Gretsch, Harald (Schießmauer 2, 97246, Eibelstadt, DE)
Groß, Reinhard (Weingartenstr. 63, 97337, Dettelbach, DE)

EP20040104749

06/03/2009

09/29/2004

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Koenig & Bauer Aktiengesellschaft (Friedrich-Koenig-Strasse 4, 97080 Würzburg, DE)

B65H23/04

WO/1992/010419A				METHOD AND DEVICE FOR THE CONTROL AND REGULATION OF THE STRETCH OF A RUNNING WEB
DE19650803A1

Stiel, Jürgen (Koenig & Bauer Aktiengesellschaft Friedrich-Koenig-Strasse 4, 97080 Würzburg, DE)

1. Method for determining material properties relevant for production in a rotary printing press, characterized in that - first a defined base state is established at thrown-off printing positions, - then a targeted variation of an actuator (02; 07; 12) influencing the web tension (S1; S2; S3) in the web path is effected, likewise at thrown-off printing positions, - and information (D) on the extension characteristic of the dry printing material web (08) is derived from the effect of this change on the drive power and/or the web tension (S1; S2; S3), - in that, after observation and/or recording of the effect for dry printing material web (08), at least one of the printing positions is thrown on and the fountain solution and/or ink supply of this printing position is activated, and in that a change in the web tension (S2) after the printing tower (04) due to the activation of fountain solution and/or ink supply is observed and/or recorded, - and in that the determined values for the change as such or as an abstract characteristic (F) for classifying the printing material web (08) with respect to its moisture sensitivity are used by an evaluation unit or by a system for web tension regulation (18).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the base state is established by setting a defined machine speed V₀ other than zero, a predefined web tension S1₀ before the first printing position and a defined drive offset ΔV₀ at the tension element (07) behind the last printing position for the transport speed, in particular a drive offset V₀ of about 0%.

3. Method according to Claim 1, characterized in that, with thrown-off printing positions, the drive offset ΔV of a tension element (07) is changed by a defined value, - the effect on the web tension (S1; S2) before or after the printing unit (nDE) is observed and/or recorded, - and the information (D) on the extension characteristic of the dry printing material web (08) is derived therefrom.

4. Method according to Claim 1, characterized in that, in thrown-off printing positions, a specified setpoint value for the predefined web tension (S1) is changed by a specified value, - the effect on the drive moment of the tension element (07) behind the last printing position is observed and/or recorded, and the information (D) on the extension characteristic of the dry printing material web (08) is derived therefrom.

5. Method according to Claim 1, characterized in that, in thrown-off printing positions, the drive offset ΔV of the tension element (07) is changed by a specified value, - the effect on a deflection of a dancing roller in the draw-in unit (02) is observed and/or recorded, - and the information (D) on the extension characteristic of the dry printing material web (08) is derived therefrom.

6. Method according to Claim 1, characterized in that the magnitude of the change, in association with the number of printing positions used, is employed for classifying the printing material (08) with regard to its moisture sensitivity.

7. Method according to Claim 1, characterized in that the difference between the web tension (S2) with thrown-on printing position without activation of the fountain solution and/or ink supply and the web tension (S2) with thrown-on printing position with activation of the fountain solution and/or ink supply is employed for determining the change.

8. Method according to Claim 1, characterized in that the difference between the web tension (S2) without thrown-on printing position and without activation of the fountain solution and/or ink supply and the web tension (S2) with thrown-on printing position with activation of the fountain solution and/or ink supply is employed for determining the change.

9. Method according to Claim 1 or 6, characterized in that information on the transport behaviour of packings present in contact with the printing material web (08) in the thrown-on position is taken into account in the derivation or classification.

10. Method according to Claim 1, characterized in that an evaluation of the web tensions (S1; S2; S3) and/or of the drive moments of the tension elements (02; 07; 12) in the base state is effected and conclusions about any bearing damage or other anomalies in the web path are drawn therefrom.

11. Method according to Claim 1, characterized in that the modulus of elasticity in the dry state is determined from the information on the extension characteristic and data on the thickness and width of the printing material web (08).

12. Method according to Claim 1, characterized in that the web tensions (S1; S2) before and behind at least one of the printing positions are determined with the machine running in the base state, switching is then effected to the thrown-on position, and conclusions about the transport behaviour of a printing unit cylinder packing present in the thrown-on position in contact with the printing material (08) are drawn from further measurement in the thrown-on position.

13. Method according to Claim 1, characterized in that an absolute characterization of the moisture sensitivity is performed from the information (D; F) on the extension characteristic and/or on the moisture sensitivity of the moist printing material web (08) and an absolute value measured after the printing position for the moisture of the printing material web (08).

14. Method according to one or more of Claims 1 to 13, characterized in that the steps of the method are worked through in the course of a superior process for the start-up procedure for presetting of the web tension (S1; S2; S3).

15. Method for preadjustment of a web tension (S1; S2; S3), characterized in that - first, information (D) on the extension characteristic of the dry printing material web (08) is derived in a measuring cycle on the drawn-in web (08) without fountain solution application and without ink application by targeted variation of an actuator (02; 07; 12) influencing the web tension (S1; S2; S3) in the web path and measurement of the web tension (S1; S2; S3), - in that, after the first-mentioned measuring cycle, at least one of the printing positions is thrown on and the fountain solution and/or ink supply of this printing position is activated, and in that information (F) on the moisture sensitivity of the printing material web (08) is derived on the basis of a change in the web tension (S1; S2; S3), - with the use of this information (D) on the extension characteristic, a preadjustment value (Sollx; Soll1; Soll2; Soll3; Soll4) for the web tension (S1; S2; S3) is determined from a stored relationship between the information (D) and suitable web tensions (S1; S2; S3), - in that the determination of the preadjustment value (Sollx; Soll1; Soll2; Soll3; Soll4) for the web tension (S1; S2; S3) is obtained with the use both of the information (D) on the extension behaviour and of the information (F) on the moisture sensitivity, - and in that the preadjustment value (Sollx; Soll1; Soll2; Soll3; Soll4) is finally employed before the beginning of production for preadjusting the web tension (S1; S2; S3) by one or more of the actuators (02; 07; 12).

16. Method according to Claim 15, characterized in that the information (D) on the extension characteristic of the dry printing material web (08) is obtained by the method for determining material properties relevant for production, according to one or more of Claims 1 to 15.

17. Method according to Claim 15, characterized in that the preadjustment value (setpointx; setpoint1; setpoint2; setpoint3; setpoint4) is transferred as a setpoint value (setpointx; setpoint1; setpoint2; setpoint3; setpoint4) to a system for automatic web tension regulation (18).

18. Method according to Claim 1 or 15, characterized in that the measured values for the existing web tension (S1; S2; S3) are provided via an interface from a machine control (17).

19. Method according to Claim 1 or 15, characterized in that the derivation of the information (D) on the extension characteristic is effected in an EDP-aided evaluation routine.

20. Method according to Claim 1 or 15, characterized in that the derivation of the information (F) on the moisture sensitivity is effected in an EDP-aided evaluation routine.

21. Method according to Claim 15, characterized in that the determination of the preadjustment value (setpointx; setpoint1; setpoint2; setpoint3; setpoint4) for the web tension (S1; S2; S3) is effected in an EDP-aided evaluation routine.

22. Method according to Claim 15, characterized in that a memory means is provided in which a preadjustment value (setpointx; setpoint1; setpoint2; setpoint3; setpoint4) determined for a certain production and/or certain printing material web (08) is stored and held.

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Bestimmung von produktionsrelevanten Materialeigenschaften der Bedruckstoffe und/oder von Aufzügen, insbesondere während des Anfahrens bzw. während des Betriebes von Rotationsdruckmaschinen und Verfahren zur Voreinstellung gemäß den Ansprüchen 1 und 15.

Die Produktion von Druckerzeugnissen wird von einer Reihe von Einflussfaktoren bestimmt. Diese kommen zum Teil aus der Druckanlage (z. B. Maschinenkonfiguration, Druckverfahren und/oder Art der Druckeinheiten), zum Teil vom Bedienpersonal (z. B. Qualifikation, Erfahrung und/oder Sorgfalt) und zum Teil aus den Verbrauchsmaterialien (z. B. Papiereigenschaften, Gummitucheigenschaften, Farbeigenschaften und/oder Feuchtwassermenge bzw. -Eigenschaften). Der Einfluss der Druckanlage ist im wesentlichen statisch und in Grenzen deterministisch. Der Einfluss des Bedienpersonals macht sich besonders bei ungünstigen Betriebsbedingungen und bei starken Störeinflüssen bemerkbar, denn bei idealen Betriebsbedingungen ist es weitestgehend unproblematisch, eine moderne Druckanlage zu bedienen.

Der stärkste und zugleich am breitesten gestreute Einfluss kommt von den Verbrauchsmaterialien: So ändern sich beispielsweise die Eigenschaften vieler Druckfarben bei steigender Temperatur, Papier aus einer äußeren Lage einer Papierrolle ist in der Regel anders Konditioniert als Papier aus einer Kernlage, der Feuchteeinfluss auf die Spannungs-Dehnungs-Charakteristik ist enorm.

Diese Erkenntnisse sind nicht neu. So wurden beispielsweise bereits vor Jahren Druckanlagen mit Bahnspannungskontrollsystemen ausgestattet, und neben den Messstellen zur Bahnspannungsmessung auch Vorrichtungen zur Feststellung der Papiercharakteristik eingesetzt. Diese Vorrichtungen arbeiten jedoch im Allgemeinen nicht zerstörungsfrei oder sind zumindest nicht "online" in den Betrieb der Druckmaschine integriert. Daneben haben sich zwar bereits Verfahren damit befasst, die Eigenschaften des Bedruckstoffes in der Anlage zu ermitteln. Gemeinsam ist jedoch den bekannten Ansätzen, dass für die Bestimmung eine mehr oder weniger aufwendige Zusatzeinrichtung in die Anlage integriert werden muss und eine Bestimmung während der Produktion nicht möglich ist (z. B.

DE 28 40 630 A1 ,

DE 39 42 111 C2 ).

Einige Anmeldungen bzw. Patente, zielen darauf ab, den E-Modul von Bahnen bzw. bandförmigen Materialien zu ermitteln und/oder zu berücksichtigen (

DE 10 61 529 B1 ,

DE 21 29 323 A1 ,

DE 31 23 587 C2 ). Bei Bedruckstoffen wie Folie, Blech, Stoff u.ä., deren Dehnungsverhalten sich durch den Einfluss von Feuchtigkeit nur in einem vernachlässigbaren Bereich verändert, kann dies interessant sein, bei Papier jedoch, das sein Dehnungsverhalten unter Feuchtigkeitseinfluss sehr stark verändern kann, ist die stationäre Bestimmung des E-Moduls vor dem Produktionsbeginn bzw. am Anfang der Prozesskette nicht von Interesse, da sich der E-Modul während des Durchlaufens der Druckmaschine durch das Aufbringen von Farbe und Wasser verändert. Außerdem beeinflusst die Veränderung des E-Moduls über die Prozessstrecke die Produktion wesentlich stärker als das E-Modul des trockenen Papiers. Vorteilhaft ist daher eine Einteilung von verschiedenen Papieren in Klassen nach der Feuchtigkeitsempfindlichkeit und nicht (nur) nach den Eigenschaften des trockenen Papiers.

Umgekehrt kann es jedoch von Nachteil sein, Informationen über das Dehnungsverhalten lediglich bei einer bestimmten Feuchte vorliegen zu haben. Gerade die Feuchtigkeitsempfindlichkeit, d. h. ein Maß für die Veränderung des Dehnungsverhaltens bei Veränderung der Feuchte, hat einen wesentlichen Einfluss auf den Transport der Bahn durch die Druckmaschine.

Durch die

US 54 85 386 A ein Verfahren bekannt, wobei während der Produktion eine Messsequenz zur Ermittlung des Elastizitätsmoduls der Bahn durchlaufen wird, um anschließend die Dehnung durch eine Spannungsänderung auf einen gewünschten Wert korrigieren zu können. Zunächst erfolgt hierzu eine Spannungsmessung und die Ermittlung einer zugehörigen Bezugslänge (Bahnbewegungslänge) anhand einer Anzahl von druckspezifischen Messimpulsen (Druckzylinder oder Marken) pro Zeiteinheit. Anschließend erfolgt eine Erhöhung eines Antriebsmomentes an einer Zugwalze mit nachfolgend erneuter Messung der resultierenden Spannung und neuer zugehörigen Bahnbewegungslänge. Aus der Spannungs- und Bahnlängenänderung ist das E-Modul ableitbar und zur anschließenden Regelung auf konstante Dehnung verwendbar.

Weiter sind ähnliche Verfahren bekannt aus der

EP 1 136 258 (nächtsliegender Stand der Technik) und der

EP 0 737 638 .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unter Produktionsbedingungen durchführbares Verfahren zur Bestimmung von produktionsrelevanten Materialeigenschaften der Bedruckstoffe und/oder von Aufzügen und ein Verfahren zur Voreinstellung zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 15 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass es mit diesem Verfahren möglich ist, die drucktechnischen Eigenschaften des Bedruckstoffes sowie Einflüsse verwendeter Verbrauchsmaterialien und Hilfsstoffe auf die Produktion zerstörungsfrei zu bestimmen.

Für dieses Verfahren sind keine Zusatzeinbauten in die Produktionsanlage, außer ggf. Sensoren zur Bestimmung der Feuchtigkeit der Materialbahn vor und nach der Druckeinheit, erforderlich. Insbesondere sind keine Zusatzeinbauten notwendig, die den normalen Produktionsprozess stören bzw. Umstellungen oder spezielle Bahnführungen bedürfen. Das Verfahren kann in die Anlaufphase des gewöhnlichen Produktionsprozesses integriert werden.

Das Verfahren lässt zwar nur indirekt einen Rückschluss auf absolute Materialeigenschaften zu, dafür kann das Materialverhalten jedoch unter den gegebenen Randbedingen (z. B. Einfluss der Produktionsparameter, Gummitücher, Farbviskosität, Anlagenspezifische Einflüsse, ...) sehr zuverlässig vorausgesagt werden. Das Verfahren bestimmt die Materialeigenschaften unter den selben Umgebungseinflüssen (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, ...) wie bei der Produktion. Dadurch ist das Ergebnis realistischer als bei der Bestimmung unter Laborbedingungen.

Wird das Verfahren zusammen mit einer automatischen Bahnspannungsregelung eingesetzt, so kann durch die ermittelten Materialeigenschaften der Regler automatisch parametriert werden und damit die Regelgüte verbessert werden und die bestehenden Grenzen des Regelbereiches der Bahnspannungsregelung ausgeweitet werden.

Durch die Bestimmung der Materialeigenschaften, zusammen mit gespeicherten Erfahrungswerten ist eine wesentlich exaktere Voreinstellung von Bahnspannung, Registerwerten, etc. möglich. Dadurch verringert sich die Zeit bis zu ersten "GUT" Exemplar und damit die Makulatur.

Durch die bestimmten Materialeigenschaften lassen sich Grenzwerte ermitteln, die nicht überschritten werden dürfen, um Bahnrisse oder andere Produktionsstörungen zu vermeiden.

Wenn sich innerhalb verschiedenen Papierrollen des selben Herstellers dramatische Veränderungen der Materialeigenschaften ergeben, kann dies dokumentiert werden und dem Papierlieferant ein Mangel angezeigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellungen eines Bahnweges durch eine Rotationsdruckmaschine;

Fig. 2

ein Verfahrensschema zur Ermittlung von Materialeigenschaften;

Fig. 3

eine Prozesskette für ein erweitertes Verfahren zur Bildung absoluter Werte;

Fig. 4

beispielhafte Darstellung der vorgehaltenen Zusammenhänge.

In bahnbe- und/oder verarbeitende Maschinen, z. B. Druckmaschinen, insbesondere Rollendruckmaschinen, zum Bedrucken von Bahnen 08, insbesondere Bedruckstoffbahnen 08 wie z. B. Papierbahnen 08, wird das Transportverhalten und/oder ein registergerechtes Bearbeiten der Bahn 08 insbesondere auch vom elastischen bzw. Dehnungsverhalten der Bahn 08 beeinflusst.

Wie exemplarisch an Fig. 1 erläutert, weist die als Druckmaschine ausgeführte Maschine eine Materialversorgung, z. B. Rollenwechsler 01, auf, von welcher das bandförmige Material (Bahn 08) abgerollt wird und über ein Zugelement 02, z. B. ein Einzugwerk 02, durch eine Bearbeitungsstufe 04, z. B. Druckeinheit 04 oder Druckturm 04, über ein weiteres Zugelement 07, z. B. eine Zugwalze 07, ggf. durch einen Oberbau 09 und ggf. über ein weiteres Zugelement 12, z. B. eine Trichtereinlaufwalze 12, einer Weiterverarbeitungsstufe wie z. B. eine Falzeinrichtung 13 (beispielsweise aus einem Falztrichter und/oder einem Falzapparat und/oder einer Auslage) gefördert wird. Die Zugelemente 02, 07 und ggf. 12 stellen Stellglieder 02; 07; 12 für die Beeinflussung einer Bahnspannung S1; S2; S3, kurz Spannung S1; S2; S3, dar. Die Bahnspannung S1; S2 (S3) wird zumindest vor und nach der Bearbeitungsstufe 04 an je einer Messstelle 03; 06 (11), insbesondere Bahnspannungsmessstelle 03 (vor Druckeinheit : vDE); 06 (nach Druckeinheit : nDE) durch eine geeignete Sensorik gemessen. Die Sensorik zur Ermittlung der Bahnspannung S1; S2 (S3) kann als Messwalze, als Tänzerwalze, oder aber auch als Leistungsmessung einer getriebenen Zuwalze sein.

Zusätzlich kann ein nach der Bearbeitungsstufe 04 auf die Bahn 08 gerichteter Feuchtesensor 14 vorgesehen sein.

Da beim Bedrucken eines Bedruckstoffes 08 an einer Stelle des Prozesses Flüssigkeit (zumindest in Form von Farbe) aufgebracht wird, ist die Kenntnis eines Maßes für die Empfindlichkeit gegenüber Feuchte von ganz besonderem Interesse. Dies kann durch mindestens zwei Messungen mit unterschiedlichem Feuchtegrad erfolgen. Vorzugsweise liegen diese beiden Messungen (falls lediglich zwei) weit auseinander und insbesondere nahe an den tatsächlich während des Prozesses vorliegenden Feuchten. Diese sind dann beispielsweise bei "trockenem", d. h. nicht extra befeuchtetem Bedruckstoff 08 (bei Umgebungsbedingungen wie 25°C und 50% relativer Luftfeuchtigkeit können das z. B.5 bis 10 Masse-% des Papiers sein) und bei der durch Bedrucken durch Farbe und/oder Feuchtmittel verursachten Feuchte.

In herkömmlicher Weise konnte der Drucker z. B. - um die Auswirkungen der Feuchteempfindlichkeit bzw. des Dehnungsverhaltens bei Start der Maschine in Grenzen zu halten - mit stationären Gerätschaften Messungen an Proben der zu bedruckenden Bahn durchführen, diese beispielsweise in Bezug auf das Dehnungsverhalten und/oder Feuchteempfindlichkeit klassifizieren (oder anhand seiner Erfahrung einschätzen), und dann entsprechende Voreinstellungen für die Bahnspannungen vor Druckbeginn anwählen. Bei bekanntem Papier konnte er dann ohne Messung wieder auf dieses Wissen zurückgreifen. Diese Messungen und Klassifizierungen können nun z. T. sehr subjektiv ausfallen, sind weder dazu geeignet den Prozess zu automatisieren, noch berücksichtigen sie zuverlässig die relevanten Druckbedingungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt nun zwar auch Erfahrungswerte und bekannte physikalische Zusammenhänge, um von beobachteten Kriterien auf die drucktechnischen Eigenschaften des Bedruckstoffes schließen zu können. Jedoch wird von beobachteten Veränderungen, die durch festgelegte Eingriffe/Verfahrensschritte im Bahnlauf verursacht werden, auf die drucktechnischen Eigenschaften des Bedruckstoffes geschlossen. Diese Eingriffe werden jedoch direkt in der Druckmaschine - z. B. nacheinander in einer fest vorgegebenen Reihenfolge - durchgeführt, wobei die messbaren Veränderungen im Bahnlauf (z. B. Bahnspannungen, Feuchtigkeit des Papiers und/oder Antriebsmomente der Förderelemente) erfasst werden. Hierbei ist es auch nicht wichtig, dass absolute physikalische Größen ermittelt werden, sondern lediglich, dass sich die Kenngrößen D; F zur relativen Charakterisierung des Dehnungsverhaltens und/oder der Feuchteempfindlichkeit eignen - im Extremfall beispielsweise unterscheidbar in "stark dehnbar" / "wenig dehnbar" oder vergleichbares für ersteres und/oder "feuchteempfindlich" /"feuchteunempfindlich" für das zweite Kriterium (Fig. 4).

Die Verfahrensweise zur Ermittlung relevanter Kenngrößen D; F direkt an der in der Maschine befindlichen Bahn 08 geschieht nun folgendermaßen:

Zu Beginn der Bestimmung werden Stellglieder 02; 07; 12 im Bahnlauf in einer vorteilhaften Variante auf neutrale Werte eingestellt (z. B. 35 daN/m Sollwertvorgabe für das Einzugswerk 02 zwischen Rollenwechsler 01 und Druckturm 04, z. B. ± 0,0 % oder einen definierten Startwert ΔV ₀ für die Voreilung ΔV (Antriebsoffset ΔV ₀ ) der Zugwalze 07 nach dem Druckturm 04, ggf. einer Trichtereinlaufwalze 12 und ggf. einer Falzzugwalze). Außerdem ist darauf zu achten, dass zu diesem Zeitpunkt Druck AB und Farbe bzw. Wasser AB sind sowie die Maschinengeschwindigkeit V auf einen vordefinierten Startwert V ₀ ungleich 0 eingestellt ist.

Grundsätzlich ist die Feststellung der Kenngrößen D; F auch beginnend bei einem beliebigen stationären, jedoch reproduzierbaren Betriebszustand als Startpunkt möglich. In diesem Fall sind beispielsweise der zu diesem Zeitpunkt eingenommene Antriebsoffset ΔV _T als Startpunkt ΔV ₀ und die zu diesem Zeitpunkt gemessenen Bahnspannungen S1; S2 (S3) als Startwerte S ₀₁ ggf.S ₀₂ und ggf. S ₀₃ zu betrachten.

1. Einfahren eines neutralen Grundzustandes oder eines stationären Zustandes

Ein erster Schritt zur Bestimmung der Materialeigenschaften stellt die Schaffung eines reproduzierbaren Grundzustandes dar, bei welchem die Bahnspannung S1 vor der Druckeinheit 04 einen fest definierten Wert, z. B. Startwert S ₀ (z.B. 25-45 daN/m, insbesondere ca. 35 daN/m) einnimmt und der Antriebsoffset ΔV der Zugelemente 07 (12), z. B. Zugwalze 07 und Trichtereinlaufwalze (12) auf ± 0 oder zumindest einen definierten Startwert ΔV ₀ eingestellt ist. Dies geschieht bei einer fest vorgegebenen Maschinengeschwindigkeit V ₀ .

Von diesem Grundzustand (oder dem o. g. reproduzierbaren Betriebszustand) aus ist es nun möglich, durch Veränderung einzelner Parameter Aussagen über die drucktechnischen Eigenschaften des Bedruckstoffes 08 zu treffen. Nicht alle Merkmale, die ermittelt werden, haben eine große Bedeutung für den Druckprozess, für die Ermittlung anderer Eigenschaften (optionale Verfahrensschritte) müssen Zusatzinformationen von einem überlagerten System beigestellt werden. Nachfolgende Eigenschaften werden im Hauptverfahren und in optionalen Verfahrensschritten ermitteln:

2. Detektieren von Lagerschäden und/oder Anomalien im Bahnlauf (optionaler Schritt)

Aus der Auswertung der Spannungen S1; S2 (S3), insbesondere Bahnspannungen S1; S2 (S3) und der Antriebsmomente der Zugelemente 02, 07 (12) lassen sich Aussagen über etwaige Lagerschäden oder andere Anomalien im Bahnlauf treffen. Dabei kann man davon ausgehen, dass im Regelfall die Bahnspannung S1; S2; S3, die im Einzugswerk 02 erzeugt wird, sich beim Grundzustand aus 1. (Druck-AB und ΔV ₀ ≈ 0) fortsetzt bis zur Bahnspannungsmessstelle 06, z. B. Messstelle 06 nach Druckeinheit (nDE). Minimale Abweichungen können sich aus der Bahnführung, der Trägheit der Leitwalzen und aus der Reibung ergeben, diese bewegen sich allerdings im Bereich von 1-2 daN/m. Treten größere Differenzen in den Spannungen S1; S2 (S3) auf, lässt dies einen Rückschluss auf eine Anomalie im Bahnlauf oder einen Lagerschaden, erhöhte Reibung oder sonstige Störungen im Antrieb zu und ist ein Anzeichen für den Drucker genauer zu prüfen.

Das Detektieren von Anomalien bringt im normalen Produktionslauf zwar keine Vorteile, im Fehlerfall jedoch kann die Ursache sehr schnell eingegrenzt werden, andernfalls wäre ein solcher Schaden nur über die Auswirkungen wie hohe Antriebsmomente der Zugelemente, ungewöhnliches Bahnspannungsverhalten und ggf. Passerabweichungen indizierbar.

3. Dehnung des trockenen Bedruckstoffes 08 aus der Spannungsänderung auf Grund einer Längenänderung

Um die Dehnung der trockenen Papierbahn 08 zu ermitteln, wird aus dem unter 1. beschriebenen Grundzustand heraus der Antriebsoffset ΔV der Zugwalze 07 um einen fest vorgegebenen Wert (z. B. Antriebsoffset ΔV von 0 auf 0,1 bis 0,5 %, insbesondere ca. 0,2 %) verändert und dabei die Auswirkung auf die Bahnspannung S2 in der Messstelle 06 nach Druckeinheit (nDE) beobachtet und/oder aufgezeichnet und einer Auswertung - z. B. in einer Auswerteroutine einer Auswerteeinheit 16, insbesondere Auswerteroutine 16 in einer Rechen- und/oder Speichereinheit - zugänglich gemacht.

Diese Veränderung dS2(ΔV) stellt ein Maß für die Dehnungscharakteristik dar, welche direkt als Kenngröße D für das Dehnungsverhalten weiter verwendet oder zu einer entsprechenden Kenngröße D weiterverarbeitet werden kann.

Prinzipiell ist in Weiterbildung auch eine Absolutangabe des Zusammenhanges zwischen Spannungsänderung und relativer Längenänderung möglich, falls Länge und Längenänderung bekannt sind. Eine Längenänderung der Papierbahn 08 korreliert dabei mit der Änderung der Umfangsgeschwindigkeit. Damit läst sich eine Aussage treffen über die Dehnung ε relativ zum aktuellen Papierweg. Dieser Zusammenhang gilt, solange man sich im linearen Teil des Spannungs-Dehnungs-Diagramms des Papiers bewegt und kann ebenfalls als Kenngröße D' verwendet oder zur Bildung Kenngröße D' herangezogen werden.

Nach der Bestimmung der Dehnung wird z. B. wieder der Grundzustand nach 1. eingefahren.

In einem alternativen (Teil-)Verfahren wird bei laufender Maschine und Druck AN (Farbe und Wasser allerdings AB) die Sollwertvorgabe für die Bahnspannung S1 (entspricht dem Sollwert für das Einzugswerk 02) um einen vorbestimmten Wert erhöht. Über die Veränderung der Bahnspannung S2 an der Messstelle 06 nach Druckeinheit (nDE) und über die Veränderung des Antriebsmomentes der Zugwalze 07 ist ein Rückschluss auf das Dehnungsverhalten der trockenen Papierbahn 08 möglich.

Für diese Ermittlung nach der zweiten Alternative zu 3. ist besonders die Kenntnis des Förderverhaltens der verwendeten Gummitücher von Vorteil. Dies kann dem Drucker oder dem System aus früheren Messungen unter Verwendung der selben oder der gleichen Gummitücher bekannt sein, oder aber die Ergebnisse aus dem nachfolgenden optionalen Schritt 5. werden späteren Auswertung und/oder zur Klassifizierung herangezogen.

4. Ermittlung eines absoluten Wertes für den E-Modul (optionaler Schritt)

Wenn Informationen über die absolute Papierbahnbreite und die Papierdicke vorliegen, sind auch Rückschlüsse auf den E-Modul im trockenen Zustand möglich.

Hierzu werden optional die unter 3. ermittelten Daten für die Spannungsänderung, die Wegstrecke zwischen den Klemmstellen Einzugwalze 02 und Zugwalze 07, die Längenänderung (aus der Geschwindigkeitsänderung) zusammen mit den o.g. Daten zur Dicke und Breite ausgewertet.

Die Daten zur Papierbahn 08 (Breite, Dicke) können aus einem übergeordneten Produktionsleitsystem, einem Planungssystem oder einem Leitsystem direkt, z. B. in eine Auswerteeinheit, übernommen werden oder auch durch das Bedienpersonal ermittelt, ausgelesen oder anhand der Rollendaten abgelesen und anschließend ausgewertet werden.

5. Förderverhalten der Gummitücher (optionaler Schritt)

Der Bahntransport und die resultierenden Bahnspannungen S1; S2; S3 vor und nach dem Druckturm 04 werden u.U. stark durch das Förderverhalten der die Druckstelle bildendenden Zylinder, insbesondere die elastischen Aufzüge (Gummitücher, Sleeves, Beschichtung) von Übertragungszylindern) beeinflusst. Die Kenntnis über das Förderverhalten ermöglicht die Wahl von Grundeinstellungen für Spannungen und/oder Antriebe, welche diese Effekte bereits berücksichtigen. Für die selbe Sorte Papier sind dann ggf. für unterschiedliche Aufzüge auch verschiedene Grundeinstellungen vorteilhaft.

Aus dem Grundzustand nach 1. wird das Druck-AN-Kommando für das erste Druckwerk gegeben und die Auswirkung auf die Bahnspannung S2 an der Messstelle 06 nach Druckeinheit (nDE) beobachtet. Danach werden sukzessive die weiteren Druckwerke dazu geschalten und dazwischen jeweils die Bahnspannung S2 gemessen und gespeichert. Daraus lassen sich qualitative und ggf. quantitative Aussagen über das Förderverhalten der verwendeten Gummitücher treffen. In vereinfachter Verfahrensweise können ggf. auch mehrere oder gar alle im Bahnweg befindlichen Druckstellen auf einmal angestellt werden. Wichtige Rahmenbedingung dabei ist, dass in allen Druckwerken im Bahnlauf gleiche oder zumindest ähnliche Gummitücher verwendet werden.

Das Förderverhalten der Aufzüge beeinflusst die Bahnspannung S1; S2, so dass bei positiv oder negativ fördernden Aufzügen nun ein Unterschied von den Bahnspannungsmessstellen 03; 06, z. B. Messstellen 03; 06, vor Druckeinheit (vDE) und nach Druckeinheit (nDE) besteht. Lediglich bei neutralen Aufzügen tritt dieser Effekt nicht oder nur unwesentlich auf.

Bei laufender Maschine werden somit die Bahnspannungsmesswerte und die Antriebsmomente erfasst. Danach wird auf Druck AN geschaltet. Verhalten sich die Gummitücher absolut neutral, wird an der Messstellen 06 nach Druckeinheit (nDE) keine Bahnspannungsveränderung zu beobachten sein. Verhalten sich die Gummitücher fördernd oder zurückhaltend, so wird die Bahnspannung S2 dort sinken bzw. ansteigen.

Die gewonnene Information über das Förderverhalten (positiv, neutral, negativ) oder ggf. auch mittels der Höhe der Spannungsdifferenzen über genauere quantitative Angaben können nun durch den Drucker oder ein ggf. überlagertes Bahnspannungsregelsystem zur Berücksichtigung bei der Einstellung von Grundwerten etc. verwendet werden.

6. Dehnung der produktionsfeuchten Papierbahn 08

Die Maschine befindet sich entweder, falls 5. durchgeführt wurde, im Zustand Druck AN, wie er nach 5. erreicht wurde, oder aber es werden nach 3. (1. Variante) oder 4. zunächst die im Bahnweg befindlichen und zum Drucken vorgesehenen Druckwerke angestellt. Anschließend wird das Feuchtmittel zugeschalten ("Wasser AN"). Durch "Wasser AN" laufen die Gummituch- und Plattenzylinder frei und der Bedruckstoff 08 kommt in Kontakt mit dem Feuchtwasser. Das aufgebrachte Wasser sorgt für eine Änderung der Dehnungseigenschaften des Bedruckstoffes 08 und somit eine Änderung der Spannung S2 nach dem Druckturm 04. Die Größe der Änderung kann in Zusammenhang mit der Anzahl der verwendeten Druckstellen zur Klassifizierung des Papiers in Bezug auf seine Feuchtigkeitsempfindlichkeit herangezogen werden. Vom Drucker, einer Auswerteeinheit 16 und/oder einem System zur Bahnspannungsregelung 18 können die ermittelten Werte für die Änderungen als solche (Spannungen) oder als abstrakte Kenngrößen F zur Klassierung des Bedruckstoffes 08 bezüglich ihrer Feuchteempfindlichkeit verwendet werden. In beiden Fällen sind die resultierenden Größen aussagekräftige Ergebnisse zur Kennzeichnung der Feuchteempfindlichkeit des Bedruckstoffes 08 (mit der vorliegenden Stärke und Breite). Zwar ist an dieser Stelle keine absolute, normierte Kennlinie ermittelbar, jedoch liegt die für den Druckprozess wichtige (relative) Information für die tatsächliche Produktion, Bahnführung und die vorliegenden Bedingungen vor.

Bei laufender Maschine mit Druck-AN und vorbestimmter Bahnspannung S1 am Einzugswerk 02 wird also Farbe und Wasser zugeschaltet. Über die Veränderung der Bahnspannung S1; S2 und des Antriebsmomentes der Zugwalze 02 wird das Dehnungsverhalten des Bedruckstoffes 08 im produktionsfeuchten Zustand ermittelt.

Für diese Ermittlung ist die Kenntnis des Förderverhaltens der verwendeten Gummitücher von Vorteil. Dies kann dem Drucker oder dem System aus früheren Messungen unter Verwendung der selben oder der gleichen Gummitücher bekannt sein, oder aber die Ergebnisse aus dem vorstehend optional genannten Schritt 5. werden zur Auswertung und/oder zur Klassifizierung herangezogen.

Ideal ist es, wenn bei dieser Ermittlung zusätzlich über Sensoren die Feuchtigkeit der trockenen und der feuchten Papierbahn 08 gemessen wird (siehe Schritt 7.).

7. Absolute Charakterisierung der Feuchtigkeitsempfindlichkeit (optionaler Schritt)

In einer Weiterbildung ist auf dem Bahnweg - insbesondere direkt nach der letzten Druckstelle - ein Feuchtesensor 14 angeordnet, mittels welchem zusätzlich zu Schritt 6. die absolute Feuchte des Papiers gemessen wird.

Mit dieser Methode lässt sich zwar nicht das absolute Dehnungsverhalten bei 5%, 10% und 15% etc. Feuchte ermitteln, dafür erhält man aber einen Wert, der für die tatsächlichen Produktionsbedingungen gültig ist. Durch diese Messung kann zusammen mit 6. eine Klassifizierung des Bedruckstoffes 08, basierend auf absolute Feuchten, erfolgen.

In einer Weiterbildung des Verfahrensschrittes 6. oder 7. wird nicht an allen Druckwerken gleichzeitig Farbe und Wasser an geschalten, sondern es wird Druckwerk für Druckwerk dazu geschalten. Dadurch kann man annähernd das Feuchtigkeitsverhalten des Bedruckstoffs 08 bei ca. 25 %, 50 %, 75 % und 100 % der Produktionsfeuchte bei hier 4-farben-Produktion ermitteln.

Die vorgenannten Teilverfahren 1, 3 und 6 bilden gemeinsam das erfindungsgemässe Verfahren zur Klassifizierung des verwendeten Bedruckstoffes 08. Die Teilverfahren 2, 4, 5 und/oder 7 bilden vorteilhafte Weiterbildungen des Gesamtverfahrens und tragen zur weiteren Verbessung und zu erhöhtem Komfort beim Bedienen der Maschine bei. Die Optionalität des Durchlaufens dieser Teilschritte ist in Fig. 2 durch strichlierte Linien angedeutet. Schritt 2. kann vor oder nach Schritt 3. durchlaufen werden und ist deshalb auf selber Höhe dargestellt. Schritt 7. kann nach dem Schritt 6., und Schritt 4 zumindest nach Schritt 3. durchlaufen werden. Der Drucker und/oder ein übergeordnetes Regelsystem kann auf der Basis der so gewonnenen Kenngrößen bzw. der bestimmten Klasse des Bedruckstoffes 08 auf der Grundlage seiner Erfahrung bzw. hinterlegten Regeln (Tabellen und/oder funktionale Zusammenhängen etc.) sinnvolle (Vor-)Einstellungen treffen und damit den Anfahrprozess und/oder die Druckqualität verbessern.

Da es möglich und in einer Weiterbildung vorgesehen ist, die Bestimmungsschritte sequenziell durch eine Steuerung anzustoßen und die Messwerte dabei automatisch zu erfassen, können die einzelnen Messschritte relativ schnell aufeinander folgen. Es kann vorteilhaft sein, die Sequenz von Messschritten in das normale Anlaufverhalten der Druckanlage mit zu integrieren. Eine andere Variante ist es, dem Drucker beim Start der Maschine die Wahl zu überlassen, ob er mit oder ohne dem genannten Verfahren zur Bestimmung der Materialeigenschaften starten will.

Die Auswertung der Messwerte kann sowohl durch Fuzzylogic als auch durch diskrete Logik erfolgen, wobei die gemessenen Veränderungen bei den verschiedenen Messschritten relativ zueinander betrachtet werden können aber auch mit Erfahrungswerten verglichen werden und durch Verknüpfung der Auswertungen mehrerer Messschritte Aussagen über die Eigenschaften des benutzten Bedruckstoffes 08 unter den aktuellen Produktionsbedingungen zulassen. Für eine weitergehende Auswertung kann auch die aktuelle Maschinenkonfiguration berücksichtigt werden.

Auch während der Produktion ist die Überprüfung der Materialeigenschaften möglich, wenn sich beispielsweise das Verhalten einer Papierbahn 08 nach einem Rollenwechsel auf abnormale Weise verändert (abgesehen vom bekannten Bahnspannungssprung bei der Klebung), ohne dass eines der Stellglieder 02; 07; 12 im Bahnlauf beeinflusst wurde. Hier kann man über das veränderte Bahnverhalten eine Aussage über die Materialeigenschaften der neuen Rolle gegenüber den Materialeigenschaften der alten Rolle treffen (z. B. dehnt sich weniger oder/und ist feuchtigkeitsempfindlicher etc.). Bei laufender Produktion kann allerdings nur eine relative Bewertung zu den Messwerten der ursprünglichen Bahn 08 stattfinden. Sollen absolute Aussagen getroffen werden, wird die Produktion unterbrochen und der gesamte bzw. der gewählte Messzyklus durchlaufen werden.

Bei einer Kopplung mit einem automatischen System zur Bahnspannungsregelung 18 ist sowohl bei o. g. Anfahrvorgängen als auch der genannten Unterbrechung eine automatische Korrektur von Stellgliedern 02; 07; 12 im Bahnlauf vorteilhaft um wieder stabile Produktionsbedingungen zu erhalten.

Über die Aussagen zu den Materialeigenschaften lassen sich Vorgaben für die Voreinstellung der Bahnspannung und anderer Produktionsparameter treffen. Um das System auch während des Betriebs noch zu optimieren, ist es in einer Weiterbildung dem Drucker möglich, die vom System erarbeiteten Vorgaben zu verändern. Die dann, aus Sicht des Druckers, optimale Maschineneinstellung ist in vorteilhafter Ausführung dieser Weiterbildung speicherbar, damit sie bei späteren Produktionen zur Auswertung bereit steht. Damit kann das System von der Erfahrung des Druckers lernen.

Die durch das Verfahren gewonnenen Kenngrößen bzw. -zahlen bzw. Klassifizierungen können in einer einfachsten Ausführung als reine, von den Messgeräten ausgegebenen/angezeigten (die Bahnspannungen und/oder elektrischen Leistungen repräsentierende) Größen dem Drucker bei der Klassifizierung des verwendeten Bedruckstoffes dienen, dem Drucker bereits als (vor)ausgewertete Kennzahlen oder bereits als festgestellte Klasse durch eine Auswerteeinheit an die Hand gegeben werden oder aber die Größen, Kennzahlen oder Klassen können zusätzlich hierzu oder statt dessen einem Bahnspannungsregelungssystem zugeführt werde, welches diese Informationen in seinen Regelprozess - beispielsweise durch Bestimmung von Voreinstellwerten, von Maximal und/oder minimal zulässigen Werten, Ermittlung von Reglerparameter und/oder der Festlegung von erlaubten Steigungen im dynamischen Regelverhalten - integriert.

Im folgenden wird eine Verarbeitung der nach 3. ermittelten Kennzahl D; D' durch eine Auswerteeinheit 16 und ggf. eine manuelle oder automatische Bahnspannungsregelung 18 dargelegt, welche als vereinfachte Variante grundsätzlich ohne Einbeziehung des unter 6. erläuterten Feuchteeinfusses möglich, jedoch vorteilhaft wie unten beschrieben unter Berücksichtigung der Feuchteempfindlichkeit von besonderem Vorteil ist:

In der Auswerteeinheit 16 kann vorteilhaft ein Zusammenhang hinterlegt sein (z. B. als Wertebereiche eingeteilt in diskrete Klassen oder Wertebereiche einer Tabelle oder abschnittsweise definierte Funktionen), in welcher die ermittelte Kenngröße D; D' für das Dehnungsverhalten einer bestimmten Papiereigenschaft zugewiesen wird (exemplarisch in Fig. 4a)). In Fig. 4 sind beispielhaft lediglich zwei diskrete Wertebereiche [d ₁ ...x[ und [x...[ bzw. [f ₁ ...y[ und [y...[ zur Klassifikation vorgesehen; dies ist jedoch beliebig - ggf. sogar bis hin zum stetigen funktionalen Zusammenhang - verfeinerbar. Weiter ist in vorteilhafter Ausführung jeder Klasse definierter Papiereigenschaft zumindest ein vorgeschlagener Voreinstellwert (Sollwert Soll _x ) für die Spannung S1 oder/und S3 und/oder eine einzuhaltende Differenz ΔS zwischen S3 und S1 hinterlegt (ähnlich der Fig. 4c), jedoch ggf. ohne Abhängigkeit von F). In Abwandlung kann auch direkt (ohne Klassenbildung) ein funktionaler Zusammenhang zwischen Kenngröße D; D' und Voreinstellwert Soll _x vorgesehen sein.

In manueller Ausführung der weiteren Verfahrensweise kann dieser Voreinstellwert Soll _x für die Bahnspannung S1 ₀ ; S3 ₀ bzw. Differenz ΔS vom Drucker wahrgenommen und manuell, beispielsweise am Leitstand, als Sollwert vorgegeben werden. Der Voreinstellwert Soll _x kann jedoch auch direkt an den Regelkreis des betreffenden Stellgliedes 02; (07); 12 als Sollwertvorgabe übermittelt werden. Bei Vorliegen eines Systems zur automatischen Bahnspannungsregelung 18 wird der entsprechende Voreinstellwert Soll _x für die Spannung S1; S2; S3 bzw. Differenz ΔS nun als Sollwertvorgabe in die Bahnspannungsregelung 18 überführt.

Die Auswerteeinheit 16 kann als selbstständiges Bauteil wie in Fig. 1 dargestellt, oder aber als selbständiger Prozess oder Teilprozess in einer Maschinensteuerung 17 bzw. einem Leitstand bzw. Leitstandsrechner 17 oder, bei Vorliegen einer Bahnspannungsregelung 18, auch als ein zusätzlicher Teilprozess dieser Bahnspannungsregelung 18 ausgebildet sein (strichliert). Im dargestellten Fall ist zwischen Leitstandsrechner 17 und der Auswerteeinheit 16 (als Prozess oder baulich getrennt) eine Schnittstelle vorgesehen, über welche die Messwerte (Spannungen und/oder Voreilungen und/oder Feuchtigkeit etc.) und ggf. andere Informationen (Produktionsart und/oder Bedruckstoff und/oder Gummituch und/oder Farbart etc.) der Auswerteroutine der Auswerteeinheit 16 zur Verfügung gestellt werden. Auch ist zwischen Auswerteeinheit 16 (als Prozess oder baulich getrennt) und Bahnspannungsregelung 18 eine Schnittstelle vorgesehen, über welche die Sollwertvorgaben für die Bahnspannung S1; S2; S3 übergeben, und ggf. Messwerte für die Spannungen vom Leitstandsrechner 17 her durchgereicht werden. Bei automatischer Bahnspannungsregelung 18 wirkt deren Ausgang auf die Stellglieder 02; 07; 12, insbesondere 02 und 12.

Das zur Schnittstelle bzw. der prozessualen und/oder baulichen Ausbildung der Auswerteeinheit 16 kann auch für einen oder mehrere der unter den übrigen geschilderten Teilverfahren angewandt sein.

Vorteilhafter Weise wird zur Ermittlung geeigneter Voreinstellwerte zusätzlich zur Kenngröße D; D' aus 3. die nach 6. ermittelte Kenngröße F für die Feuchteempfindlichkeit herangezogen.

Hierbei sind zusätzlich zu den Zusammenhängen zwischen der Kenngröße D und der Papiereigenschaft und/oder dem geeigneten Voreinstellwert auch Zusammenhänge zwischen der Kenngröße F und der Papiereigenschaft sowie ein Zusammenhang geeigneter Sollwerte Soll ₁ .... Soll ₄ etc. und einer Kombination der Kenngrößen D; D'; F vorgesehen. Bei Kenntnis des Dehnungsverhaltens D; D' und der Feuchteempfindlichkeit F kann nun der geeignete Sollwert bzw. geeignete Sollwerte für die Spannung S1; S3 (ggf. S2) oder die Differenz ΔS ermittelt und weiterverarbeitet werden (Beispielhaft in Fig. 4c)). Dies geschieht wie oben für D; D' beschrieben beispielsweise durch Wahrnehmung und manuelle Vorgabe durch den Drucker oder als Steuerbefehl (Sollwertvorgabe) an den Regelkreis der betreffenden Stellglieder 02; 07; 12 (des betreffenden Stellgliedes) oder vorteilhaft im automatischen System durch Übergabe an die Bahnspannungsregelung 18.

Die als Kenngröße D; D' bzw. F bezeichneten Größen können ebenso stellvertretend für andere, das Dehnungsverhalten bzw. Feuchteempfindlichkeit charakterisierende Informationen D; D' bzw. F verstanden werden.

Bezugszeichenliste

01

Rollenwechsler

02

Zugelemente, Einzugswerk, Stellglied

03

Messstelle, Bahnspannungsmessstelle vor Druckeinheit (vDE)

04

Druckeinheit, Druckturm, Bearbeitungsstufe

05

-

06

Messstelle, Bahnspannungsmessstelle nach Druckeinheit (nDE)

07

Zugelemente, Zugwalze, Stellglied

08

Bedruckstoff, Bedruckstoffbahn, Papierbahn

09

Oberbau, Wendedeck

10

-

11

Bahnspannungsmessstelle vor Trichtereinlauf (vTE), Messstelle

12

Zugelemente, Trichtereinlaufwalze, Stellglied

13

Falzeinrichtung

14

Feuchtesensor

15

-

16

Auswerteeinheit, Auswerteroutine

17

Maschinensteuerung, Leitstand, Leitstandsrechner

18

Bahnspannungsregelung

D

Kenngröße, Maß bzw. Information für Dehnungsverhalten

F

Kenngröße, Maß bzw. Information für Feuchteempfindlichkeit

S1

Spannung,Bahnspannung

S2

Spannung,Bahnspannung

S3

Spannung,Bahnspannung

Soll _i

Sollwert, Voreinstellwert (hier: i= x oder 1 bis 4)

[d ₁ ...x[, [x...[

Wertebereiche zur Klassifikation, Dehnungsverhalten

[f ₁ ...y[, [y...[

Wertebereiche zur Klassifikation, Feuchteempfindlichkeit