CN101049756A - 用于对板形工件进行印刷的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在一印刷间隙中对板形工件进行印刷的方法和装置，所述印刷间隙由两个彼此间的距离可调的印刷辊形成，其中，在传送装置上将板形的工件输送至印刷间隙，并在穿过印刷间隙时对工件进行印刷。在向印刷间隙输送工件之前或期间，测量每个工件的厚度，并且，在印刷过程之前，根据所测量的工件厚度，通过平行地或成倾斜角度地改变两个印刷辊相互间的距离来调整所述印刷间隙。

Description

用于对板形工件进行印刷的装置

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1和9前序部分所述的用于对板形工件进行印刷的方法和装置。据此，在一印刷间隙中对工件进行印刷，所述印刷间隙由两个在其相互间的距离上可调的印刷辊形成。为此，通过一输送装置将所述板形工件输送到所述印刷间隙。形成所述印刷间隙的印刷辊可以是用于直接印刷的印刷滚筒、用于间接印刷的涂布辊/传墨辊以及对应印刷滚筒。

背景技术

这种印刷方法和相应的方法长期以来就是已知的。最近一段时间越来越多地通过这种印刷方法还在木材板等上施加装饰图案(Dekor)和纹理(Maserung)的印刷图案，以使所述木材板具有实木的外观。不仅与实木家具相比，而且与长期以来常用的木材板的薄膜覆层相比，这都是较经济的。

当然，为了实现尽可能高的品质效果/形象(Qualittsanmutung)，简单的单色印刷是不够的。更多地希望，按多色印刷将纹理或装饰图案施加到板形工件上。不仅对于木材是这样；对于其它可通过表面印刷改善品质的材料，例如石材或人造革，或者还有塑料件，也可以通过多色印刷提高应用产品的视觉品质。

但特别是对于质量上高等级的多色印刷必不可少的是，要在非常窄的容差范围内—通常是以约±0.1mm至±0.25mm的容差范围—将印刷图案定位在工件上。只有这样才能实现与传统的薄膜覆层相当印刷表面的视觉品质。

但对于目前所加工的板形工件，与传统的用于纸张和薄膜的印刷机相比，满足这种要求要难得多。因为工件不是无端地行进穿过印刷机，并且由于所涉及的板形工件的不可屈服性印刷根本不可能以纸张印刷机为样板进行。同时特别是应该印刷有木材纹理和木材装饰图案的板形工件有几平方米大，而不能改变在印刷时应保持的容差范围。因此，对参与印刷的印刷辊的精确定向和其制造容差的要求非常高并且在实际中很难正确地预先设定。

此外，困难之处还有，在现有类型的印刷机中，形成印刷间隙的印刷辊在其相互间的距离上是可调的，以便能够印刷具有不同厚度的板形工件。这里还存在与在纸张和纸带或薄膜印刷中完全不同的情况。印刷辊的相互调整很难实现要求的平行度，对于大工件和由此较长的印刷辊，这种平行度可确保希望的精度。但印刷辊的高度偏斜(Hhenschrnkung)，即在由印刷辊轴线限定的平面内的不平行度，在印刷中由于在工件表面上滚动的印刷辊的退让性导致在宽度上不能保持不变的作用半径。但对于间接印刷和在这里常用的印刷辊，印刷辊作用半径只改变0.1mm，对于印刷辊的每个卷绕长度(Abwickellnge)，就已经会导致印刷图案的长度变化约0.6mm。这已经远远超出了希望的或者说对于高质量的多色印刷所要求的印刷图案容差。

因此必须手动对印刷辊的平行度进行补充调节。为此，将一张纸导入印刷间隙中，必要时在印刷间隙中有一板件，并使所述纸在印刷间隙中往复运动。此时，有经验的印刷工人利用握持在手中的纸张可以感觉出印刷间隙在其整个宽度上是否平行。这种利用感觉进行的测量和相应的微调可实现在十分之一毫米至百分之一毫米范围内的可用结果。

特别是对于大面积的板形工件仍然可以观察到，多色印刷看上去不清晰，并且板件在穿过印刷间隙时甚至绕纵轴发生微小的转动。

发明内容

因此本发明的目的是，建议一种开头所述类型的方法及装置，所述方法和装置使得可以用改进的印刷容差对板形工件进行印刷。

通过具有权利要求1特征的方法和具有权利要求9特征的装置来实现所述目的。

所述方法的优选改进方案在权利要求2至8中给出；按本发明的装置的优选实施形式在权利要求10至16中给出。

根据本发明，在分析尽管通过手动对印刷辊进行了精确的布置仍出现不清晰的印刷或过大的印刷图案容差的问题时，已经认识到，主要问题在于板形工件的厚度容差。特别是大的木材板多数情况下具有略微成楔形的横截面，这会在结果上相当于印刷辊的高度偏斜。因此当印刷辊平行时，与木材板的较薄侧相比，木材板的较厚侧导致印刷辊的作用半径变小，变小程度甚至可有0.1至0.2mm。如上所述，这却导致对于每个印刷辊的卷绕长度出现约0.65至1.3mm的印刷图案的长度变化。工件沿纵向轻微的波纹或楔形都会影响印刷质量，并通过分别较高或较低的压靠高度(Andruckhhe)影响印刷图案容差，由此导致具有淡的或模糊的印刷图案的过高压靠力和过低压靠力。

由于上述知识，根据本发明建议，在印刷间隙之前，测量每个工件的厚度，如果存在，必要时同时测量传送带和其由容差导致的厚度，并借助于调整电机在其支承件上将由印刷辊形成的印刷间隙自动调整到所测量的、工件—必要时还包括传送带—的厚度上。如果测得在工件的宽度具有不同的厚度，则相应地通过使两个印刷辊相互偏斜，即成倾斜角度地改变两个印刷辊相互间的距离，而将印刷间隙调整成所述楔形，从而印刷辊的作用半径在工件的整个宽度上保持不变，从而可实现希望的最低图案容差值。

即，本发明的基本原理在于，根据事先在线测量的工件厚度信号对印刷间隙进行设置在两侧的、相互独立的机动调整。

合理的是，至少在两个测量点测量工件的厚度，所述测量点的连线基本上平行于印刷辊的轴线分布。由此，特别是对于具有极小楔形的板件，可非常简单地实现/得到工件厚度与印刷间隙调整的相关性。

沿传送方向的厚度测量可以在整个工件长度上进行，从而可测量厚度分布，这样，就可以根据所述厚度分布在工件穿过时实时地调整印刷间隙。这个措施使得可以在工件的厚度在其长度上变化时与工件在其宽度上的厚度变化无关地调整印刷间隙。当然，理想的是，可以通过相应地调整印刷间隙既补偿宽度上的也补偿长度上的厚度容差，从而可在板件表面上施加精确的印刷。

此外，在本发明的范围内，如果印刷间隙的调整不只根据在印刷之前进行的测量进行，而且也测量在印刷时作用在印刷辊并因此作用在其支承件上的力，这可以获得特别的优点。因为，所测得的支承力的差值表明，或者印刷辊的表面是不平行的，即存在高度偏斜，或者正在印刷的工件不具有平行的表面。此时，在这两种情况下，操作存在于印刷辊支承件上的调整电机，直至支承力的差值大致为零或在必要时对应于希望的偏差值/补偿值(Offset-Wert)。

除此以外或附加地，为了根据所测得的支承力差值直接或间接控制起动调整电机，所述差值也可以用于校正在印刷前测得的厚度和印刷间隙的调整之间的相关性。因为例如完全可能出现这样的情况，即由于所述两个印刷辊小的高度偏斜而出现不希望的平行度偏差，这种偏差通过根据工件的厚度测量进行的印刷间隙调整也不能消除。这里所述测得的支承力差值形成一校正环节。

现有类型的印刷机内的情况是复杂的，作为对相应测量值的反馈，实时地对印刷间隙进行调整导致形成一振荡(schwingungsfhig)系统，从而可以有利地按(一定)时间间隔检测支承力和其差值，并且这样就可以进行借助合适的算法算出的倾向校正(Tendenzkorrektur)。即所述测得的支承力差值不是直接对正在测量的工件发生作用，而是按趋势对于后续的多个工件导致逐渐改善的结果。

如果不只是测量所述支承力的差值，而且还测量其绝对值，则可以由此得到关于工件纵向厚度分布的结论(Rückschlüss)。例如对于工件具有轻微楔形的情况，所测量的支承力的绝对值的变化分布是(衡量)工件沿纵向的楔形的尺度，而支承力的差值—考虑到所述两个印刷辊可能存在的高度偏斜—是在宽度上的楔形的尺度。

利用用于根据本发明在到达印刷间隙之前测量工件厚度而设置的传感器系统，同时还可以有利地检测工件的前棱边，并利用该信息使工件和/或参与印刷的印刷辊加速或减速，以确保实现工件上位置精确的图案起始部。这种方法本身是由DE10333626A1已知的。

如果所要求的印刷图案容差允许，还可以使印刷间隙的两个印刷辊作为偏移设置(Offset-Einstellung)而以较小的尺度彼此偏斜，从而在工件上作用一横向于工件的传送方向定向的力。这种设置可能是期望的，以便沿边缘限定部，例如侧向标尺(Seitenlineal)可靠地引导工件，并由此对于矩形的板材确保位置精确地穿过多色印刷机的整个印刷间隙。

根据本发明提供的、印刷间隙之前的厚度测量装置可以设计成在工件的上方和下方布置距离传感器，并通过形成差值测得工件的厚度。

除此以外，厚度测量装置还可以由两个形成图像的传感器构成，所述传感器在侧向扫描工件的两个侧边，并由此记录所述侧边的轮廓。

作为另一种可选方案，所述厚度测量装置可由一测量压辊(Kalander)构成，所述测量压辊设有路程传感器，以测得工件的厚度。测量压辊的重要优点在于，即使工件不具有精确的楔形，而是具有一定程度的波纹，由所述测量压辊测得的数值精确地也对应于必须在印刷辊处调整出的数值，通过校正印刷间隙只能对所述波纹进行平均化(ausmitteln)，因为印刷辊形成为圆柱形的。作为另外的、不应忽视的优点，测量压辊提供了这样的可能性，即在其支承件上不仅安装有路程传感器，而且安装有力传感器，以在工件到达印刷间隙之前就已经可以进行上述力测量或力差值测量。这提供了这样的可能性，即还在印刷之前就根据力差值的测量来调整印刷间隙。

如开头所述的那样，本发明特别适用于多色印刷，从而优选前后顺序成行地布置多个印刷间隙。这样，由于根据力测量进行校正的可能性，这里可以在相互重叠印刷不同的颜色时在所有印刷辊上得到极高的精度，而与工件相关的校正需求可以在到达第一印刷间隙之前通过一次性的厚度测量来完成。与此不同，各印刷辊支承件上的力测量是专门针对每个印刷间隙的。

附图说明

下面借助于附图说明和解释本发明的实施例。其中：

图1示出根据本发明的印刷装置的一个实施例的示意性俯视图；

图2示出图1中的一个印刷辊的支承件里的图线；

图3示出用于图1所示装置的厚度测量装置的示意图；

图4示出厚度测量装置的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

在图1中以俯视图示意性地示出本发明的装置的实施例。这种装置是用于简单的直接印刷的印刷机或用于多色印刷机的第一印刷站，为了简化没有示出所述印刷机的其它印刷站。传送带1运行穿过一印刷间隙2，该印刷间隙由一设计成凹版印刷滚筒(Gravurzylinder)的印刷辊3和一在俯视图中不可见的、布置在传送带1下方的对应印刷滚筒形成。可借助一左侧的调整电机4和一右侧的调整电机5调整凹版印刷滚筒3的高度，其中可相互独立地操作所述两个调整电机4和5。板形的工件7铺放在设置在前面的滚道6上，被沿箭头8指示的穿行方向引导移向印刷间隙2，在这里将工件转移到传送带1上。此前，工件经过一厚度测量装置9，该厚度测量装置在这里分别由两个布置在工件7上方和下方的右侧和左侧距离传感器10形成。因此既在其右侧也在其左侧对工件7进行测量，以识别可能由于轻微的楔形导致的厚度差。如果存在这种厚度差，则相应地对左侧调整电机4和右侧调整电机进行不同的调整，从而凹版印刷滚筒3相对于对应印刷滚筒轻微偏斜，以对应工件7的楔形。因此，此时在印刷中，凹版印刷滚筒3的作用半径在工件7的整个宽度上保持恒定，从而不会出现图案变形/扭曲。而且这样在印刷间隙2也不必担忧工件7的侧向偏转。

此外，在图1中只是象征性示出的左侧和右侧调整电机4、5设有力测量传感器，以直接或间接地测量在对工件7进行印刷时作用在凹版印刷滚筒上的支承力。左侧和右侧支承力的差值意味着，由于偏差或其它效应，凹版印刷滚筒3和对应印刷滚筒的偏斜没有在工件的宽度上精确地对应工件7的厚度变化分布，并且因此，尽管由于厚度测量装置9而调整了调整电机4和5，还是不希望地出现了凹版印刷滚筒3从工件7的左侧到右侧的作用半径的差别。这里，这可以用于对记录在厚度测量装置9中的值和调整电机4和5的调整之间的关联关系进行倾向校正，以用于后面的工件7。

图2示出了由配设给调整电机4和5的两个力测量传感器测得的力的图线。上面在时间(轴)上示出左侧的支承力，下面示出右侧的支承力，其中，由于所出现的力的接近矩形的(图线)形状，可以很好地看出，在记录时间内，工件7被输送穿过印刷间隙2。在这里所示的情况下，左侧的支承力明显高于右侧的支承力，这就表明，在平均值上工件7的厚度变化分布没有与凹版印刷滚筒3和对应印刷滚筒的偏斜相协调。较高的左侧支承力表明，这里凹版印刷滚筒3的作用半径比右侧的小。

如图2所示，由于力测量传感器记录左侧和右侧支承力随时间的变化，可以—也可利用厚度测量装置9—不仅测量工件7右侧和左侧之间的厚度差，而且也测量工件沿穿行方向的厚度分布。由此，在工件7穿过印刷间隙2时可以根据已知的厚度分布对左侧和右侧调整电机4和5进行实时的高度调整，这可以进一步改善印刷图案容差。

图3和图4示出根据本发明的装置的厚度测量装置9的两个不同的实施例。在图3中设有总共四个用于测量厚度的距离传感器10，具体是在工件上方沿穿行方向8观察位于左侧的10a和位于右侧的10b，以及在工件下方位于左侧的10c和位于右侧的10d。分别通过两个左侧的距离传感器10a和10c或两个右侧的距离传感器10b和10d形成差值而在左侧和右侧测量工件7的厚度。

在图3中还附加地可以看到一前棱边传感器11，当工件7的前棱边经过该传感器时，它发出一信号。这样如本身已知的那样，利用该信号可以引发印刷图案，或在必要时使凹版印刷滚筒3或布置在凹版印刷滚筒和工件7之间的橡皮胶印滚筒这样地加速或减速，以使印刷图案起始部与工件7的前棱边重合并且不会留下(空白的)边缘。

在图4中示出厚度测量的另一种原理：沿穿行方向8观察，侧向与工件相邻地布置两个CCD照相机12，其中左侧的CCD照相机12a扫描工件7的左侧棱边，而右侧的CCD照相机12b监控工件7的右侧棱边。根据由CCD照相机12记录的像素和其灰度值可以分别获得工件7在CCD照相机12旁边经过的(部分的)厚度。

Claims (16)

1.用于在一印刷间隙中对板形工件进行印刷的方法，所述印刷间隙由两个彼此间的距离可调的印刷辊形成，其中，在传送装置上将板形的工件输送至印刷间隙，并在穿过印刷间隙时对工件进行印刷，其特征为：

在向印刷间隙输送工件之前或期间，测量每个工件的厚度，并且，在印刷过程之前，根据所测量的工件厚度，通过平行地或成倾斜角度地改变两个印刷辊相互间的距离来调整所述印刷间隙。

2.按权利要求1的方法，其特征为：

在至少两个测量点处测量工件的厚度，其中所述两个测量点的连线基本上平行于印刷辊轴线分布。

3.按权利要求1或2的方法，其特征为：

对工件厚度的测量沿传送方向在整个工件长度上进行，并由此测量厚度分布，其中在工件穿过时根据所测量的厚度分布实时地调整所述印刷间隙。

4.按权利要求1至3中至少一项的方法，其特征为：

在印刷期间测量作用在印刷辊的支承件上的支承力，并且在所测得的支承力有差值时，相互成倾斜角度地改变两个印刷辊的距离，直至支承力的差值近似为零或近似等于一希望的偏差值。

5.按权利要求1至4中至少一项的方法，其特征为：

在印刷期间测量作用在印刷辊的支承件上的支承力，并且所测得的支承力的差值作为校正值输入根据所测得的工件厚度进行的、印刷间隙的调整过程中，以用于在后面进行印刷的工件。

6.按权利要求4或5的方法，其特征为：

所述根据测得的支承力对两个印刷辊彼此间距离的改变或者作为校正值向印刷间隙调整过程的输入是基于按一定时间间隔测得的支承力的差值进行的，以在总体上实现一种倾向校正。

7.按权利要求1至6中至少一项的方法，其特征为：

在测量工件厚度的同时检测工件的前棱边，并利用该信息使工件和/或一形成图案的印刷辊加速或减速，以确保工件上位置精确的图案起始部。

8.按权利要求1至7中至少一项的方法，其特征为：

作为偏移设置使印刷间隙的两个印刷辊相互偏斜，从而在工件上作用横向于传送方向的力，以沿一边缘限定部引导工件。

9.用于实施按权利要求1至8中至少一项的方法的装置，具有两个相互间的距离可调的印刷辊(3)，所述印刷辊形成一用于对板形工件(7)进行印刷的印刷间隙(2)，还具有一用于向所述印刷间隙(2)输送工件(7)的传送装置(1)，其特征为：

在所述传送装置(1)之前或之上，安装在所述印刷间隙(2)之前，设置有一用于测量所输送的工件(7)的厚度的厚度测量装置(9)，在所述两个形成印刷间隙(2)的印刷辊(3)中的至少一个上，在两侧在印刷辊支承件的区域内安装有用于单侧和/或双侧地改变所述两个印刷辊(3)彼此之间的距离的调整电机(4、5)，其中所述厚度测量装置(9)和调整电机(4、5)与一控制单元相连接，这样对所述控制单元进行编程，即，所述控制单元根据所测得的工件(7)的厚度通过单侧或双侧地调整所述调整电机(4、5)在印刷过程之前平行地或成倾斜角度地改变印刷间隙(2)。

10.按权利要求9的装置，其特征为：

所述厚度测量装置(9)包括设置在工件(7)上方和下方的距离传感器(10)。

11.按权利要求9的装置，其特征为：

所述厚度测量装置(9)包括至少两个扫描工件(7)的侧边的、形成图像的传感器(12)。

12.按权利要求9的装置，其特征为：

所述厚度测量装置(9)包括一带有路程和/或力测量传感器的测量压辊。

13.按权利要求9至12中至少一项的装置，其特征为：

所述传送装置(1)主要由一被引导穿过所述印刷间隙(2)的传送带组成。

14.按权利要求9至13中至少一项的装置，其特征为：

在至少一个印刷辊(3)的支承件上安装有用于检测支承力的力测量传感器，其中所述力测量传感器与控制单元相连，并且这样对所述控制单元进行编程，即，在由所述力测量传感器测得的支承力有差值时，成倾斜角度地改变所述两个印刷辊(3)之间的距离，直至支承力的差值近似为零或近似等于一希望的偏差值。

15.按权利要求9至14中至少一项的装置，其特征为：

所测得的支承力的差值作为校正值输入根据所测得的工件(7)的厚度进行的、印刷间隙(2)的调整过程中，以用于在后面进行印刷的工件(7)。

16.按权利要求9至15中至少一项的装置，其特征为：

前后顺序成行地布置有多个印刷间隙(2)。

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