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Verfahren zur Steuerung des Druckfarbenauftrags
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in den Farbläufern einer Druckmaschine
Verfahren
zur Steuerung des Druckfarbenauftrags in den Farbläufern einer Druckmaschine Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Druckfarbenauftrags in den Farbläufern
einer Druckmaschine.
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Bei einer fetthaltigen Druckfarbe verwendenden, nach dem Lettersetz-
oder nach dem Offset-Verfahren arbeitenden Druckmaschine oder bei einer Offsetmaschine
zum Bedrucken einer Bahn mit einer oder mit mehreren Farben oder bei einer Rotationsdruckmaschine
mit einem Zylinder ist für die Farbläufer eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung
des Farbauftrags in größerer oder kleinerer Menge für die Erzielung der vollständigen,
gewünschten Farbverteilung erforderlich.
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Die Erfindung bezieht sich nun nicht auf die Gesamtheit der Druckfarbe,
die in den Farbläufern in Längsrichtung fließt und die durch feste oder abnehmbare
Farbpendelwalzen sowie die Farbduktorwalze und den Formzylinder gesteuert bzw. verteilt
wird, sondern auf das System für den Teilauftrag durch den Farbläufer, der üblicherweise
aus einer Klinge besteht, die nahezu immer in Abschnitte von jeweils etwa 4 cm Länge
unterteilt iat und welche einen Abstand zwischen ihrer Kante und der Pendelwalze
einhält.
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Bei der Maschine des Formats VI (Zylinderumfang 100 cm und Länge 140
cm) beträgt die Länge der Klinge des Farbläufers 140,5 cm. Diese Länge ist in 36
Abschnitte von jeweils 3,9 cm Länge unterteilt. Jedem dieser Abschnitte ist ein
von Hand nach rechts oder links umschaltbares Steuerventil zugeordnet, welches eine
Annäherung oder Entferung der Klinge an die bzw. von der feststehenden Pendelwalze
genau in der Längsebene des betreffenden Ventils gestattet.
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Zweck dieses Vorgehens ist die Erzielung eines größeren oder kleineren
Farbflusses in einer bestimmten Zone. Wenn beispielsweise über die Länge der Papierbahn
hinweg ein Streifen nicht bedruckt werden soll, muß der Farbläufer in der diesem
Streifen entsprechenden Zone geschlossen werden.
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Zur Ausschaltung von Fehlern sind die einzelnen manuell betätigbaren
Steuerventile jeweils mit einer Zahl bezeichnet, bei der vorstehend erwähnten Maschine
mit den Zahlen von 1 bis 36.
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Diese Zahlen und der Abstand zwischen den einzelnen Ventilen sind
auch im Stapel bezeichnet, in welchem die bedruckten Bögen angeordnet sind, so daß
dann, wenn ein Farbüberschuß oder ein Farbmangel an einer bestimmten Stelle des
bedruckten Bogens festgestellt wird, das zur Beseitigung dieses Fehlers zu öffnende
oder zu schließende Ventil des Farbläufers augenblicklich bekannt ist. Bei der derzeitigen
manuellen Betätigung der Ventile der Klingen des Farbläufers wird daher
eine
Reihe von Änderungen des Farbauftrags vorgenommen, während die einzelnen Bögen des
Papierstapels bedruckt werden. Aufgrund ihrer Eigenschaften verliert andererseits
die Druckfarbe ihre Viskosität bei Erwärmung, so daß auch bei ein und derselben
Ventilöffnungsstellung je nach der Temperatur der Druckfarbe mehr oder weniger Druckfarbe
hindurchfließt.
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Zu Beginn des Druckvorgangs ist die Temperatur der Druckfarbe durch
die Umgebungstemperatur bestimmt. Nach einer Arbeitszeit von etwa 1 Std. steigt
aufgrund der im Farbläufer erzeugten Reibung die Temperatur um etwa 50C an, wodurch
die Viskosität der Druckfarbe merklich verringert wird. Bei einer Offsetdruckfarbe
mit einer Viskosität von 550 poise bei 220C nimmt die Viskosität bei einer Temperatur
von 27°C auf 375 poise ab, so daß sich die Durchsatzmenge der Druckfarbe durch den
Farbläufer bei Aufrechterhaltung des jeweils selben Öffnungsgrads des Steuerventils
um 15k erhöht. Diese Zunahme des Farbauftrags erfolgt sehr langsam und im gleichen
Maß, in welchem die Farbtemperatur ansteigt.
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Es ist offensichtlich, daß die Bedienungsperson der Maschine unmöglich
die durch diesen zunehmenden Druckfarbenstrom hervorgerufene Veränderung des Farbtons
wahrnehmen kann, weil der Unterschied nur dann erkennbar ist, wenn z.B. der Druckbogen
Nr, 1 mit dem Druckbogen Nr. 5000 verglichen wird. In der Praxis wird der Farbton
durch etichprobenartigen Vergleich
zweier Druckbögen kontrolliert,
nämlich Bogen Nr. 500 mit Bogen Nr. 1000, Bogen Nr. 1000 mit Bogen Nr. 1500 usw.
In jedem Fall ist der Grad der Zunahme der Farbabweichung kaum erkennbar.
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Andererseits zeigt die Wirkung des Öffnens oder Schließens der Ventile
nach Feststellung einer Anomalie eine langsame Reaktion, weil die Druckfarbe nach
dem Austritt aus dem Farbläufer bis zum Erreichen des Papierbogens eine Batterie
von Farbpendelwalzen durchläuft, wodurch sich die Korrektur erheblich verzögert.
Bei MAN-Maschinen des Formats VI, die 21 Pendelwalzen aufweisen, werden beispielsweise
vom Nachregeln oder Nachstellen des betreffenden Ventils des Farbläufers an etwa
100 Bögen bedruckt, bevor die Korrektur auf den Papierbögen sichtbar wird. Dabei
zeigen selbstverständlich diese 100 Bögen Farbfehler, obgleich der Fehler bereits
erkannt und korrigiert worden ist.
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Wenn der Farbläufer, nachdem seine vorherige Farbfüllung verbraucht
worden ist, mit frischer Druckfarbe beschickt wird, tritt dieselbe Erscheinung erneut
auf, weil die Temperatur der frischen Druckfarbe von derjenigen der im Farbläufer
enthaltenen Druckfarbe abweicht.
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Daneben ist das derzeitige System oder Verfahren des öffnens und Schließens
der Farbumführventile nicht vollkommen, weil dabei keine Anzeige bezüglich des augenblicklichen
offnungsgrads bzw. der jeweiligen Einstellung des Ventils sowie der
durchgeführten
Korrektur vorhanden ist. Lediglich auf der Grundlage des Wissens und der Erfahrung
des die Einstellung durchführenden Spezialisten läßt sich die Zahl der Umdrehungen
und deren Richtung bestimmen, die an einem Ventil zur entsprechenden Korrektur vorgenommen
werden müssen, wobei jede derartige Korrektur selbstverständlich verschiedentlich
versuchsweise bzw. empirisch durchgeführt wird, bis ein zufriedenstellendes Ergebnis
erzielt wird. Im Hinblick darauf, daß jede Korrektur oder Nachregulierung erst nach
dem Bedrucken von 100 Bögen erkennbar ist, ist offensichtlich, daß die durch Farbauftragfehler
hervorgerufenen Probleme sehr schwerwiegend sind und den Drucker vor große Schwierigkeiten
stellen, weil er einfach nicht gewährleisten kann, daß alle Druckbögen denselben
Farbton besitzen.
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Dieses Problem wird noch deutlicher bei Schichtarbeit, weil der ablösenden
Bedienungsperson die Ventileinstellung nicht bekannt ist, die den Öffnungsgrad der
Klinge, Streichklinge oder Rakel für den Durchlauf der Druckfarbe bestimmt, so daß
diese Bedienungsperson gezwungen ist, die Einstellung wiederum empirisch vorzunehmen.
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Die mangelnde Farbgleichmäßigkeit im Laufe eines Druckvorgangs stellt
mithin einen der häufigsten Druckmängel dar.
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Unter der Voraussetzung, daß die größte mögliche Zahl von Änderungen
100 beträgt, liegt der bei einem Druckvorgang erreichte Mindestunterschied, der
sich mit den vollkommensten
Mitteln und mit größter Sorgfalt eines
erfahrenen Fachmanns erreichen läßt, zwischen 15 und 20 Punkten in ein und demselben
Druckdurchgang. Als einzige Möglichkeit, diesen Fehler bzw. diese Farbabweichung
möglichst klein zu halten, bietet sich eine Überwachung durch hochqualifizierte
Fachleute an, die periodisch (z.B. nach jeweils 500 Druckbögen) Proben entnehmen,
diese mit einem als perfekt festgestellten Bezugsbogen vergleichen und sodann die
Abweichungen auf der Grundlage der festgestellten Unterschiede korrigieren.
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Unabhängig von diesem Vorgehen sind dabei in der Masse der bedruckten
Bögen genügend Bögen mit Farbabweichung vorhanden.
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Dies ist auf die folgenden beiden Gründe zurückzuführen.
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a) Etwa die ersten 1000 Bögen jedes Durchgangs zeigen Farbabweichungen,
obgleich die abgezogene (unfit), gefalteten und bedruckten Bögen, die während der
Feineinstellphase des Farbauftrags geliefert werden, zum großen Teil ausreichend
gut und brauchbar sind. Es ist darauf hinzuweisen, daß sich dieser Fehler allmählich
verkleinert (nämlich vom Bogen 0, dem ersten brauchbaren Bogen, bis etwa zum Bogen
1000).
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b) Bei jedesmaliger Durchführung einer Korrektur des Farbauftrags
werden die Druckbögen mit Farbabweichungen aus technischen Gründen (z.B. Versatz)
nicht aus dem Bogenstapel herausgenommen. Aus diesem Grund werden anschließend,
wenn der Druck trocken ist, die Bogenstapel zur Aussonderung
fehlerhafter
Bögen geprüft. Der Grad der Farbabweichung, nach dem die Bögen angenommen oder ausgesondert
werden, hängt von verschiedenen Faktoren ab: 1. Der Dringlichkeit, mit welcher der
Auftrag abgeliefert werden muß (fehlende Zeit für eine Fortsetzung des Druckvorgangs);
2. Menge der Exemplare, die für die jeweilige Auftragsmenge hergestellt werden (der
Drucker ist für einen neuen Einsatz der Maschine verantwortlich); und 3. der jeweiligen
Ausgabe (Erstausgabe oder Nachdruck o.dgl.).
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Die in der vorliegenden Beschreibung aufgeführten Daten wurden von
einem bedeutenden graphischen Betrieb erhalten.
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Im Jahre 1975 wurden in diesem Betrieb pro Maschine durchschnittlich
9430 Druckbögen mit Farbfehlern ausgesondert, wobei eine Nachprüfung ergab, daß
diese Ausschußzahlen die gesetzten Grenzwerte oder Toleranzen übersteigen. Der Wert
dieses Ausschußpapiers betrug 64 000 Pesetas, und die Arbeitskosten beliefen sich
auf 19 400 Pesetas. Dies ergibt eine Gesamtsumme von 83 400 Pesetas, welche nicht
einmal die leicht berechenbaren Kosten für die Bögen enthält, die zum Ausgleich
für den Ausschuß verwendet werden mußten.
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Andererseits wurden an jeder Druckmaschine vom Format VI pro Jahr
(Durchschnitt für 1975) 420 Einstellungen vorgenommen, die sich in zwei Gruppen
aufteilen lassen:
a) Für Neuauflagen 105 Einstellungen.
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b) Für Nachdrucke 315 Einstellungen.
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Die Gesamteinstellzeit von 2,75 Stunden verteilt sich auf vier wesentliche
Arbeiten: 1. Ausbau der Platten für den vorherigen Farbauftrag und Vorbereitung
der Platten zur Aufbewahrung.
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2. Einstellen der Ventilsteuerelemente auf "NULL", Einführung neuer
Bögen, Reinigung der Gummileisten und Platten usw.
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3. Prüfung auf Register-Übereinstimmung zwischen den Drucken verschiedener
Druckkörper.
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4. Prüfung auf Farbton.
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Die durchschnittlichen Kosten für die Einstell-Arbeitsstunden an jeder
Maschine belaufen sich somit auf 1155 Pesetas jährlich, Aufgrund des genannten Problems
ist für den Betrieb einer Druckmachine folgendes Personal erforderlich: 1. Spezialist
für Qualitätskontrolle 2. Erster Operator oder Drucker 3. Zweiter Operator oder
Drucker 4. Assistent bzw. Hilfsdrucker 5. Angelernter Arbeiter oder Lehrling.
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Ersichtlicherweise müssen die unmittelbaren Arbeitskosten für weitere
fünf Bedienungspersonen zu den Arbeitsstundenkosten
der Maschine
hinzugerechnet werden.
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Die angestrebte und jedem Drucker bekannte Aufgabe liegt also in der
Erzielung eines gleichmäßigen Druckfarbtons bei allen Exemplaren des Druckdurchgangs.
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Zu diesem Zweck sind die folgenden Systeme entwickelt worden: A) Handsteuerung
durch Dichtemessung und Probenentnahme.
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Hierbei wird unter der Leitung einer auf die Einstellung der Ventile
jedes einzelnen Farbläufers spezialisierten Person durch subjektive Beurteilung
ein idealer Gleichgewichts- bzw.
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Gleichmäßigkeitszustand des Druckfarbtons eingestellt. Sobald dieser
Zustand mittels eines von Hand betätigbaren Dichtemessers bzw. Densitometers erreicht
worden ist, werden Dichtemesserablesungen in jedem der Farbregister vorgenommen,
mit denen jeder bedruckte Bogen gewöhnlich versehen ist, wobei auf diese Weise Standardwerte
ermittelt werden, die eine Grundlage bilden, mit welcher jede einzelne, während
der Stichprobenprüfung (alle 500 Bögen) vorgenommene Messung verglichen wird.
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Der Vorteil dieses Vorgehens liegt nur darin, daß eine Analyse des
Druckfarbtons mit wissenschaftlichen Mitteln durchgeführt wird, wobei der Farbton
zwischen Grenzwerten gehalten werden kann, die möglichst dicht an den Bezugswerten
der als Modell und Grundlage für den Druck benutzten, bedruckten Bögen liegen.
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Alle anderen, vorher geschilderten Probleme bestehen dagegen nach
wie vor.
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B) Mit "Telecolor" bezeichnetes System der Firma Cottrell-Marinoni.
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Dieses System, das in eine Rotationsoffsetmaschine in dem Werk, in
welchem die Untersuchungen durchgeführt wurden, eingebaut ist und dessen Kosten
sich auf 4 360 000 Pesetas belaufen, bewirkt eine Fernsteuerung der Farbläufer und
ernöglicht das relative Öffnen jedes Ventils, wobei mittels der erhaltenen Werte
die manuelle Erlangung von Daten möglich ist, auf deren Grundlage ebenfalls auf
manuellem Wege ein Stellungsdiagramm der Ventile des Farbläufers angefertigt wird,
das für einen späteren Nachdruck gilt.
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Das "Telecolor"-System ist ein in den Vereinigten Staaten von Amerika
(wo bereits mehr als 100 Einheiten bei Cottrell-Rotationsdruckmaschinen in Betrieb
stehen) gebautes elektronisches Gerät, durch welches die Öffnungs- oder Schließstellung
jedes Ventils der Farbläufer der Maschinen auf einem Fernsehbildschirm sichtbar
angezeigt wird.
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Hierbei werden dieselben Ventile gleichzeitig von einem Schaltpult
aus ferngesteuert.
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Bei diesem Mechanismus ist an jedem Ventil der einzelnen Farbläufer
jeweils ein kleiner Motor angeordnet, dessen Welle über ein Untersetzungsgetriebe
mit dem betreffenden Ventil
des Farbläuters verbunden ist. Der
Motor wird durch einen am Schaltpult befindlichen Drehknopf angesteuert, so daß
er nach rechts oder links dreht, je nachdem, ob das Ventil geöffnet oder geschlossen
werden soll.
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Das Untersetzungsgetriebe ist so berechnet, daß ein bestimmter Drehweg
des Drehknopfes einer gleich großen Drehung am Ventil des Farbläufers entspricht.
Eine halbe Umdrehung des Drehknopfes entspricht mithin einer halben Umdrehung des
Ventils.
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Die Position des Ventils des Farbläufers wird auf einem Fernsehbildschirm
dargestellt, welcher den Öffnungsgrad im Maßstab von 0 100 anzeigt.
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Das Gerät enthält einen elektronischen Rechner zur Berechnung der
Positionen jedes Farbläufer-Ventils und zur augenblicklichen Wiedergabe der Werte
auf dem Fernsehbildschirm.
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Für spätere Nachdrucke kann der Farbauftragswert in einem Rechner
gespeichert werden, indem die Stellung jedes Farbläufer-Ventils vom Bildschirm auf
Transparentpapier kopiert wird.
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Im Störungsfall kann das gesamte System abgeschaltet werden, worauf
alle Ventile von Hand eingestellt werden können.
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Dieses System bietet zwei Vorteile:
A. Die Zentralisierung
der Steuerung der Farbläufer.
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B. Die Gewinnung von Daten bezüglich der Position der Ventie jedes
Farbläufers für spätere Nachdrucke.
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andererseits hat die schweizer Firma Gretag ein System entwickelt,
welches die Dichte der zylindrischen Druckfarbregister mißt und die Information
zu einem Monitor bzw. Überwachungsgerät überträgt, so daß es möglich ist, die Farb-
oder Farbtonabweichungen des hergestellten Drucks von Hand zu korrigieren.
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Dieses System arbeitet über ein (Daten-)Verarbeitungsgerät, dessen
Preis etwa 6 000 000 Pesetas beträgt, das keine Daten für spätere Nachdrucke liefert
und das selbstverständlich nicht selbstkorrigierend ist.
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Die französiche Firma Somagra hat ein System auf der Grundlage von
Densitometern bzw. Dichtemessern und eines kleinen Datenverarbeitungsgeräts entwickelt,
welches die Dichteninformationen von jedem Druckbogen sammelt und diese Informationen
auf einem Lochstreifen integriert.
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am Ende eines Druckvorgangs wird mit dem durch das Datenverarbeitungsgerät
ausgewerteten Lochstreifen eine graphische Darstellung der mittleren Dichten festgelegt,
welche die unteren und oberen Abweichungsgrenzwerte angibt.
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Diese, dem Kunden zusammen mit dem Druckmaterial gelieferte Inforamtion
stellt eine Garantie für die Abweichungsgrenzen
des Farbtons und
mithin eine wichtige Angabe für die Annahme oder Anlehnung des gelieferten Materials
dar.
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Die britische Forschungsfirma Pira entwickelte eine Vorrichtung zur
Messung der Dichte der Druckfarbe und zur Unterrichtung der Bedienungsperson über
im Farbauftrag auftretende Abweichungen.
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Der Lese- oder Meßkopf ist dabei in einer Walze der Walzenbatterie
angeordnet, und er bestimmt die Farbmenge und mithin die Dichte des Drucks in Abhängigkeit
von einem zunehmenden oder abnehmenden Durchmesser der Walze, d.h. er regelt die
Dicke des an der Walze anhaftenden Films der Druckfarbe.
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Wenn eine Abweichung auftritt, wird die betreffende Information zu
einem Nadel- oder Zeigeranzeigegerät übertragen, welches den Höchst- und den Mindestwert
anzeigt.
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Wenn die Bedienungsperson einen Zeigerausschlag feststellt, kann sie
die Ventile der Farbläufer von Hand nachstellen.
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Diese Ausrüstung, deren Preis sich auf ungefähr 1 500 000 Pesetas
beläuft, wird von der deutschen Firma Crosfield hergestellt. Die Einschränkungen
dieses Geräts sind offensichtlich.
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Andererseits hat das deutsche Institut Fogra eine Vorrichtung entwickelt,
die ebenfalls die Farbdichte anhand einer Vergrößerung
des Durchmessers
der Farbwalze mißt, d.h. die Dicke der Farbschicht in der Walze feststellt. Anstatt
jedoch die Dichte unmittelbar anzuzeigen, wie dies beim Pira-System der Fall ist,
gibt diese Vorrichtung die Daten einem Datenverarbeitungsgerät ein (z.B. Somaga),
um die Farbabweichungswerte für den betreffenden Druckdurchlauf zu liefern.
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Ebenso führt die Fiima Roland Untersuchungen mit dem Ziel der Schaffung
einer auf ihre Maschinen anwendbaren Farbauftragsteuervorrichtung durch. Bis 1975
bestimnte diese Firma die Dichte der aufgedruckten Farbe auf andere Weise als bei
den Pira- und Fogra-Systemen. Zunächst wurde von dieser Firma eine Vorrichtung entwickelt,
mit welcher bestimmt werden kann, daß eine Abweichung der Dicke eines Films der
auf eine Walze aufgetragenen Druckfarbe von 0,0001 mm eine densitometrische Abweichung
von 0,1 ergibt.
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Da jedoch normalerweise nur eine Abweichung von 0,01 mm gemessen werden
kann, und dies auch nur ohne große Genauigkeit, würde dies bei Verschleiß der Walze
einen Unterschied von 10 densitometrischen Einheiten bedeuten; dieser Unterschied
ist groß genug, um eine Farbtonabweichung auftreten zu lassen, ohne daß diese von
dem Gerät entdeckt wird.
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Schließlich hat die Firma MAN das sog. "Mavo-System entwickelt, das
eine Analyse der Dichte der Druckfarbenfilme vor der Herstellung der Druckplatte
bzw. des Drucks umfaßt.
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Die aus der Dichtenanalyse des Druckfarbenfilms gewonnene Information
wird einem Datenverarbeitungsgerät eingegeben, welches die Dichten in Öffnungsgrade
des Farbläufers umwandelt, wobei eine Lochkarte entsprechend den zutreffenden Anweisungen
gelocht wird.
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Die in die Leseeinheit dieses Geräts eingegebene Lochkarte übermittelt
die Anweisungen zu einer Vorrichtung, welche die Ventile der Farbläufer in Abhängigkeit
von der zu Beginn ausgewerteten Filmdichte auf den erforderlichen Öffnungsgrad einstellt.
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Vorstehend wurde mithin aufgezeigt, daß die mangelnde Gleichmäßigkeit
des Farbauftrags im Verlauf eines Druckdurchgangs einen der häufigsten Fehler beim
Drucken darstellt, welcher für praktisch alle Drucker Probleme aufwirft. Ebenso
ist ersichtlich, daß durch diese Probleme erhebliche wirtschaftliche Verluste hervorgerufen
werden.
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Vorstehend wurde auch aufgezeigt, daß dieses Problem die Konstrukteure
und Drucker nach einer Lösung suchen läßt, die jedoch ungeachtet der bereits unternommenen
und in Erwägung gezogenen Versuche noch nicht geboten werden konnte.
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Verbesserung des Verfahrens zur
Steuerung des Farbauftrags an den Farbläufern (printers blocks) von Offset-Druckmaschinen,
bei welchem auf der Grundlage einer Einstellung oder Regelung des Farbtons
des
Drucks durch einen Experten diese Einstellung während des gesamten Druckvorgangs
kontinuierlich und automatisch eingehalten wird, so daß in der Praxis jegliche Farbtonabweichung
ausgeschaltet wird.
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Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die beim ersten Druckvorgang
bestimmte Einstellung in einem Rechner gespeichert und zur Einstellung der Regel-
oder Steuerorgane in die entsprechende Stellung herangezogen werden kann, so daß
bei einem zweiten Druckvorgang unter Verwendung derselben Druckplatten, derselben
Druckfarbensorte und desselben Papiers als Grundlage für den Druckvorgang letzterer
automatisch und mit einwandfreiem Ergebnis durchgeführt wird.
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Diese Verbesserung wird dadurch erreicht, daß in der Durchlaufbahn
der Farbregister, mit denen jede Papierbahn versehen ist, ein Meßfühlerelement für
die Farbdichte angeordnet wird, wobei letztere dann in einem Rechner eines Mikroprozessors
mit einem vorherbestimmten Wert verglichen wird.
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Die Anzeige, d.h. Messung, des Dichten-Meßfühlers wird über einen
Analog/Digital-Signalwandler zum Mikroprozessor geleitet, der seinerseits ein Signal
liefert, welches die Stromzufuhr zu einer Anzahl von Servomotoren steuert, die wiederum
mit den den Farbstrom zu den Farbläufern steuernden Ventilen verbunden sind.
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Die Servomotoren bestehen aus Synchronmotoren mit reversibler Drehrichtung
in einer Zahl entsprechend derjenigen der Ventile zur Steuerung des Druckfarbenstroms.
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Diese Motoren bestimmen das Öffnen und/oder Schließen der betreffenden
Ventile in Abhängigkeit von dem im Rechner des Mikroprozessors vorherbestimmten
Wert.
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Das Meßfühlerelement nimmt drei Abgriffe vor, nämlich einen bei fehlendem
Licht, einen in Gegenwart von Licht und einen dritten unmittelbar am Farbregister.
Diese Messungen führen zu drei Veränderungen, von denen die ersten beiden auf die
dritte bezogen sind, während letztere im Rechner des Mikroprozessors mit einem vorher
festgelegten Wert verglichen wird.
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Der Wert im Rechner des Mikroprozessors stellt den Standard-oder Bezugswert
dar, der beim ersten Druckvorgang eines Durchgangs durch subjektive Beurteilung
durch den Experten, d.h. während der Betriebsvorbereitung der Maschine, ermittelt
wurde, Die Servomotoren werden durch Fernsteuerung aktiviert, wobei sie die Ventile
der Farbläufer beeinflussen, bis der Druck vollkommen ist, wodurch die im gesamten
Druckverlauf aufrechtzuerhaltenden Werte aufgestellt werden.
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Die genannten Werte stellen weiterhin Daten dar, die dann, wenn sie
bei einem erforderlichen Nachdruck in das System eingegeben werden, die Vorbereitung
der Maschine beim Farbauftrag unnötig machen.
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Die Meßfühlerelemente der einzelnen Farbsteuerventile werden gleichzeitig
betätigt, wobei nur ein Element sein Signal zum Analog/Digital-Wandler übermittelt,
der eine der Zahl der Meßfühlerelemente entsprechende Zahl von Eingängen oder Toren
besitzt.
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Andererseits werden die Eingänge durch den Mikroprozessor bei konstantem
Öffnen und fortschreitendem Schließen durch eine herkömmliche Multiplexervorrichtung
gesteuert, welche dem Mikroprozessor ständig das angesteuerte oder geregelte Farbsteuerventil
angibt und die als Brücke für die Rückkopplung (reply) vom Mikroprozessor zu den
Synchronmotoren wirkt Selbstverständlich ist der Mikroprozessor mit üblichen Dateneingangs-
und Ausgangsschaltungen versehen.
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Die Zahl der Meßfühlerelemente für die Farbdichte entspricht der Zahl
der Ventile jedes Druckkörpers, wobei jedes Meßfühlerelement eine Anzeige liefert,
wenn eines der an jeder Papierbahn vorgesehenen Farbregister vorbeiläuft.
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Die Meßfühlerelemente können einmal im Gehäuse der Maschine und zum
anderen außerhalb des Maschinengehäuses angeordnet sein.
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Wenn die Meßfühlerelemente in die Maschine eingebaut sind,
können
sie in einer Reihe am Auslaß oder Auslauf des letzten Druckkörpers oder in vier
Reihen angeordnet sein, von denen jede einem der Druckkörper entspricht.
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Die Anordnung der Meßfühlerelemente in einer einzigen Reihe, d.h.
in gegenseitiger Ausrichtung aufeinander, am Auslaß oder Ende des letzten Druckkörpers
ist wegen der einfachen Bedienbarkeit und aus Einbauraumgründen offensichtlich vorteilhafter.
Die zweite vorgenannte Anordnungsmöglichkeit sollte jedoch nicht unberücksichtigt
bleiben, weil sie ohne weiteres realisierbar ist.
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Beide Anwendungsmöglichkeiten sind vorteilhaft, weil dabei jede bedruckte
Bahn bzw. jeder Druckbogen abgetastet und somit verglichen wird, so daß die Einfährung
einer Änderung oder Abweichung des Farbgleichgewichtszustands festgestellt und am
ersten Bogen, an dem sie auftritt, korrigiert wird.
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Aus wirtschaftlichen Gründen kann es sich jedoch als ratsam erweisen,
die Meßfühlerelemente außerhalb der Druckmaschine anzuordnen, weil bei dieser Anordnung
dieser Elemente zusammen mit den betreffenden Anschlüssen und Schalteinrichtungen
die Servomotoren durch ein einziges Steuergerät angesteuert werden können, um die
Druckfarben-Umführungs-Steuerventile (Neben-fluss) in den Farbläufern verschiedener
Druckmaschinen zu steuern, von denen jedes von dem Rechner oder dem Vergleichsschema
des Mikroprozessors erfaßt ist.
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Eines der Hauptproblemem das bei der Realisierung der angeschittenen
Verbesserungen zu lösen war, stellten die Meßfühlerelemente selbst dar.
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Bei einem ersten Versuchsmuster wurde das vom Farbregister reflektierte
Licht als brauchbares Medium zur Messung der Farbregister untersucht. Dieses Licht
wurde durch Phototransistoren gemessen, deren Signal oder Messung (reply) von einem
Abgreif-Instrument (Multiplexer) zu einem Differential-Operationsverstärker geleitet
wurde, dessen Analogausgang an einen Analog/Digital-Signalwandler angelegt wurde.
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Als Lichtübertrager wurde ein optisches Faserbündel verwendet, während
ein anderes optisches Faserbündel als Leiter für das reflektierte Licht benutzt
wurde, wodurch dieses Licht unter Vorschaltung eines Komplementärfilters für die
gemessene Farbe zu einem Phototransistor geleitet wurde.
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Beim Abgriff eines schwarzen Farbtons ist selbstverständlich kein
Komplementärfilter für die optische Faserleitung für das reflektierte Licht erforderlich.
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Diese Abgriff- bzw. Meßeinrichtung ist jedoch nicht zuverlässig, weil
jede Änderung des Abstands zwischen dem Lichtsender und dem Einfallspunkt eine Änderung
des Reflexionswinkels zur Folge hat.
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Nach Untersuchung des Problems kam man daher zu dem Schluß,
daß
die beste Möglichkeit zum Abgreifen oder Messen der Farbdichte in der Ausnutzung
der Transparenz besteht.
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Zu diesem Zweck wurde eine Lichtquelle unter der Papierbahn und über
letzterer ein undurchsichtiges Gitter angeordnet, das mit Öffnungen versehen ist,
in denen jeweils ein komplementäres, einem Meßfühlerelement zugeordnetes Farbfilter
angeordnet ist, so daß die Messung nach einem völlig neuen und originellen Prinzip
erfolgt, nämlich durch Messung nach Transparenz.
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Technischen Berichten der Papierindustrie zufolge ist tatsächlich
die Durchlässigkeit (Opazität) des Papiers bei gleicher Papiersorte und gleichbleibenden
Papiereigenschaften stets gleich, so daß sie sich nur in Abhängigkeit von der Farbdichte
ändert.
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Andererseits läßt diese Art der Messung des Abstandsverhältnisses
zwischen der Lichtquelle und dem Papier mit möglichen Veränderlichen wesentlich
größere Toleranzspannen zu als die tatsächlichen Bewegungsänderungen, denen das
Papier bei seiner Behandlung unterworfen sein kann. Dagegen bleibt der Abstand zwischen
der Lichtquelle und dem Meßfühlerelement konstant.
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Das Meßfühlerelement wirkt daher auf der Grundlage der Transparenz,
wobei es drei Messungen liefert, nämlich eine bei nicht vorhandenem Licht, eine
in Gegenwart von Licht
und eine dritte unmittelbar am Farbregister.
In allen Fällen wird das Licht durch Transparenz oder nach Durchscheinung abgenommen
bzw. gemessen.
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Die Messungen führen zu drei Veränderlichen, von denen die ersten
beiden (Messung ohne Licht und in Gegenwart von Licht) mit der dritten (Messung
unmittelbar am Farbregister) in Beziehung stehen. Das Ergebnis des Vergleichs zwischen
den ersten beiden Messungen und der dritten Messung wird seinerseits mit dem im
Rechner des Mikroprozessors festgelegten Wert verglichen, wobei der Rechner den
Befehl für eine Korrektur abgibt, der von dem oder den Synchronmotor(en) der betreffenden,
unmittelbar von diesen Motoren beeinflußten Ventile aufgenommen wird Zusammenfassend
läßt sich daher sagen, daß die erfindungsgemäße Verbesserung in einem Regelkreis
besteht, in welchem der Farbton des Drucks automatisch gesteuert wird.
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Die von den Meßfühlerelementen gelieferten elektrischen Signale müssen
dem Mikroprozessor zur Verarbeitung zugeführt werden, wobei diese Signalverarbeitungseinheit
normalerweise mehrere Meter von der Maschine oder von der Stelle, an welcher die
Meßfühlerelemente angeordnet sind, entfernt ist. Wenn diese Elemente mit demselben
Zentralgerät verbunden werden sollen, wird die Verkabelung kompliziert, während
die Messungen oder Anzeigen durch die jeweiligen Anschlußlängen beeinträchtigt werden
können. Zur Vereinfachung der Schaltung
und zur Gewährleistung
einer größeren Meßgenauigkeit sollen alle Signale der Meßfühlerelemente zu einem
in ihrer Nähe vorgesehenen Multiplexer geleitet werden.
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Das Abgreif-Instrument nimmt aufeinanderfolgende Messungen oder Anzeigen
aller durch die Meßfühlerelemente aufgenommenen Signale ab und übermittelt sie sodann
nach dem Durchgang durch den Signalverstärker jeweils nacheinander zum Analog/Digital-Wandler.
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Dieser Wandler nimmt die von den Signalverstärkern gelieferten Analogsignale
ab, um sie in das numerische Äquivalent ihres Werts umzusetzen.
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Die in numerische Werte umgesetzten Signale können durch den Mikroprozessor
ausgewertet werden, und da sie außerdem in Form einer bestimmten Zahl digitaler
Einheiten wiedergegeben werden, können sie durch die Leitungslänge und das Verkabelungssystem
nicht beeinflußt werden.
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Im Programm des Mikroprozessors ist ein Befehl vorgesehen, durch den
das automatische Regel- oder Steuerverfahren eingeleitet wird, sobald die Bedienungsperson
(Operator) oder der (automatische) Auslöser nach den erforderlichen Prüfungen das
Signal eingegeben hat, daß die jedem Farbläufer zugeordneten Öffnungsgrade als zweckmäßig
angesehen werden können.
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Alle Messungen der Meßfühlerelemente werden in einem Rechner gespeichert,
und der Mikroprozessor vergleicht beim jedesmaligen
Vorbeilauf
eines Bogens oder einer Papierbahn die Anzeigen der Meßfühlerelemente mit dem Bezugswert
im Rechner.
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Falls eine größere oder kleinere Abweichung festgestellt wird, entscheidet
der Mikroprozessor in welchem Ausmaß und in welchem Sinn das betreffende Servoventil
für die Berichtigung der festgestellten Abweichung verstellt werden soll.
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Falls die Grundlagendaten für das Regelverfahren für spätere Druckvorgänge
benutzt werden sollen, bei denen die Eigenschaften der Druckfarbe, des Papiers usw.
notwendigerweise dieselben sind, wird mit dem Mikroprozessor ein Lochstreifen-Locher
verbunden, wobei der Lochstreifen alle Daten bezüglich des Signalpegels der Meßfühlerelemente
und der Öffnungsgrade der Farbläufer zuzüglich eines Identifikationskodes für Papier
und Druckfarbe enthält.
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Ebenso ist eine Schnellanzeige oder messung vorgesehen, bei welcher
beim Einlegen oder der Einstellung der Position des Lochstreifens eine augenblickliche
Dateneingabe in den Rechner des Mikroprozessors durchgeführt wird, der dann alle
Farbläufer entsprechend einstellt und die automatische Steuerung oder Regelung einleitet.
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Im folgenden ist die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert, die schematisch ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
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Die Zeichnung zeigt zur Vereinfachung der Darstellung
lediglich
in Blockschaltbildform eines der Meßfühlerelemente und einen der Ausgänge zum Steuerelement.
Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß so viele Meßfühlerelemente wie Ventile in
den Farbläufern vorhanden sind und daß der Ausgang des Multiplexers des Mikroprozessors
mit den erforderlichen Verbindungen für die automatische Steuerung jedes einzelnen
Steuer- oder Regelventils der Farbläufer versehen ist.
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Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung umfaßt eine vorzugsweise
allen Meßfühlerelementen zugeordnete Lichtquelle 1, eine Papierbahn 2, an welcher
die Messung erfolgt, ein undurchsichtiges Gitter 3, ein Komplementärfilter 4, ein
Heßfühlerelement 5, eine Abgriffseinheit (Multiplexer) 6, einen Signalverstärker
7, einen Analog/Digital-Wandler 8, einen Mikroprozessor 9, eine Steuerleitung 10
der Einheit 6, einen Rechner 11 für die lichtfreie Messung, einen Rechner 12 für
Messung bei Licht, einen Rechner 13 zur Messung unmittelbar am Farbregister bei
Licht, einen Bezugswertgeber 14, einen Ausgang 15 für die Wahl der jeweiligen Einstelleinrichtung,
einen Ausgang 16 für die Korrektur des Einstellwerts, eine Anwähleinrichtung (Multiplexer)
17, eine Verbindung 18 zu einem Servomotor, welcher das Regelventil des Farbläufers
steuert, einen Regelanschluß 19 für ein übliches Kontroll-System mit Kathodenstrahlrähre,
die über eine Duplexleitung mit dem Mikroprozessor verbunden ist, und Periphergeräte
20 für DateneingabeO
Wenn der Betrieb des Mikroprozessors über
die tleßleitung 10 eingeleitet wird, wird das entsprechende Meßfühlerelement durch
den (im) Multiplexer aktiviert, um im lichtlosen Zustand ein seinem Arbeitspunkt
entsprechendes Signal aufgrund einer Messung zu liefern, die einer Dunkelheitsmessung
entspricht. Vor das Filter 4 ist daher eine Blende geschaltet.
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Das vom Multiplexer abgegebene Signal wird durch den Signalverstärker
7 verstärkt und über den Analog/Digital-Wandler 8 zum Rechner 11 des Mikroprozessors
geleitet. Das Meßfühlerelement 5 führt augenblicklich eine Messung des vom Papier
durchgelassenen Lichts in einer Zone durch, in welcher kein Druck vorhanden ist,
wobei das Signal über den Multiplexer zum Signalverstärker und hierauf über den
Wandler 8 zum Rechner 12 des Mikroprozessors 9 geleitet wird. Dasselbe Meßfühlerelement
5 mißt sodann das vom Papier durchgelassene Licht im Bereich des Farbregisters.
Ebenso wie der vorherige Meßwert, wird dieser Meßwert zum betreffenden Rechner 13
übermittelt, und die Inhalte der Rechner 11 und 12 werden gleichzeitig mit der dritten
Größe, d.h. dem im Rechner 13 gespeicherten Wert, in Beziehung gesetzt. Hierdurch
wird eine Veränderliche erhalten, die mit dem im Rechner 14 festgelegten Wert verglichen
werden kann, der seinerseits vorher anhand der am Druck vorgenommenen Proben festgelegt
worden ist.
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Der Befehl zur Betätigung des Ventils 18 wird durch den Mikroprozessor
über die Leitung 15 geliefert, wobei dieser Befehl in den Multiplexer 17 eingegeben
wird, und über den die
Anwahlbefehle gebenden Kanal 16 der Kanal
oder das zu steuernde Ventil bestimmt wird. Größe und Richtung der am Ventil 18
vorzunehmenden Einstellkorrektur sind dabei in den Steuerbefehlen enthalten.
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Die restlichen Meßfühlerelemente werden durch den Multiplexer entsprechend
den Anweisungen des Mikroprozessors fortlaufend über die Meßleitung 10 aktiviert,
so daß auf diese Weise das beschriebene kontinuierliche Verfahren durchgeführt wird.
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Die Befehle und Änderungen des Programms des Mikroprozessors werden
über den Steueranschluß des Systems (Kathodenstrahlröhre 19) eingegeben.
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Andererseits ermöglicht der Pheriphergerät-Dateneingang 20 die Speicherung
und die Eingabe der nötigen Informationen für das Programmieren des Rechners 14
mit bekannten Einrichtungen, und sobald dieser Eingang abgeschaltet worden ist,
können alle einzelnen Ventile des Farbläufers automatisch gesteuert werden.
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Die pro Jahr und Maschine durch die Drucker zur Vermeidung von Druckmängeln
vorzunehmenden Einstellungen sind vorher bereits angegeben worden. Mit dem erfindungsgemäßen
Steuerverfahren werden nun einerseits alle erwähnten Probleme gelöst, während andererseits
auf folgendes Personal verzichet werden kann:
1. Die Person zur
Durchführung der Qualitätskontrolle. Diese Person ist speziell mit der Überwachung
des Farbtons des Drucks betraut, der durch die Bedienungsperson der Maschine nicht
ausgewertet oder überwacht werden kann, weil die Farbtonänderungen allmählich und
langsam auftreten.
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2. Zweiter Operator. Die derzeit von dieser Person zu erfüllenden
Aufgaben liegen hauptsächlich in der Einstellung des Farbtons durch Betätigung der
Farbläufer entsprechend den von Operator auf der Grundlage der Qualitätskontrolle
gegebenen Anweisungen.
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Obgleich keine wirtschaftliche Auswertung der Vorteile möglich ist,
daß erfindungsgemäß über den gesamten Druckdurchgang ein gleichmäßiger Farbton erreicht
wird, wird die Wirtschaftlichkeit nicht mehr durch die Aussonderung von Druckbögen
mit Farbabweichungen beeinträchtigt, deren Zahl dann ergänzt werden müßte. Außerdem
entfallen die für die Vergleichmäßigung des Drucks in die Maschine einzugebenden
Bögen in den Fällen, in denen durch Unterschiede im Farbauftrag oder Farbton Ausschuß
anfällt. Als Durchschnittswert (für 1976) wurden zwölf Lingaben pro Jahr und Maschine
ermittelt, was bei Einzelkosten von 9000 Pesetas eine Einsparung von 108 000 Pesetas
bedeutet, zu der das Fehlen von Farbtonmängeln aufweisenden Bögen hinzugerechnet
werden muß, für welche der Aufwand bereits mit 83 400 Pesetas berechnet worden ist.
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Durch die aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens bei seiner praktischen
anwendung verkürzte Einstellzeit bei der Betriebsvorbereitung der Maschine sowohl
für Neudrucke als auch für Nachdrucke ergibt sich somit eine Gesamteinsparung von
705 600 Pesetas, was sich zusammen mit den reduzierten Personalkosten pro Jahr und
Maschine auf einen Gewinn in der Größenordnung von 1 300 000 Pesetas beläuft.
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Schließlich besitzt die Anlage eine außerordentlich große Zuverlässigkeit,
und Wartung ist praktisch unnötig.
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