DE2901830A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung des farbmengenauftrags auf eine warenbahn einer siebdruckmaschine - Google Patents

Description

16 769/77O Dr.R./P/RP

DE 18'893

Fritz Buser AG Maschinenfabrik,

Wiler b/Utzenstorf (Schweiz)

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Farbmengcnauftrags auf eine Warenbahn einer Siebdruckmaschine

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Bei Siebdruckmaschinen, mit denen vorwiegend bahn- oder folienförmige Substrate, z.B. Folien, Papierbahnen oder textiles Material, bedruckt werden, stellen die einzelnen Druckwerke, mit denen das Druckbild erzeugt wird, das wesentliche Funktionselement dar; im Druckwerk v/erden die Siebdruckform, die Druckfarbe, die das Farbauftragelement bildende Rakel und das Substrat funktionsgerecht zusammengebracht. Für den richtigen Druckausfall hat jedoch der Prüfer die denselben beeinflussenden Faktoren, vor allem den Rakelwinkel·, den Rakeldruck und das Farbniveau vor der Rakel entsprechend einzustellen. Diese Einstellung dieser wichtigsten, den Druckausfall beeinflussenden Faktoren - auch spielen z.B. die Maschenweite der Siebdruckform und die Zusammensetzung der Farbe eine Rolle - wird vom Drucker bei kleinen Druckgeschwindigkeiten vorgenommen. Es zeigt sich nun, dass dann, wenn der Drucker auf die wesentlich höhere Druckgeschwindigkeit steigert, der Druckausfall sich ändert, so dass eine Nacheinstellung der genannten Faktoren vorgenommen werden muss, was jedoch bei den hohen Druckgeschwindigkeiten schwierig ist und entsprechenden Ausschuss zur Folge hat.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung der aufgedruckten Farbmenge auf eine Warenbahn so auszugestalten, dass der bei niedriger Druckgeschwindigkeit manuell eingestellte Druckausfall unabhängig vom Hochfahren der Siebdruckmaschine auf die gewünschte Druckgeschwindigkeit praktisch unverändert beibehalten, wird.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass während des Druckvorgangs die aufgedruckte Farbmenge an einer Stelle der Warenbahn quantitativ gemessen, dieser Messwert mit einem, die gewünschte Farbmenge darstellenden Sollwert verglichen und durch eine auftretende Abweichung des gemessenen Werts vom Sollwert mindestens ein Stellglied beeinflusst wird,

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durch das mindestens eine der den Farbauftrag des üruckwerks beeinflussenden Grossen verändert wird.

Zweckmässig wird die aufgedruckte Farbmenge durch ein den Rakelwinkel beeinflussendes Stellglied geändert» Durch Aenderung der Grosse des Rakelwinkels wird erreicht, dass eine rasche und zuverlässige Anpassung der Farbmenge an die bei kleinen Druckgeschwindigkeiten manuell eingestellte Farbmenge erreicht wird.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch ein Gerät zum Erkennen von zu prüfenden bedruckten Stellen in der Warenbahn, welchem ein Gerät zum Messen der Farbmenge an diesen Stellen nachgeschaltet ist, dessen Signal den Istwert einer Steuerkette bildet, dessen entsprechend der Sollwert-Isfewert-Abweichung beeinflusstes Stellglied mit der Rakelwinkeleinstellung verbunden ist.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels beschrieben und erläutert. Zur Vereinfachung werden die Erläuterungen am Fall des Rotationssiebdrucks vorgenommen, ohne dass die Zusammenhänge auf diesen beschränkt wäreni für den Flachsiebdruck gelten sie analog. Die Figuren zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch denjenigen Teil eines Druckwerks einer Rotationssiebdruckmaschine, in welchem sich der Druckvorgang abspielt,

Fig. 2 ein Druckdiagramm für den Druckverlauf in dem Farbvolumen vor der Rakel für einen grösseren Rakelwinkel,

Fig. 3 dasselbe Druckdiagramm wie in Fig. 2, jedoch

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für einen kleineren Rakelwinkel, und

Fig. 4 ein Schaltschema einer Vorrichtung zur Steuerung der auf eine Warenbahn aufgedruckten Farbmenge durch Veränderung des Rakelwinkels.

Fig. 1 zeigt im Schnitt den Wirkbereich des Druckwerks einer Siebdruckmaschine in stark vergrössertem Massstab, d.h. diejenige Stelle, an welcher eine Rakel 1 mit ihrer Kante 3 die Zylinder-Siebdruckform 2 berührt, welche ihrerseits auf einem Substrat 5, z.B. auf einer Folie, einer Papier- oder Textilbahn, in einer schmalen Berührungszone aufliegt. Wegen der vergrösserten Darstellung in Fig. 1 erscheint die Siebdruckform als ebene Siebfolie mit Siebstegen 6 und Sieböffnungen 7 und die schmale Berührungszone als entsprechend breite Fläche. In dem durch die Rakel 1 und die Siebdruckform 2 gebildeten keilförmigen Raum befindet sich eine Druckfarbe 4.

Wird nun das Substrat 3 und die Zylinder-Siebdruckform 2 mit gleicher Geschwindigkeit in der durch den Pfeil Λ angedeuteten Richtung bewegt, während die Rakel 1 stationär ist, gleitet die Rakelspitze 3 auf der bewegten Innenseite der Zylinder-Siebdruckform 2. Durch diese Bewegung wird in der Druckfarbe eine durch Pfeile B angedeutete Strömung gegen die Berührungslinie 8 der Rakelspitze 3 auf der Siebdruckform 2 erzeugt. Da die auf die Berührungslinie 8 zuströmende Druckfarbe 4 nicht vollständig durch die Sieböffnungen 7 abfliessen kann, wird sie an der Rakel 1 gestaut, und es entsteht ein hydrodynamischer Druck in der Druckfarbe 4, dessen Maximalwert im wesentlichen von der Strömungsgeschwindigkeit abhängig, ist. Der hydrodynamische Druck bestimmt neben weiteren Parametern, d.h. dem Rakelwinkel, dem Rakeldruck und der Farbmenge der Rakel, die Menge der auf das Substrat 5 übertragenen Druckfarbe 4.

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In Fig. 2 ist der in Fig. 1 dargestellte Wirkbereich vereinfacht dargestellt, während darunter in demselben Massstab der Verlauf des hydrodynamischen Farbdrucks über dem Abstand von der Rakelspitze dargestellt ist. Die Menge der übertragenen Druckfarbe wird ausser von der Druckspitze E wesentlich vom Druckverlauf mitbestimmt. Im Kurvenpunkt C ist der Druck P nicht genügend gross, um im Hinblick auf die Oberflächenspannung und Viskosität sowie auf die Abmessungen der Sieböffnungen 7 einen Abfluss der Druckfarbe 4 durch die Siebdruck— form 2 zuzulassen. Im Punkt D dagegen ist der Druck P gross genug, um gerade die Druckfarbe 4 durch die Sieböffnungen 7 zu treiben. Die Menge der übertragenen Farbe ist demnach durch das Integral der Druckverlaufskurve zwischen den Grenzen D und E festgelegt, wobei eine geringe, sich jenseits der Berührungslinie 8 bildende Druckfläche nicht berücksichtigt wird.

Wird der Rakelwinkel ^, gemäss Fig. 3 auf einen kleineren Wert cC geändert, lässt sich damit die Druckverlaufskurve derart beeinflussen, dass ein kleiner Winkel <7&_ zu einem frühen, ein grosser Winkel oL .. dagegen zu einem spaten Druckanstieg führt. Bei einem kleinen Rakelwinkel ^ _o wird demnach der Grenzdruck D¹, bei welchem Druckfarbe durch die Siebdruckform getrieben wird, bezogen auf die Druckspitze, früher erreicht als im Falle eines grösseren Rakelwinkels oC ,, so dass hieraus eine grössere, die Farbmenge bestimmende Fläche unter der Druckkurve resultiert.

Im praktischen Druckbetrieb steigt jedoch mit zunehmender Druckgeschwindigkeit die Menge der übertragenen Farbe nur selten an; normalerweise nimmt sie sogar ab. Dies ist durch die rheologische Konstitution der Druckfarbe zu erklären. Da auch ihre Oberflächenspannung bzw. ihr Net /.vermögen unvorhersehbaren Schwankungen unterworfen ist, entstehen je nach dem drucktechnischen Anwendungsfall nicht kalkulierbare Prozess-

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variablen, welche die vorstehend dargestellten Zusammenhänge verfälschen. Dies führt dazu, für jede Druckgeschwindiykeit besondere, den Druckausfall beeinflussende Faktoren zuordnen zu müssen, was aber den praktischen Druckbetrieb erheblich erschwert. Dosiert der Anwender z.B. zu Beginn des Drucks die optimale Farbmenge bei einer relativ geringen Druckgeschwindigkeit, die allein eine Beurteilung des Drucks ermöglicht, und steigert die Druckgeschv/indigkeit auf die Produktionsgeschwindigkeit, so lässt diese in der Regel eine Kontrolle der gewünschten Farbmenge nicht mehr zu. Der Anwender ist deshalb entweder auf seine Erfahrung angewiesen, aufgrund welcher er bei kontrollierbarer Geschwindigkeit unter- oder überdosiert, oder er beschränkt sich in der Produktionsgeschwindigkeit auf ein beurteilbares Mass. Beide Verhaltensweisen resultieren aus Mangeln, die in der Unvollkommenheit der bekannten Siebdruckmaschinen begründet sind.

Hier schafft nun das erfinderische Verfahren Abhilfe, durch welches die als optimal erkannte Farbmenge über den gesamten Druckgeschwindigkeitsbereich konstant gehalten worden kann. Hierzu ist es erforderlich, die als richticj erkannte Druckfarbenmenge quantitativ zu erfassen. Dieser Messwert wird als Sollwert einem Regelsystem vorgegeben, welches bei jeder Abweichung der laufend vorgenommenen Messung der Druckfarbenmenge, d.h. des Istwerts, vom Sollwert die den Druckausfa.il beeinflussenden Faktoren derart verändert, dass der Sollwert der Druckfarbenmenge wieder erreicht wird. Von den den Druckausfall beeinflussenden Faktoren eignet sich für die Einhaltung des Sollwerts vorzugsweise die Aenderung des Rakelwinkels, wie dies aus den Erläuterungen zu Fig. 2 und 3 erkennbar ist. Selbstverständlich wäre es auch möglich, die Regelung auf den Sollwert mittels anderer Faktoren, z.B. durch Aenderung des Rakeldrucks oder der Farbmenge vor der Rakel, vorzunehmen, jedoch ist hier der Aenderungsbereich im allgemeinen kleiner als derjenige für

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den Rakelwinkel.

Das Blockschema nach Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens. Das die nichtgezeigte Druckmaschine verlassende Substrat 5 v/ird an einer optoelektrischen Sonde 9 vorbeigeführt. Mit Hilfe der Sonde 9 werden diejenigen Stellen, z.B. bestimmte Musterste.Ilen 15, erkannt, deren Farbmenge zu messen und mit einem Sollwert zu vergleichen ist, z.B. durch Messung des Reflektionsgrades eines vom Substrat 5 reflektierten Lichtstrahls 10 der Sonde 9. Wird die zu messende Stelle 15 des Substrats durch die Sonde 9 erkannt, wird ein Signal erzeugt, das in einer Einrichtung 11 verstärkt und in Impulse umgewandelt wird, die ihrerseits einen Hochfrequenzgenerator 12 steuern. Die Steuerung ist so ausgelegt, dass dann, wenn die Sonde 9 die zu messende Musterstelle 15 auf dem Substrat 5 erkennt, der Generator 12 entsprechend der Druckgeschwindigkeit verzögert getastet wird, wodurch an einem Farbmengenmesser 13, z.B. kapazitiver Bauart, eine Wechselspannung angelegt wird. Je nach der Farbmenge, die sich an der zu messenden Stelle 15 befindet, variiert dieser durch den Generator 12 fliessende Wechselstrom. Es ist somit ein der aufgetragenen Farbmenge entsprechende?; Signal entstanden, das einem Vergleicher 16 zugeleitet wird, wo es in einem von einem Sollwertgeber 17 abgegebenen Signal verglichen v/ird. Der Sollwertgeber 17 liefert ein Signal, das der vom Anwender bei niederer Druckgeschwindigkeit eingestellten Farbmenge entspricht. Dieser Sollwert wird durch eine manuelle Betätigung 18 am Sollwertgeber 17 vom Anwender eingestellt. Weicht nun das vom Farbmengenmesser 13 gelieferte Signal vom Signal des Sollwertgebers 17 ab, wird die im Vergleicher 16 sich bildende Differenz über einen Verstärker 19 zur Steuerung eines elektrohydraulischen Signalverstärkers 20 benützt, durch welchen von einer Druckquelle 21 gelieferte Druckenergie einem Stellglied 22, z.B. einem Hubzylinder, zugeführt wird, durch

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welches eine Aenderung des Winkels o{, der Rakel 1 vorgenommen wird, derart, dass die Abweichung zwischen dem Sollwert und dom mit dem Farbmengenmesser 13 gemessenen Wert so lange verändert wird, bis der Sollwert und der gemessene Istwert übereinstimmen.

Eine analoge Einrichtung kann auch für die Verstellung des Rakeldrucks oder für die Veränderung der der Rakel zufliessenden Farbmenge verwendet werden.

In Fig. 4 ist die Sonde 9 vom Fcirbmengenmesser getrennt angeordnet. Dies ist nicht unbedingt erforderlich; die Synchronisierung des Messvorgangs kann auch über den hochfrequenten Wechselstromimpuls, der im Generator 12 entsteht, direkt vorgenommen werden.

In Fig. 4 ist der für die Verstellung des Rakelwinkels vorgesehene Teil als Steuerkette ausgebildet. Selbstverständlich könnte dieser Teil auch als Regelkreis mit einer entsprechenden Rückführung ausgebildet sein.

Bei dem beschriebenen Verfahren erreicht der Druckausfall unabhängig von der Druckgeschwindigkeit automatisch denjenigen Wert, den der Drucker z.B. bei niederen Druckgeschwindigkeiten oder in anderer Weise als geeigneten Farbauftrag manuell ermittelt und eingestellt hat. Eine verhältnismässig einfache und schnell wirksame Lösung ergibt sich dadurch, dass die Einhaltung eines konstanten Farbauftrags unabhancfig von der Druckgeschwindigkeit durch Veränderung des Winkels ei. der Rakel 1 erreicht wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Steuerung der auf eine Warenbahn aufgedruckten Farbmenye an einem Druckwerk einer Siebdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass während des Druckvorgangs die aufgedruckte Farbmenge an einer Stelle der Warenbahn quantitativ gemessen, dieser Messwert mit einem, die gewünschte Farbmenge darstellenden Sollwert verglichen und durch eine auftretende Abweichung des gemessenen Werts vom Sollwert mindestens ein Stellglied beeinflusst wird, durch das mindestens eine der den Farbauftrag des Druckwerks beeinflussenden Grossen verändert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Sollwertabweichung ein den Rakelwinkel· veränderndes Stellglied beeinflusst wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Sollwertabweichung ein den Rakeldruck veränderndes Stellglied beeinflusst wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Sollwertabweichung ein die Farbmenge bzw. das Farbniveau vor der Rakel veränderndes Stellglied beeinflusst wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, bevor die aufgedruckte Farbmenge an einer bedruckten Stelle der Warenbahn gemessen wird, diese Stelle zuerst festgestellt und dann die Messung auf diese Stelle gerichtet wird.

   6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Gerät (9) zum

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   Erkennen von zu prüfenden bedruckten Stellen (15) in der Warenbahn (5), dem ein zur Messung der Farbmenge an diesen Stellen geeignetes Gerät (13) zugeordnet ist, dessen Signal den Istwert einer Steuerkette bzw. eines Steuerkreises bildet, dessen in einem Vergleicher (16) festgestellte SoIl-Istv/ert-Äbweichung ein die Winkelverstellung der Rakel (1) bewirkendes Stellglied (22) beeinflusst.

   20.11.1978
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