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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Druckmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei bekannten Druckverfahren werden Druckmedien, wie beispielsweise Papier, Pappe, Folien oder sonstige Oberflächen, relativ zu mindestens einer Druckform bewegt. Überwiegend werden die Druckmedien in einer Bahnenform an den Druckformen vorbeigeführt. Beim Tiefdruck bzw. beim Dekortiefdruck stellt die Druckform einen Druckformzylinder dar, in dessen äußeren Wandung die zu druckenden Muster als Vertiefungen vorliegen. Diese Vertiefungen werden zum Druck mit einer Farbe versehen und sodann gegen eine Seite des Druckmediums gedrückt, wobei gleichzeitig von der gegenüberliegenden Seite eine Druckbeaufschlagung erfolgt, sodass die zu druckenden Muster in einer ausreichenden Qualität auf dem Druckmedium abgebildet werden. Zum Bedrucken des Druckmediums mit verschiedenen Farben wird das Medium entlang mehrerer Druckformen geführt, die jeweils durch ein anderes Farbreservoir geführt werden. So lassen sich verschiedene Farben nacheinander auf das zu druckende Druckmedium übertragen, sodass letztendlich eine mehrfarbige Bedruckung des Druckmediums erfolgt.
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Zur Kontrolle der korrekten relativen Ausrichtung zwischen dem bahnartigen Druckmedium und den einzelnen Druckzylindern wird das Druckmedium mit Indikatoren versehen. Bei diesen Indikatoren kann es sich um Keile, Kreise, Kreuze oder dergleichen handeln. Es gibt grundsätzlich zwei Arten von Indikatoren. Die eine Art wird für die manuelle Kontrolle durch den Bediener gedruckt (Kreuze und Quadrate). Mittels der zweiten Art (Keile, Doppelkeile, Punkte, usw.) erfasst die Maschine die Position der Indikatoren und berechnet Abweichungen. Im Idealfall werden die Indikatoren von zwei aufeinanderfolgenden Druckzylindern perfekt übereinanderliegend gedruckt. Wenn allerdings aufeinanderfolgend gedruckte Indikatoren nicht übereinanderliegen, weiß die Bedienperson der Druckmaschine, dass das Druckmedium in Längsrichtung, d. h. in Förderrichtung und/oder quer dazu nicht ideal ausgerichtet ist und nachgestellt werden muss, um ein qualitativ hochwertiges Druckergebnis zu erreichen. Die Indikatoren, über die sich ein Versatz in Bahnlaufrichtung feststellen lässt, werden Registermarken genannt. Im Gegensatz dazu werden die Indikatoren, über die sich ein Versatz quer zu der Bahnlaufrichtung feststellen lässt, Passermarken genannt. Diese Registermarken und die Passermarken sind an zwei gegenüberliegenden Seitenrändern des Druckmediums angeordnet. Mithilfe der Registermarken lässt sich der Versatz in Bahnlaufrichtung und quer zur Bahnlaufrichtung feststellen. Die Abweichungen werden durch die Verstellung eines Druckzylinders kompensiert. Anhand der Marken (Passermarken), die auf dem gegenüberliegenden Seitenrand gedruckt werden, ist der Einfluss des Trocknungsprozesses erkennbar.
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Es ist bekannt, dass sich Registermarken, die einen Versatz, also einen sogenannten Markenfehler, aufweisen, dadurch korrigieren lassen, dass in Bahnlaufrichtung Druckzylinder, durch welche das Druckmedium auf der Druckerbahn gespannt werden, in Längsrichtung verstellt werden. Durch eine entsprechende meist geringfügige Änderung lassen sich die Registermarken des Druckmediums wieder übereinander bringen. Bei Fehlern im Seitenregister kann die Druckwalze auch seitlich verschoben werden.
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Durch die unterschiedlichen Eigenschaften des Druckmediums bzw. eines Basispapiers und den Einfluss von Trocknerleistungen auf das Medium kann es vorkommen, dass die Passermarken trotz einer eigentlich nicht vorhandenen Abweichung des Druckmediums von der idealen Position seitlich, also quer zur Faserrichtung, einen Markenfehler aufweisen. Umgangssprachlich wird dabei von einem Wachsen oder Schrumpfen des Druckermediums gesprochen. In diesem Fall muss die Bedienperson manuell über Beobachtung der aufeinanderfolgenden Passermarken die Abweichung überwachen und händisch die Leistung des Trockners anpassen. Der Bedienperson stehen zur Anpassung insbesondere die Gebläseleistung und die Trocknungstemperatur des Trockners zur Verfügung.
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Durch dieses manuelle Eingreifen der Bedienperson entsteht eine erhebliche Ausschussmenge, da die Person die Abweichungen bzw. die eingeleiteten manuellen Trocknungsveränderungen erst am Ende des Druckprozesses über ein Bandbeobachtungssystem erkennt. Dieses Bahnbeobachtungssystem ist am Ende der Druckmaschine installiert, damit alle Druckfarben im Zusammendruck beurteilt werden können. Somit ist die erreichbare Druckqualität und die Genauigkeit stark abhängig von den individuellen Leistungen und der Erfahrung der Bedienperson der Druckmaschine. Nur durch eine ununterbrochene Beobachtung der Druckindikatoren lässt sich ein Druckergebnis mit einer ausreichenden Qualität erreichen. Zudem entsteht durch die Länge der Druckmaschine und dem damit verbundenen Bahnlauf durch die Maschine (ca. 80 laufende Meter), der Reaktionszeit bzw. der Erfahrung der Bedienperson und der Produktionsgeschwindigkeit eine erhebliche Ausschussrate, wenn auf eine Fehlmarke nicht rechtzeitig reagiert wird. Diese Situation führt nicht zuletzt zu einem erheblichen Stresspotenzial bei der Bedienperson.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung von Druckmaschinen zu schaffen, durch welches die oben genannten Probleme gelöst wird.
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Ein Verfahren zur Regelung von Druckmaschinen zur Lösung dieser Aufgabe weist die Maßnahmen des Anspruchs 1 auf. Demnach ist es vorgesehen, dass jeweils mindestens eine Sensoreinheit Registermarken und/oder Passermarken des Druckmediums erfasst und bei einem festgestellten Markenfehler in Längsrichtung und/oder Querrichtung des Druckmediums die Registerregelung diese Regeldifferenz vollautomatisiert ausregelt. Durch dieses Verfahren lässt sich die Genauigkeit des Druckvorganges vollkommen automatisiert überwachen und regeln. Dabei wird gleichzeitig die Bedienperson der Druckmaschine entlastet und hat zudem noch die Möglichkeit andere Tätigkeiten zu übernehmen. Im Bedarfsfall kann es vorgesehen sein, dass die Bedienperson im Falle eines Fehlers von dem System auf diesen hingewiesen wird. Auch eventuelle unterschiedliche Eigenschaften des Druckmediums, insbesondere nach einem Rollenwechsel, werden durch die Erfindung automatisch ausgeregelt.
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Bevorzugt sieht es die Erfindung weiter vor, dass bei festgestellten Markenfehlern in Längsrichtung des Druckmediums Druckzylinder zur Regelung einer Bahnlänge verstellt werden, um die Regeldifferenzen der Registermarken zu minimieren, wobei diese Regelung, insbesondere das Erfassen der Registermarken und das Verstellen der Druckzylinder taktweise, periodisch oder kontinuierlich erfolgt. Dieses Verstellen erfolgt solange, bis eine Übereinstimmung der Registermarken festgestellt werden kann. Durch das vollautomatische Erfassen der Registermarken, insbesondere der aufeinanderfolgenden Registermarken unterschiedlicher Farben, und in Abstimmung darauf erfolgende Regelung der Zylinderpositionen, kann ein Registerfehler schnell und effizient behoben werden, ohne dass dabei erst eine große Ausschussmenge für das Druckmedium anfällt. Diese Regelung des Registerfehlers in Bahnrichtung erfolgt vollautomatisch unterstützt durch eine Regeleinrichtung, die lokal oder dezentral bedienbar ist.
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Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung kann es vorsehen, dass bei festgestellten Markenfehlern in Querrichtung des Druckmediums durch die Regelung Trocknerparameter bzw. Trocknerleistung geregelt werden, um die Regeldifferenzen der Passermarken zu minimieren, wobei diese Regelung, insbesondere das Erfassen der Passermarken und die Regelung der Trocknerparameter bzw. Trocknerleistung, taktweise, periodisch oder kontinuierlich erfolgt. Durch die Beaufschlagung des Druckmediums, insbesondere des Papiers oder der Folie, mit der Drucksubstanz kann sich die Breite des Druckmediums in Förderrichtung ändern, sodass auch die aufeinanderfolgenden Passermarken voneinander abweichen. Um ein dadurch verursachtes unzureichendes Druckergebnis zu vermeiden, werden die Passermarken kontinuierlich von einem Sensor bzw. einer Kamera oder einer sonstigen Mustererkennungseinrichtung erfasst. Dieser mindestens eine Sensor ist verbunden mit einer Regeleinrichtung zur Regelung der Positionen der Passermarken. Um die aufeinanderfolgenden Passermarken in Deckung zu bringen bzw. um die Positionen der Passermarken zu optimieren, initiiert die Regeleinrichtung entsprechende Maßnahmen. Diese Maßnahmen können in der Änderung der Trocknerparameter bzw. Trocknerleistung bestehen. Dadurch kann beispielsweise bewirkt werden, dass die Drucksubstanz auf dem Druckmedium schneller trocknet und sich somit keine Verformung des Druckmediums in Querrichtung einstellt.
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Weiter kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Trocknerparameter bzw. die Trocknerleistung durch Regelung der Leistung eines Gebläses und/oder der Temperatur eines Brenners geregelt werden. Die Regeleinrichtung analysiert die durch den Sensor aufgenommenen Passermarken im Hinblick auf gespeicherte bzw. bekannte Muster und initiiert sodann entsprechende Änderungen der Leistungen des Gebläses oder der Temperatur des Brenners. Wenn beispielsweise die Passermarken in eine bestimmte Richtung auseinanderlaufen erkennt die Regeleinrichtung, welche Maßnahmen durchzuführen sind, um die Passermarken wieder in Deckung zu bringen.
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Es ist vorzugsweise außerdem denkbar, dass die Regelung mittels eines PID-Reglers erfolgt. Dieser PID-Regler kann die Leistung des Gebläses und/oder die Temperatur des Brenners adaptieren, um den festgestellten Markenfehler auszugleichen. Dieser Regler erhält somit nicht nur Informationen der Regeleinrichtung bezüglich der vorzunehmenden Maßnahmen, um die aufeinanderfolgenden Passermarken wieder in Deckung zu bringen, es werden auch die Einstellungen des Gebläses und des Brenners hinzugezogen, um festzustellen, inwiefern die genannten Komponenten zu ändern sind, um die Maßnahmen tatsächlich durchzuführen. Dabei erfolgt diese Regelung unter Berücksichtigung der IstWerte sowohl des Gebläses als auch des Brenners kontinuierlich, sodass auf eine zu starke Erhöhung der Gebläseleistung und/oder der Temperatur des Brenners sofort reagiert werden kann. Es ist somit denkbar, dass sich die aufeinanderfolgenden Passermarken durch Regelung der genannten Komponenten iterativ aufeinander zu bewegen.
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Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß denkbar, dass der Einfluss des PID-Reglers skaliert wird, bevor dieser mit der soll Gebläseleistung summiert wird. Damit die Regelung des Gebläses und des Brenners nicht zu schnell erfolgt und die Position der Passermarken sich zu schnell und somit zu stark ändert, kann es vorgesehen sein, dass die Anpassungs- bzw. Änderungsrate ebenfalls reguliert wird und zwar in Abhängigkeit von der erfassten Abweichung der aufeinanderfolgenden Passermarken von der Idealposition.
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Insbesondere ist es denkbar, dass ein Ausgang des PID-Reglers mithilfe zweier Schwellenwerte überwacht wird, wobei bei einem Unter- oder Überschreiten der Schwellenwerte ein zweiter PID-Regler aktiviert wird. Sollte durch die Regeleinrichtung bzw. die Regelung festgestellt werden, dass durch eine Anpassung der Gebläseleistung und der Temperatur des Brenners einen PID-Regler die Passermarken nicht in Idealposition bringar sind, ist es denkbar, dass sodann ein zweiter PID-Regler aktiviert wird. Bevorzugtermaßen ist es denkbar, dass durch den zweiten PID-Regler ein Temperatur-Offset ausgegeben wird, der mit der Solltemperatur addiert wird, wobei die wirksame Soll-Temperatur an den Brenner übergeben wird.
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Darüber hinaus kann es ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung vorsehen, dass die Markenfehler in Längsrichtung und Querrichtung gleichzeitig, parallel, nacheinander oder in Abhängigkeit von der relativen Stärke der Markenfehler in Längsrichtung und Querrichtung korrigiert werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass zunächst durch die oben beschriebenen Maßnahmen der Markenfehler in Längsrichtung korrigiert wird und sodann gegebenenfalls Markenfehler in Querrichtung. Gleichermaßen ist es denkbar, dass die Regelung der Markenfehler abwechselnd erfolgt, also zunächst wird die Maßnahme bezüglich der Regelung für die Längsrichtung, dann die Regelung für die Querrichtung, dann wieder für die Längsrichtung usw. ergriffen. Als besonders vorteilhaft erweist sich die gleichzeitige Regelung der Markenfehler in Längsrichtung und Querrichtung. Durch diese gleichzeitige Regelung lassen sich die Registermarken und Passermarken besonders zeiteffizient und genau ausregeln.
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Weiter kann es die Erfindung vorsehen, dass für die Regelung der Registermarken und/oder der Passermarken auch die Art und die Eigenschaften des Druckmediums und/oder die Umgebungsbedingungen, die Fördergeschwindigkeit und weitere Faktoren berücksichtigt werden. Durch das Erfassen sämtlicher Randbedingungen, und dazu zählt auch die Art sowie die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Druckmediums und der Drucksubstanz, lässt sich eine besonders effiziente Regelung der Marken erzielen. Durch die Regeleinheit lassen sich sämtliche Einflüsse erfassen und für die Regelung entsprechende Befehle an die PID-Regler übertragen.
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Schließlich kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die vorgenommene Regelung aufgezeichnet und abgespeichert wird. Eine Aufzeichnung der Regelung kann insbesondere vorteilhaft sein für die Überwachung des Druckprozesses und eine Qualitätskontrolle. Darüber hinaus kann die Regeleinheit durch die gespeicherten Daten lernen, wie auf bestimmte Abweichungen aufeinander folgender Marken zu reagieren bzw. nicht zu reagieren ist. Somit lässt sich durch das Aufzeichnen und die Analyse vorangegangener Regelprozesse weitere zukünftige Regelschritte optimieren und noch effizienter gestalten. Durch die Abweichungen auf der Registerseite und die Erfassung der Passerseite kann eine Aussage über die Druckgenauigkeit angegeben werden. Durch das Aufzeichnen der Werte lassen sich die Aufträge protokollieren.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe ist es außerdem vorgesehen, eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens zur Regelung von Druckmaschinen, vorzugsweise von Tiefdruckmaschinen oder von Dekortiefdruckmaschinen, zu schaffen. Dabei kann es sich bei der Vorrichtung um eine bekannte Druckvorrichtung bzw. Druckmaschine handeln, welche die beschriebenen Sensoren und Regeleinheiten zur Durchführung des Verfahrens aufweist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert:
- Fig. schematische Darstellung eines Druckmediums mit Register- und Passermarken.
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Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. stark schematisiert ein Teilabschnitt eines ansonsten bahnartigen Druckmediums 10 dargestellt. Dieses Druckmedium 10, bei dem es sich um Papier, Pappe, Folie oder dergleichen handeln kann, wird durch eine Antriebseinheit in Förderrichtung 11 transportiert. Dabei wird durch ein bekanntes Verfahren in mehreren Schritten eine Drucksubstanz, vorzugsweise verschiedene Farben, auf das Druckmedium aufgetragen. Bei jedem einzelnen Druckprozess wird auf beispielsweise der linken Seite des Druckmediums 10 eine Registermarke 12 und auf einer gegenüberliegenden Seite eine Passermarke 13 auf das Druckmedium 10 gedruckt. In einem folgenden Druckprozess, bei dem eine weitere Farbe auf das Druckmedium 10 aufgetragen wird, wird eine weitere Registermarke 14 sowie eine weitere Passermarke 15 auf das Druckmedium 10 aufgedruckt. Sofern noch weitere Druckprozesse mit weiteren Farben vorgesehen sind, werden entsprechend noch weitere Marken auf das Druckmedium 10 aufgedruckt. Im Idealfall liegen die Registermarken 12, 14 sowie die Passermarken 13, 15 deckungsgleich übereinander oder sind in einem definerten Abstand zueinander positioniert. In der Praxis kommt es allerdings vor, dass die Registermarken 12, 14 und die Passermarken 13, 15 nicht deckungsgleich übereinander liegen. In diesem Fall spricht man von einem Markenfehler bzw. einer Markendifferenz. Derartige Markenfehler führen zu einem mangelhaften Druckergebnis. Ursächlich für die Markenfehler sind wechselnde Materialeigenschaften, Feuchteeintrag durch die Drucksubstanz, nicht synchronisierte Antriebe und dergleichen.
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Durch die Registermarken 12, 14 werden Versätze der Marken in Längs- und/oder Querrichtung, also in Förderrichtung 11, gekennzeichnet. Versatze in Querrichtung, also quer zur Förderrichtung 11, werden durch die Passermarken 13, 15 gekennzeichnet. Um etwaige Markenfehler zu erkennen, sieht es die Erfindung vor, dass die Registermarken 12, 14 und die Passermarken 13, 15 während des Druckprozesses von Sensoreinheiten erfasst werden. Bei dem in der Fig. dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesen Sensoreinheiten um Kameras 16, 17. Es ist durchaus denkbar, dass für die Erfassung der Marken auch andere Sensoreinheiten verwendet werden.
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Sobald durch die Kameras 16, 17 ein Versatz in den Registermarken 12, 14 festgestellt wird, wird von einer nicht dargestellten Regeleinrichtung ein entsprechendes Signal an eine Fördereinrichtung des Druckmediums 10 erstellt. Durch ein Verschieben von Zylindern, mit denen das Druckmedium 10 gespannt wird, kann das Druckmedium 10 in Förderrichtung 11 derart gespannt oder verschoben werden, dass die aufeinanderfolgenden Registermarken 12, 14 in Deckung gebracht werden. Diese Regelung des Erfassens der Registermarken 12, 14 und das Nachstellen durch die Regeleinrichtung erfolgt taktweise, periodisch oder kontinuierlich, sodass sich sehr zeitnah die Registermarken 12, 14 in Deckung bringen lassen. Durch das ständige Erfassen der Registermarken 12, 14 werden auch weitere Versatze erkannt und entsprechend behoben.
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Markenfehler der Passermarken 13 und 15 lassen sich nicht durch eine Anpassung der Förderung des Druckmediums 10 beheben. Nachdem durch die Kamera ein Markenfehler erfasst wurde, wird durch die Regeleinrichtung ein entsprechendes Signal an eine nicht dargestellte Gebläseeinrichtung und einen Brenner ausgegeben. Das Gebläse und der Brenner dienen der Trocknung der Drucksubstanz auf dem Druckmedium 10. Markenfehler der Passermarken 13 und 15 werden nahezu ausschließlich durch den Feuchteeintrag durch die Drucksubstanz erzeugt. Durch eine angepasste Trocknung der Drucksubstanz lässt sich dieser Markenfehler beheben. Dies wird durch eine entsprechende Ansteuerung des Gebläses und/oder des Brenners gewährleistet. Auch hier werden die entsprechenden Passermarken 13 und 15 während des gesamten Druckvorganges von der Kamera 17 erfasst und das Gebläse und der Brenner entsprechend geregelt. Diese Regelung erfolgt über einen PID-Regler, durch den sich verschiedene Regelgeschwindigkeiten und Regelstufen einstellen lassen.
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Die Regelung der Positionen der Registermarken 12, 14 und der Passermarken 13, 15 kann nacheinander oder zeitgleich erfolgen. Die Art und die Geschwindigkeit sowie die Reihenfolge der Regelung wird durch die Regeleinrichtung festgelegt. Dabei wird von der Regeleinrichtung insbesondere berechnet, welche Regelung der Marken am schnellsten und zuverlässigsten zu einer Deckung sämtlicher Marken führt. Dabei kann die Regeleinrichtung auch auf vorhergehende Regelprozesse zurückgreifen und gegebenenfalls aus diesen lernen. Dafür ist es insbesondere vorgesehen, dass sämtliche Regelprozesse sowie aufgenommene Markenfehler gespeichert und für folgende Druckprozesse analysiert werden. Derartige Daten dienen auch der Dokumentation der Druckprozesse für eine möglicherweise notwendige Qualitätskontrolle.
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Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das hier dargestellte Ausführungsbeispiel nur skizzenhaft ist und weitere Ausführungsmöglichkeiten denkbar sind. Daher soll der Schutzbereich der Patentanmeldung auch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel eingeschränkt sein.
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Bezugszeichenliste:
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- 10
- Druckmedium
- 11
- Förderrichtung
- 12
- Registermarke
- 13
- Passermarke
- 14
- Registermarke
- 15
- Passermarke
- 16
- Kamera
- 17
- Kamera
