DE102022101296B3

DE102022101296B3 - Verfahren zum Bearbeiten von Einzelnutzen auf einer Materialbahn

Info

Publication number: DE102022101296B3
Application number: DE102022101296.4A
Authority: DE
Inventors: Ronny Walther; Franz Höcherl
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2022-01-20
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2023-05-04
Anticipated expiration: 2042-01-21
Also published as: EP4224151A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Einzelnutzen (16) auf einer Materialbahn (14) in einer Bearbeitungsposition (38) einer Bearbeitungsstation (37), bei dem die Materialbahn (14) mehrere in Bahnerstreckungsrichtung hintereinander gereihte Einzelnutzen (16) mit zumindest einer Information (18) aufweist, wobei jedem Einzelnutzen (16) eine Positionsmarke (17, 19) zugeordnet ist oder zwischen zwei Einzelnutzen (16), denen jeweils eine Positionsmarke (17, 19) zugeordnet ist, ein oder mehrere Einzelnutzen (16) ohne Positionsmarken (17, 19) vorgesehen sind, wobei die erste Positionsmarke (17) durch einen der Materialbahn (14) zugeordneten zumindest einen Sensor (22) einer Wegmesseinrichtung (21) erfasst wird und beim Erfassen dieser Positionsmarke (17) eine Messung zur Erfassung der Länge der Materialbahn (14) mit einer Wegmesseinrichtung (21) gestartet wird, beim Erfassen der nachfolgenden zweiten Positionsmarke (19) mit dem zumindest einen Sensor (22) ein Signal an die Wegmesseinrichtung (24) ausgegeben wird und durch die Wegmesseinrichtung (24) die tatsächlich durchlaufene Länge der Materialbahn (14) zwischen der ersten und der zweiten Positionsmarke (17, 19) erfasst wird und vor der Bearbeitung des Einzelnutzens (16) in der Bearbeitungsstation (35) eine Längenkompensation durchgeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Einzelnutzen auf einer Materialbahn in einer Bearbeitungsposition in zumindest einer Bearbeitungsstation.
Zur Herstellung von mehrlagigen Sicherheitsdokumenten, bei welchen die Schichten zu einem Dokument verklebt, verschweißt oder laminiert werden, sind mehrere Bearbeitungsschritte zum Aufbringen von zumindest einer Information und/oder zumindest einem Sicherheitselement auf die einzelne Schicht oder auf mehrere Schichten erforderlich. Dabei werden bevorzugt Endlosmaterialbahnen eingesetzt, auf welchen aufeinanderfolgend mehrere Einzelnutzen vorgesehen sind. Dadurch kann eine rationelle Fertigung ermöglicht sein. Die Einzelnutzen des Bahnmaterials werden in einer Bearbeitungsposition in der Bearbeitungsstation positioniert, um darauffolgend einen Bearbeitungsschritt, wie beispielsweise ein Bedrucken, ein Prägen oder dergleichen auszuführen. Die Positionierung der Einzelnutzen in der Bearbeitungsposition erfolgt über Positionsmarken, wobei zumeist zwischen zwei Passermarken eine Vielzahl von Einzelnutzen vorgesehen ist. Aufgrund äußerer Einflüsse, wie beispielsweise Wärme, kann sich die Länge der Materialbahn ändern und dadurch eine Positionierung des Einzelnutzens in der Bearbeitungsposition der Bearbeitungsstation nicht mehr exakt angesteuert werden. Folglich kann es zu einem Ausschuss von einzelnen Einzelnutzen kommen, sofern die Bearbeitung nicht exakt durchgeführt wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bearbeiten von Einzelnutzen auf einer Materialbahn in einer Bearbeitungsposition einer Bearbeitungsstation vorzuschlagen, wodurch eine erhöhte Präzision und eine Verringerung einer Ausschussquote ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Bearbeiten von Einzelnutzen auf einer Materialbahn in einer Bearbeitungsposition einer Bearbeitungsstation gelöst, bei welcher die Materialbahn mehrere in Bahnerstreckungsrichtung hintereinander gereihte Einzelnutzen mit jeweils zumindest einer Information aufweist, wobei jedem Einzelnutzen eine Positionsmarke zugeordnet ist oder zwischen zwei jeweils dem Einzelnutzen zugeordneten Positionsmarken ein oder mehrere Einzelnutzen ohne Positionsmarken vorgesehen sind, bei dem ein Abstand zwischen zwei Positionsmarken auf der Materialbahn, der bei der Herstellung der Positionsmarken auf die Materialbahn zugrunde gelegt ist oder bei einer Referenzmessung erfasst wird, als Sollwert in einer Datenverarbeitungseinrichtung abgespeichert wird, bei dem eine Verfahrbewegung der Materialbahn in Transportrichtung mit einem Antriebsmotor durch eine Steuerung, die mit der Datenverarbeitungseinrichtung kommuniziert, angesteuert wird. Zur Erfassung einer Länge zwischen zwei Positionsmarken wird eine Messvorrichtung eingesetzt, welche zumindest einen Sensor zur Erfassung der Positionsmarken und zumindest eine Wegmesseinrichtung umfasst, welche mit der Datenverarbeitungseinrichtung kommunizieren, wobei die erste Positionsmarke durch einen der Materialbahn zugeordneten Sensor erfasst und durch die Wegmesseinrichtung ein Startwert gesetzt wird, beim Erfassen der nachfolgenden zweiten Positionsmarke mit dem Sensor oder einem weiteren Sensor ein Signal an die Wegmesseinrichtung ausgegeben und ein Endwert gesetzt wird und durch die Differenz zwischen dem Endwert und dem Startwert in der Datenverarbeitungseinrichtung die tatsächliche Länge der Materialbahn zwischen der ersten und der zweiten Positionsmarke ermittelt wird und bei dem die durch die Messvorrichtung erfasste Länge der Materialbahn mit dem in der Datenverarbeitungseinrichtung abgespeicherten Sollwert verglichen und darauffolgend bei einer Abweichung zwischen der erfassten Länge und dem Sollwert eine Längenänderung ermittelt und für die Bearbeitung der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen oder des Einzelnutzens in der Bearbeitungsstation eine Längenkompensation eines in der Datenverarbeitungseinrichtung abgespeicherten Referenzwerts der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen oder des Einzelnutzens durchgeführt wird. Dieses Verfahren ermöglicht, dass Längenänderungen in der Materialbahn während der Bearbeitung von Einzelnutzen auf der Materialbahn erfasst werden können, so dass durch die Längenkompensation eine präzisierte Bearbeitung und/oder eine präzisierte Positionierung des Einzelnutzens oder der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen in der Bearbeitungsstation erfolgen kann. Dadurch kann eine Erhöhung in der Qualität, insbesondere einer Personalisierungsqualität von Materialbahnen, zur Herstellung von Sicherheitsdokumenten als auch eine Verringerung einer Ausschussquote erzielt werden.
Bei dem abgespeicherten Sollwert für die Länge der Materialbahn zwischen zwei Positionsmarken kann es sich um einen Wert bzw. Maß, beispielsweise in µm, handeln, der für die Herstellung der zwei Positionsmarken auf der Materialbahn zugrunde gelegt wird. Des Weiteren kann es sich um einen Wert handeln, der nach der Herstellung der Positionsmarken auf der Materialbahn durch eine Messung erfasst wird, wobei vorzugsweise bei dieser Messung eine vorgegebene Bahnspannung und eine vorgegebene Umgebungstemperatur als Basis zur Durchführung der Messung zugrunde gelegt wird.
Es versteht sich, dass die Datenverarbeitungseinrichtung auch eine Steuerung umfasst oder mit einer Steuerung verbunden ist, um die Verfahrbewegung der Materialbahn und die Messvorrichtung anzusteuern sowie Daten und Informationen abzufragen, auszutauschen und/oder auszuwerten. Dies erfolgt, um zumindest eine Längenmessung der Materialbahn zwischen zwei Positionsmarken durchzuführen.
Der Startwert und der Endwert können ein Signal sein, welches von dem zumindest einen Sensor ausgegeben und an die Wegmesseinrichtung weitergeleitet wird. Zwischen dem Startwert und dem Endwert wird durch die Wegmesseinrichtung eine Verfahrstrecke der Materialbahn erfasst und diese Daten werden ausgewertet oder an die Datenverarbeitungseinrichtung weitergeleitet, um daraus einen Istwert für die erfasste Länge der Materialbahn zwischen den zwei Positionsmarken zu ermitteln.
Für den Einzelnutzen und/oder die zumindest eine Information auf dem Einzelnutzen sind jeweils Referenzwerte in einer Datenbank der Datenverarbeitungseinrichtung abgespeichert. Der Referenzwert der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen kann beispielsweise eine personalisierte Information sein. Hierbei kann es sich um ein Bild des Dokumenteninhabers handeln, welches als Quelldatei in der Datenbank abgespeichert ist. Der Referenzwert des Einzelnutzens kann beispielsweise die in einer Datei abgespeicherte und vorgegebene Abmessung des Formats zur Herstellung des Einzelnutzens auf der Materialbahn sein.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass bei der Bearbeitung des Einzelnutzens in der Bearbeitungsstation der für die Bearbeitung zugrundeliegende Sollwert durch die Längenänderung korrigiert und als angepasster Sollwert zugrunde gelegt wird. Somit kann sowohl für die zumindest eine Information auf dem Einzelnutzen als auch für den Einzelnutzen selbst in Abhängigkeit der Längenänderung der Materialbahn eine Korrektur der abgespeicherten Sollwerte erfolgen, so dass produktionsabhängige Änderungen, die auf die Materialbahn Einfluss haben, berücksichtigt und ausgeglichen werden. Sofern beispielsweise auf die zumindest eine Information in dem Einzelnutzen der Materialbahn ein Druckbild aufgebracht werden soll, ist in der Bearbeitungsstation ein Sollwert für das Druckbild abgespeichert. Sollten keine Einwirkungen auf die Materialbahn gegeben sein, entspricht der Sollwert der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen oder des Einzelnutzens dem Istwert. Sofern jedoch eine Längenänderung beispielsweise eine Dehnung, erfasst wird, ist der Istwert der zumindest einen Information oder des zumindest einen Einzelnutzens größer als der abgespeicherte Sollwert. Durch die Längenkompensation aufgrund der erfassten Längenänderung kann der abgespeicherte Sollwert um die Längenänderung korrigiert werden, so dass daraufhin ein Druckbild präzise auf die zumindest eine Information oder den Einzelnutzen erfolgen kann.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei dem Bearbeiten der Materialbahn, bei welcher jedem Einzelnutzen eine Positionsmarke zugeordnet ist, die Positionierung des Einzelnutzens in der Bearbeitungsposition der Bearbeitungsstation durch die Abfrage der Positionsmarke mittels einer Abfrageeinrichtung in der Bearbeitungsstation durchgeführt wird und darauf eine exakte Positionierung des Einzelnutzens in der Bearbeitungsstation ermöglicht wird. Darauffolgend wird vor der Bearbeitung der zumindest einen Information auf den Einzelnutzen oder des Einzelnutzens der Sollwert zwischen zwei Positionsmarken für die nachfolgende Bearbeitung durch die Längenkompensation korrigiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwar eine exakte Positionierung des jeweiligen Einzelnutzens in der Bearbeitungsposition ermöglicht, da jedem Einzelnutzen eine Positionsmarke zugeordnet ist. Jedoch kann durch die Erfassung der Längenänderung des Weiteren die Qualität in der Bearbeitung erhöht werden, da die zumindest eine Information auf dem Einzelnutzen oder der Einzelnutzen einen Istwert aufweist, der von einem Sollwert abweicht. Diese Abweichung wird durch die Längenkompensation korrigiert.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens ist für eine Materialbahn vorgesehen, bei welcher zwischen zwei jeweils dem Einzelnutzen zugeordneten Positionsmarken ein oder mehrere Einzelnutzen vorgesehen sind, dass die Position der Einzelnutzen zwischen zwei Positionsmarken aus der erfassten Längenänderung zwischen den zwei Positionsmarken ermittelt und mit dem abgespeicherten Sollwert von zwei aufeinanderfolgenden Positionsmarken verglichen wird und bei einer Längenänderung entsprechend der Anzahl der Einzelnutzen zwischen den zwei Positionsmarken aufgeteilt wird, um daraufhin die Verfahrbewegung in Transportrichtung für jeden Einzelnutzen aufeinanderfolgend anzusteuern. Dadurch kann jeweils eine exakte Positionierung des Einzelnutzens trotz einer erfassten Längenänderung in die Bearbeitungsposition der Bearbeitungsstation erfolgen. Darüber hinaus kann durch die erfasste Längenänderung gleichzeitig eine Längenkompensation bezüglich der abgespeicherten Sollwerte für die nachfolgende Bearbeitung erfolgen, so dass diese an die erfassten Istwerte der zumindest einen Information
oder des Einzelnutzens angepasst werden.
Die erfasste Längenänderung zwischen zwei Positionsmarken auf dem Bahnmaterial können sowohl eine Dehnung als auch eine Verkürzung sein. Zumeist wird eine Dehnung erfasst werden. Die Änderungen in der Länge der Materialbahn können insbesondere durch Temperaturschwankungen, durch Spannungseinflüsse und/oder Spannungsschwankungen auf die Materialbahn erfolgen.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass vor jeder Bearbeitungsposition in der Bearbeitungsstation die Messung zur Erfassung der Länge der Materialbahn mit der Messvorrichtung durchgeführt und bei Abweichung zwischen der erfassten Länge und dem Sollwert eine Längenänderung erfasst wird und darauffolgend durch die Verfahrbewegung der Einzelnutzen in die Bearbeitungsposition der Bearbeitungsstation eine exakte Positionierung angesteuert werden kann. Dadurch kann unabhängig von verschiedenen Arbeitsbedingungen und Temperaturen eine präzise Positionierung und/oder Bearbeitung in der jeweiligen Bearbeitungsstation erfolgen.
Jeder Bearbeitungsstation ist bevorzugt ein Antriebsmotor zur Ansteuerung der Verfahrbewegung der Materialbahn zugeordnet, wobei vorzugsweise der Antriebsmotor der Bearbeitungsstation nachgeschalten wird, so dass die Materialbahn auf Zug durch die Bearbeitungsstation verfahren wird. Dadurch kann ein einfacher Aufbau und ein einfaches Anfahren einer exakten Bearbeitungsposition für den jeweiligen Einzelnutzen der Materialbahn ermöglicht sein. Bevorzugt wird ein schlupffreier Antrieb für die Verfahrbewegung der Materialbahn eingesetzt.
Bei dem Verfahren ist bevorzugt vorgesehen, dass vor jeder Bearbeitungsstation der zumindest eine Sensor der Messvorrichtung in einem Abstand positioniert wird, so dass die zweite Positionsmarke erfasst wird, bevor die erste Positionsmarke die Bearbeitungsposition in der Bearbeitungsmaschine erreicht hat. Dadurch wird ermöglicht, dass durch eine darauffolgende Verfahrbewegung in Abhängigkeit der erfassten Längenänderung unter Berücksichtigung einer Längenkompensation das exakte Anfahren der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen oder des Einzelnutzens in die Bearbeitungsposition ermöglicht wird.
Zur Erfassung der tatsächlichen Länge der Materialbahn zwischen zwei Positionsmarken ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Drehgeber oder ein Inkrementalgeber eingesetzt wird, der vorzugsweise mit dem Antriebsmotor, insbesondere der Antriebswelle des Antriebsmotors gekoppelt ist. Dadurch kann eine exakte Erfassung in einfacher Weise ermöglicht sein. Alternativ kann auch eine Abfrage über die Anzahl der Umdrehungen des Antriebsmotors zur Erfassung der Länge unter Berücksichtigung des Durchmessers der mit dem Antriebsmotor angetriebenen Antriebsrolle zum Verfahren der Materialbahn durchgeführt werden.
Vorteilhafterweise ist zwischen zwei aufeinanderfolgende Bearbeitungsstationen, welche von derselben Materialbahn durchlaufen werden, ein Puffer vorgesehen. Dadurch kann für jede Bearbeitungsstation unabhängig eine Längenänderung der Materialbahn erfasst werden.
Dieses Verfahren zur Bearbeitung der Materialbahn kann beispielsweise in einer Bearbeitungsstation vorgesehen sein, in welcher die zumindest eine Information auf dem Einzelnutzen oder ein Einzelnutzen bedruckt wird und eine Korrektur eines Referenzwertes für das aufzubringende Druckbild in Abhängigkeit der Längenänderung durchgeführt wird, bevor die Bedruckung angesteuert wird.
Des Weiteren kann in der Bearbeitungsstation eine Inspektion bzw. eine Überprüfung der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen oder des Einzelnutzens durchgeführt werden, wobei die abgespeicherten Referenzwerte der zu prüfenden Information oder des Einzelnutzens um die Längenänderung korrigiert werden, so dass der korrigierte und abgespeicherte Referenzwert mit den Istwerten der zumindest einen Information auf dem Einzelnutzen oder des Einzelnutzens aufgrund der Längenveränderung verglichen werden.
Vorteilhafterweise kann in einer weiteren Bearbeitungsstation eine Markierung auf die zumindest eine Information des Einzelnutzens oder den Einzelnutzen aufgebracht werden, wobei die Markierung bevorzugt dann aufgebracht wird, sofern durch die vorausgegangene Inspektion festgestellt wird, dass die auf den Einzelnutzen aufgebrachten Bearbeitungsschritte außerhalb eines Grenzbereiches eines vorgegebenen Referenzwertes liegen. Durch eine solche Markierung wird der Einzelnutzen als Ausschuss gekennzeichnet, wobei auch diese Markierung unter Berücksichtigung der Längenkompensation auf den Einzelnutzen exakt aufgebracht wird.
Die Materialbahn, auf welcher zumindest eine Information auf einem Einzelnutzen aufgebracht ist und mehrere Einzelnutzen aufeinanderfolgend vorgesehen sind, wird bevorzugt als eine Endlosmaterialbahn auf einer Rolle bereitgestellt. Nach dem Durchlaufen der durch mindestens einen Bearbeitungsstation kann die Endlosmaterialbahn wieder auf eine Rolle gespeichert werden oder einer Weiterverarbeitungsstation zugeführt werden.
Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt werden. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht von oben auf eine Materialbahn mit Einzelnutzen und Positionsmarken,
2 eine schematische Ansicht auf eine alternative Ausführungsform der Materialbahn zu 1,
3 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Messvorrichtung in einer Bearbeitungsstation zu Beginn einer Messung der Materialbahn für eine Längenkompensation, und
4 eine schematisch vereinfachte Darstellung der Messvorrichtung in der Bearbeitungsstation gemäß 1 am Ende einer durchgeführten Messung zur Erfassung der tatsächlichen Länge der Materialbahn.

In 1 ist eine schematische Ansicht auf eine Materialbahn 14 dargestellt. Diese Materialbahn 14 weist mehrere in Reihe aufeinanderfolgende Einzelnutzen 16 auf. Alternativ kann auch eine Bahnbreite der Materialbahn 14 gewählt werden, bei der zwei oder mehrere Einzelnutzen 16 nebeneinander und eine Vielzahl von Einzelnutzen 16 hintereinander positioniert sind.
In und/oder auf jedem Einzelnutzen 16 ist zumindest eine Information 18 vorgesehen. Bei dieser zumindest einen Information 18 kann es sich um aufgedruckte Elemente, wie beispielsweise eine Linie oder ein Rahmen oder ein Symbol oder dergleichen, handeln. Des Weiteren kann die zumindest eine Information 18 ein Sicherheitselement darstellen. Hierbei kann es sich um ein in die Materialbahn 14 eingebrachtes und/oder auf die Materialbahn 14 aufgebrachtes Sicherheitselement handeln. Diese Sicherheitselemente können für das menschliche Auge sichtbar oder unsichtbar sein. Insbesondere ist vorgesehen, dass diese Materialbahn 14 ein oder mehrere Sicherheitselemente umfasst, die in nachfolgenden Bearbeitungsschritten beispielsweise bedruckt werden, insbesondere durch einen Inkjet-Digitaldruck. Dadurch kann eine Personalisierung des jeweiligen Einzelnutzens 16 erfolgen, der in einem späteren Arbeitsschritt mit weiteren Schichten zusammengeführt und zu einem Wert- oder Sicherheitsdokument verarbeitet wird. Auch können weitere Prozessschritte zur Bearbeitung des Einzelnutzens 16 vorgesehen sein.
Jedem Einzelnutzen 16 ist eine Positionsmarke 17, 19 zugeordnet. Eine erste oder vorauseilende Positionsmarke wird mit Bezugsziffer 17 und eine zweite oder nachfolgende Positionsmarke mit der Bezugsziffer 19 bezeichnet. Diese Positionsmarken 17, 19 werden bei einer Verfahrbewegung der Materialbahn 14 in eine Transportrichtung durch einen Sensor erfasst und dienen zur exakten Positionierung der zumindest einen Information 18 des Einzelnutzens 16 oder des Einzelnutzens 16 in einer Bearbeitungsposition.
Die Positionsmarke 17, 19 kann beispielsweise als eine sogenannte Passermarke ausgebildet sein. Im grafischen Druckgewerbe und in der Typografie versteht man unter Passermarke eine Markierung in digitalen Druckdaten, auf Druckvorlagen, auf Druckformen oder Druckbögen beispielsweise in Form eines Fadenkreuzes. Passermarken werden den Druckmarken zugeordnet. Sie dienen dazu, Druckformen passgenau und standgerecht zu montieren und auf den Druckbögen oder Materialbahnen passgenau zu drucken. Bei einem Mehrfarbendruck dienen diese zur Ausrichtung und exakten Positionierung der einzelnen Farbauszüge. Solche Passermarken werden bevorzugt außerhalb eines Beschnitts oder eines Einzelnutzens positioniert oder außerhalb mehreren Einzelnutzen zugeordnet. Die Positionsmarken 17, 19 können anstelle der Passermarken auch anderweitig ausgebildet und an oder auf der Materialbahn 14 vorgesehen sein.
Die Materialbahn 14 besteht aus einer Schicht aus Kunststoff, insbesondere aus Polycarbonat (PC), ganz besonders Bisphenol-A-Polycarbonat, Carboxy-modifziertem PC, Polyethylenterephthalat (PET), dessen Derivaten wie glykolmodifiziertem PET (PETG), Carboxy-modifiziertem PET, Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI) Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplastischen Elastomeren (TPE), insbesondere thermoplastischem Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) und/oder deren Derivaten, oder aus Papier und/oder Pappe oder aus einer Mischung der vorgenannten Materialien. Die Materialbahn 14 kann auch aus mehreren miteinander verbundenen Schichten bestehen. Diese mehreren Schichten können zu einer Materialbahn 14 vorlaminiert oder geheftet sein. Diese Materialbahn 14 kann eine Schicht für ein Sicherheitsdokument bilden, welches aus mehreren Schichten durch Kleben, Verschweißen, insbesondere durch Laminieren, miteinander verbunden werden. Bei einem solchen Sicherheitsdokument kann es sich beispielsweise um eine Datenseite für ein buchartiges Wert- oder Sicherheitsdokument sowie eine Datenseite für einen Reisepass oder ein ID-Dokument, insbesondere in einem ID-1- oder ID-3-Format handeln. Des Weiteren kann es sich um eine Scheckkarte, Visa-Karte, Führerschein, Zugangskontrollausweis, Visum, Geschenk- oder Einkaufskarte oder sonstige Berechtigungsnachweis, handeln.
Die Materialbahn 14 kann eine Schichtdicke vom 25 µm bis 500 µm aufweisen.
In 2 ist eine alternative Ausführungsform der Materialbahn 14 zu 1 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform der Materialbahn 14 ist abweichend, dass nicht jedem Einzelnutzen 16 eine Positionsmarke 17 zugeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform sind beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionsmarken 17, 19, die jeweils einem Einzelnutzen 16 zugeordnet sind, drei Einzelnutzen 16 dazwischenliegend vorgesehen. Es versteht sich, dass dazwischenliegend anstelle von drei Einzelnutzen 16 nur ein oder eine beliebige Anzahl von Einzelnutzen 16 vorgesehen sein kann.
In 3 ist eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung 21 zur Erfassung einer Länge, insbesondere einer tatsächlichen Länge, der Materialbahn 14, dargestellt. Diese Messvorrichtung 21 umfasst zumindest einen Sensor 22, welcher die Positionsmarken 17, 19 auf der Materialbahn 14 erfasst. Die Messvorrichtung 21 umfasst des Weiteren eine Wegmesseinrichtung 24, durch welche eine Länge der Materialbahn 14 während einer Verfahrbewegung in Transportrichtung 25 erfasst wird. Bei dieser Wegmesseinrichtung 24 kann es sich um einen Drehgeber oder einen Inkrementalgeber oder dergleichen handeln. Diese Wegmesseinrichtung 24 ist mit einem Antriebsmotor 26 gekoppelt, der die Materialbahn 14 über eine Antriebsrolle 27 oder eine Antriebswalze in Transportrichtung 25 fördert.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Antriebsrolle 27 oder Antriebswalze als eine beschichtete Walze ausgebildet ist, welche vorzugsweise eine erhöhte Reibung für eine verbesserte Haftkraft an der Materialbahn 14 aufweist. Dieser Antriebsrolle 27 zugeordnet und/oder gegenüberliegend unter Zwischenschaltung der Materialbahn 14 kann eine Andrückwalze vorgesehen sein. Dadurch kann eine schlupffreie Verfahrbewegung der Materialbahn 14 in Transportrichtung 25 angesteuert werden.
Die Erfassung einer tatsächlichen Länge der Materialbahn 14 ist für eine hohe Produktqualität wesentlich. Die Materialbahn 14 kann aufgrund von Temperaturschwankungen oder Bahnspannungseinflüssen einer Längenänderung unterliegen. Diese Längenänderung kann eine Dehnung oder eine Verkürzung sein. Zumeist wird eine Dehnung vorliegen. Diese Längenänderung wirkt sich auch auf jeden Einzelnutzen 16 aus, so dass der Einzelnutzen 16 bzw. die zumindest eine Information 18 auf dem Einzelnutzen 16 aufgrund der Längenänderung einen Istwert aufweisen, die von einem Sollwert abweichen. Durch die Ermittlung der Längenänderung kann vor der Bearbeitung des Einzelnutzens 16 oder der zumindest einen Information 18 eine Längenkompensation für den abgespeicherten Referenzwert der zumindest einen Information 18 oder des Einzelnutzens 16 durchgeführt werden. Durch diese Längenkompensation wird der vorgegebene und abgespeicherte Referenzwert des Einzelnutzens 16 bzw. der zumindest einen Information 18 an die Ist-Situation angepasst.
Die Ermittlung der tatsächlichen Länge der Materialbahn 14 erfolgt folgendermaßen:

Der Antriebsmotor 26 bewegt die Materialbahn 14 in Transportrichtung 25. Eine erste Positionsmarke 17 wird durch den Sensor 22 erfasst. Diese Position ist in 3 dargestellt. Der Sensor 22 gibt an die Wegmesseinrichtung 24 ein Signal aus, um die Messung zur Erfassung der Länge der Materialbahn 14 zu starten. Durch dieses Signal wird die Messung in der Wegmesseinrichtung 24 mit einem Startwert gestartet. Nach einer Verfahrbewegung der Materialbahn 14 wird durch den Sensor 22 die nachfolgende oder zweite Positionsmarke 19 erfasst. Dies ist in 4 dargestellt. Der Sensor 22 gibt wieder ein Signal aus, wodurch in der Wegmesseinrichtung 24 ein Endwert gesetzt wird. Die Längenmessung der Materialbahn 14 wird beendet, und die Wegmesseinrichtung 24 gibt die Differenz zwischen dem Endwert und dem Startwert an die Datenverarbeitungseinrichtung 30 weiter. Daraus wird die tatsächliche Länge A der Materialbahn 14, welche in 4 dargestellt ist, ermittelt und vorzugsweise für die nachfolgende Längenkompensation abgespeichert.

In der Datenverarbeitungseinrichtung 30, welche mit der Messvorrichtung 21, insbesondere mit dem zumindest einen Sensor 22 und dem Antriebsmotor 26 sowie der Wegmesseinrichtung 24 kommuniziert, ist ein Sollwert zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionsmarken 17, 19 für die jeweilige Materialbahn 14 abgespeichert. Dieser Sollwert wird mit der erfassten Länge A, welche dem ermittelten Istwert entspricht, verglichen. Sofern eine Abweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert gegeben ist, liegt eine Längenänderung der Materialbahn 14 vor. Daraufhin wird eine Längenkompensation bezüglich der weiteren abgespeicherten Referenzwerte für die zumindest eine Information 18 oder des Einzelnutzens 16 für die weitere Bearbeitung der Materialbahn 14 durchgeführt.
Bei einer erfassten Längenänderung, insbesondere bei einer Dehnung, kann somit ermittelt werden, um welchen Anteil der oder die zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Positionsmarken 17, 19 liegenden Einzelnutzen 18 gedehnt sind. Diese Dehnung wird dann beispielsweise beim Bedrucken der zumindest einen Information 18 oder bei einer optischen Inspektion der zumindest einen Information 18 berücksichtigt. Der Referenzwert wird um die erfasste Längenänderung korrigiert. Analoges gilt für eine Längenänderung in Form einer Verkürzung.
Die in 3 und 4 dargestellte Messvorrichtung 21 ist bevorzugt in eine Bearbeitungsstation 35 integriert oder Bestandteil der Bearbeitungsstation 35. Eingangsseitig zur Bearbeitungsstation 35 ist der zumindest eine Sensor 22 vorgesehen. Ausgangsseitig der Bearbeitungsstation 35 ist der Antriebsmotor 26 und vorzugsweise die Wegmesseinrichtung 24 vorgesehen. Dazwischen ist eine Bearbeitungseinrichtung 37 angeordnet, die an einer Bearbeitungsposition 38 ausgerichtet ist. Die Einzelnutzen 16 der Materialbahn 14 werden an der Bearbeitungseinrichtung 37 vorbeigeführt. Zur Bearbeitung der Einzelnutzen 16 bzw. der zumindest einen Information 18 auf dem Einzelnutzen 16 sind diese jeweils exakt in der Bearbeitungsposition 38 auszurichten.
Der Sensor 22 ist in Bezug auf die Bearbeitungsposition 38 mit einem Abstand vor der Bearbeitungsstation 35 positioniert, so dass ein Abstand zwischen zwei Positionsmarken 17, 19 erfasst wird, bevor die erste Positionsmarke 17 die Bearbeitungsposition 38 erreicht.
Darauffolgend kann die Verfahrbewegung der Materialbahn 14 angesteuert werden, so dass der Einzelnutzen 16 mit der ersten Positionsmarke 17 exakt in die Bearbeitungsposition 38 verfahren wird. Diese Verfahrbewegung kann zum einen dahingehend erfolgen, dass in der Bearbeitungsposition 38 eine Abfrageeinrichtung 36 vorgesehen ist, der die erste Positionsmarke 17 erfasst, um den zugehörigen Einzelnutzen 16 in der Bearbeitungsposition 38 auszurichten. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die bekannte Strecke zwischen dem Sensor 22 der Messvorrichtung 21 und der Bearbeitungseinrichtung 37 mit der erfassten Länge zwischen der ersten und nachfolgenden Positionsmarke 17, 19 verglichen wird und der verbleibende Verfahrweg angesteuert wird.
Nachdem der Einzelnutzen 16 der Materialbahn 14 in der Bearbeitungsposition 38 positioniert ist, wird in der Bearbeitungseinrichtung 37 die erfasste Längenänderung vor der Durchführung des Bearbeitungsschrittes berücksichtigt und kompensiert.
Sofern es sich bei der Bearbeitungseinrichtung 37 um eine Druckeinrichtung handelt, kann das in der Datenverarbeitungseinrichtung 30 abgelegte Druckbild mit dessen Referenzwerten um die erfasste Längenänderung korrigiert werden. Sofern beispielsweise die zumindest eine Information 18 um ein Δ X gestreckt ist, wird der gespeicherte Referenzwert für das Druckbild um die Streckung Δ X korrigiert und daraufhin aufgebracht. Dadurch kann eine erhöhte Bearbeitungsqualität erzielt werden.
Sofern die Bearbeitungseinrichtung 37 zur optischen Inspektion eingesetzt wird, erfolgt die Erfassung des Istwertes von der zumindest einen Information 18 auf dem Einzelnutzen 16 oder des Einzelnutzens 16 beispielsweise durch eine optische Einrichtung, insbesondere Kamera. Der entsprechend abgespeicherte Referenzwert der zumindest einen Information 18 oder des Einzelnutzens 16 wird unter Berücksichtigung der ermittelten Längenänderung der Materialbahn 14 korrigiert, um daraufhin den oder die erfassten Istwerte mit dem oder den korrigierten Referenzwerten für eine Auswertung als Gut- oder Schlechtteil zu vergleichen.
Die Bearbeitungseinrichtung 37 kann auch weitere Prozesse umfassen, wie beispielsweise ein Markieren der zumindest einen Information 18 auf dem Einzelnutzen 16. Sofern beispielsweise durch die Inspektion der zumindest einen Information 18 oder des Einzelnutzens 16 festgestellt wird, dass das aufgedruckte Druckbild auf dem Einzelnutzen 16 außerhalb eines Toleranzbereiches liegt oder fehlerhaft ist, kann diese Fehlerinformation an die Bearbeitungseinrichtung 37 zum Markieren über die Datenverarbeitungseinrichtung 30 weitergeleitet werden, so dass dieses fehlerhafte Druckbild durch eine Markierung überdruckt wird, so dass dieser Einzelnutzen 16 als Schlechtteil oder Ausschuss gekennzeichnet ist.
Bezugszeichenliste

14: Materialbahn
15
16: Einzelnutzen
17: Positionsmarke
18: Information
19: Positionsmarke
20
21: Messvorrichtung
22: Sensor
23
24: Wegmesseinrichtung
25: Transportrichtung
26: Antriebsmotor
27: Antriebsrolle
28
29
30: Datenverarbeitungseinrichtung
31 32
33
35: Bearbeitungsstation
36: Abfrageeinrichtung
37: Bearbeitungseinrichtung
38: Bearbeitungsposition

Claims

Verfahren zum Bearbeiten von Einzelnutzen (16) auf einer Materialbahn (14) in einer Bearbeitungsposition (38) einer Bearbeitungsstation (37), - bei dem die Materialbahn (14) mehrere in Bahnerstreckungsrichtung hintereinander gereihte Einzelnutzen (16) mit jeweils zumindest einer Information (18) aufweist, wobei jedem Einzelnutzen (16) eine Positionsmarke (17, 19) zugeordnet ist oder zwischen zwei Einzelnutzen (16), denen jeweils eine Positionsmarke (17, 19) zugeordnet ist, ein oder mehrere Einzelnutzen (16) ohne Positionsmarken (17, 19) vorgesehen sind, - bei dem ein Abstand zwischen zwei Positionsmarken (17, 19), der bei der Herstellung der Positionsmarken (17, 19) auf der Materialbahn (14) zugrunde liegt oder bei einer Referenzmessung erfasst wird, als Sollwert in einer Datenverarbeitungseinrichtung (30) abgespeichert wird, - bei dem eine Verfahrbewegung der Materialbahn (14) in Transportrichtung (25) mit zumindest einer mit einem Antriebsmotor (26) verbundenen Antriebsrolle (27) durch die Datenverarbeitungseinrichtung (30) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, - dass zur Erfassung einer Länge der Materialbahn (14) zwischen zwei Positionsmarken (17, 19) eine Messvorrichtung (21) eingesetzt wird, welche zumindest einen Sensor (22) zur Erfassung der Positionsmarken (17, 19) und zumindest eine Wegmesseinrichtung (24) umfasst, welche mit der Datenverarbeitungseinrichtung (30) kommunizieren, - dass während der Verfahrbewegung der Materialbahn (14) die erste Positionsmarke (17) durch den zumindest einen der Materialbahn (14) zugeordneten Sensor (22) erfasst und ein Signal an die Wegmesseinrichtung (24) ausgegeben und ein Startwert gesetzt wird, - dass beim Erfassen der nachfolgenden zweiten Positionsmarke (19) mit dem zumindest einen Sensor (22) oder einem weiteren Sensor ein Signal an die Wegmesseinrichtung (24) ausgegeben und ein Endwert gesetzt wird und durch die Differenz zwischen dem Endwert und dem Startwert in der Datenverarbeitungseinrichtung (30) ein Istwert für die tatsächlich durchlaufene Länge (A) der Materialbahn (14) zwischen der ersten und der zweiten Positionsmarke (17, 19) ermittelt wird, und - dass der Istwert für die erfasste Länge (A) der Materialbahn (14) mit dem in der Datenverarbeitungseinrichtung (30) abgespeicherten Sollwert verglichen und darauffolgend bei einer Abweichung des Istwerts von dem Sollwert eine Längenänderung ermittelt wird und vor der Bearbeitung der zumindest einen Information des Einzelnutzens oder des Einzelnutzens eine Längenkompensation eines in der Datenverarbeitungseinrichtung (30) abgespeicherten Referenzwertes des Einzelnutzens (16) oder der zumindest einen Information (18) auf dem Einzelnutzen (16) in der Bearbeitungsstation (35) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bearbeitung des Einzelnutzens (16) in der Bearbeitungsstation (35) für die Bearbeitung der zumindest einen Information (18) oder des Einzelnutzens (16) zugrundeliegende Referenzwert durch die Längenänderung korrigiert und als neuer Istwert für die Bearbeitung zugrunde gelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Materialbahn (14), bei welcher jedem Einzelnutzen (16) eine Positionsmarke (17, 19) zugeordnet ist, die Position der Einzelnutzen (16) in der Bearbeitungsposition (38) durch Abfrage der Positionsmarke (17, 19) durch zumindest eine Abfrageeinrichtung (36) in der Bearbeitungsstation (35) erfolgt und in der Bearbeitungsposition (38) positioniert wird und darauffolgend vor der Bearbeitung des Einzelnutzens (16) der Istwert des Einzelnutzens (16) aus dem abgespeicherten Sollwert der Einzelnutzen (16) und der erfassten Längenänderung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Materialbahn (14), bei welcher zwischen zwei Einzelnutzen (16), denen jeweils eine Positionsmarke (17, 19) zugeordnet ist, ein oder mehrere Einzelnutzen (16) vorgesehen sind, die Position der Einzelnutzen (16) zwischen zwei Positionsmarken (17, 19) aus der erfassten Längenänderung zwischen den zwei Positionsmarken (17, 19) und dem abgespeicherten Sollwert ermittelt wird und die Längenänderung entsprechend der Anzahl der Einzelnutzen (16) zwischen den zwei Positionsmarken (17, 19) aufgeteilt und darauf die Verfahrbewegung in Transportrichtung (25) aufeinanderfolgend für jeden zwischen den zwei Positionsmarken (17, 19) vorgesehenen Einzelnutzen (16) zum Positionieren in der Bearbeitungsstation (35) angesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bearbeitung des Einzelnutzens (16) in der Bearbeitungsposition (38) die Istwerte der Einzelnutzen (16) aus dem Sollwert der Einzelnutzen (16) und der erfassten Längenänderung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längenänderung zwischen den Positionsmarken (17, 19) als eine Dehnung oder eine Verkürzung der Materialbahn (14), insbesondere durch Temperaturschwankungen oder Schwankungen in der Spannung der Materialbahn (14), erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bearbeitungsposition (38) der Bearbeitungsstation (35) die Längenänderung der Materialbahn (14) erfasst und darauffolgend die exakte Positionierung des Einzelnutzens (16) oder der zumindest einen Information (18) auf dem Einzelnutzen (16) in die Bearbeitungsposition (38) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsstation (35) ein Antriebsmotor (26) zur Ansteuerung der Verfahrbewegung der Materialbahn (14) zugeordnet wird und vorzugsweise der Antriebsmotor (26) der Bearbeitungsstation (35) nachgeschalten ist und insbesondere dass die Materialbahn (14) auf Zug durch die Bearbeitungsstation (35) verfahren wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Bearbeitungsstation (35) der zumindest eine Sensor (22) in einem Abstand positioniert wird, so dass bei einer Erfassung der zweiten bzw. der ersten nachfolgenden Positionsmarke (19) die erste Positionsmarke (17) vor der Bearbeitungsposition (38) der Bearbeitungsstation (35) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Länge zwischen zwei Positionsmarken (17, 19) ein Drehgeber oder ein Inkrementalgeber als Wegmesseinrichtung (24) eingesetzt wird, die vorzugsweise mit dem Antriebsmotor (26) oder einer Antriebsrolle (27) gekoppelt ist, oder dass durch Abfrage der Anzahl der Umdrehungen des Antriebsmotors (26) unter Berücksichtigung des Durchmessers der mit dem Antriebsmotor (26) angetriebenen Antriebsrolle (27) zum Verfahren der Materialbahn (14) die Länge zwischen zwei Positionsmarken (17, 19) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen (35), die von der Materialbahn (14) durchlaufen werden, zwischen zwei Bearbeitungsstationen (35) ein Puffer vorgesehen ist, so dass für jede Bearbeitungsstation (35) unabhängig die Längenänderung erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bearbeitungsstation (35) der Einzelnutzen (16) oder die zumindest eine Information (18) auf dem Einzelnutzen (16) bedruckt wird und der Sollwert des aufzubringenden Druckbilds durch die erfasste Längenänderung korrigiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bearbeitungsstation (35) der Einzelnutzen (16) oder die zumindest eine Information (18) auf dem Einzelnutzen (16) optisch erfasst wird und bei dieser Inspektion der abgespeicherte Sollwert des Einzelnutzens (16) oder der zumindest einen Information (18) auf dem Einzelnutzen (16) um die erfasste Längenänderung korrigiert und darauffolgend mit dem erfassten Istwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bearbeitungsstation (35) der Einzelnutzen (16) oder die zumindest eine Information (18) auf dem Einzelnutzen (16) markiert wird, sofern bei einer vorausgehenden Inspektion eine Abweichung des erfassten Istwertes außerhalb eines Toleranzbereichs oder ein Fehler festgestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialbahn (14) als Endlosband auf einer Rolle bereitgestellt und am Ende der zumindest einen Bearbeitungsstation (35) wieder aufgerollt oder einer Weiterverarbeitungsstation zugeführt wird.