DE102006060465B4

DE102006060465B4 - Rotationsdruckmaschine und Verfahren zum Einstellen einer Walze derselben

Info

Publication number: DE102006060465B4
Application number: DE200610060465
Authority: DE
Inventors: Gordon Whitelaw; Georg Dr. Grautoff; Andreas Kückelmann
Original assignee: Fischer and Krecke GmbH and Co KG
Current assignee: Bobst Bielefeld GmbH
Priority date: 2006-12-19
Filing date: 2006-12-19
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2026-12-20
Also published as: DE102006060465A1

Abstract

Druckmaschine (10) mit einer Walze (12, 16, 18) und einer Abtastausrüstung (116, 118, 120, 122), die dazu eingerichtet ist, eine Umfangsfläche der Walze (12, 16, 18) abzutasten, während die Walze (12, 16, 18) in der Druckmaschine (10) rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastausrüstung (116, 118, 120, 122) mindestens zwei winkelversetzte Abtastköpfe (114) zur Bestimmung einer Lage einer Drehachse der Walze (12, 16, 18) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mit einer Walze und einer Abtastausrüstung, die dazu eingerichtet ist, die Umfangsfläche der Walze abzutasten, während die Walze in der Druckmaschine rotiert, sowie Verfahren zum Einstellen einer Walze und zur Steuerung des Oberflächenprofils eines Zentralzylinders einer solchen Druckmaschine.
Die einzustellende Walze kann z. B. ein Druckzylinder oder eine Druckzylinderhülse (Sleeve) in einer Flexodruckmaschine, einer Tiefdruckmaschine oder einer Offsetdruckmaschine sein, oder etwa eine Rasterwalze in einer Flexodruckmaschine. Ein Parameter, der für eine solche Walze eingestellt werden muß, kann die Kraft oder der Druck sein, mit der oder mit dem die Umfangsfläche der Walze radial gegen ein anderes Bauteil der Druckmaschine angestellt wird, z. B. gegen einen Gegendruckzylinder, wenn die einzustellende Walze ein Druckzylinder ist, oder gegen einen Druckzylinder, wenn die einzustellende Walze eine Rasterwalze ist. Dieser Druckparameter kann für die beiden entgegengesetzten Seiten der Druckmaschine, die als Antriebsseite und Bedienungsseite bezeichnet werden, individuell definiert sein. Zumindest im Fall eines Druckzylinders werden die einzustellenden Parameter typischerweise auch das Längsregister und das Seitenregister umfassen.
In einer herkömmlichen Druckmaschine erfolgt die Einstellung dieser Parameter elektronisch durch geeignete Ansteuerung von Aktoren oder Servomotoren. Nichtsdestoweniger ist noch ein menschlicher Eingriff erforderlich, um das Resultat der Einstelloperation durch visuelle Inspektion des gedruckten Bildes zu bewerten und um Befehle zur Korrektur der Einstellungen einzugeben. Die Einstelloperation erfolgt gewöhnlich in einer Andruckphase, wenn eine neue Walze oder ein neuer Walzensatz in der Druckmaschine montiert worden ist und die Maschine gestartet wurde, um Bilder auf eine Bedruckstoffbahn zu drucken. Folglich wird eine beträchtliche Menge an Makulatur produziert, bevor die Einstelloperation abgeschlossen ist und eine zufriedenstellende Qualität der gedruckten Bilder erreicht ist. In einer modernen Hochgeschwindigkeits-Druckmaschine kann die Menge der in dieser Weise in dem Einstellprozeß nach dem Prinzip von Versuch und Irrtum produzierten Makulatur sehr groß werden und etwa 600 m oder mehr je Drucklauf betra gen. Dies bedeutet nicht nur eine Verschwendung von Bedruckstoffmaterial, sondern auch einen Zeitverlust und damit eine beträchtliche Verminderung der Produktivität der Druckmaschine, insbesondere wenn die mit einem gegebenen Walzensatz ausgeführten Druckläufe verhältnismäßig kurz sind.
Es sind verschiedene Ansätze verfolgt worden, die Einstellung oder Anstellung der Walzen einer Druckmaschine hinsichtlich Längsregister, Seitenregister und Druck zu beschleunigen und zu automatisieren. Zum Beispiel beschreibt EP 1 249 346 B1 ein System und Verfahren zur automatischen Druckstellung, bei dem die visuelle Inspektion der gedruckten Bilder mit dem menschlichen Auge durch eine elektronische Bilderkennung und eine automatische Regelung der Druckeinstellungen auf der Grundlage dieser Bilderkennung ersetzt wird. Dennoch erfordert die Einstellprozedur eine beträchtliche Zeit und führt damit zur Produktion von Makulatur.
Eine Druckmaschine der eingangs genannten Art ist aus CH 472 974 B und in ähnlicher Form aus DE 199 49 951 A1 und DE 10 2004 044 751 A1 bekannt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Druckmaschine und ein Verfahren anzugeben, daß es erlaubt, die Produktion von Makulatur und die für den Einstellprozeß in der Andruckphase eines Drucklaufes benötigte Zeit zu eliminieren oder zumindest zu verringern und/oder die Druckqualität zu verbessern.
Diese Aufgabe wird mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen
Die Druckmaschine gemäß der Erfindung hat den besonderen Vorteil, daß es möglich ist, nicht nur die geometrische Gestalt der Walzenoberfläche und das darauf gebildete Druckmuster zu detektieren, sondern auch die genaue Position der Drehachse der Walze relativ zu anderen Komponenten der Druckmaschine, einschließlich anderer Walzen wie etwa eines zentralen Gegendruckzylinders (Zentralzylinder, im folgenden ”CI” für Central Impression cylinder). Auf diese Weise können Fehler, die durch ein etwaiges Spiel in den Walzenlagerungen, aus der Steifigkeit des Maschinengestells und dergleichen resultieren, umgehend kompensiert werden. Dieses Konzept ist deshalb besonders leistungsfähig, weil, wenn der Abtastprozeß bei laufender Druckmaschine ausgeführt oder fortgesetzt wird und somit die Lager und das Maschinengestell Kräften ausgesetzt sind, mit denen die verschiedenen Walzen gegeneinander angedrückt werden, ein etwaiger Verzug, der durch diese Kräfte verursacht wird, in Echtzeit detektiert und kompensiert werden kann. Dies gilt nicht nur für Druckzylinder, sondern auch für Rasterwalzen oder für Presseure beim Tiefdruck und dergleichen. Es ist sogar möglich, die Oberfläche des CI abzutasten, um die genaue Lage der Rotationsachse desselben zu detektieren.
Gemäß einer Weiterentwicklung dieses Ansatzes kann der CI auch aktive Elemente enthalten, die dazu benutzt werden können, die genaue Gestalt der Umfangsfläche des CI zu kontrollieren. Wenn dann z. B. festgestellt wird, daß die Umfangsfläche eines Druckzylinders eine gewisse Balligkeit oder, allgemeiner, einen über die Länge des Zylinders variierenden Durchmesser aufweist, können die aktiven Elemente dazu benutzt werden, die Gestalt der Umfangsfläche des CI so zu modifizieren, daß eine perfekte Anpassung der Oberflächen an dem zwischen diesen Zylindern gebildeten Spalt erreicht wird. Die relevanten Kontrollparameter für die aktiven Elemente im CI können wiederum auf den Chip des Druckzylinders gespeichert werden, so daß die passenden Einstellungen für die aktiven Elemente reproduziert werden können, wenn derselbe Druckzylinder das nächste Mal verwendet wird.
In einer herkömmlichen Druckmaschine wird die Umfangsfläche des CI mit Hilfe von Wasser, das in einem Mantel des Zylinders zirkuliert, temperaturgeregelt. Dann kann die Balligkeit des CI modifiziert werden, indem die Temperatur des Wassers in dem Mantel und damit die Wärmeausdehnung gesteuert wird. Der Wassermantel kann auch auf der Länge des CI segmentiert sein, so daß die Temperatur und die Wärmeausdehnung für jedes Segment individuell gesteuert werden können. Als eine Alternative kann die Umfangswand des CI auch mit einer Heizung oder mit mehreren Heizsegmenten ausgerüstet sein, die direkt die Temperatur und damit die Wärmeausdehnung steuern.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert, in denen zeigen.
1 eine schematische Ansicht einer Rotationsdruckmaschine und eines zugehörigen Vorbereitungsgestells;
2 einen schematischen waagerechten Schnitt durch wesentliche Teile eines einzelnen Farbdecks in der Druckmaschine nach 1;
3 ein Vorbereitungsgestell gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung;
4 bis 7 Teil-Querschnitte von Druckzylindern, die in unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden;
8 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
9 ein Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
10 ein Blockdiagramm zusätzlicher Verfahrensschritte, die nach dem Beginn des Drucklaufes ausgeführt werden können;
11 und 12 schematische Ansichten wesentlicher Teile einer Druckmaschine, die zur Ausführung eines Verfahrens gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung geeignet ist;
13 ein Blockdiagramm des Verfahrens, das mit der Druckmaschine nach 11 und 12 ausgeführt wird;
14 eine teilweise aufgeschnittene schematische Ansicht eines CI und eines Druckzylinders gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
15 eine teilweise aufgeschnittene schematische Ansicht eines CI und eines Druckzylinders gemäß einer anderen Ausführungsform.
Als ein Beispiel für eine Druckmaschine, bei der Erfindung anwendbar ist, zeigt 1 eine bekannte Flexodruckmaschine 10 mit einem zentralen Gegendruckzylinder (CI) 12 und zehn Farbdecks A–J, die um den Umfang des CI 12 herum angeordnet sind. Jedes Farbdeck A–J weist ein Gestell 14 auf, in dem eine Rasterwalze 16 und ein Druckzylinder 18 drehbar und einstellbar gelagert sind. Wie allgemein bekannt ist, wird die Rasterwalze 16 mit Hilfe eines Einfärbungssystems und/oder einer Kammerrakel (nicht gezeigt) eingefärbt, und sie kann gegen den Druckzylinder 18 angestellt werden, so daß die Farbe auf die Umfangsfläche des Druckzylinders 18 übertragen wird, der ein Druckmuster trägt.
Eine Bahn 20 eines Bedruckstoffs läuft um den Umfang des CI 12 und bewegt sich somit an jedem der Farbdecks A–J vorbei, wenn der CI 12 rotiert.
In 1 sind die Farbdecks A–E im aktiven Zustand gezeigt. In diesem Zustand werden die Rasterwalzen 16 und die Druckzylinder 18 so angetrieben, daß sie mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotieren, die mit derjenigen des CI 12 identisch ist, und der Druckzylinder 18 ist gegen die Bahn 20 auf der Umfangsfläche des CI 12 angestellt, so daß ein Bild, das den jeweiligen Druckmustern entspricht, auf die Bahn 20 gedruckt wird. Jedes der Farbdecks A–E arbeitet mit einer bestimmten Farbe, so daß entsprechende Farbauszugsbilder eines gedruckten Bildes auf der Bahn 20 überlagert werden, wenn sie durch die Spalte zwischen dem CI 12 und den verschiedenen Druckzylindern 18 der aufeinanderfolgenden Farbdecks A–E hindurchläuft. Es ist ein besonderer Vorteil einer Druckmaschine 10 mit einer CI-Architektur, wie sie in 1 gezeigt ist, daß das Farbregister der von den verschiedenen Farbdecks E–J erzeugten Farbauszugsbilder zuverlässig eingehalten werden kann, weil die Bahn 20 stabil auf einem einzigen Element, nämlich dem CI 12 abgestützt ist.
In dem in 1 gezeigten Zustand sind die übrigen fünf Farbdecks F–J nicht aktiv, und ihre Druckzylinder 18 sind von der Bahn 20 abgestellt. Während die Druckmaschine läuft, können diese Farbdecks F–J für einen nachfolgenden Druckauftrag vorbereitet werden, indem die Druckzylinder 18 und ggf. auch die Rasterwalzen 16 ausgewechselt werden. Wie in 1 beispielhaft für das Farbdeck F dargestellt ist, wurde ein Schutzschild 22 in eine Position zwischen dem CI 12 und dem Druckzylinder 18 dieses Farbdecks F gebracht, und zusätzliche Schutzschilde (nicht gezeigt) sind an den Seiten der Maschine 10 befestigt, so daß das Bedienungspersonal ohne die Gefahr von Verletzungen oder Schäden, die durch direkte Berührung des rotierenden CI 12 verursacht werden könnten, Zugang zu dem Farbdeck F hat. Obgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, sind ähnliche Schutzschilde auch für jedes der anderen Farbdecks A–E, G–J vorgesehen.
In 1 ist außerdem schematisch eine Frontansicht eines sogenannten Mounters 24 gezeigt, d. h., eines Gestells, das dazu verwendet wird, einen Druckzylinder 18 vorzubereiten, bevor dieser in einem der Farbdecks A–J, z. B. dem Farbdeck F montiert wird. Im gezeigten Beispiel wird angenommen, daß der Druckzylinder 18 von einem Typ ist, der eine oder mehrere Druckplatten 26 trägt, die auf ihrer äußeren Umfangsfläche ein Druckmuster tragen. Der Mounter 24 wird insbesondere dazu benutzt, die Druckplatten 26 beispielsweise mit Hilfe eines Klebers auf dem Druckzylinder 18 zu montieren.
Der Mounter 24 hat einen Sockel 28 und zwei lösbare Lager 30, in denen die entgegengesetzten Enden des Druckzylinders 18 drehbar gelagert sind. Als eine Alternative kann der Mounter ein verstellbares Lager und einen ausgedehnten Sockel aufweisen, so daß mit Montagedornen mit unterschiedlichen Durchmessern gearbeitet werden kann. Ein Antriebsmotor 32 ist so angeordnet, daß er an den Druckzylinder 18 gekoppelt werden kann, um diesen zu drehen, und ein Codierer 34 ist an den Antriebsmotor 32 gekoppelt, um die Winkelstellung des Druckzylinders 18 zu detektieren.
Eine Referenzmarke 36, z. B. ein Magnet, ist in den Umfang des Druckzylinders 18 eingebettet, und ein Detektor 38, der in der Lage ist, die Referenzmarke 36 zu detektieren, ist an dem Sockel 28 in einer Position angeordnet, die der axialen Position der Referenzmarke 36 entspricht. Der Detektor 38 kann z. B. ein dreiachsiger Hall-Detektor sein, der in der Lage ist, die Position der Referenzmarke 36 präzise in einem dreidimensionalen Koordinatensystem mit den Achsen X (senkrecht zur Zeichenebene in 1), Y (parallel zur Drehachse des Druckzylinders 18) und Z (vertikal in 1) zu messen.
Wenn der Druckzylinder 18 in die in 1 gezeigte Position gedreht wird, in der die Referenzmarke 36 dem Detektor 38 zugewandt ist, mißt der Detektor 38 einen Versatz der Referenzmarke 36 relativ zu dem Detektor 38 in Y-Richtung sowie einen Versatz in X-Richtung. Dieser Versatz in X-Richtung wird durch die Winkelstellung des Druckzylinders 18 bestimmt. Somit ist es selbst dann, wenn die Referenzmarke 36 nicht exakt mit dem Detektor 38 ausge richtet ist, möglich, eine wohldefinierte Y-Position und eine wohldefinierte Winkelstellung (φ) zu bestimmen, die als ein Referenzpunkt zur Definition eines zylindrischen φ-Y-R-Koordinatensystems dienen können, das in Bezug auf den Druckzylinder 18 festliegt (die R-Koordinate ist dann der Abstand eines Punktes von der Drehachse des Druckzylinders 18, die durch die Lager 30 definiert wird). Die Positionsdaten, die diesen Referenzpunkt definieren, werden in einer Steuereinheit 40 des Mounters 24 gespeichert.
Es ist zu bemerken, daß die mit dem Detektor 38 gemessene Z-Koordinate der Referenzmarke 36 in den weiteren Arbeitsschritten nicht benötigt wird, aber dazu dient, etwaige Mehrdeutigkeiten oder Fehler in den Detektionssignalen zu beseitigen, die die X- und Y-Positionen der Referenzmarke 36 angeben.
Der Mounter 24 weist weiterhin eine Schiene 42 auf, die fest auf dem Sockel 28 montiert ist und sich längs der äußeren Umfangsfläche des Druckzylinders 18 in Y-Richtung erstreckt. Ein Laserkopf 44 ist auf der Schiene 42 geführt und kann zu einer hin- und hergehenden Bewegung längs der Schiene 42 angetrieben werden, um die Oberfläche des Druckzylinders 18 und insbesondere die Oberflächen der Druckplatten 26 abzutasten. Die Schiene 42 enthält weiterhin einen Linearcodierer, der die Y-Position des Laserkopfes 44 detektiert und an die Steuereinheit 40 meldet. Wenn der Druckzylinder 18 gedreht wird, zählt der Codierer 34 die Winkelinkremente und meldet sie an die Steuereinheit 40, so daß die Steuereinheit 40 jederzeit die φ- und Y-Koordinaten des Laserkopfes 44 in dem zylindrischen Koordinatensystem bestimmen kann, das an die Referenzmarke 36 des Druckzylinders 18 gekoppelt ist.
Der Laserkopf 44 verwendet Laser-Triangulation und/oder Laser-Interferometrie zur Messung der Höhe des Oberflächenpunktes des Druckzylinders 18 (oder der Druckplatte 26), der sich direkt unter der aktuellen Position des Laserkopfes 44 befindet. Die in dieser Weise bestimmte Höhe kann durch die R-Koordinate in dem zylindrischen Koordinatensystem ausgedrückt werden. Durch Drehen des Druckzylinders 18 und Bewegen des Laserkopfes 44 längs der Schiene 42 ist es somit möglich, die gesamte Umfangsfläche des Druckzylinders 18 abzutasten und ein Höhenprofil oder eine Topographie mit hoher Genauigkeit aufzunehmen, z. B. mit einer Genauigkeit von 1 bis 2 μm. Zu diesem Zweck kann die Y-Achse des Mounters 24 kalibriert sein, um inhärente Positionsabweichungen der Schiene 42 zu kartieren, die dann in der Steuer einheit 40 mit den Meßwerten des Laserkopfes 44 kombiniert werden, um eine genauere Topographie zu gewinnen.
Auf diese Weise kann in der Steuereinheit 40 die exakte geometrische Gestalt des Druckzylinders 18 (einschließlich der Druckplatten) mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Insbesondere ist es möglich zu detektieren, ob die Oberfläche des Druckzylinders 18 einen kreisförmigen oder eher einen leicht elliptischen Querschnitt hat. Wenn ein elliptischer Querschnitt des Zylinders 18 festgestellt wird, kann der Azimutwinkel der großen Achse der Ellipse bestimmt werden. Ebenso ist es auch dann, wenn der Querschnitt der Oberfläche des Druckzylinders 18 ein perfekter Kreis ist, möglich, zu detektieren, ob der Mittelpunkt dieses Kreises mit der durch die Lager 30 definierten Drehachse zusammenfällt. Wenn dies nicht der Fall ist, kann das Ausmaß der Abweichung und ihre Winkelrichtung ebenfalls detektiert und aufgezeichnet werden. Im Prinzip kann all dies für jede Y-Position längs des Druckzylinders 18 geschehen. Außerdem ist es möglich zu detektieren, ob der Durchmesser des Druckzylinders 18 in Y-Richtung variiert. Zum Beispiel kann festgestellt werden, ob der Druckzylinder 18 eine gewisse Konizität aufweist, d. h., ob sein Durchmesser vom einen Ende zum anderen leicht zunimmt. Ähnlich kann detektiert werden, ob der Druckzylinder 18 sich im zentralen Bereich nach außen (positive Balligkeit) oder nach innen (negative Balligkeit) wölbt. Zusammenfassend ist es möglich, eine Anzahl von Parametern aufzunehmen, die den mittleren Durchmesser des Druckzylinders 18 sowie etwaige Abweichungen der Form der Umfangsfläche des Druckzylinders von einer perfekt zylindrischen Form angeben. Zudem ist der Laserkopf 44 auch in der Lage, die Ränder der Druckplatten 26 zu detektieren und auch das Druckmuster, das durch die erhöhten (druckenden) und vertieften (nicht druckenden) Teile der Oberfläche der Druckplatten 26 definiert wird, zu ”lesen”.
Wenn die Druckplatten 26 an dem Druckzylinder 18 angebracht und daran befestigt sind, können die vom Laserkopf 44 aufgenommenen Topographiedaten wahlweise dazu benutzt werden, eine etwaige Schräglage in der Position der Druckplatten 26 relativ zur Y-Achse zu überprüfen und ggf. zu korrigieren, so daß es möglich ist, die Druckplatten 26 in perfekt ausgerichteten Positionen zu montieren.
Andererseits können für die Y- und φ-Positionen der Druckplatten 26 beträchtliche Montagetoleranzen zugelassen werden, obgleich diese Positionen einen Einfluß auf das Seitenregister und das Längsregister des zu druckenden Bildes haben. Der Grund besteht darin, daß mögliche Abweichungen von den Sollpositionen mit Hilfe des Laserkopfes 44 mit hoher Genauigkeit detektiert und dann in einem späteren Stadium kompensiert werden können, wenn der Druckzylinder 18 in der Druckmaschine 10 montiert worden ist.
Wenn der Druckzylinder 18 im Mounter 24 abgetastet worden ist, wird er aus dem Mounter 24 entfernt, so daß er in eines der Farbdecks A–J der Druckmaschine 10 eingesetzt werden kann. Wenn der Druckzylinder 18, der aus dem Mounter 24 entfernt wurde, z. B. den Druckzylinder 18 im Farbdeck F ersetzen soll, so werden die mit Hilfe des Laserkopfes 44 detektierten und in der Steuereinheit 40 gespeicherten Topographiedaten über irgendeinen geeigneten Kommunikationskanal 48 an eine Einstell-Steuereinheit 50 dieses Farbdecks übermittelt.
Wie weiter in 1 gezeigt ist, enthält jedes Farbdeck einen Detektor 52 zur Detektion der Referenzmarke 36 des in diesem Farbdeck montierten Druckzylinders. Durch Detektion der Position der Referenzmarke 36 mit dem Detektor 52, nachdem der Druckzylinder in dem Farbdeck F montiert worden ist, ist es somit möglich, die vom Mounter 24 erhaltenen Topographiedaten in ein lokales Koordinatensystem des Farbdecks F zu transformieren. Dann kann die Position des Druckzylinders 18 in dem Farbdeck F auf der Grundlage dieser Daten eingestellt werden, wie nun im Zusammenhang mit 2 erläutert werden soll.
2 zeigt nur einen Teil des Umfangs des CI 12 sowie gewisse Teile des Farbdecks F, die dazu dienen, den Druckzylinder 18 drehbar und einstellbar zu lagern. Diese Teile des Farbdecks F umfassen stationäre Gestellelemente 56, 58 auf der Antriebsseite und der Bedienungsseite der Druckmaschine 10. Das Gestellelement 58 auf der Bedienungsseite hat ein Fenster 60, durch das, wenn der Druckzylinder 18 ausgewechselt werden soll, der alte Druckzylinder 18 entfernt und der neue eingeschoben wird. In der Praxis kann es zweckmäßig sein, statt den gesamten Druckzylinder 18 auszuwechseln, nur ein Druckzylindersleeve auszuwechseln, das, wie im Stand der Technik be kannt ist, mit Hilfe eines Luftkissens auf einen Zylinderkern aufgeschoben wird.
Das Gestellelement 58 trägt ein lösbares und entfernbares Lager 62, das ein Ende des Druckzylinders 18 lagert. Dieses Lager 62 ist entlang einer Führungsschiene 64 auf den CI 12 zu und von diesem weg verschiebbar, und ein Servomotor oder Aktor 66 ist dazu vorgesehen, das Lager 62 in kontrollierter Weise längs der Führungsschiene 64 zu bewegen.
Das Gestellelement 56 auf der Antriebsseite der Druckmaschine hat einen ähnlichen Aufbau und bildet eine Führungsschiene 68 und trägt ein Lager 70 und einen Servomotor oder Aktor 72. Hier erstreckt sich jedoch eine Achse 74 des Druckzylinders durch ein Fenster des Gestellelements 56 und ist über eine Kupplung 78 mit einer Ausgangswelle eines Antriebsmotors 76 verbunden. Der Antriebsmotor 76 ist auf einer Konsole 80 montiert, die längs des Gestellelements 56 verschiebbar ist, so daß der Antriebsmotor 76 der durch den Aktor 72 gesteuerten Bewegung des Lagers 70 folgen kann. So kann die Position des Druckzylinders 18 relativ zu dem CI 12 längs einer Achse X' (definiert durch die Führungsschienen 64, 68) für jede Seite des Druckzylinders 18 individuell eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Druck einzustellen, mit dem der Druckzylinder 18 auf die Bahn 20 auf dem CI 12 drückt, und auch eine etwaige Konizität des Druckzylinders 18 zu kompensieren.
Die Achse 74 des Druckzylinders 18 ist in den Lagern 62, 70 axial (in der Richtung einer Achse Y') verschiebbar, und der Antriebsmotor 76 weist einen integrierten Seitenregister-Aktor 76' zum Verschieben des Druckzylinders in Richtung der Achse Y auf.
Weiterhin enthält der Antriebsmotor 76 einen Codierer 82 zur hochpräzisen Überwachung der Winkelstellung des Druckzylinders 18.
Der Detektor 52, der einen ähnlichen Aufbau wie der Detektor 38 im Mounter 24 aufweist, ist auf einer Konsole 84 angeordnet, die vom Gestellelement 56 vorspringt. So wird der Detektor 52 in einer Position gehalten, in der er der Referenzmarke 36 auf dem Druckzylinder 18 zugewandt sein kann, und er kann zurückziehbar sein, so daß seine Position an unterschiedliche Zylinder größen angepaßt werden kann. Als eine Alternative kann der Detektor 52 so angeordnet sein, daß er in der Richtung Y in eine feste Position in der Bewegungsbahn des Druckzylinders 18 bewegbar ist. Der Druckzylinder 18 wird dann um einen von seinem Durchmesser abhängigen Weg längs der Achse X' bewegt, bis der Detektor 52 die Referenzmarke 36 lesen kann. Der Detektor 52 wird dann zurückgezogen, um eine Kollision mit dem Druckzylinder 18 zu vermeiden, und der Druckzylinder 18 wird schließlich in die Druckposition bewegt. In diesem Fall braucht der Detektor 52 nur zwischen zwei Positionen verstellt zu werden, nämlich einer Meßposition und einer Bereitschaftsposition. Er kann deshalb mit einem Pneumatikzylinder oder einer einfachen Positioniereinrichtung bewegt werden.
Wenn der Druckzylinder 18 im Farbdeck F montiert worden ist, wird der Antriebsmotor 76 in einer vorbestimmten Ruhestellung stillgehalten, und die Kupplung 78 kann einen herkömmlichen Nocken-und-Kerben-Mechanismus (nicht gezeigt) aufweisen, der sicherstellt, daß die Referenzmarke 36 grob mit dem Detektor 52 ausgerichtet wird. Der genaue Versatz der Referenzmarke 36 relativ zu dem Detektor 52 in Y'-Richtung und der genaue Winkelversatz werden dann auf die gleiche Weise gemessen wie im Zusammenhang mit dem Detektor 38 des Mounters beschrieben wurde. Die gemessenen Versatzdaten werden der Einstell-Steuereinheit 50 zugeführt, die auch Daten vom Codierer 82 und vom Seitenregister-Aktor 76' empfängt. Diese Daten erlauben es, die Winkelposition und die Y'-Position des Druckzylinders 18 in einem Maschinen-Koordinatensystem zu bestimmen.
Anhand der Topographiedaten, die über den Kommunikationskanal 48 übermittelt wurden, und anhand der vom Seitenregister-Aktor 76' gelieferten Y'-Position und der vom Detektor 52 gelieferten Versatzdaten berechnet die Steuereinheit 50 die Y'-Position des Druckmusters auf den Druckplatten 26 in dem Maschinen-Koordinatensystem und steuert dann den Aktor 76 so an, daß das Seitenregister präzise eingestellt wird.
Bevor dann ein Drucklauf mit dem neuen Druckzylinder 18 beginnt, wird der Antriebsmotor 76 eingeschaltet, um den Druckzylinder 18 mit einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, die gleich derjenigen des CI 12 ist, und die Winkelpositionen des Druckzylinders 18 werden auf der Grundlage der vom Codierer 82 gelieferten Daten überwacht. Anhand der Topographiedaten und der Versatzdaten vom Detektor 52 berechnet die Steuereinheit 50 die aktuellen Winkelpositionen des Druckmusters auf den Druckplatten 26 und verzögert oder beschleunigt den Antriebsmotor 76, um so das Längsregister einzustellen.
Die Steuereinheit 50 enthält weiterhin einen Speicher 84, in dem Kalibrierungsdaten gespeichert sind. Diese Kalibrierungsdaten umfassen z. B. die X-Position des CI 12 am Spalt mit dem Druckzylinder 18, die Steifigkeit der Lagerstruktur für den Druckzylinder 18, die Eigenschaften der Bahn 20, der Tinte, die in dem bevorstehenden Drucklauf verwendet werden soll, und dergleichen. Da die X'-Richtung, die durch die Führungsschienen 64, 68 definiert wird, nicht notwendigerweise senkrecht auf der Oberfläche des CI 12 an dem mit dem Druckzylinder 18 gebildeten Spalt steht, können die Kalibrierungsdaten auch den Winkel enthalten, der zwischen der Normalen auf der Oberfläche des CI und der X'-Richtung eingeschlossen ist.
Auf der Grundlage der Eigenschaften der Tinte und der Eigenschaften der Bahn 20 sowie auf der Grundlage der Topographiedaten, die sich auf die mittlere optische Dichte des zu druckenden Bildes beziehen, ist es möglich, einen Soll-Liniendruck zu bestimmen, mit dem der Druckzylinder 18 gegen die Bahn 20 angedrückt werden sollte. Auf der Grundlage der Topographiedaten, die die geometrische Form der durch den Druckzylinder 18 definierten Druckfläche angeben, und auf der Grundlage der oben erwähnten Kalibrierungsdaten ist es dann möglich, Sollwerte für die X'-Positionen zu bestimmen, auf welche die Aktoren 66 und 72 eingestellt werden müssen, um einen optimalen Liniendruck zu erhalten. Auf einen Befehl, das Drucken mit dem Farbdeck F zu beginnen, steuert dann die Steuereinheit 50 die Aktoren 66 und 72, um den Druckzylinder 18 auf die geeignete Druckposition einzustellen.
Es versteht sich, daß die oben im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Einstellmechanismen für die Druckzylinder 18 jedes der Farbdecks A–J vorgesehen sind.
Obgleich dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, sind außerdem Einstellmechanismen mit einem analogen Aufbau für jede der Rasterwalzen 16 vorgesehen, und Verfahren ähnlich den oben beschriebenen werden dazu einge setzt, die Rasterwalzen angemessen einzustellen, insbesondere hinsichtlich des Liniendruckes zwischen der Rasterwalze und dem Druckzylinder.
3 zeigt eine schematische Frontansicht eines Vorbereitungsgestells 86, das in einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung anstelle des Mounters 24 verwendet wird. In dieser Ausführungsform handelt es sich bei dem Druckzylinder 18 um einen Typ, der nicht für die Befestigung von Druckplatten vorgesehen ist, sondern bei dem stattdessen ein Druckmuster 88 mit Hilfe eines Laser-Gravursystems direkt auf der Oberfläche einer äußeren Polymerschicht des Druckzylinders 18' selbst gebildet wird.
Der allgemeine Aufbau des Gestells 86 ähnelt dem des Mounters 24, mit dem hauptsächlichen Unterschied, daß der Laserkopf 44 Teil des Laser-Gravursystems ist und dazu ausgebildet ist, das Druckmuster 88 zu erzeugen und die Topographie des Druckzylinders 18' zu detektieren, indem er das Resultat des Gravurprozesses verifiziert. Wahlweise können der Gravurprozeß und die Verifizierung des Resultats in ein und demselben Abtastzyklus des Laserkopfes 44 erfolgen, ggf. mit Hilfe eines mehrstrahligen Laserkopfes. Natürlich wird der Gravurprozeß durch Programmdaten gesteuert, die das Druckmuster 88 in dem φ-Y-R-Koordinatensystem definieren, das die Referenzmarke 36 als Bezugspunkt hat. Folglich können gemäß einer anderen Option die Programmdaten, die das Druckmuster 88 definieren, direkt in die Topographiedaten einbezogen werden, die an die Einstell-Steuereinheit 50 des Farbdecks in der Druckmaschine 10 übermittelt werden.
4 zeigt einen Teilquerschnitt des Druckzylinders 18, der in der in 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird. Der Druckzylinder 18 weist eine Hülse 90 auf, die auf der Achse 74 montiert ist und z. B. in der Hauptsache aus Kohlefasern bestehen kann. Auf der äußeren Umfangsfläche der Hülse 90 ist eine Polymerschicht 92 gebildet. Die Druckplatten 26 sind auf der äußeren Umfangsfläche der Polymerschicht 92 montiert.
Im gezeigten Beispiel wird die Referenzmarke 36 durch einen Magneten gebildet, der in die aus Kohlefasern bestehende Hülse 90 eingebettet ist und durch die Polymerschicht 92 und die Druckplatte 26 bedeckt ist. Wahlweise kann der Magnet auch in die Polymerschicht 92 eingebettet sein. In jedem Fall ist der die Referenzmarke 36 bildende Magnet so angeordnet, daß sein Magnetfeld die Druckplatte 26 durchdringt und von dem Detektor 38 sowie auch von dem Detektor 52 in der Druckmaschine 10 detektiert werden kann.
Die Hülse 90 bildet außerdem eine Ausnehmung 94, die von der Polymerschicht 92 bedeckt ist und einen RFID-Chip 96 aufnimmt. Die Ausnehmung 94 befindet sich in derselben axialen Position wie die Referenzmarke 36, ist jedoch gegenüber dieser winkelversetzt.
Der Mounter 24 weist einen Schreibkopf 98 auf, der so angeordnet ist, daß er dem RIFD-Chip 96 gegenüberliegt, wenn der Detektor 38 der Referenzmarke 36 gegenüberliegt. Der Schreibkopf 98 dient dazu, die vom Detektor 38 detektierten Versatzdaten und die vom Laserkopf 44 detektierten Topographiedaten auf den RFID-Chip 96 zu schreiben, und ist somit Teil des in 1 gezeigten Kommunikationskanals 48. Dieser Kommunikationskanal 48 enthält weiterhin einen Lesekopf oder Lese/Schreibkopf 52a (2), der benachbart zu dem Detektor 52 im Farbdeck F der Druckmaschine 10 angeordnet ist, um die Daten vom RFID-Chip 96 zu lesen. Vorzugsweise werden die Daten vom RFID-Chip 96 zu der Zeit gelesen, wenn der Detektor 52 in der Druckmaschine 10 die Position der Referenzmarke 36 detektiert.
Auf dem RFID-Chip 96 können auch zusätzliche Daten gespeichert sein, die sich z. B. auf Steifigkeitseigenschaften des Druckzylinders beziehen. Weiterhin kann der Lese/Schreibkopf 52a dazu verwendet werden, Daten wie z. B. Rückkopplungsdaten auf den RFID-Chip 96 zu schreiben. Wenn sich z. B. herausstellt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgenommenen Einstellungen doch kein optimales Resultat ergeben und die Einstellungen deshalb von Hand korrigiert werden müssen, können die Korrekturen auf dem Chip 96 gespeichert werden, so daß sie unmittelbar verfügbar sind, wenn derselbe Druckzylinder das nächste Mal verwendet wird. Alternativ können die Korrekturen auch Teil der Kalibrierungsdaten sein und in einem Speicher gespeichert werden, der dem Farbdeck F der Druckmaschine 10 zugeordnet ist.
Die Rasterwalze 16 kann einen ähnlichen Aufbau haben wie der Druckzylinder 18, mit einem RFID-Chip 96, jedoch ohne Referenzmarke 36. Anstelle der Polymerschicht 92 wird die Rasterwalze z. B. eine Keramikschicht aufweisen, die ein Raster von farbaufnehmenden Zellen der Rasterwalze bildet. Zum Ab tasten der Oberfläche der Rasterwalze 16 und zum Aufnehmen der Topographiedaten kann die Rasterwalze 16 in dem Mounter 24 montiert werden, so daß die Oberfläche mit dem Laserkopf 44 abgetastet werden kann. Als eine weitere Option kann der RFID-Chip 96 schon bei der Herstellung der Rasterwalze 16 programmiert werden und Daten wie z. B. die Zellendichte und das Zellenvolumen enthalten, die an die Druckmaschine 10 übermittelt und der Bedienungsperson zur Information angezeigt werden, sowie ggf. Nachstellwerte für die berechnete Druckposition in Bezug auf die Druckeinstellung.
5 zeigt den Druckzylinder 18', der in der in 3 gezeigten Ausführungsform verwendet wird und bei dem das Druckmuster direkt auf der Oberfläche der Polymerschicht 92 gebildet wird. In diesem Beispiel wird die Referenzmarke durch einen Metallblock 36 gebildet, der in die Hülse 90 und ggf. einen Teil der Polymerschicht 92 eingebettet, jedoch noch von einem äußeren Teil der Polymerschicht bedeckt ist. Ein dreiachsiger induktiver Positionsdetektor 100 wird zum Detektieren des als Referenzmarke dienenden Metallblocks 36' verwendet.
6 zeigt einen Tiefdruckzylinder 18'' mit einem Metallkörper 102 und einem äußeren Stahlmantel 104, in dessen Oberfläche das Druckmuster gebildet ist. Die Referenzmarke wird durch eine Ausnehmung 36'' in dem Körper 102 und dem Stahlmantel 104 gebildet. Somit kann die Position der Referenzmarke wieder mit dem induktiven Positionsdetektor 100 detektiert werden. Dieser Positionsdetektor 100 sowie der Schreibkopf 98 können in diesem Fall in ein Gravurgerät integriert sein, das zur Erzeugung des Druckmusters auf dem Stahlmantel 104 verwendet wird. Ebenso wird das Abtastsystem mit dem Laserkopf 44 in das Gravurgerät integriert sein. Da die Ausnehmung 94, die den RFID-Chip 96 aufnimmt, von dem Stahlmantel 104 bedeckt ist, haben die von dem RFID-Chip 96 gesendeten und empfangenen Radiosignale eine solche Frequenz, daß sie den Stahlmantel 104 durchdringen können. Es versteht sich, daß der Tiefdruckzylinder 18'', der in 6 gezeigt ist, für den Einbau in eine Tiefdruckmaschine vorgesehen ist, deren Farbdecks ähnlich wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Detektoren 52 und RFID-Leseköpfen 52a zum Detektieren der Referenzmarke und der Topographiedaten ausgerüstet sind.
7 zeigt einen Druckzylinder 18''', der den gleichen allgemeinen Aufbau wie der in 5 gezeigte Zylinder 18' hat, bei dem jedoch der RFID-Chip 96 zugleich als Referenzmarke dient. Dementsprechend ist ein Schreib- und Detektionskopf 106 des Mounters 24 oder des Vorbereitungsgestells 86 dazu eingerichtet, nicht nur Daten auf den RFID-Chip 96 zu schreiben, sondern auch die exakte Position des als Referenzmarke dienenden Chips 96 zu detektieren. Zu dem Zweck kann der Schreib- und Detektionskopf 106 mehrere Antennenelemente 108 und eine Detektionsschaltung 110 aufweisen, die die Position des Chips auf der Grundlage der von diesem gesendeten Radiosignale z. B. mit interferometrischen Verfahren detektiert.
Selbstverständlich ist ein Lese/Schreib- und Detektionskopf analog zu dem Kopf 106 im Farbdeck F der Druckmaschine 10 vorgesehen. Je nach Art der verwendeten Lese-, Schreib- und Detektionsalgorithmen kann es auch möglich sein, mit dem Kopf in dem Vorbereitungsgestell 86 und/oder dem Farbdeck F Daten zu lesen und zu schreiben und/oder die Referenzmarke zu detektieren, während die Walze rotiert. Fortgesetzte oder wiederholte Detektion der Referenzmarke in der Druckmaschine 10 bietet den Vorteil, daß eine etwaige Drift des Längsregisters und des Seitenregisters bei laufender Druckmaschine 10 detektiert und korrigiert werden kann.
Natürlich kann diese Technologie auch bei dem in 4 gezeigten Druckzylinder 18 eingesetzt werden, auf dem Druckplatten 26 montiert sind.
8 ist ein Flußdiagramm, das die wesentlichen Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung zusammenfaßt.
In Schritt S1 wird die Walze, z. B. einer der Druckzylinder 18, 18', 18'', 18''' oder die Rasterwalze 16, in einem Vorbereitungsgestell, etwa dem Mounter 24, dem in 3 gezeigten Gestell 86 oder einem Gravurgerät für Tiefdruckzylinder montiert.
In Schritt S2 wird die Referenzmarke 36 detektiert. In diesem Schritt ist es möglich, die Winkelstellung und die axiale Position der Walze einzustellen, bis die Referenzmarke 36 präzise mit dem Detektor 38 ausgerichtet ist, so daß keine Versatzdaten gemessen und an die Einstell-Steuereinheit 50 in dem Farbdeck F übermittelt zu werden brauchen. In einer bevorzugten Aus führungsform wird jedoch die Referenzmarke 36 nur grob mit dem Detektor 38 ausgerichtet und es werden Versatzdaten gemessen, so daß der Prozeß der Montage und Ausrichtung der Walze im Vorbereitungsgestell vereinfacht wird.
Wenn die Walze ein Druckzylinder 18 ist, werden in Schritt S3 die Druckplatten 26 auf dem Druckzylinder 18 montiert oder es wird ein Druckmuster 88 gebildet. Im Fall einer Rasterwalze 16 kann dieser Schritt ausgelassen werden.
In Schritt S4 wird die Oberfläche der Walze mit dem Laserkopf 44 abgetastet, um die Topographiedaten aufzunehmen. Diese Daten können in der Steuereinheit 40 des Vorbereitungsgestells (Mounter 24) einer ersten Analyse unterzogen werden, um z. B. die Exzentrizität der Walze zu bestimmen. Dann wird in Schritt S5 geprüft, ob die Exzentrizität innerhalb bestimmter Grenzen liegt, die eine zufriedenstellende Druckqualität sicherstellen. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt S6 eine Fehlermeldung ausgegeben. Andernfalls werden die (nicht kalibrierten) Einstelldaten für das Seitenregister, das Längsregister und die X'-Position der Walze berechnet und in Schritt S7 gespeichert.
In einer modifizierten Ausführungsform können die Exzentrizitätsdaten in den Einstelldaten enthalten sein, und sie können dann von der Steuereinheit 50 der Druckmaschine 10 dazu verwendet werden, die Aktoren 66, 72 während der gesamten Betriebszeit der Druckmaschine 10 synchron mit der Drehung der Walze anzusteuern, um so die Exzentrizität der Walze zu kompensieren. In diesem Fall kann der Schritt S5 ausgelassen werden oder es können größere Toleranzen für die Exzentrizität akzeptiert werden.
Im Anschluß an den Schritt S7 wird die Walze aus dem Vorbereitungsgestell entfernt und in dem betreffenden Farbdeck F der Druckmaschine 10 montiert (Schritt S8).
Dann werden in Schritt S9 die Daten für das Farbdeck F und den Drucklauf kalibriert, die Referenzmarke 36 wird mit dem Detektor 52 in der Druckmaschine 10 detektiert, und die Walze wird eingestellt, wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde.
Wenn der Einstellprozeß abgeschlossen ist, kann der Drucklauf unmittelbar in Schritt S10 beginnen, und er wird Bilder von hoher Qualität auf der Bahn 20 liefern, ohne daß Makulatur produziert wird.
9 ist ein Flußdiagramm für ein Verfahren gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Verfahren ist bei Druckzylindern 18 des in 4 oder 7 gezeigten Typs anwendbar, bei denen das Druckmuster 88 beispielsweise durch Lasergravur direkt auf der Oberfläche des Zylinders 18 gebildet wird.
In Schritt S101 wird die Walze (der Druckzylinder 18) in dem Vorbereitungsgestell 86 montiert. Dann wird in Schritt S102 die Referenzmarke 36 detektiert. Druckdaten, die das auf der Walze zu erzeugende Druckmuster 88 bestimmen, werden in Schritt S103 von einer geeigneten Datenquelle abgerufen. In diesem Schritt wird auch ein genauer Wert für den gewünschten Durchmesser der Walze bestimmt. In Schritt S104 werden dann der Solldurchmesser und die Druckdaten verarbeitet, um Topographiedaten zu bilden, die dazu geeignet sind, den Laser des Lasergravursystems anzusteuern. In Schritt S106 wird durch Lasergravur auf der Grundlage der Topographiedaten die äußere Umfangsfläche der Walze bearbeitet und das Druckmuster 88 erzeugt. Dieser Schritt kann wahlweise aus zwei Teilschritten bestehen. In einem ersten Teilschritt wird die Oberfläche der Walze so bearbeitet, daß man eine glatte, exakt zylindrische Oberfläche erhält, die genau dem gewünschten Solldurchmesser der Walze entspricht. Dann wird in dem zweiten Teilschritt das Druckmuster 88 in diese Oberfläche eingraviert. In Schritt S107 werden auf der Grundlage der in Schritt S104 bestimmten Topographiedaten die Einstelldaten für die Einstellung der Walze in der Druckmaschine bestimmt, und diese Einstellungen werden z. B. auf dem RFID-Chip 96 gespeichert.
Es sollte bemerkt werden, daß die Reihenfolge der Schritte S101–S107 verändert werden kann. Zum Beispiel können die Schritte S103, S104 und S107 ausgeführt werden, bevor die Walze in dem Vorbereitungsgestell 86 montiert wird.
Wenn das Druckmuster 88 auf der Walze gebildet worden ist, wird die Walze in Schritt S108 aus dem Gestell 86 entfernt und in der Druckmaschine 10 montiert. Dann wird in Schritt 109 die Walze in Übereinstimmung mit den in Schritt S107 gespeicherten Einstelldaten eingestellt, und in Schritt S110 wird der Druckprozeß gestartet.
Dieses Verfahren nutzt die Tatsache aus, daß die Oberfläche der Walze mit sehr hoher Genauigkeit bearbeitet werden kann, so daß man sicher sein kann, daß die in Schritt S104 gewonnenen Topographiedaten, die die geometrische Gestalt der Umfangsfläche der Walze und ggf. das Druckmuster 88 beschreiben, die wahre Topographie der Walze widerspiegeln, wenn diese in Schritt S108 in der Druckmaschine 10 montiert wird.
Wenn die Druckmaschine 10 in Schritt S10 in 7 oder in Schritt S110 in 9 gestartet worden ist, kann die Einstellung der Walze in der Druckmaschine verfeinert werden, indem die in 10 gezeigten Schritte S11–S13 ausgeführt werden. Wenn die Druckmaschine 10 läuft und Bilder auf die Bahn gedruckt werden, wird in Schritt S11 die Qualität der Bilder inspiziert, entweder visuell durch eine menschliche Bedienungsperson oder automatisch mit Hilfe eines Kamerasystems und elektronischer Bildverarbeitung. Wenn sich herausstellt, daß die Qualität der Bilder nicht optimal ist, werden die Einstellungen in Schritt S12 korrigiert. Eine symbolische Schleife L1 in 10 deutet an, daß die Schritte S11 und S12 so oft wie erforderlich wiederholt werden können, bis die gewünschte Druckqualität erreicht worden ist. Wenn schließlich die optimalen Einstellungen gefunden worden sind, werden die korrigierten Einstellungen auf einem Datenträger gespeichert, der der Walze zugeordnet ist, z. B. indem mit Hilfe des Lese/Schreibkopfes 52a auf den RFID-Chip 96 geschrieben wird.
Wenn dieselbe Walze in einem späteren Drucklauf in derselben Druckmaschine 10 verwendet wird, so sind die Korrekturen, die während des ersten Drucklaufes in Schritt S12 vorgenommen wurden, für diese Walze verfügbar, und sie können erneut von dem Lese/Schreibkopf 52a gelesen werden, so daß der Einstellprozeß dann auf den korrigierten und dadurch verbesserten Einstelldaten beruht.
11 ist eine schematische und vereinfachte Darstellung einer Flexodruckmaschine gemäß einer weiteren Ausführungsform. Es ist nur ein einziges Farbdeck gezeigt, und die Zeichnung ist nicht maßstabsgerecht.
Der CI 12 ist direkt in dem Maschinengestell gelagert, das hier durch das Gestellelement 56 repräsentiert wird, und die Rasterwalze 16 und der Druckzylinder 18 sind in einstellbaren Lagern 70 gelagert. Mehrere hochpräzise Führungsschienen 112 sind starr an dem Maschinengestell 56 befestigt und erstrecken sich in Querrichtung desselben über die gesamte Länge der Walzen, d. h., des CI 12, der Rasterwalze 16 und des Druckzylinders 18. Jede der Führungsschienen 112 trägt einen Laserkopf 114, der im gezeigten Beispiel in kontrollierter Weise auf der Führungsschiene 112 verschiebbar ist. Jede Führungsschiene 112 hat einen (nicht gezeigten) Linearcodierer zum Detektieren der exakten Position des Laserkopfes 114.
Die Führungsschienen 112 und Laserköpfe 114 bilden eine erste Scanausrüstung 116, die dem CI 12 zugeordnet ist, sowie zweite bis vierte Scanausrüstungen 118, 120 und 122, die dem Druckzylinder 18 und der Rasterwalze 16 zugeordnet sind. Jede Scanausrüstung umfaßt zwei Führungsschienen 112 und Laserköpfe 114, und die Laserköpfe 114 sind der Umfangsfläche der betreffenden Walze zugewandt und in ihrer Winkelstellung um die Drehachse der betreffenden Walze gegeneinander versetzt. Die Funktion der in 11 gezeigten Scanausrüstungen ist der Funktion des Laserkopfes 44 und der Schiene 42 vergleichbar, die in 1 gezeigt sind. In dieser Ausführungsform wird jedoch der Prozeß der Abtastung der Walzenoberfläche und der Detektion der Topographie derselben nicht in einem Vorbereitungsgestell 86 oder Mounter 24 ausgeführt, sondern unmittelbar im Farbdeck F der Druckmaschine 10. Da außerdem jede Scanausrüstung 118, 120, 122 (wenigstens) zwei winkelversetzte Laserköpfe 114 aufweist, ist es möglich, auch die genauen Orte der Drehachsen der Walzen relativ zum Maschinengestell zu detektieren. Es sollte bemerkt werden, daß, da alle Führungsschienen 112 an dem Maschinengestell 56 befestigt sind, die Orte der Achsen des Druckzylinders 18 und der Rasterwalze 16 relativ zu dem Maschinengestell 56 und nicht relativ zu den einstellbaren Lagern 70 detektiert werden. So ist es möglich, die genauen Lagen der Walzen unabhängig von etwaigem Lagerspiel oder etwaigem Verzug in den Tragstrukturen für diese Walzen zu detektieren. Auf der Grundlage dieser Daten können der Druckzylinder 18 und die Rasterwalze 16 mit verbesserter Genauigkeit relativ zu dem CI 12 eingestellt werden.
In 11 sind die Rasterwalze 16 und der Druckzylinder 18 in ihrer inaktiven Position dargestellt. Hier können die Oberflächen des Druckzylinders 18 und der Rasterwalze 16 mit der dritten Scanausrüstung 120 und der vierten Scanausrüstung 122 abgetastet werden, während der Druckzylinder 18 und die Rasterwalze 16 mit einer geeigneten Geschwindigkeit rotieren. Auf diese Weise können die Topograhiedaten aufgenommen und dann dazu verwendet werden, die geeigneten Einstellungen einschließlich des Längsregisters und des Seitenregisters zu bestimmen. Da der Ort des Druckmusters auf dem Druckzylinder 18 direkt mit der Scanausrüstung 120 detektiert werden kann, ist eine Referenzmarke in dieser Ausführungsform nicht zwingend.
12 illustriert den Zustand, in dem der Druckzylinder 18 gegen den CI 12 angestellt worden ist und die Rasterwalze 16 gegen den Druckzylinder angestellt worden ist. In diesem Zustand ist es immer noch möglich, den Druckzylinder 18 abzutasten, nunmehr mit Hilfe der zweiten Scanausrüstung 118, und die Rasterwalze 16 kann jetzt mit der dritten Scanausrüstung 120 abgetastet werden. Besonders bedeutsam ist, daß es immer noch möglich ist, die genauen Lagen der Drehachsen der verschiedenen Walzen zu detektieren, so daß ein etwaiger Verzug, der durch die zwischen den Walzen wirkenden Kräfte verursacht wird, sofort detektiert und kompensiert werden kann und somit eine zufriedenstellende Druckqualität bereits nach wenigen Umdrehungen des Druckzylinders erreicht werden kann. Darüber hinaus ist es bei dieser Ausführungsform möglich, etwaige Exzentrizitäten des CI 12 zu detektieren, so daß wahlweise die Einstellposition des Druckzylinders und der Rasterwalze während des Drucklaufes permanent nachgestellt werden können, um diese Exzentrizitäten zu kompensieren.
Natürlich ist es in einer modifizierten Ausführungsform auch möglich, daß einige oder alle der Scanausrüstungen 118, 120, 122 durch stationäre Laserköpfe ersetzt sind, die nur die Position der Drehachsen aber nicht die Topograhie der Walzen detektieren. In diesem Fall können die Topograhien in einem Vorbereitungsgestell 86 oder Mounter 24 detektiert werden, wie im Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurde.
13 ist ein Flußdiagramm, das ein Verfahren illustriert, das mit der in 11 und 12 dargestellten Druckmaschine 10 auszuführen ist. In Schritt S201 wird die Walze in der Druckmaschine 10 montiert. In dem in 11 und 12 gezeigten Beispiel wird diese Walze der Druckzylinder 18 und/oder die Rasterwalze 16 sein. Das Verfahren gemäß dieser Ausführungsform ist jedoch nicht auf Flexodruck beschränkt, sondern kann analog auch bei anderen Druckmaschinen eingesetzt werden.
In einem optionalen Schritt S202 wird eine Referenzmarke 36 auf der Walze detektiert, wie in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsformen beschrieben wurde. Die Detektion der Referenzmarke 36 erfolgt nun jedoch in der Druckmaschine 10.
In Schritt S203 wird die Oberfläche der Walze z. B. mit der Scanausrüstung 120 abgetastet, um die Topograhiedaten zu detektieren. Dann werden in Schritt S204 die Einstellungen für die Walze berechnet, und in Schritt S205 wird die Walze in Übereinstimmung mit diesen Einstellwerten eingestellt. Wahlweise können in Schritt S206 die Einstellwerte in einem Speicher der Druckmaschine 10 oder, soweit vorhanden, auf einem RFID-Chip 96 auf der Walze gespeichert werden. Dann wird in Schritt S207 der Drucklauf gestartet.
Eine symbolische Schleife L2 deutet an, daß die Schritte S203–S207 auch nach dem Beginn des Drucklaufes wiederholt werden können, um eine Feineinstellung vorzunehmen, wie zuvor beschrieben wurde. Als eine Alternative kann die Schleife L2 nur die Schritte S205–S207 umfassen. Weiterhin können während des Drucklaufes die Schritte S203 und S204 durch einen Schritt ersetzt werden, in dem mit stationär gehaltenen Laserköpfen 114 nur die Positionen der Drehachsen der Walzen detektiert werden.
14 illustriert eine Konstruktion eines CI 12', die im Zusammenhang mit den Konzepten der vorliegenden Erfindung besonders zweckmäßig ist.
Wie allgemein im Stand der Technik bekannt ist, weist die Umfangswand 124 des CI 12' einen Mantel 126 auf, in dem eine temperaturgeregelte Flüssigkeit (Wasser) zirkuliert. Eine Heizung 128 und ein Temperatursensor 130 sind in dem Mantel 126 angeordnet, damit die Temperatur der Flüssigkeit mit Hilfe einer Regeleinheit 132 geregelt werden kann. Die Umfangswand 124 des CI 12' hat einen gewissen Wärmeausdehnungskoeffizienten und dehnt sich daher aus und schrumpft in Abhängigkeit von ihrer Temperatur. Durch Regelung oder Steuerung der Temperatur des Wassers in dem Mantel 126 ist es deshalb möglich, die Temperatur der Umfangswand 124 und damit deren Wärmeausdehnung zu steuern oder zu regeln. In der gezeigten Ausführungs form empfängt die Steuereinheit 132 die Topograhiedaten des Druckzylinders 18, die auf dessen RFID-Chip 96 gespeichert sind. In diesem Beispiel geben diese Topograhiedaten an, daß der Druckzylinder 18 nicht perfekt zylindrisch ist, sondern eine negative Balligkeit aufweist (die in der Zeichnung übertrieben dargestellt ist). Die Regeleinheit 132 berechnet die Temperatur des Wassers in dem Mantel 126, die erforderlich ist, die negative Balligkeit des Druckzylinders 18 durch eine entsprechende positive Balligkeit des CI 12' zu kompensieren. Somit wird in diesem Beispiel die Heizung 128 so angesteuert, daß die Temperatur der Umfangswand 124 erhöht wird, so daß diese Wand sich ausdehnt. Die Wärmeausdehnung der Wand 124 tritt in allen Richtungen ein und folglich auch in Umfangsrichtung des CI 12'. Dies führt dazu, daß sich die Umfangswand 124 nach außen wölbt und so eine positive Balligkeit annimmt.
In einer modifizierten, nicht gezeigten Ausführungsform kann der Mantel 126 in Axialrichtung des CI 12' segmentiert sein, so daß das Profil der Umfangsfläche des CI 12' mit höherer räumlicher Auflösung gesteuert werden kann.
15 zeigt eine Ausführungsform eines CI 12'', der eine Anzahl von Heizsegmenten 134 aufweist, die in die Umfangswand 124 eingebettet sind, so daß die Temperatur und die Wärmeausdehnung der Umfangswand 124 direkt mit Hilfe der Heizsegmente 134 gesteuert werden kann. Insbesondere kann die Temperatur individuell für jedes Segment gesteuert werden.
In diesem Beispiel weist der Druckzylinder 18 nicht nur eine einfache Balligkeit auf, sondern er hat ein relativ komplexes Oberflächenprofil, das in der Zeichnung wiederum übertrieben dargestellt ist. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist dieses Oberflächenprofil in den Topograhiedaten enthalten und wird zur Ansteuerung der Heizsegmente 134 verwendet. Auf diese Weise kann das Oberflächenprofil des CI 12'' so gesteuert werden, daß es exakt zu dem Oberflächenprofil des Druckzylinders 18 paßt.

Claims

Druckmaschine (10) mit einer Walze (12, 16, 18) und einer Abtastausrüstung (116, 118, 120, 122), die dazu eingerichtet ist, eine Umfangsfläche der Walze (12, 16, 18) abzutasten, während die Walze (12, 16, 18) in der Druckmaschine (10) rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastausrüstung (116, 118, 120, 122) mindestens zwei winkelversetzte Abtastköpfe (114) zur Bestimmung einer Lage einer Drehachse der Walze (12, 16, 18) aufweist.
Druckmaschine (10) nach Anspruch 1, bei der die Walze (18) ein Druckzylinder (18) ist.
Druckmaschine (10) nach Anspruch 1, bei der die Walze (12) ein Zentralzylinder (12) ist.
Druckmaschine (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Abtastausrüstung (116, 118, 120, 122) dazu eingerichtet ist, die Umfangsfläche der Walze (12, 16, 18) zweidimensional abzutasten, um eine Topographie der Walzenoberfläche aufzunehmen.
Verfahren zum Einstellen einer Walze (18) in einer Rotationsdruckmaschine (10), die einen Zentralzylinder (12) aufweist, der mit dieser Walze (18) zusammenwirkt, mit den folgenden Schritten: – Detektieren von wenigstens zwei Punkten auf einer Umfangsfläche des Zentralzylinders (12), um so eine Position einer Drehachse des Zentralzylinders (12) zu bestimmen, und – Einstellen der Walze (18) anhand der Position der Drehachse des Zentralzylinders (12).
Verfahren zur Steuerung des Oberflächenprofils eines Zentralzylinders (12) in einer Rotationsdruckmaschine (10), mit den Schritten: – Detektieren eines Oberflächenprofils einer Walze (18), die an den Zentralzylinder (12) anzustellen ist, und – Anpassen des Profils des Zentralzylinders (12) an das detektierte Oberflächenprofil der Walze (18).
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine Temperatur einer Umfangswand (124) des Zentralzylinders (12) kontrolliert wird, um so durch thermische Ausdehnung dieser Umfangswand (124) das Profil des Zentralzylinders (12) an das detektierte Oberflächenprofil der Walze (18) anzupassen.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem ein Steuerparameter, der für die Steuerung des Oberflächenprofil des Zentralzylinders (12) ermittelt worden ist, auf einem Speichermedium (96) gespeichert wird, das der Walze (18) zugeordnet ist.