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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Steuerung einer Druckmaschine mit mehreren Druckwerken sowie mehreren
mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern und einem Steuerungsrechner
zur Steuerung wenigstens eines Antriebsmotors, welcher die mechanisch
gekoppelten Zylinder antreibt.
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Bogenrotationsdruckmaschinen
im Offsetdruck verfügen über mehrere
Druckwerke, welche jeweils einen Auszug eines Druckbildes in einer
bestimmten Farbe auf den Bedruckstoff aufbringen. Meistens sind
wenigstens vier Druckwerke vorhanden, um die drei Grundfarben Rot,
Gelb, Blau sowie Schwarz drucken zu können. Für Sonderfarben, wie zum Beispiel
Gold oder Silber, können
jedoch noch weitere Druckwerke vorgesehen sein. Zusätzlich ist es
möglich,
mit einem speziellen Lackierwerk im Anschluss an die Druckwerke
eine Lackierung auf den Bedruckstoff aufzubringen. Bogenrotationsdruckmaschinen
können
zudem Vorder- und Rückseite
eines Bedruckstoffs verarbeiten, so dass in diesem Fall eine doppelte
Anzahl von Druckwerken und Lackierwerken vorzusehen ist. Dies führt bei
Druckmaschinen für
Schön-
und Widerdruck mit mehreren Sonderfarben und anschließenden Lackierwerken
inzwischen zu einer stattlichen Anzahl von Druck- und Lackierwerken;
so ist eine Anzahl von 16 Druck- und Lackierwerken inzwischen nichts
Ungewöhnliches mehr
im Verpackungsdruck.
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Da
sämtliche
Druckwerke ihre Farbauszüge übereinander
drucken, ist es wichtig, dass dieses Übereinanderdrucken registergenau
erfolgt, d. h. zwischen den einzelnen Farbauszügen auf dem Bedruckstoff darf
es möglichst
keine Abweichung in der Positionierung geben, da sonst für den Betrachter des
fertigen Druckprodukts sichtbare Bildfehler auftreten. Auch um diese
Registergenauigkeit beim Übereinanderdrucken
von verschiedenen Farbauszügen
zu erreichen, sind die einzelnen Druck- und Lackierwerke in Bogenrotationsdruckmaschinen üblicherweise über einen
Zahnradräderzug miteinander
verbunden. In diesem Fall sind die Plattenzylinder, Gummituchzylinder, Gegendruckzylinder und
Transportzylinder sowie Wendetrommeln der Druckmaschine mechanisch
miteinander gekoppelt und werden von einem oder mehreren Antriebsmotoren
gemeinsam angetrieben. Die mechanisch gekoppelten Zylinder stellen
dabei ein System mit endlicher Steifigkeit dar, so dass sich bei
bestimmten Belastungen Torsionserscheinungen einstellen. Außerdem sind
in den Druckwerken jeder Bogenoffsetdruckmaschine Verstellmöglichkeiten
zur Registerverstellung vorgesehen, um gegebenenfalls Registerabweichungen
zwischen den einzelnen Farbauszügen
korrigieren zu können,
da die Abweichungen unter anderem von der Druckgeschwindigkeit abhängen und
diese nicht bei jedem Druckauftrag gleich ist. Es hat sich herausgestellt,
dass die Einstellung der Register nicht nur von der Druckgeschwindigkeit
sondern auch vom Drehmoment der Antriebe oder anderen Betriebsparametern
der Druckmaschine abhängig ist.
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Aus
DE 31 48 449 C1 ist
ein Verfahren zur Verringerung von Registerfehlern bei Mehrfarbenoffsetdruckmaschinen
bekannt, deren Druckwerke von einem gemeinsamen Motor angetrieben
werden und eine Einrichtung zur Registerverstellung aufweisen. Bei
dieser Erfindung wird auf den funktionellen Zusammenhang zwischen
dem vom Antriebsmotor der Druckmaschine gelieferten Drehmoment oder
einer für
das Drehmoment charakteristischen Größe und der zur Einhaltung eines
einwandfreien Registers notwendigen Registerverstellung in der Druckmaschine
abgestellt. Der funktionelle Zusammenhang zwischen dem Drehmoment
und der notwendigen Registereinstellung wird in einem Rechner der
Druckmaschine abgespeichert. Während
des laufenden Betriebs der Druckmaschine wird das vom Antriebsmotor
gelieferte Drehmoment überwacht
und die Registerverstellung in Abhängigkeit des jeweiligen Drehmoments
vorgenommen. Der Zusammenhang zwischen Drehmoment und Registerverstellung
wird dabei entweder bei einem Probelauf der Druckmaschine ermittelt
und in Form einer Wertetabelle abgespeichert, oder es werden Berechnungen
angestellt, welche Wertepaare aus Drehmoment und Registerverstellung
ergeben. Auch in diesem Fall liegt eine Wertetabelle vor, auf die
während
des Druckbetriebs zurückgegriffen
werden kann. Der Vorteil einer solchen Vorgehensweise liegt darin,
dass kein aufwendiger Steuerungsrechner vorhanden sein muss, da lediglich
ein Vergleich zwischen dem momentan ermittelten Drehmoment und der
Wertetabelle stattfinden muss, woraufhin dann die entsprechenden
Registerverstellwerte im Steuerungsrechner abgerufen und genutzt
werden. Das Verfahren hat jedoch den großen Nachteil, dass es nicht
auf Veränderungen
innerhalb der Druckmaschine reagieren kann, welche nach Auslieferung
der Druckmaschine an den Kunden erfolgen, da die in der Druckmaschine
abgespeicherte Wertetabelle diese nicht berücksichtigen kann.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zu schaffen, mit welchen die Registerhaltigkeit bei
Offsetdruckmaschinen weiter verbessert werden kann und welche auf
Veränderungen
von Betriebsparametern der Druckmaschine während des Druckbetriebs reagieren
können.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch die Patentansprüche
1 und 14 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und
den Zeichnungen zu entnehmen.
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Die
vorliegende Erfindung ist bei allen Druckmaschinen anwendbar, in
denen mehrere Druckzylinder, Gummituchzylinder, Plattenzylinder
oder Transportzylinder mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die
mechanische Koppelung bewirkt, dass Veränderungen an einem der Zylinder
sich zwangsläufig auch
auf die anderen mit diesem gekoppelten Zylinder auswirken. Die Erfindung
ist daher geradezu prädestiniert,
in Bogenoffsetdruckmaschinen eingesetzt zu werden, bei denen sämtliche
Zylinder oder zumindest ein Großteil
der Zylinder durch eine mechanische Koppelung, wie einen durchgehenden
Räderzug
oder eine Längswelle,
miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäße Druckmaschine verfügt zudem über wenigstens
einen Antriebsmotor, welcher die mechanisch gekoppelten Zylinder
antreibt, und einen Steuerungsrechner, in dem ein mathematisches
Torsionsmodell in Form von Software zur Beschreibung des Torsionszustands
der drehbar mechanisch miteinander gekoppelten Zylinder im Steuerungsrechner
der Druckmaschine abgespeichert ist. Dieses Torsionsmodell stellt
einen Algorithmus dar, welcher die mechanische Verdrehung und Position der
einzelnen miteinander gekoppelten Zylinder zueinander in Abhängigkeit
wenigstens eines messbaren Betriebsparameters oder einer dem Steuerungsrechner
bekannten Größe auch
während
des Betriebs der Druckmaschine ständig neu berechnen kann. Bei
den Betriebsparametern und den bekannten Größen kann es sich z.B. um das
aktuelle Drehmoment des einen oder mehrerer Antriebe, die aufgenommene
Leistung der Antriebe, Betriebstemperaturen, benutzte Druckwerke,
eingeschaltete Komponenten, Einstellungen der Farbzonenöffnungen
in den Druckwerken etc. handeln. Auf Basis der durch das Torsionsmodell
während
des Betriebs der Druckmaschine berechneten Werte kann dann der Steuerungsrechner
in die Steuerung der Druckmaschine eingreifen. Diese Vorgehensweise
hat den großen Vorteil,
dass auch Änderungen
am Torsionszustand der Druckmaschine während des Druckbetriebs berücksichtigt
werden können,
die zum Beispiel aufgrund der Änderung
von Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit entstehen.
Weiterhin kann die Druckmaschine leichtgängiger oder schwergängiger während des
Betriebs werden, so dass sich auch dadurch Änderungen im Torsionszustand
der miteinander gekoppelten Zylinder ergeben können. Wenn die entsprechenden
Betriebsparameter der Druckmaschine durch Sensoren erfasst werden
und dem Maschinenrechner mit dem Torsionsmodell zugeleitet werden,
so können
entsprechende Werte zur Korrektur von Einstellungen der Druckmaschine
berechnet und die entsprechenden Einstellvorgänge ausgelöst werden.
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In
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als
Betriebsparameter wenigstens eine für den Leistungsbedarf des wenigstens
einen Antriebsmotors charakteristische Größe gemessen und dem Steuerungsrechner
der Druckmaschine zugeführt
wird. Der Leistungsbedarf der Druckmaschine lässt sich zum Beispiel über das
Messen des aufgenommen Stroms des Antriebsmotors erfassen. Je größer der
erfasste Strom ist, desto mehr elektrische Leistung bezieht der
Antriebsmotor aus dem Stromnetz. Der Leistungsbedarf des Antriebsmotors kann
sich zum Beispiel durch die Änderung
der Druckgeschwindigkeit verändern.
Wenn die Druckgeschwindigkeit erhöht wird, ändert sich zwangsläufig auch
der Leistungsbedarf des Antriebsmotors, denn für eine höhere Druckgeschwindigkeit wird
entsprechend mehr Antriebsleistung benötigt. Aber auch bei gleich
bleibender Druckgeschwindigkeit kann sich der Leistungsbedarf der
Druckmaschine zum Beispiel durch Erwärmung verändern. Die Änderung des Leistungsbedarfs
der Druckmaschine bleibt jedoch nicht ohne Auswirkung auf die Einstellungen. Unter Berücksichtigung
des gemessenen Leistungsbedarfs des Antriebsmotors können über das
Torsionsmodell im Maschinenrechner die Auswirkungen auf den Torsionszustand
der Druckmaschine berechnet werden. Entsprechende Änderungen
an den Einstellungen der Druckmaschine können dann vom Steuerungsrechner
in die Wege geleitet werden.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass als Betriebsparameter das durch den
wenigstens einen Antriebsmotor in die Zylinder eingespeiste Drehmoment gemessen
und dem Steuerungsrechner der Druckmaschine zugeführt wird.
Zusätzlich
zur Messung des Leistungsbedarfs des Antriebsmotors oder alternativ
kann auch das in die Zylinder der Druckmaschine eingespeiste Drehmoment
erfasst werden. Die Drehmomenterfassung kann ebenfalls über den
Antriebsmotor erfolgen oder über
zusätzliche
Drehmomentssensoren, welche das Drehmoment an einzelnen Zylindern
der Druckmaschine oder an Zahnrädern
des Zahnräderzugs
messen. Die erfassten Drehmomentwerte werden ebenfalls dem Torsionsmodell
im Maschinenrechner der Druckmaschine zugeführt, so dass dort in Abhängigkeit
des jeweils erfassten Drehmoments der Torsionszustand der Druckmaschine
berechnet werden kann. Auch so können
dann die entsprechenden, notwendigen Einstellungen an der Druckmaschine
vom Steuerungsrechner vorgenommen werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass mittels der durch das Torsionsmodell berechneten Werte eine Verstellung
der Register in den Druckwerken vorgenommen wird. Falls ein Lackierwerk
vorhanden ist, kann selbstverständlich
auch die Registerhaltigkeit in einem solchen Lackierwerk verstellt
werden. Wie eingangs erwähnt
wurde, ist die Registerhaltigkeit beim Übereinanderdrucken der verschiedenen
Farbauszüge
zur Erzielung hoher Druckqualität
besonders empfindlich, was Änderungen
am Betriebszustand der Druckmaschine betrifft. Das trifft vor allen
Dingen auf Änderungen
des Torsionszustandes der miteinander verbundenen Zylinder in der
Druckmaschine zu. So kann sich der Räderzug bei Erwärmung und während der
Abarbeitung eines Druckauftrags entspannen, was eine Änderung
der Registereinstellung zur Folge hat. In der Praxis erfährt der
Drucker von einer solchen Registereinstellung erst dadurch, dass er
Probebogen zieht und dort die Veränderung der Register bemerkt,
oder eine automatische Registerüberwachung
in der Druckmaschine installiert hat, welche die Registerabweichung
selbsttätig
ausregelt. Eine solche automatisierte Registerüberwachung ist aber teuer und
nicht für
jede Druckmaschine verfügbar.
Außerdem
müssen
entsprechende spezielle Messmarken auf dem Bedruckstoff vorgesehen
sein, welche entsprechend Raum auf dem Bedruckstoff beanspruchen,
welcher sonst für
das Druckbild selbst genutzt werden könnte. Mit dem Einsatz des Torsionsmodells
ist es aber möglich,
anhand von Betriebsparametern wie geändertem Leistungsbedarf oder
Drehmomentveränderung
den Torsionszustand in der Druckmaschine ständig aktuell neu zu berechnen
und auf dieser Basis eine Verstellung der Register in den einzelnen
Druckwerken oder Lackierwerken vorzunehmen. In diesem Fall ist keine
aufwendige automatisierte Registerregelung notwendig, es reicht
aus, eine Steuerung der Register anhand der durch das Torsionsmodell
berechneten Werte vorzunehmen. Wenn der Drucker es wünscht, können die geänderten
Werte der Registerverstellung zunächst an einem Bildschirm der
Druckmaschine angezeigt werden, so dass der Drucker selbst entscheiden kann,
ob er die Registerverstellung von Hand vornehmen möchte oder
der Druckmaschine überlassen will.
Im letzteren Fall kann dem Drucker dadurch die Arbeit erleichtert
werden, dass die Registerverstellung durch den Steuerungsrechner
der Druckmaschine automatisch erfolgt. In diesem Fall muss sich
der Drucker über
die Übernahme
der richtigen Werte für die
Registerverstellung keine Gedanken mehr machen.
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Vorteilhafterweise
kann vorgesehen sein, dass die Druckmaschine eine Messeinrichtung
zur Überwachung
der Register aufweist und dass bei der Erfassung von Registerabweichungen
im Steuerungsrechner mittels des Torsionsmodells eine Korrektur
der Registerverstellung in den Druckwerken erfolgt. In diesem Fall
ist zusätzlich
zur Steuerung eine Regelung der Register vorgesehen, indem Registermarken
auf den Bedruckstoffen in der Druckmaschine oder auf einem separaten
Messtisch erfasst werden und diese dem Steuerungsrechner der Druckmaschine
zugeführt
werden. Um die Regelung der Registerverstellung zu verbessern, werden
die erfassten Abweichungen bei den Registern der einzelnen Druckwerke
oder Lackierwerke jedoch ebenfalls dem Torsionsmodell im Steuerungsrechner
der Druckmaschine zugeführt,
so dass bei der Berechnung der Stellgrößen für die Korrektur der Registerabweichung
im Steuerungsrechner der Torsionszustand in der Druckmaschine mit
berücksichtigt
werden kann. Gegenüber
einer herkömmlichen
Registerregelung führt
dies zu einer deutlichen Verbesserung, da die Korrektur der Registerabweichung
gezielter durchgeführt
werden kann, so dass weniger Regelschritte zur Korrektur der Registerabweichung durch
den Steuerungsrechner notwendig sind. Eine Verminderung von Regelschritten
bei der Korrektur von Registerabweichungen führt aber dazu, dass die Registerabweichungen
schneller ausgeregelt werden können.
Dies wiederum hat zur Folge, dass weniger Bedruckstoffe anfallen,
auf denen entsprechende Registerabweichungen der einzelnen Farbauszüge zu erkennen
sind, so dass Makulatur reduziert wird.
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Vorteilhafterweise
ist außerdem
vorgesehen, dass die Registerverstellung für wenigstens einen ausgewählten Betriebszustand
der Druckmaschine korrekt eingestellt wird und die korrekten Einstellungswerte
der Registerverstellung in Verbindung mit dem zugehörigen ausgewählten Betriebszustand
im Steuerungsrechner der Druckmaschine abgespeichert werden. Bei
dem ausgewählten
Betriebszustand kann es sich z.B. um eine bestimmte Maschinenkonfiguration
handeln oder eine bestimmte Druckgeschwindigkeit. In diesem Fall
kann der Drucker in einem Einrichtbetrieb, welcher mit einer geringen
Druckgeschwindigkeit durchgeführt
wird, selbst die Register in den einzelnen Druckwerken einstellen,
bis das Ergebnis seinen Wünschen
entspricht. Die ausgewählte
Druckgeschwindigkeit ist in diesem Fall die Einrichtgeschwindigkeit.
Auf diese An und Weise können
Einflüsse
aus der Druckplattenbelichtung, dem Einspannvorgang der Druckplatten
und dem Torsionszustand der Maschine bei Einrichtgeschwindigkeit
korrigiert werden. Wenn das Ergebnis den Wünschen des Druckers entspricht,
so kann er dies gegenüber
dem Steuerungsrechner der Druckmaschine durch eine entsprechende
Eingabe quittieren. Durch dieses Quittiersignal wird ein Speichervorgang
ausgelöst,
bei dem eingestellte Registerverstellwerte, die aktuell aufgenommene
Antriebsleistung oder das Drehmoment sowie zusätzliche andere Daten in der
Druckmaschinensteuerung abgespeichert werden. Danach kann der Drucker
dann die Druckmaschine auf Druckbetrieb umschalten und auf volle
Maschinengeschwindigkeit bringen. In Abhängigkeit der nun erreichten
Maschinengeschwindigkeit berechnet die Maschinensteuerung anhand
des Torsionsmodells und der abgespeicherten Registerverstellwerte
bei Einrichtgeschwindigkeit entsprechende Registerverstellwerte,
um einen einwandfreien Druck auch bei voller Maschinengeschwindigkeit
zu gewährleisten.
Damit entfällt
das sonst für
den Drucker übliche
manuelle Nachführen
von Registerverstellwerten, wenn sich die Druckgeschwindigkeit der Druckmaschine ändert. Dies
kann soweit gehen, dass bei Änderung
der Druckgeschwindigkeit auf Basis der für die ausgewählte Druckgeschwindigkeit korrekt
eingestellten Registerverstellung unter Berücksichtigung des Torsionsmodells
eine Korrektur der Registerverstellung bei geänderter Druckgeschwindigkeit
automatisch erfolgt. Sobald der Drucker seine Maschine bei einer
anderen Geschwindigkeit betreibt, wird mittels des Torsionsmodells
eine entsprechende Korrektur der Registerverstellung vorgenommen
werden, ohne dass der Drucker eingreifen muss.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch die
Erfassung eines Betriebsparameters auf mehrere Komponenten oder
Druckwerke der Druckmaschine eingewirkt wird. Wie bereits erwähnt, kann
ein solcher Betriebsparameter die Leistungsaufnahme oder der Drehmomentbedarf der
Druckmaschine sein. Um die Registerverstellung in einzelnen Druckwerken
oder Lackierwerken korrekt vornehmen zu können, müssen normalerweise über Sensoren
die entsprechenden Registerabweichungen erfasst werden. Dies ist
bei Einsatz des Steuerungsrechners mit implementiertem Torsionsmodell
nun nicht mehr notwendig, da es ausreicht, anhand einer einzigen
erfassten Größe, wie
zum Beispiel dem Leistungsbedarf der Druckmaschine, auf mehrere
Druckwerke der Druckmaschine einzuwirken. Da das Torsionsmodell
den Torsionszustand und damit die Koppelung der Zylinder in den
einzelnen Druckwerken der Druckmaschine berücksichtigt und beschreibt,
wird die Auswirkung der Verstellung von Registern in den einzelnen
Druckwerken untereinander mitberücksichtigt.
Durch das Torsionsmodell lässt
sich die Auswirkung einer Betriebsgröße wie dem Leistungsbedarf
auf sämtliche
Druckwerke oder Lackierwerke der Druckmaschine berechnen, so dass
die Maschinensteuerung über
die Registerverstelleinrichtung dann die entsprechenden Korrekturen
an allen Druckwerken oder Lackierwerken vornehmen kann.
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Es
ist weiterhin möglich,
dass der Torsionszustand der Druckmaschine an wenigstens zwei Stellen
mittels Sensoren messtechnisch erfasst wird. In der Druckmaschine
sind an wenigstens zwei Stellen Sensoren vorzusehen, welche z.B. über das
jeweils anliegende Drehmoment oder die Differenzverdrehung zwischen
den Sensoren die Torsion zusätzlich
messen. Die gemessenen Werte können
in das Torsionsmodell übernommen
werden, um es so an wenigstens zwei Stellen auf etwaigen Korrekturbedarf
zu überprüfen. In
diesem Fall werden an hand des Torsionsmodells nicht nur Werte berechnet,
sondern es werden auch Messwerte zur Überprüfung verwendet, was die Genauigkeit
erhöht.
Die gemessenen Werte können
zur Interpolation dazwischen liegender Werte durch das Torsionsmodell
herangezogen werden. Die mittels der Sensoren ermittelten Messwerte
können
auch dazu genutzt werden, das Torsionsmodell während des Betriebs zu optimieren. In
diesem Fall werden die Messwerte in einer An lernenden Steuerung
berücksichtigt,
indem die Parameter des Torsionsmodells ständig oder in bestimmten zeitlichen
Abständen
entsprechend angepasst werden.
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Vorteilhafterweise
ist vorgesehen, dass die Drehmomentverteilung in den Druckwerken
der Druckmaschine variabel einstellbar ist oder in Abhängigkeit
der Maschinenkonfiguration erfolgt. Neben der Registerverstellung
in den einzelnen Druckwerken können
Registerkorrekturen auch dadurch ausgeführt werden, dass die Drehmomentverteilung
in den einzelnen Druckwerken zum Beispiel in Abhängigkeit der Druckgeschwindigkeit
verändert
wird. Dies kann durch Bremsen in den Druckwerken erfolgen, oder
es können
zusätzliche
Antriebsmotoren vorgesehen sein, mit denen die Drehmomentverteilung
verändert
werden kann. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die
Drehmomentverteilung des Antriebsmotors in den Druckwerken in Abhängigkeit
der jeweiligen Konfiguration der Druckwerke erfolgt. Der Drehmomentbedarf
in den einzelnen Druckwerken ist unter anderem davon abhängig, wie viele
Druckwerke für
den jeweiligen Druckauftrag überhaupt
verwendet werden, ob zum Beispiel im Schöndruck oder im Widerdruck gearbeitet
wird und wie jeweils die Farbzonenöffnung ist. Alle diese Konfigurationen,
welche vom jeweiligen Druckauftrag abhängig sind, haben einen geänderten
Drehmomentbedarf in den einzelnen Druckwerken zur Folge. Auch dieser
Bedarf kann mittels des Torsionsmodells berechnet werden, um so
die Druckqualität
auf den Bedruckstoffen zu verbessern.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
mittels des Torsionsmodells Lageabweichungen bezüglich Vorder- und Rückseite
eines Bedruckstoffes beim Schön-
und Widerdruck nach einer Wendetrommel durch die Registerverstellung
korrigiert werden. Auch im Schön-
und Widerdruck stellt sich genau wie im reinen Schöndruck bei
jeder Druckgeschwindigkeit ein Torsionszustand in der Druckmaschine
ein. Ändert
sich dieser Torsionszustand aufgrund einer geänderten Leistungsaufnahme oder
eines geänderten
Drehmomentbedarfs, gehen auch hier wie im reinen Schöndruck Registeränderungen
einher. Im Schön-
und Widerdruck ändert
sich jedoch zusätzlich
auch die Passergenauigkeit zwischen den Druckbildern auf Vorder-
und Rückseite
des Bedruckstoffs. Auch zwischen dem Druckbild auf Vorderseite und
Rückseite darf
es aber möglichst
keine Abweichung im Passer ergeben, da sonst zum Beispiel ein randloser
Beschnitt des Bedruckstoffs nicht möglich ist, ohne dass wegen
der unterschiedlichen Lage entweder beim Druckbild auf der Vorderseite
oder beim Druckbild auf der Rückseite
Teile abgeschnitten werden. Es sind also auch möglichst geringe Abweichungen
am Passer zwischen Vorder- und Rückseite
erwünscht.
Auch diese Abweichungen können
mittels des Torsionsmodells in der Maschinensteuerung berechnet
werden und so die entsprechenden Korrekturen in der Druckmaschine
vorgenommen werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der sich ändernde
Torsionszustand der Druckmaschine berechnet wird, dass aus dem berechneten
Torsionszustand die Registerabweichung berechnet wird, welche ein Bedruckstoff
in der Druckmaschine vor der Wendetrommel erfahren hat, und dass
die Registerverstellung für
die Druckwerke nach der Wendetrommel mit dem doppelten Wert des
Papierrandverlusts bezogen auf die Druckwerke vor der Wendung zur
Korrektur der Registerabweichung beaufschlagt werden. In diesem
Fall wird die Abweichung des Passers zwischen Vorderseite und Rückseite
des Bedruckstoffs über
die Registerverstelleinrichtung an den Druckwerken und Lackierwerken
nach der Wendeeinrichtung korrigiert. Mittels des Torsionsmodells
wird der aktuelle Torsionszustand berechnet, woraus sich der Papierrandverlust
des Bedruckstoffs aufsummiert über
die Druckwerke vor der Wendung ergibt. Daraus werden wie im reinen
Schöndruck
mittels des Torsionsmodells entsprechend Registerstellwerte berechnet.
Für die
Druck- und Lackierwerke nach der Wendeeinrichtung werden alle Registerstellwerte
um das Doppelte des festgestellten Papierrandverlusts korrigiert,
sodass zwischen den Druckbildern auf der Vorderseite und Rückseite
keine Passerabweichungen mehr auftreten. Es ist daher mittels der
vorliegenden Erfindung auch möglich,
Passerabweichungen beim Schön-
und Widerdruck zuverlässig
zu vermeiden.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Figuren näher beschrieben
und erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Bogenoffsetdruckmaschine, bei der die Registerverstellung in den
Druckwerken und im Lackierwerk über
ein in einer Maschinensteuerung hinterlegtes Torsionsmodell gesteuert
wird,
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2 den
Aufbau der Maschinensteuerung der Druckmaschine aus 1 und
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3 ein
Schaubild des Papierrandverlusts bei Schön- und Widerdruck in einer
Druckmaschine mit 10 Druckwerken.
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In 1 ist
eine Druckmaschine 1 abgebildet, welche im Offsetrotationsdruck
bogenförmige Bedruckstoffe 22 verarbeitet.
Die Druckmaschine 1 weist fünf Druckwerke 6 und
ein Lackierwerk 7 auf. Die ersten vier Druckwerke 6 dienen
dabei im Schöndruck
zur Aufbringung der vier Grundfarben Gelb, Rot, Blau und Schwarz,
während
das fünfte
Druckwerk 6 mit Sonderfarben wie Silber, Gold oder ähnlichem
befüllt
wird. Die in den Druckwerken 6 verwendeten Farben sind
jedoch für
das Funktionieren der vorliegenden Erfindung völlig unerheblich. Im Anschluss
an das fünfte
Druckwerk 6 werden die bedruckten Bogen 22 im
Lackwerk 7 mit einer Lackschicht versehen. Die im Lackierwerk 7 fertig
produzierten Bogen 22 werden mittels Greiferbrücken an einer
Auslegertransportkette 8 ergriffen und im Ausleger 3 auf
einen Auslegerstapel 4 abgelegt. Wenn der Auslegerstapel 4 seine
maximale Höhe
erreicht hat, wird er entnommen und zur Weiterverarbeitung gebracht.
Auf der gegenüber
liegenden Seite der Druckmaschine 1 befindet sich der Anleger 2,
welcher einem Anlegerstapel 5 bogenförmige Bedruckstoffe 22 entnimmt
und über
einen Anlagetisch 15 dem ersten Druckwerk 6 der
Druckmaschine 1 zuführt.
Vom ersten Druckwerk 6 bis zum Lackierwerk 7 werden
die bogenförmigen
Bedruckstoffe 22 mittels Zylindern 9, 10 transportiert.
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Jedes
der Druckwerke 6 weist einen Gegendruckzylinder 10 auf,
welcher zusammen mit einem Gummituchzylinder 13 den Druckspalt
bildet, in dem im Druckwerk 6 die Farbe auf den Bogen 22 aufgebracht
wird. Die Druckfarbe selbst befindet sich in jedem Druckwerk im
Farbwerk 11, welches die Druckfarbe entsprechend den Einstellungen
des aktuellen Druckauftrags dosiert. Zur Beeinflussung der Druckeigenschaften
der Farbe befindet sich in jedem Druckwerk 6 außerdem ein
Feuchtwerk 12, mit dem gezielt Feuchtmittel zugegeben werden
kann. Die so angefeuchtete Druckfarbe wird im Druckwerk 6 auf den
Plattenzylinder 14 übertragen,
welcher eine Druckplatte trägt
und die aufgebrachte Druckfarbe durch eine abrollende Bewegung an
den Gummituchzylinder 13 weitergibt. Prinzipiell sind alle
Druckwerke 6 gleich aufgebaut, wobei dies nicht notwendigerweise
so sein muss. Zwischen den einzelnen Druckwerken 6 werden
die Bogen 22 in 1 mittels einer Wendetrommel 9 transportiert.
Diese Wendetrommeln 9 erlauben es, die Druckmaschine 1 im Schön- und Widerdruckbetrieb
zu betreiben. Mittels der Wendetrommel 9 kann der bedruckte
Bogen 22 zwischen jedem der Druckwerke 6 gewendet
werden, so dass sowohl Vorder- als auch Rückseite bedruckt werden können. Hinter
dem fünften
Druckwerk 6 befindet sich ein Lackierwerk 7, in
welchem auf den fertig bedruckten Bogen 22 zusätzlich eine
Lackschicht aufgebracht werden kann. Die Druckmaschine 1 in 1 ist
so ausgestaltet, dass sämtliche
Zylinder 9, 10, 13, 14 und die
Farbwerke 11 und die Feuchtwerke 12 über einen
Zahnräderzug
miteinander mechanisch gekoppelt sind. Dabei ist es möglich, dass
einzelne Druckwerke 6 oder auch Zylinder 9, 10, 13, 14 durch
Kupplungen vom durchgehenden mechanischen Räderzug abgekoppelt werden können. Während des
Druckbetriebs sind aber alle Zylinder 9, 10, 13, 14 fest
miteinander mechanisch gekoppelt und werden von einem gemeinsamen
Hauptantriebsmotor 16 angetrieben. In 1 treibt
der Hauptantriebsmotor 16 auf ein Zahnrad des Gegendruckzylinders 10 im
dritten Druckwerk 6 ab, von wo aus die Kraft über den
Zahnräderzug
auf die anderen Zylinder 9, 10, 13, 14 der
Druckmaschine 1 übertragen wird.
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In
den Druckwerken 6 und in dem Lackierwerk 7 werden
die einzelnen Farbauszüge
und die Lackschicht übereinander
gedruckt. Für
ein optimales Druckergebnis ist es erforderlich, dass sämtliche Farbauszüge und die
Lackschicht möglichst
exakt übereinander
gedruckt werden, da sonst Bildfehler auftreten. Diese exakte Positionierung übereinander wird
in der Druckindustrie als Registerhaltigkeit bezeichnet. Obwohl
die Zylinder 10, 13, 14 in den einzelnen
Druckwerken 6 mechanisch miteinander gekoppelt sind, weist
der Zahnräderzug
eine gewisse Elastizität
auf, wobei einzelne Zylinder wie zum Beispiel die Plattenzylinder 14 in
den Druckwerken 6 mittels eines nicht gezeigten Motors
in gewissen Grenzen zur Registerverstellung gegeneinander verdreht werden
können.
Die Verdrehung der miteinander gekoppelten Zylinder 9, 10, 13, 14 der
Maschine hängt vor
allem vom Betriebszustand der Druckmaschine 1 ab. Dabei
spielt insbesondere die Druckgeschwindigkeit eine große Rolle,
aber auch Betriebsparameter wie Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit
etc. sind zu berücksichtigen.
Die Verdrehung im Antriebsstrang der Druckmaschine 1 kann
daher ihren Zustand je nach Betriebsbedingungen ändern. Der Torsionszustand
ergibt sich aus der Steifigkeit und der Belastung der miteinander
gekoppelten Zylinder 9, 10, 13, 14,
welche sich, wenn auch in geringem Maße, immer ein wenig gegeneinander
verdrehen lassen. Der Torsionszustand der Druckmaschine 1 hat unmittelbar
eine Veränderung
der Registerhaltigkeit auf den Bogen 22 zur Folge. Bei
Inbetriebnahme der Druckmaschine 1 stellt der Drucker daher
zu Beginn eines Druckauftrags zunächst bei einer ausgewählten Druckgeschwindigkeit,
welche meist erheblicher niedriger als die endgültige Produktionsgeschwindigkeit
liegt, die Registerhaltigkeit der einzelnen Farbauszüge in den
Druckwerken 6 und der Lackschicht im Lackierwerk 7 ein.
Dies geschieht dadurch, dass einige Bogen 22 produziert
werden, welche dann mittels eines Messgeräts oder einer Lupe mit bloßem Auge
durch den Drucker ausgewertet werden. Die festgestellten Registerabweichungen werden
durch eine Verstellung der Register in den einzelnen Druckwerken 6 und
im Lackierwerk 7 korrigiert.
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Zur
Korrektur der Registerverstellung weist die Druckmaschine 1 in 1 eine
Maschinensteuerung 20 auf, welche sämtliche Komponenten der Druckmaschine 1 steuert.
Die Maschinensteuerung 20 verfügt über einen Rechner, welcher
zum Beispiel den Hauptantriebsmotor 16 der Druckmaschine 1 steuert
und außerdem
dazu vorgesehen ist, die nicht gezeigten Registerverstellmotoren
in den einzelnen Druckwerken 6 und im Lackierwerk 7 zu
kontrollieren. Dazu sind die Registerverstelleinrichtungen in den Druckwerken 6 und
im Lackierwerk 7 über
eine Kommunikationsverbindung 21 mit der Maschinensteuerung 20 verbunden.
Die Maschinensteuerung 20 wiederum steht mit einer hier
nicht gezeigten Eingabevorrichtung, wie zum Beispiel einem Bildschirm
und einer Tastatur, in Verbindung, sodass der Drucker die Druckmaschine 1 entsprechend
seinen Vorgaben einrichten kann. Über die Maschinensteuerung 20 kann
der Drucker somit die Registerverstellung in den einzelnen Druckwerken 6 und
im Lackierwerk 7 von Hand vornehmen. Wenn in der Druckmaschine 1 entsprechende
Registersensoren vorhanden sind, so kann die Registerverstellung
auch im geschlossenen Regelkreis vorgenommen werden. Für das Funktionieren
der vorliegenden Erfindung ist dies aber nicht erforderlich.
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Die
vorliegende Erfindung sorgt nämlich
dafür,
dass Regeleingriffe nach Möglichkeit
gar nicht notwendig werden. Es handelt sich um eine Steuerung, welche
anhand eines oder mehrerer Betriebsparameter der Druckmaschine 1 sich
während
des Betriebs einstellende Registerabweichungen vorausberechnen und
die Registerverstellung selbsttätig vornehmen
kann.
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Die
Maschinensteuerung 20 aus 1 wird in 2 näher erläutert. Die
Maschinensteuerung 20 besteht aus dem Maschinenrechner 18,
welcher sämtliche
Betriebsvorgänge
der Druckmaschine 1 berechnet und kontrolliert. Der Maschinenrechner 18 überwacht
und kontrolliert zum einen die Antriebssteuerung 17, welche
den Leistungsbedarf des Hauptantriebsmotors 16 der Druckmaschine
regelt. Zum anderen steuert der Maschinenrechner 18 auch die
Registersteuerung 19, welche in den einzelnen Druckwerken 6 und
im Lackierwerk 7 Registerverstellungen vornimmt. Der Maschinenrechner 18 ist
somit das Herzstück
der Maschinensteuerung 20.
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Erfindungsgemäß ist im
Maschinenrechner 18 ein Torsionsmodell der Druckmaschine 1 in
Form von Software abgelegt, welches es erlaubt, den Torsionszustand
der Druckmaschine 1 in Abhängigkeit der verschiedenen
Parameter zu berechnen. Als Betriebsparameter kommen dabei das vom
Hauptantriebsmotor 16 abgegebene Drehmoment oder die abgegebene
Leistung in Frage, aber auch die Umgebungstemperatur oder Betriebstemperatur
der Druckmaschine 1 und Einstellungen der Konfiguration
in den einzelnen Druckwerken 6 der Druckmaschine 1.
Es hat sich gezeigt, dass es ausreicht, z.B ständig den Leistungsbedarf des
Hauptantriebsmotors 16 zu erfassen und im Maschinenrechner 18 dem
Torsionsmodell zuzuführen,
um den Torsionszustand der Druckmaschine 1 ermitteln zu
können.
Anhand des ermittelten Torsionszustands lassen sich dann Verstellwerte
für die
Registerverstellung in den einzelnen Druckwerken 6 und
im Lackierwerk 7 berechnen, welche durch die Registersteuerung 19 vorgenommen
werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, in Abhängigkeit
sich ändernder
Betriebsparameter mittels des Torsionsmodells die Registerverstellung zu
korrigieren, ohne eine aufwändige
Regelungseinrichtung in der Druckmaschine 1 vorsehen zu
müssen.
Mittels des Torsionsmodells kann eine bei niedriger Einrichtgeschwindigkeit
vorgenommene korrekte Registereinstellung durch den Drucker auf
beliebige andere Druckgeschwindigkeiten der Druckmaschine 1 umgerechnet
werden, so dass der Drucker bei Änderungen
der Druckgeschwindigkeit keine neuen Werte für die Registerverstellung eingeben muss.
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Wenn
die Druckmaschine 1 im Schön- und Widerdruckbetrieb arbeitet,
so ist neben der Registerhaltigkeit auch die Übereinstimmung der Positionen
des Druckbildes auf der Vorderseite und der Rückseite, der sogenannte Wendepasser,
vom Torsionszustand der Druckmaschine 1 abhängig. Die Druckmaschine 1 in 1 kann
z.B. im Schön-
und Widerdruck betrieben werden, indem auf der dritten Wendetrommel 9 die
Bedruckstoffe 22 gewendet werden und so im vierten und
fünften
Druckwerk 6 auch auf der Rückseite bedruckt werden. Um
die Passerhaltigkeit von Druckbild auf Vorder- und Rückseite
des Bogens 22 zu erreichen, müssen Registerverstellungen
an den ersten drei Druckwerken 6 wie im reinen Schöndruck vorgenommen
werden. Bei den Druckwerken 6 vier und fünf ist zu
beachten, dass hier die Rückseite
bedruckt wird, so dass sich Registerabweichungen auf den Passer
anders auswirken. Anhand des Torsionsmodells im Maschinenrechner 18 kann
der Abstand des Druckbildes der Vorderseite zum Rand des Bogens 22 berechnet werden,
so dass dieser für
die Verstellung der Register in den Druckwerken 6 vier
und fünf
zur Verfügung steht.
Die Druckwerke 6 vier und fünf nach der Wendung werden
dabei mit dem doppelten berechneten Papierrandverlust des Bogens 22 beaufschlagt,
so dass letztendlich die Druckbilder auf Vorder- und Rückseite
des Bogens 22 passergenau übereinander liegen.
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Der
Verlauf des Papierrandverlusts über
alle Druckwerke 6 einer Druckmaschine 1 hinweg
ist in 3 am Beispiel einer 10-Farbendruckmaschine dargestellt.
Die Wendeeinrichtung befindet sich dabei zwischen dem vierten und
dem fünften
Druckwerk. Auf der vertikalen Achse ist der Papierrandverlust bezogen
auf das erste Druckwerk aufgetragen. Der erste Papierrandverlust
stellt sich beim zweiten Druckwerk ein und baut sich im Schön- und Widerdruckbetrieb
bis zum vierten Druckwerk auf. Nach der Wendung stellt sich am fünften Druckwerk
ein Papierrandgewinn in derselben Höhe wie der Gesamtsumme auf
der Schöndruckseite
ein. Dieser Gewinn wird bis zum zehnten Druckwerk noch ausgebaut.
Um diesem entgegen zu wirken, muss die Registerverstellung den in 3 gezeigten
Werten entgegen arbeiten, d.h. auf der Schöndruckseite muss eine negative Registerverstellung
erfolgen und auf der Widerdruckseite eine positive Registerverstellung.
Beim reinen Schöndruck
ist nur an den Druckwerken neun und zehn eine positive Korrektur
erforderlich, bei den Druckwerken zwei bis acht dagegen eine negative Korrektur.
Die Korrekturwerte werden durch das Torsionsmodell berechnet.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
somit eine besonders genaue Steuerung der Registerhaltigkeit und
der Passerhaltigkeit in Bogenrotationsdruckmaschinen 1 mit
einer reinen Steuerung, ohne dass eine aufwändige Regelung mit Registersensoren
notwendig ist. Damit ist auch eine einfache Aufrüstung schon bestehender Druckmaschinen 1 mit der
erfindungsgemäßen Technik
möglich,
um auch deren Druckbetrieb entscheidend verbessern zu können.
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Anleger
- 3
- Ausleger
- 4
- Auslegerstapel
- 5
- Anlegerstapel
- 6
- Druckwerk
- 7
- Lackwerk
- 8
- Auslegertransportkette
- 9
- Wendetrommel
- 10
- Gegendruckzylinder
- 11
- Farbwerk
- 12
- Feuchtwerk
- 13
- Gummituchzylinder
- 14
- Plattenzylinder
- 15
- Anlagetisch
- 16
- Hauptantriebsmotor
- 17
- Antriebssteuerung
- 18
- Maschinenrechner
- 19
- Registersteuerung
- 20
- Maschinensteuerung
- 21
- Kommunikationsverbindung
- 22
- Bogen