DE19733442A1 - Verfahren und Einrichtung zur Gravur von Druckformen - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Gravur von Druckformen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstech­ nik und betrifft ein Verfahren zur Gravur von Druckzylindern für den Tiefdruck, bei dem auf einem Druckzylinder mindestens zwei in Achsrichtung nebeneinander lie­ gende Gravierstränge vorgegebener Strangbreiten mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan graviert werden, sowie eine elektronische Graviermaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Gravur von Druckzylindern in einer elektronischen Graviermaschine be­ wegt sich ein Gravierorgan, das beispielsweise einen Gravierstichel als Schneid­ werkzeug aufweist, in axialer Richtung kontinuierlich oder schrittweise an einem rotierenden Druckzylinder entlang. Der von einem Graviersteuersignal gesteuerte Gravierstichel schneidet eine Folge von in einem Gravurraster angeordneten Ver­ tiefungen, im folgenden Näpfchen genannt, in die Mantelfläche des Druckzylin­ ders. Das Graviersteuersignal wird aus der Überlagerung eines die Tonwerte zwi­ schen "Schwarz" und "Weiß" repräsentierenden Graviersignals mit einem perio­ dischen Rastersignal gebildet. Während das periodische Rastersignal eine vibrie­ rende Hubbewegung des Gravierstichels bewirkt, steuert das Graviersignal ent­ sprechend den wiederzugebenden Tonwerten die Tiefen der in die Mantelfläche des Druckzylinders gravierten Näpfchen.
Für den Magazindruck müssen oft auf einem Druckzylinder bzw. auf den Druckzy­ lindern eines Farbsatzes, die nacheinander in einer Graviermaschine oder aber gleichzeitig in mehreren Graviermaschinen graviert werden, eine Vielzahl axial ne­ beneinander liegender, streifenförmige Zylinderbereiche, Gravierstränge genannt, mit jeweils einem Gravierorgan gleichzeitig graviert werden. In den einzelnen Gra­ viersträngen werden beispielsweise die verschiedenen Druckseiten eines Druck­ auftrages graviert. Die den einzelnen Graviersträngen zugeordneten Gravierorga­ ne sind auf einem gemeinsamen Gravierwagen montiert, der sich bei der Gravur in Achsrichtung an dem Druckzylinder entlang bewegt.
Voraussetzung für eine gute Reproduktionsqualität ist das passergenaue Einhalten der Strangbreiten der einzelnen Gravierstränge in Achsrichtung des Druckzylin­ ders. Um eine passergenaue Gravur der Gravierstränge zu erreichen, müssen nach dem herkömmlichen Verfahren die Abstände zwischen den Gravierstichel­ spitzen der einzelnen Gravierorgane in Achsrichtung des Druckzylinders durch axiales Verschieben der Gravierorgane auf dem Gravierwagen mit hoher Genauig­ keit auf die geforderten Strangbreiten eingestellt und dann der Gravierwagen mit den genau beabstandeten Gravierorganen relativ zum Druckzylinder derart ver­ schoben werden, daß die Gravierstichelspitzen auf den jeweiligen axialen Gra­ vur-Startposition der Gravierstränge positioniert sind. Dabei kommt es nicht so sehr auf die absolute Einstellung der Strangbreiten in einem zulässigen Toleranzbe­ reich an, sondern darauf, daß alle Strangbreiten auf einem Druckzylinder innerhalb des Toleranzbereiches genau übereinstimmen.
Das herkömmliche Ausrichten der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane auf die zu gravierenden Strangbreiten erfolgt im wesentlichen manuell durch einen Bedie­ ner, indem dieser die den Strangbreiten entsprechenden Abstände der Gravieror­ gane zunächst grob einstellt und dann die Gravierstichelspitzen der Gravierorgane unter visueller Beobachtung der Gravierstichelspitzen mit Hilfe einer speziellen Mi­ kroskopeinrichtung (Stichelzuordnungslehre) und von Hand betätigbarer Spindel­ antriebe fein positioniert.
Diese manuelle Vorgehensweise ist zeitraubend, insbesondere dann, wenn eine große Anzahl von Graviersträngen zu gravieren und somit eine große Anzahl von Gravierorganen zu positionieren ist. Außerdem hängt die Justiergenauigkeit im wesentlichen von der Sorgfalt des Bedieners ab.
Aus der WO-OS 95/31332 ist bereits eine Einrichtung zum automatischen axialen Positionieren einer Vielzahl von Gravierorganen bei der Gravur von Druckzylindern mit Hilfe von motorischen Antrieben für die einzelnen, auf einem Gravierwagen angeordneten Gravierorgane und einer Sensorüberwachung für die automatischen Bewegungsabläufe bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gravur von Druckzy­ lindern für den Tiefdruck, bei dem auf einem Druckzylinder mindestens zwei in Achsrichtung nebeneinander liegende Gravierstränge vorgegebener Strang breiten mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan graviert werden, sowie eine elektro­ nische Graviermaschine zur Durchführung des Verfahrens derart zu verbessern, daß genaue manuelle oder automatische Einstellungen der axialen Abstände der Gravierorgane zueinander nicht mehr erforderlich sind, um eine gute Gravierquali­ tät zu erreichen.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Graviermaschine durch die Merkmale des Anspruchs 26 ge­ löst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Graviermaschine für Druckzylinder,
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Interpolation,
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der durch eine Grobpositionierung der Gravierorgane entstandenen Abstandsfehler und deren elektronische Kompensation bei der Gravur der Gravierstränge und
Fig. 4 eine weitere Darstellung zur Erläuterung der durch eine Grobpositionierung der Gravierorgane entstandenen Abstandsfehler und deren elektronische Kompensation bei der Gravur der Gravierstränge.
Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Graviermaschine mit einem Druckzylinder (1), der von einem Zylinderantrieb (2) rotatorisch angetrieben wird. Die Graviermaschine ist beispielsweise ein HelioKlischograph® der Firma Hell Gravure Systems GmbH, Kiel, DE.
Auf dem Druckzylinder (1) sollen mehrere in Achsrichtung des Druckzylinders (1) nebeneinander liegende Gravierstränge, im Ausführungsbeispiel zwei Gravier­ stränge (A, B) mit übereinstimmenden axialen Strangbreiten (SB), mit jeweils ei­ nem zugeordneten Gravierorgan (3) graviert werden. Start-Gravierlinien (SGL) de­ finieren jeweils den axialen Gravierbeginn der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1).
Die Gravierorgane (3), die beispielsweise als elektromagnetische Gravierorgane mit Graviersticheln als Schneidwerkzeuge ausgebildet sind, befinden sich auf ei­ nem Gravierwagen (4), auf dem sie durch manuell oder motorisch betätigbare Spindelantriebe in Achsrichtung des Druckzylinders (1) einzeln verschiebbar und arretierbar sind. Zur axialen Positionierung des Gravierwagens (4) relativ zum Druckzylinder (1) und zum Vorschub des Gravierwagens (4) in Achsrichtung wäh­ rend der Gravur wird dieser über eine Spindel (5) von einen Gravierwagenantrieb (6) in Achsrichtung des Druckzylinders (1) bewegt.
Der Gravierwagenantrieb (6) ist beispielsweise als Präzisionsantrieb mit einem Schrittmotor ausgebildet. Der Schriftmotor wird durch eine Motortaktfolge ange­ steuert, deren Takte jeweils einem zurückgelegten Weginkrement des Gravierwa­ gens (4) entsprechen. Somit kann durch Zählen der Takte der Motortaktfolge die jeweilige axiale Position des Gravierwagens (4) festgestellt bzw. der Gravierwagen (4) durch Rückwärtszählen einer vorgegebenen Anzahl von Takten auf eine defi­ nierte axiale Position verschoben werden. Derartige Positionierungsantriebe sind bekannt und im Handel erhältlich.
Die Gravierstichel (7) der Gravierorgane (3) schneiden Gravierlinie für Gravierlinie eine Folge von Näpfchen in die Mantelfläche des rotierenden Druckzylinders (1), während sich der Gravierwagen (4) mit den Gravierorganen (3) in Vorschubrich­ tung an dem Druckzylinder (1) entlang bewegt. Die Näpfchen sind in einem Gra­ vurraster angeordnet, in dem die Schnittpunkte der Rasternetzlinien die Gravieror­ te der für die Näpfchen definieren.
Die Gravur der Näpfchen erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einzelnen, kreisförmig in Umfangsrichtung um den Druckzylinder (1) verlaufenden Gravierlinien, wobei der Gravierwagen (4) jeweils nach der Gravur der Näpfchen auf einer Gravierlinie einen axialen Vorschubschritt zur nächsten Gravierlinie aus­ führt.
Ein derartiges Gravierverfahren ist beispielsweise in der US-PS 4,013,829 be­ schrieben. Alternativ kann die Gravur der Gravierstränge (A, B) auch in einer helix­ förmig um den Druckzylinder (1) verlaufenden Gravierlinie erfolgen, wobei der Gravierwagen (4) dann während der Gravur eine kontinuierliche Vorschubbewe­ gung ausführt.
Die Gravierstichel (7) der Gravierorgane (3) werden durch Graviersteuersignale (GS) gesteuert. Die Graviersteuersignale (GS) werden in Gravierverstärkern (9) aus der Überlagerung eines periodischen Rastersignals (R) mit Graviersignalen (G) gebildet, welche die Tonwerte der zu gravierenden Näpfchen zwischen "Schwarz" und "Weiß" repräsentieren. Während das periodische Rastersignal (R) eine vibrierende Hubbewegung der Gravierstichel (7) zur Erzeugung des Gravur­ rasters bewirkt, bestimmen die Graviersignalwerte (G) entsprechend den zu gra­ vierenden Tonwerten die jeweilige Eindringtiefe der Gravierstichel (7) in die Man­ telfläche des Druckzylinders (1). Die Gravierorgane (3) weisen außerdem jeweils einen Schaber, der das sich beim Gravieren bildende Material entfernt, und einen Gleitfuß auf, welcher sich auf der Mantelfläche des Druckzylinders (1) abstützt und für einen konstanten Abstand zwischen dem Gravierstichel in seiner Ruhelage und der Mantelfläche des Druckzylinders (1) sorgt. Schaber und Gleitfuß können, vor­ zugsweise in den Gravierpausen, mittels einer steuerbaren Abhebevorrichtung von der Mantelfläche des Druckzylinders (1) abgehoben werden, um Beschädigungen der Mantelfläche zu vermeiden.
Die Frequenz des Rastersignals (R) zusammen mit der Umfangsgeschwindigkeit des Druckzylinders (1) und der axialen Vorschubschrittweite des Gravierwagens (4) legen die Geometrie des Gravurrasters bezüglich Rasterwinkel und Rasterweite fest.
Die analogen Graviersignalwerte (G) werden in A/D-Wandlern (10) aus Gravurda­ ten (GD) gewonnen, die in Gravurdatenspeichern (11) zwischengespeichert sind und aus diesen Gravierlinie für Gravierlinie ausgelesen und den A/D-Wandlern (10) zugeführt werden. Dabei ist jedem Gravierort für ein Näpfchen auf dem Druckzylinder (1) ein Gravurdatum von mindestens einem Byte zugeordnet, wel­ ches unter anderem als Gravierinformation den zu gravierenden Tonwert zwischen "Schwarz" und "Weiß" enthält.
Die zur Gravur der Druckseiten in dem jeweiligen Gravurraster benötigten Gravur­ daten (GD) werden im Ausführungsbeispiel on-line während der Gravur durch eine Rasterumrechnung mittels Interpolation in Rasterrechnern (12) aus Bild- und Text­ information enthaltenen Bilddaten (BD) gewonnen, die in einer vom jeweiligen Gravurraster unabhängigen Originalauflösung vorliegen. Die zur Interpolation der Gravurdaten (GD) benötigten Bilddaten (BD) sind in Form von adressierbaren Bilddatendateien in Bilddatenspeichern (13) abgelegt.
Die Erzeugung der Gravurdaten (GD) für die einzelnen Gravierorte des Gravurra­ sters aus den in der Originalauflösung vorliegenden Bilddaten (BD) durch eine In­ terpolationsrechnung erfolgt in vorteilhafter Weise nach der DE-PS 43 35 214.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem die Originalauflösung repräsentierenden Originalraster (14) mit Bildpunkten (PO) in den Schnittpunkten der Rasternetzlinien des Originalrasters (14) und einen entsprechenden Ausschnitt aus einem Gravur­ raster (15) mit Gravierorten (PG) in den Schnittpunkten der Rasternetzlinien des Gravurrasters (15). Die Raster (14, 15) sind in Umfangsrichtung (Y-Richtung) des Druckzylinders (1) und in Vorschubrichtung (X-Richtung) des Gravierwagens (4) orientiert. Die in Y-Richtung verlaufenden Rasternetzlinien des Gravurrasters bil­ den die parallel zueinander verlaufenden Gravierlinien, deren Abstände voneinan­ der jeweils einem Vorschubschritt des Gravierwagens (4) entsprechen.
In dem Originalraster (14) ist ein Klassenfeld (16) festgelegt. Das Klassenfeld (16) ist in Teilfelder (17) unterteilt, die Interpolationsklassen darstellen. Das Klassenfeld (16) hat die Größe einer Rastermasche des Originalrasters (14). Um das Klassen­ feld (16) ist ein Interpolationsfenster (18) festgelegt, das jeweils so viele Bildpunkte (PO) des Originalrasters (14) umfaßt, wie Bilddaten (BD) an der Interpolation des Gravurdatums (GD) eines Gravierortes (PG) beteiligt werden sollen. Für jede Inter­ polationsklasse des Klassenfeldes (16) wird eine Anzahl von Gewichtungskoeffizi­ enten ermittelt, die der Anzahl von Bildpunkten (PO) innerhalb des Interpolations­ fensters (18) entspricht. Dazu wird der jeweilige Abstand der Teilfläche (17), welche die betreffende Interpolationsklasse darstellt, zu den einzelnen Bildpunkten (PO) innerhalb des Interpolationsfensters (18) festgestellt und für jeden (PO) in­ nerhalb des Interpolationsfensters (18) ein dem Abstand entsprechender Gewich­ tungskoeffizient aus einer zweidimensionalen Gewichtungsfunktion berechnet wird. Die berechneten Sätze von Gewichtungskoeffizienten für die einzelnen Interpolati­ onsklassen sind den entsprechenden Teilfeldern (17) zugeordnet und abrufbar ge­ speichert.
Bei der on-line Interpolation der Gravurdaten (GD) wird das Interpolationsfenster (18) mit dem Klassenfeld (16) über das Originalraster (14) verschoben, bis jeweils ein Gravurort (PG) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt. Die Ver­ schiebung des Interpolationsfensters (18) wird durch die Ortskoordinaten (x, y) ei­ nes dem Druckzylinder (1) zugeordneten XY-Koordinatensystems gesteuert, des­ sen Y-Achse in Umfangsrichtung (Gravierrichtung) und dessen X-Achse in Achs­ richtung (Vorschubrichtung) des Druckzylinders (1) orientiert sind.
Wenn ein Gravurort (PG) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt, wird dasjenige Teilfeld (17) festgestellt, in das der betreffende Gravierort (PG) fällt, sowie der Satz von Gewichtungskoeffizienten derjenigen Interpolationsklasse auf­ gerufen, die dem festgestellten Teilfeld (17) zugeordnet ist. Abschließend wird dann das Gravurdatum (GD) für den aktuellen Gravierort (PG) mittels des aufgeru­ fenen Satzes von Gewichtungskoeffizienten berechnet, indem jeweils die Bildda­ ten (BD) der innerhalb des Interpolationsfensters (18) liegenden Bildpunkte (PO) mit den aufgerufenen Gewichtungskoeffizienten gewichtet und die gewichteten Bilddaten (BD) addiert werden, um das interpolierte Gravurdatum (GD) eines Gra­ vurortes (PG) zu erhalten.
Nachfolgend wird die Beschreibung der Fig. 1 fortgesetzt.
Jeder Gravurdatenspeicher (11) ist als Wechselspeicher mit zwei Speicherberei­ chen organisiert. Während aus dem einen Speicherbereich die Gravurdaten (GD) einer aktuell zu gravierenden Gravierlinie ausgelesen werden, werden in den an­ deren Speicherbereich die in den Rasterrechnern (12) interpolierten Gravurdaten (GD) der nachfolgend zu gravierenden Gravierlinie eingeschrieben.
Die zur Interpolation benötigten Bilddaten (BD) der zu gravierenden Druckseiten werden beispielsweise durch punkt- und zeilenweise, optoelektronische Abtastung von Einzelvorlagen in einem Scanner und durch anschließende elektronische Montage der Einzelvorlagen zu den Druckseiten gewonnen.
Jeder Gravierort (PG) in dem Gravurraster ist durch die Ortskoordinaten (x, y) des XY-Koordinatensystems definiert. Der Gravierwagenantrieb (6) erzeugt die x-Orts­ koordinaten in Vorschubrichtung, welche die axialen Positionen des Gravierwa­ gens (4) in bezug auf den Druckzylinder (1) definieren. Ein mit dem Druckzylinder (1) mechanisch gekoppelter Positionsgeber (19) erzeugt die entsprechende y-Orts­ koordinaten, welche die relativen Umfangspositionen des rotierenden Druckzylin­ ders (1) gegenüber den Graviersticheln (7) definieren. Die Ortskoordinaten (x, y) der Gravierorte (PG) werden über Leitungen (20, 21) einem Steuerwerk (22) zuge­ führt.
Das Steuerwerk (22) steuert die Gravurdatenspeicher (11), die Rasterrechner (12) und die Bilddatenspeicher (13) bei der Interpolation der Gravurdaten (GD) aus den Bilddaten (BD) sowie die gesamten Abläufe bei der Gravur.
Aus den Ortskoordinaten (x, y) werden in dem Steuerwerk (22) mit Hilfe der axia­ len x-Ortskoordinaten der Start-Gravierlinien (SGL) in den zwei Graviersträngen (A, B) die jeweiligen x-Ortskoordinaten der Gravierorte (PG) auf den aktuell zu gravierenden Gravierlinien zur Adressierung der zugehörigen Gravurdaten (GD) berechnet. Das Steuerwerk (22) erzeugt außerdem eine Schreibtaktfolge und eine Lesetaktfolge, mit denen die Gravurdaten (GD) in die Gravurdatenspeicher (11) eingeschrieben und aus diesen ausgelesen werden. Adressen, Lesetaktfolge, Schreibtaktfolge und entsprechende Steuerbefehle werden den Gravurdatenspei­ chern (11) über Leitungen (23) zugeführt.
Die Ortskoordinaten (x, y) der Gravierorte (PG) auf den aktuell zu gravierenden Gravierlinien in den zwei Graviersträngen (A, B) und entsprechende Steuersignale werden außerdem über Leitungen (24) an die Rasterrechner (12) gegeben. Aus den Ortskoordinaten (x, y) werden in den Rasterrechnern (12) die Gravierorte auf den nachfolgend zu gravierenden Gravierlinien ermittelt und dann die Gravurdaten (GD) für die Gravierorte auf den nachfolgend zu gravierenden Gravierlinien aus den entsprechenden Bilddaten (BD) interpoliert.
Die zur Interpolation benötigten Bilddaten (BD) werden in den Bilddatenspeichern (13) von den Rasterrechnern (12) aus adressiert, mittels Lesetaktfolgen aus den Bildlinienspeichern (13) ausgelesen und den Rasterrechnern (12) zugeführt. Ra­ sterrechner (12) und Bilddatenspeicher (13) stehen über Leitungen (25) in Wirk­ verbindung.
Das Steuerwerk (22) erzeugt außerdem das Rastersignal (R), das den Gravier­ verstärkern (9) über eine Leitung (26) zugeführt wird.
Vor Gravurbeginn müssen die Abstände der Gravierstichelspitzen der Gravieror­ gane (3) auf dem Gravierwagen (4) auf die Strangbreite (SB) der Gravierstränge eingestellt und gegebenenfalls anschließend durch Verschieben des Gravierwa­ gens (4) die Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) auf den axialen Start-Gravierlinien (SGL) der Gravierstränge positioniert werden.
Zur axialen Abstandseinstellung zwischen den Gravierstichelspitzen der Gravieror­ gane (3) weist die Graviermaschine erfindungsgemäß eine Positionsmeßeinrich­ tung (27, 28, 29) auf, die im Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem in Achsrichtung des Druckzylinders (1) verschiebbaren Meßwagen (27) mit einer Vi­ deokamera (28) und aus einer Bildauswertestufe (29) zur Auswertung des von der Videokamera (28) erzeugten Videobildes besteht. Der Meßwagen (27) wird mittels einer Spindel (30) von einem Meßwagenantrieb (31) bewegt, der ebenfalls als Präzisionsantrieb mit einem Schrittmotor ausgebildet ist.
Zur Vorbereitung der Abstandseinstellung der Gravierstichelspitzen der Gravieror­ gane (3) auf dem Gravierwagen (4) werden axiale Referenzpositionen (RP) defi­ niert, deren Abstand zueinander jeweils der geforderten Strangbreite (SB) ent­ spricht. Die axiale Lage der Referenzpositionen (RP) in bezug auf den Druck­ zylinder (1) ist prinzipiell beliebig. Es erweist sich aber als zweckmäßig, wenn die um die Strangbreite (SB) voneinander beabstandeten Referenzpositionen (RP) mit den axialen Positionen der ebenfalls um die Strangbreite (SB) voneinander beab­ standeten zwei Start-Gravierlinien (SGL) auf dem Druckzylinder (1) zusammenfal­ len, da sich in diesem Fall nach der Abstandseinstellung der Gravier- stichelspit­ zen eine Positionierung des Gravierwagens (4) auf die entsprechenden Start-Gra­ vierlinien (SGL) erübrigt.
Durch Vorgabe der x-Ortskoordinaten (xREF) der Referenzpositionen (RP) wird ei­ ne Meßmarke der Videokamera (28) mittels des Meßwagenantriebs (31) genau auf eine der Referenzpositionen (RP) positioniert. Die vorgegebenen x-Ortsko­ ordinaten (xREF) und entsprechende Steuerbefehle werden von dem Steuerwerk (22) über eine Leitung (32) an den Meßwagenantrieb (31) übermittelt.
Mit der Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) werden durch Auswertung der mit der Videokamera (28) aufgenommenen Videobilder der Gravierstichelspitzen der Gra­ vierorgane (3) - oder jeweils eines anderen Bezugspunktes in einer senkrecht zur Achsrichtung orientierten und durch eine Stichelspitze verlaufenden Ebene - nach­ einander die axialen Istpositionen der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) festgestellt, die zuvor von einem Bediener manuell oder motorisch nur grob auf die Referenzpositionen (RP) eingestellt wurden.
Anschließend werden dann in der Bildauswertestufe (29) die Abstandsfehler ±Δx durch Differenzbildung zwischen den x-Ortskoordinaten der Istpositionen der Gra­ vierstichelspitzen und den x-Ortskoordinaten der zugehörigen Referenz-Posi­ tionen (RP) ausgemessen. Die Abstandsfehler ±Δx können ein Vielfaches des Gravierlinienabstandes plus/minus einem Restfehler betragen. Die gemessenen Abstandsfehler ±Δx gelangen über eine Leitung (33) zur Weiterverarbeitung an das Steuerwerk (22).
Zur manuell oder motorisch durchgeführten groben axialen Verschiebung der Gravierorgane (3) in den Bereich der Referenzpositionen (RP) weist die Gravier­ maschine eine Hilfseinrichtung, beispielsweise in Form einer senkrecht zur Achs­ richtung ausgerichteten Lichtschranke (34, 35), auf. Dazu ist an dem Meßwagen (27) ein Lichtstrahlerzeuger (34) und an den Gravierorganen (3) jeweils ein Licht­ sensor (35) angebracht, der bei manueller Verschiebung der Gravierorgane (3) durch den Bediener ein optisches oder akustisches Signal und bei motorischer Verschiebung der Gravierorgane (3) ein elektrisches Steuersignal erzeugt, wenn sich die Gravierstichelspitze eines Gravierorgans (3) innerhalb des zulässigen Meßbereichs der Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) befindet.
Die Ermittlung der Istpositionen der Gravierstichelspitzen erfolgt in zweckmäßiger Weise bevor der Druckzylinder (1) in die Graviermaschine eingebracht wird. Die Videokamera (28) wird dabei jeweils auf einem Support des Meßwagens (27) senkrecht zur Achsrichtung derart verschoben, daß diese ein scharfes Videobild der Gravierstichelspitze liefert.
Wie bereits erwähnt, können anstelle der Istpositionen der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) auch die Istpositionen anderer Bezugspunkte ermittelt wer­ den, beispielsweise die axialen Istpositionen von mit den einzelnen Gravieror­ ganen (3) auf dem Druckzylinder (1) probeweise gravierten Näpfchen. In diesem Fall nimmt die Videokamera (28) Videobilder der probeweise gravierten Näpfchen auf, die in der Bildauswertestufe (29) zur Ermittlung der Istpositionen und die axialen Abstandsfehler ±Δx der Näpfchen von den Referenzpositionen (RP) ent­ sprechend ausgewertet wird.
Die nicht näher dargestellten Abhebevorrichtungen für Gleitfuß und Schaber in den Abtastorganen (3) werden durch Gravurfreigabesignale (S) auf Leitungen (36) be­ tätigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gravur von Graviersträngen auf einem Druckzylinder wird nachfolgend anhand der Verfahrensschritte [I] bis [IV] und den Darstellungen in Fig. 3 und Fig. 4 näher erläutert.
Die beispielhaft für die Gravur von vier Graviersträngen mit vier zugeordneten Gravierorganen (3) beschriebenen Verfahrensschritte gelten selbstverständlich auch für die Gravur einer beliebigen Anzahl von Gravursträngen mit gleichen oder unterschiedlichen Strangbreiten (SB).
In einem ersten Verfahrensschritt [I] werden die an der Gravur der Gravierstränge beteiligten Gravierorgane (3) grob auf die Referenzpositionen (RP), deren Abstän­ de voneinander den vorgegebenen Strangbreiten (SB) der Gravierstränge ent­ sprechen, verschoben und dort fixiert. Danach werden die durch die grobe Posi­ tionierung der Gravierorgane (3) verursachten axialen Abstandsfehler ±Δx der Gravierstichelspitzen oder der probeweise gravierten Näpfchen gegenüber den Referenzpositionen (RP) durch Differenzbildung zwischen den x-Ortskoordinaten der Istpositionen der Gravierstichelspitzen oder der Näpfchen und den x-Ortsko­ ordinaten der zugehörigen Referenzpositionen (RP) ausgemessen. Bei der Aus­ messung der Abstandsfehler ±Δx wird zwischen positiven Abstandsfehlern und negativen Abstandsfehlern unterschieden, wobei sich positive Abstandsfehler +Δx ergeben, wenn die Istpositionen in Vorschubrichtung gesehen rechts von den zu­ gehörigen Referenzpositionen liegen und negative Abstandsfehler -Δx, wenn die Istpositionen links von den zugehörigen Referenzpositionen liegen.
Fig. 3a zeigt in einer prinzipiellen Darstellung die Gravur von z. B. vier Gravier­ strängen (A, B, C, D). In diesem Fall wird der Meßwagen (27) zum Ausmessen der positiven oder negativen axialen Abstandsfehler ±Δx der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) gegenüber den Referenzpositionen (RP) zunächst auf der er­ sten Referenzposition (RPA) gefahren. Das dem ersten Gravierstrang (A) zuge­ ordnete erste Gravierorgan (3 A) wird dann grob verschoben, bis die Lichtschranke (34, 35) des Meßwagens (27) signalisiert, daß sich die Gravierstichelspitze des ersten Gravierorgans (3 A) im Meßbereich der Videokamera (28) befindet. Dann wird in der Bildauswertestufe (29) der axiale Abstandsfehler ±ΔXA zwischen der Gravierstichelspitze des ersten Gravierorgans (3 A) und der ersten Referenzpositi­ on (RPA) festgestellt. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Abstandsfehler über­ trieben groß gegenüber den Strangbreiten dargestellt.
Anschließend wird der Meßwagen (27) um die Strangbreite (SB) auf die zweite Referenzposition (RPB) verschoben und das dem zweiten Gravierstrang (B) zuge­ ordnete zweite Gravierorgan (3 B) grob auf die zweite Referenzposition (RPB) ein­ gestellt, bis die Lichtschranke (34, 35) des Meßwagens (27) wiederum signalisiert, daß sich die Gravierstichelspitze des zweiten Gravierorgans (3 B) im Meßbereich der Videokamera (28) befindet. Dann wird in der Bildauswertestufe (29) der Ab­ standsfehler ±ΔxB zwischen der Gravierstichelspitze des zweiten Gravierorgans (3 B) und der zweiten Referenzposition (RPB) ausgemessen. In der gleichen Weise wird mit den anderen beiden Gravierorganen (3 C, 3 D) verfahren,um die Abstands­ fehler ±ΔxC und ±ΔxD zu ermitteln.
Zum Ausmessen der positiven oder negativen axialen Abstandsfehler ±Δx zwi­ schen den mit den Gravierorganen (3 A, 3 B, 3 C, 3 D) probeweise gravierten Näpf­ chen und den Referenzpositionen (RPA, RPB, RPC, RPD) werden in zweckmäßi­ ger Weise zunächst alle Gravierorgane (3 A, 3 B, 3 C, 3 D) grob auf den Referenz­ positionen (RPA, RPB, RPC, RPD) positioniert und dann mit jedem Gravierorgan (3 A, 3 B, 3 C, 3 D) mindestens ein Näpfchen auf dem Druckzylinder (1) graviert. Nach der probeweisen Gravur der Näpfchen wird dann der Meßwagen (27) mit der Vi­ deokamera (28) nacheinander auf den Referenzpositionen (RPA, RPB, RPC, RPD) positioniert und die Abstandsfehler ±ΔxA, ±ΔxB, ±ΔxC und ±ΔxD der gravierten Näpfchen von den Referenzpositionen (RPA, RPB, RPC, RPD) ausgemessen.
In der Fig. 3a sind die grob positionierten Gravierstichelspitzen der vier Gravieror­ gane (3 A, 3 B, 3 C, 3 D) auf den vier Referenzpositionen (RPA, RPB, RPC, RPD) dar­ gestellt, die jeweils um die vorgegebe Strangbreite (SB) voneinander beabstandet sind.
In dem in Fig. 3a dargestellten Beispiel ergeben sich für die Gravierstichelspitzen des ersten und zweiten Gravierorgans (3 A, 3 B) negative Abstandsfehler -ΔxA und -ΔxB zu der ersten bzw. zweiten Referenzposition (RPA, RPB), da die IST-Positi­ onen der Gravierstichelspitzen, in Vorschubrichtung gesehen, links der ersten bzw. zweiten Referenzposition (RPA, RPB) liegen. Für die Gravierstichelspitzen des dritten und vierten Gravierorgans (3 C, 3 D) ergeben sich dagegen positive Ab­ standsfehler +ΔxC und +ΔxD zu der dritten bzw. vierten Referenzposition (RPC, RPD), da die Istpositionen der Gravierstichelspitzen rechts der dritten bzw. vierten Referenzposition (RPC, RPD) liegen.
Der fehlerhafte Istabstand zwischen den Gravierstichelspitzen des ersten und zweiten Gravierorgans (3 A, 3 B) ist somit DAB = SB + ΔxA - ΔxB, der fehlerhafte Istabstand zwischen den Gravierstichelspitzen des zweiten und dritten Gravieror­ gans (3 B, 3 D) ist DBC = SB + ΔxB + ΔxC und der fehlerhafte Istabstand zwischen den Gravierstichelspitzen des dritten und vierten Gravierorgans (3 C, 3 D) ist DCD = SB - ΔxC + ΔxD.
In einem Verfahrensschritt [II] wird zunächst festgestellt, ob im Verfahrensschritt [I] positive Abstandsfehler +Δx gemessen wurden. Ist das nicht der Fall, wird mit dem Verfahrenschritt [IV] fortgefahren. Wurden dagegen positive Abstandsfehler +Δx gemessen, wird zunächst der maximale positive Abstandsfehler +ΔxMAX ermittelt.
In Fig. 3a hat beispielsweise die Gravierstichelspitze des vierten Gravierorgans (3 D) den maximalen positiven Abstandsfehler +ΔxD = ΔxMAX.
In einem Verfahrensschritt [III] werden die gemessenen Abstandsfehler ±Δx rech­ nerisch (Fig. 3) oder mechanisch (Fig. 4) korrigiert, um sicherzustellen, daß keine Gravierinformation bei der Gravur der Gravierstränge verlorengeht.
Bei der rechnerischen Korrektur der Abstandsfehler gemäß Fig. 3 wird durch Diffe­ renzbildung zwischen den Abstandsfehlern ±Δx und einem Korrekturwert der ma­ ximale positive Abstandsfehler +ΔxMAX mindestens auf Null, d. h. direkt auf Null oder einen negativen Abstandsfehler -Δx und die anderen Abstandsfehler ±Δx entsprechend dem Korrekturwert korrigiert. Bei der Korrektur des maximalen posi­ tiven Abstandsfehlers +ΔxMAX auf Null ist der Korrekturwert für alle Abstandsfeh­ ler somit gleich dem maximalen positiven Abstandsfehler +ΔxMAX.
In dem in Fig. 3a gezeigten Beispiel erfolgt eine rechnerische Korrektur der Ab­ standsfehler. In diesem Fall wird somit der maximale positive Abstandsfehler +ΔxD der Gravierstichelspitze des vierten Gravierorgans (3 D) gemäß der Glei­ chung ΔxD* = ΔxD - ΔxMax = 0 auf Null gesetzt und die Abstandsfehler ±ΔxA, ±ΔxB und ±ΔxC der Gravierstichelspitzen des ersten, zweiten und dritten Gra­ vierorgans. (3 A, 3 B, 3 C) gemäß der Gleichungen ΔxA* = ΔxA - ΔxMAX, der Glei­ chung ΔxB* = ΔxB - ΔxMAX und der Gleichung ΔxC* = ΔxC - ΔxMAX korrigiert.
In einem Verfahrensschritt [IV] erfolgt die Gravur der Gravierstränge (A, B) mit den fehlerhaft zueinander positionierten Gravierorganen (3). Während der Gravur der Gravierstränge (A, B) werden die durch die Grobpositionierung der Gravierorgane (3) verursachten und im Verfahrensschritt [III] korrigierten Abstandsfehler -Δx* durch eine "elektronische Verschiebung" der Gravierstränge auf dem Druckzylin­ der (1) derart kompensiert, daß die Gravierstränge trotz der Abstandsfehler der Gravierstichelspitzen die vorgegebenen Strangbreiten (SB) aufweisen.
Die elektronische Verschiebung der Gravierstränge während der Gravur wird da­ durch erreicht, daß zunächst Startvektoren (SV) in Richtung der X-Achse des XY-Koordinatensystems definiert werden, die den im Verfahrensschritt [III] korri­ gierten Abstandsfehlern -Δx* entsprechen und daß die zeitliche Aufbereitung und Bereitstellung der für die verschobenen Gravierlinien relevanten Graviersteuer­ signalwerte (GS) durch die Startvektoren (SV) in Abhängigkeit von den durch die Vorschubbewegung erreichten axialen Positionen der einzelnen Gravierorgane (3) bzw. des Gravierwagens (4) relativ zum Druckzylinder (1) gesteuert wird.
Bei Gravurstart beginnt dasjenige Gravierorgan (3), dessen Abstandsfehler zu Null kompensiert worden ist, mit der Gravur der Start-Gravierlinie (SGL) des zugehöri­ gen Gravierstranges unmittelbar an der durch die Grobpositionierung des Gra­ vierorgas (3) eingenommenen axialen Istposition. Die anderen noch mit Abstands­ fehlern -Δx* behafteten Gravierorgane (3) beginnen verzögert mit der Gravur der Start-Gravierlinien (SGL) der entsprechenden Gravierstränge, nachdem die Gra­ vierorgane (3), jeweils ausgehend von der durch die Grobeinstellung des Gra­ vierorgans (3) eingenommenen axialen Position, einen dem betreffenden Startvek­ tor (SV) entsprechenden Vorschubweg zurückgelegt haben.
In dem in Fig. 3a dargestellten Beispiel beginnt somit das Gravierorgan (3 D) mit der unmittelbaren Gravur der Start-Gravierlinie (SGLD) des Gravierstranges (D), während die anderen Gravierorgane (3 A, 3 B, 3 C) erst nach Zurücklegen einer dem jeweiligen Startvektor (SVA, SVB, SVC) entsprechenden Wegstrecke mit der Gra­ vur der Start-Gravierlinien (SGLA, SGLB, SGLC) der Gravierstränge (A, B, C) be­ ginnen.
Mit Hilfe der Startvektoren (SV) wird die Aufbereitung und Bereitstellung der Gra­ viersteuersignalwerte (GS) derart gesteuert, daß die zur Gravur der verschobenen Start-Gravierlinien (SGL) relevanten Graviersteuersignalwerte (GS) zu den Zeit­ punkten an die Gravierorgane (3) gegeben werden, zu denen die Gravierstichel­ spitzen der Gravierorgane (3) bei der Vorschubbewegung des Gravierwagens (4) jeweils die axiale Position der verschobenen Start-Gravierlinie (SGL) erreicht ha­ ben.
Die Gravurdaten (GD) für die Gravierorte (PG) auf den einzelnen Gravierlinien werden im Ausführungsbeispiel durch eine um die betreffenden axialen Startvekto­ ren (VS) verschobene Interpolationsrechnung in den Rasterrechnern (12) erzeugt. Zur Durchführung der um die Startvektoren (VS) verschobenen Interpolationsrech­ nung werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die x-Startpunkte für die Interpolationsrechnung auf der X-Achse des XY-Koordinatensystems entgegen der Vorschubrichtung um die jeweiligen Startvektor (SV), ausgehend von den x-An­ fangsadressen der entsprechenden Bilddatendateien, verschoben. Die Startpunkt­ verschiebung entspricht einer Verschiebung der durch die Ortskoordinaten (x, y) gesteuerten Interpolationsfenster (18) um die jeweiligen Startvektoren (SV) in den Rasterrechnern (12).
Da die gemessenen Abstandsfehler ±Δx und damit auch die Startvektoren (SV) einem Vielfachen des Gravierlinienabstandes plus/minus einem axialen Restfehler betragen können, "passen" die Gravierlinien nicht zu dem Gravuraster, das für die Gravur mit exakt positionierten Gravierorganen (3) maßgebend ist. Durch die um die Startvektoren (SV) verschobene Interpolation werden die Gravurdaten (GD) jeweils genau für die um die Restfehler versetzten Gravierlinien interpoliert, wo­ durch eine hohe Interpolationsgenauigkeit und damit auch trotz der fehlpositionier­ ten Gravierorgane (3) eine hohe Genauigkeit bei der Gravur der Gravierstränge er­ reicht wird.
Innerhalb der Wegstrecken, welche die Gravierorgane (3) von den Istpositionen zu den Start-Gravierlinien (SGL) zurücklegen, muß dafür gesorgt werden, daß keine Information auf dem Druckzylinder (1) d. h. ein "Superweiß" graviert wird, bei dem die Gravierstichelspitzen nicht die Mantelfläche des Druckzylinders (1) berühren. Falls die Bilddatendateien "weiße Ränder" mit der Gravierinformation "Super-weiß" aufweisen und die Startvektoren (SV) innerhalb der "weißen Ränder" der Bildda­ teien liegen, werden die Gravurdaten "Superweiß" interpoliert und als Graviersteu­ ersignalwerte (GS) an die Gravierorgane (3) gegeben.
Falls das nicht der Fall ist, müssen die innerhalb der Wegstrecken interpolierten Gravurdaten (GD) bzw. die Graviersteuersignalwerte (GS), die nicht für die Gravur der Gravierstränge relevant sind, unterdrückt werden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Steuerung der Gravierverstärker (9) oder, wie im Aus­ führungsbeispiel, durch Abheben von Gleitfüßen und Schabern mittels der Abhe­ bevorrichtungen in den Gravierorganen (3) gesteuert durch die Gravurfreigabesi­ gnale (S) auf den Leitungen (36) erfolgen. Das Abheben von Gleitfüßen und Schabern empfiehlt sich zusätzlich bei der Gravur von "Superweiß", um die Man­ telfläche des Druckzylinders (1) vor Beschädigungen zu schützen.
Fig. 3b zeigt zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 3a in schematischer Form die Abläufe der Interpolation bei der Gravur der vier Gravur­ stränge (A, B, C D) in Abhängigkeit von den x-Koordinaten. Dargestellt ist die Ver­ schiebung der Interpolation um die jeweiligen Startvektoren SVA, SVB und SVC, wobei der Startvektor SVD = 0 aufgrund der im Verfahrensschritt [III] vorgenomme­ nen elektronischen Kompensation des maximalen Abstandsfehlers zu Null ist. Die nicht schraffierten Impulsflächen sollen andeuten, daß bereits interpoliert wird, aber die interpolierten Gravurdaten (GD) nicht verwendet werden. Die schraffierten Impulsflächen deuten dagegen an, daß die interpolierten Gravurdaten (GD) in die Graviersteuersignalwerte (GSA, GSB, GSC, GSD) umgewandelt und den Gra­ vierorganen (3 A, 3 B, 3 C, 3 D) zugeführt werden.
In Fig. 3c ist zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 3a und Fig. 3b die Bereitstellung der Graviersteuersignalwerte (GSA, GSB, GSC, GSD) für die Gravierorgane (3 A, 3 B, 3 C, 3 D) in Abhängigkeit von den x-Koordinaten bei der Gravur der vier Gravierstränge (A, B, C, D) dargestellt.
Fig. 3d zeigt das Ergebnis der elektronischen Verschiebung der Gravierstränge (A, B, C, D) bei der Gravur zwecks Kompensation der Abstandsfehler der fehlposi­ tionierten Gravierorgane (3). Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß alle Gravier­ stränge (A, B, C, D) trotz der vor der Gravur nur fehlerhaft eingestellten Gravieror­ ganabstände genau die geforderten Strangbreiten (SB) aufweisen.
Fig. 4 erläutert den Fall, daß im Verfahrensschritt [III] der maximale Abstandsfehler +ΔxMAX mechanisch korrigiert wird. Bei der mechanischen Korrektur wird der maximale Abstandsfehler +ΔxMAX dadurch auf Null gesetzt, daß der Gravierwa­ gen (4) mit den grob positionierten Gravierorganen (3) mindestens um den maxima­ len Abstandsfehler +ΔxMAX entgegen der Vorschubrichtung verschoben wird. Da­ durch wird die Gravierstichelspitze desjenigen Gravierorgans (3), das den maximalen positiven Abstandsfehler +ΔxMAX aufweist, auf der zugehörigen Refe­ renzposition (RP) positioniert. Die Gravierstichelspitzen der anderen Gravierorgane (3) weisen dann die entsprechend korrigierten mechanischen Abstandsfehler -Δx* auf.
Fig. 4a, in der dieselben Abstandsfehler wie in Fig. 3a zugrunde gelegt sind, zeigt die Verhältnisse nach Verschieben des Gravierwagens (4). Durch die Verschie­ bung wurde der maximale positive Abstandsfehler +ΔxD der Gravierstichelspitze des vierten Gravierorgans (3 D) auf Null gebracht, während die Abstandsfehler ±ΔxA, ±ΔxB und ±ΔxC der Gravierstichelspitzen des ersten, zweiten und dritten Gravierorgans. (3 A, 3 B, 3 C) durch die Verschiebung auf die Werte -ΔxA*, -ΔxB* und -ΔxC* korrigiert wurden.
Fig. 4b zeigt wiederum zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 4a in schematischer Form die Abläufe der Interpolation bei der Gravur der vier Gravurstränge (A, B, C, D) in Abhängigkeit von den x-Koordinaten.
In Fig. 4c ist wiederum zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 4a und Fig. 4b die Bereitstellung der Graviersteuersignalwerte (GSA, GSB, GSC, GSD) für die Gravierorgane (3 A, 3 B, 3 C, 3 D) in Abhängigkeit von den x-Ko­ ordinaten bei der Gravur der vier Gravierstränge (A, B, C, D) dargestellt.
Fig. 4d zeigt das Ergebnis der elektronischen Verschiebung der Gravierstränge (A, B, C, D) bei der Gravur zwecks Kompensation der Abstandsfehler der fehlposi­ tionierten Gravierorgane (3). Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß wiederum alle Gravierstränge (A, B, C, D) trotz der vor der Gravur nur fehlerhaft eingestellten Gravierorganabstände genau die geforderten Strangbreiten (SB) aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Alternativ zu elektromagnetischen Gravierorganen mit Graviersticheln als Schneid­ werkzeuge können beispielsweise auch Elektronenstrahl- oder Lasergravierorgane verwendet werden.
Auch für die Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) sind andere Ausführungsformen denkbar.
Anstelle der Auswertung des Videobildes gegenüber einer "elektronischen" Meß­ marke zur Ermittlung der Abstandsfehler ±ΔxA kann der Meßwagen (27) auch nacheinander auf die Istpositionen und die Referenzpositionen verschoben und die Abstandsfehler ±Δx direkt aus den Ortskoordinatendifferenzen des Meßwa­ gens (31) in den beiden Positionen festgestellt werden.
Zur Positionierung des Meßwagens (27) auf die Referenzpositionen und zum Ausmessen der axialen Abstandsfehler ±Δx zwischen den Istpositionen und den Referenzpositionen kann beispielsweise auch ein handelsübliches Längenmeßsy­ stem MR-MAGNESCALE® der Firma Sony Magnescale Inc. Tokyo, JP, verwen­ det werden. In diesem Fall ist in Achsrichtung ein magnetisch lesbarer Maßstab angeordnet, der von einem am Meßwagen (27) befindlichen Lesekopf gelesen und ausgewertet wird. Die Ermittlung der Abstandsfehler ±ΔxA kann beispielsweise auch nach einem interferometrischen Meßverfahren mit einem an dem Meßwagen (27) montierten Interferometer erfolgen.
Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Gravur­ daten (GD) durch Interpolation gewonnen werden, können die Gravurdaten (GD) bereits in dem erforderlichen Gravurraster vorliegen. Dann entfallen die Raster­ rechner (12) und die Biiddatenspeicher (13). In diesem Fall werden die für die elektronische Kompensation der Abstandsfehler (Δx*) bei der Gravur der Gravier­ stränge benötigten Gravurdaten (GD) durch eine um die Startvektoren (VS) geän­ derte Adressierung der Gravurdatenspeicher (11) gewonnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei der Gravur von kreisförmigen Gravierlinien mit schrittweisem Vorschub als auch bei der Gravur einer helixförmi­ gen Gravierlinie mit kontinuierlichem Vorschub verwendet werden. Im Fall der Gra­ vur einer helixförmigen Gravierlinie ergeben sich durch die Fehlpositionierung der Gravierorgane Abstandsfehler in X- und Y-Richtung, und die Startvektoren (VS) werden aus den jeweiligen axialen Abstandsfehlern als X-Vektorkomponenten (VSx) und einer Y-Vektorkomponente (SVy) ermittelt, die sich aus der Steigung der Helix ergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Gravur einer großen An­ zahl von Graviersträngen auf einem Druckzylinder geeignet. Da eine Feinpositio­ nierung sämtlicher an der Gravur beteiligten Gravierorgane auf dem Gravierwagen entfällt, wird die Vorbereitungsphase in vorteilhafter Weise wesentlich verkürzt und trotzdem eine hohe Graviergenauigkeit bei der Gravur erreicht. Außerdem ist die Gravurgenauigkeit im wesentlichen unabhängig von der Geschicklichkeit eines Bedieners.

Claims (31)

1. Verfahren zur Gravur von Druckzylindern für den Tiefdruck in einer elektroni­ schen Graviermaschine, bei dem
  • - mindestens zwei in Achsrichtung des Druckzylinders (1) nebeneinander lie­ gende Gravierstränge (A, B) vorgegebener Strangbreiten (SB) mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan (3) graviert werden,
  • - die Gravierorgane (3) jeweils eine Folge von in einem Gravurraster (15) an­ geordneten Näpfchen in den rotierenden Druckzylinder (1) gravieren,
  • - Graviersteuersignale (GS) zur Ansteuerung der Gravierorgane (3) durch Überlagerung von Graviersignalen (G), welche die zu gravierenden Tonwer­ te repräsentieren, mit einem periodischen Rastersignal (R) zur Erzeugung des Rasters gebildet werden,
  • - die Gravierorgane (3) zur flächenhaften Gravur der Näpfchen eine in Achs­ richtung des Druckzylinders (1) gerichtete Vorschubbewegung an dem Druckzylinder (1) entlang ausführen und
  • - vor der Gravur die axialen Abstände der Gravierorgane (3) zueinander ein­ gestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Gravur
  • - für jedes Gravierorgan (3) eine axiale Referenzposition (RP) vorgegeben wird, wobei die axialen Abstände der Referenzpositionen (RP) zueinander den vorgegebenen Strangbreiten (SB) der Gravierstränge (A, B) entspre­ chen,
  • - die Gravierorgane (3) grob auf ihren Referenzpositionen (RP) positioniert werden,
  • - die axialen Abstandsfehler (Δx) zwischen den Referenzpositionen (RP) und den aufgrund der Grobpositionierung tatsächlich eingenommenen Istposi­ tionen der Gravierorgane (3) gemessen werden, bei der Gravur
  • - die Gravierorgane (3) mit den durch ihre Grobpositionierung bedingten feh­ lerhaften Abständen zueinander die Vorschubbewegung am Druckzylinder (1) entlang ausführen und
  • - die Abstandsfehler (Δx) durch eine verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1) derart kompensiert werden, daß trotz der fehlerhaften Abstände der Gravierorgane (3) zueinander die Gravierstränge (A, B) die vorgegebenen Strangbreiten (SB) aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Gravierorgane (3) auf einem Gravierwagen (4) verschiebbar und arre­ tierbar angeordnet sind,
  • - die Gravierorgane (3) grob auf ihren Referenzpositionen (RP) positioniert und in den aufgrund der Grobpositionierung eingenommenen Istpositionen auf dem Gravierwagen (4) arretiert werden und
  • - der Gravierwagen (4) mit den arretierten Gravierorganen (3) bei der Gravur die Vorschubbewegung am Druckzylinder (1) entlang ausführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Näpfchen auf kreisförmig um den Druckzylinder (1) verlaufenden Gra­ vierlinien graviert werden und
  • - die Gravierorgane (3) bzw. der Gravierwagen (4) jeweils nach der Gravur einer Gravierlinie einen dem Gravierlinienabstand entsprechenden Vor­ schubschritt ausführen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - bei der Messung der Abstandsfehler (±Δx) unterschieden wird, ob die Ist­ positionen der Gravierorgane (3) in Vorschubrichtung gesehen rechts (positive Abstandsfehler +Δx) oder links (negative Abstandsfehler -Δx) der entsprechenden Referenzpositionen (RP) liegen,
  • - falls positive Abstandsfehler (+Δx) gemessen werden, der maximale positive Abstandsfehler (+ΔxMAX) ermittelt wird,
  • - der maximale positive Abstandsfehler (+ΔxMax) durch Subtraktion eines Korrekturwertes mindestens auf Null und die anderen Abstandsfehler (±Δx) um den Korrekturwert korrigiert werden, wobei der Korrekturwert bei Korrek­ tur des maximalen positiven Abstandsfehlers (+ΔxMax) auf Null gleich dem maximalen positiven Abstandsfehler ist und
  • - die korrigierten Abstandsfehler (Δx*) durch die verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1) kompensiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - bei der Messung der Abstandsfehler (±Δx) unterschieden wird, ob die Ist­ positionen der Gravierorgane (3) in Vorschubrichtung gesehen rechts (positive Abstandsfehler +Δx) oder links (negative Abstandsfehler -Δx) der entsprechenden Referenzpositionen (RP) liegen,
  • - falls positive Abstandsfehler (+Δx) gemessen werden, der maximale positive Abstandsfehler (+ΔxMAX) ermittelt wird
  • - durch Verschieben des Gravierwagens (4) um einen Korrekturwert entge­ gen der Vorschubrichtung der maximale positive Abstandsfehler (+ΔxMax) mindestens auf Null und die anderen Abstandsfehler (±Δx) um den Korrek­ turwert mechanisch korrigiert werden, wobei der Korrekturwert bei Korrektur des maximalen positiven Abstandsfehlers (+ΔxMax) auf Null gleich dem maximalen positiven Abstandsfehler ist und
  • - die korrigierten Abstandsfehler (Δx*) durch die verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1) kompensiert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Istposition eines Gravierorgans (3) durch eine senkrecht zur Achse des Druckzylinders (1) und durch das die Näpfchen erzeugende Element des Gra­ vierorgans (3) verlaufende Ebene definiert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Istposition ei­ nes Gravierorgans (3) durch die Spitze des Gravierstichels eines mechani­ schen Gravierorgans (3) definiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Istposition ei­ nes Gravierorgans (3) durch die Lage mindestens eines probeweise mit dem betreffenden Gravierorgan (3) auf dem Druckzylinder (1) gravierten Näpfchens definiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsfehler (±Δx) der grob positionierten Gravierorgane (3) zu ihren Referenzpositionen (RP) mittels einer Videokamera (28) und einer Bildauswer­ testufe (29) einer Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) ermittelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (28) in der Graviermaschine auf einem Meßwagen (27) in Achsrichtung des Druckzylinders (1) positionierbar angeordnet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokame­ ra (28) mittels eine Antriebs (31) für den Meßwagen (27) automatisch auf den Referenzpositionen (RP) positioniert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Abstandsfehlers (±Δx) eines grob positionierten Gra­ vierorgans (3)
  • - die Videokamera (28) mittels des Meßwagens (27) auf der zugehörigen Referenzposition (RP) des Gravierorgans (3) positioniert wird,
  • - die Videokamera (28) ein Videobild der Gravierstichelspitze des betreffen­ den Gravierorgans (3) oder ein Videobild mindestens eines mit dem betref­ fenden Gravierorgan (3) probeweise auf dem Druckzylinder (1) gravierten Näpfchens als Istposition des betreffenden Gravierorgans (3) aufnimmt und
  • - der Abstandsfehler (±Δx) zwischen der Istposition des Gravierorgans (3) und der zugehörigen Referenzposition (RP) durch elektronische Auswertung des Videobildes in der Bildauswertestufe (29) festgestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Abstandsfehlers (±Δx) eines grob positionierten Gra­ vierorgans (3)
  • - die Videokamera (28) ein Videobild der Gravierstichelspitze des betreffen­ den Gravierorgans (3) oder ein Videobild mindestens eines mit dem betref­ fenden Gravierorgan (3) probeweise auf dem Druckzylinder (1) gravierten Näpfchens als Istposition des betreffenden Gravierorgans (3) aufnimmt,
  • - der Meßwagen (27) in eine Meßposition gebracht wird, in der die Istposition des Gravierorgans (3) mit einer Bezugsmarke des Meßwagens (27) über­ einstimmt,
  • - der Meßwagen (27) auf der zugehörigen Referenzposition (RP) positioniert wird und
  • - der Abstandsfehler (±Δx) aus der Wegdifferenz des Meßwagens (27) zwi­ schen Meßposition und Referenzposition (RP) ermittelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Abstandsfehler (±Δx) aller grob positionierten Gra­ vierorgane (3)
  • - die Videokamera (28) nacheinander auf die einzelnen Referenzpositionen (RP) der Gravierorgane (3) positioniert wird,
  • - in jeder Referenzposition (RP) das zugehörige Gravierorgan (3) grob auf die Referenzposition (RP) eingestellt wird und
  • - in jeder Referenzposition (RP) der Abstandsfehler (±Δx) durch Auswertung des mit der Videokamera (28) aufgenommenen Videobildes der Graviersti­ chelspitze ermittelt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Abstandsfehler (±Δx) aller grob positionierten Gra­ vierorgane (3)
  • - die Gravierorgane (3) grob auf den zugehörigen Referenzpositionen (RP) positioniert werden,
  • - mit jedem Gravierorgan (3) probeweise mindestens ein Näpfchen auf dem Druckzylinder (1) graviert wird,
  • - die Videokamera (28) nacheinander auf die einzelnen Referenzpositionen (RP) positioniert wird und
  • - in jeder Referenzposition (RP) das zugehörige Gravierorgan (3) grob auf die Referenzposition (RP) eingestellt wird und
  • - in jeder Referenzposition (RP) der Abstandsfehler (±Δx) durch Auswertung des mit der Videokamera (28) aufgenommenen Videobildes des probeweise gravierten Näpfchens ermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfseinrichtung (34, 35) vorgesehen ist, die ein Signal erzeugt, so­ bald sich ein Gravierorgan (3) bei der Grobpositionierung innerhalb des Meß­ bereiches der Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) befindet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrich­ tung (34, 35) als Lichtschranke ausgebildet ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der korrigierten Abstandsfehler (Δx*) bei der Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1)
  • - dasjenige Gravierorgan (3), dessen maximaler positiver Abstandsfehler mindestens zu Null korrigiert wurde, bei Gravurstart unmittelbar in seiner Istposition mit der Gravur des entsprechenden Gravierstranges beginnt,
  • - die anderen Gravierorgane (3) jeweils um die korrigierten Abstandsfehler (Δx*) verschoben mit der Gravur der zugehörigen Gravierstränge beginnen, nachdem sie den korrigierten Abstandsfehlern (Δx*) entsprechende axiale Vorschubwege aus ihren Istpositionen zurückgelegt haben,
  • - axiale Startvektoren (SV) generiert werden, deren Längen den korrigierten Abstandsfehlern (Δx*) entsprechen und
  • - die Bereitstellung der Gravurdaten (GD), die zur Gravur der Näpfchen auf den ortsverschobenen Gravierlinien benötigt werden, durch die axialen Startvektoren (SV) gesteuert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Gra­ vierstrang (A, B)
  • - die Gravurdaten (GD) für die durch das Druckraster (15) bestimmten Gra­ vierorte durch eine Interpolationsrechnung aus Bilddaten (BD) erzeugt wer­ den und
  • - der axiale Startpunkt für die Interpolationsrechnung von der Start-Gra­ vierlinie (SGL) des betreffenden Gravierstranges (A, B) um den axialen Startvektor (VS) auf die Istposition des Gravierorgans (3) bei Gravierbeginn entgegen der Vorschubrichtung verschoben wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß für je­ den Gravierstrang (A, B)
  • - die Bilddaten (BD) in einem Originalraster (14) vorliegen,
  • - ein Klassenfeld (16) von der Größe einer Rastermasche des Originalrasters (14) festgelegt und das Klassenfeld (16) in Interpolationsklassen darstellen­ de Teilfelder (17) unterteilt wird,
  • - für die einzelnen Interpolationsklassen Gewichtungskoeffizienten abrufbar gespeichert werden,
  • - um das Klassenfeld (16) ein Interpolationsfenster (18) festgelegt wird, das jeweils so viele Bilddaten (BD) umfaßt wie an der Berechnung eines Gra­ vurdatums (GD) des Gravurrasters (15) beteiligt sind,
  • - das Klassenfeld (16) mit dem Interpolationsfenster (18) bei der Gravur syn­ chron mit der Vorschubbewegung des Gravierorgans (3) und der Drehbe­ wegung des Druckzylinders (1) über das Originalraster (14) verschoben wird, bis ein Gravierort des Gravurrasters (15) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt,
  • - das Teilfeld (17), in dem der Gravierort fällt, festgestellt wird,
  • - die Gewichtungskoeffizienten der dem festgestellten Teilfeld (17) zuvor zu­ geordneten Interpolationsklasse aufgerufen werden und
  • - das Gravurdatum (GD) des Gravierortes mit Hilfe der aufgerufenen Gewich­ tungskoeffizienten aus den im Interpolationsfenster (18) liegenden Bilddaten (BD) berechnet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Interpolati­ onsfenster (18) gegenüber der Start-Gravierlinie (SGL) eines Gravierstranges (A, B) um den zugehörigen axialen Startvektor (VS) auf die Istposition des Gravierorgans (3) bei Gravierbeginn entgegen der Vorschubrichtung verscho­ ben wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebenen Referenzpositionen (RP) mindestens annähernd mit den gewünschten Startpositionen der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzy­ linder (1) übereinstimmen.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Gravierwagen (4) vor der Gravur derart verschoben wird, daß die Ist­ position mindestens eines der Gravierorgane (3) mit der gewünschten Start­ position eines Gravierstranges (A, B) auf dem Druckzylinder (1) übereinstimmt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravierorgane (3) während ihrer axialen Vorschubwege von den Ist­ positionen zu den Start-Gravierlinien (SGL) ein "Superweiß" gravieren.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Abhebevorrichtungen für Schaber und Gleitfuß der Gravierorgane (3) während ihrer axialen Vorschubwege von den Istpositionen zu den Start-Gra­ vierlinien (SGL) von dem Druckzylinder (1) abgehoben werden.
26. Graviermaschine zur Gravur von mindestens zwei in Achsrichtung eines Druckzylinders (1) nebeneinander liegenden Graviersträngen (A, B) vorgege­ bener Strangbreiten (SB) mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan (3), bestehend aus
  • - einem rotationsfähig gelagerten Druckzylinder (1), der von einem ersten Antrieb (2) gedreht wird,
  • - einem Gravierwagen (4), der mittels eines zweiten Antriebs (6) in Achsrich­ tung des Druckzylinders (1) bewegbar ist,
  • - Gravierorganen (3) zur Gravur der Gravierstränge (A, B), welche auf dem Gravierwagen (4) verschiebbar und arretierbar angeordnet sind und
  • - einer Signalaufbereitungsstufe (9, 10) zur Erzeugung von Graviersteuersi­ gnalen (GS) für die Gravierorgane (3), gekennzeichnet durch
  • - eine Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) zur Messung der axialen Ab­ standsfehler (±Δx) zwischen vorgegebenen axialen Referenzpositionen (RP) für die Gravierorgane (3) und Istpositionen, welche die Gravierorgane (3) bei einer groben Positionierung auf die vorgegebenen Referenzpositio­ nen (RP) tatsächlich eingenommen haben und
  • - Mittel (11, 12, 22) zur Kompensation der gemessenen Abstandsfehler (±Δx) durch eine verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzy­ linder (1) und durch eine entsprechend verschobene Bereitstellung der Graviersteuersignalwerte (GS) für die Gravierorgane (3).
27. Graviermaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Posi­ tionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) aus folgenden Komponenten besteht:
  • - einer auf einem Meßwagen (27) montierten Videokamera (28) zur Aufnah­ me eines Videobildes der Gravierstichelspitze eines Gravierorgans (3) oder eines probeweise mit dem Gravierorgan (3) gravierten Näpfchens als Ist­ position des Gravierorgans (3) und
  • - einer Bildauswertestufe (29) zur Ermittlung der Abstandsfehler (±Δx) zwi­ schen den Istpositionen der Gravierorgane (3) und den vorgegebenen Refe­ renzpositionen (RP) durch Auswertung des von der Videokamera aufge­ nommenen Videobildes.
28. Graviermaschine nach Anspruch 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwagen (27) mit der Videokamera (28) in Achsrichtung des Druckzylin­ ders (1) verschiebbar ist.
29. Graviermaschine nach einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßwagen (27) mit der Videokamera (28) durch einen An­ trieb (31) automatisch auf die vorgegebenen axialen Referenzpositionen (RP) positionierbar ist.
30. Graviermaschine nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - ein Rasterrechner (12) vorgesehen ist, in dem die Gravurdaten (GD) durch Interpolation aus in einem Bilddatenspeicher (13) abgelegten Bilddaten (BD) gewonnen werden und
  • - die Mittel (11, 12, 22) zur Kompensation der gemessenen Abstandsfehler (±Δx) mit dem Rasterrechner (12) in Wirkverbindung stehen, um die Be­ reitstellung der Graviersteuersignalwerte (GS) für die Gravierorgane (3) bei der verschobenen Gravur der Gravierstränge (A, B) zu steuern.
31. Positionsmeßeinrichtung für eine Graviermaschine zur Gravur von Druckzylin­ dern mittels Gravierorganen, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine auf einem Meßwagen (27) montierte Videokamera (28) vorgesehen ist um Videobilder der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) oder der probeweise mit den Gravierorganen (3) gravierten Näpfchen als tatsächliche Istpositionen der grob auf vorgegebene Referenzpositionen (RP) verscho­ benen Gravierorgane (3) aufzunehmen,
  • - der Meßwagen (27) in Achsrichtung eines Druckzylinders (1) verschiebbar und auf die vorgegebenen Referenzpositionen (RP) für die Gravierorgane (3) positionierbar ist und
  • - eine Bildauswertestufe (29) zur Auswertung der aufgenommenen Videobil­ der vorhanden ist, um Abstandsfehler (±Δx) zwischen den Referenzpositio­ nen (RP) und den tatsächlichen Istpositionen der Gravierorgane (3) zu er­ mitteln.
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