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Die
Erfindung betrifft eine Rotationsdruckmaschine mit einer Anzahl
von Farbdecks, von denen wenigstens eines eine Walze mit einer Referenzmarke
und ein Einstellsystem für
die Einstellung der Position der Walze relativ zu wenigstens einem
anderen Bauteil der Druckmaschine aufweist, sowie Verfahren zum
Einstellen einer Walze bzw. von Druckzylindern in einer Rotationsdruckmaschine
und ein Montagegestell.
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Die
einzustellende Walze kann z. B. ein Druckzylinder oder eine Druckzylinderhülse (Sleeve) in
einer Flexodruckmaschine, einer Tiefdruckmaschine oder einer Offsetdruckmaschine
sein, oder etwa eine Rasterwalze in einer Flexodruckmaschine. Ein Parameter,
der für
eine solche Walze eingestellt werden muß, kann die Kraft oder der
Druck sein, mit der oder mit dem die Umfangsfläche der Walze radial gegen
ein anderes Bauteil der Druckmaschine angestellt wird, z. B. gegen
einen Gegendruckzylinder, wenn die einzustellende Walze ein Druckzylinder
ist, oder gegen einen Druckzylinder, wenn die einzustellende Walze
eine Rasterwalze ist. Dieser Druckparameter kann für die beiden
entgegengesetzten Seiten der Druckmaschine, die als Antriebsseite
und Bedienungsseite bezeichnet werden, individuell definiert sein.
Zumindest im Fall eines Druckzylinders werden die einzustellenden
Parameter typischerweise auch das Längsregister und das Seitenregister
umfassen.
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In
einer herkömmlichen
Druckmaschine erfolgt die Einstellung dieser Parameter elektronisch durch
geeignete Ansteuerung von Aktoren oder Servomotoren. Nichtsdestoweniger
ist noch ein menschlicher Eingriff erforderlich, um das Resultat
der Einstelloperation durch visuelle Inspektion des gedruckten Bildes
zu bewerten und um Befehle zur Korrektur der Einstellungen einzugeben.
Die Einstelloperation erfolgt gewöhnlich in einer Andruckphase,
wenn eine neue Walze oder ein neuer Walzensatz in der Druckmaschine
montiert worden ist und die Maschine gestartet wurde, um Bilder
auf eine Bedruckstoffbahn zu drucken. Folglich wird eine beträchtliche
Menge an Makulatur produziert, bevor die Einstelloperation abgeschlossen
ist und eine zufriedenstellende Qualität der gedruckten Bilder erreicht
ist. In einer modernen Hochgeschwindigkeits-Druckmaschine kann die Menge
der in dieser Weise in dem Einstellprozeß nach dem Prinzip von Versuch
und Irrtum produzierten Makulatur sehr groß werden und etwa 600 m oder mehr je
Drucklauf betragen. Dies bedeutet nicht nur eine Verschwendung von
Bedruckstoffmaterial, sondern auch einen Zeitverlust und damit eine
beträchtliche
Verminderung der Produktivität
der Druckmaschine, insbesondere wenn die mit einem gegebenen Walzensatz
ausgeführten
Druckläufe
verhältnismäßig kurz
sind.
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Es
sind verschiedene Ansätze
verfolgt worden, die Einstellung oder Anstellung der Walzen einer
Druckmaschine hinsichtlich Längsregister,
Seitenregister und Druck zu beschleunigen und zu automatisieren.
Zum Beispiel beschreibt
EP
1 249 346 B1 ein System und Verfahren zur automatischen
Druckstellung, bei dem die visuelle Inspektion der gedruckten Bilder
mit dem menschlichen Auge durch eine elektronische Bilderkennung
und eine automatische Regelung der Druckeinstellungen auf der Grundlage dieser
Bilderkennung ersetzt wird. Dennoch erfordert die Einstellprozedur
eine beträchtliche
Zeit und führt damit
zur Produktion von Makulatur.
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DE 41 21 749 A1 beschreibt
eine Druckmaschine, ber der die Oberfläche des Gegendruckzylinders
abgetastet wird, um etwaige Unrundheiten festzustellen, und die
Position des Druckzylinders dann während des Druckbetriebs so
verstellt wird, daß die Unrundheiten
ausgeglichen werden und der Andruck im wesentlichen konstant bleibt.
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US 5 923 435 A beschreibt
eine Vorrichtung zum Eingravieren eine Druckmusters in die Oberfläche eines
Druckzylinders. Hier wird die Unrundheit des Zylinders vor dem Gravieren
mit Hilfe eines in die Vorrichtung integrierten Detektors vermessen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Rotationsdruckmaschine, Verfahren
und ein Montagegestell anzugeben die es erlauben die Produktion
von Makulatur und die für
den Einstellprozeß in
der Andruckphase eines Drucklaufes benötigte Zeit zu eliminieren oder
zumindest zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
in den unabhängigen
Ansprüchen
angegebenen Merkmalen gelöst.
Spezielle Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Ein
Verfahren gemäß der Erfindung
weist die folgenden Schritte auf:
- a) Montieren
der Walze in einem Vorbereitungsgestell, in dem die Walze drehbar
gelagert ist,
- b) Detektieren einer Referenzmarke, die als eine Referenz für die axiale
Position und die Winkelstellung der Walze dient, auf der Walze,
während diese
in dem Vorbereitungsgestell montiert ist,
- c) Abtasten der Umfangsfläche
der Walze, um so eine Topographie der Walzenoberfläche zu detektieren,
- d) Ableiten von Einstelldaten für die Einstellung der Walze
aus der Topographie und Speichern der Einstelldaten,
- e) Montieren der Walze in der Druckmaschine
- f) Detektieren der Referenzmarke der Walze in der Druckmaschine,
und
- g) Einstellen der Walze anhand der Einstelldaten.
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Somit
wird gemäß der Erfindung
der auf dem Prinzip von Versuch und Irrtum beruhende Einstellprozeß durch
eine direkte Steuerung der Einstellparameter auf der Grundlage von
Einstelldaten ersetzt, die vorab in einem Vorbereitungsschritt außerhalb der
Druckmaschine gewonnen wurden. Wenn die Walze in der Druckmaschine
montiert worden ist, kann sie folglich unmittelbar vor dem Druckbeginn auf
der Grundlage der Einstelldaten eingestellt werden, so daß von Anfang
an eine optimale Qualität
des gedruckten Bildes erreicht wird und der Druckprozeß sofort
und ohne Material- und Zeitverlust beginnen kann.
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Um
die Einstelldaten für
die Einstelloperation zu gewinnen, wird die Walze zunächst in
einem Vorbereitungsgestell montiert, bei dem es sich z. B. um einen
sogenannten Mounter handeln kann, der typischerweise dazu verwendet
wird, Druckplatten auf einem Druckzylinder oder einer Druckzylinderhülse zu montieren.
Die Walze weist eine Referenzmarke auf, so daß es durch Detektion dieser
Referenzmarke, wenn die Walze in dem Vorbereitungsgestell montiert
ist, möglich
ist, eine Referenz für
die axiale Position und die Winkelstellung der Walze zu erhalten
und die Walze präzise
zu positionieren, bevor (im Fall eines Druckzylinders) die Druckplatten
darauf montiert werden. Dann wird die Topographie der Oberfläche der
Walze detektiert, indem die Umfangsfläche der Walze mit einem Abtastkopf
abgetastet wird, der die Form der Walzenoberfläche oder, genauer, der Oberfläche der
Druckplatten detektiert, sofern es sich bei der Walze um einen Druckzylinder
mit darauf montierten Druckplatten handelt. Die auf diese Weise
erhaltenen Topographiedaten geben die Höhe von spezifischen Punkten
auf der Oberfläche der
Walze an, d. h., den Radius oder den Abstand der betreffenden Oberflächenpunkte
von der Drehachse der Walze. Zum Beispiel kann der Abtastkopf mit
Laser-Triangulationsverfahren
oder Laser-Interferometrie arbeiten, um die Höhen der verschiedenen Oberflächenpunkte
zu detektieren. Diese Punkte sind in einem Koordinatensystem gegeben,
das auf der Grundlage der Referenzmarke definiert ist. Natürlich ist
es möglich,
die Reihenfolge der Schritte umzukehren und zunächst die Topographie in einem
gestellfesten Koordinatensystem zu detektieren, das dann in ein
walzenfestes Koordinatensystem transformiert wird, nachdem die Referenzmarke
detektiert worden ist.
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Die
Topographiedaten können
die Form einer Karte haben, die jedem Punkt auf der Oberfläche der
Walze einen bestimmten Höhenwert
zuordnet. Durch Laser-Triangulation oder Laser-Interferometrie ist
es möglich,
die Höhenwerte
mit einer Genauigkeit von beispielsweise 1–2 μm zu detektieren. Somit können die
Topographiedaten nicht nur die Form der Walzenoberfläche insgesamt,
einschließlich
ihrer Exzentrizität,
Konizität
und Balligkeit wiederspie geln, sondern auch die Verteilung von erhöhten und
vertieften Oberflächenbereichen,
die, z. B. im Falle eines Druckzylinders, die Bildinformation auf
der Druckplatte repräsentieren.
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Die
Topographiedaten liefern die nötige
Information zur Berechnung der Einstelldaten für eine automatische Einstellung
oder Anstellung der Walze in der Druckmaschine.
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Zum
Beispiel geben die Topographiedaten im Fall eines Druckzylinders
die genaue Lage der Druckplatten relativ zu der Referenzmarke an.
Wenn die Referenzmarke detektiert wird, nachdem die Walze in der
Druckmaschine montiert worden ist, kann man folglich einen Einstellwert
für eine
axiale Position der Walze in der Druckmaschine so bestimmen, daß diese
axiale Position das korrekte Seitenregister ergibt. Ebenso ist es
möglich,
einen Einstellwert für eine
Winkelvoreilung oder -nacheilung der Walze in Rotationsrichtung
so zu bestimmen, daß die
Voreilung oder Nacheilung das richtige Längsregister ergibt. Das gleiche
gilt entsprechend für
andere Typen von Walzen, die eine korrekte Einstellung des Längsregisters
und/oder Seitenregisters erfordern. Wenn es für eine korrekte Einstellung
des Druckzylinders nicht nötig
ist, die gesamte Topographie des Druckzylinders zu kennen, so kann
gemäß einer
Variante der Erfindung der Abtastschritt durch einen Schritt ersetzt
werden, in dem nur die räumliche
Beziehung zwischen dem Druckmuster und der Referenzmarke bestimmt
wird.
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Andererseits
erlaubt es z. B. im Fall eines Druckzylinders oder einer Rasterwalze
für Flexodruck
die Information über
die geometrische Gestalt der Walzenoberfläche insgesamt, gegebenenfalls
in Kombination mit dem Verhältnis
zwischen den erhöhten
(druckenden) und vertieften (nicht druckenden) Oberflächenbereichen,
einen Einstellwert für
den optimalen Druck abzuleiten, mit dem die Walze gegen ein damit
zusammenwirkendes Bauteil der Druckmaschine angedrückt wird.
Dieser Einstellwert kann z. B. als eine Kraft ausgedrückt werden,
mit der die Walze gegen das damit zusammenwirkende Bauteil angedrückt wird,
oder als ein Liniendruck (Kraft pro Längeneinheit des zwischen der
Walze und dem damit zusammenwirkenden Bauteil gebildeten Spaltes) oder
auch als eine Position der Drehachse der Walze längs einer vorbestimmten Achse,
längs derer
die Walze gegen das damit zusammenwirkende Bauteil angestellt oder
von diesem abgerückt
werden kann. Zum Beispiel er lauben es die Topographiedaten, zwei
Werte, je einen für
jedes Ende der Walze, für den
(kleinsten) Radius der Walze zu bestimmen, und diese Werte können dann
dazu benutzt werden, die optimalen Anstellpositionen zu bestimmen.
Der optimale Einstellwert für
die Kraft oder den Liniendruck wird naturgemäß von einer Vielzahl von Faktoren
abhängen,
etwa von den elastischen Eigenschaften der Oberfläche der
Walze und des damit zusammenwirkenden Bauteils, der Zusammensetzung
der Tinte, den Eigenschaften des Bedruckstoffes und dergleichen.
Wenn der Einstellwert als eine Einstellposition angegeben ist, können auch
Faktoren wie die Steifigkeit des Maschinengestells und der Lagerstruktur
für die
Walzen berücksichtigt
werden. Für
einen gegebenen Einbauort der Walze in der Druckmaschine kann der
Einfluß dieser
Faktoren auf den optimalen Einstellwert vorab in einer Kalibrierungsprozedur
bestimmt werden, die zu einem Satz von Kalibrierungsdaten führt, die
dann zusammen mit den Topographiedaten einer spezifischen Walze
dazu benutzt werden können,
die optimalen Einstellungen für
diese Walze zu bestimmen.
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Nachdem
die vorbereitenden Schritte einmal ausgeführt worden sind, die Walze
in der Druckmaschine montiert worden ist und die Referenzmarke detektiert
worden ist, können
somit sofort die notwendigen Einstellungen vorgenommen werden, um
eine optimale Druckqualität
zu erreichen, ohne daß irgenwelche
Prozeduren nach dem Prinzip von Versuch und Irrtum benötigt werden.
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In
einer Ausführungsform
kann die einzustellende Walze ein Druckzylinder oder eine Druckzylinderhülse mit
darauf montierten Druckplatten sein. Bei der Anbringung der Druckplatten
ist dann eine hohe Genauigkeit nur für die schräglagenfreie Ausrichtung der
Druckplatten mit der Axialrichtung der Walze erforderlich, wohingegen
die Montagepositionen der Druckplatten in axialer Richtung und Umfangsrichtung
der Walze weniger kritisch sind. Die Positionsdaten relativ zu der
Position der Referenzmarke auf der Walze können mit hoher Genauigkeit
auf der Grundlage der erfindungsgemäß detektierten Topographiedaten
bestimmt werden, so daß Abweichungen
in der axialen Position oder Winkelstellung der Druckplatten dann
bei der Einstellung des Seitenreigsters und des Längsregisters
innerhalb der Druckmaschine kompensiert werden können. Auf diese Weise erleichtert
die Erfindung auch den Prozeß der
Anbringung der Druckplatten auf der Walzenoberfläche.
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Weiterhin
kann die Hardware, die zum Detektieren der Topographie der Walze
benötigt
wird, zweckmäßig in einen
herkömmlichen
Mounter integriert werden, der zum Montieren der Druckplatten benutzt
wird. Unter diesem Gesichtspunkt hat die Erfindung auch einen Mounter
zum Gegenstand, der dazu ausgebildet ist, einen Druckzylinder oder
eine Druckzylinderhülse
drehbar zu lagern, um Druckplatten auf dem Zylinder oder der Hülse anzubringen, wobei
der Mounter weiterhin einen Detektor zum Detektieren einer Referenzmarke
auf dem Druckzylinder oder der Druckzylinderhülse sowie ein Abtastsystem
zum Vermessen der dreidimensionalen Gestalt der Oberfläche der
Druckplatte oder Druckplatten auf dem Zylinder bzw. der Hülse aufweist.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die einzustellende Walze ein Druckzylinder oder ein Sleeve
sein, das ein Druckmuster trägt,
das direkt auf der Oberfläche
des Zylinders bzw. Sleeves gebildet wird, z. B. mit fotolithographischen
Techniken oder bevorzugt durch Lasergravur. Im letzteren Fall wird das
zum Eingravieren des Druckmusters benutzte Lasersystem häufig ein
Laser-Detektionssystem einschließen, das ein Rückkopplungssignal
für den
Gravurprozeß liefert.
Dieses Rückkopplungssignal
kann dann auch dazu benutzt werden, die Topographie der Oberfläche zu detektieren,
so daß der
Schritt des Eingravierens der Druckmuster und der Schritt (b) der
Detektion der Topographie der Walzenoberfläche zu einem einzigen Schritt
zusammengefaßt
werden. In einer modifizierten Ausführungsform kann das Lasersystem
nicht nur zum Eingravieren des Druckmusters benutzt werden, sondern
auch dazu, die Oberflächenschicht
des Druckzylinders oder Sleeves als Ganzes zu bearbeiten oder ihr
ein Oberflächenfinish
zu geben, so daß die
gesamte Topographie der Walzenoberfläche durch elektronische Daten
bestimmt wird, die das Lasergravursystem ansteuern. Dann können diese
elektronischen Daten als Topograhiedaten im Sinne der Erfindung
verwendet werden, ohne daß es
erforderlich ist, die Oberflächengestalt
der Walze noch besonders zu vermessen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt das Verfahren somit die
folgenden Schritte:
- – Bereitstellen von Topograhiedaten,
die eine Oberflächentopograhie
der Walze definieren,
- – Montieren
der Walze in einem Vorbereitungsgestell, in dem die Walze drehbar
gelagert wird,
- – Bearbeiten
der Umfangsfläche
der Walze auf der Grundlage der Topograhiedaten, um so eine spezifische
Topographie der Walzenoberfläche
zu erhalten,
- – Ableiten
von Einstelldaten für
die Einstellung der Walze aus den Topograhiedaten und Speichern der
Einstelldaten,
- – Montieren
der Walze in der Druckmaschine und
- – Einstellen
der Walze anhand der Einstelldaten.
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Unter
diesem Aspekt nähert
sich die Erfindung dem Konzept des ”digitalen Druckens” mit einer Rotationsdruckmaschine,
in dem Sinne, daß nur
die digitalen Daten bereitgestellt zu werden brauchen, die das gedruckte
Bild definieren, und diese Daten dann zur Bearbeitung des Druckzylinders
verwendet werden, so daß man
das gewünschte
Druckmuster erhält,
wobei diese Daten auch dazu benutzt werden, den Druckzylinder in
der Druckmaschine einzustellen, so daß in der gesamten Prozeßkette von
Kompilieren der digitalen Druckdaten bis zum endgültigen Druckerzeugnis,
mit Ausnahme des Schrittes der Montage des Druckzylinders in der
Druckmaschine, kein menschlicher Eingriff erforderlich ist.
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Die
Verfahren gemäß der Erfindung
können nicht
nur im Fall eines Flexodruckzylinders oder einer Flexodruckzylinderhülse angewandt
werden, sondern auch im Fall eines Tiefdruckzylinders oder Offsetdruckzylinders.
Im Fall eines Tiefdruckzylinders werden sich die Einstelldaten in
erster Linie auf die geometrische Gestalt der Zylinderoberfläche und/oder
das Längsregister,
das Seitenregister und das Farbregister beziehen. Im Fall eines
Offsetdruckzylinders können
sich die Einstelldaten nur auf Längsregister
und das Seitenregister beziehen.
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Weiterhin
mag die einzustellende Walze eine Rasterwalze in einer Flexodruckmaschine
sein. Dann mag es genügen,
die Topographie zu detektieren, um den Durchmesser und/oder die
geometrische Gestalt der Walze zu bestimmen, und es mag nicht erforderlich
sein, eine Referenzmarke an der Walze vorzusehen.
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Es
sollte auch bemerkt werden, daß die
Topograhiedaten einer Walze (oder andere relevante Daten, die sich
auf diese Walze beziehen) im allgemeinen auch zur Einstellung einer
anderen Walze benutzt werden können,
die mit dieser einen Walze zusammenwirkt. Zum Beispiel können die
für einen Flexodruckzylinder
gewonnenen Daten die Einstellung einer zugehörigen Rasterwalze beeinflussen und
umgekehrt, und die für
einen Tiefdruckzylinder gewonnenen Daten können dazu benutzt werden, den
Druck einzustellen, mit dem ein Presseur gegen diesen Druckzylinder
angestellt wird.
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Um
die Daten, die in dem Vorbereitungsgestell gewonnen wurden, zu der
Druckmaschine zu übermitteln,
in der die Walze montiert werden soll, kann irgendeine geeignete
Art von Kommunikationssystem verwendet werden. Zum Beispiel kann
die Kommunikation über
ein Kabel erfolgen, das mit dem Vorbereitungsgestell verbunden ist
und an die Steuerschaltung für
die Einstell-Aktoren
und Servomotoren angeschlossen wird, die zu dem Einbauort in der Druckmaschine
gehören,
wo die Walze montiert werden soll. Alternativ kann drahtlose Kommunikation, etwa über Bluetooth
oder dergleichen verwendet werden. In diesem Fall muß die Bedienungsperson den
vorgesehenen Einbauort für
die Walze spezifizieren. Das Vorbereitungsgestell kann auch entfernt
von der Druckmaschine aufgestellt sein und die Kommunikation kann über ein
lokales Datennetzwerk (LAN) oder ein Fernübermittlungsnetzwerk (WAN)
erfolgen.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
basiert die Kommunikation jedoch auf der RFID-Technologie (Radio
Frequency Identification Device). Dann ist in die Walze ein RFID-Chip
integriert, und das Vorbereitungsgestell weist einen Schreibkopf
zum Einschreiben der betreffenden Daten in den RFID-Chip der Walze
auf. Entsprechend weist jeder Einbauort in der Druckmaschine einen
Lesekopf auf, der in der Lage ist, die Daten von dem RFID-Chip zu lesen, wenn
die Walze in der Druckmaschine montiert ist.
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Die
Einstelldaten, die in dem Abtastschritt gewonnen und auf den RFID-Chip
geschrieben werden, können
Rohdaten sein, die z. B. folgendes umfassen: einen Winkelversatz
und einen axialen Versatz des Druckmusters relativ zu der Referenzmarke, Daten,
die die geometrische Gestalt der Walzenoberfläche insgesamt angeben, z. B.
ihre Exzentrizität und
Konizität,
sowie Daten, die die mittlere Bilddichte des zu druckendes Bildes
spezifizieren (z. B. das Verhältnis
zwischen den druckenden und nicht druckenden Teilen des Druckmusters,
gemittelt über
einen geeigneten Teil der Walzenoberfläche). Diese Rohdaten sind noch
nicht für
einen speziellen Einbauort in der Druckmaschine und für einen
speziellen Drucklauf kalibriert. Wenn die Walze in einem speziellen
Einbauort in der Druckmaschine eingebaut wird und die Daten vom
RFID-Chip gelesen werden, wird eine Steuerschaltung für diesen
Einbauort die Daten mit zuvor festgelegten Kalibrierungsdaten fusionieren,
um die endgültigen
Einstelldaten für
die Einstellung der Walze zu bestimmen.
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Der
RFID-Chip kann auch relevante Steifigkeits- oder Elastizitätseigenschaften
der Walze speichern, z. B. die Härte
einer Gummi- oder Polymerschicht der Walze, vorzugsweise gesondert
für die Antriebsseite
und die Bedienungsseite der Druckmaschine.
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Zur
Bildung und zur Detektion der Referenzmarke können verschiedene Codier- und
Detektionstechniken eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Referenzmarke
durch einen Permanentmagneten gebildet werden, und ein dreiachsiger
Hall-Sensor kann dazu verwendet werden, die Referenzmarke im Vorbereitungsgestell
bzw. in der Druckmaschine zu detektieren. Generell würde es genügen, die Position
der Referenzmarke nur in zwei Dimensionen zu detektieren, nämlich in
Achsenrichtung und in Umfangsrichtung der Walze. Eine Messung auf
der dritten Achse (Höhe)
ist jedoch nützlich,
um die Genauigkeit der Detektion in den beiden anderen Dimensionen
zu verbessern. Dann wird der dreiachsige Sensor dazu benutzt, die
Position der Referenzmarke in drei Dimensionen zu triangulieren
und, unabhängig vom
Abstand des Sensors, den genauen Versatz der Referenzmarke zu bestimmen
und unmittelbar ausführbare
Korrekturbefehle zu liefern.
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Wenn
die Walze mindestens eine nichtmetallische Schicht aufweist, z.
B. eine Polymerschicht, kann gemäß einer
Alternative die Referenzmarke auch durch einen Metallbock gebildet
werden, und die Detektion kann durch induktive Messung erreicht werden,
vorzugsweise wiederum in drei Achsen. Wenn die Walze, z. B. ein
Tiefdruckzylinder, in der Hauptsache aus Metall besteht, kann die
Referenzmarke auch durch eine Ausnehmung oder Höhlung in dem Metall der Walze
gebildet werden, so daß die Position
der Referenzmarke wiederum induktiv detektiert werden kann.
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Die
Referenzmarke kann an einem Ende der Walze in einem nicht bedruckten
Randbereich des Bedruckstoffes angeordnet sein. Die Referenzmarke kann
jedoch auch von einer Schicht bedeckt sein, die das Druckmuster
trägt.
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Der
RFID-Chip kann in ähnlicher
Weise in die Walze eingebettet sein. Wenn die Betriebsfrequenz des
RFID geeignet gewählt
wird, kann der Chip sogar von einer Metallschicht bedeckt sein.
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Da
die Erfindung die Möglichkeit
bietet, die an einem Druckprozeß in
einer Rotationsdruckmaschine beteiligten Walzen in extrem kurzer
Zeit einzustellen, erlaubt sie es, die Produktion von Ausschuß (Makulatur)
nahezu vollständig
zu vermeiden. Eine besonders nützliche
Anwendung der Erfindung ist die Änderung
eines Druckauftrages im ”fliegenden Wechsel”. Das bedeutet,
daß, wenn
eine Druckmaschine z. B. zehn Farbdecks hat, von denen nur fünf für einen
laufenden Druckauftrag benutzt werden, die verbleibenden fünf Farbdecks
bei laufender Maschine für
den nächsten
Druckauftrag vorbereitet werden, indem dort geeignete Walzen montiert
werden. In diesem Zusammenhang sollte bemerkt werden, daß sogenannte
Access-Systeme entwickelt worden sind, die bei laufender Druckmaschine
einen sicheren Zugang zu den Druckzylindern, Rasterwalzen und dergleichen
sowie den Austausch dieser Walzen bei laufender Maschine erlauben.
Wenn die neuen Walzen montiert worden sind, werden die Einstelldaten
von den betreffenden RFID-Chips gelesen, das Seitenregister und
das Längsregister
werden eingestellt, während
die Walzen stillstehen und noch von der Bedruckstoffbahn abgestellt
sind, und dann genügt
ein einfacher Befehl, die bisher aktiven Druckzylinder abzustellen
und die Druckzylinder der fünf
neuen Farbdecks in den zuvor berechneten Einstellpositionen anzustellen,
so daß Bilder
des neuen Auftrags augenblicklich in guter Qualität auf die
laufende Bedruckstoffbahn gedruckt werden.
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Eine
weitere nützliche
Anwendung der Erfindung ist das Drucken von sogenannter ”Promotion” in der
Verpackungsindustrie. Wenn Verpackungsmaterial für kommerzielle Güter bedruckt
wird, so besteht das Druckbild auf der Verpackung typischerweise aus
einer Anzahl statischer Elemente, die unverändert bleiben und deshalb in
relativ langen Druckläufen
und entsprechend großer
Auflage gedruckt werden. Diese Druckbilder können jedoch auch bestimmte
Elemente enthalten, die als ”Promotion” bezeichnet
werden und die nur für
spezielle Editionen benutzt werden und deshalb nur in relativ kleinen Stückzahlen
benötigt
werden. In diesem Zusammenhang bietet die Erfindung die Möglichkeit,
Verpackungsmaterial, das unterschiedliche Promotion-Objek te trägt, in einem
einzigen, relativ langen Drucklauf zu drucken und in fliegenden
Wechsel von einem Promotion-Objekt zu einem anderen zu wechseln.
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Obgleich
die oben beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung in erster Linie
darauf abzielen, die Produktion von Makulatur zu vermeiden, sind
diese Verfahren auch dann nützlich,
wenn die Produktion von Makulatur nicht vollständig vermieden werden kann,
sondern in der Andruckphase des Drucklaufes noch ein gewisses Ausmaß an Feineinstellung
erforderlich ist. Die Einstellprozeduren gemäß der Erfindung werden dann
zumindest die für
den Feineinstellungsprozeß nach
dem Prinzip von Versuch und Irrtum benötigte Zeit abkürzen und
damit die Produktion von Ausschuß reduzieren. In dem Fall kann
es vorteilhaft sein, daß Information
bezüglich
der Feineinstellungen, die nach dem Start des Drucklaufes vorgenommen
wurden, an die Walze zurückgemeldet und
auf dem RFID-Chip gespeichert werden, so daß die Erfahrungen, die während der
Andruckphase in dem ersten Drucklauf gewonnen wurden, auf dem Chip
verfügbar
sind und im nächsten
Drucklauf verwendet werden können,
um den Einstellprozeß weiter
zu verbessern und abzukürzen.
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Wenn
ein RFID-Chip an der Walze benutzt wird, kann dieser RFID-Chip gemäß einer
speziellen Ausführungsform
der Erfindung zugleich die Referenzmarke bilden. Zu dem Zweck kann
der RFID-Chip eine Komponente enthalten, die mit Hilfe eines magnetischen
Sensors, eines Induktionssensors oder dergleichen detektiert werden
kann, oder das vom Chip zurückgesendete
Radiofrequenzsignal kann dazu benutzt werden, die Position des Chips
mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
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Während gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung die Umfangsfläche der Walze abgetastet wird,
wenn die Walze in einem Vorbereitungsgestell oder Mounter montiert
ist, kann gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung die Umfangsfläche der Walze abgetastet werden,
nachdem die Walze in der Druckmaschine montiert worden ist, aber
bevor der Drucklauf begonnen hat. Die Topographiedaten oder die daraus
abgeleiteten Einstelldaten können
nichtsdestoweniger auf einem Chip an der Walze gespeichert werden,
so daß sie
für den
nächsten
Drucklauf sogleich verfügbar
sind.
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Es
kann sogar daran gedacht werden, den zweiten und den dritten Aspekt
der Erfindung zu kombinieren, d. h., die Einrichtung zur Lasergravur
in das Farbdeck der Druckmaschine zu integrieren und das Druckmuster
in-situ zu erzeugen, nachdem der Druckzylinder im Farbdeck montiert
worden ist. Dann würde
man im Idealfall eine ”digitale” Rotationsdruckmaschine
erhalten, bei der es zum Starten eines Druckauftrags genügt, die
Druckdaten zu der Maschine zu übermitteln
und einen Startknopf zu drücken,
und der Prozeß der
Erzeugung des Druckmusters, der Einstellung der Walzen und des Druckens würde automatisch
von der Maschine ausgeführt. Wenn
ein neuer Druckauftrag gestartet werden soll, kann die Einrichtung
zur Lasergravur dazu benutzt werden, das bisherige Druckmuster zu
löschen
und ein neues Druckmuster in die Oberfläche des Druckzylinders einzugravieren,
so daß mehrere
Druckaufträge
ausgeführt
werden können,
ohne daß die Druckzylinder
ausgewechselt werden müssen.
Natürlich
wird infolge der wiederholten Zyklen des Löschens und Erzeugens der Druckmuster
der Durchmesser des Druckzylinders allmählich abnehmen, so daß es von
Zeit zu Zeit erforderlich sein wird, den Druckzylinder oder ein
Sleeve desselben auszuwechseln.
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Wenn
der Prozeß der
Abtastung der Umfangsfläche
der Walze innerhalb der Druckmaschine ausgeführt wird (im Fall eines Druckzylinders
mit oder ohne Erzeugung des Druckmusters), so kann andererseits
dieser Prozeß auch
dann fortgesetzt werden, wenn der Drucklauf begonnen hat, um die Feineinstellung
der Walze zu verbessern und zu beschleunigen. Dieser Ansatz hat
den besonderen Vorteil, daß es
möglich
ist, nicht nur die geometrische Gestalt der Walzenoberfläche und
das darauf gebildete Druckmuster zu detektieren, sondern auch die genaue
Position der Drehachse der Walze relativ zu anderen Komponenten
der Druckmaschine, einschließlich
anderer Walzen wie etwa eines zentralen Gegendruckzylinders (Zentralzylinder,
im folgenden ”CI” für Central
Impression cylinder). Auf diese Weise können Fehler, die durch ein
etwaiges Spiel in den Walzenlagerungen, aus der Steifigkeit des
Maschinengestells und dergleichen resultieren, umgehend kompensiert
werden. Dieses Konzept ist deshalb besonders leistungsfähig, weil,
wenn der Abtastprozeß bei
laufender Druckmaschine ausgeführt
oder fortgesetzt wird und somit die Lager und das Maschinengestell
Kräften
ausgesetzt sind, mit denen die verschiedenen Walzen gegeneinander
angedrückt
werden, ein etwaiger Verzug, der durch diese Kräfte verursacht wird, in Echtzeit
detektiert und kompensiert werden kann. Dies gilt nicht nur für Druckzylinder, sondern
auch für
Rasterwalzen oder für Presseure beim
Tiefdruck und dergleichen. Es ist sogar möglich, die Oberfläche des
CI abzutasten, um die genaue Lage der Rotationsachse desselben zu
detektieren.
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Gemäß einer
Weiterentwicklung dieses Ansatzes kann der CI auch aktive Elemente
enthalten, die dazu benutzt werden können, die genaue Gestalt der
Umfangsfläche
des CI zu kontrollieren. Wenn dann z. B. festgestellt wird, daß die Umfangsfläche eines
Druckzylinders eine gewisse Balligkeit oder, allgemeiner, einen über die
Länge des
Zylinders variierenden Durchmesser aufweist, können die aktiven Elemente dazu
benutzt werden, die Gestalt der Umfangsfläche des CI so zu modifizieren,
daß eine
perfekte Anpassung der Oberflächen
an dem zwischen diesen Zylindern gebildeten Spalt erreicht wird.
Die relevanten Kontrollparameter für die aktiven Elemente im CI
können
wiederum auf den Chip des Druckzylinders gespeichert werden, so
daß die
passenden Einstellungen für
die aktiven Elemente reproduziert werden können, wenn derselbe Druckzylinder
das nächste
Mal verwendet wird.
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In
einer herkömmlichen
Druckmaschine wird die Umfangsfläche
des CI mit Hilfe von Wasser, das in einem Mantel des Zylinders zirkuliert,
temperaturgeregelt. Dann kann die Balligkeit des CI modifiziert werden,
indem die Temperatur des Wassers in dem Mantel und damit die Wärmeausdehnung
gesteuert wird. Der Wassermantel kann auch auf der Länge des
CI segmentiert sein, so daß die
Temperatur und die Wärmeausdehnung
für jedes
Segment individuell gesteuert werden können. Als eine Alternative
kann die Umfangswand des CI auch mit einer Heizung oder mit mehreren
Heizsegmenten ausgerüstet
sein, die direkt die Temperatur und damit die Wärmeausdehnung steuern.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun anhand der Zeichnungen erläutert, in
denen zeigen.
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1 eine
schematische Ansicht einer Rotationsdruckmaschine und eines zugehörigen Vorbereitungsgestells;
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2 einen
schematischen waagerechten Schnitt durch wesentliche Teile eines
einzelnen Farbdecks in der Druckmaschine nach 1;
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3 ein
Vorbereitungsgestell gemäß einer modifizierten
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 bis 7 Teil-Querschnitte
von Druckzylindern, die in unterschiedlichen Ausführungsformen
der Erfindung verwendet werden;
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8 ein
Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
-
9 ein
Blockdiagramm eines Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung;
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10 ein
Blockdiagramm zusätzlicher
Verfahrensschritte, die nach dem Beginn des Drucklaufes ausgeführt werden
können;
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11 und 12 schematische
Ansichten wesentlicher Teile einer Druckmaschine, die zur Ausführung eines
Verfahrens gemäß noch einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung geeignet ist;
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13 ein
Blockdiagramm des Verfahrens, das mit der Druckmaschine nach 11 und 12 ausgeführt wird;
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14 eine
teilweise aufgeschnittene schematische Ansicht eines CI und eines
Druckzylinders gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung; und
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15 eine
teilweise aufgeschnittene schematische Ansicht eines CI und eines
Druckzylinders gemäß einer
anderen Ausführungsform.
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Als
ein Beispiel für
eine Druckmaschine, bei der Erfindung anwendbar ist, zeigt 1 eine
bekannte Flexodruckmaschine mit einem zentralen Gegendruckzylinder
(CI) 12 und zehn Farbdecks A-J, die um den Umfang des CI
herum angeordnet sind. Jedes Farbdeck weist ein Gestell 14 auf,
in dem eine Rasterwalze 16 und ein Druckzylinder 18 drehbar und
einstellbar gelagert sind. Wie allgemein bekannt ist, wird die Rasterwalze
mit Hilfe eines Einfärbungssystems
und/oder einer Kammerrakel (nicht gezeigt) eingefärbt, und
sie kann gegen den Druckzylinder 18 angestellt werden,
so daß die
Farbe auf die Umfangsfläche
des Druckzylinders 18 übertragen
wird, der ein Druckmuster trägt.
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Eine
Bahn 20 eines Bedruckstoffs läuft um den Umfang des CI 12 und
bewegt sich somit an jedem der Farbdecks A-J vorbei, wenn der CI
rotiert.
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In 1 sind
die Farbdecks A-E im aktiven Zustand gezeigt. In diesem Zustand
werden die Rasterwalzen 16 und die Druckzylinder 18 so
angetrieben, daß sie
mit einer Umfangsgeschwindigkeit rotieren, die mit derjenigen des
CI 12 identisch ist, und der Druckzylinder 18 ist
gegen die Bahn 20 auf der Umfangsfläche des CI 12 angestellt,
so daß ein
Bild, das den jeweiligen Druckmustern entspricht, auf die Bahn 12 gedruckt
wird. Jedes der Farbdecks A-E arbeitet mit einer bestimmten Farbe,
so daß entsprechende Farbauszugsbilder
eines gedruckten Bildes auf der Bahn 20 überlagert
werden, wenn sie durch die Spalte zwischen dem CI 12 und
den verschiedenen Druckzylindern 18 der aufeinanderfolgenden
Farbdecks hindurchläuft.
Es ist ein besonderer Vorteil einer Druckmaschine mit einer CI-Architektur,
wie sie in 1 gezeigt ist, daß das Farbregister
der von den verschiedenen Farbdecks erzeugten Farbauszugsbilder
zuverlässig
eingehalten werden kann, weil die Bahn stabil auf einem einzigen
Element, nämlich dem
CI 12 abgestützt
ist.
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In
dem in 1 gezeigten Zustand sind die übrigen fünf Farbdecks F-J nicht aktiv,
und ihre Druckzylindern sind von der Bahn 20 abgestellt. Während die
Druckmaschine läuft,
können
diese Farbdecks F-J für
einen nachfolgenden Druckauftrag vorbereitet werden, indem die Druckzylinder 18 und ggf.
auch die Rasterwalzen 16 ausgewechselt werden. Wie in 1 beispielhaft
für das
Farbdeck F dargestellt ist, wurde ein Schutzschild 22 in
eine Position zwischen dem CI 12 und dem Druckzylinder 18 dieses
Farbdecks gebracht, und zusätzliche
Schutzschilde (nicht gezeigt) sind an den Seiten der Maschine befestigt,
so daß das
Bedienungspersonal ohne die Gefahr von Verletzungen oder Schäden, die durch
direkte Berührung
des rotierenden CI 12 verursacht werden könnten, Zugang
zu dem Farbdeck F hat. Obgleich dies in der Zeich nung nicht dargestellt ist,
sind ähnliche
Schutzschilde auch für
jedes der anderen Farbdecks vorgesehen.
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In 1 ist
außerdem
schematisch eine Frontansicht eines sogenannten Mounters gezeigt,
d. h., eines Gestells, das dazu verwendet wird, einen Druckzylinder 18 vorzubereiten,
bevor dieser in einem der Farbdecks, z. B. dem Farbdeck F montiert wird.
Im gezeigten Beispiel wird angenommen, daß der Druckzylinder 18 von
einem Typ ist, der eine oder mehrere Druckplatten 26 trägt, die
auf ihrer äußeren Umfangsfläche ein
Druckmuster tragen. Der Mounter 24 wird insbesondere dazu
benutzt, die Druckplatten 26 beispielsweise mit Hilfe eines
Klebers auf dem Druckzylinder 18 zu montieren.
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Der
Mounter 24 hat einen Sockel 28 und zwei lösbare Lager 30,
in denen die entgegengesetzten Enden des Druckzylinders 18 drehbar
gelagert sind. Als eine Alternative kann der Mounter ein verstellbares
Lager und einen ausgedehnten Sockel aufweisen, so daß mit Montagedornen
mit unterschiedlichen Durchmessern gearbeitet werden kann. Ein Antriebsmotor 32 ist
so angeordnet, daß er
an den Druckzylinder 18 gekoppelt werden kann, um diesen
zu drehen, und ein Codierer 34 ist an den Antriebsmotor 32 gekoppelt,
um die Winkelstellung des Druckzylinders 18 zu detektieren.
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Eine
Referenzmarke 36, z. B. ein Magnet, ist in den Umfang des
Druckzylinders 18 eingebettet, und ein Detektor 38,
der in der Lage ist, die Referenzmarke 36 zu detektieren,
ist an dem Sockel 28 in einer Position angeordnet, die
der axialen Position der Referenzmarke entspricht. Der Detektor 38 kann
z. B. ein dreiachsiger Hall-Detektor sein, der in der Lage ist,
die Position der Referenzmarke 36 präzise in einem dreidimensionalen
Koordinatensystem mit den Achsen X (senkrecht zur Zeichenebene in 1),
Y (parallel zur Drehachse des Druckzylinders 18) und Z (vertikal
in 1) zu messen.
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Wenn
der Druckzylinder 18 in die in 1 gezeigte
Position gedreht wird, in der die Referenzmarke 36 dem
Detektor 38 zugewandt ist, mißt der Detektor 38 einen
Versatz der Referenzmarke 36 relativ zu dem Detektor 38 in
Y-Richtung sowie einen Versatz in X-Richtung. Dieser Versatz in
X-Richtung wird durch die Winkelstellung des Druckzylinders 18 bestimmt.
Somit ist es selbst dann, wenn die Referenzmarke 36 nicht
exakt mit dem Detektor 38 ausgerichtet ist, möglich, eine
wohldefinierte Y-Position und eine wohldefinierte Winkelstellung
(φ) zu
bestimmen, die als ein Referenzpunkt zur Definition eines zylindrischen φ-Y-R-Koordinatensystems
dienen können, das
in Bezug auf den Druckzylinder 18 festliegt (die R-Koordinate
ist dann der Abstand eines Punktes von der Drehachse des Druckzylinders,
die durch die Lager 30 definiert wird). Die Positionsdaten,
die diesen Referenzpunkt definieren, werden in einer Steuereinheit 40 des
Mounters 24 gespeichert.
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Es
ist zu bemerken, daß die
mit dem Detektor 38 gemessene Z-Koordinate der Referenzmarke 36 in
den weiteren Arbeitsschritten nicht benötigt wird, aber dazu dient,
etwaige Mehrdeutigkeiten oder Fehler in den Detektionssignalen zu
beseitigen, die die X- und Y-Positionen der Referenzmarke 36 angeben.
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Der
Mounter 24 weist weiterhin eine Schiene 42 auf,
die fest auf dem Sockel 28 montiert ist und sich längs der äußeren Umfangsfläche des
Druckzylinders 18 in Y-Richtung erstreckt. Ein Laserkopf 44 ist
auf der Schiene 42 geführt
und kann zu einer hin- und hergehenden Bewegung längs der
Schiene 42 angetrieben werden, um die Oberfläche des
Druckzylinders 18 und insbesondere die Oberflächen der Druckplatten 26 abzutasten.
Die Schiene 42 enthält weiterhin
einen Linearcodierer, der die Y-Position des Laserkopfes 44 detektiert
und an die Steuereinheit 40 meldet. Wenn der Druckzylinder 18 gedreht
wird, zählt
der Codierer 34 die Winkelinkremente und meldet sie an
die Steuereinheit 40, so daß die Steuereinheit 40 jederzeit
die φ-
und Y-Koordinaten des Laserkopfes 44 in dem zylindrischen
Koordinatensystem bestimmen kann, das an die Referenzmarke 36 des Druckzylinders
gekoppelt ist.
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Der
Laserkopf 44 verwendet Laser-Triangulation und/oder Laser-Interferometrie
zur Messung der Höhe
des Oberflächenpunktes
des Druckzylinders 18 (oder der Druckplatte 26),
der sich direkt unter der aktuellen Position des Laserkopfes befindet. Die
in dieser Weise bestimmte Höhe
kann durch die R-Koordinate in dem zylindrischen Koordinatensystem
ausgedrückt
werden. Durch Drehen des Druckzylinders 18 und Bewegen
des Laserkopfes 44 längs der
Schiene 42 ist es somit möglich, die gesamte Umfangsfläche des
Druckzylinders 18 abzutasten und ein Höhenprofil oder eine Topographie
mit hoher Genauigkeit aufzunehmen, z. B. mit einer Genauigkeit von
1 bis 2 μm.
Zu diesem Zweck kann die Y-Achse des Mounters kalibriert sein, um
inhärente Positionsabweichungen
der Schiene 42 zu kartieren, die dann in der Steuereinheit 40 mit
den Meßwerten des
Laserkopfes 44 kombiniert werden, um eine genauere Topographie
zu gewinnen.
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Auf
diese Weise kann in der Steuereinheit 40 die exakte geometrische
Gestalt des Druckzylinders 18 (einschließlich der
Druckplatten) mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Insbesondere
ist es möglich
zu detektieren, ob die Oberfläche
des Druckzylinders einen kreisförmigen
oder eher einen leicht elliptischen Querschnitt hat. Wenn ein elliptischer Querschnitt
des Zylinders festgestellt wird, kann der Azimutwinkel der großen Achse
der Ellipse bestimmt werden. Ebenso ist es auch dann, wenn der Querschnitt
der Oberfläche
des Druckzylinders ein perfekter Kreis ist, möglich zu detektieren, ob der
Mittelpunkt dieses Kreises mit der durch die Lager 30 definierten
Drehachse zusammenfällt.
Wenn dies nicht der Fall ist, kann das Ausmaß der Abweichung und ihre Winkelrichtung
ebenfalls detektiert und aufgezeichnet werden. Im Prinzip kann all
dies für
jede Y-Position längs
des Druckzylinders 18 geschehen. Außerdem ist es möglich zu
detektieren, ob der Durchmesser des Druckzylinders 18 in
Y-Richtung variiert. Zum Beispiel kann festgestellt werden, ob der
Druckzylinder eine gewisse Konizität aufweist, d. h., ob sein
Durchmesser vom einen Ende zum anderen leicht zunimmt. Ähnlich kann
detektiert werden, ob der Druckzylinder sich im zentralen Bereich
nach außen
(positive Balligkeit) oder nach innen (negative Balligkeit) wölbt. Zusammenfassend
ist es möglich, eine
Anzahl von Parametern aufzunehmen, die den mittleren Durchmesser
des Druckzylinders 18 sowie etwaige Abweichungen der Form
der Umfangsfläche des
Druckzylinders von einer perfekt zylindrischen Form angeben. Zudem
ist der Laserkopf 44 auch in der Lage, die Ränder der
Druckplatten 26 zu detektieren und auch das Druckmuster,
das durch die erhöhten
(druckenden) und vertieften (nicht druckenden) Teile der Oberfläche der
Druckplatten 26 definiert wird, zu ”lesen”.
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Wenn
die Druckplatten 26 an dem Druckzylinder 18 angebracht
und daran befestigt sind, können
die vom Laserkopf 44 aufgenommenen Topographiedaten wahlweise
dazu benutzt werden, eine etwaige Schräglage in der Position der Druckplatten 26 relativ
zur Y-Achse zu überprüfen und
ggf. zu korrigieren, so daß es
möglich
ist, die Druckplatten in perfekt ausgerichteten Positionen zu montieren.
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Andererseits
können
für die
Y- und φ-Positionen
der Druckplatten 26 beträchtliche Montagetoleranzen
zugelassen werden, obgleich diese Positionen einen Einfluß auf das
Seitenregister und das Längsregister
des zu druckenden Bildes haben. Der Grund besteht darin, daß mögliche Abweichungen von
den Sollpositionen mit Hilfe des Laserkopfes 44 mit hoher
Genauigkeit detektiert und dann in einem späteren Stadium kompensiert werden
können, wenn
der Druckzylinder in der Druckmaschine 10 montiert worden
ist.
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Wenn
der Druckzylinder 18 im Mounter 24 abgetastet
worden ist, wird er aus dem Mounter entfernt, so daß er in
eines der Farbdecks der Druckmaschine 10 eingesetzt werden
kann. Wenn der Druckzylinder, der aus dem Mounter 24 entfernt
wurde, z. B. den Druckzylinder im Farbdeck F ersetzen soll, so werden
die mit Hilfe des Laserkopfes 44 detektierten und in der
Steuereinheit 40 gespeicherten Topographiedaten über irgendeinen
geeigneten Kommunikationskanal 48 an eine Einstell-Steuereinheit 50 dieses
Farbdecks übermittelt.
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Wie
weiter in 1 gezeigt ist, enthält jedes Farbdeck
einen Detektor 52 zur Detektion der Referenzmarke 36 des
in diesem Farbdeck montierten Druckzylinders. Durch Detektion der
Position der Referenzmarke 36 mit dem Detektor 52,
nachdem der Druckzylinder in dem Farbdeck F montiert worden ist, ist
es somit möglich,
die vom Mounter 24 erhaltenen Topographiedaten in ein lokales
Koordinatensystem des Farbdecks zu transformieren. Dann kann die
Position des Druckzylinders 18 in dem Farbdeck F auf der
Grundlage dieser Daten eingestellt werden, wie nun im Zusammenhang
mit 2 erläutert
werden soll.
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2 zeigt
nur einen Teil des Umfangs des CI 12 sowie gewisse Teile
des Farbdecks F, die dazu dienen, den Druckzylinder 18 drehbar
und einstellbar zu lagern. Diese Teile des Farbdecks umfassen stationäre Gestellelemente 56, 58 auf
der Antriebsseite und der Bedienungsseite der Druckmaschine 10. Das
Gestellelement 58 auf der Bedienungsseite hat ein Fenster 60,
durch das, wenn der Druckzylinder ausgewechselt werden soll, der
alte Druckzylinder entfernt und der neue eingeschoben wird. In der
Praxis kann es zweckmäßig sein,
statt den gesamten Druckzylinder 18 auszuwechseln, nur
ein Druckzylindersleeve auszuwechseln, das, wie im Stand der Technik
bekannt ist, mit Hilfe eines Luftkissens auf einen Zylinderkern
aufgeschoben wird.
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Das
Gestellelement 58 trägt
ein lösbares
und entfernbares Lager 62, das ein Ende des Druckzylinders 18 lagert.
Dieses Lager 62 ist entlang einer Führungsschiene 64 auf
den CI 12 zu und von diesem weg verschiebbar, und ein Servomotor
oder Aktor 66 ist dazu vorgesehen, das Lager 62 in
kontrollierter Weise längs
der Führungsschiene 64 zu
bewegen.
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Das
Gestellelement 56 auf der Antriebsseite der Druckmaschine
hat einen ähnlichen
Aufbau und bildet eine Führungsschiene 68 und
trägt ein
Lager 70 und einen Servomotor oder Aktor 72. Hier
erstreckt sich jedoch eine Achse 74 des Druckzylinders durch
ein Fenster des Gestellelements 56 und ist über eine
Kupplung 78 mit einer Ausgangswelle eines Antriebsmotors 76 verbunden.
Der Antriebsmotor 76 ist auf einer Konsole 80 montiert,
die längs
des Gestellelements 56 verschiebbar ist, so daß der Antriebsmotor
der durch den Aktor 72 gesteuerten Bewegung des Lagers 70 folgen
kann. So kann die Position des Druckzylinders 18 relativ
zu dem CI 12 längs
einer Achse X' (definiert
durch die Führungsschienen 64, 68)
für jede
Seite des Druckzylinders individuell eingestellt werden. Auf diese
Weise ist es möglich,
den Druck einzustellen, mit dem der Druckzylinder 18 auf
die Bahn auf dem CI 12 drückt, und auch eine etwaige
Konizität
des Druckzylinders zu kompensieren.
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Die
Achse 74 des Druckzylinders 18 ist in den Lagern 62, 70 axial
(in der Richtung einer Achse Y')
verschiebbar, und der Antriebsmotor 76 weist einen integrierten
Seitenregister-Aktor 76' zum
Verschieben des Druckzylinders in Richtung der Achse Y auf.
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Weiterhin
enthält
der Antriebsmotor 76 einen Codierer 82 zur hochpräzisen Überwachung
der Winkelstellung des Druckzylinders 18.
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Der
Detektor 52, der einen ähnlichen
Aufbau wie der Detektor 38 im Mounter 24 aufweist,
ist auf einer Konsole 84 angeordnet, die vom Gestellelement 56 vorspringt.
So wird der Detektor 52 in einer Position gehalten, in
der er der Referenzmarke 36 auf dem Druckzylinder zugewandt
sein kann, und er kann zurückziehbar
sein, so daß seine
Position an unterschiedliche Zylindergrößen angepaßt werden kann. Als eine Alternative
kann der Detektor 52 so angeordnet sein, daß er in
der Richtung Y' in
eine feste Position in der Bewegungsbahn des Druckzylinders 18 bewegbar
ist. Der Druckzylinder wird dann um einen von seinem Durchmesser
abhängigen
Weg längs
der Achse X' bewegt, bis
der Detektor die Referenzmarke lesen kann. Der Detektor wird dann
zurückgezogen,
um eine Kollision mit dem Druckzylinder zu vermeiden, und der Druckzylinder
wird schließlich
in die Druckposition bewegt. In diesem Fall braucht der Detektor
nur zwischen zwei Positionen verstellt zu werden, nämlich einer
Meßposition
und einer Bereitschaftsposition. Er kann deshalb mit einem Pneumatikzylinder
oder einer einfachen Positioniereinrichtung bewegt werden.
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Wenn
der Druckzylinder 18 im Farbdeck F montiert worden ist,
wird der Antriebsmotor 76 in einer vorbestimmten Ruhestellung
stillgehalten, und die Kupplung 78 kann einen herkömmlichen
Nocken-und-Kerben-Mechanismus (nicht gezeigt) aufweisen, der sicherstellt,
daß die
Referenzmarke 36 grob mit dem Detektor 52 ausgerichtet
wird. Der genaue Versatz der Referenzmarke 36 relativ zu
dem Detektor 52 in Y'-Richtung
und der genaue Winkelversatz werden dann auf die gleiche Weise gemessen
wie im Zusammenhang mit dem Detektor 38 des Mounters beschrieben
wurde. Die gemessenen Versatzdaten werden der Einstell-Steuereinheit 50 zugeführt, die
auch Daten vom Codierer 82 und vom Seitenregister-Aktor 76' empfängt. Diese
Daten erlauben es, die Winkelposition und die Y'-Position des Druckzylinders 18 in
einem Maschinen-Koordinatensystem zu bestimmen.
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Anhand
der Topographiedaten, die über
den Kommunikationskanal 48 übermittelt wurden, und anhand
der vom Seitenregister-Aktor 76' gelieferten Y'-Position
und der vom Detektor 52 gelieferten Versatzdaten berechnet
die Steuereinheit 50 die Y'-Position des Druckmusters auf den Druckplatten 26 in dem
Maschinen-Koordinatensystem und steuert dann den Aktor 76 so
an, daß das
Seitenregister präzise
eingestellt wird.
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Bevor
dann ein Drucklauf mit dem neuen Druckzylinder 18 beginnt,
wird der Antriebsmotor 76 eingeschaltet, um den Druckzylinder 18 mit
einer Umfangsgeschwindigkeit zu drehen, die gleich derjenigen des
CI 12 ist, und die Winkelpositionen des Druckzylinders 18 werden
auf der Grundlage der vom Codierer 82 gelieferten Daten überwacht.
Anhand der Topographiedaten und der Versatzdaten vom Detektor 52 berechnet
die Steuereinheit 50 die aktuellen Winkelpositionen des
Druckmusters auf den Druckplatten 26 und verzögert oder
beschleunigt den Antriebsmotor 76, um so das Längsregister
einzustellen.
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Die
Steuereinheit 50 enthält
weiterhin einen Speicher 84, in dem Kalibrierungsdaten
gespeichert sind. Diese Kalibrierungsdaten umfassen z. B. die X-Position des CI 12 am
Spalt mit dem Druckzylinder 18, die Steifigkeit der Lagerstruktur
für den
Druckzylinder 18, die Eigenschaften der Bahn 20,
der Tinte, die in dem bevorstehenden Drucklauf verwendet werden
soll, und dergleichen. Da die X'-Richtung,
die durch die Führungsschienen 64, 68 definiert
wird, nicht notwendigerweise senkrecht auf der Oberfläche des
CI 12 an dem mit dem Druckzylinder 18 gebildeten
Spalt steht, können
die Kalibrierungsdaten auch den Winkel enthalten, der zwischen der
Normalen auf der Oberfläche
des CI und der X'-Richtung
eingeschlossen ist.
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Auf
der Grundlage der Eigenschaften der Tinte und der Eigenschaften
der Bahn 20 sowie auf der Grundlage der Topographiedaten,
die sich auf die mittlere optische Dichte des zu druckenden Bildes beziehen,
ist es möglich,
einen Soll-Liniendruck zu bestimmen, mit dem der Druckzylinder 18 gegen
die Bahn angedrückt
werden sollte. Auf der Grundlage der Topographiedaten, die die geometrische
Form der durch den Druckzylinder 18 definierten Druckfläche angeben,
und auf der Grundlage der oben erwähnten Kalibrierungsdaten ist
es dann möglich, Sollwerte
für die
X'-Positionen zu
bestimmen, auf welche die Aktoren 66 und 72 eingestellt
werden müssen,
um einen optimalen Liniendruck zu erhalten. Auf einen Befehl, das
Drucken mit dem Farbdeck F zu beginnen, steuert dann die Steuereinheit 50 die Aktoren 66 und 72,
um den Druckzylinder 18 auf die geeignete Druckposition
einzustellen.
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Es
versteht sich, daß die
oben im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Einstellmechanismen
für die
Druckzylinder 18 jedes der Farbdecks A-J vorgesehen sind.
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Obgleich
dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, sind außerdem Einstellmechanismen
mit einem analogen Aufbau für
jede der Rasterwalzen 16 vorgesehen, und Verfahren ähnlich den
oben beschriebenen werden dazu eingesetzt, die Rasterwalzen angemessen
einzustellen, insbesondere hinsichtlich des Liniendruckes zwischen
der Rasterwalze und dem Druckzylinder.
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3 zeigt
eine schematische Frontansicht eines Vorbereitungsgestells 86,
das in einer modifizierten Ausführungsform
der Erfindung anstelle des Mounters 24 verwendet wird.
In dieser Ausführungsform
handelt es sich bei dem Druckzylinder 18' um einen Typ, der nicht für die Befestigung
von Druckplatten vorgesehen ist, sondern bei dem stattdessen ein Druckmuster 88 mit
Hilfe eines Laser-Gravursystems direkt auf der Oberfläche einer äußeren Polymerschicht
des Druckzylinders selbst gebildet wird.
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Der
allgemeine Aufbau des Gestells 86 ähnelt dem des Mounters 24,
mit dem hauptsächlichen Unterschied,
daß der
Laserkopf 44 Teil des Laser-Gravursystems ist und dazu
ausgebildet ist, das Druckmuster 88 zu erzeugen und die
Topographie des Druckzylinders zu detektieren, indem er das Resultat
des Gravurprozesses verifiziert. Wahlweise können der Gravurprozeß und die
Verifizierung des Resultats in ein und demselben Abtastzyklus des
Laserkopfes 44 erfolgen, ggf. mit Hilfe eines mehrstrahligen
Laserkopfes. Natürlich
wird der Gravurprozeß durch
Programmdaten gesteuert, die das Druckmuster 88 in dem φ-Y-R-Koordinatensystem
definieren, das die Referenzmarke 86 als Bezugspunkt hat. Folglich
können
gemäß einer
anderen Option die Programmdaten, die das Druckmuster 88 definieren, direkt
in die Topographiedaten einbezogen werden, die an die Einstell-Steuereinheit 50 des
Farbdecks in der Druckmaschine übermittelt
werden.
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4 zeigt
einen Teilquerschnitt des Druckzylinders 18, der in der
in 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird.
Der Druckzylinder 18 weist eine Hülse 90 auf, die auf
der Achse 74 montiert ist und z. B. in der Hauptsache aus
Kohlefasern bestehen kann. Auf der äußeren Umfangsfläche der Hülse 90 ist
eine Polymerschicht 92 gebildet. Die Druckplatten 26 sind
auf der äußeren Umfangsfläche der
Polymerschicht 92 montiert.
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Im
gezeigten Beispiel wird die Referenzmarke 36 durch einen
Magneten gebildet, der in die aus Kohlefasern bestehende Hülse 90 eingebettet
ist und durch die Polymerschicht 92 und die Druckplatte 26 bedeckt
ist. Wahlweise kann der Magnet auch in die Polymerschicht 92 eingebettet
sein. In jedem Fall ist der die Referenzmarke 36 bildende
Magnet so angeordnet, daß sein
Magnetfeld die Druckplatte 26 durchdringt und von dem Detektor 38 sowie
auch von dem Detektor 52 in der Druckmaschine detektiert werden
kann.
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Die
Hülse 90 bildet
außerdem
eine Ausnehmung 94, die von der Polymerschicht 92 bedeckt
ist und einen RFID-Chip 96 aufnimmt. Die Ausnehmung 94 befindet
sich in derselben axialen Position wie die Referenzmarke 36,
ist jedoch gegenüber
dieser winkelversetzt.
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Der
Mounter 24 weist einen Schreibkopf 98 auf, der
so angeordnet ist, daß er
dem RIFD-Chip 96 gegenüberliegt,
wenn der Detektor 38 der Referenzmarke 36 gegenüberliegt.
Der Schreibkopf dient dazu, die vom Detektor 38 detektierten
Versatzdaten und die vom Laserkopf 44 detektierten Topographiedaten
auf den RFID-Chip 96 zu schreiben, und ist somit Teil des
in 1 gezeigten Kommunikationskanals 48.
Dieser Kommunikationskanal enthält
weiterhin einen Lesekopf oder Lese/Schreibkopf 52a (2),
der benachbart zu dem Detektor 52 im Farbdeck der Druckmaschine
angeordnet ist, um die Daten vom RFID-Chip 96 zu lesen.
Vorzugsweise werden die Daten vom RFID-Chip 96 zu der Zeit
gelesen, wenn der Detektor 52 in der Druckmaschine die
Position der Referenzmarke 36 detektiert.
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Auf
dem RFID-Chip können
auch zusätzliche Daten
gespeichert sein, die sich z. B. auf Steifigkeitseigenschaften des
Druckzylinders beziehen. Weiterhin kann der Lese/Schreibkopf 52a dazu
verwendet werden, Daten wie z. B. Rückkopplungsdaten auf den RFID-Chip
zu schreiben. Wenn sich z. B. herausstellt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
vorgenommenen Einstellungen doch kein optimales Resultat ergeben
und die Einstellungen deshalb von Hand korrigiert werden müssen, können die Korrekturen
auf dem Chip gespeichert werden, so daß sie unmittelbar verfügbar sind,
wenn derselbe Druckzylinder das nächste Mal verwendet wird. Alternativ
können
die Korrekturen auch Teil der Kalibrierungsdaten sein und in einem
Speicher gespeichert werden, der dem Farbdeck der Druckmaschine
zugeordnet ist.
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Die
Rasterwalze 16 kann einen ähnlichen Aufbau haben wie der
Druckzylinder 18, mit einem RFID-Chip 96, jedoch
ohne Referenzmarke 36. Anstelle der Polymerschicht 92 wird
die Rasterwalze z. B. eine Keramikschicht aufweisen, die ein Raster
von farbaufnehmenden Zellen der Rasterwalze bildet. Zum Abtasten
der Oberfläche
der Rasterwalze und zum Aufnehmen der Topographiedaten kann die Rasterwalze
in dem Mounter 24 montiert werden, so daß die Oberfläche mit
dem Laserkopf 44 abgetastet werden kann. Als eine weitere
Option kann der RFID-Chip schon bei der Herstellung der Rasterwalze
programmiert werden und Daten wie z. B. die Zellendichte und das
Zellenvolumen enthalten, die an die Druckmaschine übermittelt
und der Bedienungs person zur Information angezeigt werden, sowie
ggf. Nachstellwerte für
die berechnete Druckposition in Bezug auf die Druckeinstellung.
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5 zeigt
den Druckzylinder 18',
der in der in 3 gezeigten Ausführungsform
verwendet wird und bei dem das Druckmuster direkt auf der Oberfläche der
Polymerschicht 92 gebildet wird. In diesem Beispiel wird
die Referenzmarke durch einen Metallblock 36' gebildet, der in die Hülse 90 und
ggf. einen Teil der Polymerschicht 92 eingebettet, jedoch
noch von einem äußeren Teil
der Polymerschicht bedeckt ist. Ein dreiachsiger induktiver Positionsdetektor 100 wird
zum Detektieren des als Referenzmarke dienenden Metallblocks 36' verwendet.
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6 zeigt
einen Tiefdruckzylinder 18'' mit einem Metallkörper 102 und
einem äußeren Stahlmantel 104,
in dessen Oberfläche
das Druckmuster gebildet ist. Die Referenzmarke wird durch eine
Ausnehmung 36'' in dem Körper 102 und
dem Stahlmantel 104 gebildet. Somit kann die Position der
Referenzmarke wieder mit dem induktiven Positionsdetektor 100 detektiert
werden. Dieser Positionsdetektor sowie der Schreibkopf 98 können in
diesem Fall in ein Gravurgerät
integriert sein, das zur Erzeugung des Druckmusters auf dem Stahlmantel 104 verwendet
wird. Ebenso wird das Abtastsystem mit dem Laserkopf 44 in
das Gravurgerät
integriert sein. Da die Ausnehmung 94, die den RFID-Chip 96 aufnimmt, von
dem Stahlmantel 104 bedeckt ist, haben die von dem RFID-Chip
gesendeten und empfangenen Radiosignale eine solche Frequenz, daß sie den
Stahlmantel 104 durchdringen können. Es versteht sich, daß der Tiefdruckzylinder 18'', der in 6 gezeigt ist,
für den
Einbau in eine Tiefdruckmaschine vorgesehen ist, deren Farbdecks ähnlich wie
bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen
mit Detektoren und RFID-Leseköpfen zum
Detektieren der Referenzmarke und der Topographiedaten ausgerüstet sind.
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7 zeigt
einen Druckzylinder 18''', der den gleichen allgemeinen
Aufbau wie der in 5 gezeigte Zylinder hat, bei
dem jedoch der RFID-Chip 96 zugleich als Referenzmarke
dient. Dementsprechend ist ein Schreib- und Detektionskopf 106 des Mounters
oder des Vorbereitungsgestells 86 dazu eingerichtet, nicht
nur Daten auf den RFID-Chip 96 zu schreiben, sondern auch
die exakte Position des als Referenzmarke dienenden Chips 96 zu
detektieren. Zu dem Zweck kann der Schreib- und Detektionskopf 106 mehrere
Anten nenelemente 108 und eine Detektionsschaltung 110 aufweisen,
die die Position des Chips auf der Grundlage der von diesem gesendeten
Radiosignale z. B. mit interferometrischen Verfahren detektiert.
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Selbstverständlich ist
ein Lese/Schreib- und Detektionskopf analog zu dem Kopf 106 im
Farbdeck der Druckmaschine vorgesehen. Je nach Art der verwendeten
Lese-, Schreib- und Detektionsalgorithmen kann es auch möglich sein,
mit dem Kopf in dem Vorbereitungsgestell und/oder dem Farbdeck Daten zu
lesen und zu schreiben und/oder die Referenzmarke zu detektieren,
während
die Walze rotiert. Fortgesetzte oder wiederholte Detektion der Referenzmarke
in der Druckmaschine bietet den Vorteil, daß eine etwaige Drift des Längsregisters
und des Seitenregisters bei laufender Druckmaschine detektiert und
korrigiert werden kann.
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Natürlich kann
diese Technologie auch bei dem in 4 gezeigten
Druckzylinder eingesetzt werden, auf dem Druckplatten montiert sind.
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8 ist
ein Flußdiagramm,
das die wesentlichen Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung zusammenfaßt.
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In
Schritt S1 wird die Walze, z. B. einer der Druckzylinder 18, 18', 18'', 18''' oder die Rasterwalze 16,
in einem Vorbereitungsgestell, etwa dem Mounter 24, dem
in 3 gezeigten Gestell 86 oder einem Gravurgerät für Tiefdruckzylinder
montiert.
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In
Schritt S2 wird die Referenzmarke detektiert. In diesem Schritt
ist es möglich,
die Winkelstellung und die axiale Position der Walze einzustellen, bis
die Referenzmarke präzise
mit dem Detektor ausgerichtet ist, so daß keine Versatzdaten gemessen und
an die Einstell-Steuereinheit 50 in dem Farbdeck übermittelt
zu werden brauchen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird jedoch die
Referenzmarke nur grob mit dem Detektor ausgerichtet und es werden
Versatzdaten gemessen, so daß der
Prozeß der Montage
und Ausrichtung der Walze im Vorbereitungsgestell vereinfacht wird.
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Wenn
die Walze ein Druckzylinder ist, werden in Schritt S3 die Druckplatten
auf dem Druckzylinder montiert oder es wird ein Druckmuster gebildet. Im
Fall einer Rasterwalze kann dieser Schritt ausgelassen werden.
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In
Schritt S4 wird die Oberfläche
der Walze mit dem Laserkopf 44 abgetastet, um die Topographiedaten
aufzunehmen. Diese Daten können
in der Steuereinheit 40 des Vorbereitungsgestells (Mounter 24)
einer ersten Analyse unterzogen werden, um z. B. die Exzentrizität der Walze
zu bestimmen. Dann wird in Schritt S5 geprüft, ob die Exzentrizität innerhalb
bestimmter Grenzen liegt, die eine zufriedenstellende Druckqualität sicherstellen.
Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt S6 eine Fehlermeldung ausgegeben.
Andernfalls werden die (nicht kalibrierten) Einstelldaten für das Seitenregister,
das Längsregister
und die X'-Position
der Walze berechnet und in Schritt S7 gespeichert.
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In
einer modifizierten Ausführungsform
können
die Exzentrizitätsdaten
in den Einstelldaten enthalten sein, und sie können dann von der Steuereinheit 50 der
Druckmaschine dazu verwendet werden, die Aktoren 66, 72 während der
gesamten Betriebszeit der Druckmaschine synchron mit der Drehung der
Walze anzusteuern, um so die Exzentrizität der Walze zu kompensieren.
In diesem Fall kann der Schritt S5 ausgelassen werden oder es können größere Toleranzen
für die
Exzentrizität
akzeptiert werden.
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Im
Anschluß an
den Schritt S7 wird die Walze aus dem Vorbereitungsgestell entfernt
und in dem betreffenden Farbdeck der Druckmaschine montiert (Schritt
S8).
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Dann
werden in Schritt S9 die Daten für
das Farbdeck und den Drucklauf kalibriert, die Referenzmarke wird
mit dem Detektor 52 in der Druckmaschine detektiert, und
die Walze wird eingestellt, wie im Zusammenhang mit 2 beschrieben
wurde.
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Wenn
der Einstellprozeß abgeschlossen
ist, kann der Drucklauf unmittelbar in Schritt S10 beginnen, und
er wird Bilder von hoher Qualität
auf der Bahn 20 liefern, ohne daß Makulatur produziert wird.
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9 ist
ein Flußdiagramm
für ein
Verfahren gemäß einer
modifizierten Ausführungsform
der Erfindung. Dieses Verfahren ist bei Druckzylindern des in 4 oder 7 gezeigten
Typs anwendbar, bei denen das Druckmuster beispielsweise durch Lasergravur
direkt auf der Oberfläche
des Zylinders gebildet wird.
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In
Schritt S101 wird die Walze (der Druckzylinder) in dem Vorbereitungsgestell
montiert. Dann wird in Schritt S102 die Referenzmarke detektiert. Druckdaten,
die das auf der Walze zu erzeugende Druckmuster bestimmen, werden
in Schritt S103 von einer geeigneten Datenquelle abgerufen. In diesem Schritt
wird auch ein genauer Wert für
den gewünschten
Durchmesser der Walze bestimmt. In Schritt S104 werden dann der
Solldurchmesser und die Druckdaten verarbeitet, um Topographiedaten
zu bilden, die dazu geeignet sind, den Laser des Lasergravursystems
anzusteuern. In Schritt S106 wird durch Lasergravur auf der Grundlage
der Topographiedaten die äußere Umfangsfläche der
Walze bearbeitet und das Druckmuster erzeugt. Dieser Schritt kann
wahlweise aus zwei Teilschritten bestehen. In einem ersten Teilschritt
wird die Oberfläche
der Walze so bearbeitet, daß man
eine glatte, exakt zylindrische Oberfläche erhält, die genau dem gewünschten Solldurchmesser
der Walze entspricht. Dann wird in dem zweiten Teilschritt das Druckmuster
in diese Oberfläche
eingraviert. In Schritt S107 werden auf der Grundlage der in Schritt
S104 bestimmten Topographiedaten die Einstelldaten für die Einstellung
der Walze in der Druckmaschine bestimmt, und diese Einstellungen
werden z. B. auf dem RFID-Chip gespeichert.
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Es
sollte bemerkt werden, daß die
Reihenfolge der Schritte S101–S107
verändert
werden kann. Zum Beispiel können
die Schritte S103, S104 und S107 ausgeführt werden, bevor die Walze
in dem Vorbereitungsgestell montiert wird.
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Wenn
das Druckmuster auf der Walze gebildet worden ist, wird die Walze
in Schritt S108 aus dem Gestell entfernt und in der Druckmaschine
montiert. Dann wird in Schritt 109 die Walze in Übereinstimmung
mit den in Schritt S107 gespeicherten Einstelldaten eingestellt,
und in Schritt S110 wird der Druckprozeß gestartet.
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Dieses
Verfahren nutzt die Tatsache aus, daß die Oberfläche der
Walze mit sehr hoher Genauigkeit bearbeitet werden kann, so daß man sicher sein
kann, daß die
in Schritt S104 gewonnenen Topographiedaten, die die geometrische
Gestalt der Umfangsfläche
der Walze und ggf. das Druckmuster beschreiben, die wahre Topographie
der Walze widerspiegeln, wenn diese in Schritt S108 in der Druckmaschine
montiert wird.
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Wenn
die Druckmaschine in Schritt S10 in 7 oder in
Schritt S110 in 9 gestartet worden ist, kann
die Einstellung der Walze in der Druckmaschine verfeinert werden,
indem die in 10 gezeigten Schritte S11–S13 ausgeführt werden.
Wenn die Druckmaschine läuft
und Bilder auf die Bahn gedruckt werden, wird in Schritt S11 die
Qualität
der Bilder inspiziert, entweder visuell durch eine menschliche Bedienungsperson
oder automatisch mit Hilfe eines Kamerasystems und elektronischer
Bildverarbeitung. Wenn sich herausstellt, daß die Qualität der Bilder
nicht optimal ist, werden die Einstellungen in Schritt S12 korrigiert.
Eine symbolische Schleife L1 in 10 deutet
an, daß die
Schritte S11 und S12 so oft wie erforderlich wiederholt werden können, bis
die gewünschte
Druckqualität
erreicht worden ist. Wenn schließlich die optimalen Einstellungen
gefunden worden sind, werden die korrigierten Einstellungen auf
einem Datenträger
gespeichert, der der Walze zugeordnet ist, z. B. indem mit Hilfe
des Lese/Schreibkopfes 52a auf den RFID-Chip geschrieben
wird.
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Wenn
dieselbe Walze in einem späteren Drucklauf
in derselben Druckmaschine verwendet wird, so sind die Korrekturen,
die während
des ersten Drucklaufes in Schritt S12 vorgenommen wurden, für diese
Walze verfügbar,
und sie können
erneut von dem Lese/Schreibkopf 52a gelesen werden, so
daß der
Einstellprozeß dann
auf den korrigierten und dadurch verbesserten Einstelldaten beruht.
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11 ist
eine schematische und vereinfachte Darstellung einer Flexodruckmaschine
gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
Es ist nur ein einziges Farbdeck gezeigt, und die Zeichnung ist
nicht maßstabsgerecht.
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Der
CI 12 ist direkt in dem Maschinengestell gelagert, das
hier durch das Gestellelement 56 repräsentiert wird, und die Rasterwalze 16 und
der Druckzylinder 18 sind in einstellbaren Lagern 70 gelagert. Mehrere
hochpräzise
Führungsschienen 112 sind starr
an dem Maschinengestell befestigt und erstrecken sich in Querrichtung
desselben über
die gesamte Länge
der Walzen, d. h., des CI 12, der Rasterwalze 16 und
des Druckzylinders 18. Jede der Führungsschienen 112 trägt einen
Laserkopf 114, der im gezeigten Beispiel in kontrollierter
Weise auf der Führungsschiene 112 verschiebbar
ist. Jede Führungsschiene 112 hat
einen (nicht gezeigten) Linearcodierer zum Detektieren der exakten
Position des Laserkopfes 114.
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Die
Führungsschienen 112 und
Laserköpfe 114 bilden
eine erste Scanausrüstung 116,
die dem CI 12 zugeordnet ist, sowie zweite bis vierte Scanausrüstungen 118, 120 und 122,
die dem Druckzylinder 18 und der Rasterwalze 16 zugeordnet
sind. Jede Scanausrüstung
umfaßt
zwei Führungsschienen 112 und
Laserköpfe 114,
und die Laserköpfe
sind der Umfangsfläche
der betreffenden Walze zugewandt und in ihrer Winkelstellung um
die Drehachse der betreffenden Walze gegeneinander versetzt. Die Funktion
der in 11 gezeigten Scanausrüstungen ist
der Funktion des Laserkopfes 44 und der Schiene 42 vergleichbar,
die in 1 gezeigt sind. In dieser Ausführungsform wird jedoch der
Prozeß der
Abtastung der Walzenoberfläche
und der Detektion der Topographie derselben nicht in einem Vorbereitungsgestell
oder Mounter ausgeführt,
sondern unmittelbar im Farbdeck der Druckmaschine. Da außerdem jede Scanausrüstung (wenigstens)
zwei winkelversetzte Laserköpfe
aufweist, ist es möglich,
auch die genauen Orte der Drehachsen der Walzen relativ zum Maschinengestell
zu detektieren. Es sollte bemerkt werden, daß, da alle Führungsschienen 112 an
dem Maschinengestell befestigt sind, die Orte der Achsen des Druckzylinders
und der Rasterwalze relativ zu dem Maschinengestell und nicht relativ
zu den einstellbaren Lagern 70 detektiert werden. So ist
es möglich,
die genauen Lagen der Walzen unabhängig von etwaigem Lagerspiel
oder etwaigem Verzug in den Tragstrukturen für diese Walzen zu detektieren. Auf
der Grundlage dieser Daten können
der Druckzylinder 18 und die Rasterwalze 16 mit
verbesserter Genauigkeit relativ zu dem CI 12 eingestellt
werden.
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In 11 sind
die Rasterwalze und der Druckzylinder in ihrer inaktiven Position
dargestellt. Hier können
die Oberflächen
des Druckzylinders und der Rasterwalze mit der dritten Scanausrüstung 120 und
der vierten Scanausrüstung 122 abgetastet
werden, während
der Druckzylinder und die Rasterwalze mit einer geeigneten Geschwindigkeit
rotieren. Auf diese Weise können
die Topograhiedaten aufgenommen und dann dazu verwendet werden,
die geeigneten Einstellungen einschließlich des Längsregisters und des Seitenregisters
zu bestimmen. Da der Ort des Druckmusters auf dem Druckzylinder 18 direkt mit
der Scanausrüstung 120 detektiert
werden kann, ist eine Referenzmarke in dieser Ausführungsform nicht
zwingend.
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12 illustriert
den Zustand, in dem der Druckzylinder 18 gegen den CI 12 angestellt
worden ist und die Rasterwalze 16 gegen den Druckzylinder angestellt
worden ist. In diesem Zustand ist es immer noch möglich, den
Druckzylinder 18 abzutasten, nunmehr mit Hilfe der zweiten
Scanausrüstung 118,
und die Rasterwalze 16 kann jetzt mit der dritten Scanausrüstung 120 abgetastet
werden. Besonders bedeutsam ist, daß es immer noch möglich ist,
die genauen Lagen der Drehachsen der verschiedenen Walzen zu detektieren,
so daß ein
etwaiger Verzug, der durch die zwischen den Walzen wirkenden Kräfte verursacht
wird, sofort detektiert und kompensiert werden kann und somit eine
zufriedenstellende Druckqualität
bereits nach wenigen Umdrehungen des Druckzylinders erreicht werden
kann. Darüber
hinaus ist es bei dieser Ausführungsform
möglich,
etwaige Exzentrizitäten
des CI 12 zu detektieren, so daß wahlweise die Einstellposition
des Druckzylinders und der Rasterwalze während des Drucklaufes permanent
nachgestellt werden können,
um diese Exzentrizitäten
zu kompensieren.
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Natürlich ist
es in einer modifizierten Ausführungsform
auch möglich,
daß einige
oder alle der Scanausrüstungen
durch stationäre
Laserköpfe
ersetzt sind, die nur die Position der Drehachsen aber nicht die
Topograhie der Walzen detektieren. In diesem Fall können die
Topograhien in einem Vorbereitungsgestell oder Mounter detektiert
werden, wie im Zusammenhang mit den vorherigen Ausführungsformen
beschrieben wurde.
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13 ist
ein Flußdiagramm,
das ein Verfahren illustriert, das mit der in 11 und 12 dargestellten
Druckmaschine auszuführen
ist. In Schritt S201 wird die Walze in der Druckmaschine montiert. In
dem in 11 und 12 gezeigten
Beispiel wird diese Walze der Druckzylinder 18 und/oder
die Rasterwalze 16 sein. Das Verfahren gemäß dieser
Ausführungsform
ist jedoch nicht auf Flexodruck beschränkt, sondern kann analog auch
bei anderen Druckmaschinen eingesetzt werden.
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In
einem optionalen Schritt S202 wird eine Referenzmarke auf der Walze
detektiert, wie in Verbindung mit den vorherigen Ausführungsformen
beschrieben wurde. Die Detektion der Referenzmarke erfolgt nun jedoch
in der Druckmaschine.
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In
Schritt S203 wird die Oberfläche
der Walze z. B. mit der Scanausrüstung 120 abgetastet,
um die Topograhiedaten zu detektieren. Dann werden in Schritt S204
die Einstellungen für
die Walze berechnet, und in Schritt S205 wird die Walze in Übereinstimmung
mit diesen Einstellwerten eingestellt. Wahlweise können in
Schritt S206 die Einstellwerte in einem Speicher der Druckmaschine
oder, soweit vorhanden, auf einem RFID-Chip auf der Walze gespeichert
werden. Dann wird in Schritt S207 der Drucklauf gestartet.
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Eine
symbolische Schleife L2 deutet an, daß die Schritte S203–S207 auch
nach dem Beginn des Drucklaufes wiederholt werden können, um
eine Feineinstellung vorzunehmen, wie zuvor beschrieben wurde. Als
eine Alternative kann die Schleife L2 nur die Schritte S205–S207 umfassen.
Weiterhin können
während
des Drucklaufes die Schritte S203 und S204 durch einen Schritt ersetzt
werden, in dem mit stationär
gehaltenen Laserköpfen 114 nur
die Positionen der Drehachsen der Walzen detektiert werden.
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14 illustriert
eine Konstruktion eines CI 12', die im Zusammenhang mit den Konzepten
der vorliegenden Erfindung besonders zweckmäßig ist.
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Wie
allgemein im Stand der Technik bekannt ist, weist die Umfangswand 124 des
CI einen Mantel 126 auf, in dem eine temperaturgeregelte
Flüssigkeit (Wasser)
zirkuliert. Eine Heizung 128 und ein Temperatursensor 130 sind
in dem Mantel angeordnet, damit die Temperatur der Flüssigkeit
mit Hilfe einer Regeleinheit 132 geregelt werden kann.
Die Umfangswand 124 des CI hat einen gewissen Wärmeausdehnungskoeffizienten
und dehnt sich daher aus und schrumpft in Abhängigkeit von ihrer Temperatur. Durch
Regelung oder Steuerung der Temperatur des Wassers in dem Mantel 126 ist
es deshalb möglich, die
Temperatur der Umfangswand 124 und damit deren Wärmeausdehnung
zu steuern oder zu regeln. In der gezeigten Ausführungsform empfängt die
Steuereinheit 132 die Topograhiedaten des Druckzylinders 18,
die auf dessen RFID-Chip gespeichert sind. In diesem Beispiel geben
diese Topograhiedaten an, daß der
Druckzylinder 18 nicht perfekt zylindrisch ist, sondern
eine negative Balligkeit aufweist (die in der Zeichnung übertrieben
dargestellt ist). Die Regeleinheit 132 berechnet die Temperatur
des Wassers in dem Mantel 126, die erforderlich ist, die
negative Balligkeit des Druckzylinders 18 durch eine entsprechende
positive Balligkeit des CI 12' zu kompensieren. Somit wird in
diesem Beispiel die Heizung 128 so angesteuert, daß die Temperatur der
Umfangswand 124 erhöht
wird, so daß diese
Wand sich ausdehnt. Die Wärmeausdehnung
der Wand 124 tritt in allen Richtungen ein und folglich
auch in Umfangsrichtung des CI. Dies führt dazu, daß sich die
Umfangswand 124 nach außen wölbt und so eine positive Balligkeit annimmt.
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In
einer modifizierten, nicht gezeigten Ausführungsform kann der Mantel 126 in
Axialrichtung des CI segmentiert sein, so daß das Profil der Umfangsfläche des
CI mit höherer
räumlicher
Auflösung gesteuert
werden kann.
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15 zeigt
eine Ausführungsform
eines CI 12',
der eine Anzahl von Heizsegmenten 134 aufweist, die in
die Umfangswand 124 eingebettet sind, so daß die Temperatur
und die Wärmeausdehnung der
Umfangswand direkt mit Hilfe der Heizsegmente gesteuert werden kann.
Insbesondere kann die Temperatur individuell für jedes Segment gesteuert werden.
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In
diesem Beispiel weist der Druckzylinder 18 nicht nur eine
einfache Balligkeit auf, sondern er hat ein relativ komplexes Profil,
das in der Zeichnung wiederum übertrieben
dargestellt ist. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform
ist dieses Profil in den Topograhiedaten enthalten und wird zur
Ansteuerung der Heizsegmente 134 verwendet. Auf diese Weise
kann das Oberflächenprofil
des CI 12'' so gesteuert
werden, daß es
exakt zu dem Profil des Druckzylinders paßt.