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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überprüfung der
Qualität
einer Druckform und insbesondere eines Tief- oder Flexodruckformzylinders,
vorzugsweise nach einer galvanischen Beschichtung, Politur und/oder
Gravur seiner Oberfläche,
sowie eine automatische Fertigungslinie zur Herstellung von Druckformzylindern
mit einer solchen Vorrichtung gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 10,
29, 38, 48 bzw. 49.
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Für das Drucken
durch Flexodruck oder Tiefdruck mit entsprechenden Druckformzylindern
werden die zum Drucken erforderlichen Farbsätze oder Farbauszüge, bestehend
aus vier oder mehr Druckformzylindern, zum Beispiel für die Druckfarben "Cyan", "Magenta", "Gelb" und "Schwarz" sowie für eventuelle
Sonderfarben, wie "Silber" oder" Gold", als Druckbilder
auf die Druckformzylinder aufgebracht, wobei auf dem Gebiet des
Verpackungsdrucks diese Druckformzylinder häufig von sogenannten Servicehäusern hergestellt
werden, die jeweils für
eine Mehrzahl von Verpackungsdruckereien arbeiten.
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Bei
der Herstellung von Druckformzylindern für den Tiefdruck werden normalerweise
aus Stahl gefertigte Formzylinder zuerst mit einer sogenannten Grundkupferschicht
versehen. Auf die Grundkupferschicht kann dann entweder eine Starkverkupferung oder
eine dünne
Verkupferung, eventuell unter Verwendung einer sogenannten Ballardhaut
aufgebracht werden. In die äußere Kupferschicht
werden dann, nach einer Politur der Oberfläche, in einer Gravurmaschine
jeweils die zur Aufnahme der Druckfarbe dienenden Näpfchen,
insbesondere mit einem Stichel oder mit einem Laser, eingraviert.
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Die
Gravur erfolgt auch heute noch häufig mittels
eines Diamantstichels, der bei modernen Gravurmaschinen bis zu 8000
mal pro Sekunde in die Kupferschicht an der Oberfläche des
Druckformzylinders eindringt und jedes Mal einen kleinen Span heraushebt
und ein Näpfchen
für die
Druckfarbe ausbildet. Dabei wird die Eindringtiefe des Stichels
gesteuert, um entsprechend der gewünschten Druckdichte oder Farbdichte
Näpfchen
mit unterschiedlichen Volumina und Flächen halbautotypisch zu erzeugen.
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Nach
dem Eingravieren der Näpfchen
wird die gravierte Kupferschicht zur Verlängerung der Lebensdauer oder
Standzeit des Druckformzylinders galvanisch mit einer dünnen Chromschicht überzogen.
Zur Wiederverwendung des Druckformzylinders wird im Fall einer gravierten
Starkverkupferung die Chromschicht zusammen mit einem Teil der Kupferschicht
in einer speziellen Drehmaschine bis unter die tiefsten Näpfchen abgedreht
und die entstehende Kupferoberfläche
für eine
erneute Gravur poliert. Da bei diesem Verfahren der Durchmesser
des Druckformzylinders immer kleiner wird, müssen dieser von Zeit zu Zeit
galvanisch aufgekupfert werden. Bei dünnerer Verkupferung, insbesondere
unter Verwendung einer Ballardhaut, wird die gravierte und verchromte Kupferschicht
nach dem Drucken ganz entfernt und es wird danach eine neue dünne Kupferschicht
auf den Druckformzylinder für
eine nächste
Gravur aufgebracht.
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In
der Vergangenheit waren die Servicehäuser zumeist in Form von einzelnen
Fachabteilungen organisiert, zum Beispiel einer Galvanikabteilung
zur Verkupferung und Verchromung der Druckformzylinder, einer Oberflächenbearbeitungsabteilung
zum Abdrehen, Schleifen und Polieren der Druckformzylinder, sowie
einer Gravurabteilung zur Bebilderung der Druckformzylinder. Dies
erfordert jedoch nicht nur eine Vielzahl von kleinen Zylinderzwischenlagern,
sondern auch einen häufigen
Hin- und Hertransport der Druckformzylinder und damit einen relativ
hohen Aufwand. Da eine solche Organisationsstruktur zudem nur schwer
automatisierbar ist, erfolgte die Bedienung der Maschinen und Anlagen
in den meisten Fachabteilungen manuell, ebenso wie die Durchführung der
zur Einhaltung von Qualitätsvorgaben
erforderlichen Qualitätssicherungsmaßnahmen, was
verglichen mit automatischen Produktionsprozessen nicht nur teuerer
sondern auch anfälliger
für Fehler
ist, da qualitätsbestimmende
Faktoren häufig vom
Geschick einzelner Personen abhängig
sind.
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Daher
werden für
die Herstellung druckfertiger Druckformzylinder seit kurzem automatisierte Fertigungsstrecken
angeboten, zum Beispiel die sogenannte "Autocon"-Zylinderfertigungslinie der Firmen
Kaspar Walter GmbH & Co.
KG, Johannes Bauer Logistiksysteme GmbH & Co. KG und HELL Grauure Systems
GmbH, bei der sämtliche
für die
Druckformzylinderherstellung notwendigen Bearbeitungseinrichtungen,
wie zum Beispiel Galvanisieranlagen, Reinigungsbäder, Dreh- und Schleifmaschinen,
Poliermaschinen und Graviermaschinen in einer Reihe von Stationen
unter einer Krananlage aufgestellt werden, die bis zu einem Zylinderlager
reicht. Die zu bearbeitenden Druckformzylinder können so automatisch aus dem
Lager in die jeweiligen Stationen, zwischen den einzelnen Stationen
hin und her bzw. in das Lager zurück transportiert werden. Eine übergeordnete
Steuerung steuert die Krananlage und sorgt für eine Verteilung der jeweiligen
Bearbeitungsaufträge
an die einzelnen Stationen, in denen die Druckformzylinder automatisch
aufgenommen und bearbeitet werden können, so dass Druckformzylinder sehr
effizient und kostengünstig
mit minimalem Personaleinsatz produziert werden können.
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Um
bei einem späteren
Druck mit den Druckformzylindern ein dem Kundenwunsch genau entsprechendes
Druckbild ohne Fehler zu gewährleisten,
muss zur Qualitätssicherung
für jeden
Zylinder eines Farbsatzes ein oder mehrere Male die Erfüllung gewisser
Qualitätsvorgaben überprüft werden.
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Zum
Beispiel muss die Oberflächenrauhigkeit
der gravierten und verchromten Oberfläche jedes Druckformzylinders
für den
Tiefdruck eine gewisse feine Rauhigkeit aufweisen, damit sich an
den ungravierten Stellen dieser Oberfläche beim Drucken ein dünner nicht-druckender
Films aus Druckfarbe zwischen dem Druckformzylinder und dem Rakel
aufbaut und ein Trockenlaufen des Druckformzylinders verhindert,
andererseits jedoch an den ungravierten Stellen ein Drucken (Tonen)
vermieden wird. Um die Einhaltung der gewünschten Rauhigkeit zu überprüfen bzw.
sicherzustellen, muss neben der Rauhigkeit der verchromten Oberfläche auch
die Rauhigkeit der darunter liegenden polierten und ungravierten
Kupferoberfläche
gemessen werden, um diese bei Abweichung vom Vorgabewert ggf. noch
vor dem Gravieren nacharbeiten zu können.
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Um
bei der Gravur der Näpfchen
eine gut funktionierende Stichelschneidbewegung und ein sauberes
Ausformen der Näpfchen
sicherzustellen, muss weiter die zu gravierende Kupferschicht angrenzend
an die Oberfläche
eine für
galvanisch hergestellte Kupferschichten relativ hohe Härte besitzen,
die zum Beispiel im Bereich von 200 oder 220 HV (Vickers-Härte) liegt,
jedoch auch nicht zu hoch sein darf, um Stichelbrüche zu vermeiden.
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Zur Überprüfung dieser
Vorgaben existieren bereits Geräte
zur Ermittlung der Oberflächenrauhigkeit
sowie zur Härtebestimmung,
die jedoch zumeist zeitaufwändige
manuelle Messungen notwendig machen.
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Außerdem treten
bei der Herstellung der zu gravierenden Kupferschicht gelegentlich
Materialfehler in Form von Pickeln oder Löchern auf, die im späteren Druckbild
sichtbare Spuren hinterlassen oder der Auslöser für Stichelbrüche sein können, so dass Druckformzylinder
mit derartigen Fehlern frühzeitig ausgesondert
werden sollten. Ähnliches
gilt für
Kratzer in der polierten Kupferoberfläche, die zum Beispiel beim
Transport auftreten können.
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Fehler
dieser Art lassen sich bisher nur durch eine visuelle Inspektion
der polierten Kupferoberfläche
erkennen.
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Auch
beim Gravieren der Druckvorlagen auf die Druckformzylinder kann
es zu Fehlern kommen. Beispielsweise können fehlerhafte oder unvollständige Bildinhalte
graviert werden, weshalb als weitere Qualitätssicherungsmaßnahme aus
den zur Gravur der Druckvorlage verwendeten Gravurdaten in der Regel
sogenannte digitale Proofs erstellt werden. Dazu werden die Gravurdaten
zu einem Proofgerät übertragen,
beispielsweise ein Farbmonitor oder ein Tintenstrahl- oder Laserdrucker,
wo aus den Daten ein auf dem Monitor angezeigter Softproof bzw.
ein vom Drucker ausgedruckter Hardproof erzeugt und anschließend begutachtet
wird.
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Darüber hinaus
kann es auch zu Passerfehlern bei den übereinander gedruckten Druckfarben der
Druckformzylinder eines zusammengehörigen Farbsatzes kommen, zum
Beispiel, wenn die Graviermaschine nicht alle Farbauszüge im richtigen Maßstab graviert
und/oder Umfangsabmessungen der Druckzylinder nicht innerhalb eines
sehr engen Toleranzfensters aufeinander abgestimmt sind. In den
meisten Fällen
bedeutet dies, dass die Umfangsabmessungen der Druckformzylinder
eines Farbsatzes sehr genau übereinstimmen
müssen, kann
jedoch auch bedeuten, dass ihre Umfangsabmessungen in der Reihenfolge
des Drucks der Farben etwas abgestuft sein müssen, um einer Schrumpfung
des bahnförmigen
Bedruckstoffs zwischen hintereinander liegenden Druckstationen infolge
einer Erwärmung
zur Trocknung der Druckfarben Rechnung zu tragen, insbesondere im
Publikationsdruck und den dort verwendeten Bedruckstoffen, weniger
im Verpackungsdruck.
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Um
somit die Qualität,
insbesondere den Bildinhalt, des fertig gestellten Druckformzylinders,
für Flexodruck
oder Tiefdruck, ein weiteres Mal zu kontrollieren und um mögliche Passerfehler
zu anderen Druckformzylindern festzustellen, wird nach Fertigstellung
der Druckformzylinder in nahezu allen Fällen noch ein sogenannter Andruck
(wet proof) notwendig, indem die Druckformzylinder nacheinander
einzeln oder gemeinsam in eine dazu vorgesehene Andruckmaschine
eingelegt, ausgerichtet und die Farbauszüge, zumeist auf einem Papierbogen, übereinandergedruckt
werden. Eine solche Andruckmaschine kann eine Vereinfachte Ausführungsform
einer Druckmaschine sein. Der Andruck wird dann visuell auf Bildinhalte
und Passerdifferenzen begutachtet und zur Ermittlung von Gravurfehlern
bzw. zur Überprüfung des
Layouts mit dem digitalen Proof verglichen. Die Erstellung eines
solchen Andrucks ist jedoch sehr zeit- und arbeitsaufwändig, so dass
für diesen
Andruck häufig
mehr Personal zur Verfügung stehen
muss als für
die gesamte vorhergehende Fertigung der Druckformzylinder.
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Bei
den vorangehend beschriebenen Qualitätssicherungsmaßnahmen
handelt es sich nämlich zumeist
um überwiegend
manuelle Tätigkeiten,
die nicht nur einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich
machen, sondern sich auch nur schwer in eine automatische Zylinderfertigungslinie
integrieren lassen.
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Daher
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu
stellen, die eine automatisierte Durchführung der Qualitätssicherungsmaßnahmen
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verfahrenshinsicht
dadurch gelöst,
dass der Druckformzylinder in eine Vorrichtung zur automatischen
Erfassung des gravierten Druckbildes überführt wird. Hierdurch wird das
konkret auf dem jeweiligen Druckformzylinder erstellte Druckbild
erfasst und kann bildlich oder in sonstiger geeigneter Form für Qualitätssicherungsmaßnahmen
zur Verfügung
gestellt werden.
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Geeignete
Einzelkomponenten für
Einrichtungen oder Vorrichtungen für eine solche Erfassung sind
prinzipiell an sich bekannt. Insbesondere kann das Druckbild elektronisch
digitalisiert erfasst werden, vorzugsweise kann die Vorrichtung
zur automatischen Erfassung einen Scanner umfassen.
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Erfindungsgemäß kann danach
das Druckbild mit Vorteil automatisch, insbesondere unter Vermeidung
manueller Tätigkeiten,
auf seinen Inhalt hin überprüft werden.
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Eine
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
sieht mit Vorteil sogar vor, dass mit dem so erfassten Druckbild
ein Andruck simuliert wird, und somit ein nasser Andruck in einer
Andruckmaschine bevorzugt in vielen Fällen ganz entbehrlich werden
kann.
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Insbesondere
kann erfindungsgemäß das Druckbild
ein Farbauszug für
einen Mehrfarbendruck sein und mit diesem Druckbild und den entsprechend erfassten
Druckbildern anderer Farbauszüge
des Mehrfarbendrucks zusammen die Passergenauigkeit der Farbauszüge in ihrem
Zusammendruck zu dem Mehrfarbendruck automatisch überprüft werden.
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Eine
weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht mit Vorteil
vor, dass das Druckbild auf seine Farbdichte hin überprüft wird, vorzugsweise
ebenfalls automatisch.
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Dies
kann insbesondere dadurch erfolgen, dass ein Flächenverhältnis zwischen der Fläche eines
Näpfchens
und der Fläche
einer Rasterzelle, in der dieses Näpfchen platziert ist, bestimmt
wird, also insbesondere der Flächenanteil
des Näpfchens
in der Rasterzelle bzw. das Verhältnis
der druckenden und der nicht-druckenden Fläche in dieser Rasterzelle bestimmt
wird.
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Vorzugsweise
kann dabei vorgesehen sein, dass zur Überprüfung der Farbdichte aus einer
Testgravur gewonnene Daten verwendet werden und bevorzugt mit den
Gravurdaten des zu überprüfenden Druckbildes
verglichen oder in sonstiger Weise mathematisch verknüpft werden.
Bei einer solchen Testgravur werden nämlich Gravurdaten und tatsächlich gravierte
Näpfchen
miteinander verglichen, wodurch insbesondere eine Art Eichung des
Systems erfolgen kann. Je verlässlicher
das System ist desto länger kann
auch von einer Stabilität
des Systems ausgegangen werden. Vor einer Bebilderung gewonnene Testdaten
können
also mit einem gewissen Vorbehalt erfindungsgemäß auch für die Qualitätskontrolle nach
der Bebilderung verwendet oder zumindest berücksichtigt werden.
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Eine
unabhängige
Lösung
der erfindungsgemäßen Aufgabe
sieht in Verfahrenshinsicht für
ein erfindungsgemäßes Verfahren
zur Überprüfung der Qualität wenigstens
eines Druckformzylinders für
einen Tiefdruck nach einer galvanischen Beschichtung, Politur und/oder
Gravur ihrer Oberflächen
vor, dass der Druckformzylinder in eine automatische Abtast- und
Messvorrichtung überführt wird,
in der in automatisierter Weise die Oberfläche des beschichteten, polierten
und/oder gravierten Druckzylinders optisch abgetastet und mit Hilfe
automatisch gesteuerter Messinstrumente der Durchmesser des Druckzylinders
und/oder die Oberflächenrauhigkeit
der Oberfläche
und/oder die Härte
einer an die Oberfläche
angrenzenden Metallschicht gemessen werden.
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Durch
die optische Abtastung der ungravierten bzw. der gravierten Druckformzylinderoberfläche und
eine damit verbundene Bildverarbeitung bzw. Bildauswertung lassen
sich zum einen vor der Gravur Galvanikfehler, wie Pickel oder Löcher, sowie
Beschädigungen,
wie Kratzer, in der Kupferoberfläche, und
zum anderen nach der Gravur Gravurfehler, wie eine fehlerhafte Ausbildung
von Näpfchen
nach einem Sticheibruch oder fehlende Bildlinien, ermitteln. Weiter
kann mit Hilfe der Abtastdaten eine elektronische Simulation des
Andrucks erstellt werden, der sich ebenso wie ein tatsächlicher
Andruck mit einem auf der Grundlage der Gravurdaten erstellten digitalen
Proof vergleichen lässt
und damit den tatsächlichen
Andruck in einer Andruckmaschine entbehrlich macht. Darüber hinaus
werden bei einer elektronischen Simulation des Andrucks die einzelnen Farbauszüge selbst
im Fall einer gewünschten
Abstufung der Zylinderdurchmesser ohne Passerdifferenz übereinanderliegen,
wenn die bei der Messung des Durchmessers oder Umfangs der Druckformzylinder
gemessenen Werte mit den entsprechenden Sollwerten jedes Druckformzylinders übereinstimmen.
Durch die zusätzliche
Messung der Oberflächenrauhigkeit
der Oberflächen
und/oder die Härte einer
an die Oberflächen
angrenzenden Metallschicht lassen sich sämtliche erforderlichen Qualitätsvorgaben
mit ein und derselben Einrichtung und in einem Arbeitsgang ermitteln.
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Vorzugsweise
werden die Druckformzylinder für
einen Tiefdruck im Verlauf ihrer Bearbeitung mindestens zweimal
automatisch in die Mess- und Abtasteinrichtung eingelegt und geprüft, und
zwar das erste Mal nach einer galvanischen Beschichtung mit Kupfer
und einer Politur der Beschichtung, wobei ihre Oberflächen zur
Erkennung von Galvanikfehlern oder Beschädigungen optisch abgetastet
und der Durchmesser oder Umfang der Druckformzylinder sowie die
Härte und
die Oberflächenrauhigkeit
der galvanisch aufgebrachten Kupferschicht gemessen werden, und
das zweite Mal nach einer Gravur und einer galvanischen Beschichtung
mit Chrom sowie nach einer Politur der Beschichtung, wobei ihre
Oberflächen
zur Erkennung von Gravurfehlern optisch abgetastet und zumindest
die Oberflächenrauhigkeit der
galvanisch aufgebrachten Chromschicht gemessen wird. Neben der Oberflächenrauhigkeit
kann zumindest beim ersten Mal ggf. auch die Welligkeit der Oberfläche gemessen
werden.
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Die
Messung des Durchmessers oder Umfangs eines Druckformzylinders,
der Rauhigkeit seiner Oberfläche
und der Härte
der an die Oberfläche angrenzenden
Kupfer- oder Chromschicht bzw. der Welligkeit der Oberfläche erfolgt
vorzugsweise an mehreren Stellen entlang des Zylinders, so dass
sich auch Veränderungen
entlang des Zylinders ermitteln lassen.
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Im
Falle einer Erkennung von Fehlern und/oder im Falle von Abweichungen
der Messwerte von vorgegebenen Sollwerten wird zweckmäßig automatisch
ein Fehlerprotokoll erstellt und die Druckformzylinder ausgesondert
oder für
eine Nachbearbeitung in eine der vorangehenden Stationen gesondert
zurück
transportiert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird aus den bei
der optischen Abtastung gewonnenen Signalen oder Abtastdaten ein
elektronisches Bild der Oberfläche
jedes Druckformzylinders erzeugt. Die Oberflächen von gravierten Druckformzylindern
eines Farbsatzes werden zweckmäßig mit
gleicher Auflösung
abgetastet, was es bei der elektronischen Simulation des Andrucks möglich macht,
die elektronischen Bilder ihrer Oberflächen einander ohne Skalierung
zu überlagern,
um sie mit einem aus Gravurdaten der gravierten Oberflächen erzeugten
digitalen Proof zu vergleichen. Es können aber auch unterschiedliche
Skalierungen berücksichtigt
werden, die zum Beispiel eine zu erwartende Veränderung des Bedruckstoffes
durch mehrere Druckwerke hindurch kompensieren sollen.
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Um
ein besonders kontrastreiches elektronisches Bild der Druckformzylinderoberflächen zu
erzeugen, werden diese während
der Abtastung zweckmäßig unter
einem geeigneten Einfallswinkel mit Licht bestrahlt und das von
der Oberfläche
reflektierte Licht wird erfasst und ausgewertet.
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Die
zur Abtastung und Messung verwendete automatische Abtast- und Messvorrichtung
weist erfindungsgemäß vorzugsweise
eine Aufnahme für
einen Druckformzylinder, einen auf einer Führungsbahn in axialer Richtung
des Druckformzylinders in Bezug zur Aufnahme beweglichen Abtastkopf
zur automatisierten optischen Abtastung der Oberflächen der
beschichteten, polierten und/oder gravierten Druckformzylinder sowie
automatische Messinstrumente zur Messung des Durchmessers oder Umfangs
der Druckzylinder und/oder der Oberflächenrauhigkeit der Oberflächen und/oder
der Härte
einer an die Oberflächen
angrenzenden Metallschicht auf. Bevorzugt sind auch mindestens ein
Teil der Messinstrumente und zweckmäßig sämtliche Messinstrumente einzeln
oder gemeinsam rechnergesteuert auf einem Träger entlang der Führungsbahn
beweglich, so dass die Messungen an mehren Stellen entlang des Druckformzylinders
vorgenommen werden können.
In die entsprechende Vorrichtung kann der Druckformzylinder bevorzugt
auch automatisch eingebracht und dort verspannt werden und der Druckformzylinder
kann in Rotation versetzt werden.
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Zur
Anpassung des Abtastkopfs und der Messinstrumente an unterschiedliche
Druckformzylinderdurchmesser sind zumindest der Abtastkopf und die
Messinstrumente zur Messung der Oberflächenrauhigkeit der Oberflächen und/oder
der Härte einer
an die Oberflächen
angrenzenden Metallschicht der Druckformzylinder in radialer Richtung des
Druckformzylinders rechnergesteuert beweglich, so dass sie sich
unabhängig
von den Durchmessern der Druckformzylinder in einen gewünschten
Abstand von bzw. in Kontakt mit deren Oberflächen bringen lassen.
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Eine
bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, dass zuerst
der Durchmesser oder Umfang des Druckformzylinders automatisch gemessen
wird, und dass der gemessene Durchmesser bzw. ein aus dem gemessenen
Umfang berechneter Durchmesser bei der rechnergesteuerten Zustellbewegung
des Abtastkopfs und/oder der Messinstrumente zur Messung der Oberflächenrauhigkeit
der Oberflächen
und/oder der Härte
einer an die Oberflächen
angrenzenden Metallschicht an die Druckformzylinderoberfläche zugrunde
gelegt wird, so dass sich der Abtastkopf und/oder die Messinstrumente
einerseits schnell an die Oberfläche
annähern lassen
und sich andererseits zur Abtastung und Messung ein sehr genauer
Abstand zwischen dem Druckformzylinder einerseits und dem Abtastkopf
bzw. den Messinstrumenten andererseits einstellen lässt.
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Die
automatische Abtast- und Messvorrichtung weist zweckmäßig einen
eigenen Rechner zur Steuerung und Überwachung der optischen Abtastung
und der Messinstrumente auf, der jedoch vorzugsweise auch dazu dienen
kann, die bei der optischen Abtastung der Oberflächen erzeugten Abtastsignale
oder Abtastdaten auszuwerten und aus diesen Daten ein elektronisches
Bild der abgetasteten Oberflächen
zu erzeugen. Derselbe Rechner, oder alternativ ein externer Rechner,
kann verwendet werden, um die Abtastdaten bzw. das aus den Abtastdaten
erzeugte elektronische Bild der abgetasteten Oberfläche eines
gravierten Druckformzylinders mit den zur Gravur desselben Druckformzylinders
verwendeten Gravurdaten bzw. einem auf der Grundlage der Gravurdaten
erstellten Farbauszug zu vergleichen, wodurch sich fehlende Bildlinien
oder andere Abweichungen feststellen lassen. Vorteilhafterweise ist
der Rechner darüber
hinaus mit einer Proofeinrichtung verbunden, mit der sich einander überlagerte
elektronische Bilder der abgetasteten Oberflächen von sämtlichen Druckformzylindern
eines Farbsatzes anzeigen und/oder ausdrucken lassen.
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Dort,
wo der Durchmesser des Druckformzylinders gemessen wird, erfolgt
dies bevorzugt auf optischem Wege, wobei zum Beispiel der Abstand
zwischen einem entlang der Führungsbahn
verschiebbaren Referenzpunkt des Messinstruments und der benachbarten
Oberfläche
des Druckformzylinders in radialer Richtung des letzteren gemessen
wird, jedoch auch andere Messverfahren verwendet werden können. Bei
einer Messung des Umfangs wird bevorzugt ein Reibrad mit einem Winkelsensor
verwendet, der beim Abrollen des Reibrades auf der sich drehenden
Oberfläche
eines Druckformzylinders Winkelimpulse erzeugt, deren Anzahl über eine
Umdrehung des Zylinders gemessen wird.
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Zur
Härtemessung
kann ein Prüfkörper mit einer
Diamantspitze in die Oberfläche
der Metallschicht eingedrückt
und dann der Eindruck optisch abgetastet werden, vorzugsweise mit
Hilfe des zur optischen Abtastung der Zylinderoberfläche verwendeten
Abtastkopfs. Alternativ kann jedoch auch ein anderes Verfahren eingesetzt
werden, zum Beispiel eines, bei dem ein Schwinger gegen die Oberfläche der
Metallschicht angepresst und die Schwingungsamplitude des zwangsweise
in Schwingungen versetzten Schwingers gemessen werden.
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Die
Oberflächenrauhigkeit
wird vorzugsweise mittels eines Perthometers gemessen, das ebenso
wie der Abtastkopf und die anderen Messinstrumenten zweckmäßig auf
einem rechnergesteuert entlang der Führungsbahn verschiebbaren Träger montiert
ist und sich zudem rechnergesteuert in radialer Richtung der Drehachse
des Druckzylinders an dessen Oberfläche annähern lässt, so dass eine Testspitze
eines Messarms des Perthometers nach einem Kontakt mit der Oberfläche automatisch
an dieser entlang bewegt werden kann.
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Für eine Vorrichtung
zur Überprüfung der Qualität wenigstens
eines Druckformzylinders für
einen Tiefdruck oder Flexodruck nach einer Erstellung, vorzugsweise
einer Gravur, eines Druckbildes auf oder in seiner Oberfläche, vorzugsweise
zur Durchführung
des vorgenannten Verfahrens, welche sich in selbständiger Lösung der
gestellten Aufgabe auszeichnet durch eine Einrichtung zur automatischen Erfassung
des gravierten Druckbildes, in die der Druckformzylinder überführbar ist
und für
eine Vorrichtung zur Überprüfung der
Qualität
wenigstens eines Druckformzylinders nach einer galvanischen Beschichtung,
Politur und/oder Gravur seiner Oberfläche vorzugsweise zur Durchführung des
vorgenannten Verfahrens, die sich in selbständiger Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß auszeichnet
durch eine automatisierte Abtast- und Messvorrichtung mit einer Aufnahme
für einen
Druckformzylinder, einem auf einer Führungsbahn in axialer Richtung
des Druckformzylinders in Bezug zur Aufnahme beweglichen Abtastkopf
zur automatisierten optischen Abtastung der Oberfläche des
beschichteten, polierten und/oder gravierten Druckzylinders, sowie
mit automatischen Messinstrumenten zur Messung des Durchmessers oder
Umfangs des Druckzylinders und/oder der Oberflächenrauhigkeit seiner Oberfläche und/oder der
Härte einer
an die Oberfläche
angrenzenden Metallschicht, wird auch jeweils selbständiger Schutz beansprucht.
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Die
Vorteile dieser erfindungsgemäßen Vorrichtungen
sind schon anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens prinzipiell
geschildert worden, so dass Wiederholungen an dieser Stelle vermieden werden
sollen. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ergeben sich aus den Ansprüchen
29 bis 37 und 39 bis 47.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
werden bevorzugt in eine automatische Fertigungslinie zur Herstellung von
Druckformzylindern für
den Tiefdruck eingebunden, wo durch Einführung einer automatischen Qualitätssicherung
eine erhebliche Steigerung der Produktivität ermöglicht und eine vom Bediener
unabhängige
gleichbleibend hohe Qualität
der erzeugten Druckformzylinder sichergestellt werden kann.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Darstellung einer automatisierten Fertigungslinie zur Fertigung
von Druckformzylindern für
den Tiefdruck;
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2 eine
schematische Seitenansicht einer Qualitätssicherungseinrichtung der
Fertigungslinie;
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3 eine
schematische Draufsicht von oben auf einen Teil der Qualitätssicherungseinrichtung;
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4 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A der 2;
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5 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B der 2;
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6 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie C-C der 2;
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7 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie D-D der 2.
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Die
in 1 dargestellte automatisierte Fertigungslinie 2 zur
Herstellung von Druckformzylindern 4 für den Tiefdruck umfasst eine
Reihe von verschiedenen Druckformzylinder-Bearbeitungsstationen,
wie eine Entfettungsstation 6 zum Entfetten von Druckformzylindern 4 vor
einer nachfolgenden Galvanisierung, eine erste Galvanisierstation 8 zum
Verkupfern von Druckformzylindern 4, eine zweite Galvanisierstation 10 zum
Verchromen von gravierten Druckformzylindern 4, ein Bearbeitungszentrum 12 zum
Drehen, Schleifen und Polieren von verkupferten Druckformzylindern 4,
eine Polierstation 14 zum Polieren von verkupferten oder
verchromten Druckformzylindern 4 mit Stein oder Polierband,
sowie eine Gravierstation 16 zum Gravieren von verkupferten und
polierten Druckformzylindern 4, wobei je nach geplantem
Zylinderdurchsatz jede der Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 ein
oder mehrere Entfettungs- oder Galvanikbäder, Dreh-, Schleif- oder Poliermaschinen bzw.
Gravurmaschinen umfassen kann. Die Fertigungslinie umfasst weiter
mehrere zwischen den Bearbeitungsstationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 angeordnete Pufferlager 18 (nur
eines dargestellt), in denen Druckformzylinder 4 zwischengelagert
werden können,
ein Zylinderlager (nicht dargestellt) für eine Vielzahl von Druckformzylindern 4 oder
Zylinderrohlingen und eine Krananlage 20 zum Transport
von Druckformzylindern 4 oder Zylinderrohlingen zwischen
den in einer Reihe hintereinander angeordneten Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 bzw.
Lagern 18. Die Fertigungslinie 2 umfasst weiter
eine in Reihe mit den Bearbeitungsstationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 unter
der Krananlage 20 angeordnete Qualitätssicherungsstation 22,
in der nach einer galvanischen Beschichtung, Politur und/oder Gravur
der Druckformzylinder 4 die Einhaltung verschiedener Qualitätsvorgaben
automatisch überwacht
werden kann, sowie einen zentralen übergeordneten Leitrechner 24,
der die Versorgung der Stationen 6, 8 und 10 mit
Chemikalien aus einem Chemikalienlager 26, die logistische
Versorgung der Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 22 mit
den zu bearbeitenden Druckzylindern 4 sowie die in den Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 22 ablaufenden Prozessschritte
vom Verkupfern bis zur Gravur und die Prüfung der Qualitätsvorgaben
steuert und überwacht.
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Die
zu überwachenden
Qualitätsvorgaben umfassen
hier insbesondere die Oberflächenrauhigkeit
der gravierten und verchromten Druckformzylinder 4, die
Härte der
zu gravierenden Kupferschicht sowie ggf. der darauf aufgetragenen
Chromschicht, eine von Galvanikfehlern, wie Löchern oder Pickeln, sowie von
Kratzern oder anderen Beschädigungen freie
Kupferoberfläche,
eine exakte Übereinstimmung
der gravierten Zylinderoberflächen
mit den gewünschten
Druckvorlagen, sowie einen exakten Passer der übereinander gedruckten Farbauszüge sämtlicher
Druckformzylinder 4 eines Farbsatzes und damit die Übereinstimmung
des Durchmessers oder Umfangs der Druckformzylinder mit einem vorgegebenen
Sollwert.
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Zur Überwachung
dieser Qualitätsvorgaben umfasst
die Qualitätssicherungsstation 22 mindestens
eine Messmaschine 28, die von der Krananlage 20 mit
den zu prüfenden
Druckformzylindern 4 bestückt werden kann.
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An
dieser Stelle soll erwähnt
werden, dass vergleichbare Qualitätssicherungserfordernisse auch Druckformzylinder
für den
Flexodruck betreffen, so dass sinngemäß vieles hier im Zusammenhang
mit Tiefdruckformzylindern Geschildertes auch für Flexodruckformzylinder gelten
kann und soll. Insbesondere können
beide Arten von Zylindern mit Hilfe einer ähnliche Laseranordnung bebildet
werden und/oder mit einer ähnlichen
Qualitätssicherungsstation 22 überprüft werden,
insbesondere mit einem Abtastkopf mit einer CCD-Kamera gescannt
werden bzw. abgebildet werden und im Hinblick vorzugsweise auf Inhalt,
Passer und Farbe, bevorzugt einschließlich Farbdichte, überprüft werden
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Wie
am besten in 2 dargestellt, umfasst die Messmaschine 28 ein
Maschinenbett 30 und zwei als Reitstöcke ausgebildete Lagerböcke 32, 34,
die zur Aufnahme eines Druckformzylinders 4 mit Hilfe von
Spindeln 36, 38 und Spindelantrieben 40, 42 in Bezug
zum Maschinenbett 30 in axialer oder Y-Richtung (Pfeile
A und B) verfahrbar sind, um über
die Stirnseiten des Druckformzylinders 4 überstehende, mit
einem kegelförmigen
Stirnende versehene Wellenzapfen 44 zwischen zwei gegenüberliegenden Hohlkonen
von Lagerzapfen 46 der Lagerböcke 32, 34 drehbar
einzuspannen, so dass die Drehachsen 48 der Druckformzylinder 4 stets
eine definierte Lage einnehmen. Einer der beiden Lagerböcke 32 schließt einen
Drehantrieb 50 ein, mit dem sich der zugehörige Lagerzapfen 46 und
damit der drehfest zwischen den Lagerzapfen 46, 46 eingespannte
Druckformzylinder 4 nach dem Ladevorgang drehend antreiben lässt. Die
Messmaschine 28 umfasst weiter einen Träger 52, der ebenfalls
mit Hilfe einer Spindel 54 und eines Spindelantriebs 56 entlang
einer zur Drehachse 48 parallelen Führungsbahn 58 des
Maschinenbetts 30 (Pfeil C) axial am Druckformzylinder 4 entlang
verfahrbar ist. Darüber
hinaus umfasst die Messmaschine 28 einen eigenen Rechner 60 zur
Datenerfassung und Datenauswertung, der mit einem externen Proofgerät (nicht
dargestellt), wie einem Monitor oder einem Tintenstrahl- oder Laserdrucker verbunden
ist.
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Wie
am besten in den 2 bis 5 dargestellt,
trägt der
Träger 52 ein
erstes Messinstrument 62 zur Messung der Oberflächenrauhigkeit
der Umfangsfläche
des Druckformzylinders 4, ein zweites Messinstrument 64 zur
Messung der Härte
der unmittelbar an die Umfangsfläche
angrenzenden Kupfer- oder Chromschicht, ein drittes Messinstrument 66 zur
Messung des Zylinderdurchmessers, sowie einen Abtastkopf 68 zur
optischen Abtastung der ungravierten oder gravierten Umfangsfläche des
vom Drehantrieb 50 drehend angetriebenen Druckformzylinders 4.
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Wie
am besten in 4 dargestellt, umfasst das erste
Messinstrument 62 ein sogenanntes Perthometer 70,
das durch eine radiale Zustellbewegung eines auf dem Träger 52 horizontal
verschiebbaren Schlittens 72 in Richtung der Drehachse 48 an die
Oberfläche
des Druckformzylinders 4 angenähert werden kann und einen
in radialer Richtung der Drehachse 48 ausgerichteten Arm 74 mit
einer feinen Testspitze aufweist, die sich durch die Zustellbewegung
(Pfeil D) in Kontakt mit der Zylinderoberfläche bringen lässt und
dann durch eine axiale Bewegung des Trägers 52 entlang der
Führungsbahn 58 und/oder
eine Drehbewegung des Druckformzylinders 4 an der Oberfläche des
letzteren entlang geführt
werden kann. Dabei wird die dem Rauhigkeitsprofil der Oberfläche entsprechenden
Bewegung der Testspitze und des Arms 74 induktiv gemessen
und aus den Messwerten vom Rechner ein Rauhigkeitswert ermittelt
und mit einem vorgegebenen Sollwert wird.
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Wie
am besten in 3 und 5 dargestellt,
umfasst das dritte Messinstrument 66 einen Messkopf 76,
der mittels eines Schrittmotors (nicht dargestellt) entlang einer
Führung 78 des
Trägers 52 in
vertikaler oder Z-Richtung (Pfeil E) verschiebbar ist. Der Messkopf 76 trägt eine
Laserlichtquelle 80, die einen horizontalen Laserstrahl 82 in
Richtung des Druckformzylinders 4 bzw. eines an den Messpunkten
auf der entgegengesetzten Seite des Druckformzylinders 4 angeordneten
oder zusammen mit dem Träger 52 verschiebbaren
Spiegels 84 emittieren kann, der das Laserlicht auf einen
neben der Laserlichtquelle 80 auf dem Messkopf 76 angeordneten Photosensor 86 reflektiert,
wenn der Laserstrahl 82 oberhalb oder unterhalb am Druckformzylinder 4 vorbei
tritt. Der Durchmesser des Druckformzylinders 4 wird bestimmt,
indem der Messkopf 76 vertikal am Druckformzylinder 4 vorbei
bewegt und die Anzahl der Schritte des Schrittmotors gemessen wird,
während
der die vom Photosensor 86 erfasste Lichtintensität einen
vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, weil der Laserstrahl 82 vom
Druckformzylinder 4 in eine andere Richtung als zum Photosensor 86 abgelenkt
wird.
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Alternativ
kann der Umfang oder Durchmesser des Druckformzylinders 4 auch
auf andere Weise automatisch gemessen werden, zum Beispiel durch optische
Messung des Abstandes zwischen einem auf der Führungsbahn verschiebbaren Laserabstandsmessgerät (nicht
dargestellt) und der gegenüberliegenden
Oberfläche
des Zylinders 4, aus dem sich unter Zugrundelegung des
festen Abstands zwischen der Führungsbahn 58 und
der Drehachse 48 der Durchmesser und damit der Umfang ermitteln lässt. Eine
direkte Umfangsmessung ist beispielsweise mit Hilfe eines auf dem
Umfang abrollenden Reibrades möglich,
dessen Winkelbewegung gemessen wird.
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Wie
am besten in 6 dargestellt, umfasst der Abtastkopf 68 eine
integrierte Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) und eine
CCD-Kamera 86 mit einem Objektiv 88 zur Aufnahme
der von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten gegenüberliegenden
Bildausschnitte der Umfangsfläche
des Druckformzylinders 4. Die Kamera 86 tastet
die rotierende Zylinderoberfläche
ab, erfasst das von dieser zur Kamera 86 zurückreflektierte
Licht der Beleuchtungseinrichtung und überträgt entsprechende Helligkeitssignale
zum Rechner 60, die dort mit Hilfe einer geeigneten Bildverarbeitungs-
bzw. Bildauswerte-Software zu einem digitalen Bild der Druckformzylinderoberfläche zusammengesetzt
und ausgewertet werden. Der Abtastkopf 68 ist so auf dem
Träger 52 angeordnet,
dass sich die CCD-Kamera 86 mittels eines motorischen Antriebs
in radialer Richtung der Drehachse 48 oder X-Richtung auf die
Umfangsfläche
zu und von dieser weg bewegen lässt
(Pfeil F).
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Wie
am besten in 7 dargestellt, umfasst das zweite
Messinstrument 64 einen Eindringkörper 92 mit einer
pyramidenförmigen
Diamantspitze, wie er zur Prüfung
der Vickershärte üblich ist.
Der Eindringkörper 92 ist
so auf dem Träger 52 montiert, dass
er sich mit seiner Spitze in radialer Richtung der Drehachse 48 oder
X-Richtung mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegen die Umfangsfläche des Druckformzylinders 4 anpressen
lässt.
Der Eindringkörper 92 weist
einen definierten axialen Abstand vom Objektiv 88 der CCD-Kamera 90 des
Abtastkopfs 68 auf, so dass die Kamera 90 durch
eine gesteuerte Axialbewegung vor den von der Spitze des Eindingkörpers 92 erzeugten
Eindruck in der Umfangsfläche
verfahren werden kann, um diesen abzutasten und mit Hilfe der Bildverarbeitungs-
bzw. Bildauswerte-Software
des Rechners 60 aus dem Mittelwert der Längen der
beiden Diagonalen des Eindrucks dessen Oberfläche und daraus in Verbindung mit
der Anpresskraft automatisch die Vickers-Härte der an die Oberfläche angrenzenden
Metallschicht zu bestimmen.
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Alternativ
kann das Messinstrument
64 einen Schwingungsstab (nicht
dargestellt) umfassen, der sich mit seinem Stirnende ebenfalls mit
einer definierten Anpresskraft gegen die Zylinderoberfläche anpressen
und dann mit seiner Resonanzfrequenz zwangsweise in Schwingungen
versetzten lässt,
wobei die Amplitude der Schwingungen gemessen und als Maß für die Härte der
an die Oberfläche
angrenzenden Metallschicht verwendet wird, wie zum Beispiel in der
DE 35 04 535 C1 oder
DE 38 43 588 A1 beschrieben.
Ebenfalls zur Automatisierung geeignet ist eine Wirbelstrommessung,
bei der aus in der Kupferschicht induzierten Wirbelströmen auf
das Korngefüge
der Kupferschicht geschlossen und daraus deren Härte abgeleitet werden kann.
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Um
die Einhaltung der vorgenannten Qualitätsvorgaben zu überwachen,
werden die Druckformzylinder 4 nach dem galvanischen Aufbringen
der zu gravierenden Kupferschicht in der Bearbeitungsstation 8 mittels
der Krananlage 20 automatisch in die Messmaschine 28 geladen
und zwischen den Lagerzapfen 46 eingespannt. Anschließend wird
automatisch an mehreren Stellen entlang des Druckformzylinders 4 dessen
Durchmesser bzw. Umfang, die Härte
der Kupferschicht und deren Oberflächenrauhigkeit gemessen. Weiter
wird die gesamte Kupferoberfläche
automatisch mit der Kamera 90 abgetastet, um aus den Abtastdaten
ein digitales virtuelles Bild der Oberfläche zu erzeugen, das mit einem
geeigneten Softwareprogramm auf Fehler, wie Löcher, Pickel oder Kratzer,
untersucht werden kann. Vorzugsweise wird als erstes der Durchmesser
oder Umfang gemessen und aus dem letzteren der Durchmesser berechnet,
so dass die Annäherung
des Abtastkopfs 68 und der Messinstrumente 62 bzw. 64 an die
Druckformzylinderoberfläche
rechnergesteuert unter Zugrundelegung des gemessenen bzw. berechneten
Durchmessers erfolgen kann.
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Wenn
keine Fehler gefunden werden und die gemessenen Werte den Sollwerten
entsprechen, wird der Zylinder 4 zur Gravur freigegeben,
während er
ansonsten mit einem Fehlerprotokoll zur Nachbearbeitung oder zum
Entfernen der Kupferschicht ausgesondert wird.
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Nach
der Gravur des Druckformzylinders 4 in der Gravierstation 16,
dem Verchromen des gravierten Druckformzylinders 4 in der
Galvanisierstation 10 und der Politur des verchromten Druckformzylinders 4 in
der Polierstation 14 wird der Zylinder 4 mittels
der Krananlage 20 erneut automatisch in die Messmaschine 28 geladen.
In der Messmaschine 28 wird nun die Oberflächenrauhigkeit
der aufgebrachten Chromschicht und ggf. auch deren Härte sowie
erneut der Umfang des Druckzylinders 4 an mehreren Stellen gemessen,
obwohl das letztere nicht unbedingt erforderlich ist, da beim Verchromen
nur eine sehr dünne Schicht
auf die Oberfläche
aufgebracht wird. Weiter wird mit der CCD-Kamera 86 erneut
die gesamte Oberfläche
automatisch abgetastet und aus den Abtastdaten ein elektronisches
Abbild der gravierten Oberfläche
erzeugt. Die Abtastdaten bzw. das aus den Abtastdaten erzeugte elektronische
Bild der abgetasteten Oberfläche
wird im Rechner 60 mit Hilfe eines geeigneten Softwareprogramms
mit den als Grundlage für
die Gravur des Druckformzylinders 4 dienenden Gravurdaten
bzw. einem auf der Grundlage der Gravurdaten erstellten Farbauszug
verglichen, wodurch sich Gravurfehler, wie fehlende Bildlinien,
automatisch ermitteln lassen.
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Die
zu einem Farbsatz gehörigen
gravierten Druckformzylinder 4 werden sämtlich mit derselben Auflösung abgetastet,
so dass nach einer Übermittlung
ihrer Abtastdaten zum Proofgerät
die aus den Abtastdaten erzeugten elektronischen Bilder ohne eine
zusätzliche
Skalierung im Proofgerät
in Form von Farbauszügen
einander überlagert
und angezeigt bzw. ausgedruckt werden können, um auf diese Weise eine
elektronische Simulation eines Andrucks zu erzeugen. Dieser Andruck
kann wie ein auf einer Andruckmaschine erzeugter Andruck visuell
begutachtet und mit einem aus den Gravurdaten sämtlicher Druckformzylinder 4 des
Farbsatzes erstellten digitalen Mehrfarbenproof verglichen werden.
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Während jedoch
bei einem auf einer Andruckmaschine erzeugten Andruck Druckformzylinder 4 mit
abgestuften Zylinderdurchmessern zur Berücksichtigung einer Schrumpfung
des Bedruckstoffs zwischen benachbarten Druckwerken zu Passerdifferenzen
führen,
weil derartigen Abstufungen in der Andruckmaschine nicht ausgeglichen
werden können,
gestattet es die beschriebene elektronische Simulation des Andrucks
die abgestuften Zylinderdurchmesser in Form von Solldurchmessern
zu berücksichtigen,
wodurch ein späteres
Auftreten von Passerdifferenzen in der Druckmaschine ausgeschlossen
werden kann, wenn die Messwerte der Zylinderdurchmesser mit den
Solldurchmessern übereinstimmen
und im elektronischen Andruck ein exakter Passer vorhanden ist.