DE10152466A1

DE10152466A1 - Feuchteregelung unter Berücksichtigung mehrerer den Druckprozess beeinflussender Grössen

Info

Publication number: DE10152466A1
Application number: DE10152466A
Authority: DE
Inventors: Axel Hauck; Nikolaus Pfeiffer
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: JP2002166527A; US20020096076A1; DE10152466B4; US6655272B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken, bei dem die Dosierung der auf den Bedruckstoff aufzutragenden Feuchtmittelmenge vorzugsweise in Abhängigkeit von der Druckgeschwindigkeit gewählt ist, vorgeschlagen, welches sich dadurch auszeichnet, dass zusätzlich eine Berücksichtigung wenigstens einer die erforderliche Feuchtmittelmange im Druckprozess beeinflussenden Größe erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken, bei dem die Dosierung der auf den Bedruckstoff aufzutragende Feuchtmittelmenge vorzugsweise in Abhängigkeit von der Druckgeschwindigkeit gewählt ist.

Verfahren zur Regelung der Feuchtmitteldosierung, insbesondere beim Offset-Drucken, auf Basis der gemessenen Feuchtmittelmenge zum Beispiel auf der Druckplatte mit farbfreien und bedruckten Flächen sind bekannt. Als Messgröße dient hierbei beispielsweise die Schichtdicke des Feuchtmittels, gemessen über Infrarotabsorption, den Glanz der Druckplattenoberfläche, welcher sich mit zunehmender Schichtdicke verändert, oder dergleichen.

In der DE 38 30 732 C2 wird ein Verfahren zur Feuchtmittelführung bei einer Offset- Druckmaschine, bei dem mit einem opto-elektronischen Wandler Helligkeitsmesswerte von einer bedruckten Vorlage mit farbfreien und bedruckten Flächen gewonnen werden, und bei dem aus den Helligkeitsmesswerten Signale für Stellglieder abgeleitet werden, mit deren Hilfe die einer Druckform zugeführte Feuchtmittelmenge auf einen gewünschten Wert geführt wird, offenbart. Gemäß dem Verfahren werden die durch die Abtastung der hinter den Rändern der vorgegebenen Farbflächen liegenden Flächen entstehenden Signale mit Vergleichswerten verglichen. In Abhängigkeit wird vom Vergleichsergebnis ein Feuchtmangelsignal abgeleitet, das eine zu geringe Feuchtmittelführung kennzeichnet. Die Abtastung kann vorzugsweise an einem bedruckten Bogen vorgenommen werden, eine Abtastung an dem Gummituch oder an der eingespannten Druckplatte wird nicht ausgeschlossen.

Aus der DE 197 01 219 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Farbgebung beim Drucken bekannt, bei dem die Dosierung des auf einen Bedruckstoff aufzutragenden Fluids in Abhängigkeit von der Druckgeschwindigkeit verändert wird, bei einer Änderung der Druckgeschwindigkeit das Fluid simultan mit der Druckgeschwindigkeitsänderung zeitweise übersteuert aufgetragen wird.

Des Weiteren ist aus der DE 41 22 794 A1 ein Verfahren zur Überwachung und Regelung des Druckprozesses, insbesondere an Offset-Druckmaschinen bekannt, bei dem beispielsweise Tonwertzunahmen nicht ausschließlich über die Veränderung der Farbführung ausgeregelt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren gliedert sich dabei in eine Lern- und eine Kann-Phase. Die messtechnisch an dem Druckprodukt erfassbaren Qualitätsmerkmale bilden einen Merkmalsraum, in dem aus verfahrenstechnisch ausgewählten Druckversuchen Zugehörigkeitsvektoren zu bestimmten Klassen und/oder Ursachen für Druckstörungen zugeordnet sind (Lern-Phase). In der Kann-Phase, also der Regelung und Überwachung des Druckprozesses, wird aufgrund der ermittelten Zugehörigkeit zu der Klasse und/oder der Ursache für die Druckstörung dieser Klasse angezeigt und/oder grade über die derart ermittelte Ursache auf den Prozess mit dem Ziel der Behebung dieser Ursache eingegriffen.

Grundlegendes Ziel für den Druckprozess ist ein optimaler Farbübertrag im druckenden Bereich der Platte und ein Freihalten im nicht druckenden Bereich. Manuell wird dieser Zustand durch Anfahren der sogenannten Schmiergrenze, also des Beginns des Tonens, und leichte Überfeuchtung, üblicherweise 10%, eingestellt. Eine messtechnische Methode zur Online-Erfassung des Abstandes zur Schmiergrenze besteht jedoch nicht. Um dennoch eine Feuchteregelung realisieren zu können, wird die indirekt damit zusammenhängende Größe, die Feuchtfilmdicke oder ähnliches, gemessen und über die Feuchtedosierung geregelt. Im Allgemeinen ist die Regelqualität deutlich begrenzt und nicht ausreichend.

Entscheidend für die Qualität des Druckbildes ist jedoch die Farb-Wasser-Balance bezogen auf den Gesamtprozess. Hierbei spielen insbesondere neben der Feuchtmittelmenge auf der Platte oder der bedruckten Vorlage auch der Wasseranteil in der Farbe sowie das Oberflächenwasser auf den Auftragswalzen eine wesentliche Rolle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Regelung vorzuschlagen, bei dem Feuchtemangel und Feuchteüberschuss unter Berücksichtigung der Farb-Wasser-Balance bezogen auf den Gesamtprozess ausgeregelt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Farb-Wasser-Balance wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Neben der Druckgeschwindigkeit umfasst die Menge der Einflussgrößen unter anderem die Druckgeschwindigkeit, die Temperatur des Farbwerks, die Temperatur des Farbkastens, die Temperatur der Farbe, den Typ und den Zustand der Druckplatte, die Anzahl der bereits erfolgten Drucke mit der vorliegenden Druckplatte, die Farbdichte, die Druckdauer, das Wasseraufnahmeverhalten der Farbe, die Konzentration der Feuchtmittelzusätze. Diese Einflussgrößen sind teilweise sehr einfach messbar oder liegen als Größen in der Maschinensteuerung schon vor. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken, bei dem die Dosierung der auf den Bedruckstoff aufzutragenden Feuchtmittelmenge vorzugsweise in Abhängigkeit von der Druckgeschwindigkeit gewählt ist, umfasst eine Berücksichtigung wenigstens einer die erforderliche Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größe. Hierbei kann es sich insbesondere um den Druckprozess beeinflussende Größen aus der oben angegebenen Menge der beeinflussenden verschiedenen Faktoren handeln. Insbesondere kann die Feuchtmitteldosierung bei Variation der Druckgeschwindigkeit verändert werden. Für die gemessene Feuchtmittelmenge Y wird, für einen vorgegebenen, im wesentlichen festen Satz von Einflussfaktoren, also gewisser Parameter, ein Sollwert W vorgegebenen, und die Hinzunahme der relevanten Einflussfaktoren, also die Berücksichtigung der Abweichungen oder Veränderungen relevanter Einflussfaktoren zu den jeweils korrespondierenden Werten im vorgegebenen, im wesentlichen festen Satz von Einflussfaktoren für den Sollwert W, erfolgt in Form einer Sollwertveränderung ΔW. Die Sollwertveränderung ist dabei eine Funktion der n berücksichtigten, die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größen, wobei n eine natürliche Zahl ist, neben der eigentlichen Feuchtmittelmenge. Der funktionelle Zusammenhang für die Sollwertveränderung ΔW kann vorteilhafterweise um den Punkt des Sollwerts W, mit anderen Worten einem Arbeitspunkt, als eine Reihenentwicklung bis zu einer Ordnung q, mit q aus den natürlichen Zahlen, dargestellt werden. Im einfachsten Fall kann die Sollwertveränderung ΔW als ein lineares Polynom, also ein Ansatz in erster Ordnung, in der Form

ΔW = A₀ + (A₁ × Z₁) + (A₂ × Z₂) + . . . + (A_n × Z_n),

wobei die Variablen Z_i mit i = 1, . . ., n, wobei n eine natürliche Zahl ist, die n Einflussfaktoren beschreiben und als Abweichungen zum Wert am Arbeitspunkt zu verstehen sind und A₀ und die A_i mit i = 1, . . ., n konstante Koeffizienten sind, beschrieben werden. Im Allgemeinen können die Koeffizienten durch Druckversuche oder Berechnung unter Zugrundelegung eines angemessenen Modells ermittelt werden. Komplexere Zusammenhänge, insbesondere bei Wechselwirkung der Einzelgrößen, können gegebenenfalls durch einen Polynomansatz höherer Ordnung oder einen ähnlichen mathematischen Zusammenhang berücksichtigt werden. Als Beispiel in einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sei der quadratische Polynomansatz, also zweiter Ordnung,

genannt, wobei A₀, die A_i und die A_jk mit i, j, k = 1, . . ., n konstante Koeffizienten sind. Insbesondere für den linearen Fall können die Druckgeschwindigkeit, die Temperatur und die Farbdichte, also eine Feuchtenachführung bei Färbungsänderung, berücksichtigt werden. Für den Fall einer höheren Ordnung als erster Ordnung sollte gewährleistet sein, dass die Reihenentwicklung in den n Einflussfaktoren konvergiert und dass die Entwicklung konsistent in allen berücksichtigten Variable Z_i mit i = 1, . . . n ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist wesentliche Vorteile auf. Durch die messtechnische Erfassung verschiedener die Feuchtmittelmenge im Druckprozess, also die Farb-Wasser-Balance, beeinflussenden Größen wird eine Online-Erfassung des Abstandes zur Schmiergrenze ermöglicht, sodass Eingabeparameter für eine Regelung zur Verfügung gestellt werden können. Die Regelqualität kann erhöht werden. Da für wesentliche Parameterbereiche ein linearer Zusammenhang zwischen der Feuchtmittelmenge und wenigstens einer der sie beeinflussenden Größen besteht, ist es möglich, auf in der Regelungstechnik bekannte Standardverfahren für mehrparametrige Regelungen zurückzugreifen. Beispielsweise sind derartige Standardverfahren von H. Unbehauen "Regelungstechnik II", Vieweg Verlag, Braunschweig/Wiesbaden 1997, beschrieben. Vorteilhafterweise kann in einer Weiterbildung der Erfindung eine Unterscheidung zwischen die Feuchtmittelmenge im Druckprozess stark und schwach beeinflussenden Größen getroffen werden, deren Korrekturen bis zu verschiedenen Ordnungen, auch jeweils unabhängig voneinander, berücksichtigt werden können.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figur und deren Beschreibung dargestellt. Es zeigt im Einzelnen:

Fig. 1 Regelkreis unter Berücksichtigung mehrerer den Druckprozess beeinflussenden Größen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch einen Regelkreis unter Berücksichtigung mehrerer den Druckprozess beeinflussenden Größen. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Eingabe eines Feuchtereglers 1 durch wenigstens drei Parameter beeinflusst. Es handelt sich hierbei um den Sollwert W, eine Sollwertveränderung ΔW und eine Korrektur, welche aus dem Ergebnis einer Messung 5 der Feuchtmittelmenge, der Stellgröße Y, gewonnen wird. Der Feuchteregler 1 beeinflusst die Feuchtedosierung 3, um Feuchtemangel oder Feuchteüberschuss auszuregeln. Die Stellgröße Y ist damit die Feuchtmittelmenge, welche als Eingabe für die Regelstrecke 7, also dem Zustand der Farb- Wasser-Balance, dient. Die Regelgröße X ist damit der Abstand zur Schmiergrenze. Wie bereits oben erwähnt, wird die Farb-Wasser-Balance durch verschiedene Faktoren, also die Feuchtmittelmenge im Druckprozess bestimmende Größen, beeinflusst. In der Fig. 1 ist dieser Tatsache schematisch durch die mit Z₁ bis Z_n bezeichneten Pfeile Rechnung getragen. Wie bereits oben erwähnt, umfassen die verschiedenen die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größen unter anderem die Druckgeschwindigkeit, die Temperatur des Farbwerkes, die Temperatur des Farbkastens, die Temperatur der Farbe, den Typ und den Zustand der Druckplatte, die Anzahl der vorgenommenen Drucke, die Farbdichte, die Druckdauer, das Wasseraufnahmeverhalten der Farbe, die Konzentration diverser Feuchtmittelzusätze, die Farbstreifenbreite und dergleichen. In der erfindungsgemäßen Regelung ist vorgesehen, dass mittels Messungen und/oder Vorgabe aus in der Maschinensteuerung vorliegender Größen Eingabewerte für einen Zusatzregler 9 zur Verfügung gestellt werden, welche den Einfluss der korrespondierenden Größen auf den Zustand der Farb-Wasser-Balance darstellen oder beschreiben. Mit Hilfe einer geeigneten Modellbildung, beispielsweise einer Störgrößenaufschaltung oder eines Polynomansatzes, erfolgt die Bestimmung einer Sollwertveränderung ΔW, welche, wie bereits oben beschrieben, als ein Parameter der Eingabe des Feuchtereglers 1 fungiert. Der Sollwert W für die Regelung kann beispielsweise über Absolutwerte oder aus dem Okay- Zustand, welcher dem Druckprozess zugeordnet ist, vorgegeben werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken ist grundsätzlich auch anwendbar, wenn anstelle der Feuchtmittelmenge auf der Platte oder auf einer bedruckten Vorlage andere Größen, wie beispielsweise der Feuchtmittelanteil in der Farbe oder die Schichtdicke des Oberflächenwassers auf wenigstens einer der Auftragswalzen gemessen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus unabhängig von der konkreten Modellbildung zur Bestimmung der Sollwertveränderung ΔW. Auf der Grundlage eines geeigneten Modells, welches die wesentlichen Einflussfaktoren, welche die Feuchtmittelmenge im Druckprozess variieren umfasst, können manuelle Eingriffe durch den Maschinenbediener minimiert und die Makulatur, welche anfällt bis optimale Prozessparameter erreicht werden, reduziert werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Nachführung der Feuchtmittelmenge im Fall dynamisch kritischer Einflussgrößen derart gestaltet, dass ein Regler mit differenzierendem Anteil eingesetzt wird.

In der Folge sei eine beispielhafte mögliche Bestimmung der Parameter für das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge für die Sollwertveränderung ΔW anhand zweier die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussender Größen gegeben. Im allgemeinen Fall kann aus Vorversuchen und/oder theoretischen Untersuchungen bestimmt werden, welche Einflussgrößen berücksichtigt werden müssen. Für den Fachmann ergibt sich eine Erweiterung von 2 auf n Parameter in einfacher Analogie.

Aus Versuchen ist bekannt, dass die Feuchtmittelmenge von der Temperatur T und von der Druckgeschwindigkeit D abhängig ist. Zur Berücksichtigung jeweils einer die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größe ist typischerweise ein quadratischer Ansatz für die Sollwertveränderung ΔW der Form

ΔW = A_0T + A_1T × T + A_2T × T²

bzw.

ΔW = A_0D + A_1D × D + A_2D × D²,

ausreichend, wobei A_0T, A_1T, A_2T respektive A_0D, A_1D, A_2D konstante Koeffizienten sind. Als Gesamtansatz kann aus den oben genannten Ansätzen der Zusammenhang

ΔW = A₀ + A_1T × T + A_2T × T × T + A_1D × D + A_2D × D × D +A_1TD × T × D

entwickelt werden, wobei auch A₀ und A_1TD konstante Koeffizienten sind. Dieser allgemeine Ansatz kann nun aufgrund von Vorversuchen oder auf analytischer Basis eingeschränkt werden. Beispielsweise ist über einen weiten Parameterbereich die Feuchtmittelmenge nur linear von der Druckgeschwindigkeit D abhängig, sodass gilt

A_2D = 0.

Für den verbleibenden Ansatz

ΔW = A₀ + A_1T × T + A_2T × T × T + A_1D × D + A_1TD × T × D

werden nun mittels Druckversuche oder eines analytischen Modells oder einer Mischung aus beiden die weiteren Parameter A₀, A_1T, A_2T, A_1D und A_1TD ermittelt. Beispielsweise kann eine experimentelle Ermittlung der der Temperatur zugeordneten Parameter A_1T und A_2T durchgeführt werden. Dazu wird die Temperatur variiert und die Feuchtmittelmenge nachgeführt. Aus den aufgenommenen Messwerten lässt sich der Zusammenhang zwischen Temperatur und Feuchtmittelmenge bestimmen, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer Regressionsanalyse. Alternativ dazu kann auch ein analytischer Ansatz gewählt werden. Beispielsweise ist bekannt, dass die Verdunstung des Wassers eine Funktion der Temperatur und der Zeit ist. Aus der Farbwerksgeometrie, der Druckgeschwindigkeit und der Annahme beispielsweise einer konstanten Sollwassermenge auf einer Farbauftragswalze kann hieraus die Temperaturabhängigkeit für die Sollwertveränderung ΔW hergeleitet werden. Eine derartige Bestimmung der Temperaturabhängigkeit kann in Funktion der Druckgeschwindigkeit D erfolgen, insbesondere um den Parameter A_1TD des Mischtermes T × D zu bestimmen.

Ist der funktionelle Zusammenhang zwischen der Sollwertveränderung ΔW und der die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größen bekannt, kann die Regelung vorteilhafterweise mittels eines Standardregelverfahrens durchgeführt werden. Der neue Sollwert für die Regelgröße setzt sich damit aus dem alten Sollwert W und der Sollwertveränderung ΔW zusammen. In Analogie zur beschriebenen Vorgehensweise kann das erfindungsgemäße Verfahren statt auf die Sollwerte auch auf deren Änderung angewendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Feuchteregler

3

Feuchtedosierung

5

Messung

7

Regelstrecke

9

Zusatzregler
W Sollwert
Y Stellgröße
X Regelgröße
ΔW Sollwertveränderung

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken, bei dem die Dosierung der auf den Bedruckstoff aufzutragenden Feuchtmittelmenge vorzugsweise in Abhängigkeit von der Druckgeschwindigkeit gewählt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Berücksichtigung wenigstens einer die erforderliche Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größe in Form einer Sollwertveränderung ΔW als Eingabeparameter für einen Feuchteregler (1) erfolgt.

2. Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den weiteren die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größen um die Druckgeschwindigkeit, die Temperatur des Farbwerks, die Temperatur des Farbkastens, die Temperatur der Farbe, den Typ und den Zustand der Druckplatte, die Anzahl der vorgenommenen Drucke, die Farbdichte, die Druckdauer, das Wasseraufnahmeverhalten der Farbe, die Konzentration der Feuchtmittelzusätze und der Farbstreifenbreite handelt.

3. Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berücksichtigung wenigstens einer der weiteren die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größen in Folge einer Messung während des Druckprozesses erfolgt.

4. Verfahren zur Regelung der Feuchtmittelmenge beim Drucken gemäß einem der oberen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertveränderung ΔW durch einen Polynomansatz in n Variablen bis zu einer Ordnung q, wobei n und q natürliche Zahlen sind, und n die Anzahl der berücksichtigten, die Feuchtmittelmenge im Druckprozess beeinflussenden Größen angibt, beschrieben wird.