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Die
Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Registerkorrektur
bzw. Korrektur einer Fehlanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
7.
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Nachfolgend
wird im wesentlichen auf Rotationstiefdruckmaschinen Bezug genommen,
ohne dass die Erfindung auf diese Anwendung beschränkt wäre.
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In
Mehrfarbdruckmaschinen steht für
jede Farbe ein separates Druckwerk zur Verfügung. Das zu bedruckende Material
(Papier, Pappe, Stoff usw.) durchläuft die jeweiligen Druckwerke
nacheinander, weshalb die einzelnen Farbdrucke exakt deckungsgleich
aufgebracht werden müssen.
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Bei
einer Tiefdruckmaschine besteht ein Druckwerk unter anderem aus
einem Druckzylinder, auf dem das Druckbild aufgebracht ist, und
einem Gegendruckzylinder (Presseur), der das Papier auf den Druckzylinder
presst. Im Gegensatz zu Flexo- oder Off-Set-Druckmaschinen ist der
Gegendruckzylinder nicht angetrieben.
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Der
Presseur wird mit hohem Druck gegen das Bedruckmaterial und den
Druckzylinder angestellt, so dass eine reibschlüssig verbundene Einheit entsteht,
die nur gemeinsam bewegt oder positioniert werden kann. Es ist keine
Relativbewegung zwischen Bedruckmaterial und Druckzylinder möglich.
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Längsregisterabweichungen
werden durch Zylinderkorrektur behoben. Die Aufgabe der Korrektur
bzw. Registerregelung ist es, Fehlanordnungen auszugleichen und
die Registerhaltigkeit des Druckbilds zu gewährleisten. Dazu wird ein Druckzylinder um
eine geeignete Winkellage korrigiert. Durch die einheitliche Verbindung
zwischen Druckwerk und Bedruckmaterial wird das Bedruckmaterial
ebenso mitverschoben. Es kommt somit zunächst nicht zu einer Änderung
des Eindrucks auf dem Bedruckmaterial, sondern zu einer zusätzlichen
Dehnung oder Stauchung des Materials durch die Veränderung
der Bahnspannung.
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Wird
beispielsweise ein Druckwerk derart korrigiert, dass die Bahn vor
dem Druckwerk verlängert
und die Bahn nach dem Druckwerk verkürzt wird, wird das Material
vor dem Druckwerk gedehnt und nach dem Druckwerk entspannt. Es entsteht
eine Dehnungsdifferenz. Erst durch den ständig laufenden Transport des
Materials wird diese Dehnungs- und Bahnspannungsdifferenz wieder
abgebaut und die Verstellung des Registers entsprechend der korrigierten
Winkellage wird wirksam.
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Daneben
wirkt sich die Änderung
der Bahndehnung im Bereich nach dem korrigierten Druckwerk auf die
nachfolgenden Druckwerke aus. Es kommt zu Registerabweichungen bei
den nachfolgenden Druckwerken, die sich nur langsam, allerdings
selbstständig
und ungeregelt, wieder abbauen. Die dazu notwendige Zeitspanne beträgt ein Vielfaches
des Quotienten aus Bahnlänge
und Bahngeschwindigkeit. Während
dieser Korrekturzeit fertiggestelltes Material ist fehlerhaft und
kann nicht verwendet werden (Makulatur).
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Diese
Auswirkung einer Korrektur auf nachfolgende Druckwerke verhindert
darüber
hinaus, dass die nachfolgenden Druckwerke während dieser Zeit separat korrigiert
werden könnten.
Eine dynamische Optimierung der Registerregelung ist nicht möglich.
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Es
stellt sich daher die Aufgabe, die Registerkorrektur zu beschleunigen
und die Kopplung zwischen den einzelnen Druckwerken zu vermindern.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Druckmaschine mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und
2 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und
der nachfolgenden Beschreibung.
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Vorteile der
Erfindung
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Bei
einem erfindungsgemäßen Antriebssystem
für eine
Druckmaschine, insbesondere einer wellenlose Tiefdruckmaschine,
mit mehreren einzeln angetriebenen Druckwerken, die mit Längsregisterverstellvorrichtungen
versehen sind, sind Mittel zur gemeinsamen Einstellung der Längsregisterverstellvorrichtungen
aller vor einem ersten Druckwerk liegenden Druckwerke oder Mittel
zur gemeinsamen Einstellung der Längsregisterverstellvorrichtungen
des ersten Druckwerkes und aller nach dem ersten Druckwerk liegenden
Druckwerke zur Korrektur einer Registerabweichung an dem ersten
Druckwerk vorgesehen. Durch die gemeinsame Einstellung bzw. Betätigung werden
die Druckwerke gleichartig verstellt, d.h. es wird bei allen eine
gleiche Korrektur der Winkellage der Druckzylinder durchgeführt. Es
versteht sich, dass die Erfindung ebenso den Fall beinhaltet, dass
nur ein Druckwerk vor oder nach dem betreffenden ersten Druckwerk
vorhanden ist. Als geeignete Mittel zur Realisierung sind im wesentlichen elektrische
Antriebe geeignet, welche die Komponenten der Druckmaschine mittels
einer virtuellen Leitachse einzeln und synchron antreiben.
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Durch
die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird
die gezielte Beeinflussung der Bahndehnung durch die Korrektur der
Winkellage nur im Bereich vor einem ersten Druckwerk, bei dem eine
Registerabweichung vorliegt, bis zur nächsten Einspannung wirksam.
Diese Einspannung wird typischerweise durch ein weiteres Druckwerk
dargestellt. Die Änderung
der Dehnung kann dabei durch Umpositionierung aller Druckwerke vor
dem betreffenden Druckwerk bewerkstelligt werden. Ebenso ist es
möglich, die
Dehnung vor dem betreffenden Druckwerk zu verändern, indem das betreffende
Druckwerk selbst und alle nachfolgenden Druckwerke korrigiert werden.
Insgesamt wird die Materialdehnung nur vor dem betreffenden ersten
Druckwerk verändert,
ohne das Register und die Materialdehnung in anderen Abschnitten
zu beeinflussen. Durch den nachfolgenden Abbau der Materialdehnungsveränderung
wird die Registerabweichung korrigiert.
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Üblicherweise
sind bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem
auch Mittel zur Verstellung eines Einzugswerkes und/oder eines Auszugswerkes vorgesehen.
Die Registerkorrektur lässt
sich demnach sowohl in Richtung des Auszugswerkes als auch in Richtung
des Einzugswerkes oder in beiden Richtungen realisieren. Eine Verstellung
des Einzugswerkes und/oder des Auszugswerkes ist vorteilhaft für die Entkopplung,
die Steuerung und Aufrechterhaltung der Bahnspannung. Somit können Bedruckmaterialschäden, wie
z.B. Risse, Falten, Um- oder
Einknickungen usw. vermindert werden.
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Vorteilhafterweise
ist in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
wenigstens eine Längsregisterverstellvorrichtung
zur Durchführung
einer Zylinderkorrektur vorgesehen. Die Zylinderkorrektur stellt eine
einfache und zuverlässige
Möglichkeit
zur Durchführung
einer Registerkorrektur dar, wobei keine zusätzlichen mechanischen oder
elektrischen Vorrichtungen notwendig sind, wie z.B. Kompensatoren,
die herkömmlicherweise
im Bahnbereich zwischen zwei Druckwerken anzuordnen sind, um die Bahnlänge in diesem
Bereich zu verändern.
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Zweckmäßigerweise
weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
Erfassungseinrichtungen zur Erfassung der Registerabweichung auf,
wobei jede Erfassungseinrichtung einem Druckwerk zugeordnet ist.
Abhängig
von der gewählten
Vorgehensweise (Bahn/Bahn- oder Bahn/Zylinderverfahren) befindet sich
eine Erfassungseinrichtung dabei innerhalb des Bahnabschnitts unmittelbar
vor dem zugeordneten Druckwerk oder hinter dem Druckwerk. Wenn eine Erfassungseinrichtung
eine Registerabweichung feststellt, wird das zugehörige Druckwerk
in der beschriebenen Weise korrigiert.
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Es
existieren zwei mögliche
Verfahren zur Erfassung einer Registerabweichung, das Bahn-/Bahn-Verfahren
oder das Bahn-/Zylinderverfahren.
Es ist zweckmäßig, dass
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit Mitteln zur Durchführung
entweder des Bahn/Zylinder-Verfahrens oder des Bahn-/Bahn-Verfahrens ausgestattet
ist. Bei dem Bahn/Zylinder-Verfahren
wird die Position einer im ersten Druckwerk bedruckten Marke verfolgt.
Die Druckmarkenerfassungseinrichtungen bzw. Markenleser sitzen üblicherweise
vor den zugehörigen Druckwerken.
Die Position des Druckzylinders wird zu dem Zeitpunkt festgestellt,
zu dem die Druckmarke den Markenleser passiert. Die Zylinderposition wird
mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Eine festgestellte Differenz
entspricht der Registerabweichung. Bei dem Bahn/Zylinder-Verfahren
können
vorteilhaft kostengünstigere
Markenleser verwendet werden, die nicht farbsensitiv ausgebildet sein
müssen.
Bei dem Bahn/Bahn-Verfahren werden von jedem Druckwerk eigene Marken
in der jeweiligen Druckwerksfarbe auf das Bedruckmaterial aufgebracht.
Der einem Druckwerk zugeordnete Sensor bzw. Markenleser ist daher
farbsensitiv und ist an der Bahn nach dem zugehörigen Druckwerk angeordnet. Der
Abstand der einzelnen Druckmarken zueinander wird erfasst und mit
einem Abstandssollwert verglichen. Eine festgestellte Differenz
entspricht wiederum der Registerabweichung.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Registerkorrektur, wobei ein Material in aufeinanderfolgenden
Bearbeitungsschritten bearbeitet wird, wobei die Registerabweichung
des Materials bezüglich eines
ersten Bearbeitungsschrittes korrigiert wird, wird die Fehlanordnung
durch eine Positionsänderung
im Rahmen aller Bearbeitungsschritte vor dem ersten Bearbeitungsschritt
liegenden Bearbeitungsschritten oder durch eine Positionsänderung
während
des ersten Bearbeitungsschrittes und aller im Bearbeitungsablauf
nach dem ersten Bearbeitungsschritt liegenden Bearbeitungsschritte
korrigiert. Somit kann ein Einfluß der Korrektur vorteilhaft
auf den betrachteten Abschnitt begrenzt werden. Ein Auswirken der
Korrektur auf andere Bearbeitungseinrichtungen wird reduziert. Es
sei darauf verwiesen, dass die Formulierung „alle Bearbeitungsschritte" auch nur einen vorhandenen
Bearbeitungsschritt mit einbezieht.
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Es
ist von Vorteil, wenn das Verfahren in Verbindung mit einer Druck-
oder Papierverarbeitungsmaschine, insbesondere einer wellenlosen
Tiefdruckmaschine, verwendet wird. Hier treten alle im Hinblick auf
die erfindungsgemäße Druckmaschine
aufgeführten
Vorteile ebenso auf. Neben der Verwendung für Druck- oder Papierverarbeitungsverfahren
bietet sich eine Verwendung ebenso vorteilhaft für jegliche Verfahren an, bei
denen ein Bearbeitungsmaterial passgenau und nacheinander in einzelnen
Bearbeitungseinrichtungen bearbeitet wird, wie z.B. Druckmaschinen
für Verpackungen
oder Akzidenzen, Schmalbahnmaschinen für Etiketten und Formulare.
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Üblicherweise
werden die Bearbeitungsschritte mittels Druckwerken, Einzugswerken
und Auszugswerken ausgeführt.
In dieser Ausbildung können
insbesondere die Passgenauigkeit der Eindrücke sowie die Bahnspannung
des Bedruckmaterials vorteilhaft beeinflusst werden.
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Eine
bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Korrektur
einer Längsregisterabweichung,
wobei die Positionsänderung
als Zylinderkorrektur in Form einer Korrektur der Zylinderwinkellage
ausgeführt
wird. In dieser Form kann das Verfahren für Rotationsdruckmaschinen verwendet
werden, um Längsregisterabweichungen zu
beseitigen.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, daß die
vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Figurenbeschreibung
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Im
Folgenden sollen die Erfindung und insbesondere deren Vorteile anhand
eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es
zeigt
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1 eine
schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eine erfindungsgemäßen Vorrichtung;
und
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2 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführliche
Figurenbeschreibung
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In 1 ist
eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
insgesamt mit 100 bezeichnet. Ein Bedruckmaterial, beispielsweise
Papier 101 wird der Maschine über ein Einzugswerk 110 zugeführt. Das
Papier 101 wird durch Druckwerke 111, 112, 113, 114 geführt und
bedruckt und durch ein Auszugswerk 115 wieder ausgegeben. Die
Ein-, Auszugs- und Druckwerke 110 bis 115 sind positionierbar,
insbesondere zylinder- bzw. winkelkorrigierbar, angeordnet, was
durch halbkreisförmige Pfeile 103 angedeutet
ist. Zur besseren Übersicht sind
nicht alle Pfeile mit Bezugszeichen versehen.
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Die
Druckwerke 111 bis 114 weisen jeweils einen Druckzylinder 111' bis 114' auf, gegen
den jeweils ein Presseur 111'' bis 114'' mit starkem Druck angestellt ist.
Die Druckzylinder 111' bis 114' sind einzeln
und unabhängig
angetrieben, die Presseure 111'' bis 114'' sind frei drehbar ausgebildet.
Das Einzugs- und Auszugswerk 110, 115 weisen jeweils
zwei gegenläufige
Zylinder auf, die das Papier 101 führen. Das Einzugs- und Auszugswerk 110, 115 und
die Druckwerke 111 bis 114 bilden jeweils zusammen
mit dem durchlaufenden Papier 101 eine reibschlüssig verbundene
Einheit.
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In
den Bahnabschnitten zwischen den einzelnen Druckwerken 111 bis 114 wird
das Papier 101 über
nicht näher
erläuterte
Rollen und Vorrichtungen geführt,
die mit 102 bezeichnet sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht
alle Rollen und Vorrichtungen mit Bezugszeichen 102 versehen.
Es kann sich insbesondere um Umlenkrollen, Trocknungseinrichtungen
usw. handeln.
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Die
Bahn ist zwischen dem Einzugswerk 110 und dem ersten Druckwerk 111 mit
einem Sensor 120 versehen, der als Bahnspannungssensor
ausgeführt ist.
Vom Sensor 120 erfasste Bahnspannungswerte F werden einer
Messwertauswerteeinrichtung 130 zugeführt. In Abhängigkeit von den vom Sensor 120 gelieferten
Bahnspannungswerten F wird die Positionierung des Einzugswerkes 110 gesteuert.
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Im
Bahnabschnitt zwischen dem ersten Druckwerk 111 und dem
zweiten Druckwerk 112 ist ein Sensor 121, im Bahnabschnitt
zwischen dem zweiten Druckwert 112 und dem dritten Druckwerk 113 ein
Sensor 122 und im Bahnabschnitt zwischen dem dritten Druckwerk 113 und
dem vierten Druckwerk 114 ein Sensor 123 angeordnet.
Die Sensoren 121 bis 123 sind als Markenleser
ausgebildet. Beim Durchlauf des Papiers 101 wird jeweils
von einem Markenleser 121 bis 123 erfasst, wann
die Druckmarke (nicht gezeigt), die vorzugsweise vom ersten Druckwerk 111 aufgebracht
wird, den Markenleser erreicht und jeweils einer Messwertauswerteeinrichtung 131 bis 133 zugeführt. Dann
wird die Position des entsprechenden Druckzylinders 112' bis 114' festgestellt
und ebenfalls der jeweiligen Messwertauswerteeinrichtung 131 bis 133 zugeführt. Jede Messwertauswerteeinrichtung 131 bis 133 vergleicht die
ihr zugeführten
Istwerte der Zylinderposition mit vorgegebenen Sollwerten und berechnet
daraus eine jeweilige Registerabweichung ΔR2 bis ΔR4 (Bahn/Zylinder-Korrektur).
Die Weiterverarbeitung der festgestellten Register wird bei zusätzlicher
Betrachtung der 2 deutlich. Die Abweichungen
werden den Recheneinheiten 210, 211, 212, 213 zugeführt und
zur Positionierung der Druckwerke 111 bis 113 und
ggf. auch für
die Positionierung des Einzugswerkes 110 verwendet, wie
es in 2 näher
dargestellt wird.
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In 2 ist
eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.
Die vertikale Trennungslinie A stellt eine schematische Unterteilung
des Verfahrens dar. Der Ablauf rechts der Trennungslinie A stellt
die Steuerung bzw. Regelung der Druckwerke, der Bereich links der
Trennungslinie A stellt die Regelung des Einzugswerkes dar. Wie
bereits erläutert,
wird die Regelung des Einzugswerkes vorzugsweise zusätzlich durchgeführt.
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Die
bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist am Beispiel
der anhand 1 beschriebenen Vorrichtung
derart dargestellt, dass die Fehlanordnung bzw. die Registerabweichung
durch Positionsänderung
aller im Bearbeitungsablauf vor der jeweilig betroffenen Bearbeitungseinrichtung
bzw. dem betroffenen Druckwerk liegenden Bearbeitungseinrichtungen
bzw. Druckwerke korrigiert wird. Es versteht sich für den Fachmann,
wie eine entsprechende Korrektur durch Positionsänderung der jeweilig betroffenen
und aller im Bearbeitungsablauf nach der betroffenen Bearbeitungseinrichtung
liegenden Bearbeitungseinrichtungen ausgeführt werden kann.
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Im
ersten Verfahrensschritt 201 werden die vom Sensor 120 (1)
und den Messwertauswerteeinrichtung 131 bis 133 (1)
ermittelten Spannungswerte F bzw. Registerabweichungen ΔR2 bis ΔR4 den Rechnereinheiten 210 bis 213 zugeführt. Es versteht
sich, dass alle aufgeführten
Messwertauswerteeinrichtung 130 bis 133 und Rechnereinheiten 210 bis 213 zentral
oder dezentral (im Antrieb, Motion Control, SPS) realisiert sein
können.
Die Rechnereinheiten 211 bis 213 berechnen aus
den zugeführten Registerabweichungen ΔR2 bis ΔR4 die Winkelkorrekturen ΔΦ2 bis ΔΦ4, die zur
Umpositionierung des jeweiligen Druckzylinders 111 bis 113 notwendig sind.
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Im
Verfahrensschritt 202 werden die ermittelten Winkelkorrekturen ΔΦ2 bis ΔΦ4 Summationseinheiten 220 bis 223 zugeführt. Es
versteht sich, dass auf analoge Weise auch mehr als drei Registerabweichungen
erfasst werden können,
was durch die gestrichelte Linie und die drei Punkte angedeutet
ist.
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Um
die Registerabweichung des Druckzylinders 114 (1)
zu korrigieren, wird gemäß dem dargestellten
Ausführungsbeispiel
die Winkellage der Druckzylinder 111 bis 113 geändert. Dazu
wird die von der Rechnereinheit 213 berechnete Winkelkorrektur ΔΦ4 allen
vorhergehenden Druckzylindern über
deren Summationseinheiten 221 bis 223, in der dargestellten
bevorzugten Ausgestaltung auch dem Einzugswerk 110 über dessen
Summationseinheit 220 zugeführt. Analog wird zur Korrektur
der Registerabweichung ΔR3
des Druckwerkes 113 die von der Rechnereinheit 212 berechnete
Winkelkorrektur ΔΦ3 den Summationseinheiten 220 bis 222 zugeführt. Die
Winkelkorrektur ΔΦ2 wird schließlich den Summationseinheiten 220 und 221 zugeführt.
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Die
Summationseinheiten 220 bis 223 berechnen jeweils
den gesamten Winkelversatz ΦEZW, Φ1 bis Φ3 zu einer
Leitachsposition, die mit ΦLA
bezeichnet ist. Im Verfahrensschritt 203 werden die jeweiligen
Winkelversatzwerte zusammen mit dem Wert der Leitachsposition verrechnet
und an die entsprechenden Einzugs- und Druckwerke bzw. deren Verstellvorrichtungen
(nicht gezeigt) übergeben.
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Im
Verfahrensschritt 204 werden das Einzugswerk 110 und
die Druckwerke 111 bis 113 entsprechend der berechneten
Werte umpositioniert, um die Registerabweichungen zu korrigieren.
Durch das beschriebene Verfahren kann eine Registerabweichung für jedes
Druckwerk nahezu gleichzeitig korrigiert werden. Im Gegensatz zu
einer Korrektur im Stand der Technik ist es bei einer erfindungsgemäßen Druckmaschine
nicht notwendig, die Registerabweichungen einzeln und nacheinander
zu korrigieren, da eine Kopplung der Druckwerke untereinander reduziert
ist.
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Es
versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur eine besonders
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Druckmaschine dargestellt
ist. Daneben ist jede andere Ausführungsform, insbesondere durch
eine andere Anordnung oder Anzahl der Druckwerke, Aufbau der usw.
denkbar, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.
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- 100
- Druckmaschine
- 101
- Bedruckstoff
(Papier, Folie, Blech)
- 102
- Leitwalzen,
Führungsrollen
- 103
- Winkelkorrektur
- 110
- Einzugswerk
- 111,
112, 113, 114
- Druckwerk
- 111', 112', 113', 114'
- Druckzylinder
- 111'', 112'',
113'', 114''
- Presseur
- 111''',
112''', 113''', 114'''
- Antriebe
- 115
- Auszugswerk
- 120
- Bahnspannungssensor
- 121,
122, 123
- Markenleser
- 130,
131, 132, 133
- Messwerteauswertevorrichtung
- 201,
202, 203, 204
- Verfahrensschritt
- 210,
211, 212, 213
- Recheneinheit
- 220,
221, 222, 223
- Summationseinheit
- A
- Unterteilung
- F
- Bahnspannungswert
- ΔF
- Bahnspannungsabweichung
- ΔR2, R3, ΔR4
- Registerabweichung
- ΔΦ2, ΔΦ3, ΔΦ4
- Winkelkorrektur
- ΦEZW, Φ1, Φ2, Φ3
- Winkelversatz
- ΦLA
- Leitachsposition