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Dokumentenidentifikation EP1505023 17.03.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0001505023
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Bahnzugkraft und des Schnittregisters einer Rollenrotationsdruckmaschine
Anmelder MAN Roland Druckmaschinen AG, 63075 Offenbach, DE
Erfinder Brandenburg, Prof. Dr., Günther, 82194 Gröbenzell, DE;
Klemm, Andreas, 86825 Bad Wörishofen, DE;
Geissenberger, Stefan, 86167 Augsburg, DE
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE
Sprache des Dokument DE
EP-Anmeldetag 04.08.2004
EP-Aktenzeichen 040183212
EP-Offenlegungsdatum 09.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.03.2005
IPC-Hauptklasse B65H 23/188

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Bahnzugkraft und des Schnittregisters einer Rollenrotationsdruckmaschine.

Bei Rollenrotationsdruckmaschinen ist es bekannt, als Stellglied für die Schnittregisterregelung eine in Linearführungen verfahrbare Stellwalze einzusetzen, mit der die Papierweglänge zwischen zwei Zugeinheiten verändert und damit der Registerfehler korrigiert wird. Derartige Registerwalzen sind beispielsweise in der DE 85 01 065 U1 gezeigt. Die Verstellung erfolgt im Allgemeinen mittels eines elektrischen Schrittmotors. Derartige Vorrichtungen sind mit einem verhältnismäßig großen mechanischen und elektrischen Aufwand behaftet.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein genaues Verfahren zur Regelung des Schnittregisters und der Bahnzugkraft zu schaffen.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bedeutungsvoll ist, dass es nun möglich ist, das Schnittregister (Gesamt-Schnittregisterfehler und/oder Teil-Schnittregisterfehler) und die Bahnzugkraft in einem gleichen oder in unterschiedlichen Abschnitten der Druckmaschine gleichzeitig und im regelungstechnischen Sinne entkoppelt voneinander zu regeln, wobei beide Größen unabhängig voneinander vorgegeben werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung des Schnittregisters wird die Laufzeit der Bahnbildpunkte bei einem konstanten Bahnweg verstellt, während nach dem Stand der Technik eine Bahnlängenänderung bei konstanter Bahngeschwindigkeit vorgenommen wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Regelung der Bahnzugkraft wird die Voreilung (Geschwindigkeit) einer nicht druckenden Klemmstelle verändert, wobei beide Eingriffe durch Entkopplungsmaßnahmen eine stabile Gesamtregelung gewährleisten. Dies war bisher beim Stand der Technik nicht möglich.

Bedeutungsvoll ist, dass zum Regeln des Schnittregisters eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors und die Bahnzugkraft mittels mindestens eines weiteren Sensors erfasst und einer Regeleinrichtung zugeführt werden. Der zu regelnde Teil-Schnittregisterfehler Y*1i werden an oder vor einer Klemmstelle i und die zu regelnde Bahnzugkraft Fk-1,k bzw. Fi-1,i an oder vor einer anderen Klemmstelle k oder der gleichen Klemmstelle i, wobei die Klemmstellen nicht druckend sind und jeweils vor dem Messerzylinder (Klemmstelle 4) liegen, gemessen und diese Regelgrößen - die Bahnzugkraft Fk-1,k bzw. Fi-1,i und der Teil-SchnittregisterfehlerY*1i - durch geeignete Stellgrößen νi-1,i , νi , νk-1,k , νk und zugeordnete Regler im regelungstechnischen Sinne entkoppelt voneinander gemäß entsprechender Sollwerte Y*1iw, Fk-1,k,w, Fi-1,i,w eingestellt werden, so dass die Bahnzugkraft ihren Sollwert annimmt, der in einem vorgeschriebenen Bereich liegt, und der Teil-Schnittregisterfehler auf den Sollwert, beispielsweise den Wert Null, korrigiert wird.

Bevorzugt wird für die Ermittlung der Regelgrößen von Sensoren ausgegangen, es können aber auch Modelle diese Sensoren teilweise oder völlig ersetzen, d.h. die Größen werden in äquivalenter Weise mit Hilfe von mathematischen oder empirischen Modellen geschätzt

Die Stellgröße für das Schnittregister ist die Voreilung einer nicht druckenden Klemmstelle und die Stellgröße für die Bahnzugkraft ist die Voreilung bzw. Lage der Druckeinheiten, wobei beide Regelungen durch entsprechende Regelkreise realisiert werden, denen die normalen Antriebsregelungen aus Strom-, Drehzahl- und/oder Winkelregelung unterlagert werden. Alternativ ist die Stellgröße für das Schnittregister die Geschwindigkeit νk einer Klemmstelle k und die Stellgröße für die Bahnzugkraft die Geschwindigkeit νi einer Klemmstelle i, wobei bei Änderung der Geschwindigkeit νi dieser Klemmstelle die Kraft Fi,i+1 im nachfolgenden Bahnabschnitt nicht selbstkompensierend sein darf. Dies ist der Fall, wenn in den vorlaufenden Bahnabschnitten ein Feuchte- und/oder Wärmeeintrag auf die Bahn erfolgt. Insbesondere kann hierfür die Voreilung einer Kühleinheit in einer Rollendruckmaschine verwendet werden. Als Stellgröße für die Bahnzugkraft kann auch die von der Tänzerwalzenkraft auf die Bahn ausgeübte Kraft gewählt werden, wobei diese aus dem Druck des zugehörigen Pneumatikzylinders ermittelt, einem Bahnzugkraftregler zugeführt und mit dem Kraftsollwert verglichen wird, wobei die Ausgangsgröße des Reglers entweder unmittelbar die Stellgröße für den Pneumatikzylinder oder der Sollwert F01w ist, falls ein unterlagerter Regelkreis für die Eingangs-Bahnzugkraft F01 vorhanden ist. Durch diese Kraftanpassung wird immer dafür gesorgt, dass die infolge der Ausregelung einer Störung schnell aufgetretene Kraftänderung zur Registerfehlerkorrektur gegenüber dieser Ausregelung verhältnismäßig langsam abgebaut wird.

Bedeutungsvoll ist, dass nur alle vor der den Registerfehler steuernden Klemmstelle, z.B. der Wendeeinheit, liegenden Klemmstellen entkoppelnde Voreilungs-Zusatzsollwerte erhalten (Rückwärtsentkopplung) und dass diese Entkopplung für den stabilen Betrieb zwingend ist und/oder dass außerdem auch alle nach der den Registerfehler steuernden Klemmstelle, z.B. der Wendeeinheit, liegenden Klemmstellen entkoppelnde Voreilungs-Zusatzsollwerte erhalten.

Wichtig ist, dass zur Teilentkopplung in Rückwärtsrichtung die Vorgabe des entkoppelnden Voreilungs-Zusatzsollwertes für die Klemmstelle 2 in Form eines Zusatz-Drehzahlsollwertes durchgeführt wird und für die Klemmstelle 1 in Form eines entsprechenden Zugkraft-Zusatzsollwertes am Eingang des Zugkraftreglers über eine entsprechend modifizierte Übertragungsfunktion des geschlossenen Zugkraftregelkreises oder die Vorgabe des entkoppelnden Voreilungs-Zusatzsollwertes für die Klemmstelle 1 in Form eines entsprechenden Drehzahl-Zusatzsollwertes über Symmetrierfilter durchgeführt wird. Außerdem kann zur Entkopplung in Vorwärtsrichtung über eine Übertragungsfunktion Fx eine Vorsteuerung der Klemmstelle 3 mittels eines entsprechenden Register-Zusatzsollwertes am Eingang des Registerreglers mit Hilfe einer weiteren Übertragungsfunktion oder über ein Symmetrierfilter an den unterlagerten Drehzahlregelkreis dieses Registerregelkreises erfolgen.

Hervorzuheben ist, dass die Zuordnung von Regelgrößen und Stellgrößen einschließlich aller für diese Konstellation notwendigen entsprechenden Entkopplungs- und Vorsteuermaßnahmen vertauscht werden kann.

Von Vorteil ist, dass der Schnittregisterfehler unmittelbar vor dem Messerzylinder gemessen und durch einen Registerregler geregelt werden kann, der dem Registerregler der Klemmstelle 3 überlagert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung erfordert kein zusätzliches mechanisches Bahnführungselement. Zur Schnittregisterkorrektur werden vorhandene, nicht druckende Zugeinheiten verwendet, wie z. B. die Kühleinheit, Zugwalzen im Falzaufbau, die Trichterwalze oder weitere im Bahnverlauf zwischen letztem Druckwerk und Messerzylinder liegende Zugeinheiten, die vorzugsweise mittels drehzahlvariablen Einzelantrieben angetrieben sind.

Die in die Schnittregisterregelstrecke eingehenden Parameter sind weitgehend unabhängig von den Eigenschaften der Rotationsdruckmaschine. Weiterhin lässt sich die Schnittregistergenauigkeit durch das neue Verfahren wesentlich erhöhen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren zum Regeln des Schnittregisters, deren Klemmstellen 1 bis 4 mit Antriebsmotoren mit zugeordneter Strom-, Drehzahl- und gegebenenfalls Winkelregelung unabhängig voneinander antreibbar sind und bei der das Schnittregister und/oder damit verbundene weitere Registerabweichungen Y*13, Y*1i, Y*ik an oder vor einem Messerzylinder und/oder an oder vor einer oder mehreren diesem Messerzylinder (Klemmstelle 4) vorgeordneten Klemmstellen i, k, 1 bis 3 über eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors erfassbar sind und die Bahnzugkraft mittels mindestens eines weiteren Sensors erfassbar ist und diese von den Sensoren ermittelten Daten zur Beeinflussung des Schnittregisterfehlers Y14 einer Regel- und/oder Steuerungseinrichtung zur Veränderung von Winkellagen oder Umfangsgeschwindigkeiten ν1 bis ν3, νi , νk der jeweiligen Klemmstelle Ki, Kk , K1 bis K3 zuführbar sind.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.

Die Erfindung soll nachfolgend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt schematisch:

Fig. 1a:
Klemmstellen-Schema einer Rotationsdruckmaschine mit geregelten Antrieben,
Fig. 1 b:
Mechanisches System mit geregelten Antrieben,
Fig. 2:
Anordnung zum Regeln des Schnittregisters und der Bahnzugkraft,
Fig. 3:
vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf mechanischer Ebene,
Fig. 4:
Teilentkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mittels Zusatzsollwertes für die Bahnzugkraft (Fall a),
Fig. 5:
Teilentkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mittels Symmetrierfiltern (Fall b),
Fig. 6:
vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mit Hilfe von Zusatz-Sollwerten für Bahnzugkraft und Registerfehler (Fall a),
Fig. 7:
vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene mit Hilfe von Symmetrierfiltern (Fall b),
Fig. 8:
vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf mechanischer Ebene,
Fig. 9:
Regelung des Schnittregisterfehlers mit unterlagerten, vollständig entkoppelten Regelkreisen (nach Fall a),
Fig. 10:
Anordnung zum Regeln des Schnittregisters mittels der Voreilung einer Klemmstelle und der Bahnzugkraft mittels der Voreilung der Kühleinheit,
Fig. 11:
vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf mechanischer Ebene nach Fig. 10 und
Fig. 12:
vollständige Entkopplung der Regelgrößen auf elektronischer Ebene nach Fig. 11.

Die folgende Funktionsbeschreibung wird an einem Vierwalzensystem nach Fig. 1 a vorgenommen. Es wird darauf hingewiesen, dass bei der realen Druckmaschine an die Stelle einer Klemmstelle 1 (K1) des Vierwalzensystems beliebig viele Druckeinheiten, also z.B. vier Druckeinheiten einer Rollenoffset-Illustrationsdruckmaschine oder Zeitungsdruckmaschine oder einer anderen Art von Rotationsdruckmaschinen, treten können. Das im Folgenden am Beispiel einer Illustrationsdruckmaschine beschriebene Prinzip der Register- und Bahnzugkraft-Regelung durch zwei voneinander entkoppelte Regelkreise ist auf alle Rotationsdruckmaschinen sinngemäß zu übertragen.

Regelung des Registerfehlers an einer nicht druckenden Klemmstelle vor dem Messerzylinder 1. Funktionserläuterung am Vierwalzensystem

Das Vierwalzensystem von Fig. 1 a ist eine vereinfachte Form einer Rotationsdruckmaschine, insbesondere eine Rollenoffsetdruckmaschine. In einer nach der Abwicklungseinrichtung, Klemmstelle 0 (K0), folgenden Klemmstelle 1 ( K1 ) sind alle Druckeinheiten zusammengefasst. Zwischen Klemmstelle 0 (K0) und 1 ( K1 ) liegt eine Tänzerwalze oder ein Zugkraftregelkreis zur Vorgabe der Bahnzugkraft F01 als abgekürzte Darstellung der Einrichtung zur Einstellung der Bahnzugkräfte nach der Abwickeleinrichtung (K0) und im Einzugswerk. Klemmstelle 2 ( K2 ) steht in Falle einer Illustrations-Druckmaschine für die Kühleinheit, dazwischen liegt gegebenenfalls ein Trockner T, Klemmstelle 3 ( K3 ) steht für die Wendeeinheit und Klemmstelle 4 (K4) für die Falzeinheit mit dem schnittbestimmenden Messerzylinder. Die Größen νi sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Klemmstellen Ki, die durch das Verhalten umschlungener Walzen mit Coulomb'scher Reibung angenähert seien. Bei Rotationsdruckmaschinen wird statt des Begriffes "Geschwindigkeit" der Begriff "Voreilung" verwendet. Die Voreilung Wi,i-1 einer Klemmstelle i (Ki) gegenüber einer Klemmstelle i - 1 ( Ki-1 ) ist gegeben durch den Ausdruck Wi,i-i = νi - νi-1 / (νi-1)

Im folgenden Text werden "Geschwindigkeit" und "Voreilung" synonym verwendet. Die Bahnkraft in einem Abschnitt i-1, i wird als Fi-1,i bezeichnet. In zT sind die Änderungen des Elastizitäts-Moduls und des Querschnitts der einlaufenden Bahn zusammengefasst. Der Registerfehler Y14 am Messerzylinder sei als Gesamt-Schnittregisterfehler oder kurz als Schnittregisterfehler bezeichnet. Ein davor aufgelaufener Registerfehler Y*1i, gemessen an einer nicht druckenden Klemmstelle i, wird Teil-Schnittregisterfehler, kurz Teilregisterfehler genannt.

Das System 1 von Fig. 1 a wird als mechanische Regelstrecke (Block 1a in Fig. 1 b) mit zugehörigen Stellgliedern (geregelte Antriebe in Block 1 b in Fig. 1 b) aufgefasst. Die zwei Regelgrößen sind der Teil-Schnittregisterfehler Y*13 als Ersatzgröße für den Gesamt-Schnittregisterfehler Y14 und die Bahnzugkraft F23. Stellgrößen sind die Voreilung der Klemmstelle 3 (K3) und die Voreilung bzw. Lage der Klemmstelle 1. Durch entsprechende Regelkreise sollen diese Größen gemäß eingestellter Sollwerte unabhängig voneinander vorgebbar sein. Der Teil-RegisterfehlerY*13 ist die Abweichung eines festen Bildbezugspunktes, z.B. der Bildkante, an der Klemmstelle 3 ( K3 ) gegenüber der Lage dieses Punktes an der Klemmstelle 1 ( K1 ), bezogen auf seine korrekte Lage. Der Schnittregisterfehler Y14 ist der Fehler der Schnittkante an der Klemmstelle 4 (K4) zum Schnittzeitpunkt gegenüber ihrer Lage an der Klemmstelle 1 (K1), bezogen auf ihre korrekte Lage.

Die Stellglieder bilden die geregelten Antriebsmotoren M1 bis M4. Die in Fig. 1 a und Fig. 1 b dargestellten Eingangsgrößen xiw stehen für die Winkelgeschwindigkeits- (Drehzahl-) oder Winkelsollwerte der geregelten Antriebe M1 bis M4.

Der dem System über den Eingang der Klemmstelle 1 (K1) zugeführte instationäre oder stationäre Massenstrom, gemessen in kgs-1, wird durch die Umfangsgeschwindigkeit ν1, der Klemmstelle 1 ( K1 ) und die Dehnung ε01 bestimmt. Im Falle Hooke'schen Materials ist die Kraft F01 der Dehnung ε01 proportional. Die Kraft F01 wird durch die Anpresskraft einer Tänzer- oder Pendelwalze an die durchlaufende Bahn oder durch einen Zugkraftregelkreis eingestellt, die - dem Lagesollwert bzw. Kraftsollwert entsprechend - unmittelbar oder mittelbar über eine weitere Einrichtung zur Einstellung der Bahnzugkraft - die Umfangsgeschwindigkeit der Klemmstelle 0 (Abwickeleinrichtung) steuern. Nur die Umfangsgeschwindigkeit der Abwickeleinrichtung ist in der Lage, den in das System eingeleiteten Massenstrom stationär zu ändern. Im Folgenden wird angenommen, dass Änderungen von F01 oder von v1 infolge der dadurch bewirkten Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der Abwickeleinrichtung den instationären wie stationären Massenstrom in den ihnen folgenden Bahnabschnitten verändern. Die Umfangsgeschwindigkeiten der übrigen Klemmstellen können - Hooke'sches Material vorausgesetzt - den Massenstrom nicht stationär ändern. Die Umfangsgeschwindigkeiten werden im Folgenden kurz Geschwindigkeiten genannt.

2. Registerregelkreis

Der Teil-Registerfehler Y*13 wird, wie Fig. 2 zeigt, mit dem Registerregler 3.1 mit Hilfe der Geschwindigkeit ν3 der Klemmstelle 3 (K3) - beispielsweise einer Wendeeinheit - auf den vorgegebenen Sollwert Y*13w, beispielsweise Y*13w =0, geregelt. Diesem Registerregelkreis ist der Drehzahlregelkreis 3.2 des der Klemmstelle 3 ( K3 ) zugeordneten Antriebsmotors M3 unterlagert. Die sehr kleine Ersatzzeitkonstante des dem Drehzahlregelkreis unterlagerten Stromregelkreises ist vernachlässigbar.

3. Zugkraftregelkreis

Nachdem die Registerregelung über die Voreilung der Klemmstelle 3 (K3) mit einer Änderung der Bahnzugkraft F23 verbunden ist, ist nicht auszuschließen, dass große Störungen zu kleine oder zu große Bahnspannungen verursachen, die zum Bahnriss führen können. Die Bahnzugkraft F23 muss daher begrenzt werden. Dazu wird sie mit Hilfe eines Zugkraftsensors 8 - beispielsweise als Messwalze ausgeführt - gemessen, dem Vergleichspunkt eines Zugkraftreglers 1.1 zugeführt und mit dem Sollwert F23w verglichen (siehe Fig. 2). Der Zugkraftregler 1.1 sorgt für die Einhaltung der gewünschten Bahnzugkraft F23 und ermöglicht gleichzeitig ihre papiersortenabhängige Vorgabe durch den Maschinenbediener, der in die Voreilungseinstellung der Klemmstelle 3 ( K3 ) nicht mehr eingreifen muss. Der Zugkraftregler 1.1 gibt den Winkelsollwert α1w für die virtuelle Leitwelle, also den gemeinsamen Sollwert für die Winkelregelkreise aller Druckeinheiten und des Messerzylinders (K4) vor. Jeder Winkelregelkreis besteht aus einem Winkelregler, dem unterlagerten Drehzahlregelkreis einschließlich Stromregelkreis (zusammengefasst in dem Block 1.2).

4. Kopplungen zwischen den Regelgrößen

Die beiden Regelgrößen, nämlich der Teil-Registerfehler Y*13 und die Zugkraft F23, sind durch die Struktur der Regelstrecke abhängig voneinander, d.h. miteinander verkoppelt. Wird z.B. eine Sollwertänderung F23w vorgenommen, so ist der Eingriff des Zugkraftreglers 1.1 mit einer Lageänderung der Druckeinheiten verbunden und ruft einen Teil-Registerfehler Y*13 hervor. Der Registerregelkreis (Regler 3.1) versucht nun, diesen Fehler Y*13 durch eine Geschwindigkeitsänderung ν3 wieder auf den Sollwert Y*13,w, beispielsweise Wert 0, zurückzuführen, wodurch aber die Kraft F23 geändert wird, somit wieder der Zugkraftregelkreis anspricht, usw. Damit kann das gesamte System instabil werden (vgl. Fig. 2).

5. Prinzip der Entkopplung

Das Prinzip der Entkopplung wird an Fig. 3 erläutert. Ohne jede Entkopplungsmaßnahme hängt der Teil-Registerfehler Y*13 wie auch die ZugkraftF23 von beiden Stellgrößen, nämlich den Geschwindigkeitsänderungen ν1 und ν3 ab. Das Ziel besteht darin, Y*13 allein von ν3 und F23 allein von ν1 abhängig zu machen.

5.1 Entkopplungsverfahren I (Teilentkopplung)

Die erste Maßnahme besteht darin, die Geschwindigkeit ν3 zu ν2 zu addieren, also jede Bewegung der Klemmstelle 3 (K3) auch der Klemmstelle 2 (K2) mitzuteilen. Dadurch wird erreicht, dass die Korrektur von Y*13 mit Hilfe von ν3 nicht mehr zu einer Änderung von F23 führt, also Y*13 nicht mehr von F23 abhängt. Aber ν3 beeinflusst nun auch F12. Die zweite Maßnahme besteht daher darin, die Geschwindigkeit ν3 auch zu ν1 zu addieren. Dadurch wird die Rückwirkung von ν3 auf F12 unterbunden. Die Klemmstellen 1 (K1) und 2 (K2) führen also dieselbe Bewegung wie die Klemmstelle 3 (K3) aus. Damit wird F23 nur noch von ν1 beeinflusst. Das Verfahren arbeitet mit dieser Teilentkopplung bereits stabil.

5.2 Entkopplungsverfahren II (vollständige Entkopplung)

Der Teil-Registerfehler Y*13 ist beim Entkopplungsverfahren I außer von ν3, seiner gewünschten Steuergröße, immer noch von ν1 abhängig. Diese Abhängigkeit wird dadurch getilgt, dass ν1 über die berechenbare Übertragungsfunktion Fx geführt und deren Ausgangssignal x von ν3 subtrahiert wird. Diese Vorsteuerung wird auch bei ν4 vorgenommen und kann wahlweise auch bei ν2 erfolgen (gestrichelt dargestellt in Fig. 3). Jetzt ist Y*13 allein von ν3 abhängig. Damit ist das oben formulierte Regelziel erreicht. Auch dieses Verfahren arbeitet in der beschriebenen Form stabil.

6. Realisierung der Entkopplung

Die vier in Fig. 3 beschriebenen Signal-Additionen und -Subtraktionen sind auf der mechanischen Seite der Anlage gezeichnet worden. Sie müssen in der realen Anlage innerhalb der Regelungen, also auf elektronischer Ebene, realisiert werden, da sie in die Mechanik nicht eingeführt werden können.

6.1 Entkopplungsverfahren I

Die Addition von ν3 mit ν2 erfolgt in Form eines Winkelgeschwindigkeits-Zusatzsollwertes am Eingang des Drehzahlregelkreises 2.2, wie Fig. 4 zeigt. Die Addition von ν3 zu ν1 wird in einem Fall a) in Form eines Zusatzsollwertes am Eingang des Zügkraftreglers 1.1 realisiert. Dazu ist die Übertragungsfunktion 1.3 des reziproken geschlossenen Zugkraftregelkreises notwendig. Die Addition kann aber auch in einem Fall b) zum Sollwert ω1w addiert werden, wie Fig. 5 zeigt. In diesem Fall sind zwei Symmetrierfilter 1.4 und 1.5, vgl. [Bra 96], vorzusehen, die verhindern, dass der Winkelregler 1.6 und der Zugkraftregler 1.1 auf dieses Vorsteuersignal in kompensierender Weise reagieren. Das Vorsteuersignal wird auf Grund dieser Maßnahme nicht als Störung interpretiert.

6.2 Entkopplungsverfahren II

Das Ausgangssignal x der Übertragungsfunktion Fx (Block 1.7 in Fig. 6) wird in einem Fall a) als Zusatzsollwert am Eingang des Registerreglers 3.1 realisiert. Dazu ist die Übertragungsfunktion 3.3 notwendig. Das Ausgangssignal x der Übertragungsfunktion Fx wird außerdem über den Anpassungsblock 4.1 vom Winkelsollwert α4w subtrahiert. In einem Fall b) nach Fig. 7 wird die Aufschaltung an den Eingängen der Blöcke 3.2 und 4.2 vorgenommen. In diesem Falle sind die Symmetrierfilter 3.4 und 4.3 notwendig.

7. Vertauschen der Stellgrößen

Wurde bei der oben erläuterten Regelung die Zugkraft F23 durch die Voreilung bzw. Geschwindigkeit ν1 der Klemmstelle 1 ( K1 ) und der Teil-Registerfehler Y*13 durch die Geschwindigkeit ν3 der Klemmstelle 3 ( K3 ) geregelt, so kann dies auch spiegelbildlich vertauscht erfolgen: Die Zugkraft F23 wird durch die Geschwindigkeit ν3 der Klemmstelle 3 ( K3 ) und der Registerfehler durch die Voreilung bzw. den Winkel von Klemmstelle 1 ( K1 ) geregelt. Bei Teilentkopplung lassen sich die Übertragungsfunktionen Fx1 und Fx2 berechnen (vgl. Fig. 8). Es ergibt sich für die Übertragungsfunktion Fx1 ein Integralglied 1.8 und für die Übertragungsfunktion Fx2 ein DT1-Glied (Diffenzier-Verzögerungs-Glied erster Ordnung) 3.5. Für die Inbetriebnahme macht ein offener Integrator 1.8 Schwierigkeiten, da die Integrationszeitkönstänte öft wegen der nicht genügend genau bekannten Streckendaten nur näherungsweise berechenbar ist und die Regelungen instabil werden. Daher wird der Integrator 1.8 durch ein PT1-Glied (Proportional-Verzögerungs-Glied erster Ordnung) ersetzt: 1 / (Tls) ≈ 1 / (1+Tls)

In dieser Gleichung ist Tl die Integrationszeitkonstante. Das DT1-Glied in der Übertragungsfunktion Fx2 kann wegen Oberschwingungen in den Messsignalen evtl. ungünstig sein. Daher wird diese Regelungsvariante nur in besonderen Fällen von Wert sein. Die Vorwärtsentkopplung wird mit Hilfe des Blockes 1.9 ähnlich wie in Fig. 3 vorgenommen, womit eine vollständige Entkopplung resultiert.

Die beschriebene Zweigrößen-Regelstrecke kann alternativ auch nach der Methode der sog. vollständigen Reihenentkopplung [Föl 88] entkoppelt werden. Auch dabei sind zwei Entkopplungsverfahren, wie oben dargestellt, möglich, und die Entkopplung ergibt sich in ähnlicher Weise.

8. Varianten

Als Stellgrößen für die Bahnzugkraft in einem Bahnabschnitt kommt sowohl die Klemmstelle 1 (Druckeinheiten) als auch die Bahnzugkraft F01 in Frage, beide wegen ihrer Eigenschaft, den in das System eingeleiteten instationären und stationären Massenstrom dadurch zu verändern, dass sie unmittelbar oder über weitere vorgeschaltete Einrichtungen zur Bahnkrafteinstellung die Umfangsgeschwindigkeit des Abwicklers verändern.

Im Falle der Kraft F01 wird die Anpresskraft der Tänzer- oder Pendelwalze z.B. als Stellgröße für die Bahnzugkraft Fi-1,i im gewünschten Abschnitt i-1,i gewählt. Dabei wird die Anpresskraft 2F01 der Tänzerwalze nachgestellt, z.B. über den Druck im - hier nicht näher-dargestellten - zugehörigen Pneumatik-Zylinder über einen entsprechenden Druckregelkreis. Das Tänzer- oder Pendelwalzensystem ist für den notwendigen Datenaustausch mit Kommunikationsschnittstellen auszurüsten.

Im Falle der Klemmstelle 1 (Druckeinheiten) wird die Geschwindigkeit ν1 der Druckeinheiten verändert, wobei diese Änderung auch dem Lagesollwert des Messerzylinders (K4) und eventuell weiterer Klemmstellen mitgeteilt wird.

9. Selbstkompensation einer Kraft

Wird für die Regelung einer Kraft Fi,i+1 die Geschwindigkeit einer der angrenzenden Klemmstellen i oder i,i+1 (Ki oder Ki,i+1) gewählt, so ist die Eigenschaft der sog. Selbstkompensation der Kraft Fi,i+1 zu beachten. Im Falle einer Änderung von νi+1 ändert sich die Kraft Fi,i+1 bleibend, ist also durch νi+1 vollständig steuerbar. Im Falle einer Änderung von νi hingegen ändert sich die Kraft Fi,i+1 im Falle vom rein elastischem Bahnmaterial (Hook'schem Material) nur vorübergehend, d.h. nicht bleibend. Daher ist die Kraft Fi,i+1 durch νi nicht vollständig steuerbar. Um dennoch auch νi als Stellgröße verwenden zu können, darf eine solche Eigenschaft der Selbstkompensation nicht vorliegen. Bei Eintrag von Farbe und/oder Feuchtigkeit beim Bedruckvorgang und/oder bei Eintrag von Wärme, z.B. mittels eines Trockners in einem der Abschnitte vor der Klemmstelle i (Ki), geht die Eigenschaft der Selbstkompensation verloren, und auch Fi,i+1 ändert sich bleibend. In diesem Fall ist auch νi als Stellgröße in einem Zugkraftregelkreis verwendbar.

Ist der Klemmstelle 2 (K2), beispielsweise im Falle einer Illustrationsdruckmaschine, ein Trockner T vorgeschaltet, so kann die Geschwindigkeit ν2 als Stellgröße für die Kraft Fi-1,i in einem Zugkraftregelkreis (Regler 2.1) verwendet werden, wobei dieser der Antriebsregelung 2.2 überlagert wird. Der Zügkräftregelkreis arbeitet dann beispielsweise mit einem Registerregelkreis (Regler i.3) für Y*1i in entkoppelter Form zusammen. Alternativ könnte beispielsweise die Kraft F23 geregelt werden.

Durch die Wahl einer Geschwindigkeit νi als Stellgröße für die Regelung der Bahnzugkraft Fi-1,i wird diese Kraft bleibend verändert, alle folgenden Bahnzugskräfte nur vorübergehend, falls Fi,i+1 selbstkompensierend ist. Durch die Wahl einer Geschwindigkeit νi-1 als Stellgröße für die Regelung der BahnzugkraftFi-1,i werden diese und alle folgenden Kräfte bleibend verändert, falls Fi-1,i , wie oben beschrieben, nicht selbstkompensierend ist.

Es ist zu beachten, dass es möglich wäre, die Kraft Fi-1,i dadurch bleibend zu verändern, dass mit der Geschwindigkeit νi-1 die Kraft Fi-2,i-1 geändert und νi mitgeführt würde, so dass νi = νi-1 wäre. Dann steht jedoch νi nicht mehr als unabhängige Stellgröße für Y*1i zur Verfügung. Die Verfügbarkeit zweier unabhängiger Stellgrößen ist aber ausschlaggebend für die entkoppelte Vorgabe der beiden Regelgrößen, also Fi-1,i und Y*1i .

Als Stellgröße für die Bahnzugkraft kann statt der Klemmstelle 1 (Druckeinheiten) auch eine andere Klemmstelle gewählt werden.

Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Anpresskraft der Tänzerwalze als Stellgröße für die Bahnzugkraft im gewünschten Abschnitt, beispielsweise die Bahnzugkraft F23 im gewünschten Abschnitt 2-3, zu wählen. Dabei wird die Anpresskraft 2F01 (vgl. Fig. 1a) der - nicht näher dargestellten - Tänzerwalze nachgestellt, z.B. über den Druck im zugehörigen Pneumatik-Zylinder über einen entsprechenden Druckregelkreis. Das Tänzerwalzensystem ist für den notwendigen Datenaustausch mit Kommunikationsschnittstellen auszurüsten. An die Stelle der Tänzerwalze kann auch ein Bahnzugkraftregelkreis treten.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Geschwindigkeit einer Klemmstelle zu nutzen, die bestimmte Voraussetzungen erfüllen muss, wie sie im Folgenden erklärt sind. Bei Änderung der Geschwindigkeit νi einer Klemmstelle i (Ki ), die zwischen zwei Klemmstellen Ki-1 und Ki+1 liegt, deren Geschwindigkeiten νi-1 undνi+1 konstant sind, ändert sich die Kraft Fi-1,i bleibend, dagegen die Kraft Fi,i+1 nur vorübergehend, d.h. nicht bleibend. Diese Eigenschaft wird als Selbstkompensation der Kraft Fi,i+1 bezeichnet und liegt bei rein elastischem Bahnmaterial vor. Unter diesen Bedingungen ist die Kraft Fi,i+1 nicht vollständig steuerbar. Bei Eintrag von Farbe und/oder Feuchtigkeit beim Bedruckvorgang und/oder bei Eintrag von Wärme, z.B. mittels eines vor der Klemmstelle i (Ki) liegenden Trockners, geht die Eigenschaft der Selbstkompensation verloren, und auch Fi,i+1 ändert sich bleibend. Die Geschwindigkeit νi, der Klemmstelle i ( Ki ) kann unter dieser Voraussetzung als Stellgröße für die Einstellung einer Bahnzugkraft dienen. Ist z.B. nach Fig. 1 a der Klemmstelle 2 ( K2 ) im Falle einer Illustrationsdruckmaschine ein Trockner vorgeschaltet, so kann F23 durch einen Zugkraftregelkreis mit Hilfe von ν2 geregelt werden und arbeitet dann, wie oben beschrieben, mit dem Registerregelkreis für Y*13 in entkoppelter Form zusammen.

Regelung des Registerfehlers am Messerzylinder

Die kombinierte Schnittregister-Bahnzugkraftregelung einer Rollen-Rotationsdruckmaschine nach obiger Beschreibung, wie sie z.B. in Fig. 6 dargestellt ist, ist in der Lage, einerseits den Teil-Registerfehler Y*13 gemäß dem vorgegebenen Sollwert Y*13w, beispielsweise Y*13w = 0, und davon entkoppelt die Bahnzugkraft F23 gemäß dem Sollwert F23w dynamisch schnell zu kontrollieren. Alle, z.B. durch einen Rollenwechsel verursachten, einlaufenden Störungen werden dadurch bereits weit vor dem Messerzylinder erkannt und können an diesem Ort ausgeregelt werden. Der Fehler am Ort des Schnittes wird dadurch zwar klein gehalten, aber im weiteren Laufe der Bahn - meistens in Form von mehreren Teilbahnen - bis zum Ort des Schnittes treten weitere Störquellen auf, die einen Schnittregisterfehler verursachen. Daher wird der Schnittregisterfehler, im Vierwalzensystem als Y14 bezeichnet, durch einen weiteren Sensor 5 unmittelbar vor dem Messerzylinder K4 gemessen und einem weiteren Registerregler 3.6 zugeführt, wie Fig. 9 für den Fall a) der vollständigen Entkopplung zeigt. Dieser liefert nun den Sollwert Y*13w, der sich infolge der Vorgabe Y14w im allgemeinen ändern wird. Der jetzt unterlagerte Regelkreis für Y*13 sorgt dafür, dass der Regler 4.5 für Y14 im wesentlichen nur die nach der Klemmstelle 3 auftretenden Störungen ausregeln muss. Der überlagerte Registerregelkreis ist in der Lage, mit allen unter Punkt 1 beschriebenen Regelungsvarianten zusammenarbeiten.

Der Fall des mehrbahnigen Betriebes wird in der parallelen Patentanmeldung PB04640 beschrieben.

In der parallelen Patentanmeldung PB04637 wird die Regelung des Teil-Schnittregisterfehlers mittels Voreilung einer nicht druckenden Klemmstelle offenbart. Weiterhin wird in dieser parallelen Patentanmeldung PB04637 die Aufschaltung des am Messerzylinder gemessenen Gesamt-Registerfehlers auf den Regelkreis für diesen Teil-Schnittregisterfehler offenbart. Außerdem wird die Regelung der Lage bzw. Geschwindigkeit eines Messerzylinders zur Korrektur des Gesamt-Registerfehlers in der PB04637 offenbart.

An die Stelle der im Abschnitt "Regelung des Registerfehlers an einer nicht druckenden Klemmstelle vor dem Messerzylinder" unter Punkt 3 Zugkraftregelkreis beschriebenen Zugkraftregelung mit Hilfe der Druckeinheiten kann die Winkelgeschwindigkeit der Kühleinheit treten, wie nachfolgend beschrieben wird.

Zugkraftregelkreis

Nachdem die Registerregelung über die Voreilung der Klemmstelle 3 (K3) mit einer Änderung der Bahnzugkraft F23 verbunden ist, ist nicht auszuschließen, dass große Störungen zu kleine oder zu große Bahnspannungen verursachen, die zum Bahnriss führen können. Die Bahnzugkraft F23 muss daher begrenzt werden. Dazu wird sie mit Hilfe eines Zugkraftsensors 8 - beispielsweise als Messwalze ausgeführt - gemessen, dem Vergleichspunkt eines Zugkraftreglers 2.1 zugeführt und mit dem Sollwert F23w verglichen (siehe Fig. 10). Der Zugkraftregler 2.1 sorgt für die Einhaltung der gewünschten Bahnzugkraft F23 und ermöglicht gleichzeitig ihre papiersortenabhängige Vorgabe durch den Maschinenbediener, der in die Voreilungseinstellung der Klemmstelle 3 (K3) nicht mehr eingreifen muss. Der Zugkraftregler 2.1 gibt den Winkelgeschwindigkeitssollwert ω2w, also die Voreilung der Kühleinheit vor.

Die Verwendung der Voreilung der Kühleinheit als Stellgröße für die Kraft F23 ist dadurch möglich, dass bei Verstellung der Winkelgeschwindigkeit ω2 die Kraft F23 nicht selbstkompensierend ist. Dies ist auf die Änderung der Papiereigenschaften infolge des Eintrags von Feuchte und Wärme durch die Druckeinheiten und die Trockenstrecke zurückzuführen

Kopplungen zwischen den Regelgrößen

Die beiden Regelgrößen, nämlich der Teil-Schnittregisterfehler Y*13 und die Zugkraft F23, sind durch die Struktur der Regelstrecke abhängig voneinander, d.h. miteinander verkoppelt. Wird z.B. eine Sollwertänderung F23w vorgenommen, so ruft der Eingriff des Zugkraftreglers 2.1 einen Teil-Schnittregisterfehler Y*13 hervor. Der Registerregelkreis (Regler 3.1) versucht nun, diesen Fehler Y*13 durch eine Geschwindigkeitsänderung ν3 wieder auf den Sollwert Y*13,w, beispielsweise den Wert 0, zurückzuführen, wodurch aber die Kraft F23 geändert wird, somit wieder der Zugkraftregelkreis anspricht, usw. (vgl. Fig. 10). Damit kann das gesamte System instabil werden.

Entkopplung

Infolge der durch Feuchte- und Wärmeeintrag geänderten Papiereigenschaften ist bei Änderung der Winkelgeschwindigkeit ω2 die Änderung der Bahnzugkraft F12 so klein, dass ihre Auswirkung auf die in Transportrichtung folgenden Bahnabschnitte vernachlässigbar ist. Mit dieser Vernachlässigung lassen sich einfache Entkopplungsalgorithmen herleiten. Eine Entkopplung auf der mechanischen Ebene, gekennzeichnet durch den Block 2.8 in Vorwärtsrichtung und den Block 3.8 in Rückwärtsrichtung, ist in Fig. 11 dargestellt. Die Blöcke 2.7 und 3.7 stellen die Ersatzübertragungsfunktionen der geschlossenen Drehzahlregelkreise der Klemmstellen 2 (K2) und 3 (K3) dar. Da eine solche Entkopplung auf der mechanischen Ebene nicht möglich ist, erfolgt diese auf der Ebene der elektronischen Antriebsregelungen, wie Fig. 12 durch die Blöcke 2.9 und 3.9 angedeutet ist. Das Ziel besteht darin, Y*13 allein von ν3 und F23 allein von ν1 abhängig zu machen.

Der Zugkraftregler 2.1 und der Registerregler 3.1 können beispielsweise als PI-Regler ausgelegt werden. Dann ist gewährleistet, dass beide Regelkreise dynamisch weitgehend unbeeinflusst voneinander arbeiten und die vorgegebenen Sollwerte für die Kraft F23 und den Registerfehler Y*13 ohne stationären Fehler angenommen werden.

Die oben beschriebenen Maßnahmen zur Schnittregisterregelung sollen sich nicht nur auf die Anwendung bei Offset-Rollenrotationsdruckmaschinen beziehen, sondern können bei allen anderen Druckverfahren, Bedruckstoffen und Druckmaschinen in äquivalenter Weise angewandt werden, insbesondere bei Tiefdruck, Siebdruck, Flexodruck, Textildruck, Foliendruck, Metalldruck, Etikettendruckmaschinen, Textildruckmaschinen, Foliendruckmaschinen, Illustrations- und Zeitungsdruckmaschinen usw.

Bezugszeichenliste

1
Mechanische Regelstrecke mit geregelten Antrieben
1 a
Mechanisches System (Regelstrecke)
1 b
Geregelte Antriebe
1.1
Zugkraftregler
1.2
Antriebsmotor mit Drehzahlregelkreis/Winkelregelkreis einschließlich Stromregelkreis
1.3
Übertragungsfunktion (Zusatzsollwert für Bahnzugkraft)
1.4
Symmetrierfilter
1.5
Symmetrierfilter
1.6
Winkelregler
1.7
Übertragungsfunktion (Entkopplung)
1.8
Integralglied
1.9
Übertragungsfunktion (Entkopplung)
2
Regeleinrichtung
2.2
Antriebsmotor mit Stromregelkreis
2.7
Ersatzfunktion des geschlossenen Drehzahlregelkreises
2.8
Algorithmus für Vorwärtsentkopplung
2.9
Algorithmus für Vorwärtsentkopplung
3

3.1
Registerregler
3.2
Antriebsmotor mit Stromregelkreis
3.3
Übertragungsfunktion (Entkopplung)
3.4
Symmetrierfilter
3.5
DT1-Glied
3.6
Schnittregister-Regler
3.7
Ersatzfunktion des geschlossenen Drehzahlregelkreises
3.8
Algorithmus für Rückwärtsentkopplung
3.9
Algorithmus für Rückwärtsentkopplung
4

4.1
Übertragungsfunktion (Entkopplung)
4.2
Antriebsmotor mit Drehzahlregelkreis/Winkelregelkreis einschließlich Stromregelkreis
4.3
Symmetrierfilter
4.4
Winkelregler
5
Sensor für Schnittregisterfehler
6
Sensor für Registerfehler
8
Sensor für Bahnzugkraft
K0
Klemmstelle 0
K1
Klemmstelle 1
K2
Klemmstelle 2
K3
Klemmstelle 3
K4
Klemmstelle 4
Ki
Klemmstelle i
Kk
Klemmstelle k
Fij
Bahnzugkraft im Abschnitt i-j
F01
Eingangs-Bahnzugkraft
F01W
Bahnzugkraft-Sollwert
F23
Bahnzugkraft zwischen K2 und K3
F34
Bahnzugkraft zwischen K3 und K4
F23W
Bahnzugkraft-Sollwert
Xiw
Eingangsgröße
V
Bahngeschwindigkeit
Vi
Umfangsgeschwindigkeit der Klemmstelle i
ωi
Winkelgeschwindigkeit / Drehzahl der Klemmstelle i
ωiw
Winkelgeschwindigkeits-Sollwert
αi
Winkel der Klemmstelle i
αiw
Winkelsollwert / Lagesollwert der Klemmstelle i
Y13*
Teil-(Schnitt-)Registerfehler zwischen K1 und K3
Y13w*
Register-Sollwert
Y14
(Gesamt-)Schnittregisterfehler
Y14W
Sollwert
RP
Druckregler
RF
Zugkraftregler
RY
Registerregler
T
Trockner
Mi
Antriebsmotor für Klemmstelle i mit zugehöriger Regelung
p
Druck des Pneumatikzylinders
ZT
Änderungen des Querschnitts und des E-Moduls
i2W
Sollwert des drehmomentbildenden Stroms für Antrieb 2
i3W
Sollwert des drehmomentbildenden Stroms für Antrieb 3

Literatur

[Föl 88] Föllinger, O.: Regelungstechnik. Heidelberg: Hüthig-Verlag 1988

[Bra 96] Brandenburg, G.; Papiernik, W.: Feedforward and feedback strategies applying the principle of input balancing for minimal errors in CNC machine tools. Proc. 4th Int. Workshop on Advanced Motion Control, AMC '96-MIE, Vol. 2, pp. 612-618


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Regeln des Schnittregisters einer Rotationsdruckmaschine, bei der zum Regeln des Schnittregisters eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors (5; 6) und die Bahnzugkraft (F) mittels mindestens eines weiteren Sensors (8) erfasst werden, wobei aus der Bildinformation eine für die Abweichung der Lage des Druckbildes gegenüber seiner Solllage bezogen auf den Ort und Zeitpunkt des Schnittes, d.h. insbesondere Teil- und Gesamt-Schnittregisterfehler, ermittelt werden und damit als Istwerte zur Verfügung stehen und einer Regeleinrichtung (2) zugeführt werden, mittels der der Schnittregisterfehler und die Bahnzugkraft entkoppelt voneinander beeinflusst werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zu regelnder Teil-Schnittregisterfehler (Y*1i) an oder vor einer Klemmstelle (Ki ) und mindestens eine zu regelnde Bahnzugkraft (Fk-1,k) bzw. (Fi-1,i) an oder vor einer anderen Klemmstelle (Kk) oder der gleichen Klemmstelle ( Ki ) gemessen werden, wobei die Klemmstellen ( Ki, Kk ) nicht druckend sind und jeweils vor dem Messerzylinder (K4) liegen, und dass diese Regelgrößen - die Bahnzugkraft (Fk-1,k bzw. (Fi-1,i ) und der Schnittregisterfehler (Y*1i) - durch Stellgrößen (νi-1,i, νi , νk-1,k , νk, F01) und zugeordnete Regler (1.1; 3.1) auf gewünschte Sollwerte (Y*1iw, Fk-1,k,w Fi-1,i,w) eingestellt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße für das Schnittregister die Voreilung einer nicht druckenden Klemmstelle ist und die Stellgröße für die Bahnzugkraft die Voreilung bzw. Lage der Druckeinheiten, wobei beide Regelungen durch entsprechende Regelkreise realisiert werden, denen die normalen Antriebsregelungen aus Strom-, Drehzahl- und/oder Winkelregelung unterlagert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellgröße die den stationären und instationären in das System eingeleiteten Massenstrom bestimmende Umfangsgeschwindigkeit der Abwickeleinrichtung verwendet wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsgeschwindigkeit mittels mindestens eines Messwertes für eine Bahnzugkraft, Bahnspannung oder Bahndehnung beeinflusst wird, insbesondere durch die Lage einer mit der Kraft F01 auf die Bahn wirkenden Tänzer- oder Pendelwalze, oder mittels eines die Kraft F01 regelnden Bahnzugkraftregelkreises.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße für den Teil-Registerfehler (Y*1k) die Geschwindigkeit (νk) einer Klemmstelle (Kk) und die Stellgröße für die Bahnzugkraft (Fi-1,i) in einem davor liegenden Bahnabschnitt die Geschwindigkeit (νi) einer davor liegenden Klemmstelle (Ki, i < k - 1) ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße für den Teil-Registerfehler (Y*1k) die Geschwindigkeit (νk) einer Klemmstelle (Kk) und die Stellgröße für die Bahnzugkraft (Fk-1,k) in dem selben Bahnabschnitt die Geschwindigkeit (νi) einer davor liegenden Klemmstelle (Ki, i < k -1) ist, wobei bei Änderung der Geschwindigkeit (νi) dieser Klemmstelle die Kraft (Fi,i+1) im nachfolgenden Bahnabschnitt nicht selbstkompensierend sein darf.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße für den Teil-Registerfehler (Y*1k) die Geschwindigkeit (νk) einer Klemmstelle (Kk) und die Stellgröße für die Bahnzugkraft (Fk-1,k) in dem selben Bahnabschnitt insbesondere die Geschwindigkeit (νk-1) der davor liegenden Klemmstelle (Kk-1) ist, wobei bei Änderung der Geschwindigkeit (νk-1) dieser Klemmstelle die Kraft (Fk-1,k), nicht selbstkompensierend sein darf.
  9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße für den Teil-Registerfehler Y*1k die Geschwindigkeit (νk) einer Klemmstelle (Kk) und die Stellgröße für die Bahnzugkraft ( Fm-1,m ) in einem danach liegenden Bahnabschnitt die Geschwindigkeit (νm) einer Klemmstelle ( Km, m ≥ k + 1) ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass vor der den Registerfehler steuernden Klemmstelle, z.B. der Wendeeinheit, liegenden Klemmstellen entkoppelnde Voreilungs-Zusatzsollwerte erhalten (Rückwärtsentkopplung) und dass diese Entkopplung für den stabilen Betrieb zwingend ist und/oder dass außerdem auch alle nach der den Registerfehler steuernden Klemmstelle, z.B. der Wendeeinheit, liegenden Klemmstellen entkoppelnde Voreilungs-Zusatzsollwerte erhalten (Vorwärtsentkopplung).
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Teilentkopplung in Rückwärtsrichtung die Vorgabe des entkoppelnden Voreilungs-Zusätzsottwertes für die Klemmstelle 2 in Form eines Zusatz-Drehzahlsollwertes durchgeführt wird und für die Klemmstelle 1 in Form eines entsprechenden Zugkraft-Zusatzsollwertes am Eingang des Zugkraftreglers über eine entsprechend modifizierte Übertragungsfunktion des geschlossenen Zugkraftregelkreises oder die Vorgabe des entkoppelnden Voreilungs-Zusatzsollwertes für die Klemmstelle 1 in Form eines entsprechenden Drehzahl-Zusatzsollwertes über Symmetrierfilter durchgeführt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entkopplung in Vorwärtsrichtung mit dem Ausgangssignal (x) einer Übertragungsfunktion Fx (1.7) eine Vorsteuerung der Klemmstelle 3 (K3) entweder mittels eines entsprechenden Register-Zusatzsollwertes am Eingang des Registerreglers mit Hilfe einer weiteren Übertragungsfunktion (3.3) oder unter Verwendung eines Symmetrierfilters (3.4) an den unterlagerten Drehzahlregelkreis dieses Registerregelkreises erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstelle 4 (K4) der Klemmstelle 1 (K1) nachgeführt wird, wobei das Ausgangssignal (x) der Übertragungsfunktion Fx (1.7) mit Hilfe einer Übertragungsfunktion (4.1) als Zusatz-Winkelsollwert auf den Winkelregler (4.4) der Klemmstelle 4 (K4) geführt wird oder die Nachführung unter Verwendung eines Symmetrierfilters (4.3) als Drehzahl-Zusatzsollwert am unterlagerten Drehzahlregelkreis (4.2) der Klemmstelle 4 (K4) erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung von Regelgrößen und Stellgrößen einschließlich aller für diese Konstellation notwendigen entsprechenden Entkopplungs- und Vorsteuermaßnahmen vertauscht wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schnittregisterfehler unmittelbar vor dem Messerzylinder gemessen und durch einen Registerregler geregelt wird, der dem Registerregler der Klemmstelle 3 ( K3 ) überlagert wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnzugkraft ihren Sollwert annimmt, der in einem vorgeschriebenen Bereich liegt und der Schnittregisterfehler auf seinen Sollwert, insbesondere auf den Wert Null, korrigiert wird.
  17. Verfahren zur Regelung des Schnittregisterfehlers einer Rotationsdruckmaschine, wobei mindestens eine Bahnzugkraft (Fk-1,k) bzw. (Fi-1,i), mindestens ein Teil-Schnittregisterfehler (Y*1i, Y*1k) und der Gesamt-Schnittregisterfehler (Y*14) Regelgrößen sind und diese durch geeignete Stellgrößen, nämlich Geschwindigkeiten und/oder Winkellagen von nicht druckenden und/oder druckenden Klemmstellen (νi-1,i, νi , νk-1,k, νk, ν1 , ν4), mit Hilfe von Regelkreisen mittels zugeordneter Regler (1.1; 3.1) entkoppelt voneinander anhand entsprechender Sollwerte (Y*1i,w, Y*1k,w, Fk-1,k,w, Fi-1,i,w) eingestellt werden, so dass jede der Regelgrößen, also mindestens eine Bahnzugkraft und mindestens ein Teil-Schnittregisterfehler oder der Gesamt-Schnittregisterfehler, ihren Sollwert annimmt, der in einem vorgeschriebenen Bereich liegt, wobei der Teil-Schnittregisterfehler und/oder der Gesamt-Schnittregisterfehler beispielsweise auf den Wert Null korrigiert wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil-Schnittregisterfehler (Y13*) und der Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) durch Sensoren (5, 6), die eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn auswerten mittels mindestens eines Sensors (5; 6) und die Bahnzugkräfte (Fk-1,k,w , Fi-1,i,w) mittels mindestens eines weiteren Sensors (8) erfasst und einer Regeleinrichtung (2) zugeführt werden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße für das Schnittregister (Y13*) die Voreilung (Winkelgeschwindigkeit ω3w) einer nicht druckenden Klemmstelle ist, insbesondere die Voreilung der Wendeeinheit (K3), und die Stellgröße für die Bahnzugkraft in einem davor liegenden oder in demselben Bahnabschnitt die Voreilung (Winkelgeschwindigkeit ω2w) der Kühleinheit (K2) ist, wobei beide Regelungen durch entsprechende Regelkreise realisiert werden, denen die normalen Antriebsregelungen aus Strom-, Drehzahl- und/oder Winkelregelung (2.2; 2.7; 3.2; 3.7) unterlagert werden (Fig. 10 bis Fig. 12).
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Entkopplung mit Hilfe von analytisch berechenbaren Übertragungsfunktionen (2.8; 3.8) nach einem mathematischen Modell der Druckmaschine erfolgt.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die plastische Deformation der Papierbahn bei Änderung der Voreilung (ω2w) des Kühlwerkes (K2) genutzt wird, wobei insbesondere einfache Entkopplungsalgorithmen (2.8; 3.8) herleitbar sind.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die für die mechanische Ebene berechneten, einfachen Entkopplungsalgorithmen (2.8; 3.8) auf der elektronischen Ebene (2.9; 3.9) der geregelten elektrischen Antriebe realisiert werden.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass Entkopplungsalgorithmen, in denen offenen Integratoren mit der Integrationszeitkonstante (7) auftreten, durch Verzögerungsglieder erster Ordnung mit der Zeitkonstante (7) ersetzt werden, wobei eine leichte Inbetriebnahme ermöglicht wird.
  24. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Regelstrecke verkoppelten Regelgrößen, also der geregelte Teil-Schnittregisterfehler (Y13*) und die geregelte Kraft (F23) durch die Entkopplungsalgorithmen (2.9; 3.9) und die Algorithmen der Regler (2.1; 3.1) ihre vorgegebenen Sollwerte ohne bleibenden Regelfehler annehmen.
  25. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis für die Bahnzugkraft (F23) mit einer Begrenzung des Winkelgeschwindigkeitssollwertes (ω2w) derart ausgestattet ist, dass die Kraft vor der den Registerfehler regelnden Klemmstelle (K2) in einstellbaren, vorgeschriebenen Grenzen gehalten wird.
  26. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkreis für den Registerfehler (Y13*) mit einer Begrenzung des Winkelgeschwindigkeitssollwertes (ω3w) derart ausgestattet ist, dass die Voreilung der Klemmstelle (K3) in einstellbaren, vorgeschriebenen Grenzen gehalten wird.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung von Regelgrößen und Stellgrößen einschließlich aller für diese Konstellation notwendigen entsprechenden Entkopplungs- und Vorsteuermaßnahmen vertauscht wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamt-Schnittregisterfehler (Y14) unmittelbar vor dem Messerzylinder gemessen und durch einen Registerregler (3.6) geregelt wird, der dem Registerregler der Klemmstelle 3 ( K3 ) überlagert wird.
  29. Vorrichtung zum Regeln des Schnittregisters, insbesondere nach Anspruch 1 bis 28, an einer Rotationsdruckmaschine, deren Klemmstellen ( K1 bis K4 ) mit Antriebsmotoren mit zugeordneter Strom-, Drehzahl- und gegebenenfalls Winkelregelung unabhängig voneinander antreibbar sind und bei der das Schnittregister (Y14) und/oder damit verbundene weitere Teil-Registerabweichungen (Y*13, Y*1i, Y*ik) an oder vor einem Messerzylinder (K4) und/oder an oder vor einer oder mehreren diesem Messerzylinder (K4) vorgeordneten Klemmstellen (Ki , Kk , K1 bis K3) über eine bestimmte Bildinformation oder Messmarken der bedruckten Bahn mittels mindestens eines Sensors (5; 6) erfassbar sind, die Bahnzugkraft (F) mittels mindestens eines weiteren Sensors (8) erfassbar ist und diese von den Sensoren (5; 6; 8) erfassten Registerabweichungen (Y*13, Y*1i, Y*ik) und Bahnzugkräfte (Fjk) zur Beeinflussung des Schnittregisterfehlers (Y14) einer Regel- und/oder Steuerungseinrichtung (2) zur Veränderung von Winkellagen oder Umfangsgeschwindigkeiten (ν1, bis ν3, νi , νk ) der jeweiligen Klemmstelle ( K1 bis K3 , Ki , Kk ) zuführbar sind, wobei die Bahnzugkraft (Fjk ) in einem Bahnabschnitt (j-k) und der Registerfehler (Y*1k) in einem anderen oder demselben Bahnabschnitt unabhängig voneinander durch entsprechende Sollwerte (Fjkw, Y*1kw) einstellbar sind, wozu eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, insbesondere ein Leitstand, mit entsprechender Visualisierung vorgesehen ist.
  30. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abwickeleinrichtung (K0) mittels Tänzerwalzen oder Bahnzugkraftregelkreisen derart steuerbar ist, dass mit Hilfe der Umfangsgeschwindigkeit (ν1) der Klemmstelle (K1) oder mit Hilfe der Bahnzugkraft (F01) der instationäre und stationäre, in das System eingeleitete Massenstrom veränderbar ist.
  31. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (5; 6; 8) und zugehörige Auswerteeinrichtungen bei Nenngeschwindigkeit der Druckmaschine die Information über den oder die Registerfehler (Y14 ; Y*13; Y*1i; Y*ik) und die Bahnzugkraft (Fk-1,k bzw. Fi-1,i) in minimaler Zeit zur Verfügung stellen und mit Schnittstellen ausgeführt sind, welche die Registerfehler (Y14 ; Y*13 ; Y*1i ; Y*ik) und Bahnzugkräfte (Fk-1,k bzw.Fi-1,i ) über Feldbusse, Ethernet oder anderer Kommunikationsbusse oder Kommunikationsschnittstellen übertragen.
  32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Regel- und/oder Steuerungseinrichtung (2) als Zentralrechner, vorzugsweise im Leitstand, oder als eingebetteter Rechner, vorzugsweise in einem Steuer- oder Reglerschrank, oder funktionell dezentralisiert in den jeweiligen Umrichtergeräten realisiert ist und alle Informationen (Istwerte, Sollwerte, Regelalgorythmen) in Echtzeit verarbeitbar sind.






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