to the register error so in this case the observation of the register error is equivalent to the observation of the controller output.
  • register error the respective register error determined on the axis is expediently observed.
  • pre-control output values for precontrol of the axis correction during a subsequent rotation speed change of the at least one axis can also be determined on the basis of an observation of the control variable (feedback variable) or of the control deviation during a previous rotational speed change.
  • the precontrol of all affected axes of the processing machine In particular, to control or adjust the web tension in a web tension section, a precontrol of the web clamping section delimiting clamping points and for controlling or setting the register of a processing axis within a web tension section a precontrol of the processing axis and / or the web tension limiting terminal points performed. If the machining axes at the same time provide for the transport of the material and are thus designed as clamping points, a feedforward control of this machining axis itself is carried out for the regulation or adjustment of the register.
  • pilot control output values additive angle offsets, additive speeds and / or multiplicative speed factors (so-called fine adjustment, gear factors) are precontrolled.
  • the inventive adaptive precontrol represents a significant improvement over the prior art, since now a predictive feedforward of the expected
  • Error can be provided instead of having to respond to an error that has already occurred.
  • the adaptive method iteratively observes the controller output variable and / or the processing parameter during an acceleration process in order to use this output variable or the processing parameter as pre-control output variable in the following, similar acceleration process or to incorporate this in order to reduce the occurrence of axis deviations.
  • the regulator Thus, only smaller residual deviations need to be corrected during the second pass, whereby the requisite controller output variables or the processing parameters then determined are in turn used to improve the precontrol. It is very advantageous that no machine or material parameters need to be used for this process.
  • the invention is thus universally applicable. It is not necessary to determine machine and material data in some cases extremely laboriously, which are nevertheless subject to errors or change again during operation.
  • the axis correction reduces register and / or web tension changes during an acceleration or deceleration phase, which directly translates into a reduction of rejects, the so-called waste. Due to the additional pre-control, more effective control strategies can be designed, since greater influence on the material web is possible.
  • An iterative feedforward control taking into account the controller output variable or a processing parameter is not used in the known prior art. Therefore, only slow acceleration and deceleration operations can be performed. In addition, a committee created during these phases must be accepted. The invention overcomes these disadvantages.
  • the inventive measure a greater decoupling of the web is achieved in register and / or web tension controls.
  • the stationary and dynamic error between the individual processing or printing units decreases.
  • a faster compensation of register errors can take place.
  • the retroactive effect of an acceleration or deceleration phase on the machining parameter (web tension or register) becomes reduced, which in particular makes faster or more dynamic acceleration or deceleration possible.
  • waste or waste is significantly reduced, which among other things leads to a reduction in production costs.
  • the pilot control output values are determined as a function of a speed, for example an axis speed (rotation), a machine speed (master axis) and / or a speed
  • Acceleration eg, the at least one axis and / or the machine
  • the method can thus be implemented in a very simple way. The unavoidable changes in the machine and material data are largely compensated by the iterative procedure.
  • the feedforward control takes into account a leading axis speed
  • the acceleration from this leading axis can be determined, for example, by time derivation.
  • the feedforward control Taking into account a real speed of a processing device, for example a rotational speed, the acceleration can be determined, for example, by deriving specific transmitter values, for example two times derivative of the position encoder values or one time derivative of the speed sensor values.
  • the position or speed measurement for example, also a scanning of printed on the web information such as brands, perforation, etc. take place.
  • the determination by means of an accelerator is possible.
  • the transmission of the values from the machine control to the arithmetic unit for web tension control or register control for example by means of fieldbus communication, where, for example, a setpoint position, setpoint speed, setpoint acceleration, setpoint jerk, actual position, actual position Speed, actual acceleration or actual jerk of the machine master position can be transmitted.
  • a field bus communication which is designed as real-time communication and synchronously exchanges data between the machine control and the web tension or register control.
  • Such fieldbus systems are known, for example, under the name SERCOS III, PROFINET or Ethernet Powerlink.
  • a transmission of binary signals indicative of a speed change is of the
  • a first functional relationship between the pilot output value and the speed, and a second functional relationship between the pilot output value and the acceleration can be advantageously determine and indicate enters into each of which a compensation value that is easy on the basis of observation of the regulator output variable and the • Processing Parameters can be determined.
  • Compensation value for the precontrol of the axis correction during the (n + 1) th run is preferably iteratively determined from a first correction value and the first compensation value of the nth pass, preferably as a sum.
  • the second, dependent on the acceleration, compensation value for the precontrol of the axis correction during the (n + 1) -th run is also advantageously iteratively determined from a second correction value and the second compensation value of the nth pass, preferably as a sum.
  • the respective correction values are in turn advantageously determined on the basis of the controller output variables or processing parameters at specific, selected speeds during the n-th rotational speed change.
  • the distance and the number of speed values used can in principle be freely selected.
  • the first correction value according to this embodiment is particularly easy to calculate. It is advantageous if the first speed is the speed at the beginning of the nth rotational speed change and the second speed is the speed at the end of the nth rotational speed change.
  • the controller output variable or the processing parameter at a third speed in particular the first speed, i.
  • the speed at the beginning of the nth rotation speed change may correspond to an acceleration value during the nth rotation speed change, for which the maximum value of the acceleration is preferably used, and a differentiated controller output, i. in particular, a maximum value of the derivative during the n-th rotation speed change.
  • Weighting factor can also be changed during operation between the rotational speed changes, for example, at higher controller outputs (above a threshold) to accelerate a transient occurring the iterative adaptation process by larger weighting factors, for example.> 0.5 and at smaller controller outputs (below a threshold) by smaller Weighting factors, for example, ⁇ 0.5 allow only minor changes to the iteration process.
  • the first and the second functional relationship are divided into at least two dependency areas.
  • the first functional relationship is divided into at least two speed ranges and the second functional relationship is divided into at least two acceleration ranges.
  • the areas can be easily used to define different dependencies in sections.
  • the precursor output may be constant in one region, in another region proportional to the instantaneous velocity or acceleration, and in yet another region another dependency, e.g. polynomial.
  • the compensation values describe in these cases, for example, the constant, the proportionality factor, a polynomial factor, etc.
  • compensation values can be stored in the sense of a recipe in order to be able to use them again after a production change at a later date.
  • Each recipe is identified by specific, production-specific parameters such as machine used, material used, colors used, etc.
  • the invention additionally relates to a computer program with program code means in order to carry out all the steps of a method according to the invention when the computer program is executed on a computer or a corresponding arithmetic unit, in particular in a processing machine according to the invention.
  • the inventively provided computer program product with program code means which are stored on a computer-readable data carrier is designed to perform all the steps of a method when the computer program is executed on a computer or a corresponding computing unit, in particular in a processing machine.
  • Suitable data carriers are, in particular, floppy disks, hard disks, flash memories, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs and the like. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a preferred embodiment of a printing machine according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a
  • Control circuit of a processing machine comprising a pilot control and
  • FIG. 3 shows schematically three courses of
  • a processing machine designed as a printing machine is designated by 100 as a whole.
  • a printing material for example paper 101
  • the paper 101 is guided and printed by processing devices designed as printing units 111, 112, 113 ' , 114 and output again by means of an outfeed 115.
  • the input, extraction and printing units are positioned, in particular cylinder or angle correctable, arranged.
  • the printing units 111 to 114 are located in a web-tension-controlled area between the intake unit 110 and the extension unit 115.
  • the printing units 111 to 114 each have a Druckzylin- of Hl 1 to 114 'to' 1 1 to 114 • against a respective impression roller Hl 'is employed with a strong pressure.
  • the impression cylinders are individually and independently drivable.
  • the associated drives 111 "'to 114'" are shown schematically.
  • the impression rollers are freely rotatable.
  • the drives of the individual plants are connected to a controller 150 via a data connection 151.
  • the controller 150 is set up to carry out the method according to the invention.
  • Reference numeral 102 provided.
  • these may be deflection rollers, drying, cooling or trimming devices, etc.
  • Printing machine a register and / or web tension control is performed.
  • the sensors 132, 133, 134 are arranged, which determine the register position of the web 101 and, for example, are designed as a brand reader.
  • the web 101 e.g. Paper
  • a mark reader When passing the web 101, e.g. Paper, is each detected by a mark reader when a print mark (not shown), which is preferably applied by the first printing unit 111, reaches the mark reader.
  • the measured value becomes a device for register control
  • Register controller supplied. Subsequently, the position of the corresponding pressure cylinder 112 'to 114' is detected and this measured value is also supplied to the register controller. This can be a respective Register deviation can be calculated (path / cylinder correction). The detected register deviations are used for positioning the printing units 112 to 114 and preferably also for the positioning of the feed train 110 and the drawing unit 115.
  • the tag reader may measure positions of all previously applied register marks and register control means
  • a respective register deviation between applied register marks can be calculated (path / path correction) and for the positioning of the printing units 111 to 114 and preferably also for the positioning of the infeed unit 110 and the extension unit
  • the web is preferably between the infeed 110 and the first printing unit 111 with a first sensor and between the last printing unit
  • register controller in a common computing unit 150 such as a computer, may be embodied.
  • FIG. 2 shows a control circuit 200 which describes the basic features of the regulation according to the invention.
  • the Control circuit can for example be based on a printing press according to FIG.
  • the control loop 200 comprises a comparison element 201 to which the reference variable w and the controlled variable y are fed.
  • the reference variable w describes, for example, a register deviation depending on the selected control strategy and is usually specified as "0" in this case.
  • the controlled variable y in this case supplies the determined register error.
  • the comparison element 201 calculates therefrom the control difference e, which is supplied to the actual control element 202.
  • the control element 202 calculates a controller output variable u R , which has a
  • Pre-control output variable rf - in the example shown is additive applied and finally as a manipulated variable of a controlled system G, which is denoted by 204, is supplied.
  • the manipulated variable acts on a printing unit to correct its angular position. It is understood that instead of the illustrated additive feedforward control 203, a multiplicative or differently configured feedforward control can also be used.
  • Disturbances d which are usually to be compensated in a register control, in the example shown also additively via an adder 205 in the controlled variable y.
  • the disturbance d causes a change in the controlled variable, which is not desired and must be compensated.
  • FIG. 3 shows the register error profiles in a dynamic case, two being used per pass
  • Printers are usually set up by the printer.
  • the register error 301 occurring during the first acceleration phase shows large deflections upwards and downwards which exceed the permissible limit of 0.1 mm go out. Thus waste will be generated in this phase as well.
  • the register error or the controlled variable y in the acceleration range can also be used to determine the correction values.
  • the first correction value ACP for the first, speed-dependent compensation value CP for the range from V 1 to v 2 the following applies:
  • ACP n U R (V 2 ) - U R (V 1 ) with
  • ACP n first correction value obtained from the nth pass;
  • the first correction value is expediently calculated as the difference of the controller output variable u R at the time at which the
  • the correction value thus obtained is added to the existing compensation value to obtain the compensation value
  • CP n + 1 CP n + ACP n with CP n : first compensation value during the nth
  • ACP n first correction value determined based on the observation of the regulator output during the n th rotation speed change.
  • a correction value ACP 2 can again be determined for the correction of the compensation value CP 2 , the compensation value CP 3 obtained therefrom being used for precontrol for the third pass.
  • the associated register error profile is denoted by 303 and in turn has smaller values on the courses 301 and 302.
  • acceleration-dependent pilot control output variables rf are also simultaneously determined, which are added to the speed-dependent pilot control output variables rf. It has become the use of the following relationships has proved expedient: with 4CA n : second correction value obtained from the nth pass; ⁇ A : weighting factor between 0 and 1; u * R : maximum controller output during the nth
  • the weighting factor ⁇ A can be between
  • Acceleration phases are changed in order to influence the changes of the second compensation value in successive rotational speed changes can.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Achskorrektur bei einer Verarbeitungsmaschine, insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine, die wenigstens eine Achse zur Bearbeitung und/oder zum Transport eines Materials, wenigstens eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Bearbeitungsparameters (y) und wenigstens eine Reglereinrichtung zur Berechnung einer Reglerausgangsgröße (u R ) für eine Achskorrektur der wenigstens einen Achse anhand der erfassten Bearbeitungsparameters (y) aufweist, wobei iterativ Vorsteuerausgangswerte (rf) zur Vorsteuerung der Achskorrektur während einer (n+1) -ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung der wenigstens einen Achse (110-115) anhand einer Beobachtung der Reglerausgangsgröße (u R ) und/oder des Bearbeitungsparameters (y) während einer n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung der wenigstens einen Achse (110-115) bestimmt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Verarbeitungsmaschine.

Description

Verfahren zur Achskorrektur bei einer Verarbeitungsmaschine sowie Verarbeitungsmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Achskorrektur bei einer Verarbeitungsmaschine sowie eine entsprechende Verarbeitungsmaschine, ein entsprechendes Computerprogramm sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Obwohl nachfolgend hauptsächlich auf Druckmaschinen Bezug genommen wird, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern vielmehr auf alle Arten von Verarbeitungsmaschinen mit angetriebenen und nicht angetriebenen Achsen bzw. Walzen gerichtet. Die Erfindung ist insbesondere bei Druckmaschinen wie z.B. Zeitungsdruckmaschinen, Akzidenzdruckmaschinen, Tiefdruckmaschinen, Verpackungsdruckmaschinen oder Wertpapierdruckmaschinen sowie bei Verarbeitungsmaschinen wie z.B. Beutelmaschinen, Briefumschlagsmaschinen oder Verpackungsmaschinen verwendbar. Die Warenbahn kann aus Papier, Stoff, Pappe, Kunststoff, Metall, Gummi, in Folienform usw. ausgebildet sein. Stand der Technik
Bei Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Druckmaschinen, wird Material in Bogenform oder Form einer Warenbahn entlang von angetriebenen Achsen (Transportachsen) , wie z.B. Zugwalzen oder Vorschubwalzen, und nicht angetriebenen Achsen, wie z.B. Umlenk-, Leit- oder Kühlwalzen, bewegt. Das Material wird gleichzeitig mittels meist ebenfalls angetriebener Bearbeitungsachsen bearbeitet, bspw. bedruckt, gestanzt, geschnitten, gefalzt usw.
Die Bearbeitung und der Transport des Materials beeinflussen sowohl eine Bahnspannung als auch ein Bearbeitungsregister, bspw. ein Färb- oder Längsregister. Bei herkömmlichen Verarbeitungsmaschinen ist es daher üblich, das Verarbeitungsregister und/oder die Bahnspannung zu regeln. Bei Druckmaschinen werden bspw. Längs- und/oder Seitenregister geregelt, um ein optimales Druckergebnis zu erzielen.
Im Stand der Technik werden Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge nur in geringem Maße in die Bahnspannungsregelung und die Registerregelung einbezogen, bspw. mittels Berücksichtigung einer fest hinterlegten Hochlaufkurve der Bearbeitungsachsen oder mittels Berücksichtigung von fest hinterlegten konstanten Bahnspannungs-SoIlwertänderungen.
Nachteilig an diesen Maßnahmen ist, dass bei Beschleunigungsvorgängen Fehler im Register und in der Bahnspannung nicht aufgrund des aktuellen, sondern nur aufgrund eines fest hinterlegten Beschleunigungswertes berücksichtigt werden, weshalb alle auftretenden Fehler als Regeldifferenz eines Bahnspannungs- oder eines Registerreglers ausgeregelt werden müssen.
In der DE 101 35 773 Al wird eine Vorsteuerung für den Zeitpunkt eines Rollenwechsels beschrieben, wobei Parameter der neuen Rolle wie z.B. Feuchtigkeit, Dicke, Spannungs- Dehnungs-Charakteristik und Aufnahmevermögenvermögen für Feuchtigkeit berücksichtigt werden.
In der DE 10 2007 037 564 wird beschrieben, Vorsteuerwerte für die Registerregelung während einer Geschwindigkeitsänderung unter Berücksichtigung des Trägheitsmoments von nicht-angetriebenen Walzen zu bestimmen.
In der EP 0 709 184 Al werden Vorsteuerwerte für unterschiedliche Druckgeschwindigkeiten durch Messfahrten ermittelt. Diese sind relativ .zeitaufwendig und führen darüber hinaus zu Makulatur.
Nachteilig an den bekannten Lösungen ist, dass die zugrunde liegenden Modelle, auf deren Grundlage aus den jeweilig zu berücksichtigen Parametern Vorsteuerwerte berechnet werden, die Realität nur unvollkommen abbilden und sich während der Bearbeitung außerdem die tatsächlichen Maschinen- und
Materialdaten aufgrund von physikalischen Einflüssen wie z.B. Temperatur im Trockner, Umgebungstemperatur ändern, was zu weiteren Abweichungen führt. Auch wird beispielsweise kein dämpfungsabhängiger Anteil der Materialbahn, der besonders bei folienartigen
Bedruckstoffen die Bahnspannung und das Register während Beschleunigungsphasen stark beeinflusst, berücksichtigt. Es stellt sich daher die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zur Achskorrektur während einer Geschwindigkeitsänderung anzugeben .
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Achskorrektur, eine Verarbeitungsmaschine, ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Eine erfindungsgemäße Verarbeitungsmaschine, insbesondere eine wellenlosen Druckmaschine, weist wenigstens eine Achse zur Bearbeitung und/oder zum Transport eines Materials, wenigstens eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung eines Bearbeitungsparameters und wenigstens eine
Reglereinrichtung zur Berechnung einer Reglerausgangsgröße bzw. Stellgröße für eine Achskorrektur der wenigstens einen Achse anhand des erfassten Bearbeitungsparameters auf . Bei dem erfassten Bearbeitungsparameter kann es sich insbesondere um eine Registerlage oder um eine Bahnspannung oder um die entsprechenden Abweichungen bzw. Fehler handeln, wobei dann im Falle eines erkannten Register- und/oder Bahnspannungsfehlers als Achskorrektur eine Register- und/oder Bahnspannungskorrektur durchgeführt wird. Die Reglereinrichtung ist dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, nämlich Vorsteuerausgangswerte zur Vorsteuerung der Achskorrektur während einer zweiten Rotationsgeschwindigkeitsänderuηg der wenigstens einen Achse anhand einer Beobachtung der Reglerausgangsgröße während einer ersten Rotationsgeschwindigkeitsänderung zu bestimmen. Das Verfahren wird iterativ durchgeführt. Da beim ersten Durchlauf des Verfahrens noch keine adaptierten Vorsteuerwerte vorliegen, können die zugehörigen Vorsteuerwerte (bzw. die später noch zu erläuternden Kompensationswerte) bspw. modellbasiert ermittelt oder aus einer abgespeicherten Rezeptur entnommen werden, wie es weiter unten beschrieben wird. Als Modell eignet sich bspw. eines der oben bei der Darstellung des Standes der Technik beschriebenen .
Zusätzlich ist es möglich, zweite Vorsteuerausgangswerte modellbasiert anhand bekannter Maschinen- bzw.
Materialparameter zu bestimmen, die zusätzlich zu den Vorsteuerausgangswerte zur Vorsteuerung der Achskorrektur verwendet werden und bspw. in der Summe Gesamtvorsteuerausgangswerte bilden .
Obwohl nachfolgend die Erfindung im wesentlichen unter Bezugnahme auf die Beobachtung der Reglerausgangsgröße beschrieben wird, ist damit immer auch die Beobachtung des Bearbeitungsparameters gemeint. Beispielsweise wäre im Falle eines reinen P-Registerreglers die
Reglerausgangsgröße proportional zum Registerfehler, weshalb in diesem Fall die Beobachtung des Registerfehlers gleichwertig mit der Beobachtung der Reglerausgangsgröße ist. Als Registerfehler wird zweckmäßigerweise der jeweilig an der Achse ermittelte Registerfehler beobachtet.
Allgemein können Vorsteuerausgangswerte zur Vorsteuerung der Achskorrektur während einer nachfolgenden Rotationsgeschwindigkeitsänderung der wenigstens einen Achse auch anhand einer Beobachtung der Regelgröße (Rückführgröße) bzw. der Regelabweichung während einer vorherigen Rotationsgeschwindigkeitsänderung bestimmt werden . Vorteilhafterweise erfolgt die Vorsteuerung aller betroffenen Achsen der Verarbeitungsmaschine. Insbesondere wird zur Regelung bzw. Einstellung der Bahnspannung in einem Bahnspannungsabschnitt eine Vorsteuerung der den Bahnspannungsabschnitt begrenzenden Klemmstellen und zur Regelung bzw. Einstellung des Registers einer Bearbeitungsachse innerhalb eines Bahnspannungsabschnitts eine Vorsteuerung der Bearbeitungsachse und/oder der den Bahnspannungsabschnitt begrenzenden Klemmstellen durchgeführt. Sorgen die Bearbeitungsachsen zugleich für den Transport des Materials und sind somit als Klemmstellen ausgebildet, wird zur Regelung bzw. Einstellung des Registers eine Vorsteuerung dieser Bearbeitungsachse selbst durchgeführt .
Typischerweise werden als Vorsteuerausgangswerte additive Winkel-Offsets, additive Geschwindigkeiten und/oder multiplikative Geschwindigkeitsfaktoren (sogenannter Feinabgleich, Getriebefaktoren) vorgesteuert.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße adaptive Vorsteuerung stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar, da nun eine prädiktive Vorsteuerung der zu erwartenden
Fehler bereitgestellt werden kann, statt auf einen bereits aufgetretenen Fehler reagieren zu müssen. Das adaptive Verfahren beobachtet iterativ die Reglerausgangsgröße und/oder den Bearbeitungsparameter während eines Beschleunigungsprozesses, um diese Ausgangsgröße bzw. den Bearbeitungsparameter dann im nachfolgenden, gleichartigen Beschleύnigungsprozess als Vorsteuerausgangsgröße zu verwenden bzw. in diese einfließen zu lassen und damit das Auftreten von Achsabweichungen zu vermindern. Der Regler muss somit beim zweiten Durchlauf nur mehr kleinere Restabweichungen korrigieren, wobei die dazu notwendigen Reglerausgangsgrößen bzw. die dann ermittelten Bearbeitungsparameter wiederum verwendet werden, um die Vorsteuerung zu verbessern. Es ist sehr vorteilhaft, dass für dieses Verfahren keinerlei Maschinen- oder Materialparameter verwendet werden müssen. Die Erfindung ist somit universal einsetzbar. Es ist nicht nötig, Maschinen- und Materialdaten teilweise äußerst aufwendig zu ermitteln, die dennoch mit Fehlern behaftet sind oder sich während des Betriebs wieder ändern. Durch die Achskorrektur werden Register- und/oder Bahnspannungsänderungen während einer Beschleunigungs- oder Abbremsphase verringert, was sich unmittelbar in einer Reduzierung des Ausschusses, der sogenannten Makulatur, niederschlägt. Aufgrund der zusätzlichen Vorsteuerung können effektivere Regelstrategien entworfen werden, da eine größere Einflussnahme auf die Warenbahn möglich ist. Eine iterative Vorsteuerung unter Berücksichtigung der Reglerausgangsgröße bzw. eines Bearbeitungsparameters wird im bekannten Stand der Technik nicht eingesetzt. Daher können nur langsam verlaufende Beschleunigungs- und Abbremsvorgänge durchgeführt werden. Darüber hinaus ist ein während dieser Phasen erzeugter Ausschuss in Kauf zu nehmen. Die Erfindung überwindet diese Nachteile.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird eine stärkere Entkopplung der Warenbahn bei Register- und/oder Bahnspannungsregelungen erreicht. Der stationäre und dynamische Fehler zwischen den einzelnen Verarbeitungs- bzw. Druckwerken nimmt ab. Darüber hinaus kann eine schnellere Ausregelung von Registerfehlern erfolgen. Die Rückwirkung einer Beschleunigungs- oder Abbremsphase auf den Bearbeitungsparameter (Bahnspannung bzw. Register) wird vermindert, was insbesondere schnellere bzw. dynamischere Beschleunigungs- oder Abbremsvorgänge möglich macht. Insgesamt wird Ausschuss bzw. Makulatur deutlich vermindert, was unter anderem zu einer Senkung der Produktionskosten führt.
Vorteilhafterweise werden die Vorsteuerausgangswerte in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit, bspw. einer Achsgeschwindigkeit (Rotation) , einer Maschinengeschwindigkeit (Leitachse) und/oder von einer
Beschleunigung (bspw. der wenigstens einen Achse und/oder der Maschine) bestimmt. Es bietet sich an, die Vorsteuerausgangswerte produktionsabhängig, zu bestimmen, d.h. alle Maschinen- und Materialdaten bleiben im wesentlichen konstant bzw. bewegen sich nur innerhalb eines gewissen Rahmens . In diesem Fall nehmen im wesentlichen nur die aktuelle Geschwindigkeit und/oder die aktuelle Beschleunigung Einfluss auf den Bearbeitungsparameter während einer Rotationsgeschwindigkeitsänderungsphase . Das Verfahren kann somit auf sehr einfache Art implementiert werden. Die unvermeidbaren Änderungen der Maschinen- und Materialdaten werden durch das iterative Vorgehen weitestgehend kompensiert.
Die Vorsteuerung erfolgt somit vorteilhaft unter
Berücksichtigung der momentanen Geschwindigkeit und/oder der momentanen Beschleunigung. Da der zu erwartende Fehler proportional zur auftretenden Geschwindigkeitsänderung, d.h. positive oder negative Beschleunigung, ist, wird diese Beschleunigung vorteilhaft ebenfalls bei der Vorsteuerung berücksichtigt. Erfolgt die Vorsteuerung unter Berücksichtigung einer Leitachsgeschwindigkeit, kann die Beschleunigung aus dieser Leitachse bspw. durch Zeitableitung bestimmt werden. Erfolgt die Vorsteuerung unter Berücksichtigung einer realen Geschwindigkeit einer Bearbeitungseinrichtung, bspw. einer Rotationsgeschwindigkeit, kann die Beschleunigung beispielsweise durch Ableitung bestimmter Geberwerte, beispielsweise zweimaliger Ableitung der Lagegeberwerte oder einmaliger Ableitung der Geschwindigkeitsgeberwerte bestimmt werden. Für die Lage- oder Geschwindigkeitsmessung kann beispielsweise auch eine Abtastung von auf der Warenbahn aufgedruckten Informationen wie z.B. Marken, Lochung usw. erfolgen. Ebenfalls ist die Bestimmung mittels eines Beschleunigungsgebers möglich. In Frage kommen weiterhin die Übertragung der Werte von der Maschinensteuerung zur Recheneinheit für die Bahnspannungsregelung bzw. Registerregelung z.B. mittels Feldbus-Kommunikation, wobei z.B. eine Soll-Position, Soll- Geschwindigkeit, Soll-Beschleunigung, Soll-Ruck, Ist- Position, Ist-Geschwindigkeit, Ist-Beschleunigung oder Ist- Ruck der Maschinen-Leitposition übertragen werden können. Besonders vorteilhaft ist eine Feldbuskommunikation, die als Echtzeitkommunikation ausgebildet ist und synchron Daten zwischen der Maschinensteuerung und der Bahnspannungs- bzw. Registerregelung austauscht. Derartige Feldbussysteme sind beispielsweise unter dem Namen SERCOS III, PROFINET oder Ethernet Powerlink bekannt. Auch ist eine Übertragung binärer Signale, die eine Geschwindigkeitsänderung anzeigen, von der
Maschinensteuerung zur Recheneinheit für die Bahnspannungs- bzw. Registerregelung sowie die Kenntnis fest vorgegebener Rucke bzw. Beschleunigungswerte in der Recheneinheit für die Bahnspannungs- bzw. Registerregelung möglich.
Schließlich kann eine Schätzung der Beschleunigung anhand weiterer Prozessgrößen wie z.B. der Antriebsmomente erfolgen. In der Folge lassen sich vorteilhafterweise ein erster funktionaler Zusammenhang zwischen dem Vorsteuerausgangswert und der Geschwindigkeit und ein zweiter funktionaler Zusammenhang zwischen dem Vorsteuerausgangswert und der Beschleunigung ermitteln und angeben, in die jeweils ein Kompensationswert eingeht, der anhand der Beobachtung der Reglerausgangsgröße bzw. des • Bearbeitungsparameters leicht bestimmt werden kann.
Der erste, von der Geschwindigkeit abhängige,
Kompensationswert für die Vorsteuerung der Achskorrektur während des (n+1) -ten Durchlaufs wird bevorzugterweise iterativ aus einem ersten Korrekturwert und dem ersten Kompensationswert des n-ten Durchlaufs, vorzugsweise als Summe, bestimmt.
Der zweite, von der Beschleunigung abhängige, Kompensationswert für die Vorsteuerung der Achskorrektur während des (n+1) -ten Durchlaufs wird ebenso vorteilhaft iterativ aus einem zweiten Korrekturwert und dem zweiten Kompensationswert des n-ten Durchlaufs, vorzugsweise als Summe , bestimmt .
Die jeweiligen Korrekturwerte wiederum werden zweckmäßigerweise anhand der Reglerausgangsgrößen bzw. Bearbeitungsparameter bei bestimmten, ausgewählten Geschwindigkeiten während der n-ten Rotations- geschwindigkeitsänderung ermittelt. Der Abstand und die Anzahl der herangezogenen Geschwindigkeitswerte ist prinzipiell frei wählbar. Es hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, den ersten Korrekturwert als Differenz der Reglerausgangsgrößen bzw. Bearbeitungsparameter bei einer ersten und einer zweiten Geschwindigkeit während der n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung zu bestimmen. Somit ist der erste Korrekturwert gemäß dieser Ausgestaltung besonders einfach zu berechnen. Es ist von Vorteil, wenn die erste Geschwindigkeit die Geschwindigkeit zu Beginn der n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung und die zweite Geschwindigkeit die Geschwindigkeit am Ende der n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung ist .
Es hat sich ebenso als zweckmäßig erwiesen, dass in den zweiten Korrekturwert vorteilhafterweise die Reglerausgangsgröße bzw. der Bearbeitungsparameter bei einer dritten Geschwindigkeit, die insbesondere der ersten Geschwindigkeit, d.h. insbesondere der Geschwindigkeit zu Beginn der n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung, entsprechen kann, ein Beschleunigungswert während der n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung, für den vorzugsweise der Maximalwert der Beschleunigung verwendet wird, und eine differenzierte Reglerausgangsgröße, d.h. insbesondere ein Maximalwert der Ableitung, während der n-ten Rotations- geschwindigkeitsänderung eingehen.-
Es ist von Vorteil, wenn in den ersten und/oder zweiten Korrekturwert noch ein Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1 eingeht, um die Stärke der iterativen Anpassung der Korrektur zwischen den einzelnen Rotationsgeschwindigkeitsänderungen einzustellen. Dieser
Gewichtungsfaktor kann auch während des Betriebes zwischen den Rotationsgeschwindigkeitsänderungen verändert werden, um beispielsweise bei größeren Reglerausgangsgrößen (oberhalb eines Schwellwerts) einen auftretenden Einschwingvorgang des iterativen Anpassungsprozesses durch größere Gewichtungsfaktoren bspw. >0,5 zu beschleunigen und bei kleineren Reglerausgangsgrößen (unterhalb eines Schwellwerts) durch kleinere Gewichtungsfaktoren bspw. <0,5 nur noch geringere Änderungen am Iterationsvorgang zuzulassen.
Auf diese Weise lassen sich besonders einfach Vorsteuerausgangsgrößen in Abhängigkeit von einer
Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung ermitteln, die letztendlich durch jeweils einen Kompensationswert charakterisiert werden. Zweckmäßigerweise werden der erste bzw. der zweite funktionale Zusammenhang in wenigstens zwei Abhängigkeitsbereiche unterteilt. Dabei wird der erste funktionale Zusammenhang in wenigstens zwei Geschwindigkeitsbereiche unterteilt und der zweite funktionale Zusammenhang in wenigstens zwei Beschleunigungsbereiche. Die Bereiche können in einfacher Weise dazu verwendet werden, um abschnittsweise verschiedene Abhängigkeiten zu definieren. Bspw. kann die Vorsteuerausgangsgröße in einem Bereich konstant sein, in einem anderen Bereich proportional zur momentanen Geschwindigkeit bzw. zur momentanen Beschleunigung und in einem wieder anderen Bereich eine andere Abhängigkeit, z.B. polynomisch, aufweisen. Die Kompensationswerte beschreiben in diesen Fällen bspw. die Konstante, den Proportionalitätsfaktor, einen Polynomfaktor usw.
Es bietet sich an, die einmal ermittelten
Kompensationswerte produktionsabhängig im Sinne einer Rezeptur zu speichern, um diese auch nach Produktionswechseln zu einem späteren Zeitpunkt wieder verwenden zu können. Jede Rezeptur wird durch bestimmte, produktionsspezifische Parameter wie z.B. verwendete Maschine, verwendetes Material, verwendete Farben usw. gekennzeichnet . 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 erfindungsgemäßen Verarbeitungsmaschine, ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, ist zum Durchführen aller Schritte eines Verfahrens ausgebildet, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit, insbesondere in einer Verarbeitungsmaschine, ausgeführt wird. Geeignete Datenträger sind insbesondere Disketten, Festplatten, , Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend 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.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben. Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer als Druckmaschine ausgebildeten erfindungsgemäßen
Verarbeitungsmaschine ,
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines
Regelkreises einer Bearbeitungsmaschine umfassend eine Vorsteuerung und
Figur 3 zeigt schematisch drei Verläufe von
Registerfehlern während aufeinanderfolgender Beschleunigungsphasen einer Druckmaschine .
In Figur 1 ist eine als Druckmaschine ausgestaltete Verarbeitungsmaschine insgesamt mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise Papier 101, wird der Maschine über ein Einzugswerk (Infeed) 110 zugeführt. Das Papier 101 wird durch als Druckwerke 111, 112, 113', 114 ausgebildete Bearbeitungseinrichtungen geführt und bedruckt und durch ein Auszugswerk (Outfeed) 115 wieder ausgegeben. Die Ein-, Auszugs- und Druckwerke sind positionierbar, insbesondere zylinder- bzw. winkelkorrigierbar, angeordnet. Die Druckwerke 111 bis 114 liegen in einem bahnspannungsgeregelten Bereich zwischen dem Einzugswerk 110 und dem Auszugswerk 115.
Die Druckwerke 111 bis 114 weisen jeweils einen Druckzylin- der Hl1 bis 114' auf, gegen den jeweils ein Presseur Hl1 1 bis 114 •' mit starkem Druck angestellt ist. Die Druckzylinder sind einzeln und unabhängig antreibbar. Die zugehörigen Antriebe 111"' bis 114'" sind schematisch dargestellt. Die Presseure sind frei drehbar ausgebildet. .Die Druckwerke 111 bis 114 bilden jeweils zusammen mit dem durchlaufenden Papier 101 eine reibschlüssig verbundene Einheit (Klemmstelle) . Die Antriebe der einzelnen Werke sind über eine Datenverbindung 151 mit einer Steuerung 150 verbunden. Weiterhin befinden sich zwischen den Druckwerken mehrere Sensoren 132, 133, 134 zur Erfassung von Registermarken, die ebenfalls mit der Steuerung 150 verbunden sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur ein Sensor 134 mit der Steuerung verbunden gezeigt. Die Steuerung 150 ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet.
In den Bahnabschnitten zwischen den einzelnen Druckwerken 111 bis 114 wird das Papier 101 über nicht näher erläuterte Rollen geführt, die mit 102 bezeichnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Rollen mit
Bezugszeichen 102 versehen. Es kann sich insbesondere um Umlenkrollen, Trocknungs-, Kühlungs-, oder Beschneideeinrichtungen usw. handeln.
Nachfolgend wird beschrieben, wie bei der dargestellten
Druckmaschine eine Register- und/oder Bahnspannungsregelung durchgeführt wird. In den einzelnen Bahnabschnitten zwischen den Druckwerken 112 bis 114 sind die Sensoren 132, 133, 134 angeordnet, die die Registerlage der Warenbahn 101 bestimmen und dazu bspw. als Markenleser ausgebildet sind. Beim Durchlauf der Warenbahn 101, z.B. Papier, wird jeweils von einem Markenleser erfasst, wann eine Druckmarke (nicht gezeigt) , die vorzugsweise vom ersten Druckwerk 111 aufgebracht wird, den Markenleser erreicht. Der Messwert wird einer Einrichtung zur Registerregelung
(Registerregler) zugeführt. Anschließend wird die Position des entsprechenden Druckzylinders 112 ' bis 114' festgestellt und dieser Messwert ebenfalls dem Registerregler zugeführt. Daraus kann eine jeweilige Registerabweichung berechnet werden (Bahn/Zylinder- Korrektur) . Die festgestellten Registerabweichungen werden zur Positionierung der Druckwerke 112 bis 114 und bevorzugterweise auch für die Positionierung des 5 Einzugswerks 110 und des Auszugswerks 115 verwendet.
Alternativ kann der Markenleser Positionen bzw. Markenabstände aller zuvor aufgebrachten Registermarken vermessen und der Einrichtung zur Registerregelung
10. zuführen. Daraus kann eine jeweilige Registerabweichung zwischen aufgebrachten Registermarken berechnet werden (Bahn/Bahn-Korrektur) und zur Positionierung der Druckwerk 111 bis 114 und bevorzugterweise auch für die Positionierung des Einzugswerks 110 und des Auszugswerks
15 115 verwendet werden.
Alternativ oder zusätzlich ist die Bahn vorzugsweise zwischen dem Einzugswerk 110 und dem ersten Druckwerk 111 mit einem ersten Sensor und zwischen dem letzten Druckwerk
20 114 und dem Auszugswerk 115 mit einem zweiten Sensor versehen, die als Bahnspannungssensoren ausgeführt sind. Von den Sensoren (nicht gezeigt) erfasste Bahnspannungswerte werden einer Einrichtung zur Bahntransportregelung (Zugregler) zugeführt. Der Zugregler
25 steuert in Abhängigkeit von den Bahnspannungswerten die ' Antriebe HO1 1 1 und 115"' des Einzugswerks 110 und des Auszugswerks 115, sowie vorteilhafterweise die Antriebe Hl1 '• bis 114 l f l der Druckwerke 111 bis 114. Es versteht sich, dass die bisher genannten Zugregler und
30 Registerregler in einer gemeinsamen Recheneinheit 150, beispielsweise einem Computer, verkörpert sein können.
In Figur 2 ist ein Regelkreis 200 dargestellt, der die Grundzüge der erfindungsgemäßen Regelung beschreibt. Dem Regelkreis kann beispielsweise eine Druckmaschine gemäß Figur 1 zugrunde liegen. Der Regelkreis 200 umfasst ein Vergleichsglied 201, dem die Führungsgröße w sowie die Regelgröße y zugeführt werden. Die Führungsgröße w beschreibt im Falle einer Druckmaschine - abhängig von der gewählten Regelstrategie -beispielsweise eine Registerabweichung und ist in diesem Fall üblicherweise als "0" vorgegeben. Die Regelgröße y liefert in diesem Fall den ermittelten Registerfehler. Das Vergleichsglied 201 berechnet daraus die Regeldifferenz e, die, dem eigentlichen Regelglied 202 zugeführt wird.
Das Regelglied 202 berechnet abhängig von seiner Ausgestaltung, beispielsweise als PI-Glied, PTl-Glied usw. eine Reglerausgangsgröße uR, die mit einer
Vorsteuerausgangsgröße rf -im gezeigten Beispiel additivbeaufschlagt wird und schließlich als Stellgröße einer Regelstrecke G, die mit 204 bezeichnet ist, zugeführt wird. Bei einer Druckmaschine gemäß Figur 1 wirkt die Stellgröße auf ein Druckwerk, um dessen Winkellage zu korrigieren. Es versteht sich, dass anstelle der abgebildeten additiven Vorsteuerung 203 ebenso eine multiplikative oder anders ausgestaltete Vorsteuerung verwendet werden kann.
Störungen d, die bei einer Registerregelung üblicherweise ausgeregelt werden sollen, gehen im gezeigten Beispiel ebenfalls additiv über ein Addierglied 205 in die Regelgröße y ein. Die Störgröße d bewirkt eine Veränderung der Regelgröße, die nicht gewünscht ist und kompensiert werden muss.
Anhand von Figur 3 wird nun die Verminderung des Längsregisterfehlers bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei drei aufeinanderfolgenden Maschinenanlaufphasen beschrieben. In einem Diagramm 300 sind drei Registerabweichungs- bzw. Registerfehlerverläufe 301, 302 und 303, die den Registerfehler bzw. die Regelgröße y an einem ausgewählten Druckwerk, beispielsweise dem Druckwerk 112 gemäß Figur 1, während dreier Maschinenanlaufphasen über die Zeit t darstellen. Der Registerfehler y ist in dem Diagramm 300 auf einer Ordinate 310 gegen die Zeit t auf einer Abszisse 311 aufgetragen. Figur 3 zeigt die Registerfehlerverläufe in einem dynamischen Fall, wobei pro Durchlauf zwei
Beschleunigungen des beteiligten Druckwerks stattfinden.
Die erste Beschleunigung startet beginnend mit dem Stillstand der Maschine etwa bei t = 18s. Die Maschine wird dabei gleichmäßig auf eine erste Geschwindigkeit, in diesem Fall eine Bahngeschwindigkeit von 30 m/min beschleunigt, was bei etwa t = 30s abgeschlossen ist. Es ist erkennbar, dass der durch diese Beschleunigung hervorgerufene Registerfehler des ersten Durchlaufs 301 bei etwa t = 20s eine maximale Abweichung von 0,4 mm erreicht. Da eine zulässige Abweichung üblicherweise im Bereich von 0,1 mm liegt, wird hier bereits Ausschuss erzeugt.
Die Maschine hat nun eine sogenannte Einrichtgeschwindigkeit erreicht, in der die einzelnen
Druckwerke üblicherweise vom Drucker eingerichtet werden. Der Einrichtvorgang ist bei etwa t = 80s abgeschlossen, woraufhin anschließend die Maschine auf eine zweite Geschwindigkeit, in diesem Fall auf eine Warenbahngeschwindigkeit von 300 m/min beschleunigt wird, was bei etwa t = 110s abgeschlossen ist. Man erkennt wiederum, dass der während der ersten Beschleunigungsphase auftretende Registerfehler 301 große Ausschläge nach oben und nach unten zeigt, die über die zulässige Grenze von 0,1 mm hinausgehen. Somit wird auch in dieser Phase Makulatur erzeugt .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Reglerausgangsgröße im Beschleunigungsbereich zwischen t = 80s und t = 110s während des ersten Durchlaufs herangezogen, um Korrekturwerte zur Korrektur der geschwindigkeits- und beschleunigungsabhängigen Kompensationswerte für diesen Geschwindigkeitsbereich von 30 bis 300 m/min bestimmen. Gemäß einer anderen, nicht gezeigten Ausgestaltung kann auch der Registerfehler bzw. die Regelgröße y im Beschleunigungsbereich herangezogen werden, um die Korrekturwerte zu bestimmen.
Um gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung den ersten Korrekturwert ACP für den ersten, geschwindigkeitsabhängigen Kompensationswert CP für den Bereich von V1 bis v2 zu bestimmen, gilt:
ACPn = UR(V2) - UR(V1) mit
ACPn: erster Korrekturwert, der aus dem n-ten Durchlauf ermittelt wird; UR(V2) : Reglerausgangsgrößen bei einer zweiten
Geschwindigkeit v2; UR[V1) : Reglerausgangsgrößen bei einer ersten Geschwindigkeit V1;
Im betrachteten Beispiel berechnet sich der erste Korrekturwert zweckmäßigerweise als Differenz der Reglerausgangsgröße uR zu dem Zeitpunkt, zu dem die
Endgeschwindigkeit erreicht ist (im Beispiel 300 m/min) und dem Wert der Reglerausgangsgröße zu dem Zeitpunkt, zu dem die Beschleunigungsphase begonnen wird (im Beispiel 30 m/min) .
Der auf diese Weise erhaltene Korrekturwert wird zu dem bestehenden Kompensationswert addiert, um den
Kompensationswert für den nachfolgenden Durchlauf zu erhalten.
Allgemein gilt wieder: CPn+1 = CPn + ACPn mit CPn: erster Kompensationswert während der n-ten
Rotationsgeschwindigkeitsänderung;
ACPn: erster Korrekturwert, der basierend auf der Beobachtung der Reglerausgangsgröße während der n- ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung bestimmt wird.
Mit Hilfe dieses neuen Kompensationswertes CP2 wird eine Vorsteuerung während des zweiten Durchlaufs 302 vorgenommen. Es ist deutlich erkennbar, dass der auftretende Registerfehler signifikant vermindert ist und im gesamten Beschleunigungsbereich unter der Makulaturgrenze von 0,1 mm liegt.
In einer besonderen Ausgestaltung kann der Korrekturwert ACP des Kompensationswertes CP mit einem Gewichtungsfaktor μn versehen werden, um die Änderungen der Kompensation bei aufeinanderfolgenden Rotationsgeschwindigkeitsänderungen beeinflussen zu können, d.h. CPn+1 = CPn + μn • ACPn Die Vorsteuerausgangsgröße rf selbst berechnet sich für den betrachteten Geschwindigkeitsbereich von V1 = 30m/min bis V2 = 300m/min auf einfache Weise zu:
\π+l ,„ V-V,
mit v: Momentangeschwindigkeit
Hier ist eine Definition der Vorsteuerausgangsgröße rf für ein Intervall der Geschwindigkeit angeben. Für andere Intervalle können andere Zusammenhänge vorteilhaft sein. Beispielsweise wäre im vorliegenden Fall für die angrenzenden Bereiche eine konstante Vorsteuerung zweckmäßig, die stetig in die proportionale Vorsteuerung übergeht : v - v, (rφ)"1 = CP ■ V v ε [v,,v2]
V2 - V,
CP n+l V > V1
Mit den im zweiten Durchlauf erhaltenen Reglerausgangsgrößen uR kann wiederum ein Korrekturwert ACP2 zur Korrektur des Kompensationswertes CP2 ermittelt werden, wobei der daraus erhaltene Kompensationswert CP3 zur Vorsteuerung für den dritten Durchlauf verwendet wird. Der zugehörige Registerfehlerverlauf ist mit 303 bezeichnet und weist wiederum kleinere Werte auf die Verläufe 301 und 302 auf.
Vorzugsweise werden gleichzeitig auch beschleunigungsabhängige Vorsteuerausgangsgrößen rf bestimmt, die zu den geschwindigkeitsabhängigen Vorsteuerausgangsgrößen rf addiert werden. Dabei hat sich die Verwendung der nachfolgenden Zusammenhänge als zweckmäßig erwiesen: mit 4CAn: zweiter Korrekturwert, der aus dem n-ten Durchlauf ermittelt wird; μA: Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1; u*R: maximale Reglerausgangsgröße während der n-ten
Rotationsgeschwindigkeitsänderung [zwischen v3 und dem Ende der Beschleunigungs- oder Abbremsphase] ;
UR(V3) : Reglerausgangsgrößen bei einer dritten
Geschwindigkeit v3 (hier 30 m/min) ; a* : maximale Beschleunigung während der n-ten
Rotationsgeschwindigkeitsänderung [zwischen v3 und dem Ende der Beschleunigungs- oder Abbremspha'se] ;
Der zweite Kompensationswert berechnet sich zu: CAn+1 = CAn + .3CAn.
Der zweite funktionale Zusammenhang ist geben als: (rf)n+1 = a- CAn+1 mit a: Momentanbeschleunigung
Auch der Gewichtungsfaktor μA kann zwischen
Beschleunigungsphasen verändert werden, um die Änderungen des zweiten Kompensationswertes bei aufeinanderfolgenden Rotationsgeschwindigkeitsänderungen beeinflussen zu können.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit möglich,
Registerfehler und/oder Bahnspannungsabweichungen während einer Beschleunigungs- oder Abbremsphase von Bearbeitungsmaschineh iterativ zu verringern, so dass bereits nach wenigen Durchläufen das Auftreten von Makulatur nahezu vermieden werden kann. Vorteilhafterweise sind zur Durchführung des Verfahrens keinerlei Maschinen- 5. und/oder Materialparameterkenntnisse nötig.
Es versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Daneben ist jede andere Ausführungsform0 denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen. Insbesondere wurde in der Figur nur eine Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, in der die Reglerausgangsgröße beobachtet wird. Daneben sind andere Ausführungsformen ebenfalls bevorzugt, in denen die Regelgröße, die 5 Regelabweichung und/oder der Bearbeitungsparameter, bspw. eine Register- oder Bahnspannungsabweichung, beobachtet werden.
Bezugszeichenliste
100 Druckmaschine
101 Papierbahn
110 Einzugswerk
111 - 114 Druckwerk
111' - 114' Druckzy1inder
111' i _ 114. i Presseur ni1 1 ' - 114 ■ ' ' Antrieb
115 Auszugswerk
132, 133, 134 Registermarkensensor
150 Steuerung
151 Datenverbindung
200 Regelkreis
201 Vergleichsglied
202 Regelglied
203, 205 Addierglied
204 Regelstrecke
300 Diagramm
301, 302, 303 Registerfehlerverlauf
310 Ordinate
311 Abszisse

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Achskorrektur bei einer
Verarbeitungsmaschine, insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine (100) , die wenigstens eine Achse (110-115) zur Bearbeitung und/oder zum Transport eines Materials (101) , wenigstens eine Erfassungseinrichtung (132-134) zur Erfassung eines Bearbeitungsparameters (y) und wenigstens eine Reglereinrichtung (150) zur Berechnung einer Reglerausgangsgröße (uR) für eine Achskorrektur der wenigstens einen Achse (110-115) anhand der erfassten Bearbeitungsparameters (y) aufweist, wobei das Verfahren iterativ durchgeführt wird, so dass Vorsteuerausgangswerte (rf) zur Vorsteuerung der Achskorrektur während einer (n+1) -ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung der wenigstens einen Achse (110-115) anhand einer Beobachtung der Reglerausgangsgröße (uR) und/oder des Bearbeitungsparameters (y) während einer n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung der wenigstens einen Achse (110-115) bestimmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Vorsteuerausgangswerte {rf) in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeit (Rotationsgeschwindigkeit der wenigstens einen Achse (110-115) und/oder Maschine oder Maschinengeschwindigkeit (Leitachse) ) ep und/oder von einer Beschleunigung anhand der Beobachtung der Reglerausgangsgröße (uR) bzw. des Bearbeitungsparameters (y) bestimmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei anhand der Beobachtung der Reglerausgangsgröße (uR) bzw. des Bearbeitungsparameters (y) ein erster Kompensationswert bestimmt wird, der in einen ersten funktionalen Zusammenhang zwischen dem Vorsteuerausgangswert {rf) und der Geschwindigkeit eingeht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der erste Kompensationswert, der in die Vorsteuerung der Achskorrektur während der (n+1) -ten Rotations- geschwindigkeitsänderung eingeht, aus einem ersten Korrekturwert und dem ersten Kompensationswert, der in die Vorsteuerung der Achskorrektur während der n-ten Rotations- geschwindigkeitsänderung eingeht, bestimmt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der erste Korrekturwert die Differenz der Reglerausgangsgrößen (uR) bzw. der Bearbeitungsparameter (y) bei einer ersten und einer zweiten Geschwindigkeit während der n-ten Rotations- geschwindigkeitsänderung ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei anhand der Beobachtung der Reglerausgangsgröße [uR) bzw. des Bearbeitungsparameters (y) ein zweiter Kompensationswert bestimmt wird, der in einen zweiten funktionalen Zusammenhang zwischen dem Vorsteuerausgangswert (rf) und der Beschleunigung eingeht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Kompensationswert, der in die Vorsteuerung der Achskorrektur während der (n+1) -ten Rotations- geschwindigkeitsänderüng eingeht, aus einem zweiten Korrekturwert und dem zweiten Kompensationswert, der in die Vorsteuerung der Achskorrektur während der n-ten Rotations- geschwindigkeitsänderüng eingeht, bestimmt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei in den zweiten Korrekturwert eingehen: die Reglerausgangsgröße (uR) bzw. der Bearbeitungsparameters (y) bei einer dritten Geschwindigkeit während der n-ten Rotations- geschwindigkeitsänderüng, ein Beschleunigungswert während der n-ten Rotations- geschwindigkeitsänderüng und eine differenzierte Reglerausgangsgröße bzw. ein differenzierter Bearbeitungsparameter (y) während der n-ten Rotationsgeschwindigkeitsänderung.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der erste bzw. der zweite funktionale Zusammenhang in wenigstens zwei Abhängigkeitsbereiche unterteilt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei der erste bzw. der zweite Kompensationswert in einer Rezeptur gespeichert werden und bei einem erneuten Durchführen des Verfahrens die gespeicherten Kompensationswerte zur Bestimmung der Vorsteuerausgangswerte (rf) während der ersten Rotationsgeschwindigkeitsänderung verwendet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei der erste bzw. der zweite Kompensationswert zur Bestimmung der Vorsteuerausgangswerte {rf) während der ersten Rotationsgeschwindigkeitsänderung modellbasiert anhand bekannter Maschinen- bzw. Materialparameter bestimmt werden .
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zweite Vorsteuerausgangswerte modellbasiert anhand bekannter Maschinen- bzw. Materialparameter bestimmt werden, die zusätzlich zu den Vorsteuerausgangswerte (rf) zur Vorsteuerung der Achskorrektur verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Achskorrektur zur Korrektur eines Registers durchgeführt wird.
14. Verarbeitungsmaschine, insbesondere einer wellenlosen Druckmaschine, mit wenigstens einer Achse (110-115) zur Bearbeitung und/oder zum Transport eines Materials (101) , wenigstens einer Erfassungseinrichtung (132-134) zur Erfassung eines Bearbeitungsparameters (y) und wenigstens einer Reglereinrichtung (150) zur Berechnung einer Reglerausgangsgröße (uR) für eine Achskorrektur der wenigstens einen Achse (110-115) anhand der erfassten Bearbeitungsparameters (y) , wobei die Reglereinrichtung (150) dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen .
15. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (150) , insbesondere in einer Verarbeitungsmaschine (100) nach Anspruch 14, ausgeführt wird.
16. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer entsprechenden Recheneinheit (150) , insbesondere in einer Verarbeitungsmaschine (100) nach Anspruch 14, ausgeführt wird.
EP09760490.4A 2008-11-21 2009-11-19 Verfahren zur achskorrektur bei einer verarbeitungsmaschine sowie verarbeitungsmaschine Not-in-force EP2358534B1 (de)

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