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Dokumentenidentifikation DE102007011689A1 04.10.2007
Titel Optimierter Farbregeleingriff in Druckmaschinen
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Dietze, Martin, Dr., 63225 Langen, DE;
Pfeiffer, Nikolaus, 69118 Heidelberg, DE
DE-Anmeldedatum 09.03.2007
DE-Aktenzeichen 102007011689
Offenlegungstag 04.10.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.10.2007
IPC-Hauptklasse B41F 33/10(2006.01)A, F, I, 20070309, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Stellgrößen in Druckmaschinen (101) mit wenigstens einem Steuerungsrechner (160). Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Messwerte von Bedruckstoffen (20) erfasst werden, dass Toleranzgrenzen für den Einsatz der Regelung vorgesehen sind, dass die erfassten Messwerte mit den vorgegebenen Toleranzgrenzen verglichen werden, dass der Rechner (160) in Abhängigkeit der vorgegebenen Toleranzgrenzen eine Regelung der Stellgrößen durchführt und dass dem Rechner (160) Regelsignale und Entscheidungssignale zugeführt werden, welche die Berechnung der Stellgröße beeinflussen.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Stellgrößen in Druckmaschinen mit wenigstens einem Steuerungsrechner.

In Druckmaschinen sind viele Regelungsvorgänge notwendig, beispielhaft seien hier nur die Registerregelung und die Farbregelung als wichtigste Regelvorgänge genannt. Die Farbregelung in den Farbwerken von Offsetdruckmaschinen ist eine komplizierte und diffizile Angelegenheit. Die Farbregelung in einer Druckmaschine sorgt im optimalen Fall dafür, dass die Farbgebung auf den Druckprodukten exakt der Farbgebung der Druckvorlage entspricht. Für die Farbgebung der Druckprodukte ist eine Reihe von Parametern bei der Einstellung der Druckmaschine relevant, wobei unter Umständen schon eine relativ geringe Abweichung eines Parameters vom Optimum eine sichtbare Änderung in der Farbgebung des Druckprodukts verursacht. Um die Druckqualität zu gewährleisten, müssen deshalb in regelmäßigen Abständen die fertigen Druckprodukte mittels eines Farbmessgeräts vermessen werden und festgestellte Abweichungen mittels der Farbregelung der Druckmaschine korrigiert werden. Weiterhin ist es möglich, dass die Druckprodukte schon in der Druckmaschine nach dem letzten Druckwerk farblich vermessen werden, wobei diese Messwerte unmittelbar der Farbregelung zugeführt werden können. Die Farbregelung wirkt auf die Farbwerke in den einzelnen Druckwerken ein, indem zum Beispiel bei Farbzonenfarbkästen die einzelnen Farbzonen mehr oder weniger geöffnet werden. Dazu verfügen die einzelnen Farbzonenstellelemente über elektrische Antriebe, welche mit einem Rechner der Farbregelung in Verbindung stehen. Die Regelungscharakteristik bei Farbwerken in Druckmaschinen weist die unangenehme Eigenschaft auf, dass der Regelkreis sehr träge ist. Dies bedeutet, Regeleingriffe machen sich erst nach einer bestimmten Zeit bemerkbar, wodurch die Regeleingriffe häufig zu groß und zu oft auftreten.

Aus der DE 195 16 353 A1 ist ein Verfahren zum Steuern oder Regeln der Farbgebung während des Druckprozesses in einer Druckmaschine bekannt, bei dem ständig Farbmessdaten auf Basis der fertigen Druckprodukte ermittelt werden und einer Steuer- und Regeleinrichtung zugeleitet werden. Die Farbmessdaten werden der Steuer- und Regeleinrichtung jedoch nur dann zugeleitet, wenn eine vorbestimmte Toleranzgrenze überschritten ist. Zudem wird nach jedem Steuer- oder Regelvorgang eine Schätzung vorgenommen, welcher Farbwert sich zukünftig als neuer stabiler Zustand einstellen wird. Falls der so berechnete Schätzwert nicht innerhalb einer vorgegebenen Toleranzgrenze liegt, wird der Steuer- oder Regelvorgang entweder neu aktiviert oder, wenn er gerade erst stattgefunden hat, weitergeführt. Das vorgeschlagene Verfahren erfolgt somit zweistufig. Zunächst wird festgestellt, ob die gemessenen Farbwerte innerhalb der vorbestimmten Toleranzgrenzen liegen, und in einem zweiten Schritt wird ermittelt, ob ein zukünftiger Schätzwert innerhalb der Toleranzgrenzen liegt. Diese zweistufige Vorgehensweise hat den Nachteil, dass eine Farbregelung nur dann stattfindet, wenn beide Bedingungen erfüllt sind. Sollten zum Beispiel nur die Farbmesswerte außerhalb der Toleranzgrenzen liegen, der Schätzwert aber nicht, so wird kein Farbregelvorgang erfolgen. Da der Schätzwert jedoch nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit eintritt, kann hier eine durchaus notwendige Farbregelung unter Umständen unterbleiben.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung von Stellgrößen in Druckmaschinen zu schaffen, welches mit möglichst wenigen Regelschritten auskommt.

Erfindungsgemäß wird die vorliegende Aufgabe durch die Merkmale in Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zur Farbregelung und Registerregelung in Offsetdruckmaschinen geeignet, wobei der Einsatz nicht auf diese Regelungsvorgänge beschränkt ist. Für die Farbregelung ist es günstig, wenn die Druckmaschine über einen Steuerungsrechner verfügt und entsprechende Stellantriebe in den Farbwerken. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auf den fertig gestellten Bedruckstoffen in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder auch auf jedem Druckprodukt Messwerte im Druckbild oder auf einem seitlichen Druckkontrollstreifen erfasst. Des Weiteren sind im Steuerungsrechner für die erfassten Messwerte Toleranzgrenzen abgespeichert, bei deren Überschreitung der Einsatz der Regelung vorgesehen ist. Die Toleranzgrenzen sind meist in Form von Prozentwerten hinterlegt. Falls die vorgegebenen Toleranzgrenzen einmalig oder in einem vorgegebenen Zeitintervall mehrmalig überschritten werden, wird von dem Steuerungsrechner eine Regelung durchgeführt. Damit wird effektiv verhindert, dass schon bei geringen Abweichungen innerhalb der Toleranzgrenzen eine Regelung durchgeführt wird. Der Einsatz der Regelung ist erfindungsgemäß von zwei Signalen abhängig, zum einen von Regelsignalen und zum anderen von Entscheidungssignalen. Unter Regelsignalen sind die erfassten Messwerte oder von den Messwerten abgeleitete Messgrößen zu verstehen, während die Entscheidungssignale neben Messwerten als Eingangsgrößen auch Prozessereignisse wie Verstellvorgänge, Bogenstopper in der Druckmaschine und andere Betriebszustände als Störgrößen umfassen. Die Entscheidungssignale lassen einen präziseren Einsatz der Regelung zu, da hier auch die Betriebszustände der Druckmaschine mit erfasst werden können. Dies ist insbesondere bei der Farbregelung wichtig, da sich bei Betriebsunterbrechungen ein ganz anderes Verhalten des Regelkreises ergibt als im Fortdruckbetrieb.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach einem erfolgten Farbregeleingriff die Regelung für ein vorgegebenes Zeitintervall gesperrt ist. Das Zeitintervall ist von der Druckgeschwindigkeit abhängig, es kann auch durch eine vorgegebene Anzahl von produzierten Bedruckstoffen gekennzeichnet sein, wobei sich dann die Zeit aus der Anzahl der Bedruckstoffe und der Druckgeschwindigkeit ergibt. Aufgrund der Trägheit bei Farbregelungssystemen besteht grundsätzlich die Gefahr, dass zu viele Regelschritte und zu oft Regeleingriffe erfolgen. Dies kann zu Schwingungen im Farbregelungssystem führen und belastet außerdem die Antriebe der Farbstellelemente, was sich in erhöhtem Verschleiß niederschlägt. Durch die Trägheit des Farbregelungssystems wird die Regelung auch nicht genauer, wenn oft und viele Farbregeleingriffe vorgenommen werden. Insbesondere beim Einsatz von Inline-Farbmesssystemen in Druckmaschinen besteht die Gefahr der Überbeanspruchung der Stellantriebe im Farbkasten wegen häufiger Regeleingriffe. Bei Inline-Farbmesssystemen wird meist am letzten Druckwerk einer Offsetdruckmaschine mittels eines in der Druckmaschine angebrachten Messwertaufnehmers das Druckbild oder ein Farbkontrollstreifen auf jedem Druckprodukt vermessen. Dies bedeutet, dass eine große Anzahl von Farbmesswerten innerhalb einer geringen Zeitspanne von der Farbregelung verarbeitet werden muss. Weil die Farbmessregelung aber sehr träge arbeitet, würde dies zu einer permanenten Farbregelung führen, welches die Farbqualität eher verschlechtern als verbessern würde und zu erhöhtem Verschleiß der Stellelemente führt. Aus diesem Grund wird gemäß der vorliegenden Erfindung nach einem vorgenommenen Farbregeleingriff, wenn die im Steuerungsrechner vorgegebenen Toleranzgrenzen überschritten wurden, die Farbregelung zunächst für ein bestimmtes Zeitintervall deaktiviert. Anstatt eines vorgegebenen Zeitintervalls kann auch eine bestimmte Anzahl von Bogen vorgegebenen werden, für die die Farbregelung gesperrt bleibt, hierbei wird auf die in der Druckmaschine vorhandene Bogenzähleinrichtung zurückgegriffen. Erst nach dem Verstreichen der vorgegebenen Anzahl von Druckbogen oder der verstrichenen Zeitspanne kann die Farbregelung erneut eingreifen. Dies führt zu einer Beruhigung der Farbregelung und im Endeffekt zu besseren Regelergebnissen.

Es ist des Weiteren vorgesehen, dass zur Abbildung des Regelungsprozesses eine Regelkarte eingesetzt wird. Mit einer solchen Regelkarte ist der Steuerungsrechner in der Lage, z.B. den Farbregelungsprozess zu analysieren und erkennt, ob sich der Prozess geändert hat und dementsprechend ein Eingriff in die Steuerung der Farbwerke der Druckmaschine erforderlich ist. Dadurch können Prozessschwankungen, die keinen Eingriff erforderlich machen, herausgefiltert werden, so dass wirklich nur dann Farbregeleingriffe erfolgen, wenn auch eine tatsächliche dauerhafte Änderung des Prozesses stattgefunden hat, nicht nur eine kurzzeitige Prozessschwankung. Zur Überwachung des zeitlich verändernden Farbregelungsprozesses eignen sich insbesondere Shewhart Regelkarten, bei denen gleitende Kennwerte eingesetzt werden. Bei Shewhart Regelkarten werden mehrere aufeinander folgende Messwerte zu einem gleitenden Mittelwert zusammengefasst, welcher eine Art Stichprobe darstellt.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der Farbregelungsprozess mittels der Regelkarte für jedes Farbwerk in einzelnen Druckwerken der Druckmaschine separat abgebildet wird. Bei dieser Ausführungsform werden die Regelschritte für jedes Druckwerk der Druckmaschine mittels der eingesetzten Regelkarte separat berechnet. Damit wird eine druckwerkspezifische Farbregelung erreicht. Dieses Verfahren lässt sich verfeinern, indem für jede Farbzone in den Farbwerken der Druckmaschine vom Rechner eine Regelkarte berechnet wird. Eine solche Berechnung ist entsprechend aufwendiger, da in einem Farbwerk leicht 32 Farbzonen und mehr vorhanden sein können. Dafür erhöht sich die Regelgenauigkeit weiter, wenn die Regelkarte für jede Farbzone in den Farbwerken der Druckmaschine den entsprechenden notwendigen Regeleingriff berechnet. Die Berechnung für jede einzelne Farbzone hat außerdem den Vorteil, dass die Bewegung der Farbzonen minimiert wird, da nur diejenigen Farbzonen tatsächlich mittels der Farbstellelemente verändert werden müssen, welche zu den Farbmesswerten geführt haben, die außerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzen liegen. Zur weiteren Verbesserung ist es möglich dass bestimmte kritische Farbzonen, insbesondere die Randfarbzonen, von der Regelung ausgenommen werden. Damit wird der Einfluss kritischer Zonen, welche die Regelung verfälsche würden, vermieden oder zumindest eingeschränkt. Außerdem können auch Farbwerke bestimmter Druckwerke, insbesondere Druckwerke mit Sonderfarben, von der Regelung ausgenommen werden.

Die Festlegung der Toleranzgrenzen kann ebenfalls verfeinert werden. In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Regelung für verschiedene Druckwerke unterschiedliche Toleranzgrenzen aufweist. Ebenso kann die Regelung für verschiedene Farbzonen in den Farbwerken der Druckwerke unterschiedliche Toleranzgrenzen aufweisen. Damit ist eine beliebig präzise Regelung möglich.

Bei Verwendung einer Shewhart Regelkarte ist vorgesehen, dass die erfassten Messwerte über mehrere Messwerte hinweg gemittelt werden. Die so gemittelten Messwerte werden dann mit den vorgegebenen Toleranzgrenzen im Steuerungsrechner verglichen. Die vorgegebenen Toleranzgrenzen der Regelkarte sind dabei nicht starr vorgegeben, sondern errechnen sich aus den Standardabweichungen der gemittelten Messwerte. Dabei kann vorgesehen sein, dass die von der Messeinrichtung gelieferten Messwerte gefiltert werden. Beim Einsatz einer Shewhart Regelkarte empfiehlt sich der Einsatz eines Medianfilters, um z. B. einzelne Messfehler eliminieren zu können. Da durch die Medianfilterung die Verteilungsfunktion der Messwerte geändert wird, müssen hier die vorgegebenen Toleranzgrenzen anhand erweiterter Eingriffsgrenzen durch die Shewhart Regelkarte berechnet werden. Insbesondere beim Einsatz einer Inline-Messwerterfassung bei der Farbmessung und angeschlossener Farbregelung im Fortdruck hat sich die Kombination eines Medianfilters mit einer anschließenden Mittelwertbildung z. B. über drei Messwerte hinweg als effektiv erwiesen. Auch in diesem Fall kommt eine Regelkarte mit erweiterten Eingriffsgrenzen zum Einsatz.

Mit den eingesetzten Filtern kann zudem auch Messrauschen herausgefiltert werden, sowie bei der Farbmessung andere Einflüsse wie Papierrhythmen und Druckschwankungen. Dabei ist darauf zu achten, dass die effektive Filterbreite möglichst klein gewählt wird, um Zeitverzögerungen durch die Filterung zu vermeiden. In all diesen Fällen setzt die Farbregelung mittels der Regelkarte erst dann ein, wenn die gefilterten Messwerte einer oder mehrerer Farbzonen die Toleranzgrenzen der Regelkarte überschreiten, wobei nur eine Regelung und Verstellung der betroffenen Farbzonen vorgenommen wird. Grundsätzlich erfolgt die Regelung der betroffenen Farbzonen auf Basis der ermittelten Färbungsabweichungen zwischen den aktuellen Farbmesswerten und dem Sollwert für das Zeitintervall zum Zeitpunkt der Regelungsaktivierung durch die Regelkarte.

Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn bei der Stellgrößenberechnung der Regelung die ungefilterten Messwerte verwendet werden. Die Stellgröße der Regelung basiert somit nicht auf dem gefilterten Messwert, sondern auf dem tatsächlichen aktuellen Messwert. Insoweit kann sich die durch die Filterung der Messwerte entstandene Totzeit nicht auf die Regelung auswirken, da für die Berechnung der Stellgröße nicht der gefilterte Messwert, sondern der tatsächlich gemessene aktuelle Messwert verwendet wird. Dies verbessert die Regelungscharakteristik deutlich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Druckbetriebes ein anderes Filter verwendet wird als während des Einrichtbetriebs. Falls der Fortdruckbetrieb der Druckmaschine aufgrund eines bestimmten Ereignisses wie durch einen Bogenstopper oder einen Stapelwechsel bedingt unterbrochen werden muss, so muss in den meisten Fällen wenigstens ein Regelschritt bei der Farbregelung durchgeführt werden. Um die Zeitverzögerung durch die eingesetzte Regelkarte zu vermeiden, wird deshalb die Regelkarte für die Vornahme eines Regeleingriffs deaktiviert. Wenn die Druckmaschine nach dem Ereignis also wieder in Betrieb genommen wird, so erfolgt zunächst nach einer Sperrphase eine einmalige Regelung sämtlicher Farbzonen. Erst wenn diese Farbregelung nach der Unterbrechung abgeschlossen ist, werden die Fortdruckregelung und damit die Regelkarte wieder aktiviert. Im Fortdruck werden dann nur noch die Farbzonen, bei denen die gefilterten Messwerte die vorgegebenen Toleranzgrenzen der Regelkarte überschreiten, entsprechend nachgeregelt. Die entsprechenden Ereignisse wie Bogenstopper oder Stapelwechsel können von Sensoren der Druckmaschine erfasst werden und dem Steuerungsrechner zugeführt werden. Insoweit ist dem Steuerungsrechner der aktuelle Zustand der Druckmaschine bekannt, und der Steuerungsrechner kann zwischen Fortdruck und Einrichtbetrieb nach Druckunterbrechung unterscheiden und das passende Filter, d.h. die passende Vorgehensweise auswählen. So kann der Steuerungsrechner das für den jeweiligen Betrieb notwendige Filter auswählen, so dass beim Fortdruck die Regelkarte aktiv ist, während unmittelbar nach der Unterbrechung eine spezielle Regelung vorgenommen wird.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Rechner eine Lernfunktion zur Berechnung der Entscheidungskriterien bei der Berücksichtigung der Entscheidungssignale aufweist. Die Lernfunktion kann auch auf die Berechnung der Toleranzgrenzen bei der Berücksichtigung der Regelsignale angewendet werden. Mittels der Lernfunktion lässt sich so z.B. das Zeitintervall der Sperrzeit nach der Druckunterbrechung oder nach einem Regeleingriff ständig optimieren, wenn sich Betriebsbedingungen der Druckmaschine ändern. Bei der nächsten Druckunterbrechung kann dann ein verkürztes oder verlängertes Zeitintervall verwendet werden. So wird sicher gestellt, dass die Regelung nicht unnötig lange abgeschaltet wird, und dass sie andererseits nicht schon im instabilen Betriebszustand wieder eingeschaltet wird. Auch die Toleranzgrenzen lassen sich mittels der Lernfunktion den aktuellen Gegebenheiten anpassen. Wenn die erfassten Messwerte eine größere Toleranzgrenze zu lassen, so wird die Toleranzgrenze entsprechend nach oben verschoben und es finden seltener Regelungen statt. Sollten sich dagegen die zulässigen Messwerte als zu großzügig erweisen, so werden die Toleranzgrenzen verringert, so dass die Regelung früher einsetzt.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

1 eine Bogendruckmaschine mit Inline-Messsystem,

2 die prinzipielle Vorgehensweise bei der Farbregelung mittels einer Regelkarte,

3 ein Ablaufdiagramm der erfindungsgemäßen Farbregelung und

4 eine Lernfunktion zur Optimierung der Regelungsintervalle.

In 1 ist eine Bogenoffsetrotationsdruckmaschine 101 abgebildet, welche vier Druckwerke 12 aufweist. Die Druckwerke 12 in 1 sind grundsätzlich gleich aufgebaut, sie verfügen alle über eine Farbdosiereinrichtung 11, einen Plattenzylinder 13, einen Gummituchzylinder 14 und einen Gegendruckzylinder 15, wobei Gummituchzylinder 14 und Gegendruckzylinder 15 den Druckspalt bilden. Im Anleger 130 werden einem Anlegerstapel 131 Bogen 20 entnommen und mittels einer Bogenanlagevorrichtung 120 dem ersten Druckwerk 12 zugeführt. Zwischen den Druckwerken 12 wird der Bogen 20 jeweils über eine Wendetrommel 150 transportiert, so dass der Bogen 20 entweder in allen vier Druckwerken 12 von einer Seite bedruckt werden oder zwischen den Druckwerken 12 gewendet werden kann, um Vorder- und Rückseite zu bedrucken. Nach dem letzten Druckwerk 12 werden die fertigen Bogen 20 im Ausleger 140 von Greifern erfasst und auf einem Auslegerstapel 141 abgelegt. Sämtliche Komponenten der Druckmaschine 101 werden in 1 über einen Druckmaschinenrechner 160 gesteuert, welcher einen Bildschirm 170 zur Darstellung der Betriebsvorgänge in der Druckmaschine 101 und für Eingaben durch das Bedienpersonal aufweist. Der Druckmaschinenrechner 160 ist an eine Stromversorgung 6 der Druckmaschine 101 angeschlossen.

Mittels des Druckmaschinenrechners 160 werden neben den Antriebs- und Stellmotoren der Druckmaschine 101 auch die Stellelemente in den Farbdosiereinrichtungen 11 und der Registerstellvorrichtungen betätigt. Das erfindungsgemäße Regelungsverfahren wird nachfolgend am Beispiel der Farbregelung beschreiben. Mittels der Farbdosiereinrichtung 11 kann die Färbung der Bedruckstoffe 20 eingestellt werden. In der Druckmaschine 101 in 1 sind die Farbdosiereinrichtungen 11 so genannte Farbzonenfarbkästen, d. h. die Farbkästen erstrecken sich über die gesamte Druckbreite und weisen eine bestimmte Anzahl von Farbzonen auf, wobei jede einzelne Farbzone über eine eigene Farbdosiereinrichtung mit Stellantrieb verfügt, so dass die einzelnen Farbzonen der Farbdosiereinrichtungen 11 unabhängig voneinander vom Druckmaschinenrechner 160 betätigt werden können. Des Weiteren steht der Druckmaschinenrechner 160 mit einer Inline-Messeinrichtung 21 im letzten Druckwerk 12 in Verbindung. Diese Inline-Messeinrichtung 21 erfasst entweder das gesamte Druckbild auf den Bogen 20 oder zumindest die seitlich auf den Bogen 20 angebrachten Messstreifen. Die so erfassten Farbmesswerte werden von der Inline-Messeinrichtung 21 zum Druckmaschinenrechner 160 übertragen und stehen somit zur Regelung der Farbgebung zur Verfügung. Anhand eines Soll-/Ist-Wert-Vergleichs kann so der Druckmaschinenrechner 160 an die Farbdosiereinrichtungen 11 in den Druckwerken 12 entsprechende Stellkommandos abgeben.

Gemäß 2 erfolgt die Farbregelung mittels einer Regelkarte, wobei die Regelkarte zu bestimmten Zeiten inaktiv ist. 2 zeigt die Farbregelung im Fortdruckbetrieb, d. h. die Einrichtphase bzw. Inbetriebnahmephase nach dem Anlauf der Druckmaschine 101 ist vorüber und die Maschine befindet sich weitgehend im stabilen bzw. stationären Zustand. Auf der vertikalen Achse ist die Farbdichte aufgetragen, auf der horizontalen Achse sind die Messintervalle aufgetragen, wobei ein Messintervall zwischen 16 und 20 Bogen aufweist. Die von der Inline-Messeinrichtung 21 gelieferten Einzelwerte sind die Messgrößen und werden in einem Medianfilter gleitend gemittelt, wobei in quadratischen Kästchen in 2 die gefilterten Messwerte aufgetragen sind. Es ist zu erkennen, dass die gefilterten Messwerte wesentlich kontinuierlicher verlaufen, da hier einzelne Ausreißer herausgefiltert werden. Im Bereich von etwas oberhalb von 154 Einheiten der Farbdichte ist die obere Eingriffsgrenze OEG der Farbregelung eingezeichnet, wobei in 2 zu erkennen ist, dass einzelne Messwerte diese obere Toleranzgrenze OEG überschreiten können, ohne dass ein Regeleingriff erfolgt. Diese Toleranzgrenze OEG liegt in 2 bei einem Sollwert von 150 Farbdichteeinheiten plus drei Prozent Toleranz. Erst wenn der gefilterte Messwert die obere Eingriffsgrenze OEG überschreitet, findet in 2 eine Farbregelung statt. Dies findet zum ersten Mal nach 10 Messintervallen statt, da hier auch der gefilterte Messwert oberhalb der oberen Toleranzgrenze OEG liegt. In diesem Fall nimmt der Druckmaschinenrechner 160 einen Regelschritt vor und betätigt entsprechend die Farbdosiereinrichtungen 11 derart, dass der Sollwert von 150 Einheiten der Farbdichte wieder erreicht wird. Zur Berechnung der Stellgröße zur Erreichung des Sollwertes werden jedoch nicht die gefilterten Messwerte herangezogen, sondern die ungefilterten Einzelwerten, in 2 als rautenförmige Kästchen dargestellt, um eine Totzeit des Regelsystems zu vermeiden. Nachdem der Regelschritt durchgeführt wurde, wird die Regelkarte automatisch für einen Zeitraum von sechs Messintervallen inaktiv geschaltet, d. h. in diesem Zeitraum t auftretende Überschreitungen der oberen Eingriffsgrenze OEG werden ignoriert und es findet trotzdem keine Regelung statt. Nach dem Sperrzeitintervall t wird die Regelkarte wieder aktiv geschaltet und eine Überschreitung der gefilterten Messwerte bezüglich der oberen Eingriffsgrenze OEG führt zu einem weiteren Regelschritt wie zuvor beschrieben. Das gleiche Regelverfahren findet analog statt, wenn eine in 2 nicht gezeigte untere Eingriffsgrenze unterschritten wird.

3 verdeutlicht noch einmal das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten in der Druckmaschine 101. Im Druckmaschinenrechner 160 werden die über eine Schnittstelle 3 gelieferten Farbmesswerte der Inline-Messeinrichtung 21 zunächst einem Datenfilter zugeführt. Dieses Datenfilter berücksichtigt den Betriebszustand der Druckmaschine 101.

Je nach Betriebszustand der Druckmaschine 101 ist dieses Datenfilter unterschiedlich ausgestaltet. Wenn sich die Maschine 101 im Einrichtbetrieb befindet, so wird das Datenfilter 1 verwendet, während im Fortdruck das Datenfilter 2 verwendet wird. Die Auswahl des Datenfilters geschieht in Abhängigkeit der mittels Sensoren erfassten Prozessereignisse wie Fortdruckbetrieb, Einrichtbetrieb, Bogenstopper etc. und damit in Abhängigkeit des Betriebszustands der Druckmaschine 101. Zu den Prozessereignissen zählen weiterhin die Häufigkeit und die Art der Farbzonenverstellung in den Farbdosiereinrichtungen 11 und Änderungen der Druckgeschwindigkeit. Sobald diese Prozessereignisse darauf schließen lassen, dass sich die Druckmaschine 101 nicht mehr im Fortdruck befindet, wird das Datenfilter 1 verwendet. Dieses Datenfilter 1 bedeutet, dass ein Regelschritt durchgeführt wird, wobei die vorgegebenen Sollwerte mit den über die Schnittstelle 3 angelieferten Messwerten verglichen werden. In diesem Fall führen die Farbmengenregler 5 in den Farbdosiereinrichtungen 11 jeweils einen Regelschritt durch und verstellen die Farbzonenantriebe 4 der Farbdosiereinrichtungen 11 entsprechend der durch den Regler berechneten Stellgröße. Diese durchgeführte Farbzonenverstellung wird wiederum als Prozessereignis zurückgekoppelt. Wird als Prozessereignis keine Änderung der Druckgeschwindigkeit mehr festgestellt, so wird vom Fortdruckbetrieb ausgegangen und das Datenfilter 2 aktiv. Somit tritt nun die Regelkarte in Aktion, welche mittels der Farbzonenantriebe 4 in den Druckwerken jede Farbzone einzeln einstellen kann. Die Regelkarte arbeitet nun nach dem in 2 gezeigten Prinzip, d. h. eine Regelung findet nur statt, wenn der gefilterte Mittelwert die Eingriffsgrenze OEG überschreitet, wobei anschließend nach einem durchgeführten Regeleingriff die Regelkarte für ein Sperrzeitintervall t inaktiv geschaltet wird, bevor wieder eine Aktivierung der Regelkarte erfolgt. Zusätzlich ist in 3 vorgesehen, die Regelkarte mit einer Lernfunktion zu versehen, so dass gegebenenfalls die Sperrzeit t oder die Toleranzgrenze OEG entsprechend der ermittelten Erfahrungswerte verändert werden kann. Diese ganzen Vorgänge finden in 3 im Druckmaschinenrechner 160 statt, wobei es technisch auch möglich ist, einen zusätzlichen Rechner neben dem Druckmaschinenrechner 160 mit der Farbregelung zu betrauen. Die erfindungsgemäße Lösung verhindert dadurch effektiv, dass die Farbzonenantriebe 4 in der Druckmaschine 101 ständig in Bewegung sind und somit verschleißen, zudem steigt die Druckqualität.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich dadurch verbessern, dass wie in 4 dargestellt und in 3 rechts unten angedeutet ein Lernprozess auf dem Rechner 160 abläuft. Der Rechner 160 kann an Hand früherer Regeleingriffe und Prozessereignisse sowie deren Auswirkung auf das Regelverhalten optimierte Eingriffsgrenzen OEG, Sperrzeiten t und Messintervalle berechnen. In 4 ist ähnlich wie in 2 auf der vertikalen Achse die Farbdichte auf getragen, welche auf den Bogen 20 gemessen wird. Im ersten Intervall n1 befindet sich die Druckmaschine 101 im Fortdruckbetrieb, die gemessene Farbdichte ist daher weitestgehend konstant. An n1 schließt sich das Intervall n2 an. In welchem die Druckmaschine 101 z.B. wegen einem Bogenstopper oder einem Auftragswechsel nicht im Druckbetrieb ist. Nachdem die Druckmaschine 101 wieder in Betrieb genommen wird, muss sich zunächst ein stabiler Betriebszustand einstellen, diese Phase wird als Einrichtbetrieb bezeichnet und schließt sich als Intervall n3 an. Danach befindet sich die Druckmaschine 101 wiederum im Fortdruckbetrieb, was sich in der stabilen Farbdichte auf der horizontalen Achse ausdrückt. Im Intervall n3 ist eine Farbregelung nicht sinnvoll, da hier ein Einschwingvorgang vor sich geht und die Farbregelung ziemlich träge ist, so dass hier auf Grund des sich ständig ändernden Zustands keine zuverlässige Farbregelung möglich ist. Die Farbregelung wird daher im Intervall n3 durch das Filter 1 inaktiv geschaltet. Dieses Intervall n3, welches der Sperrzeit t in 2 entspricht, kann sich aber betriebsbedingt ändern, hier spielen auch Einflüsse wie Schwankungen der Umgebungstemperatur, Farbe und Bedruckstoff etc. eine Rolle. Um ein optimales Intervall zu verwenden, ist in den Rechner 160 eine Lernfunktion integriert. Sie vergleicht die Messwerte von vorangegangenen Einschwingvorgängen wie im Intervall n3 miteinander und stellt fest, ob sich der stabile Zustand des Intervalls n4 früher oder später einstellt. In Abhängigkeit dieser Ergebnisse wird nach der nächsten Druckunterbrechung das Intervall n3 entsprechend verlängert oder verkürzt. Die Lernfunktion ist auf die Zukunft gerichtet und wirkt sich immer erst beim nächsten Auftreten eines gleichartigen Prozessereignisses wie z.B. die erwähnte Druckunterbrechung aus.

1
Datenfilter für Einrichtbetrieb
2
Datenfilter für Fortdruck
3
Schnittstelle zur Messeinrichtung
4
Farbzonenantrieb in den Druckwerken
5
Farbmengenregler in einem Druckwerk
6
Stromversorgung
11
Farbdosiereinrichtung
12
Druckwerk
13
Plattenzylinder
14
Gummituchzylinder
15
Gegendruckzylinder
16
Farbwerk
20
Bogen
21
Inline-Messeinrichtung
101
Druckmaschine
120
Bogenanlage
130
Anleger
131
Anlegerstapel
140
Ausleger
141
Auslegerstapel
150
Wendetrommel
160
Druckmaschinenrechner
170
Bildschirm
OEG
obere Eingriffsgrenze
t
Sperrzeitintervall
n1
Ende des Fortdruckbetriebs
n2
erneuter Betriebsbeginn
n3
Ende des Einrichtbetriebs
n4
Messintervall


Anspruch[de]
Verfahren zur Regelung von Stellgrößen in Druckmaschinen (101) mit wenigstens einem Steuerungsrechner (160), dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte von Bedruckstoffen (20) erfasst werden, dass Toleranzgrenzen für den Einsatz der Regelung vorgesehen sind, dass die erfassten Messwerte mit den vorgegebenen Toleranzgrenzen verglichen werden, dass der Rechner (160) in Abhängigkeit der vorgegebenen Toleranzgrenzen eine Regelung der Stellgrößen durchführt und dass dem Rechner (160) Regelsignale und Entscheidungssignale zugeführt werden, welche die Berechnung der Stellgröße beeinflussen. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen die Farbregelung in der Druckmaschine (101) bewirken. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgrößen die Registerregelung in der Druckmaschine (101) bewirken. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungssignale den Betriebszustand der Druckmaschine (101) beinhalten. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungssignale erfasste Messgrößen der Druckmaschine (101) beinhalten. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem erfolgten Regeleingriff die Regelung für ein vorgegebenes Zeitintervall (t) gesperrt ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abbildung des Regelungsprozesses eine Regelkarte eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbregelungsprozess mittels einer Regelkarte für jedes Farbwerk (16) in den einzelnen Druckwerken (12) der Druckmaschine (101) separat abgebildet wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Farbzone in den Farbwerken (16) der Druckwerke (12) vom Rechner (160) eine Regelkarte berechnet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Messwerte über mehrere Messwerte hinweg gefiltert werden. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die gefilterten Messwerte mit den vorgegebenen Toleranzgrenzen im Rechner (160) verglichen werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stellgrößenberechnung der Regelung die ungefilterten Messwerte verwendet werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte auf dem Bedruckstoff (20) in der Druckmaschine (101) mittels einer Messvorrichtung (21) erfasst und dem Rechner (160) zugeleitet werden. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Messeinrichtung (21) gelieferten Messwerte gemittelt werden. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckbetriebs ein anderes Filter verwendet wird als während des Einrichtbetriebs. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (160) eine Lernfunktion zur Berechnung der Entscheidungskriterien bei der Berücksichtigung der Entscheidungssignale aufweist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechner (160) eine Lernfunktion zur Berechnung der Toleranzgrenzen bei der Berücksichtigung der Regelsignale aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbwerk (12) mehrere Farbzonen aufweist und dass bestimmte kritische Farbzonen, insbesondere die Randfarbzonen, von der Regelung ausgenommen werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbwerke (12) bestimmter Druckwerke (16), insbesondere Druckwerke (16) mit Sonderfarben, von der Regelung ausgenommen werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung für verschiedene Druckwerke (16) unterschiedliche Toleranzgrenzen aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbwerk (12) mehrere Farbzonen aufweist und dass die Regelung für verschiedene Farbzonen in den Farbwerken (12) der Druckwerke (16) unterschiedliche Toleranzgrenzen aufweist.






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