DE19723184A1 - Verfahren zum Betrieb eines Gravierorgans - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstech­ nik und betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gravierorgans in einer elektroni­ schen Graviermaschine zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzy­ lindern, für den Tiefdruck.

In einer elektronischen Graviermaschine bewegt sich beispielsweise ein elektro­ magnetisches Gravierorgan mit einem Gravierstichel als Schneidwerkzeug in axialer Richtung an einem rotierenden Druckzylinder entlang. Der von einem Gra­ viersignal gesteuerte Gravierstichel schneidet eine Folge von in einem Raster an­ geordneten Vertiefungen, Näpfchen genannt, in die Mantelfläche des Druckzylin­ ders. Das Graviersignal wird aus der Überlagerung eines die Tonwerte zwischen "Schwarz" und "Weiß" repräsentierenden Bildsignals mit einem periodischen Ra­ stersignal gebildet. Während das Rastersignal eine vibrierende Hubbewegung des Gravierstichels zur Erzeugung des Rasters bewirkt, steuert das Bildsignal entspre­ chend den wiederzugebenden Tonwerten die Tiefen der in die Mantelfläche des Druckzylinders gravierten Näpfchen.

Bei einem elektromagnetischen Gravierorgan besteht das Antriebssystem für den Gravierstichel im wesentlichen aus einem mit dem Graviersignal beaufschlagten stationären Elektromagneten, in dessen Luftspalt sich der Anker eines Drehsy­ stems bewegt. Das Drehsystem weist, außer dem Anker, eine Ankerachse, ein Achsenlager und eine Dämpfungsvorrichtung auf. Ein Ende der Ankerachse ist als ein raumfest eingespannter, federnder Torsionsstab ausgebildet, während das an­ dere Ende einen hebelartigen Stichelhalter für den Gravierstichel trägt.

Durch das Graviersignal wird in dem Elektromagneten ein magnetisches Wechsel­ feld erzeugt, das auf den Anker wechselnde elektrische Drehmomente ausübt, de­ nen das mechanische Drehmoment des Torsionsstabes entgegenwirkt. Die wech­ selnden elektrischen Drehmomente verursachen eine Vibrationsbewegung der Ankerachse aus der durch den Torsionsstab definierten Ruhelage um Winkel, die den Amplituden des Graviersignals proportional sind. Durch die Vibrationsbewe­ gung der Ankerachse führt der Stichelhalter mit dem Gravierstichel auf die Mantel­ fläche des Druckzylinders gerichtete Hubbewegungen aus, welche die Eindringtie­ fen des Gravierstichels in die Mantelfläche des Druckzylinders bestimmen.

Das magnetische Wechselfeld im Elektromagneten erzeugt im Anker Wechsel­ stromverluste die von der Frequenz des Rastersignals abhängig sind. Die Wech­ selstromverluste erwärmen den Anker, die Ankerachse und den Stichelhalter mit dem Gravierstichel langsam von einer Ausgangstemperatur bei Gravurstart bis zu einer stabilen Betriebstemperatur bei der Gravur. Die Erwärmung verursacht eine Ausdehnung der Ankerachse und des Stichelhalters sowie eine Veränderung der magnetischen Permeabilität des Polschuheisens des Elektromagneten und des Ankers.

Bei herkömmlichen Frequenzen des Rastersignals (Gravierfrequenzen) sind die Temperaturänderungen zwischen der Ausgangstemperatur bei Gravierstart und der stabilen Betriebstemperatur sowie bei Gravierunterbrechungen so gering, daß die durch die Erwärmung verursachten Ausdehnungs- und Permeabilitätsänderun­ gen die Qualität der gravierten Näpfchen nicht nachteilig beeinflussen.

In der Praxis besteht die Forderung nach kürzeren Gravierzeiten bzw. nach höhe­ ren Graviergeschwindigkeiten. Um die Forderungen zu erreichen, müssen die Umfangsgeschwindigkeit des Druckzylinders, die axiale Vorschubgeschwindigkeit des Gravierorgans und die Gravierfrequenz erhöht werden.

Da zum Betrieb eines Gravierorgans mit einer höheren Gravierfrequenz eine über­ proportional höhere elektrische Leistung benötigt wird, entstehen aufgrund einer höheren Betriebstemperatur größere Temperaturänderungen, die zu unzulässigen Ausdehnungs- und Permeabilitätsänderungen und damit zur Gravur fehlerhafter Näpfchen führen können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betrieb eines Gravierorgans in einer elektronischen Graviermaschine zur Gravur von Druckfor­ men, insbesondere von Druckzylindern, für den Tiefdruck, derart zu verbessern, daß störende Temperaturänderungen vermieden werden, um dadurch eine gute Gravierqualität erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert, die ein prinzi­ pielles Blockschaltbild einer Graviermaschine zur Gravur von Druckzylindern zeigt.

Ein Druckzylinder (1) wird von einem Rotationsantrieb (2) rotatorisch angetrieben. Ein auf einem Gravierwagen (3) montiertes Gravierorgan (4) mit einem Graviersti­ chel als Schneidwerkzeug bewegt sich mit Hilfe einer durch einen Vorschubantrieb (5) angetriebenen Spindel (6) in Achsrichtung an dem rotierenden Druckzylinder (1) entlang.

Das Gravierorgan (4) ist im Ausführungsbeispiel ein elektromagnetisches Gra­ vierorgan mit einem elektromagnetischen Antriebssystem für den Gravierstichel. Ein elektromagnetisches Antriebssystem wurde in der Beschreibungseinleitung be­ reits ausführlich erläutert und ist beispielsweise aus der DE 23 36 089 A bekannt. Das Antriebssystem für den Gravierstichel kann aber auch als Festkörper-Aktor­ element aus einem elektostriktiven, piezokristallinen oder einem magnetostriktiven Material ausgebildet sein.

Der durch ein Graviersignal (G) auf einer Leitung (7) gesteuerte Gravierstichel des Gravierorgans (4) schneidet gravierlinienweise eine Folge von in einem Raster an­ geordneten Näpfchen in die Mantelfläche des rotierenden Druckzylinders (1), wäh­ rend sich das Gravierorgan (4) schrittweise axial an dem Druckzylinder (1) entlang bewegt.

In einem Gravierverstärker (8) wird das Graviersignal (G) durch Überlagerung ei­ nes periodischen Rastersignals (R), auch Vibration genannt, mit analogen Bildwer­ ten (B), welche die Tonwerte der zu gravierenden Näpfchen zwischen "Schwarz" und "Weiß" repräsentieren, in einer Überlagerungsstufe (9) gebildet. Ein Raster­ generator (10) stellt das periodische Rastersignal (R) bereit, dessen Frequenz durch ein Steuersignal (S) umschaltbar ist. Das Steuersignal (S) wird in einer Ab­ laufsteuerung (11) erzeugt und dem Rastergenerator (10) über eine Leitung (12) zugeführt.

Während das periodische Rastersignal eine vibrierende Hubbewegung des Gra­ vierstichels zur Erzeugung des Rasters bewirkt, bestimmen die analogen Bildwerte (B) entsprechend den zu gravierenden Tonwerten die Eindringtiefen des Gravier­ stichels in die Mantelfläche des Druckzylinders (1).

In einem Gravurdaten-Speicher (13) sind die Gravurdaten (GD) Gravierlinie für Gravierlinie in der für die Gravur des Druckzylinders (1) erforderlichen Reihenfolge abgelegt. Jedem zu gravierenden Näpfchen ist ein Gravurdatum von mindestens einem Byte zugeordnet, welches unter anderem als Gravierinformation den zu gravierenden Tonwert zwischen "Schwarz" und "Weiß" enthält.

Die Gravurdaten (GD) werden beispielsweise durch punkt- und zeilenweise, opto­ elektronische Abtastung einer zu reproduzierenden Vorlage in einem Scanner ge­ wonnen und dann in dem Gravurdaten-Speicher (13) abgelegt.

Bei der Gravur des Druckzylinders (1) werden die Gravurdaten (GD) mittels einer Lesetaktfolge T_S aus dem Gravurdaten-Speicher (13) ausgelesen und in einem A/D-Wandler (14) in die analogen Bildwerte (B) umgewandelt, die dem Gravier­ verstärker (8) über eine Leitung (15) zugeführt werden.

Die Lesetaktfolge T_S, deren Frequenz der einfachen oder mehrfachen Frequenz des Rastersignals entspricht, wird ebenfalls in der Ablaufsteuerung (11) erzeugt und gelangt über eine Leitung (16) an den Gravurdaten-Speicher (13). Die Ab­ laufsteuerung (11) ist mit der Drehbewegung des Druckzylinders (1) synchronisiert, indem ein mit dem Rotationsantrieb (2) mechanisch gekoppelter Impulsgeber (17) ein Synchronsignal über eine Leitung (18) an die Ablaufsteuerung (11) liefert.

Zur Beseitigung der in der Beschreibungseinleitung genannten Probleme wird er­ findungsgemäß vorgeschlagen, das Gravierorgan (4) vor Gravierbeginn und/oder während Gravierunterbrechungen derart zu erwärmen, daß die stabile Betriebs­ temperatur bereits bei Gravierbeginn näherungsweise erreicht wird und/oder wäh­ rend der Gravierunterbrechungen nicht wesentlich absinkt.

Die Erwärmung des Gravierorgans (4) kann dadurch erfolgen, daß es vor Gravier­ beginn und/oder während der Gravierunterbrechungen mit dem vorhandenen peri­ odischen Rastersignal beaufschlagt wird. Da die Gravierfrequenz in der Praxis im Hörbereich liegt und das Drehsystem des Gravierorgans (4) mit der Gravierfre­ quenz schwingt, kann es aber zu Geräuschbelästigungen kommen.

Die Geräuschbelästigungen lassen sich erheblich reduzieren, wenn das Gravieror­ gan (4) zur Erwärmung vor Gravierbeginn und/oder während der Gravierunterbre­ chungen mit einem periodischen Signal beaufschlagt wird, dessen Frequenz grö­ ßer als die Gravierfrequenz und derart gewählt ist, daß das Drehsystem nur noch mit einer geringen Amplitude schwingt, d. h. aufgrund seiner Masse der Frequenz des periodischen Signals nicht mehr folgt. Dennoch können durch elastische Ver­ formungen von Teilen des Antriebssystems noch störende Geräusche auftreten.

Daher wird in vorteilhafter Weise zur Erwärmung des Gravierorgans (4) ein peri­ odisches Signal verwendet, dessen Frequenz im Ultraschallbereich liegt, bei­ spielsweise 20 kHz beträgt.

Durch die Beaufschlagung des Gravierorgans (4) durch ein periodisches Signal mit Ultraschallfrequenz schwingt das Drehsystem mit einer so geringen Amplitude, daß die Schallemission in vorteilhafter Weise stark reduziert und nicht mehr hörbar ist. Andererseits gewährleistet das periodische Signal mit Ultraschallfrequenz die erforderliche Erwärmung des Ankers und der Ankerachse des Gravierorgans (4) auf die Betriebstemperatur durch die im Anker entstehenden Wirbelstromverluste.

Da die Wirbelstromverluste bei Anregung mit einer Ultraschallfrequenz wesentlich höher sind als bei einer Anregung mit der Gravierfrequenz während der Gravur, ist für die Erwärmung des Gravierorgans (4) vor Gravurbeginn und/oder in Gravur­ pausen eine wesentlich geringere elektrische Leistung erforderlich als diejenige, die für die Gravur benötigt wird.

Als periodisches Signal kann in bevorzugter Weise das in dem Rastergenerator (10) erzeugte Rastersignal verwendet werden, dessen Frequenz durch das Steu­ ersignal (S) von der Gravierfrequenz bei der Gravur auf die höhere Frequenz, vor­ zugsweise auf die Ultraschallfrequenz, vor Gravurstart und/oder während der Gra­ vierunterbrechungen umgeschaltet wird.

Claims (6)

1. Verfahren zum Betrieb eines Gravierorgans in einer elektronischen Gravier­ maschine zur Gravur von Druckformen, insbesondere Druckzylinder, für den Tiefdruck, bei dem

• - ein durch ein Graviersignal (G) gesteuerter Gravierstichel des Gravierorgans (4) eine Folge von in einem Raster angeordneten Näpfchen in den rotieren­ den Druckzylinder (1) graviert,
• - das Graviersignal (G) aus einer Überlagerung eines die zu gravierenden Tonwerte repräsentierenden Bildsignals (B) mit einem periodischen Raster­ signal (R) zur Erzeugung des Rasters gebildet wird und
• - das Gravierorgan (4) zur flächenhaften Gravur der Näpfchen eine in Achs­ richtung des Druckzylinders (1) verlaufende Vorschubbewegung an dem Druckzylinder (1) entlang ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gravierorgan (4) zur Erzielung einer guten Gravierqualität vor einem Gra­ vierbeginn und/oder während einer Gravierunterbrechung erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gravierorgan (4) vor dem Gravierbeginn und/oder während der Gravierunterbrechung annä­ hert auf die Betriebstemperatur des Gravierorgans (4) bei der Gravur erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gra­ vierorgan (4) zur Erwärmung vor dem Gravierbeginn und/oder während der Gravierunterbrechung mit dem periodischen Rastersignal (R) beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gra­ vierorgan (4) zur Erwärmung vor dem Gravierbeginn und/oder während der Gravierunterbrechung mit dem periodischen Signal beaufschlagt wird, dessen Frequenz mindestens so groß gewählt wird, daß das Gravierorgan (4) nur noch mit einer geringen Amplitude schwingt, die eine Schallemission stark re­ duziert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnete daß das Gravierorgan (4) zur Erwärmung vor dem Gravierbeginn und/oder während der Gravierun­ terbrechung mit dem periodischen Signal beaufschlagt wird, dessen Frequenz im Ultraschallbereich liegt, wodurch Schallemissionen nicht mehr hörbar sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• - als periodisches Signal das Rastersignal (R) verwendet wird und
• - die Frequenz des Rastersignals (R) vor dem Gravierbeginn und/oder wäh­ rend der Gravierunterbrechung von der Gravierfrequenz auf die höhere Fre­ quenz, vorzugsweise auf die Ultraschallfrequenz, geändert wird.