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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden bei Druckmaschinen und hier vor allem bei Flexodruckmaschinen zum Einstellen des Abstandes der am Druckprozess beteiligten Zylinder verwendet. Nur wenn dieser Abstand optimiert ist, kommt es zum Auftrag eines Druckbildes, bei dem der Farbübertrag in dem gewünschten Bereich liegt.
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Die
EP 1249346 A1 schlägt zu diesem Zweck vor, das Druckbild, das nach dem Anstellen der am Druckprozess beteiligten Zylinder gegeneinander zustande kommt, mit einem optischen Sensor zu untersuchen. Aufgrund der Ergebnisse wird die Anstellung optimiert. Dieses Verfahren führt zu guten Anstellergebnissen. Jedoch werden zu Beginn des Druckprozesses oft Druckbilder minderer Qualität gedruckt bis die Anstellung optimiert ist.
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Zur Makulaturvermeidung schlägt die
EP 1 916 102 A1 vor, die Topographie der Druckform oder des Druckzylinders mit einem Laser oder durch mechanische Abtastung zu vermessen und auf diese Weise Werte zu gewinnen, die in der Druckmaschine vor der Aufnahme des Druckbetriebes zum Anstellen des Druckzylinders genutzt werden können. Bei dieser Vermessung der Oberfläche des Druckplattenzylinders finden jedoch eine ganze Reihe von Faktoren, die im Druckbetrieb den Übertrag von Farbe beeinflussen, keine Berücksichtigung. Zu diesen Faktoren gehört unter anderem das Verhalten der Druckform unter den im Druckspalt herrschenden Bedingungen sowie die Änderung fast aller physikalischer Kenngrößen des Drucks im laufenden Druckbetrieb.
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Insbesondere zur Aufrechterhaltung einer angemessenen Anstellung ist es bereits seit längerer Zeit bekannt, den Druck im Druckspalt während des Druckprozesses zu überwachen. Die
EP 0 867 281 A1 schlägt dies für eine Flexodruckmaschine vor. Jedoch hat sich gezeigt, dass es aufgrund dynamischer Veränderungen auch der Druckplatten auch bei einem gleich bleibenden Druck im Druckspalt zu ungewünschten Veränderungen im Druckbild kommen kann.
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Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem die Optimierung der Relativposition der zumindest zwei am Druckprozess beteiligten Walzen zuverlässiger geschieht als beim Stand der Technik.
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Hierzu geht die Erfindung von den beiden letztgenannten Druckschriften aus, nach deren Lehren die Optimierung der Relativposition – vor und/oder während des Druckbetriebs – aufgrund von Messwerten vorgenommen wird.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, indem Messwerte aufgezeichnet werden, die erste Werte zu der Größe der Fläche umfassen, mit der zumindest einer der am Druckprozess beteiligten Zylinder einen anderen Körper berührt.
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Hierunter kann einmal die absolute Größe dieser Fläche gemeint sein. Von dieser Größe kann aber auch ein Anteil an einer möglichen Berührungsfläche abgeleitet werden.
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Hierbei macht sich die vorliegende Erfindung zunutze, dass es insbesondere bei den Tief- oder Hochdruckverfahren darauf ankommt, welche Bestandteile der Druckform den Bedruckstoff im Druckspalt berühren. Beim Hochdruck drucken die erhabenen Bereiche der Druckform während beim Tiefdruck in den eingravierten Bereichen Farbe transportiert und auch dem Bedruckstoff übergeben wird.
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Infolge dessen ist es wichtig für die Güte des Druckbildes, dass alle Bereiche der Druckform, die drucken sollen, auch in Kontakt mit dem Bedruckstoff kommen. Dasselbe gilt natürlich auch für eine dem Bedruckspalt vorgelagerte Farbübertragung zwischen Zylindern. Dies kann in Flexodruckmaschinen die Übertragung von Farbe von einer Rasterwalze auf den Formzylinder sein. Auch in Offsetdruckmaschinen wird Farbe und/oder Feuchtmittel zwischen einer ganzen Reihe von Walzen übertragen.
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Daher wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Größe der Bereiche, die Kontakt zu einem weiteren anderen Körper haben, gemessen. Dieser weitere Körper kann ein weiterer Druckwerkszylinder sein, dem Farbe übertragen werden soll. Wenn die beiden Druckwerkszylinder Druckplattenzylinder und Gegendruckzylinder sind, vermittelt der Bedrucksstoff die Berührung. Es ist jedoch auch möglich, als weiteren Körper einen zusätzlichen Messkörper einzubringen, der ansonsten nicht am Druckprozess beteiligt ist.
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Wenn ein solcher weiterer Körper denselben Abstand von einem Druckwerkszylinder hat wie der jeweils andere der zumindest zwei Druckwerkszylinder kann die Optimierung der Relativposition der beiden Zylinder zueinander ohne weiteres mit Hilfe der Messwerte des weiteren Körpers erfolgen. Der weitere Körper kann jedoch auch einer der zumindest zwei Druckwerkszylinder sein. Sind die zumindest zwei Druckwerkszylinder der Druckplatten- und der Gegendruckzylinder, so berühren sich diese oft unter Vermittlung des Bedruckstoffs. Insbesondere wenn die Messungen am Druckplattenzylinder durchgeführt werden, kann die so genannte Flächendeckung, das heißt der Anteil des Druckbildes der tatsächlich auch dem Bedruckstoff übertragen wird, wenn der Druckplattenzylinder seinerseits voll eingefärbt ist, durch eine Messung am Druckplattenzylinder und nicht am Bedruckstoff wie zum Beispiel nach der Lehre der
EP 1249346 A1 ermittelt werden. Diese Möglichkeit ist sehr vorteilhaft, da die Vollständigkeit des Bildübertrages natürlich genau die Größe ist, die man über die Einstellung der Relativposition zu optimieren gedenkt.
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Von weiterem Vorteil ist, wenn neben den ersten Werten zu zumindest einer ersten physikalischen Größe auch zweite Werte zu einer – nicht notwendigerweise anderen – zweiten Größe gemessen werden. So ist es möglich, die Werte zu der Größe der Berührungsfläche mit einer Druckfolie zu messen, die über eine Vielzahl von Drucksensoren verfügt, die den Anstelldruck, der sich jeweils in einem Teilbereich der Fläche ergibt, messen können. Auch die zweiten Messwerte können Druckwerte sein, die sich zum Beispiel in zwei exponierten Bereichen des Walzenspalts ausprägen. Es ist auch möglich, mit einer flexiblen Druckform Druckmarken auf den Bedruckstoff aufzudrucken und die Flächenzunahme des Druckpunktes infolge einer Erhöhung des Anstelldruckes als zweiten Wert zu nutzen. Alternativ könnten auch die Positionen der Walzenlager als zweite Werte den jeweils ermittelten ersten Messwerten zugeordnet werden. Auch eine Messung der Position des jeweiligen Walzenmantels – die zum Beispiel mit optischen Messmitteln erfolgen könnte – erscheint vorteilhaft. Wichtig ist, dass bei all diesen Verfahren bestimmte erste Werte, die die Berührungsfläche betreffen, der Relativposition der Walzen oder einem Druck im Walzenspalt zugeordnet werden können. Oft wird sich die Ermittlung der zweiten Werte auf die stirnseitigen Endbereiche der Walze beschränken können.
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Die Ermittlung der zweiten Werte zusätzlich zu den ersten Werten ist besonders vorteilhaft, wenn die Ermittlung der ersten Werte in einer gegenüber dem eigentlichen Druckwerk externen Vorrichtung, die oft externes Reck genannt wird, erfolgt. In diesem Fall kann in dem externen Reck ermittelt werden, bei welcher Relativposition und/oder bei welchem Anstelldruck (zweite Werte) zu einem anderen Körper eine befriedigende Anstellsituation (erste Werte) zustande kommt. Der solcherart gemessene Druckwerkszylinder kann dann in dem Druckwerk dementsprechend (also entsprechend den zweiten Werten bei guten ersten Werten) zu dem zumindest einen anderen Druckwerkszylinder positioniert werden.
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Auf diese Weise kann man die sicherlich aufwendigeren Messvorrichtungen zur Ermittlung der ersten Werte in dem Druckwerk ersparen. Messwerte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch durch die Aufzeichnung elektromagnetischer Strahlung gewonnen werden. Oft wird man hierbei Strahlung aufzeichnen, die von der Oberfläche eines der Farbwerkszylinder reflektiert wird.
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Eine Möglichkeit besteht darin, sich den Effekt der frustrierten Totalreflexion zu Nutze zu machen. Hierzu kann ein Licht leitender Körper an den Druckwerkszylinder herangeführt werden. Bei einer Berührung zwischen einer Totalreflektierenden Oberfläche des Lichtleiters bzw. Strahlungsleiters und der Oberfläche des Druckwerkszylinders wird der Effekt der Totalreflexion in der Regel geschwächt (insbesondere, wenn die Oberfläche optisch dichter ist (höhere Brechzahl) als der Lichtleiter und zu einer diffusen Reflexion an der Oberfläche des Zylinders führt.
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In diesem Fall wird das Licht diffus in den Lichtleiter zurück reflektiert, durchquert diesen im wesentlichen quer zu seiner ursprünglichen Ausbreitungsrichtung, trifft daher in spitzem Winkel auf die dem Druckzylinder abgewandte Oberfläche des Lichtleiters und tritt daher – mangels Totalreflexion wegen des spitzen Winkels – aus dem Lichtleiter aus.
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Wenn das solcherart remittierte Licht von einem Sensor aufgezeichnet wird, der die Intensität des reflektierten Lichts beziehungsweise der elektromagnetischen Strahlung misst, erhält man eine Messgröße, die von der Größe der Kontaktfläche abhängt.
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Zur Verbesserung des Effektes und zur Vermeidung von Verschmutzungen des Lichtleiters wird man zwischen der Zylinderoberfläche und der Totalreflektierenden Oberfläche des Lichtleiters einen weiteren folienartigen Körper vorsehen, der unter anderem eine optische Dichte aufweist, die die Totalreflexion in geeignetem Maße schwächt. Die Folie kann an dem Zylinder oder vorzugsweise der Totalreflektierenden Oberfläche in einer Weise angebracht werden, die einen innigeren Kontakt der Folie mit der Totalreflektierenden Oberfläche in Folge des Anstelldruckes des Zylinders gestattet.
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Bei der Auswertung der ersten Werte (unabhängig ob mit Drucksensoren, optisch oder sonst wie gemessen) kann ein Vergleich mit absoluten Sollwerten vorgenommen werden. Vorteilhafter erscheint jedoch insbesondere mit Blick auf einen Druckplattenzylinder im Hoch- oder Tiefdruck ein Sollbild, bei dem die druckaktiven Bestandteile der Druckplatte von inaktiven unterschieden sind. Durch einen Vergleich des gemessenen Berührungsbildes („wo findet Kontakt statt”) mit dem Sollbild wird auch klarer, wo noch Anstellung nachzuholen ist. Eine weitere Möglichkeit, die insbesondere in dem Hochdruckverfahren Flexodruck gute Ergebnisse zeigt, ist die Auswertung der Flächenzunahme:
Es hat sich gezeigt, dass die Fläche, mit der eine Flexodruckplatte Farbe überträgt, als Funktion der Anstellung nach Erreichen eines ersten Berührungspunktes (oft Kiss-Print-Punkt genannt) stark ansteigt, um dann in eine Sättigung zu gehen. Daher ist es möglich, eine Optimierung der Relativposition der beteiligten Zylinder anhand des Verlaufs der Flächenzunahme herbeizuführen:
Zu diesem Zweck kann eine Überquetschung des zu messenden Zylinders vorgenommen werden, um in den Sättigungsbereich zu kommen. Es ist jedoch auch möglich, aufgrund einer analytischen und/oder empirischen Kenntnis des Sättigungsverhaltens den Anstellprozess bei einem bestimmten Kurvenverlauf zu stoppen.
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Auf diese Weise kann eine optimierte Relativposition der zumindest zwei am Druckprozess beteiligten Zylinder angenommen werden, wenn die ersten Werte bei der Anstellung des zumindest einen Zylinders an den einen weiteren Zylinder einen Sollwert von einem Sättigungspunkt entfernt liegen.
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Welche Messwerte mit den verschiedenen Vorrichtungen erzeugt werden und welche Messungen damit den genannten Kurven oder Graphen zugrunde liegen, wird in der gegenständlichen Beschreibung noch einmal vertieft.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemaßen Verfahrens weist eine Messvorrichtung, mit welcher die Größe der Fläche, mit der zumindest ein Druckwerkszylinder einen weiteren Körper berührt, messbar ist, auf.
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Wie bereits erwähnt, kann eine solche Messvorrichtung eine Folie umfassen, die Drucksensoren aufweist, die jeweils den Druck in einem Flächenabschnitt messen. Wenn die Auflösung dieser Druckfolie also ausreichend groß ist – und damit die einzelnen Flächenabschnitte ausreichend klein sind – ist sogar der Kontakt einzelner Druckpunkte zur Messvorrichtung messbar. Wenn die Zahl der Druckpunkte, die bei der Anstellung des Druckwerkszylinders in Kontakt mit der Messvorrichtung gelangt, nach einer starken Wachstumsphase stagniert, nähert man sich der oben erwähnten Sättigung.
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Bei einer Vorrichtung, bei der die frustrierte Totalreflexion genutzt und die Lichtintensität der diffus reflektieren Strahlung gemessen wird, geht die gemessene Lichtintensität in die Sättigung, wenn die Berührungsfläche zwischen Zylinder und Messvorrichtung nicht mehr wie in der Wachstumsphase bei der weiteren Anstellung wächst.
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Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
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Die einzelnen Figuren zeigen:
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1 Eine beispielhafte Lichtintensitätsverteilung, wie sie sich für die Kamera 8 in 2 ergibt
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2 Ein Schema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Lichtleiter 5
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3 Ein Schema einer zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung
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4 Ein Schema einer dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung
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5 Ein Schema einer vierten erfindungsgemäßen Vorrichtung
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6 Den Schnitt A-A aus 5
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7 Eine Ansicht aus 6
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8 Ein Schema einer fünften erfindungsgemäßen Vorrichtung
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9 Ein Schema einer sechsten erfindungsgemäßen Vorrichtung
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10 Ein Schema einer der dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung analogen Vorrichtung
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11 Ein Schema eines Farbwerkes einer Zentralzylinderflexodruckmaschine
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12 Ein Druckplattenzylinder mit Drucksensoren zur Ermittlung zweiter Werte
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13 Eine Skizze einer Messwalze 49
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14 Eine zeitliche Aneinanderreichung von Messwerten der Messwalze 49
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2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der eine optimierte Relativposition zwischen den zumindest zwei Druckwerkszylindern durch die Auswertung elektromagnetischer Strahlung aufgefunden wird. Diese Strahlung wird von der Strahlungsquelle 4 emittiert. Sie tritt in den für die Strahlung 6 transparenten Körper 5 unter einem Winkel ein, der zu einer Totalreflexion der Strahlung 6 an den Wänden 7 des Körpers 5 führt. Der Einfallswinkel α der Strahlung 6 auf die Wände 7 muss sich in einem bestimmten Bereich bewegen, um die Totalreflexion zu gestatten. Eine andere Bedingung für die Totalreflexion ist, dass der Brechungsindex n1 des Körpers 5 größer ist als der Brechungsindex n0 der umgebenden Luft. Aufgrund dieser Umstände dient der Körper 5 als Leiter der Strahlung 6. Im Falle von Licht eben als Lichtleiter.
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Die Separatoren 11 beabstanden die Folie 3 an dem Körper 5 und können 11 diese auch an der Folie 5 befestigen. Die Folie hat drei in diesem Zusammenhang wichtige Eigenschaften und wäre durch jedes Material, das diese Eigenschaften auch aufweist, austauschbar:
Sie weist gegenüber mechanischem Druck eine gewisse Flexibilität auf. Sie kann die Strahlung 6 diffus reflektieren und sie besitzt einen höheren Brechungsindex n2 als der Körper 5.
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Interessant sind auch die Flexibilität, Formbarkeit und Tiefe der Einheit Folie Separatoren: Je nach Rauhigkeit und Härte der zu vermessenden Walze können diese eingestellt werden. Ist zum Beispiel ein Druckplattenzylinder mit einer flexiblen Druckform und einem geringen Abstand zwischen erhabenen und tiefliegenden Bereichen der Druckform zu untersuchen, ist eine relativ harte „Auslegung” der Einheit Separatoren 11/Folie 3 und ein geringer Abstand der Folie 3 zu dem Körper 5 zu empfehlen. Ist die zu untersuchende Walze hingegen einer Rasterwalze 37 mit einer harten Oberfläche, die große Abstände zwischen erhabenen und tiefliegenden Bereichen aufweist, so ist eine relativ weiche „Auslegung” der Einheit Separatoren 11/Folie 3 und ein geringer Abstand der Folie 3 zu dem Körper 5 zu empfehlen.
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Wenn – wie in 2 gezeigt – der Rasterpunkt 2 in Richtung des Pfeiles 12 gegen die Folie 5 gedrückt wird, bekommt die Folie 3 Kontakt zum Körper 5.
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Die Totalreflexion wird im Bereich der Kontaktfläche zwischen Körper 5 und Folie 7 aufgehoben, die Folie reflektiert die Strahlung diffus in den Körper 5 zurück. Diejenigen Anteile der diffusen Strahlung 13, die unter passendem spitzen Winkel β auf die Wand 7 einfallen, durchdringen diese fast vollständig.
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Als Folge registriert die Kamera 8 einen Zuwachs an Lichtintensität, der im Verhältnis zu der Kontaktfläche zwischen Rasterpunkt 2 und Körper 5 steht (auch wenn die Folie 3 vermittelt).
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Der Kamera (eigentlich Sensor für elektromagnetische Strahlung) bietet sich ein Bild, wie es in 1 skizziert ist. Mit 9 ist die Berührungsfläche eines Rasterpunktes auf dem Körper gekennzeichnet. Die Kamera bekommt einen klaren Eindruck von der Größe der Berührungsfläche. Die Berührungsfläche 9 befindet sich in dem Kontaktbereich 10, der sich beispielsweise zwischen zwei Zylindern als Walzenspalt ausprägt. Der Kontaktbereich 10 ist also der Flächenbereich, in dem überhaupt Kontakt zwischen den Zylindern stattfinden könnte. Die Berührungsfläche 9 ist ein Teilbereich des Kontaktbereichs 10, in dem 9 tatsächlich Kontakt stattfindet.
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Wenn der transparente Körper 5 und der Druckformträger 1 als gegeneinander abrollende Zylinder ausgeprägt sind, dann bilden sich während des Abrollvorganges verschiedene Kontaktbereiche 10', 10'' aus, die nacheinander das Sichtfeld der Kamera 8 durcheilen. Wenn der Druckformträger 1 ein ganzes Druckbild trägt, so kann die Kamera das Berührungsbild dieses Druckbildes auf dem Körper 5 beziehungsweise der Folie 3 aus sukzessive aufgenommenen Kontaktbereichen 10, 10', 10'' zusammensetzen.
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In den zukünftigen Kontaktbereichen 10', 10'' sind in 1 die zukünftigen Berührungsflächen 9' und 9'' skizziert.
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Zeichnet die Kamera 8 die Intensität des in der beschriebenen Weise von der Folie 3 aufgrund der Berührung durch die Druckform remittierten Lichtes auf, so ist die Lichtintensität – wie erwähnt – ein Maß für die Kontaktfläche. Sie kann für verschiedene Zonen des Kontaktbereiches gemessen werden. Vergleiche mit absoluten Sollwerten sind möglich. Es ist auch möglich, zu prüfen in wie weit sich die Lichtintensitätswerte im Ganzen Kontaktbereich oder vorteilhafterweise in einzelnen Zonen desselben einem Sättigungspunkt annähern. Aufgrund von Berechnungen und/oder Erfahrungswerten ist es möglich zu bestimmen, in welchem Abstand von diesem Sättigungspunkt eine optimierte Anstellung erreicht ist.
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3 zeigt eine alternative Vorrichtung. Wieder wird elektromagnetische Strahlung 6 von der Strahlungsquelle 4 emittiert. Der Winkel γ unter dem die Strahlung 6 auf den Körper 5 trifft, führt dazu, dass die Strahlung weitgehend in den Körper eindringt und erst an der Grenzfläche 17 (Übergang in ein optisch dünneres Medium) eine Totalreflexion erfährt, wenn sich der Körper 5 nicht – wie gezeigt – in Kontakt mit dem Rasterpunkt 2 befindet. Als Folge der Totalreflexion an der Grenzfläche 17 kommt ein sehr großer Teil der von der Strahlungsquelle 4 eingestrahlten Strahlung 6 an der Kamera 8 an. Kommt der Rasterpunkt 2 – der hier anders als in 2 einen direkten Kontakt mit dem Körper 5 hat – in Kontakt mit dem Körper 5 wird die Totalreflexion geschwächt, da der Rasterpunkt einen höheren Brechungsindex hat als der Körper 5.
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Als Folge kommt es wieder zu einer diffusen Reflexion an dem Rasterpunkt 2 (diffus reflektierte Strahlung 13) sowie zu einer Transmission in den Rasterpunkt hinein (Strahlung 16).
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Die Berührung durch den Rasterpunkt führt also zu einer Abnahme der von der Kamera zu messenden Lichtintensität. Diese Abnahme ist eine Funktion der Berührungsfläche 9 zwischen Rasterpunkt 2 und Körper 5. (Dies wäre auch so, wenn wieder eine Folie mit höherem Brechungsindex als der Körper 5 zwischen Körper 5 und Rasterpunkt 2 wäre)
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Auch 4 zeigt eine Vorrichtung bei der Lichtquelle 4, transparenter Körper 5, Rasterpunkt 2 und Kamera 8 derart angeordnet beziehungsweise geformt sind, dass als Folge eines Kontaktes zwischen Rasterpunkt 2 und Körper 5 und der damit einhergehenden Schwächung der Totalreflexion eine Abnahme der von der Kamera 8 zu messenden Lichtintensität zu vermelden ist. Diese ist wieder eine Funktion der Berührungsfläche 9 und kann zur Messung derselben eingesetzt werden.
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Die 5 bis 7 zeigen eine Vorrichtung die nach dem in Bezug auf 2 dargelegten Prinzip funktioniert. Allerdings ist hier der transparente Körper 5 bereits als transparente Walze 25 ausgeführt. Der in 2 dargestellte Druckplattenträger 1 ist hier ein Druckplattenzylinder 21. Die Walzenanordnung von transparenter Walze 25 und Druckplattenzylinder 21 kann in der skizzierten Weise in einem externen Reck 22 vorgenommen werden. Wie bereits weiter oben angesprochen, kann eine solche Anordnung auch in einem Druckwerk vorgenommen werden. Dann wäre der transparenten Walze entweder die weitere Funktion einer normalerweise im Druckwerk angeordneten Walze zuzuweisen oder die Walze 25 wäre zusätzlich in dem betreffenden Druckwerk anzuordnen.
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In beiden Fällen sind die beiden Walzen oder Zylinder 21, 25 gegeneinander anzustellen, was in 5 durch den Pfeil 26, der die Bewegungsrichtung des Walzenbocks 18 andeutet, skizziert ist. Dieser bewegt sich mit der Walzenlagerung 19 und der transparenten Walze 25 in Richtung auf den Druckplattenzylinder 21. Diese Bewegung des Bocks 18 dürfte in der Regel mit Schienenführungen, Linearmotoren oder Spindeltrieben auf dem Grundgestell des Recks 23 bewerkstelligt werden. Die Darstellung all dieser Einzelkomponenten ist im vorliegenden Zusammenhang nicht nötig. In allen Fällen ist es dem Fachmann mittlerweile möglich, die Position des Bockes 18 mit Positionsgebern wie auch Drehgebern (v. a. beim Spindeltrieb) zu überwachen. In dieser Position beziehungsweise den Positionen der beiden Walzenlagern 19 und 20 an den Stirnseiten der transparenten Walze 25 können zweite Werte im Sinne der vorliegenden Druckschrift liegen. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, zumindest einen der beiden Zylinder 21, 25 mit Drucksensoren zu beaufschlagen. Auf diese Weise kann der im Walzenspalt entstehende Druck gemessen und als zweiter Wert herangezogen werden.
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Auch im Hinblick auf diese zweiten Druckwerte ist es von Vorteil, wenn zumindest zwei Werte aus jeweils dem Bereich eines stirnseitigen Endes des Walzenspaltes zur Verfügung stehen. Hierbei kann die Gewinnung der zweiten Messwerte auch auf kleinere Teilbereiche beziehungsweise Teilflächen beschränkt werden. Demgegenüber ist es von Vorteil, wenn die erstere Werte zumindest von den Bereichen gewonnen werden, in denen eine Berührung zwischen Zylindern stattfinden kann (beim Druckformzylinder z. B. Größe der Druckform).
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Mit Hilfe der in der Regel leichter zu gewinnenden zweiten Werte kann dann die Relativposition wieder gefunden werden, bei der die ersten Werte zu der Größe der Berührungsfläche in einem gewünschten Bereich lagen.
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Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die ersten Werte zu der Berührungsfläche in einem externen Reck 22 gewonnen werden und dann in dem Druckwerk lediglich dieselbe optimierte Anstellsituation wie in dem externen Reck 22 wieder aufgefunden werden soll.
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6 zeigt die transparente Walze 25 aus 5 aus dem Blickwinkel der Pfeile 29 entlang des Schnitts A-A noch einmal detaillierter:
An den Stirnseiten der Walze 25 sind Strahlungsträgerhalter 24 angebracht, die Strahlungsquellen 4 tragen. Die Strahlungsquellen 4 sind derart zu der Walze 5 positioniert, dass die Strahlung analog wie in 2 in dem transparenten Körper bleibt, da sie eine Totalreflexion an dessen Außenwänden erfährt. Die Totalreflexion wird jedoch unterbunden, wenn die Folie 3 von Elementen des Druckplattenzylinders an die Wände der transparenten Walze gedrückt wird. Als Folge werden für die Kamera 8 innerhalb der Walze 25 die Berührungsflächen 9 analog zu der in den 2 und 1 dargestellten Situation sichtbar. Rollen die Walzen 25 und 21 bei ihrer Berührung gegeneinander ab, ist es möglich, verschiedene Kontaktbereiche 10 zusammenzusetzen und so einen Eindruck von der Farbübertragung der gesamten Druckplatte des Druckplattenzylinders 21 zu gewinnen (also des gesamten Druckbildes des Druckwerkes). Diese Möglichkeit besteht nach der vorliegenden Erfindung wohlgemerkt, ohne dass Farbe auf den Bedruckstoff aufgebracht werden muss und ohne, dass Makulatur durch einen Andruck entstehen muss.
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Natürlich kann jedoch die Lehre der Erfindung auch bei gleichzeitiger Übertragung von Farbe angewandt werden, wie später noch gezeigt wird.
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7 zeigt die Walze 25 aus Sicht der Pfeile 20, wobei unter anderem die Walzenlagerung 19', der Träger der Strahlungsquellen 24 und die Folie 3 aus darstellerischen Gründen weggelassen wurden.
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8 entspricht weitgehend 5, wobei die Funktion der transparenten Walze 25 wieder von einem transparenten Körper 5 wahrgenommen wird. In diesen wird von der Strahlungsquelle 4 Strahlung eingestrahlt. Der für diese Strahlung transparente Köper 5 kann mit dem Bock gegen den Zylinder 21 angestellt werden. Der Körper hängt hierbei an dem Lagerarm des Bockes 34 und kann entlang der Schiene 33 in vertikaler Richtung hin und herbewegt werden, wie es von den Pfeilen 32 angedeutet wird. Körper 5 und Zylinder 21 können so aneinander abrollen (Drehbewegung des Zylinders durch Pfeile 31 skizziert). Auf diese Weise kann auch mit der in 8 dargestellten Vorrichtung ein größerer Umfangsbereich des Zylinders 21 in einen rollenden Kontakt mit dem Körper gebracht werden. Auf die Darstellung irgendwelcher Aktoren zur Bewegung des Körpers 5 wurde verzichtet.
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In 9 ist eine Vorrichtung skizziert, die vom optischen Prinzip her wie die Vorrichtung nach 3 funktioniert: berührt der Körper 5 den Zylinder 21 so kommt durch die Schwächung der Totalreflexion an den Berührungsflächen weniger Strahlung 6 bei der Kamera 8 an.
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Der Körper 5 wird nach 9 wie ein Stempel entlang der Schiene 33 gegen den Zylinder 21 angestellt. Durch eine Mehrzahl solcher Anstellprozesse kann die ganze Oberfläche des Zylinders 21, der zu diesem Zweck sukzessive um gewisse Winkel gedreht werden kann, abgetastet werden.
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10 zeigt eine Vorrichtung einen Aufbau, der vom Strahlengang her an 4 erinnert. Auch hier sinkt die Lichtintensität infolge Kontaktes zwischen Körper 5 und Zylinder 21. Wird der Körper mit Hilfe einer Schiene 33 entlang der Zylinderoberfläche bewegt (dargestellt durch Doppelpfeil 35), können wieder verschiedene Kontaktbereiche 10 zwischen Körper 5 und Zylinder 21 zu verschiedenen Zeitpunkten überstrichen werden.
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In den Figuren wurde eine Vielzahl von Vorrichtungen gezeigt, bei der eine Bestimmung der Berührungsfläche 9 mit Hilfe optischer Methoden vorgenommen wurde. Wird dieses Unterfangen mit Hilfe von Duckfolie vorgenommen (Drucksensor in Folienform), tritt die Druckfolie an die Stelle der Oberfläche des Körpers 5 beziehungsweise der Walze 25, die den Zylinder 21 berührt. Einer zum Teil für die optischen Methoden vorteilhaften Folie 3 bedarf es dazu in der Regel nicht. Auch bedarf es in diesem Zusammenhang keiner Beschreibung eines Strahlenganges oder Ähnlichem. Daher brauchen an dieser Stelle keine zusätzlichen Figuren beschrieben zu werden, die anstelle der beschriebenen Oberfläche des Körpers 5 oder der Walze 25 eine Druckfolie zeigen.
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In 11 sind zwei Farbwerke 36 und 38 einer Zentralzylinderflexodruckmaschine mit einem Zentralzylinder 40 grob skizziert.
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Bei diesen Farb- oder Druckwerken wird gezeigt, wie ebenfalls erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen können. Bei einer Zentralzylinderflexodruckmaschine der gezeigten Art wird eine Bedruckstoffbahn 39 einem Zentralzylinder 40 zugeführt und dort mit Hilfe einer Anlegewalze 41 angedrückt. Der Bedruckstoff 39 wird durch die Drehung des Gegendruckzylinders durch Walzenspalte 42 transportiert, die der Gegendruckzylinder 40 mit den Druckplattenzylindern 21 (im Flexodruck Formzylinder genannt) ausprägt. In diesen Walzenspalten wird er 39 mit der Farbe des jeweiligen Druckwerkes bedruckt, so dass ein mehrfarbiges Druckwerk entsteht. Es gibt mittlerweile Zentralzylinderflexodruckmaschinen, die eine zweistellige Anzahl solcher Farbwerke 36, 38 aufweisen. Die Drehrichtung der Zylinder 21, 40 und 37 ist durch die Pfeile A, B und C angedeutet.
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Der Druck beim Flexodruckverfahren erfolgt hierbei durch die erhabenen Bestandteile sogenannter Klischees 45 – also flexibler Druckformen – die oft als Rasterpunkte 2 ausgestaltet sind. Die Klischees werden oft durch sogenannte Rasterwalzen 37 – also auch Druckwerkswalzen im Sinne dieser Druckschrift – eingefärbt.
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Weitere Elemente der Druckwerke wie Rakelkammern oder Walzenböcke zum Anstellen der Zylinder und Walze 40, 21, 37 sind in 11 nicht dargestellt.
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In 11 ist der Gegendruckzylinder 40 mit einem transparenten Körper 5 und einer Kamera 8 ausgestattet. Der transparente Körper 5 bildet quasi ein Fenster in der Mantelfläche des Gegendruckzylinders 40 (der Gegendruckzylinder ist also teilweise transparent). Die Kamera 8 wird von dem Gegendruckzylinder mitgedreht und bleibt auf diese Weise während der Drehung des Gegendruckzylinders 40 in einer Position, in der sie 8 diffuse Strahlung 13, die aus dem Körper 5 dringt, aufnehmen kann. Das Funktionsprinzip der Messvorrichtung 47 aus Kamera 8 und Körper 5 in 11 entspricht dem Funktionsprinzip, das anhand der 3 sowie 5 bis 7 bereits erläutert wurde:
An zumindest einem stirnseitigen Ende des Gegendruckzylinders 40 wird von Strahlungsquellen 4 Strahlung in den transparenten Körper 5 emittiert (z. B. in 6 gezeigt). Diese unterliegt einer Totalreflexion an den Oberflächen des Köpers 5, die geschwächt wird, wenn Berührungen zwischen Teilen des Klischees 45 und dem Köper 5 zustande kommen. Diese Berührungen können auch durch eine Folie 3 vermittelt werden. Die Bedruckstoffbahn 39 kann die Rolle der Folie 3 einnehmen. Vorteilhaft ist es, zwischen Folie 3 respektive Bedruckstoffbahn 39 und Körper 5 Separatoren 11 vorzusehen.
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Wenn beim Inbetriebnehmen der Druckmaschine die Druckplattenzylinder 21 unter Verwendung der Messvorrichtung 47 des Gegendruckzylinders 40 neu angestellt werden (erstmalige Einstellung der Relativposition zwischen diesen beiden Druckwerkszylindern 40, 21) und der Gegendruckzylinder 40 bei diesem Prozess Bedruckstoff 39 transportiert, dürfte die Produktion von Makulatur nicht zu vermeiden sein.
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Jedoch ist es möglich, dass die Messvorrichtung 47 während einer Drehung des Gegendruckzylinders Daten zu der Berührung des Gegendruckzylinders 40 mit mehreren oder gar allen Druckplattenzylindern 21 gewinnt. Damit können die Relativpositionen deutlich schneller optimiert werden als bei Anstellverfahren, die die Optimierung der Relativpositionen bei Druckbeginn Farbwerk 36, 38 für Farbwerk vornehmen. Ein weiterer Vorteil des soeben geschilderten Verfahrens ist, dass es ohne zweite Werte im Sinne dieser Druckschrift auskommen kann. Des Weiteren erscheint eine andauernde dynamische Überwachung der Berührungsfläche 9 während des Druckbetriebes in der geschilderten Weise besonders vorteilhaft realisierbar.
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Eine weitere Messvorrichtung 48, die in 11 gezeigt wird, besteht aus einem Zylinder 25, der analog zu dem Zylinder 25 in den 5 bis 7 aufgebaut ist. Er 25 verfügt über eine Anstellvorrichtung 43, die an dem Anlenkpunkt 44 ortsfest beispielsweise am Maschinengestell angelenkt ist. Der Zylinder 25 kann an die Druckwerkszylinder 21 und 37 der Farbwerke 36 und 38 angestellt werden und so die Berührungsfläche 9 (erste Werte) messen.
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In 12 ist ein Druckplattenzylinder 21 gezeigt, wie er oft bei der Ausführung des Flexodruckverfahrens Verwendung findet. Er 21 trägt ein flexibles Klischee 45. Zusätzlich ist der in 12 dargestellte Zylinder 21 mit zwei Drucksensoren 46 ausgestattet, die sich in der Nähe der stirnseitigen Enden des Zylinders 21 befinden. Diese Drucksensoren 46 können den Anstelldruck im Walzenspalt 42 ermitteln und damit zweite Werte im Sinne dieser Druckschrift ermitteln.
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Diese können unter anderem folgendermaßen verwendet werden:
Mit der in 11 gezeigten Messvorrichtung 48 werden erste Werte gewonnen, indem die transparente Walze 25 mit der Anstellvorrichtung 43 gegen den im Farbwerk 38 befindlichen Druckplattenzylinder 21 angestellt wird.
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Zu den optimierten ersten Werten zur Größe der Berührungsfläche 9 zwischen den Zylindern 21 und 25 werden mit den Drucksensoren 46 zweite (Anpressdruck-)Werte gemessen.
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Diese werden in der Regel gespeichert. Sie geben wieder, bei welchen Druckverhältnissen (zweite Werte) an beiden Enden des Walzenspaltes eine optimale Flächendeckung bestand, die mit Hilfe der transparenten Walze festgestellt wurde. Vor Druckbeginn wird dann der Druckplattenzylinder 21 gegen den Gegendruckzylinder 40 angestellt. In erster Näherung ist davon auszugehen, dass bei den gleichen Anspressdruckwerten im Walzenspalt 42 (zweite Werte) auch dieselbe optimierte Flächendeckung zustande kommt, so dass ein Andruck bei denselben Anspressdruckwerten vorgenommen werden kann. Vorteilhafterweise wird man jedoch im Laufe der Zeit Korrekturfaktoren für den Anspressdruck einführen, die berücksichtigen, dass die Zylinder 25 und 40 unterschiedliche Durchmesser haben und dass der Bedruckstoff 39 eine gewisse Elastizität aufweist.
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Im Prinzip ist mit dem soeben geschilderten Verfahren ein makulaturfreier Erstandruck möglich. Des Weiteren ist es möglich, die Änderung der Flächendeckung mit dem Zylinder 25 von Zeit zu Zeit zu überprüfen, wobei die Verschmutzung desselben 25 mit Farbe natürlich zu berücksichtigen ist.
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Statt die Drucksensoren 46 bei der Ausführung des geschilderten Verfahrens an dem Druckplattenzylinder 21 anzubringen, können diese 46 auch sowohl am Gegendruckzylinder 40 als auch am transparenten Zylinder 25 angebracht werden. Dies gilt auch für andere Mittel, mit denen zweite Werte im Sinne dieser Anmeldung gewonnen werden können.
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Wie bereits geschildert, können zweite Werte im Sinne der vorliegenden Druckschrift auch durch Positionsgeber, die die Position des jeweiligen Zylinders in seiner Anstellvorrichtung 43 wiedergeben, gewonnen werden.
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Insbesondere beim Einsatz von Linearmotoren kann auch die Anstellkraft gemessen werden. Da die Zylinder von stirnseitigen Lagern gehalten werden und diese in der Regel jeweils über eine Anstellvorrichtung verfügen, ist es vorteilhaft, zumindest zwei zweite Werte zu der Anstellsituation an jeweils einem stirnseitigen Ende des Zylinders zu erheben.
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Das anhand der Messvorrichtung 48 zuletzt geschilderte Verfahren, das auch zweite Werte verwendet, ist auch dann vorteilhaft, wenn die ersten Werte mit einem externen Reck 22 gewonnen werden.
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Die 13 und 14 verdeutlichen noch einmal die Gewinnung erster und zweiter Messwerte. In 13 ist eine Messwalze 49 gezeigt, die ebenfalls über Drucksensoren 46 zur Gewinnung zweiter Werte verfügt. Die hier gezeigten Drucksensoren überstreichen einen rechteckigen Messbereich. Es ist zweckmässig, wenn dieser Drucksensoren einen gewissen Druckanstieg kontinuierlich messen können, so dass genau zuzuordnen ist, bei welchen Drücken an beiden stirnseitigen Enden der Walze 49 sich welche erste Werte ergeben haben.
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In dem in axialer Richtung der Walze mittleren Bereich befindet sich der Messbereich 50 für die ersten Messwerte. Es ist zweckmäßig ihn 50 in Teilbereiche 51 zu unterteilen.
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Wird dieser Messbereich 50 durch eine Druckfolie dargestellt, ergibt sich die Größe der Teilbereiche 51 oft durch die Auflösung der Druckfolie (Auflösung = in welchen Flächeneinheiten kann Druck gemessen werden). Bei vielen dieser Folien ist es lediglich möglich, binäre Angaben zu dem herrschenden Druck zu machen (ist eine gewisser Druckschwellwert überschritten oder nicht). Auch der Einsatz einer solchen Folie kann jedoch ausreichend sein.
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Es ist auch möglich, den Messbereich 50 der Messwalze 49 im Wesentlichen so zu gestalten, wie die vorerwähnten Licht leitenden Körper 5 oder wie die transparente Walze 25. Auch in diesem Fall können Teilbereiche 51 des Messbereiches 50 gebildet werden. Dies kann unter anderem geschehen, indem die Kamera 8, die aus dem Lichtleiter 5 oder der transparenten Walze 25 austretende Strahlung den Teilbereichen zuordnet. Zu diesem Zweck kann die Kamera 8 unter anderem aus einem Diodenarray bestehen, das sehr nahe an dem Lichtleiter angebracht ist.
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14 zeigt eine Aneinanderreichung von Messwerten der Messwalze 49, die sich in einem Zeitraum T ergibt, während die Messwalze 49 gegen eine Klischeewalze 21 angestellt wird.
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In dem dargestellten Zeitraum T beginnt gerade das Klischee 45 an der Messwalze abzurollen. Der Kontaktbereich, das heißt der Gesamtbereich, in dem Kontakt zwischen der Messwalze und dem Klischee möglich ist, ist – aus darstellerischen Gründen – durch die Rechtecke 45', 45'' und 45''' skizziert.
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Zu Beginn des Zeitraumes T (oben) ist überhaupt noch kein Kontakt (Rechteck 45') vorhanden und es werden keine ersten Messwerte in den Teilbereichen 51 des Messbereichs 50 ermittelt. Lediglich die Drucksensoren 46, die über Messfühler verfügen, die über der Oberfläche der Walze 49 erhaben sind, stehen bereits in Kontakt mit der Klischeewalze 21 und liefern jeweils einen Messwert 46' (Die zu einem Zeitpunkt aufgenommenen Messwerte der beiden Sensoren 46 werden sich oft unterschieden. Zur Einstellung einer optimierten Walzenposition kann die Einstellung auf unterschiedliche Messwerte an den beiden stirnseitigen Enden sogar notwendig sein). Nach einer weiteren Walzenumdrehung hat sich in Folge weiterer Anstellung der Walzen 21, 49 gegeneinander in einem Teilbereich 51 des Messbereiches 50, der innerhalb der möglichen Kontaktfläche 49'' liegt, eine Berührungsfläche 9 ausgebildet.
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Diese 9 ist als schwarzes Quadrat in einem Teilbereich 51 dargestellt. Auf diese Weise wird klar gemacht, dass in diesem Teilbereich eine Berührung der Zylinder 21, 49 mit einer gewissen Intensität stattgefunden hat. Werden zur Ermittlung der zweiten Werte z. B. einfache Druckfolien verwendet, so ist die dazugehörige Aussage, eine Berührung mit einem gewissen Mindestdruck hat in einem bestimmten Teilbereich stattgefunden.
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Zu dem Zeitpunkt der Aufnahme der Berührungsfläche 9 melden die Drucksensoren 46 auch veränderte zweite Druckwerte 46'', die charakteristisch für die zu diesem Zeitpunkte eingestellte Relativposition der Walzen 21, 49 zueinander sind. Die vorgenannten ersten und zweiten 46'' Werte bilden damit ein Wertepaar, das die Flächendeckung eines Drucks bei einer gewissen Relativposition der Walzen zueinander charakterisieren kann.
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Nach einer weiteren Walzenumdrehung – und der dazugehörigen weiteren Anstellung der Walzen 21, 49 gegeneinander – haben sich innerhalb der möglichen Kontaktfläche 45''' bereits vier Berührungsflächen 9 ausgebildet.
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Wie bereits erwähnt, ist es u. a. möglich, die optimierte Walzenposition zu ermitteln, indem die Walzen 21, 49 gegeneinander angestellt werden,
- – bis eine Sollfläche (z. B. Teilbereiche 51 der Messfläche 50, die Kontakt melden) erreicht ist und/oder
- – bis die Kontaktflächen 9 einen gewissen Anteil an dem möglichen Kontaktbereich ausmacht und/oder
- – bis die Kontaktfläche 9 in ihrer Ausdehnung und Gestalt einem Sollbild entspricht und/oder
- – bis der Zuwachs an Kontaktfläche 9, der sich bei weiterer Anstellung der Walzen gegeneinander ergibt, ein Sättigungsverhalten zeigt oder ein bestimmtes (oft empirisch oder analytisch ermitteltes) Verhalten zeigt, das eine baldige Sättigung erwarten lässt („Kurvenverlauf”).
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Insbesondere die in dem letzten vorstehenden Spiegelstrich aufgeführte Alternative lässt sich besonders gut mit den in dieser Druckschrift offenbarten optischen Verfahren umsetzen. Hier kann der Verlauf der von der Kamera
8 aufgezeichneten Lichtintensität als Funktion der zweiten Werte wie Walzenanstellung oder Druck im Druckspalt (zu dem die Sensoren
46 aussagekräftige Werte liefern) aufgezeichnet werden. Hierbei kann der Lichtintensitätsverlauf im gesamten Messbereich für die ersten Messwerte und/oder der Lichtintensitätsverlauf in einem möglichen Kontaktbereich
19 und/oder der Lichtintensitätsverlauf in Teilbereichen
51 dem Auffinden der optimierten Relativposition zugrunde gelegt werden.
| Bezugszeichenliste |
| 1 | Druckformträger |
| 2 | Rasterpunkt |
| 3 | Folie |
| 4 | Quelle elektromagnetischer Strahlung (z. B. von Licht) |
| 5 | Transparenter Körper/Lichtleiter |
| 6 | Wellenfeld (in der Regel elektromagnetische Wellen) |
| 7 | Totalreflektierende Oberfläche des Körpers 5 |
| 8 | Kamera |
| 9 | Berührungsfläche |
| 10 | Kontaktbereich |
| 11 | Separatoren |
| 12 | Pfeil in „Pressrichtung” des Rasterpunktes 2 in Fig. 2 |
| 13 | Diffuse Strahlung (Rückstreuung) |
| 14 | Messbereich der Kamera 8 |
| 15 | Zacken des Körpers 5 |
| 16 | Strahlung |
| 17 | Totalreflektierende Oberfläche des Körpers 5 (Fig. 3) |
| 18 | Walzenbock |
| 19, 19' | Walzenlagerung transparente Walze 25 |
| 20 | Walzenlagerung Druckplattenzylinder 21 |
| 21 | Druckplattenzylinder |
| 22 | Reck |
| 23 | Grundgestell des Recks |
| 24 | Träger der Strahlungsquellen |
| 25 | Transparente Walze |
| 26 | Pfeil in Bewegungsrichtung des Walzenbocks 18 |
| 27 | Pfeil in Drehrichtung der Walze 21 |
| 28 | Pfeil in Drehrichtung der Walze 25 |
| 29 | Pfeil in Blickrichtung der Figur 6 |
| 30 | Pfeil in Blickrichtung der Figur 7 |
| 31 | Pfeil in Drehrichtung der Walze |
| 32 | Pfeil in Bewegungsrichtung des Körpers 5 |
| 33 | Schiene |
| 34 | Lagerarm |
| 35 | Doppelpfeil Fig. 10 |
| 36 | Druckwerk/Farbwerk |
| 37 | Rasterwalze |
| 38 | Druckwerk/Farbwerk |
| 39 | Bedruckstoffbahn |
| 40 | Walzenspalt |
| 41 | Anlegewalze |
| 42 | Walzenspalt |
| 43 | Anstellvorrichtung |
| 44 | Anlenkpunkt der Anstellvorrichtung |
| 45 | Klischee |
| 46 | Drucksensor zur Ermittlung zweiter Werte |
| 47 | Messvorrichtung |
| 48 | Messvorrichtung |
| 49 | Messwalze |
| 50 | Messbereich für erste Werte |
| 51 | Teilbereiche des Messbereiches 50 für erste Werte |
| 52 | |
| A, B, C | Pfeil in Bewegungsrichtung eines Zylinders |
| α | Spitzer Winkel, zur Totalreflexion geeignet |
| β | Stumpfer Winkel, Strahlung durchdringt Oberfläche 7 |
| γ | Eintrittswinkel der Strahlung in den Körper 5 |
| t | Zeit |
| T | Zeitraum |
| 45', 45'', 45''' | Möglicher Kontaktbereich Messwalze/Klischee |
| 46', 46'', 46''' | Messwerte der Drucksensoren 46 |
| 50' | Zeitliche Aneinanderreichung der Messwerte 51' |
| 51' | Messwerte in den Teilbereichen |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1249346 A1 [0003, 0013]
- EP 1916102 A1 [0004]
- EP 0867281 A1 [0005]
