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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Gravurvorrichtungen und im Besonderen ein Gravursystem
und ein -verfahren mit der Fähigkeit,
unter Verwendung mehrerer Gravurköpfe mehrere gravierte Bereiche
an zumindest einem Zylinder zu gravieren, wobei die gravierten Bereiche
unterschiedliche Raster definieren.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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Diese
Erfindung betrifft die Gravur von Zylindern, die gewöhnlich beim
Tiefdruckvorgang verwendet werden, und im Besonderen eine Gravurvorrichtung
und ein -verfahren der allgemeinen Art, die zum Beispiel in den
US-Patentschriften Nr. 4,357,633; 4,438,460; 4,450,486; 4,451,856;
4,500,929; 5,029,01 1; 5,293,426; 5,402,246; 5,416,597; 5,422,958;
5,424,845; 5,424,846; 5,438,422; 5,440,398; 5,454,306; 5,475,914;
5,491,559; 5,492,057; 5,493,939; 5,519,502; 5,555,473; 5,583,647;
5,617,217; 5,621,533; 5,652,659; 5,661,565; 5,663,802; 5,663,803;
5,671,064 und 5,675,420 offenbart sind.
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Das
Grundprinzip der elektromechanischen Gravur der Tiefdruckzylinder
umfasst das Drehen eines kupferbeschichteten Zylinders oder von
derartigen Zylindern, während
ein elektronisch angetriebenes Werkzeug oder ein derartiger Stichel
betätigt wird,
der senkrechte Säulen
oder Zeilen in die Kupferoberfläche
schneidet. Der gravierte Zylinder wird normalerweise in einer Rollendruckpresse
verwendet, um Papier, Kunststoffe, Metallfilmmaterial und dergleichen
zu bedrucken.
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Auf
dem Gebiet des Tiefdrucks handelt es sich beim Großteil der
gedruckten Bilder um Rasterhalbtonbilder. Das Rasterbild beinhaltet
ein geometrisches Muster von Punkten, um unterschiedliche Abstufungen
eines Bilds mit durchgehendem Ton darzustellen. Wie bei anderen
Formen des Tiefdrucks bezieht sich das Raster im Allgemeinen auf
die Anzahl von Zellen pro Quadratzentimeter (d.h., Zellen/cm2). Wenn vier geometrische Muster oder Rasterbilder,
eines für
jede verarbeitete Farbe, einander deckend übereinandergefügt werden,
schaffen sie ein endgültiges
geometrisches Muster, das, wenn es gedruckt wird, zu einem Bild
von hoher Qualität
führt.
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Die
Größe jedes
beliebigen einzelnen gravierten Bereichs oder einer Zelle senkrecht
entlang der Schnittrichtung (d.h., eine Zellenhöhe) und die Größe waagerecht
in der Zeilenrichtung (d.h., eine Zellenweite) werden jeweils durch
einen Benutzer gewählt,
um das gewünschte
Raster und den gewünschten
Rasterwinkel zu erreichen. Alternativ kann der Benutzer einer Tiefdruckgravurvorrichtung sowohl
den Rasterwinkel als auch das Raster (und somit die Zellenparameter
wie etwa die Weite und die Höhe)
für jede
verwendete Farbe direkt bestimmen, um die Rasterdrehung und die
Besetzung oder Dichte der gravierten Bereiche oder die Rasterlinierung
zu ändern.
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Durch
richtiges Ausrichten der Raster wird eine dichte geometrische Gestaltung
und ein verbesserter Druck erreicht. Wenn die gerasterten Abtrennungen
nicht im richtigen Rasterwinkel gedreht werden, kommt es im gedruckten
Bild zu einem Wellenmuster oder zum Eindruck eines karierten Bilds.
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Typischerweise
wird in einem Vierfarbendruckvorgang eine Mindestanzahl von vier
Tiefdruckzylindern, einen für
jede Farbe, benötigt.
Um das Beseitigen von ungewünschten
Welleneindrücken
zu erleichtern, wurde jeder Zylinder eines Mehrfarbendrucksatzes
mit entweder einem unterschiedlichen Raster und/oder einem unterschiedlichen
Rasterwinkel graviert, so dass Welleneindrücke bei einem Überlappen
der Muster verringert oder gänzlich
beseitigt wurden.
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Das
durch Linotype-Hell, Deutschland, angebotene Helio-TwinTM_ Gravursystem
wie auch das durch Ohio Electronic Engravers, Inc., Dayton, Ohio, angebotene
Gravursystem Modell Nr. B722 stellten Gravursysteme zur gleichzeitigen
Gravur mehrerer Zylinder bereit. Ein Nachteil dieser Systeme war, dass
die zur Gravur jedes Zylinders verwendeten Gravurköpfe an einem
gemeinsamen Schlitten oder einer gemeinsamen Leitspindel angebracht
waren, der/die so angetrieben wurde/n, dass sich alle Gravurköpfe mit
der gleichen Geschwindigkeitsrate über ihren zugehörigen Zylinder
hinwegbewegten.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,492,057 (Ohio Electronic Engravers), die
das Positionieren mehrerer Gravurköpfe betrifft, bot eine teilweise
Lösung dieses
Problems, indem sie eine Anordnung mehrerer Gravurköpfe an einem
gemeinsamen Schlitten oder an einer Leitspindel offenbarte, die
durch gesonderte Antriebe angetrieben werden konnten. Dies gestattete
ein Antreiben eines jeden der mehreren Köpfe mit einer unterschiedlichen
Geschwindigkeit und daher im Prinzip eine Gravur von mehreren Mustern, die
unterschiedliche waagerechte Rasterweiten aufweisen.
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Ein
anderer Nachteil dieses Systems wie auch der durch Linotype-Hell
und Ohio Electronic Engravers angebotenen Systeme ist jedoch, dass
die Zylinder mit der gleichen Geschwindigkeit rotiert wurden und
die Kopffrequenzen nicht unabhängig
steuerbar waren. Dies machte es wiederum schwierig, gleichzeitig
mehrere Muster mit unterschiedlichen senkrechten Rasterlinierungen
zu gravieren. Somit waren die durch das senkrechte Raster definierte senkrechte
Auflösung
und die durch das waagerechte Raster definierte waagerechte Auflösung für jeden Gravurkopf
nicht unabhängig
und auswählend
steuerbar.
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Ein
Versuch, die Probleme bei Gravursystemen mit mehreren Köpfen zu überwinden,
war, die Frequenz eines jeden Gravurkopfs abzuändern. Leider stellte dies
nur die Fähigkeit
bereit, die senkrechte Auflösung
oder das senkrechte Raster für
einen einzelnen Kopf zu verändern.
Zum Beispiel veranschaulicht 9 zwei Rastersätze (A,
B) und (C, D), welche die Art von Rastern veranschaulichen, die
mit herkömmlichen
Mehrfachkopf-Gravursystemen graviert wird. In dieser Abbildung werden
die Raster A und B durch Abändern
der Frequenz eines der Köpfe an
der Gravurvorrichtung an einer Einzelgravurvorrichtung graviert.
In der gleichen Weise werden auch C und D an einer Einzelgravurvorrichtung
graviert. Es ist zu beachten, dass die senkrechten Höhen VHA, VHB,
VHC und VHD veränderbar
waren. Da die Gravurköpfe
jedoch mit der gleichen Vorschub- oder Schwingeschwindigkeit angetrieben
wurden, war die mit dem Raster A verbundene Weite HWA die gleiche wie
die mit dem Raster B verbundene Weite HWB, und umgekehrt. In der
gleichen Weise war die mit dem Raster C verbundene Weite HWC die
gleiche wie die mit dem Raster D verbundene Weite HWD.
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Unglücklicherweise
muss die Fläche
oder die Dichte jedes gravierten Bereichs, der durch die Raster
(A und B) oder (C und D) dargestellt ist, für jeden Rasterwinkel unterschiedlich
sein. An Mehrkopf-Gravurvorrichtungen
waren die Gravurköpfe nicht
unabhängig
voneinander steuerbar, so dass das Raster konstant gehalten werden
konnte, während
der Rasterwinkel abgeändert
wurde, oder umgekehrt. Zusätzlich
waren die mehreren Köpfe
nicht unabhängig
voneinander steuerbar, so dass die durch die Köpfe gravierten Bereiche oder
Dichten konstant waren, während
ein durch Bereiche, welche durch den ersten Kopf graviert wurden,
definierter Rasterwinkel von einem durch Bereiche, welche durch
den zweiten Kopf graviert wurden, definierten Rasterwinkel unterschiedlich
war.
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Was
daher benötigt
wird, ist ein System und ein Verfahren, das die Probleme des Stands
der Technik überwindet
und dem Benutzer die Fähigkeit gibt,
mehrere gravierte Bereiche, die unterschiedliche Rasterlinierungen
definieren und/oder wobei sich die senkrechte Auflösung oder
das senkrechte Raster und die waagerechte Auflösung oder das waagerechte Raster
zwischen den gravierten Mustern unterscheiden, ungeachtet des Umstands,
dass die Gravurköpfe
eine oder mehrere Oberflächen
gravieren, während
sich die Oberflächen
mit der gleichen Geschwindigkeit drehen, auswählend und unabhängig voneinander
zu gravieren.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine Hauptaufgabe dieser Erfindung, ein System und ein
Verfahren bereitzustellen, das die Gravur von mehreren gravierten
Bereichen, die unterschiedliche Rasterlinierungen definieren, erleichtern
wird.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist, ein System und ein Verfahren bereitzustellen,
um mehrere Bereiche zu gravieren, wobei sich das senkrechte Raster
und das waagerechte Raster unterscheiden.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist, ein Gravursystem und ein – verfahren
bereitzustellen, um zwei oder mehr Gravurköpfe durch Korrelieren des Gravursignals
für jeden
Gravurkopf mit einem Zylinderfaktor wie etwa der Zylindergeschwindigkeit oder
der Zylinderposition unabhängig
zu steuern.
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Noch
eine andere Aufgabe der Erfindung ist, ein System und ein Verfahren
bereitzustellen, um die Bewegung von mehreren Gravurköpfen unabhängig zu
steuern, um ein waagerechtes Raster aus zwei oder mehr gravierten
Bereichen zu verändern.
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Noch
eine andere Aufgabe der Erfindung ist, die Bewegung von mehreren
Gravurköpfen
unabhängig
zu steuern, so dass das durch die Gravurköpfe gravierte waagerechte Raster
unterschiedlich sein kann.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist, einen Zylinderfaktor wie etwa
die Zylindergeschwindigkeit oder die Zylinderposition zur Verwendung
bei der Steuerung der Bewegung der Gravurköpfe zu erzeugen.
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Nach
einem Gesichtspunkt umfasst diese Erfindung ein Gravurkopfsteuersystem
zum unabhängigen
Steuern des Betriebs eines jeden von mehreren Gravurköpfen bei
einer Gravurvorrichtung, so dass die Gravurköpfe jeweils mehrere Muster
von gravierten Bereichen, die unterschiedliche waagerechte Weiten
definieren, an zu mindest einem drehbar an der Gravurvorrichtung
angebrachten Zylinder gravieren können, wobei das Gravurkopfsteuersystem
einen Signalerzeuger umfasst, um als Reaktion auf einen Zylinderfaktor,
der zumindest einem Zylinder entspricht, mehrere Gravurkopfsignale
zu erzeugen, um die mehreren Gravurköpfe anzusteuern, um die mehreren
Muster zu gravieren.
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Nach
einem anderen Gesichtspunkt umfasst diese Erfindung ein Verfahren,
um gleichzeitig unter Verwendung eines ersten Gravurkopfs ein erstes Muster,
das ein erstes Raster definiert, welches eine erste Rasterweite
definiert, und unter Verwendung eines zweiten Gravurkopfs ein zweites
Muster, das ein zweites Raster definiert, welches eine zweite Rasterweite
definiert, an zumindest einem Zylinder zu gravieren, wobei die erste
Rasterweite und die zweite Rasterweite unterschiedlich sind, wobei
das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: drehbares Antreiben
zumindest eines Zylinders mit einer Zylindergeschwindigkeit, und
unabhängiges
Steuern des Betriebs des ersten und des zweiten Gravurkopfs als Reaktion
auf die Zylindergeschwindigkeit, um die gleichzeitige Gravur des
ersten und des zweiten Musters zu bewirken.
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Die
Erfindung kann auch die folgenden Aufgaben, Vorteile oder Merkmale
(entweder getrennt oder in Kombination) beinhalten:
- • Ein
Verfahren, um gleichzeitig unter Verwendung eines ersten Gravurkopfs
ein erstes Muster, das ein erstes Raster definiert, welches eine
erste Rasterweite definiert, und unter Verwendung eines zweiten
Gravurkopfs ein zweites Muster, das ein zweites Raster definiert,
welches eine zweite Rasterweite definiert, an zumindest einem Zylinder
zu gravieren, wobei die erste Rasterweite und die zweite Rasterweite
unterschiedlich sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfasst: drehbares Antreiben zumindest eines Zylinders mit einer
Zylindergeschwindigkeit, unabhängiges Steuern
des Betriebs des ersten und des zweiten Gravurkopfs als Reaktion
auf die Zylindergeschwindigkeit, um die gleichzeitige Gravur des ersten
und des zweiten Musters zu bewirken, wobei das Verfahren optional
eines oder mehrere der folgenden Merkmale (entweder einzeln oder
in Kombination) beinhaltet:
- • Der
Steuerschritt umfasst ferner die folgenden Schritte: Erzeugen eines
ersten senkrechten Skalierers für
das erste Raster und eines zweiten senkrechten Skalierers für das zweite
Raster, Anwenden eines ersten senkrechten Skalierers und eines zweiten
senkrechten Skalierers auf die Zylindergeschwindigkeit, um ein erstes
skaliertes Signal bzw. ein zweites skaliertes Signal bereitzustellen,
Anwenden des ersten und des zweiten skalierten Signals, um ein erstes
Gravursignal zum Bestromen eines ersten Gravurkopfs zur Gravur des
ersten gravierten Musters und ein zweites Gravursignal zum Ansteuern
eines zweiten Gravurkopfs zur Gravur eines zweiten gravierten Musters
während
der Umdrehung zumindest eines Zylinders zu erzeugen;
- • Die
Zylindergeschwindigkeit umfasst eine Anzahl von Bezugspositionen
für jede
Umdrehung zumindest eines Zylinders;
- • Antreiben
zumindest eines Zylinders mit der Zylindergeschwindigkeit unter
Verwendung eines Zylinderantriebs, Erzeugen einer Anzahl von Bezugspositionen
unter Verwendung eines Codierers, der mit dem Zylinderantrieb gekoppelt
ist;
- • Bestimmen
einer ersten Anzahl von gravierten Bereichen pro Umdrehung für ein erstes
Raster und einer zweiten Anzahl von gravierten Bereichen pro Umdrehung
für ein
zweites Raster, Synchronisieren des ersten und des zweiten Gravurkopfs
unter Verwendung der ersten und der zweiten Anzahl von gravierten
Bereichen mit der Zylindergeschwindigkeit;
- • Verwenden
eines Codierers, um eine Anzahl von Bezugspositionen für jede Umdrehung
zumindest eines Zylinders zu erzeugen, Verwenden der Anzahl von
Impulsen, um eine erste Wellenform, die einem ersten Raster entspricht,
und eine zweite Wellenform, die einem zweiten Raster entspricht, zu
erzeugen;
- • Erzeugen
eines ersten senkrechten Skalierers, der dem ersten Raster entspricht,
und eines zweiten senkrechten Skalierers, der dem zweiten Raster
entspricht, Laden eines ersten senkrechten Skalierers in eine erste
Phasenregelung und eines zweiten senkrechten Skalierers in eine
zweite Phasenregelung, Verwenden der ersten und der zweiten Phasenregelung,
um das erste und das zweite Raster mit der Zylindergeschwindigkeit
zu synchronisieren, Erzeugen einer ersten Wellenform und einer zweiten
Wellenform als Reaktion auf den Verwendungsschritt;
- • Abtasten
der Zylindergeschwindigkeit zumindest eines Zylinders und Erzeugen
eines Zylindergeschwindigkeitssignals als Reaktion darauf, Skalieren
des Zylindergeschwindigkeitssignals, um ein erstes skaliertes Signal,
das einem Raster entspricht, und ein zweites skaliertes Signal,
das einem zweiten Raster entspricht, bereitzustellen, Verwenden
des ersten und des zweiten skalierten Signals, um ein erstes Gravursignal
bzw. ein zweites Gravursignal zu erzeugen;
- • Verwenden
eines Codierers, um für
jede Umdrehung zumindest eines Zylinders eine Zylindergeschwindigkeit
in der Form mehrerer Codiererimpulse zu erzeugen;
- • der
Skalierschritt umfasst ferner den Schritt des Verwendens eines ersten
Skalierfaktors zum Erzeugen eines ersten skalierten Signals und
eines zweiten Skalierfaktors zum Erzeugen eines zweiten skalierten
Signals;
- • der
Skalierschritt umfasst ferner die Schritte des Ladens eines ersten
Skalierfaktors und einer Zylindergeschwindigkeit in eine erste Phasenregelung,
die auch das Zylindergeschwindigkeitssignal empfängt und als Reaktion darauf
das erste skalierte Signal erzeugt, und des Ladens eines zweiten
Skalierfaktors und der Zylindergeschwindigkeit in eine zweite Phasenregelung,
die auch das Zylindergeschwindigkeitssignal empfängt und als Reaktion darauf
das zweite skalierte Signal erzeugt;
- • Verwenden
der folgenden Formel, um zumindest eines aus dem ersten und dem
zweiten Skalierfaktor zu erzeugen: VSF = [C × (gewünschte Zellen/Umdrehung
für graviertes
Raster)]/RPR worin
RPR die Bezugspositionen pro Umdrehung
sind,
VSF der senkrechte Skalierfaktor ist,
C eine Konstante
zum Gestatten einer ganzzahligen Mathematik ist;
- • der
Steuerschritt umfasst ferner den Schritt des Steuerns der Bewegung
des ersten und des zweiten Gravurkopfs, um die Gravur des ersten
und des zweiten Musters zu erleichtern;
- • für die steuernde
Bewegung zumindest eines des ersten und des zweiten Gravurkopfes
wird ein Linearmotor verwendet;
- • der
Verwendungsschritt umfasst ferner den Schritt des Synchronisierens
der Bewegung des ersten und des zweiten Gravurkopfs mit der Umdrehung
zumindest eines Zylinders, um das erste und das zweite Gravurmuster
zu gravieren;
- • der
Synchronisierungsschritt umfasst ferner die folgenden Schritte:
Bestimmen eines ersten waagerechten Skalierfaktors, der einem ersten
Raster entspricht, um die Bewegung eines ersten Gravurkopfs zu synchronisieren,
und eines zweiten waagerechten Skalierfaktors, der dem zweiten Raster
entspricht, um die Bewegung des zweiten Gravurkopfs zu synchronisieren,
Verwenden des ersten und des zweiten waagerechten Skaliertaktors
und der Zylindergeschwindigkeit, um ein erstes Gravurkopfantriebssignal
zum Antreiben des ersten Gravurkopfs mit einer ersten Gravurkopfvorschubgeschwindigkeit
und ein zweiten Gravurkopfantriebssignal zum Antreiben des zweiten Gravurkopfs
mit einer zweiten Gravurkopfvorschubgeschwindigkeit zu erzeugen,
wobei sich die erste Gravurkopfvorschubgeschwindigkeit und die zweite
Gravurkopfvorschubgeschwindigkeit unterscheiden;
- • die
Zylindergeschwindigkeit umfasst mehrere Impulse, die in einer Wechselbeziehung
mit einer Umdrehung zumindest eines Zylinders stehen, wobei der
Bestimmungsschritt ferner folgenden Schritt umfasst: Erzeugen der
Zylindergeschwindigkeit unter Verwendung eines Codierers;
- • zumindest
einer des ersten und des zweiten Skalierfaktors wird unter Verwendung
der folgenden Gleichung bestimmt: HSF = (RPR
* C)/HPRworin
RPR die Bezugspositionen pro Umdrehung sind,
C
eine Konstante zum Gestatten einer ganzzahligen Mathematik ist,
HSF
der waagerechte Rasterfaktor ist,
HPR die waagerechten Impulse
pro Umdrehung sind. HPR = [(Anzahl der Impulse
pro Umdrehung des Servomotors * Untersetzung)/Ganghöhe der Kugelumlaufspindei
(Mikron/Umdrehung)] × (waagerechte
Beabstandung des Rasters/2);
- • zumindest
eine der ersten Gravurkopfvorschubgeschwindigkeit und der zweiten
Gravurkopfvorschubgeschwindigkeit wird unter Verwendung der folgenden
Formel bestimmt: PFD = HS/2worin
PFD
die vorherbestimmte Vorschubstrecke ist,
HS der waagerechte
Abstand für
das gravierte Raster ist;
- • der
Synchronisierungsschritt umfasst ferner den Schritt des Verwendens
mehrerer Phasenregelungen, um die Bewegung des ersten und des zweiten
Gravurkopfs zu synchronisieren.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens
zur Gravur zumindest eines Zylinders mit einem ersten gravierten Muster,
das ein erstes Raster definiert, welches eine erste Rasterweite
definiert, und einem zweiten gravierten Muster, das ein zweites
Raster definiert, welches eine zweite Rasterweite definiert, während sich der
Zylinder dreht, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
drehbares Anbringen zumindest eines Zylinders an einer Gravurvorrichtung,
Anordnen eines ersten Gravurkopfs in einer Arbeitsbeziehung mit
zumindest einem Zylinder, Anordnen eines zweiten Gravurkopfs in
einer Arbeitsbeziehung mit zumindest einem Zylinder, Bestimmen eines
Zylinderfaktors und Erzeugen eines Zylinderfaktorsignals als Reaktion
darauf, Synchronisieren des Betriebs des ersten Gravurkopfs unter
Verwendung des Zylinderfaktorsignals und Erzeugen eines ersten Gravursignals
zur Gravur des ersten gravierten Musters als Reaktion darauf, und
Synchronisieren des Betriebs des zweiten Gravurkopfs unter Verwendung des
Zylinderfaktorsignals und Erzeugen eines zweiten Gravursignals zur
Gravur eines zweiten gravierten Musters als Reaktion darauf; wobei
die erste und die zweite Rasterweite unterschiedlich sind. Das Verfahren
kann optional einen oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln
oder in Kombination beinhalten:
- • Der Zylinderfaktor
umfasst eine vorherbestimmte Anzahl von Impulsen für jede Umdrehung
zumindest eines Zylinders, wobei der Bestimmungsschritt ferner folgenden
Schritt umfasst: Verwenden eines Codierers, der einem Antriebsmotor zum
drehbaren Antreiben zumindest eines Zylinders zugehörig ist,
um die vorherbestimmte Anzahl von Impulsen zu erzeugen;
- • Bestimmen
eines ersten Skalierfaktors für
das erste Raster und eines zweiten Skalierfaktors für das zweite
Raster, Verwenden des ersten und des zweiten Skalierfaktors, um
die Synchronisierungsschritte durchzuführen;
- • Verwenden
einer ersten Phasenregelung, um einen ersten Synchronisierungsschritt
durchzuführen,
und einer zweiten Phasenregelung, um den zweiten Synchronisierungsschritt
durchzuführen;
- • der
Zylinderfaktor umfasst eine vorherbestimmte Anzahl von Impulsen
für jede
Umdrehung zumindest eines Zylinders, wobei der Abtastschritt ferner
folgenden Schritt umfasst: Verwenden eines Codierers, der einem
Antriebsmotor zum drehbaren Antreiben zumindest eines Zylinders
zugehörig
ist, um eine vorherbestimmte Anzahl von Impulsen zu erzeugen;
- • Laden
eines ersten Skalierfaktors, der dem ersten Raster entspricht, in
die erste Phasenregelung und eines zweiten Skalierfaktors, der dem
zweiten Raster entspricht, in die zweite Phasenregelung;
- • der
Ladeschritt umfasst ferner den Schritt des Verwendens der folgenden
Gleichung, um zumindest einen aus dem ersten oder zweiten Skalierfaktor
zu bestimmen: VSF = [C × (gewünschte Zellen/Umdrehung für graviertes
Raster]/RPRworin
RPR die Bezugspositionen pro Umdrehung
sind,
VSF der senkrechte Skalierfaktor ist,
C eine Konstante
zum Gestatten einer ganzzahligen Mathematik ist;
- • unabhängiges Steuern
der Bewegung des ersten und des zweiten Gravurkopfs, um unter Verwendung
des Zylinderfaktors die Synchronisierungsschritte durchzuführen;
- • Erzeugen
eines ersten waagerechten Skalierfaktors, der dem ersten Raster
entspricht, und eines zweiten waagerechten Skalierfaktors, der dem
zweiten Raster entspricht, Verwenden des ersten und des zweiten
waagerechten Skalierfaktors, um den Steuerschritt durchzuführen;
- • der
Verwendungsschritt umfasst ferner folgenden Schritte: Erzeugen eines
ersten Gravurkopfantriebssignals zum Ansteuern eines dem ersten Gravurkopf
zugehörigen
ersten Gravurkopfantriebs als Reaktion auf den ersten waagerechten Skalierfaktor
und den Zylinderfaktor, Erzeugen eines zweiten Gravurkopfantriebssignals
zum Ansteuern eines dem zweiten Gravurkopf zugehörigen Gravurkopfantriebs als
Reaktion auf den zweiten waagerechten Skalierfaktor und den Zylinderfaktor,
und Verwenden des ersten und des zweiten Gravurkopfantriebssignals,
um den ersten und den zweiten Gravurkopfantrieb zu anzusteuern,
um die Gravur des ersten und des zweiten gravierten Musters zu bewirken;
- • Verwenden
einer ersten waagerechten Phasenregelung, um den Betrieb des ersten
Gravurkopfs als Reaktion auf das Zylinderfaktorsignal zu synchronisieren,
und einer zweiten waagerechten Phasenregelung, um den Betrieb des
zweiten Gravurkopfs als Reaktion auf das Zylinderfaktorsignal zu
synchronisieren;
- • der
Zylinderfaktor umfasst eine vorherbestimmte Anzahl von Impulsen
und der Abtastschritt umfasst ferner den Schritt des Ver wendens
eines Codierers, der einem Antriebsmotor zum drehbaren Antreiben
zumindest eines Zylinders zugehörig ist,
um eine vorherbestimmte Anzahl von Impulsen zu erzeugen;
- • der
Bestimmungsschritt umfasst ferner den Schritt des Bestimmens einer
Zylinderumdrehungsgeschwindigkeit, um einen Zylinderfaktor zu definieren;
- • Bestimmen
einer Zylinderposition, um den Zylinderfaktor zu definieren.
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Andere
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung,
den beiliegenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER BEILIEGENDEN ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht des Gravursystems zur Gravur eines
einzelnen Zylinders nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Gravursystems nach einer anderen
Ausführungsform der
Erfindung zur Gravur mehrerer Zylinder;
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3 veranschaulicht
ein Antriebssystem zum Antreiben eines ersten Gravurkopfs und eines zweiten
Gravurkopfs;
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4 ist
ein teilweiser Schnitt, der die Bestandteile eines der in 3 gezeigten
Antriebssysteme veranschaulicht;
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5 ist
eine schematische Ansicht, die Einzelheiten eines Gravurkopfsteuersystems
zeigt, das in Verbindung mit der in 1 gezeigten
Ausführungsform
verwendet wird;
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6 ist
eine Darstellung einer anderen Ausführungsform, die das Gravurkopfsteuersystem zeigt,
das mit mehreren und gesondert angetriebenen Leitspindeln verwendet
wird;
-
7 ist
eine teilweise Ansicht eines Zylinders, die einen ersten Gravurbereich,
der ein erstes Raster definiert, und einen zweiten Gravurbereich, der
ein zweites Raster definiert, veranschaulicht;
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8 ist
ein Zeittaktdiagramm der verschiedenen Signale, die nach der Erfindung
erzeugt werden;
-
9 veranschaulicht überlappende
Raster A-B und C-D nach dem Stand der Technik;
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10 veranschaulicht
mehrere Raster, die nach dem Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung graviert sind;
-
11 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht eines anderen Antriebssystems
zur Bereitstellung einer waagerechten Positionierung und einer Geschwindigkeitssteuerung;
und
-
12 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht des in 11 gezeigten
Antriebssystems.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFOR-MEN
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1 veranschaulicht
ein Gravursystem nach einer Ausführungsform
der Erfindung, das nachstehend als Gravursystem 10 bezeichnet
ist. Eine Aufgabe oder ein Vorteil dieses Gravursystems 10 ist,
dass es zur Gravur eines ersten Gravurmusters 12 (7),
das ein erstes Raster definiert, das eine erste Rasterlinierung
aufweist, und eines zweiten Musters 14, das ein zweites
Raster definiert, das eine zweite Rasterlinierung aufweist, nachdem
die Muster der gravierten Bereiche 12 und 14 auf
die Oberfläche 16a eines
Zylinders 16 (1) graviert sind, fähig ist.
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Wie
in 1 veranschaulicht ist, umfasst das Gravursystem 10 ein
Gravurbett 11 zum Halten des Zylinders 16 und
einen Computer 18, der den Betrieb des Gravursystems 10 steuert.
Der Computer 18 ist mit einem Gravurkopfsteuersystem 20 zum Steuern
des Betriebs sowohl eines ersten Gravurkopfs 22, der einen
an einem ersten Schlitten 50 angebrachten Stichel 22a aufweist,
als auch eines zweiten Gravurkopfs 24, der einen an einem
zweiten Schlitten angebrachten Stichel 24a aufweist, gekoppelt,
so dass der erste und der zweite Gravurkopf 22 und 24 in
der hierin beschriebenen Weise das erste bzw. das zweite Muster
der gravierten Bereiche 12 und 14 (7)
gravieren. Die Bestandteile des Gravurkopfsteuersystems 20 (1)
sind weiter unten unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.
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Ein
Zylinderantrieb 26 zum drehbaren Antreiben des Zylinders 16 in
einer solchen Weise, dass die Drehbewegung des Zylinders 16 eine
Zylindervariable oder einen Zylinderfaktor wie etwa eine Zylindergeschwindigkeit
oder eine Zylinderposition definiert, spricht auf ein Zylinderantriebssignal
vom Computer 18 und eine Steuerung der Geschwindigkeit
von einer Geschwindigkeitssteuerung 110 (5)
des Gravurkopfsteuersystems 20 an. Die Geschwindigkeitssteuerung 110 stellt
Geschwindigkeitssteuerungsrückmeldungsinformationen
bereit, um die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 16 genau
zu steuern.
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Das
Gravurkopfsteuersystem 20 ist auch mit einem Antriebssystem 28 gekoppelt,
das einen ersten Gravurkopfantrieb 30 aufweist, um den
ersten Gravurkopf 22 während
der Gravur entlang der Oberfläche 16a des
Zylinders 16 und parallel zu einer Achse des Zylinders 16 (d.h.
in der Richtung des Doppelpfeils A in 1) anzutreiben.
Das Antriebssystem 28 umfasst auch einen zweiten Gravurkopfantrieb 32,
der unabhängig
vom ersten Gravurkopfantrieb 30 tätig und mit dem zweiten Gravurkopf 24 gekoppelt ist,
um das zweite Muster 14 (7), welches
das zweite Raster definiert, zu gravieren. Der Gravurkopf 22 (1)
umfasst einen zugehörigen
ersten Gravurkopfantrieb 30, und der Gravurkopf 24 umfasst
einen zweiten Gravurkopfantrieb 32.
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Der
ersten Gravurkopfantrieb 30 und der zweite Gravurkopfantrieb 32 umfassen
einen ersten Antriebsaufbau 56 bzw. einen zweiten Antriebsaufbau 57 der
in 3 veranschaulichten Art. In der in 3 gezeigten
Ausführungsform
sind die Schlitten 50 und 54 an einer gemeinsamen,
sich nicht drehenden Leitspindel 60 angebracht, wobei jeder
Schlitten 50 und 54 wie hierin nachstehend beschrieben
unabhängig
steuerbar ist. In einer anderen Ausführungsform ist jeder Schlitten 50 und 54 wie
nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben
an einer gesondert angetriebenen Leitspindel 80 und 82 angebracht.
-
11 und 12 veranschaulichen
eine andere Ausführungsform
des Antriebssystems 28, um eine waagerechte Positionierung
und eine Geschwindigkeitssteuerung für den ersten und den zweiten
Gravurkopf 22 und 24 bereitzustellen. Diese Ausführungsform
ist unter Bezugnahme auf den Gravurkopf 22 gezeigt und
beschrieben, doch es ist zu verstehen, dass die gleichen Merkmale
auch für
den Gravurkopf 24 und den Schlitten 54 bereitgestellt werden
können.
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In
dieser Ausführungsform
umfasst das Antriebssystem 28 eine Führungsschiene 200,
die am Gravurbett 11 (1) angebracht
ist, um eine Schiene 200 oder eine geradlinige Führungsbahn
zu definieren, die im Allgemeinen parallel zur Drehachse des Zylinders 16 verläuft. Mehrere
Lagerführungen 202 sind
an einem Laufgehäuse 204 befestigt
und wir ken mit einem Flansch 206 an der Schiene 200 zusammen,
um dem Gehäuse 204 zu
gestatten, in der Richtung des Doppelpfeils D in 11 zu
gleiten. Es ist zu verstehen, das der Schlitten 50 direkt
am Laufgehäuse 204 angebracht
werden kann, so dass die Bewegung des Schlittens 50 und
des Gravurkopfs 22 direkt auf die Bewegung des Laufgehäuses 204 anspricht.
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Die
Bewegung des Laufgehäuses 204,
des Schlittens 50 und des Gravurkopfs 22 in Richtung des
Doppelpfeils D wird durch einen Linearmotor 208 gesteuert,
der eine Motorspule 210 und einen Magnet 212 aufweist,
welche in Bezug auf eine Motorskala 214 zusammenwirken,
die ähnlich
wie ein flacher Motorrotor (nicht gezeigt) wirkt. Die Motorspule 210 ist
direkt mit dem Gravurkopfsteuersystem 20 gekoppelt und
spricht darauf an, um auf Basis der Polarität der Motorspule 210 eine
Bewegung des Schlittens 50 in zwei Richtungen zu bewirken.
Die Positions- und Rückmeldungssteuerung
des Linearmotors 208 wird durch die Feststellung der Motorskala 214 über einen magnetischen
Messwandler 216 erreicht, der eine Messwandlerspule und
einen Messwandlerkern (beides nicht gezeigt) aufweist, die in einer
herkömmlich bekannten
Weise tätig
sind.
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Es
ist zu verstehen, dass die Ausführungsformen
des Antriebssystems 28, die in den hierin beschriebenen
verschiedenen Ausführungsformen
gezeigt sind, unabhängig
oder in Kombination verwendet werden können, um eine unabhängige Steuerbarkeit
der Vorschub- oder Schwinggeschwindigkeit der Gravurköpfe 22 und 24 bereitzustellen,
um die durch diese Erfindung erreichte unabhängige Steuerung der Gravurköpfe 22 und 24 bereitzustellen.
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2 veranschaulicht
eine andere Ausführungsform
der Erfindung, wobei gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet sind. Man beachte in 1, dass
das Gravursystem 10 einen Spindelstock 34 und
einen Reitstock 36 zum drehbaren Halten eines einzelnen
Zylin ders 16 umfasst, an dem beide Gravurköpfe 22 und 24 tätig sind.
Im Gegensatz dazu umfasst das Gravursystem 10 der in 2 gezeigten
Ausführungsform
einen Spindelstock 38, einen Reitstock 40 und
einen dazwischen liegenden Stützstock 42,
der zwischen dem Spindelstock 38 und dem Reitstock 40 gelegen
ist. Der Stützstock 42 wirkt
mit dem Spindelstock und dem Reitstock 38 und 40 zusammen,
um einen ersten Zylinder 44 drehbar in Bezug zum ersten
Gravurkopf 22 und einen zweiten Zylinder 46 drehbar
in Bezug zum zweiten Gravurkopf 24 zu halten, damit zum
Beispiel ein erstes Muster 12 auf eine Oberfläche 44a des
Zylinders 44 und ein zweites Muster von gravierten Bereichen 14 auf
eine Oberfläche 46a des
Zylinders 46 graviert werden kann. Es ist somit zu verstehen,
dass die Merkmale der vorliegenden Erfindung entweder mit einer
Einzel- oder mit einer Mehrfachzylinder-Gravurvorrichtung 10 verwendet
werden können.
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Ein
Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass sie fähig ist,
gleichzeitig mehrere Muster von gravierten Bereichen, die unterschiedliche
Rasterlinierungen definieren, wie etwa die in 7 veranschaulichten
Raster, zu gravieren, während
sich der Zylinder 16 (1) oder
die Zylinder 44 und 46 (2) entlang
einer gemeinsamen Achse mit im Wesentlichen der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit
drehen. Ein anderes Merkmal dieser Erfindung ist, dass das Antriebssystem 28 fähig ist,
die Gravurköpfe 22 und 24 unabhängig waagerecht
in Bezug auf den Zylinder 16 (1) oder
die Zylinder 44 und 46 (2) anzutreiben.
Dieses Merkmal ist nun unter Bezugnahme auf 3 bis 7 beschrieben
werden. Zur Erleichterung der Veranschaulichung ist das Antriebssystem 28 unter
Bezugnahme auf die in 1 veranschaulichte Ausführungsform
beschrieben werden, doch ist zu verstehen, dass die gleichen Merkmale
auch bei der in 2 gezeigten Ausführungsform
verwendet werden.
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Der
erste und der zweite Gravurkopfantrieb (3) umfassen
Antriebsaufbauten 56 bzw. 57, die Kugelmuttergehäuse 58 und 59 umfas sen,
welche Stützen 50a bzw. 59a definieren,
an denen die Schlitten 50 und 54 angebracht werden
können.
Wie in 3 gezeigt sind die Gehäuse 58 und 59 an
einer stationären
Leitspindel 60 angebracht.
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Die
Antriebsaufbauten 56 und 57 umfassen auch Motoren 62 bzw. 63,
die mit dem Gravurkopfsteuersystem 20 gekoppelt sind. Eine
Welle 62a des Motors 62 und eine Welle 63a des
Motors 63 treiben Stirnräder 64 bzw. 65 drehbar
an. Wie zur Erleichterung der Veranschaulichung in 4 gezeigt,
treibt das Stirnrad 64 oder der Antriebsaufbau 56 einen sich
drehenden Kugelmutteraufbau 66 an, der im Inneren des Gehäuses 58 gelegen
ist. Somit dreht sich das Stirnrad 64, wenn es durch die
Motorwelle 62a angetrieben wird, und bewirkt, dass sich
der Kugelmuttergehäuseaufbau 66 um
die Achse 60a dreht. Dies wiederum verursacht, dass sich
das Gehäuse 50 abhängig davon,
in welcher Richtung der Motor 62 das Stirnrad 64 drehbar
antreibt, entweder nach links oder nach rechts (in 4 gesehen)
bewegt. Der Antriebsaufbau 57 umfasst im Wesentlichen die
gleichen Bestandteile, die in der im Wesentlichen gleichen Weise
tätig sind,
um eine Bewegung des Gehäuses 59 und
folglich des Gravurkopfs 24 entlang der Leitspindel 60 zu
bewirken.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
können
die Antriebsaufbauten 56 und 57 (3)
jeweils Mittel zum Abtasten der Drehbewegung der Getrieberäder 64 bzw. 65 umfassen.
Zum Beispiel kann der Gehäusearm 68 im
Gehäuse 50 einen
Annäherungssensor 70 aufweisen,
der mit einem Messobjekt 72 zusammenwirkt, welches am Stirnrad 64 angebracht ist,
um eine Annäherung
pro Umdrehung bereitzustellen. Der Antriebsaufbau 57 kann
eine ähnliche Anordnung
umfassen, wobei ein Sensor 71, der an einem Arm 73 angebracht
ist, mit einem Messobjekt 75 zusammenwirkt, um einen Ein-Umdrehungs-Annäherungssensor
bereitzustellen. Die Motoren 62 und 63 können auch
Codierer 74 bzw. 77 umfassen, die mit dem Computer 18 gekoppelt
sind und Informationen hinsichtlich der Position der Gravurköpfe 22 und 24 entlang
der Leitspindel 60 bereitstellen.
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In
der hierin nachstehend beschriebenen Weise kann das Gravurkopfsteuersystem 20 ein
ersten Gravurkopfantriebssignal zum Ansteuern des Motors 62 erzeugen,
der wiederum das Getrieberad 64 antreibt, um den sich drehenden
Kugelmutteraufbau 66 drehbar anzutreiben, um den Gravurkopf 22 in
Achsenrichtung entlang der stationären Leitspindel 60 anzutreiben.
Die Art des Erzeugens des ersten Gravurkopfantriebssignals ist hierin
nachstehend beschrieben. In der gleichen Weise kann das Gravurkopfsteuersystem 20 ein
zweites Gravurkopfantriebssignal zum Ansteuern des Motors 63 erzeugen, um
das Getrieberad 65 anzutreiben, um das Gehäuse 59 und
folglich den Gravurkopf 24 in der im Wesentlichen gleichen
Weise zu bewegen.
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Obwohl
die in 1 bis 4 veranschaulichten Ausführungsformen
die Verwendung eines ersten und eines zweiten Gravurkopfantriebs 30 und 32 veranschaulichen,
die mit einer stationären
Leitspindel 60 zusammenwirken, um den ersten und den zweiten
Gravurkopf 22 bzw. 24 anzutreiben, ist zu verstehen,
dass die Gravurköpfe 22 und 24 auch durch
Verwendung angetriebener Leitspindeln wie etwa der Leitspindeln 80 und 82 (6)
erreicht werden können,
die unabhängig
mit einem Paar von Schrittmotoren 84 bzw. 86 gekoppelt
sind und dadurch angetrieben werden. Die Leitspindeln 80 und 82 wirken
mit sich nicht drehenden Muttern (nicht gezeigt) zusammen, die unter
den Schlitten 50 bzw. 54 (1) angebracht
sind, so dass die Gravurköpfe 22 und 24 die
Oberfläche 16a des
Zylinders 16 bei einem drehbaren Antrieb der Spindeln 80 und 82 durch die
Motoren 84 bzw. 86 in der Richtung des Doppelpfeils
A in 1 queren.
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Das
Gravurkopfsteuersystem 20 ist nun unter Bezugnahme auf 5 beschrieben,
wobei ein Signalerzeuger 90 gezeigt ist, der einen senk rechten Skalierer 92 und
einen waagerechten Skalierer 94 umfasst. Im Allgemeinen
stellt der senkrechte Skalierer 92 skalierte Wechselstromsinuswellen
zum Steuern der Bewegung des am Gravurkopf 22 befindlichen
Stichels 22a und des am Gravurkopf 24 befindlichen
Stichels 24a in einer vorhersagbaren Weise bereit. Der
waagerechte Skalierer 94 stellt skalierte erste und zweite
Gravurkopfantriebssignale zum Ansteuern der Motoren 62 und 63 zum
Steuern der Bewegung der Gravurköpfe 22 bzw. 24 bereit.
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Ein
einzigartiges Merkmal dieser Erfindung ist, dass sowohl der senkrechte
Skalierer 92 als auch der waagerechte Skalierer 94 unter
Verwendung eines Zylinderfaktors, der dem Zylinder 16 entspricht, ein
gesondertes Signal erzeugt. In der beschriebenen Ausführungsform
kann der Zylinderfaktor eine Umdrehungsgeschwindigkeit oder -schnelligkeit
des Zylinders 16, eine Umdrehungsposition des Zylinders 16 oder
dergleichen sein. In dieser Hinsicht umfasst der Zylinderantrieb 26 einen
zugehörigen
Codierer 26a, um ein Codierersignal oder Zylinderfaktorsignal 99 (8)
zu erzeugen, das für
jede Umdrehung des Zylinders 16 eine vorherbestimmte Anzahl
von gleichförmig
beabstandeten Bezugspositionen umfasst. In der beschriebenen Ausführungsform
erzeugt der Codierer 26a 10000 Impulse pro Umdrehung, doch
ist zu verstehen, dass andere Codierer, die unterschiedliche Ausgangssignale
aufweisen, gewählt werden
können.
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Vorteilhafterweise
ist jeder Gravurkopf 22 und 24 fähig, gesonderte
Muster von gravierten Bereichen 12 und 14, die
unterschiedliche Raster definieren, zu gravieren. Da die Raster
für die
Muster 12 und 14 (7) unterschiedlich
sind, wird sich die Anzahl der gravierten Bereiche 12a für das Muster 12 in der
senkrechten Richtung (d.h., das senkrechte Raster) vom senkrechten
Raster oder der Anzahl der gravierten Bereiche 14a, die
durch das Muster 14 definiert sind, unterscheiden. Vorteilhafterweise
stellt diese Erfindung ein Mittel bereit, um unter Verwendung des
senkrechten Skalierers 92, der nun beschrieben ist, das
senkrechte Raster oder die Anzahl von Zellen, die für jede Umdrehung
benötigt
wird, mit der Umdrehungsposition des Zylinders 16 zu synchronisieren.
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Der
senkrechte Skalierer 92 (5) umfasst einen
ersten senkrechten Skalierer oder eine Phasenregelung 96,
die wie gezeigt mit einem ersten Sinuswellenerzeuger 98 gekoppelt
ist. Das Ausgangssignal des ersten Sinuswellenerzeugers 98 wird
in eine Additionsverbindung 100 eingegeben, die vom Computer 18 auch
ein erstes Bildsignal VS1 (8) empfängt, welches
einem ersten Bild (nicht gezeigt) entspricht, das graviert werden
soll. Die Additionsverbindung 100 addiert die Signale und
gibt in herkömmlicher
Weise ein erstes Gravursignal ES1 (8) an den
Gravurkopf 22 aus, um zu bewirken, dass der Stichel 22a die
Oberfläche 16a des
Zylinders 16 mit dem ersten Muster von gravierten Bereichen 12 (7),
das das erste Raster definiert, graviert. Die erste senkrechte Phasenregelung 96 erhält das Ausgangssignal
des Codierers 26a und einen ersten senkrechten Skalierfaktor,
der dem ersten Raster entspricht, als Eingangssignal. In der beschriebenen Ausführungsform
kann der erste senkrechte Skalierfaktor als Reaktion auf durch den
Benutzer eingegebene, dem ersten Raster entsprechende Rastervariablen
durch den Computer 18 geladen werden. Die Bestandteile
der Rastervariablen sind hierin später beschrieben.
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Der
senkrechte Skalierer 92 umfasst ferner einen zweiten senkrechten
Skalierer oder eine Phasenregelung 104, die mit einem zweiten
Sinuswellenerzeuger 106 gekoppelt ist und eine Sinuswelle
erzeugt, die in eine zweite Additionsverbindung 108 eingegeben
wird. Die zweite Additionsverbindung empfängt vom Computer 18 ein
zweites Bildsignal VS2 (8), das einem zweiten zu gravierenden
Bild (nicht gezeigt) entspricht. Das Ausgangssignal der Additionsverbindung 108 wird
ein zweites Gravursignal ES2 sein, das in den Gravurkopf 24 eingegeben wird,
um zu bewirken, dass der Stichel 24a das Muster von gravierten
Bereichen 14 zum Definieren des zweiten Rasters graviert.
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So
wie beim ersten senkrechten Skalierer 96 empfängt der
zweite senkrechte Skalierer 104 das Zylinderfaktorsignal 99 (8)
vom Codierer 26a und einen zweiten senkrechten Skalierfaktor
vom Computer 18, welcher den zweiten senkrechten Skalierfaktor
als Reaktion auf durch den Benutzer eingegebene, dem zweiten Raster
entsprechende Rastervariablen erzeugt, als Eingangssignale.
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Der
erste und der zweite senkrechte Skalierer 96 und 104 erzeugen
als Reaktion auf das Zylinderfaktorsignal 99, das vom Codierer 26a empfangen wurde,
und den ersten senkrechten Skalierfaktor bzw. den zweiten senkrechten
Skalierfaktor, die durch den Computer 18 erzeugt wurden,
ein erstes skaliertes Signal 101 bzw. ein zweites skaliertes
Signal 103. Das erste und das zweite skalierte Signal 101 bzw. 103 werden
durch die Sinuswellenerzeuger 98 bzw. 106 empfangen,
und als Reaktion darauf wird eine erste Sinuswelle 108 (8)
und eine zweite Sinuswelle 109 (8) erzeugt.
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Wie
hierin vorher erwähnt
wurde, werden die Ausgangssignale der Sinuswellenerzeuger 98 und 106 (d.h.,
die Sinuswellen 108 und 110 in 8)
in die Additionsverbindungen 100 bzw. 108 eingegeben und
zu den Bildsignalen VS1 und VS2 addiert, um das erste Gravurkopfantriebssignal 105 zum
Ansteuern des ersten Gravurkopfs 22 und ein zweites Gravurkopfantriebssignal 107 zum
Ansteuern des zweiten Gravurkopfs 24 zu erzeugen.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
erzeugt der Computer 18 den ersten senkrechten Skalierfaktor
und den zweiten senkrechten Skalierfaktor zur Verwendung durch die
Phasenregelungen 96 bzw. 104 unter Verwendung
der folgenden Gleichung: VSF = [C × (gewünschte Zellen/Umdrehung
für graviertes
Raster)]/RPRworin
RPR die Bezugspositionen pro Umdrehung
(vom Codierer 26a) sind,
VSF der senkrechte Skalierfaktor 1 ist,
C
eine Konstante ist, um die Verwendung einer ganzzahligen Mathematik
zu gestatten (in den Beispielen "160").
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Es
ist zu verstehen, dass der Benutzer die Rastervariablen, wie etwa
den Rasterwinkel SA und die Rasterlinierung SR, in den Computer 18 eingibt, der
wiederum den ersten und den zweiten senkrechten Skalierfaktor zur
Verwendung durch den ersten und den zweiten senkrechten Skalierer 96 bzw. 104 erzeugt.
Alternativ kann der Benutzer den ersten und den zweiten senkrechten
Skalierfaktor bestimmen und direkt in den ersten und den zweiten
senkrechten Skalierer 96 bzw. 104 eingeben.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
erzeugen der erste und der zweite Skalierer 96 und 104 die
ersten und zweiten skalierten Signale 101 bzw. 103 oder
Ausgangstakte, die die Frequenz der Gravurköpfe 22 und 24 mit
dem Ausgangssignal des Codierers 26a synchronisieren. Dies
stellt sicher, dass während
jeder Umdrehung des Zylinders 16 das richtige senkrechte
Raster (oder die Anzahl der gravierten Bereiche für jede senkrechte
Spalte der gravierten Bereiche) graviert wird, auch wenn sich die
Zylinderdrehgeschwindigkeit verändert.
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In
der beschriebenen Ausführungsform
erzeugen der erste und der zweite senkrechte Skalierer 96 und 104 die
getakteten ausgegebenen ersten und zweiten Skaliersignale 101 bzw. 103 mal
160 für
jeden durch den Codierer 26a erzeugten Impuls. Es ist verstehen,
dass gewählt
werden kann, dass der erste und der zweite senkrechte Skalierer 96 bzw. 104 eine andere
Ausgangstaktrate aufweisen, die von der Aus gangsfrequenz des verwendeten
Codierers 26a abhängig
ist. In der beschriebenen Ausführungsform ist
es wünschenswert,
dass der Gravurkopf 22 mit einer Frequenz von etwa 4500
Hz tätig
ist, und diese Frequenz wird verwendet, um über eine Geschwindigkeitssteuerung 110,
die nun beschrieben ist, die Umdrehungsgeschwindigkeit zu regulieren.
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Das
Gravursystem 10 umfasst ferner eine Geschwindigkeitssteuerung 110,
die das Ausgangssignal vom Sinuswellenerzeuger 98 und eine
gewünschte
Geschwindigkeit vom Computer 18 empfängt, um eine geschlossene Rückmeldungssteuerung
bereitzustellen, damit die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 16 so
verändert
wird, dass der erste Sinuswellenerzeuger 98 schließlich ein
Signal von etwa 4500 Hz erzeugen wird, wodurch noch weiter erleichtert
wird, dass der Gravurkopf 22 mit der gewünschten
Frequenz graviert. In dieser Ausführungsform kann der Gravurkopf 24 mit
einer anderen Frequenz tätig
sein.
-
Der
Benutzer kann das waagerechte Raster für die Gravurköpfe ungeachtet
dessen, ob das senkrechte Raster für jeden Kopf verschieden ist,
unabhängig
oder auswählend
verändern.
Die mit diesem Merkmal verbundene Vorrichtung ist nun beschrieben.
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Der
Signalerzeuger 90 umfasst den waagerechten Skalierer 94,
der auswählend
entweder unabhängig
oder gleichzeitig mit dem senkrechten Skalierer 92 verwendet
werden kann. Der waagerechte Skalierer 94 umfasst einen
ersten waagerechten Skalierer oder eine Phasenreglung 112 und
einen zweiten waagerechten Skalierer oder eine Phasenregelung 114,
die das erste Gravurkopfantriebssignal 105 bzw. das zweite
Gravurkopfantriebssignal 107 erzeugen. Das erste und das
zweite Gravurkopfantriebssignal 105 bzw. 107 werden
durch Motoren 62 bzw. 63 empfangen, die bewirken,
dass ihre jeweiligen Gravurköpfe 22 oder 24 in
der hierin früher
beschriebenen Weise entlang der Leitspindel 60 angetrieben
werden. Dies erleichtert die unabhängige Steuerung der waagerechten
Bewegung der Gravurköpfe 22 und 24,
um die Gravur des ersten und des zweiten Musters von gravierten
Bereichen 12 bzw. 14, die unterschiedliche Raster
definieren, zu erleichtern. Im Allgemeinen verwendet das Gravurkopfsteuersystem 20 das
Zylinderfaktorsignal 99 vom Codierer 26a, um die
Bewegung der Gravurköpfe 22 und 24 als
Reaktion auf einen ersten waagerechten Skalierfaktor und einen zweiten
waagerechten Skalierfaktor, die jeweils durch den Computer 18 erzeugt oder
empfangen werden, zu synchronisieren. Man bemerke, dass der erste
waagerechte Skalierer 112 und der zweite waagerechte Skalierer 114 somit
das Ausgangssignal des Codierers 26a wie auch den ersten
waagerechten Skalierfaktor bzw. den zweiten waagerechten Skalierfaktor
empfangen. Der erste und der zweite waagerechte Skalierfaktor wird
vom Computer 18 empfangen und entspricht den Rastervariablen
wie etwa dem Rasterwinkel und der Rasterlinierung, die durch den
Benutzer gewählt
wurden, oder steht damit in einer Wechselbeziehung. Der Computer 18 bestimmt
den ersten und den zweiten waagerechten Skalierfaktor unter Verwendung
der folgenden Gleichung: HSF = (RPR * C)/HPRworin
RPR
die durch das Zylinderfaktorsignal 99 vom Codierer 26a dargestellten
Bezugspositionen pro Umdrehung sind,
C eine Konstante zum Gestatten
einer ganzzahligen Mathematik ist,
HSF der waagerechte Rasterfaktor
ist,
HPR die waagerechten Impulse pro Umdrehung in das Servosystem
sind. In diesem Beispiel bewegt ein Impuls den Kopf 1 Mikron
waagerecht. HPR = [(Anzahl der Impulse pro Umdrehung
des Servomotors * Untersetzung)/Ganghöhe der Kugelumlaufspindel (Mikron/Umdrehung)] × (waagerechte Beabstandung
des Rasters/2)
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Im
Allgemeinen berechnet der Computer 18 auf Basis der durch
den Benutzer gewählten
Rastervariablen auch eine vorherbestimmte Vorschubstrecke PFD, die
benötigt
wird, um jeden Gravurkopf 22 und 24 für jede Umdrehung
des Zylinders 16 waagerecht zu bewegen. Die vorherbestimmte
Vorschubstrecke PFD entspricht der waagerechten Vorschub- oder Schreibgeschwindigkeit
pro Umdrehung des Zylinders 16. Der Computer 18 bestimmt
den ersten und den zweiten waagerechten Skalierfaktor, die dem ersten
und dem zweiten waagerechten Skalierer 112 bzw. 114 bereitgestellt
werden, damit durch den ersten und den zweiten waagerechten Skalierer 112 bzw. 114 für jede Umdrehung
die richtige Anzahl von Schrittimpulsen zum Ansteuern der Antriebsmotoren 62 bzw. 63 erzeugt
wird.
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Weil
die Rastervariablen, wie etwa der Rasterwinkel und die Rasterlinierung,
die durch den Benutzer für
die Gravurköpfe 22 und 24 gewählt werden,
unterschiedlich sind, wird die Entfernung, die jeder Gravurkopf 22 und 24 während jeder
Umdrehung waagerecht angetrieben wird, unterschiedlich sein. Die
Bestimmung der vorherbestimmten waagerechten Vorschubstrecke PFD
wird durch die folgende Gleichung bestimmt: PFD
= HS/2worin
PFD die vorherbestimmte Vorschubstrecke ist,
HS
die waagerechte Beabstandung für
das gravierte Raster ist.
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Vorteilhafterweise
stellt dieses System ein Mittel zur Gravur mehrerer Muster von gravierten
Bereichen 12 und 14, die unterschiedliche Rasterlinierungen
definieren, unter Verwendung mehrerer Gravurköpfe 22 und 24 ungeachtet
des Umstands, dass die Gravurköpfe 22 und 24 gravieren,
während
die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zylinders 16 (1)
oder der Zylinder 44 und 46 (2)
die gleiche ist, bereit.
-
6 veranschaulicht
eine andere Ausführungsform
der Erfindung, die mehrere Leitspindeln 80 und 82 zeigt,
die durch Leitspindelantriebsmotoren 84 bzw. 86 unabhängig angetrieben
werden und mit sich nicht drehenden Muttern (nicht gezeigt), die unter
den Schlitten 50 bzw. 54 angebracht sind, zusammenwirken,
so dass die Gravurköpfe 22 und 24 unabhängig und
auswählend
waagerecht in der Richtung des Doppelpfeils A (1) über der
Oberfläche 16a des
Zylinders 16 angetrieben werden können. Die wie oben unter Bezugnahme
auf 5 gezeigten und beschriebenen Merkmale des Gravurkopfsteuersystems 20 können ebenfalls
eingesetzt werden, um den Betrieb der Leitspindelantriebsmotoren 84 und 86 zu
steuern, um die Gravurköpfe 22 und 24 anzutreiben,
um die mehreren ersten und zweiten Muster von gravierten Bereichen 12 und 14 zu
gravieren.
-
Die
Merkmale der Ausführungsformen,
die in 5 und 6 gezeigt sind, können auch
mit einem Gravursystem verwendet werden, das mehrere Zylinder wie
etwa die Zylinder 44 und 46 in 2 graviert.
Die Zylinder 44 und 46 sind unter Verwendung der
Stöcke 38, 40 und 42 drehbar
montiert, so dass die Zylinder 44 und 46 in einer
Arbeitsbeziehung mit dem ersten und dem zweiten Gravurkopf 22 bzw. 24 drehbar
angeordnet sind. Die unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschriebenen
Merkmale der Erfindung können
auch eingesetzt werden, um den Betrieb und/oder die Bewegung des
ersten und des zweiten Gravurkopfs 22 und 24 zu
steuern, um in der hierin weiter vorstehend beschriebenen Weise
Muster von gravierten Bereichen, die unterschiedliche Rasterlinierungen
definieren, zu gravieren.
-
Es
ist zu verstehen, dass durch die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
verschiedenste Kombinationen von Merkmalen und andere Ausführungsformen
ins Auge gefasst sind. Zum Beispiel könnten in den beiden in 1 oder 2 gezeigten Ausführungsformen
mehrere Gravurköpfe 22 und 24 auf
den Schlitten 50 und 54 angeordnet werden, so dass
das Gravursystem mehrere Muster, die unterschiedliche Raster aufweisen,
entweder auf einen einzelnen Zylinder wie den Zylinder 16 (1)
oder mehrere Zylinder wie die Zylinder 44 und 46 (2) gravieren
kann. Mehrere Gravurbereiche, die unterschiedliche Raster definieren,
können
im Einzel- oder im Doppelzylindersystem auch auf den gleichen Zylinder
graviert werden.
-
Vorteilhafterweise
stellt diese Erfindung ein System und ein Verfahren bereit, wodurch
entweder ein Zylinder oder mehrere Zylinder, die auf einer gemeinsamen
Drehachse angeordnet sind und mit der gleichen Drehgeschwindigkeit
angetrieben werden, beispielsweise durch Verändern der Frequenz des Betriebs
des Gravurkopfs 22 und/oder des Gravurkopfs 24 und/oder
unabhängiges
Steuern der waagerechten Geschwindigkeit oder Vorschubgeschwindigkeit
der Schlitten 50 und 54 (1), auf
denen die Gravurköpfe 22 bzw. 24 angebracht
sind, unter Verwendung unterschiedlicher Gravurraster graviert werden
können.
Die Methodik zum Benutzen der hierin erläuterten Merkmale der Erfindung
ist nun beschrieben.
-
10 veranschaulicht
ein Raster EH-1, das durch gravierte Bereiche 201 definiert
ist, die unter Verwendung des Gravurkopfs 22 graviert sind.
Es ist auch ein durch gravierte Bereiche 203, die unter
Verwendung des Gravurkopfs 24 graviert sind, definiertes
Raster EH-2 gezeigt. Man bemerke, dass die waagerechte Weite HW-1
und das senkrechte Maß VH-1 des Rasters EH-1
von der waagerechten Weite HW-2 und vom senkrechten Maß VH-2 für das Raster EH-2
verschieden sind. Diese Veränderlichkeit
sowohl der senkrechten als auch der waagerechten Umdre hungen erleichtert
das Verändern
des Rasterwinkels und des Rasters. Alternativ ist es möglich, das
Raster und/oder die Dichte der gravierten Bereiche, die durch die
Köpfe 22 und 24 graviert
werden, gleich zu halten, während
der Rasterwinkel durch Abändern
oder Verändern
der waagerechten Weite HW-1 oder HW-2 verändert wird.
-
Zur
Erleichterung der Veranschaulichung ist das Verfahren in Bezug auf
die in 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben, wobei
eine Bedienungsperson den Zylinder 16 drehbar zwischen
dem Spindelstock 34 und dem Reitstock 36 montiert.
Der erste Gravurkopf 22 und der zweite Gravurkopf 24 befinden
sich in einer Arbeitsbeziehung mit der Oberfläche 16a des Zylinders 16.
In dieser Hinsicht kann das Gravursystem 10 an den Schlitten 50 und 54 angebrachte
Antriebe (nicht gezeigt) der herkömmlich bekannten Art zum Bewegen
der Gravurköpfe 22 und 24 zur
Oberfläche 16a des
Zylinders 16 hin und davon zurück beinhalten.
-
Das
Zylinderfaktorsignal 99 (8), das
der Zylinderposition oder der Zylindergeschwindigkeit entspricht,
wird durch den Codierer 26a (5) erzeugt.
In der beschriebenen Ausführungsform
entspricht das Zylinderfaktorsignal 99 der Umdrehungsposition
des Zylinders 16. Der erste und der zweite Gravurkopf 22 und 24 werden
wie hierin weiter vorstehend erwähnt
unter Verwendung des ersten und des zweiten senkrechten Skalierers 96 und 104 (5)
mit dem Zylinderfaktorsignal 99 synchronisiert.
-
Der
erste und der zweite Skalierfaktor, die weiter vorstehend erwähnt sind,
wird durch den Computer 18 (1) bestimmt
oder berechnet und zusammen mit dem Zylinderfaktorsignal 99 (8)
in den ersten senkrechten Skalierer 96 (5 und 6)
bzw. den zweiten senkrechten Skalierer 104 eingegeben.
Wie weiter vorstehend erwähnt
ist, wird der erste und der zweite Skalierfaktor unter Verwendung
der oben erwähnten
Gleichungen und als Reaktion auf die Rastervariablen, wie etwa den
Rasterwinkel und die Rasterlinierung, die durch den Benutzer definiert
sind, für
jedes Muster von gravierten Bereichen bestimmt.
-
Der
erste senkrechte Skalierer 96 (5 und 6)
verwendet den ersten Skalierfaktor, um das erste skalierte Signal 101 (8)
zur Verwendung beim Erzeugen des ersten Gravursignals ES1 zum Ansteuern
des ersten Gravurkopfs 22 zur Gravur des ersten Musters
von gravierten Bereichen 12 zu erzeugen. Im Wesentlichen
gleichzeitig damit erzeugt der zweite senkrechte Skalierer 104 das
zweite skalierte Signal 103, das verwendet wird, um das
zweite Gravursignal ES2 zum Bestromen des zweiten Gravurkopfs 24 zu
erzeugen.
-
Gleichzeitig
oder unabhängig
von der senkrechten Skalierung kann das Gravurkopfsteuersystem 20 die
waagerechte Bewegung der Gravurköpfe 22 und 24 unter
Verwendung des waagerechten Skalierers 94 unabhängig oder
gleichzeitig steuern. Wie hierin bereits erwähnt ist, wird der erste waagerechte Skalierfaktor
und der zweite waagerechte Skalierfaktor, der dem ersten Raster
bzw. dem zweiten Raster entspricht, gemäß den oben erwähnten Gleichungen durch
den Computer 18 bestimmt und/oder durch einen Benutzer
bereitgestellt. Zum Beispiel kann der Computer 18 den ersten
und den zweiten waagerechten Skalierfaktor als Reaktion auf die
durch den Benutzer in den Computer 18 eingegebenen Rastervariablen,
wie etwa die Rasterlinierung und den Rasterwinkel, erzeugen. Der
erste und der zweite waagerechte Skalierer 112 bzw. 114 empfangenen
ihren jeweiligen ersten bzw. zweiten waagerechten Skalierfaktor
und erzeugen als Reaktion darauf das erste Gravurkopfantriebssignal 105 (8)
bzw. das zweite Gravurkopfantriebssignal 107. Das Gravurkopfsteuersystem 20 benutzt
das erste und das zweite Gravurkopfantriebssignal 105 bzw. 107,
um die Antriebsmotoren 62 und 63 (3)
anzusteuern, um wie bereits erwähnt
eine unabhängige
und waagerechte Bewegung (d.h. eine Bewegung in einer Richtung,
die im Allgemeinen parallel zur Umdrehungsachse des Zylinders 16 verläuft) der
Gravurköpfe 22 und 24 zu
bewirken.
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Wie
hierin ebenfalls bereits erwähnt,
stellt der Codierer 26a (5) in der
nun beschriebenen Ausführungsform
eine abgetastete Messung des Zylinderfaktors bereit, welcher die
Umdrehungsposition des Zylinders 16 ist. Der erste und
der zweite waagerechte Skalierer 112 bzw. 114 synchronisieren
die Bewegung der Gravurköpfe 22 und 24 mit
der Umdrehung des Zylinders 16, was gleichzeitig auch die sich
unterscheidenden Rastervariablen, wie etwa den Rasterwinkel und
die Rasterlinierung, die den Mustern 12 und 14 (7)
entsprechen, in Betracht zieht.
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Vorteilhafterweise
stellen dieses System und dieses Verfahren ein Mittel bereit, um
unterschiedliche Raster auf den gleichen oder auf mehrere Zylinder
zu gravieren, während
sich der Zylinder oder die Zylinder mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit
dreht/drehen. Das System und das Verfahren machen es dem Benutzer
wirksam möglich,
die Frequenz und die Gravur der Gravurköpfe 22 und 24 mit der
Umdrehung des Zylinders 16 zu synchronisieren. Obwohl das
Verfahren und die Vorrichtung als sowohl eine senkrechte Einstellung
als auch eine waagerechte Steuerung einsetzend beschrieben wurden, ist
zu verstehen werden, dass diese Merkmale auswählend entweder zusammen oder
unabhängig
voneinander entweder an einer Einzelzylinder- oder einer Mehrfachzylinder-Gravurvorrichtung
verwendet werden können.
Dies ermöglicht
den Gravurköpfen 22 und 24,
unterschiedliche senkrechte Raster innerhalb ihrer jeweiligen Gravurkanäle und unterschiedliche
waagerechte Raster zu gravieren, während die Gravurköpfe 22 und 24 wie
gewünscht
unabhängig mit
unterschiedlichen vorherbestimmten Vorschubgeschwindigkeiten bewegt
werden. Obwohl die Gravurköpfe 22 und 24 mit
im Wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit bewegt werden können, erleichtern das
System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine auswählende Gravur
von unterschiedlichen senkrechten Rastern innerhalb eines Kanals oder
einer Zeile von gravierten Bereichen auf dem gleichen Zylinder in
der oben beschriebenen Weise. Somit kann der Benutzer entweder eine
senkrechte Rastereinrichtung, eine waagerechte Rastereinrichtung
oder eine gleichzeitige senkrechte und waagerechte Einrichtung wählen, um
die Gravur unterschiedlicher Muster von gravierten Bereichen, die
unterschiedliche Raster definieren, an einer Einzel- oder einer
Mehrfachzylinder-Gravurvorrichtung
zu bewirken.
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In
dieser Hinsicht sind die gerasterten Muster 12 und 14,
die in 7 gezeigt sind, nur veranschaulichend, und es
ist zu verstehen, dass andere Muster, die andere Raster definieren,
graviert werden können.
Zum Beispiel können
mit einem Kopf nicht gerasterte oder im Tiefdruck gravierte Bereiche
graviert werden, während
an einem anderen Kopf gerasterte Bereiche graviert werden. Darüber hinaus
kann mit einem Kopf ein schraubenförmiges Muster graviert werden,
während
mit einem anderen ein überschreitendes
Muster graviert wird. Da die Köpfe
unabhängig
voneinander steuerbar sind, stellt die Erfindung ein Mittel zur
Gravur von Mustern, die eine konstante Dichte aufweisen, unter Verwendung
des gleichen Rasters, während
sich der Rasterwinkel verändert, bereit.
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Obwohl
die vorstehend beschriebenen Verfahren und Ausführungsformen von Vorrichtungen zur
Durchführung
dieser Verfahren bevorzugte Ausführungsformen
dieser Erfindung bilden, versteht sich, dass die Erfindung nicht
auf diese genauen Verfahren und Ausführungsformen von Vorrichtungen beschränkt ist.
Somit können
bei beiden Veränderungen
vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, der in
den beiliegenden Ansprüchen definiert
ist, abzuweichen.