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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Dosieren einer Farbschichtdicke auf einer Farbkastenwalze einer Druckmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 101 54 809 A1 ist ein Farbdosiersystem bekannt, bei dem während des Dosierens auftretende Veränderungen eines Abstandes eines Dosierelements zu einer Farbkastenwalze gemessen und mit einem Regler kompensiert werden. Damit soll der Abstand unter allen Betriebsbedingungen konstant gehalten werden. Beim Regeln des Abstands wird eine unerwünschte Abdrängung des Dosierelementes von der rotierenden Farbkastenwalze in Folge eines hydrodynamischen Druckes der Druckfarbe auf das Dosierelement und in Folge von Setzvorgängen an Stellelementen ausgeglichen. Der hydrodynamische Druck ist abhängig von der Drehzahl der Walze.
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Bei einem Verfahren zur Zonensteuerung einer Farbschichtdicke auf einer Duktorwalze nach der
DE 601 09 754 T2 werden Rakel verwendet, die mit einem stabförmigen Aktor verschoben oder verbogen werden. Vor dem Abarbeiten eines Druckauftrages wird in einem Kalibrierschritt mittels eines Kraftsensors der Zeitpunkt ermittelt, bei dem eine Rakel gegen die Oberfläche der Duktorwalze trifft. Die Stellgrößen des Aktors, die beim Erreichen des Schließpunktes der Rakel vorhanden sind, werden gespeichert und während des Abarbeitens des Druckauftrags zur Steuerung der Farbschichtdicke verwendet. Mit einem zweiten Kraftsensor kann auf die gleiche Weise der Zeitpunkt festgehalten werden, bei dem durch das Anstellen der Rakel gegen die Oberfläche der Duktorwalze das Lagerspiel der Duktorwalze ausgeglichen ist.
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Gemäß der
DE 10 2007 053 596 A1 werden Farbschieber mit Mikro- oder Nanopositionierantrieben gestellt. Die Farbschieber werden während einer Umdrehung einer Farbkastenwalze so gestellt, dass sich ein 3D-Farbprofil in Umfangs- und Seitenrichtung ausbildet. Die Stellgenauigkeit wird durch Rundlauffehler der Farbkastenwalze und durch so genannten Heberschlag beeinträchtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Dosieren einer Farbschichtdicke auf einer Farbkastenwalze einer Druckmaschine zu entwickeln, dass es ermöglicht, die Farbschichtdicke genauer und schneller zu dosieren.
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Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, welches die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird eine Farbschichtdicke auf einer rotierenden Farbkastenwalze dosiert, indem beim Einstellen einer Spaltweite zwischen einem Dosierelement und der Oberfläche der Walze, die auf das Dosierelement wirkenden Dosierkräfte berücksichtigt werden. Die Dosierkräfte sind u. a. abhängig vom Rundlauffehler der Walze und vom Schlag eines die Druckfarbe abnehmenden Farbhebers. Durch einen fehlerhaften Rundlauf und durch den Heberschlag verändert sich die Spaltweite. Die Dosierkräfte steigen überproportional, wenn sich die Spaltweite verringert. Eine Farbdosiereinrichtung kann vor einem Druckauftrag kalibriert werden, wenn die durch Rundlauffehler und gegebenenfalls die durch den Heberschlag bedingten Spaltweitenänderungen abhängig von der Drehstellung der Farbkastenwalze erfasst und z. B. in Form einer Kennlinie gespeichert werden.
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Mit der Erfindung kann gesichert werden, dass es bei geringen Farbschichtdicken zu keiner Berührung zwischen einem Dosierelement und der Oberfläche der Farbkastenwalze kommt. Bei Verwendung eines schnellen Stellgliedes ist es möglich, entsprechend dem Rundlauf und gegebenenfalls bei Einwirkung von Heberschlag das Dosierelement auch bei hoher Druckgeschwindigkeit gegen die Oberfläche oder von der Oberfläche weg zu bewegen, so dass eine gewünschte Farbschichtdicke in einer Zone der Oberfläche gehalten wird. Die Erfindung ermöglicht es, insbesondere dünne Farbschichtdicken genau entsprechend einem Vorgabewert zu halten. Die vorab bestimmten und gespeicherten Spaltänderungen durch Rundlauffehler und Heberschlag werden bei einer Regelung der Farbschichtdicke verwendet. Eine Kalibrierung kann für jede Farbzone separat vorgenommen werden.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden, es zeigen:
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1: ein Schema einer Vorrichtung zum Auftragen von Druckfarbe auf die Oberfläche einer Farbkastenwalze, und
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2: ein Diagramm mit einer Abhängigkeit einer auf eine Rakel wirkenden Normalkraft von der Farbschichtdicke auf der Oberfläche der Farbkastenwalze.
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1 zeigt einen Teil eines Farbwerks einer Druckmaschine mit einem Farbkasten 1, einer Farbkastenwalze 2, einer Farbheberwalze 3 und einer Farbübertragungswalze 4. Die Farbkastenwalze 2 ist mit einem Motor 5 und einem Getriebe 6 in Richtung 7 um eine Achse 8 rotierbar. Die Drehstellung der Farbkastenwalze 2 wird mit einem Drehgeber 9 erfasst. Die Farbkastenwalze 3 ist schwenkbar an Hebeln 10 befestigt. Der Hebel 10 ist um eine Achse 11 schwenkbar. Die Achse 11 liegt parallel zur Achse 8. Während des Abarbeitens eines Druckauftrages pendelt die Farbheberwalze 3 um die Achse 11, übernimmt Druckfarbe 12 von der Farbkastenwalze 2 und übergibt Druckfarbe 12 an die Farbübertragungswalze 4.
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Im Farbkasten 1 befindet sich ein Farbvorrat 13 im Raum zwischen der Oberfläche der Farbkastenwalze 2 und Dosierrakeln 14. In Richtung der Achse 8 sind ein Vielzahl von einzeln ansteuerbaren Dosierrakeln 14 angeordnet, die jeweils um eine Achse 15 am Farbkasten 1 schwenkbar sind. Zwischen einer Rakelkante 16, einer Rakel 14 und der Oberfläche der Farbkastenwalze 2 besteht ein Dosierspalt, so dass sich auf der Oberfläche beim Drehen der Farbkastenwalze 2 in Richtung 7 ein Farbfilm 12 der Schichtdicke s ergibt. Die Dosierspaltweite ist jeweils mit einem Piezoaktor 17 einstellbar, der sich jeweils am Farbkasten 1 und an der Unterseite einer Rakel 14 abstützt. Die Wirkungsrichtung der Stellkraft Fs eines Aktors 17 liegt in einem Abstand 1 von der Achse 15. Eine Feder 18 zwischen dem Farbkasten 1 und der Rakel 14 sichert eine ständige Anlage des Aktors 17 an der Unterseite der Rakel 14. Mit einem Distanzsensor 19, der auf die Unterseite der Rakel 14 gerichtet ist, kann die Schwenkposition einer Rakel 14 gemessen werden.
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Jeder Aktor 17, und jeder Sensor 19 steht mit einer Farbsteuereinrichtung 20 in Verbindung. Der Motor 5 und der Drehgeber 9 sind mit einem Ansteuermodul 21 verbunden. Das Modul 21 verarbeitet die Signale des Drehgebers 9 und generiert Stellsignale für den Motor 5. Das Modul 21 und die Steuereinrichtung 20 sind über ein Bussystem 22 miteinander verbunden.
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Während des Abarbeitens eines Druckauftrages soll vermieden werden, dass eine Rakel 14 zu nahe an die Oberfläche der Farbkastenwalze 2 herangeführt wird. Eine Berührung mit der Farbkastenwalze 2 würde eine Rakel 14 verstärkt abnutzen bzw. würde zu einer Zerstörung an der Rakel 14 und an der Farbkastenwalze 2 führen. Die Farbkastenwalze 2 besitzt einen Rundlauffehler, der ohne eine Korrektur zu einer Modulation der Farbschichtdicke s oder zu einer ungewollten Berührung zwischen der Farbkastenwalze 2 und einer Rakel 14 führen würde. Wenn die Farbheberwalze 3 auf die Farbkastenwalze 2 trifft, dann entstehen Schwingungen, die ohne eine Kompensation zu einem ungewollten Kontakt zwischen einer Rakel und der Farbkastenwalze 2 führen könnte.
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Das nachstehend beschriebene Verfahren verringert Fehler, die durch mangelnden Rundlauf der Farbkastenwalze 2 und durch Schläge der Farbheberwalze 3 auf die Farbkastenwalze 2 entstehen. Wenn während des Druckens die Farbkastenwalze 2 in Richtung 7 rotiert, bildet sich auf den Rakeln 14 ein hydrodynamischer Druck aus. Dieser Druck bewirkt, dass auf eine Rakel 14 eine Normalkraft F wirkt, die von der Rotationsgeschwindigkeit der Farbkastenwalze 2, der Viskosität der Druckfarbe 12 und von der Spaltweite s abhängt. Werden die Rotationsgeschwindigkeit und die Viskosität als konstant angenommen, dann hängt die Normalkraft F nur von der Spaltweite s bzw. der Farbschichtdicke s auf der Farbkastenwalze 2 ab. Wie aus 2 hervorgeht, steigen die Kräfte F bei kleinen Spaltöffnungen s stark an. Das Diagramm zeigt den Zusammenhang zwischen der Kraft F und der Schichtdicke s der Druckfarbe 12 mit drei Kurven 23–25 bei drei verschiedenen Drehzahlen n1–n3 , mit n1 > n2 > n3. Der Piezoaktor 17 besitzt nur eine begrenzte Steifigkeit, d. h., bei einer Veränderung einer auf eine Rakel 14 wirkenden Kraft F ändert sich auch die Farbschichtdicke s. Eine Veränderung der Farbschichtdicke s kann direkt mit dem Sensor 19 erfasst werden. Durch den Rundlauffehler der Farbkastenwalze 2 verändert sich periodisch die Spaltweite s bzw. die Farbschichtdicke s. In einem ersten Kalibrierschritt können die durch den Rundlauffehler bedingten Änderungen der Schichtdicke s eingelernt und in der Steuereinrichtung 20 in Form einer Kennlinie gespeichert werden. Die Kennlinie enthält den Zusammenhang zwischen den mit dem Drehgeber 9 erfassten Drehwinkel der Farbkastenwalze 2 und der sich durch den Rundlauffehler ergebenden Schichtdickenänderungen Δs, die jeweils mit dem Sensor 19 bei einer bestimmten Drehzahl der Farbkastenwalze 2 erfasst wurden. Während des Drucks kann an einer Rakel 14 eine gewünschte Schichtdicke s eingestellt und gehalten werden, indem die für jede Rakel 14 eingelernte Kennlinie dem jeweiligen Farbschichtdicke-Sollwert aufgeschalten wird, so dass der Rundlauffehler kompensiert wird.
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In einer Variante des Verfahrens können Dosierfehler verringert werden, die durch den Heberschlag verursacht werden. Eine zweite Kalibrierung läuft so ab, dass drehwinkelabhängig Schichtdickenänderungen erfasst und in Form einer Kennlinie bei vorgegebenen Drehzahlen n der Farbkastenwalze 2 gespeichert werden, während die Farbkastenwalze 2 rotiert und zusätzlich die Farbheberwalze 3 in Betrieb gesetzt ist. Der Drehwinkel der Farbkastenwalze 2 wird laufend mit dem Drehgeber 9 gemessen, wobei die Messwerte zyklisch über das Bussystem vom Modul 21 an die Steuereinrichtung 20 verschickt werden. Anschließend werden die Differenzen zwischen den gespeicherten Schichtdickenänderungen der ersten und zweiten Kalibrierung gebildet. Die Differenzmesswerte geben den Einfluss der Farbheberwalze 3 auf den Rundlauf der Farbkastenwalze 2 bzw. auf die Spaltweite s wieder. Dieser Einfluss wird als Kennlinie in der Steuereinrichtung 20 gespeichert. Soll während des Druckens auf der Farbkastenwalze 2 in einer bestimmten Farbzone eine gewünschte Schichtdicke s erzeugt werden, dann werden die Kennlinienwerte dem jeweiligen Farbschichtdicken-Sollwert aufgeschalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Farbkasten
- 2
- Farbkastenwalze
- 3
- Farbheberwalze
- 4
- Farbübertragungswalze
- 5
- Motor
- 6
- Getriebe
- 7
- Richtung
- 8
- Achse
- 9
- Drehgeber
- 10
- Hebel
- 11
- Achse
- 12
- Druckfarbe
- 13
- Farbvorrat
- 14
- Dosierrakel
- 15
- Achse
- 16
- Rakelkante
- 17
- Piezoaktor
- 18
- Feder
- 19
- Distanzsensor
- 20
- Steuereinrichtung
- 21
- Ansteuermodul
- 22
- Bussystem
- 23–25
- Kurve
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10154809 A1 [0002]
- DE 60109754 T2 [0003]
- DE 102007053596 A1 [0004]
