EP1820650A2 - Steuerung einer Druckmaschine mittels Torsionsmodell - Google Patents

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EP1820650A2
EP1820650A2 EP07101216A EP07101216A EP1820650A2 EP 1820650 A2 EP1820650 A2 EP 1820650A2 EP 07101216 A EP07101216 A EP 07101216A EP 07101216 A EP07101216 A EP 07101216A EP 1820650 A2 EP1820650 A2 EP 1820650A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
printing
register
machine
adjustment
units
Prior art date
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Granted
Application number
EP07101216A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1820650A3 (de
EP1820650B1 (de
Inventor
Stefan Dr. Schreiber
Bernhard Dr. Buck
Werner Joss
Malte Dr. Seidler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Publication of EP1820650A2 publication Critical patent/EP1820650A2/de
Publication of EP1820650A3 publication Critical patent/EP1820650A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1820650B1 publication Critical patent/EP1820650B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0009—Central control units

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for controlling a printing press with a plurality of printing units and a plurality of mechanically coupled to each other cylinders and a control computer for controlling at least one drive motor which drives the mechanically coupled cylinder.
  • Sheet-fed rotary printing presses in offset printing have several printing units which each apply an extract of a printed image in a specific color to the printing substrate. Usually there are at least four printing units to print the three basic colors red, yellow, blue and black. For special colors, such as gold or silver, however, other printing units can be provided. In addition, it is possible to apply a coating to the substrate using a special coating unit following the printing units. Sheet-fed rotary printing presses can also process the front and back of a substrate, so that in this case a double number of printing units and coating units is provided. This leads in printing machines for perfecting with several special colors and subsequent coating units now a stately number of printing and coating units; In the meantime, a number of 16 printing and coating plants are no longer unusual in packaging printing.
  • the individual printing and coating in sheet-fed rotary printing presses are usually connected to each other via a gear train.
  • the plate cylinder, blanket cylinder, impression cylinder and transport cylinder and turning drums of the printing press mechanically coupled together and are driven together by one or more drive motors.
  • the mechanically coupled cylinders represent a system with finite rigidity, so that set at certain loads torsional phenomena.
  • the present invention is applicable to all printing machines in which a plurality of printing cylinder, blanket cylinder, plate cylinder or transport cylinder are mechanically coupled together.
  • the mechanical coupling causes changes to one of the cylinders inevitably affect the other cylinder coupled with this.
  • the invention is therefore almost predestined to be used in sheet-fed offset printing presses, in which all cylinders or at least a majority of the cylinders are connected to each other by a mechanical coupling, such as a continuous gear train or a longitudinal shaft.
  • the printing press according to the invention also has at least one drive motor which drives the mechanically coupled cylinders, and a control computer in which a mathematical torsion model in the form of software for describing the torsional state of the rotatably mechanically coupled cylinders is stored in the control computer of the printing press.
  • This torsion model represents an algorithm which can continuously recalculate the mechanical rotation and position of the individual cylinders coupled to one another as a function of at least one measurable operating parameter or a variable known to the control computer even during operation of the printing press.
  • the operating parameters and the known variables may be, for example, the current torque of the one or multiple drives, the recorded power of the drives, operating temperatures, used printing units, switched-on components, settings of the ink fountain openings in the printing units, etc. act.
  • the control computer can then intervene in the control of the printing press.
  • This procedure has the great advantage that it is also possible to take into account changes in the torsional state of the printing press during the printing operation which arise, for example, due to the change of environmental conditions such as temperature and humidity.
  • the printing machine can be smoother or heavier during operation, so that this can also result in changes in the torsional state of the coupled cylinders. If the corresponding operating parameters of the printing press are detected by sensors and fed to the machine computer with the torsion model, corresponding values can be calculated to correct settings of the printing press and the corresponding setting processes are triggered.
  • At least one characteristic variable for the power requirement of the at least one drive motor is measured as the operating parameter and supplied to the control computer of the printing press.
  • the power requirement of the printing machine can be detected, for example, by measuring the absorbed current of the drive motor. The larger the detected current, the more electrical power the drive motor draws from the power grid.
  • the power requirement of the drive motor can change, for example, by changing the printing speed. When the printing speed is increased, the power requirement of the drive motor inevitably changes, because a higher printing speed requires correspondingly more drive power. But even with constant printing speed, the power requirement of the printing machine can change, for example, by heating. However, changing the power requirements of the press does not affect the settings.
  • the torsional model in the machine computer can be used to determine the effects on the torsional state of the machine Printing machine to be calculated. Corresponding changes to the settings of the printing press can then be initiated by the control computer.
  • measured as the operating parameter by the at least one drive motor fed into the cylinder torque and the control computer of the printing press is supplied.
  • the torque fed into the cylinders of the printing press can also be detected.
  • the torque detection can also be done via the drive motor or via additional torque sensors, which measure the torque on individual cylinders of the printing press or on gears of the gear train.
  • the detected torque values are likewise supplied to the torsion model in the machine computer of the printing press, so that the torsional state of the printing press can be calculated there as a function of the respective detected torque. Even so, the corresponding, necessary settings on the printing machine can then be made by the control computer.
  • the registration is particularly sensitive when overprinting the different color separations to achieve high print quality, which relates to changes in the operating condition of the printing press. This applies above all to changes in the torsional state of the interconnected cylinders in the printing press.
  • the gear train can relax when heated and during the processing of a print job, which has a change in the register setting result.
  • the printer learns of such a register setting only by pulling test sheets and noticing the change in the registers there, or has installed an automatic register monitoring in the printing press, which automatically adjusts the register deviation.
  • Such automated register monitoring is expensive and not available for every press.
  • appropriate special Measuring marks to be provided on the substrate, which claim corresponding space on the substrate, which could otherwise be used for the printed image itself.
  • the printer so desires, the changed values of the register adjustment can first be displayed on a screen of the printing press, so that the printer can decide for himself whether he wants to make the register adjustment by hand or leaves it to the press. In the latter case, the printer can thereby be facilitated the work that the register adjustment is done automatically by the control computer of the printing press. In this case, the printer does not have to worry about adopting the correct register-registration values.
  • This adjustment ensures that the paper edge in the transport gripper on a reference cylinder, preferably in the middle of the machine or near the main drive, is tracked to a reference state when changing the operating state. This increases the reproducibility of the sheet transfer by the homogenization of the paper projection on the reference cylinder, wherein the paper projection in the front printing units, however, is also changed.
  • the adjustment of the front mark is possible.
  • the printing press has a measuring device for monitoring the registers and that in the detection of register deviations in the control computer by means of Torsionsmodells a correction of register adjustment and / or the adjustment of the front mark in the printing units.
  • control of the registers is provided in addition to the control by register marks on the substrates in the printing press or on a separate measuring table are detected and this the control computer of the printing press be supplied.
  • the detected deviations in the registers of the individual printing units or coating units are also supplied to the torsion model in the control computer of the printing press, so that in the calculation of the manipulated variables for the correction of the register deviation in the control computer torsion in the press with can be taken into account.
  • the register adjustment and / or the adjustment of the front mark is set correctly for at least one selected operating state of the printing press and the correct setting values of the register adjustment and / or the adjustment of the front mark in connection with the associated selected operating state stored in the control computer of the printing press become.
  • the selected operating state may be, for example, a specific machine configuration or a specific printing speed.
  • the printer in a set-up operation which is carried out at a low printing speed, the printer can itself set the registers in the individual printing units until the result corresponds to his wishes.
  • the selected print speed in this case is the setup speed. In this way influences from the printing plate exposure, the clamping operation of the printing plates and the torsional state of the machine can be corrected at set-up speed.
  • the printer can then acknowledge this with respect to the control computer of the printing press by a corresponding input.
  • This acknowledgment signal triggers a memory operation, at the set register adjustment values, the currently recorded drive power or the torque as well as additional other data in the printing press control be stored. Thereafter, the printer can then switch the press to print mode and bring to full machine speed.
  • the machine control uses the torsion model and the stored register adjustment values at set-up speed to calculate corresponding register adjustment values in order to ensure perfect pressure even at full machine speed. This eliminates the otherwise usual for the printer manual tracking of register adjustment values when the printing speed of the printing press changes.
  • an operating parameter acts on a plurality of components or printing units of the printing press.
  • an operating parameter may be the power consumption or the torque requirement of the printing press.
  • the torsion model takes into account and describes the torsional state and thus the coupling of the cylinders in the individual printing units of the printing press, the effect of the adjustment of registers in the individual printing units is taken into account.
  • the torsion model can be used to calculate the effect of an operating variable, such as the power requirement, on all printing units or coating units of the printing press, so that the Machine control on the register adjustment then make the appropriate corrections to all printing or coating units.
  • the torsion state of the printing machine is detected by means of sensors at least two locations.
  • sensors are to be provided in at least two places, which are e.g. additionally measure the torsion via the applied torque or the differential rotation between the sensors.
  • the measured values can be taken over into the torsion model so that it can be checked for correction at least two times.
  • the measured values can be used to interpolate intermediate values through the torsional model.
  • the measured values determined by means of the sensors can also be used to optimize the torsion model during operation. In this case, the measured values are taken into account in a type of learning control by the parameters of the torsion model are adjusted continuously or at certain intervals accordingly.
  • the distribution of torque in the printing units of the printing press is variably adjustable or takes place as a function of the machine configuration.
  • register corrections can also be carried out by changing the torque distribution in the individual printing units, for example as a function of the printing speed. This can be done by braking in the printing units, or it can be provided additional drive motors with which the torque distribution can be changed. It proves to be particularly advantageous if the torque distribution of the drive motor in the printing units takes place as a function of the respective configuration of the printing units.
  • the torque requirement in the individual printing units depends, among other things, on how many printing units are actually used for the respective print job, whether, for example, in straight printing or in reverse printing and how each ink fountain opening is. All these configurations, which depend on the print job, have one changed torque requirement in the individual printing units result. Also, this need can be calculated by means of the torsion model, so as to improve the print quality on the substrates.
  • the changing torsional state of the printing press is calculated, that the register deviation is calculated from the calculated torsional state, which has undergone a printing material in the printing press before the turning drum, and that the register adjustment for the printing works the reversing drum with twice the value of paper edge loss relative to the printing units before the turn to correct the register deviation are applied.
  • the deviation of the register between the front and back of the substrate is corrected via the register adjustment at the printing units and coating after the turning device.
  • the register value is calculated by means of the torsion model.
  • all the register setting values are corrected by twice the detected paper edge loss, so that no registration deviations occur between the print images on the front side and the back side. It is therefore also possible by means of the present invention to reliably avoid register deviations in perfecting.
  • a further advantageous embodiment of the invention results from an improvement of the model results by means of a machine-specific calibration test. Since both the flexibility of the gear train and the current / torque characteristics of the drive can have smaller variations, the individual result on a machine can be improved by performing a standardized pressure test under real conditions before delivery of the machine to the customer and the statements of the torsion model then improved with the help of the values found therefrom such as be scaled. In the simplest case, a scaling factor over all values is superimposed for correction. This calibration is required only once.
  • FIG. 1 shows a printing machine 1 which processes sheet-shaped substrates 22 in the offset rotary printing.
  • the printing press 1 has five printing units 6 and a coating unit 7.
  • the first four printing units 6 are used in beautiful printing for applying the four primary colors yellow, red, blue and black, while the fifth printing unit 6 is filled with special colors such as silver, gold or the like. However, the colors used in the printing units 6 are completely irrelevant to the operation of the present invention.
  • the printed sheets 22 are provided in the coating unit 7 with a lacquer layer.
  • the finished in the coating unit 7 produced sheet 22 are gripped by means of gripper bars on a boom transport chain 8 and stored in the boom 3 on a delivery pile 4. When the delivery pile 4 has reached its maximum height, it is removed and taken for further processing.
  • the feeder 2 On the opposite side of the printing machine 1 is the feeder 2, which extracts an investor stack 5 arcuate substrates 22 and feeds a feed table 15 to the first printing unit 6 of the printing machine 1. From the first printing unit 6 to the coating unit 7, the sheet-shaped substrates 22 are transported by means of cylinders 9, 10.
  • Each of the printing units 6 has an impression cylinder 10, which together with a blanket cylinder 13 forms the printing nip in which the ink is applied to the sheet 22 in the printing unit 6.
  • the ink itself is located in each printing unit in the inking unit 11, which doses the ink according to the settings of the current print job.
  • a dampening unit 12 with the dampening solution can be added specifically.
  • the thus moistened ink is transferred in the printing unit 6 on the plate cylinder 14 which carries a printing plate and passes the applied ink by a rolling movement of the blanket cylinder 13.
  • all printing units 6 have the same structure, although this does not necessarily have to be the case.
  • the sheets 22 are transported in Figure 1 by means of a turning drum 9.
  • These turning drums 9 make it possible to operate the printing press 1 in perfecting mode.
  • the printed sheet 22 can be turned between each of the printing units 6, so that both front and back can be printed.
  • FIG. 1 Behind the fifth printing unit 6 is a coating unit 7, in which on the finished printed sheet 22 in addition a coating layer can be applied.
  • the printing machine 1 in Figure 1 is designed so that all the cylinders 9, 10, 13, 14 and the inking units 11 and the dampening units 12 are mechanically coupled to each other via a gear train. It is possible that individual printing units 6 or cylinders 9, 10, 13, 14 can be disconnected by couplings from the continuous mechanical gear train. During the printing operation, however, all the cylinders 9, 10, 13, 14 are mechanically coupled to one another and are driven by a common main drive motor 16. In Figure 1, the main drive motor 16 drives on a gear of the impression cylinder 10 in the third printing unit 6, from where the force on the gear train on the other cylinder 9, 10, 13, 14 of the printing press 1 is transmitted.
  • the individual color separations and the lacquer layer are printed one above the other.
  • This exact positioning on top of each other is referred to as registering in the printing industry.
  • the gear train has a certain elasticity, with individual cylinders such as the plate cylinder 14 in the printing units 6 by means of a motor, not shown within certain limits to register adjustment against each other can be twisted.
  • the rotation of the coupled cylinders 9, 10, 13, 14 of the machine depends mainly on the operating condition of the printing press 1.
  • the printing speed plays a major role, but also operating parameters such as ambient temperature, humidity, etc. are to be considered.
  • the rotation in the drive train of the printing press 1 can therefore change its state depending on the operating conditions.
  • the torsional state results from the rigidity and the load of the coupled cylinders 9, 10, 13, 14, which can be, albeit to a small extent, always a little twist against each other.
  • the torsional state of the printing machine 1 has a direct result in a change in the register accuracy on the sheet 22.
  • the printer Upon startup of the printing press 1, the printer is therefore closed Beginning of a print job initially at a selected print speed, which is usually much lower than the final production speed, the registration of the individual color separations in the printing units 6 and the paint layer in the coating unit 7 a. This is done by producing some sheets 22, which are then evaluated by the printer by means of a measuring device or a magnifying glass with the naked eye.
  • the detected register deviations are corrected by an adjustment of the registers in the individual printing units 6 and in the coating unit
  • the printing press 1 in FIG. 1 has a machine control 20 which controls all the components of the printing press 1.
  • the machine controller 20 has a computer which, for example, controls the main drive motor 16 of the printing press 1 and is also provided to control the register adjusting motors (not shown) in the individual printing units 6 and in the coating unit 7.
  • the register adjustment devices in the printing units 6 and in the coating unit 7 are connected via a communication link 21 to the machine controller 20.
  • the machine controller 20 in turn, communicates with an input device, not shown here, such as a screen and a keyboard, so that the printer can set up the printing press 1 according to his specifications.
  • the printer can thus make the register adjustment in the individual printing units 6 and 7 in the coating unit by hand. If corresponding register sensors are present in the printing machine 1, the register adjustment can also be carried out in the closed loop. But this is not necessary for the functioning of the present invention.
  • the present invention ensures that control interventions are not necessary at all if possible. It is a control which, based on one or more operating parameters of the printing press 1, can pre-calculate register deviations which occur during operation and can carry out register adjustment automatically.
  • an adjustable front brand 23 is present at the feeder 2 of the printing press 1.
  • This leading brand 23 is controlled by the machine computer 18.
  • the Front brand usually allows a change in the sheet system to + - 1 mm, whereby at the same time the sheet position in all other transport grippers on the cylinders 8, 9, 10 is influenced.
  • the torsion model it is now also possible to calculate, for example, one of the turning drums 9 relative to a reference cylinder, by how much the front mark 23 has to be adjusted in order to have a desired sheet position in the transport gripper on the selected reference cylinder. This provides a further possibility for correction by the torsion model.
  • the machine control 20 of FIG. 1 is explained in more detail in FIG.
  • the machine control 20 consists of the machine computer 18, which calculates and controls all operating processes of the printing machine 1.
  • the machine computer 18 monitors and controls, on the one hand, the drive control 17, which regulates the power requirement of the main drive motor 16 of the printing press.
  • the machine computer 18 also controls the register control 19, which carries out register adjustments in the individual printing units 6 and in the coating unit 7.
  • the machine computer 18 is thus the heart of the machine control 20.
  • a torsion model of the printing machine 1 is stored in the machine computer 18 in the form of software, which makes it possible to calculate the torsion state of the printing press 1 as a function of the various parameters.
  • Possible operating parameters are the torque output by the main drive motor 16 or the output power, but also the ambient temperature or operating temperature of the printing machine 1 and settings of the configuration in the individual printing units 6 of the printing machine 1. It has been found that it is sufficient, for. B. constantly to detect the power requirement of the main drive motor 16 and supply in the machine computer 18 to the torsion model to determine the torsional state of the printing press 1 can.
  • adjustment values for the register adjustment in the individual printing units 6 and in the coating unit 7 can then be calculated, which are performed by the register control 19. In this way it is possible, depending on changing operating parameters by means of the torsion model to correct the register adjustment, without having to provide a complex control device in the printing press 1.
  • a correct register setting made at low set-up speed can be converted by the printer to any other printing speeds of the printing machine 1, so that the printer does not have to enter new values for the register adjustment with changes in the printing speed.
  • the printing machine 1 in Figure 1 may, for. B. are operated in perfecting by the printing material 22 are turned on the third turning drum 9 and are printed in the fourth and fifth printing unit 6 on the back.
  • register adjustments must be made to the first three printing units 6 as in pure Perfecting.
  • the reverse side is printed on here, so register deviations have a different effect on the register.
  • the distance of the printed image of the front to the edge of the sheet 22 can be calculated so that it is available for the adjustment of the registers in the printing units 6 four and five.
  • the printing units 6 four and five after the turn are thereby charged with the double calculated paper edge loss of the sheet 22, so that ultimately the printed images on the front and back of the sheet 22 are in register with each other.
  • the present invention thus enables a particularly accurate control of the registration and the Passerhaltmaschine in sheet-fed rotary printing presses 1 with a pure control, without a complex control with register sensors is necessary.
  • a simple upgrade of existing printing presses 1 with the inventive technique is also possible in order to improve their printing operation crucial.

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  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Druckmaschine (1) mit mehreren Druckwerken (6), sowie mehreren mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern (9, 10, 13, 14) sowie einem Steuerungsrechner (20) zur Steuerung wenigstens eines Antriebsmotors (16), welcher die mechanisch gekoppelten Zylinder (9, 10, 13, 14) antreibt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Maschinenrechner (20) ein Torsionsmodell zur Beschreibung des Torsionszustands der drehbar mechanisch miteinander gekoppelten Zylinder (9, 10, 13, 14) in der Druckmaschine (1) in Abhängigkeit wenigstens eines messbaren Betriebsparameters oder wenigstens einer dem Maschinenrechner (20) bekannten Größe der Druckmaschine (1) abgelegt ist, und dass auf Basis der durch das Torsionsmodell berechneten Werte die Steuerung der Druckmaschine (1) durch den Steuerungsrechner (20) vorgenommen wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung einer Druckmaschine mit mehreren Druckwerken sowie mehreren mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern und einem Steuerungsrechner zur Steuerung wenigstens eines Antriebsmotors, welcher die mechanisch gekoppelten Zylinder antreibt.
  • Bogenrotationsdruckmaschinen im Offsetdruck verfügen über mehrere Druckwerke, welche jeweils einen Auszug eines Druckbildes in einer bestimmten Farbe auf den Bedruckstoff aufbringen. Meistens sind wenigstens vier Druckwerke vorhanden, um die drei Grundfarben Rot, Gelb, Blau sowie Schwarz drucken zu können. Für Sonderfarben, wie zum Beispiel Gold oder Silber, können jedoch noch weitere Druckwerke vorgesehen sein. Zusätzlich ist es möglich, mit einem speziellen Lackierwerk im Anschluss an die Druckwerke eine Lackierung auf den Bedruckstoff aufzubringen. Bogenrotationsdruckmaschinen können zudem Vorder- und Rückseite eines Bedruckstoffs verarbeiten, so dass in diesem Fall eine doppelte Anzahl von Druckwerken und Lackierwerken vorzusehen ist. Dies führt bei Druckmaschinen für Schön- und Widerdruck mit mehreren Sonderfarben und anschließenden Lackierwerken inzwischen zu einer stattlichen Anzahl von Druck- und Lackierwerken; so ist eine Anzahl von 16 Druck- und Lackierwerken inzwischen nichts Ungewöhnliches mehr im Verpackungsdruck.
  • Da sämtliche Druckwerke ihre Farbauszüge übereinander drucken, ist es wichtig, dass dieses Übereinanderdrucken registergenau erfolgt, d. h. zwischen den einzelnen Farbauszügen auf dem Bedruckstoff darf es möglichst keine Abweichung in der Positionierung geben, da sonst für den Betrachter des fertigen Druckprodukts sichtbare Bildfehler auftreten. Auch um diese Registergenauigkeit beim Übereinanderdrucken von verschiedenen Farbauszügen zu erreichen, sind die einzelnen Druck- und Lackierwerke in Bogenrotationsdruckmaschinen üblicherweise über einen Zahnradräderzug miteinander verbunden. In diesem Fall sind die Plattenzylinder, Gummituchzylinder, Gegendruckzylinder und Transportzylinder sowie Wendetrommeln der Druckmaschine mechanisch miteinander gekoppelt und werden von einem oder mehreren Antriebsmotoren gemeinsam angetrieben. Die mechanisch gekoppelten Zylinder stellen dabei ein System mit endlicher Steifigkeit dar, so dass sich bei bestimmten Belastungen Torsionserscheinungen einstellen. Außerdem sind in den Druckwerken jeder Bogenoffsetdruckmaschine Verstellmöglichkeiten zur Registerverstellung vorgesehen, um gegebenenfalls Registerabweichungen zwischen den einzelnen Farbauszügen korrigieren zu können, da die Abweichungen unter anderem von der Druckgeschwindigkeit abhängen und diese nicht bei jedem Druckauftrag gleich ist. Es hat sich herausgestellt, dass die Einstellung der Register nicht nur von der Druckgeschwindigkeit sondern auch vom Drehmoment der Antriebe oder anderen Betriebsparametern der Druckmaschine abhängig ist.
  • Aus DE 31 48 449 C1 ist ein Verfahren zur Verringerung von Registerfehlern bei Mehrfarbenoffsetdruckmaschinen bekannt, deren Druckwerke von einem gemeinsamen Motor angetrieben werden und eine Einrichtung zur Registerverstellung aufweisen. Bei dieser Erfindung wird auf den funktionellen Zusammenhang zwischen dem vom Antriebsmotor der Druckmaschine gelieferten Drehmoment oder einer für das Drehmoment charakteristischen Größe und der zur Einhaltung eines einwandfreien Registers notwendigen Registerverstellung in der Druckmaschine abgestellt. Der funktionelle Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und der notwendigen Registereinstellung wird in einem Rechner der Druckmaschine abgespeichert. Während des laufenden Betriebs der Druckmaschine wird das vom Antriebsmotor gelieferte Drehmoment überwacht und die Registerverstellung in Abhängigkeit des jeweiligen Drehmoments vorgenommen. Der Zusammenhang zwischen Drehmoment und Registerverstellung wird dabei entweder bei einem Probelauf der Druckmaschine ermittelt und in Form einer Wertetabelle abgespeichert, oder es werden Berechnungen angestellt, welche Wertepaare aus Drehmoment und Registerverstellung ergeben. Auch in diesem Fall liegt eine Wertetabelle vor, auf die während des Druckbetriebs zurückgegriffen werden kann. Der Vorteil einer solchen Vorgehensweise liegt darin, dass kein aufwendiger Steuerungsrechner vorhanden sein muss, da lediglich ein Vergleich zwischen dem momentan ermittelten Drehmoment und der Wertetabelle stattfinden muss, woraufhin dann die entsprechenden Registerverstellwerte im Steuerungsrechner abgerufen und genutzt werden. Das Verfahren hat jedoch den großen Nachteil, dass es nicht auf Veränderungen innerhalb der Druckmaschine reagieren kann, welche nach Auslieferung der Druckmaschine an den Kunden erfolgen, da die in der Druckmaschine abgespeicherte Wertetabelle diese nicht berücksichtigen kann.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, mit welchen die Registerhaltigkeit bei Offsetdruckmaschinen weiter verbessert werden kann und welche auf Veränderungen von Betriebsparametern der Druckmaschine während des Druckbetriebs reagieren können.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Patentansprüche 1 und 14 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen.
  • Die vorliegende Erfindung ist bei allen Druckmaschinen anwendbar, in denen mehrere Druckzylinder, Gummituchzylinder, Plattenzylinder oder Transportzylinder mechanisch miteinander gekoppelt sind. Die mechanische Koppelung bewirkt, dass Veränderungen an einem der Zylinder sich zwangsläufig auch auf die anderen mit diesem gekoppelten Zylinder auswirken. Die Erfindung ist daher geradezu prädestiniert, in Bogenoffsetdruckmaschinen eingesetzt zu werden, bei denen sämtliche Zylinder oder zumindest ein Großteil der Zylinder durch eine mechanische Koppelung, wie einen durchgehenden Räderzug oder eine Längswelle, miteinander verbunden sind. Die erfindungsgemäße Druckmaschine verfügt zudem über wenigstens einen Antriebsmotor, welcher die mechanisch gekoppelten Zylinder antreibt, und einen Steuerungsrechner, in dem ein mathematisches Torsionsmodell in Form von Software zur Beschreibung des Torsionszustands der drehbar mechanisch miteinander gekoppelten Zylinder im Steuerungsrechner der Druckmaschine abgespeichert ist. Dieses Torsionsmodell stellt einen Algorithmus dar, welcher die mechanische Verdrehung und Position der einzelnen miteinander gekoppelten Zylinder zueinander in Abhängigkeit wenigstens eines messbaren Betriebsparameters oder einer dem Steuerungsrechner bekannten Größe auch während des Betriebs der Druckmaschine ständig neu berechnen kann. Bei den Betriebsparametern und den bekannten Größen kann es sich z.B. um das aktuelle Drehmoment des einen oder mehrerer Antriebe, die aufgenommene Leistung der Antriebe, Betriebstemperaturen, benutzte Druckwerke, eingeschaltete Komponenten, Einstellungen der Farbzonenöffnungen in den Druckwerken etc. handeln. Auf Basis der durch das Torsionsmodell während des Betriebs der Druckmaschine berechneten Werte kann dann der Steuerungsrechner in die Steuerung der Druckmaschine eingreifen. Diese Vorgehensweise hat den großen Vorteil, dass auch Änderungen am Torsionszustand der Druckmaschine während des Druckbetriebs berücksichtigt werden können, die zum Beispiel aufgrund der Änderung von Umweltbedingungen wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit entstehen. Weiterhin kann die Druckmaschine leichtgängiger oder schwergängiger während des Betriebs werden, so dass sich auch dadurch Änderungen im Torsionszustand der miteinander gekoppelten Zylinder ergeben können. Wenn die entsprechenden Betriebsparameter der Druckmaschine durch Sensoren erfasst werden und dem Maschinenrechner mit dem Torsionsmodell zugeleitet werden, so können entsprechende Werte zur Korrektur von Einstellungen der Druckmaschine berechnet und die entsprechenden Einstellvorgänge ausgelöst werden.
  • In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Betriebsparameter wenigstens eine für den Leistungsbedarf des wenigstens einen Antriebsmotors charakteristische Größe gemessen und dem Steuerungsrechner der Druckmaschine zugeführt wird. Der Leistungsbedarf der Druckmaschine lässt sich zum Beispiel über das Messen des aufgenommen Stroms des Antriebsmotors erfassen. Je größer der erfasste Strom ist, desto mehr elektrische Leistung bezieht der Antriebsmotor aus dem Stromnetz. Der Leistungsbedarf des Antriebsmotors kann sich zum Beispiel durch die Änderung der Druckgeschwindigkeit verändern. Wenn die Druckgeschwindigkeit erhöht wird, ändert sich zwangsläufig auch der Leistungsbedarf des Antriebsmotors, denn für eine höhere Druckgeschwindigkeit wird entsprechend mehr Antriebsleistung benötigt. Aber auch bei gleich bleibender Druckgeschwindigkeit kann sich der Leistungsbedarf der Druckmaschine zum Beispiel durch Erwärmung verändern. Die Änderung des Leistungsbedarfs der Druckmaschine bleibt jedoch nicht ohne Auswirkung auf die Einstellungen. Unter Berücksichtigung des gemessenen Leistungsbedarfs des Antriebsmotors können über das Torsionsmodell im Maschinenrechner die Auswirkungen auf den Torsionszustand der Druckmaschine berechnet werden. Entsprechende Änderungen an den Einstellungen der Druckmaschine können dann vom Steuerungsrechner in die Wege geleitet werden.
  • Es ist weiterhin vorgesehen, dass als Betriebsparameter das durch den wenigstens einen Antriebsmotor in die Zylinder eingespeiste Drehmoment gemessen und dem Steuerungsrechner der Druckmaschine zugeführt wird. Zusätzlich zur Messung des Leistungsbedarfs des Antriebsmotors oder alternativ kann auch das in die Zylinder der Druckmaschine eingespeiste Drehmoment erfasst werden. Die Drehmomenterfassung kann ebenfalls über den Antriebsmotor erfolgen oder über zusätzliche Drehmomentssensoren, welche das Drehmoment an einzelnen Zylindern der Druckmaschine oder an Zahnrädern des Zahnräderzugs messen. Die erfassten Drehmomentwerte werden ebenfalls dem Torsionsmodell im Maschinenrechner der Druckmaschine zugeführt, so dass dort in Abhängigkeit des jeweils erfassten Drehmoments der Torsionszustand der Druckmaschine berechnet werden kann. Auch so können dann die entsprechenden, notwendigen Einstellungen an der Druckmaschine vom Steuerungsrechner vorgenommen werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels der durch das Torsionsmodell berechneten Werte eine Verstellung der Register oder/und eine Verstellung der Vordermarke in den Druckwerken vorgenommen wird. Falls ein Lackierwerk vorhanden ist, kann selbstverständlich auch die Registerhaltigkeit in einem solchen Lackierwerk verstellt werden. Wie eingangs erwähnt wurde, ist die Registerhaltigkeit beim Übereinanderdrucken der verschiedenen Farbauszüge zur Erzielung hoher Druckqualität besonders empfindlich, was Änderungen am Betriebszustand der Druckmaschine betrifft. Das trifft vor allen Dingen auf Änderungen des Torsionszustandes der miteinander verbundenen Zylinder in der Druckmaschine zu. So kann sich der Räderzug bei Erwärmung und während der Abarbeitung eines Druckauftrags entspannen, was eine Änderung der Registereinstellung zur Folge hat. In der Praxis erfährt der Drucker von einer solchen Registereinstellung erst dadurch, dass er Probebogen zieht und dort die Veränderung der Register bemerkt, oder eine automatische Registerüberwachung in der Druckmaschine installiert hat, welche die Registerabweichung selbsttätig ausregelt. Eine solche automatisierte Registerüberwachung ist aber teuer und nicht für jede Druckmaschine verfügbar. Außerdem müssen entsprechende spezielle Messmarken auf dem Bedruckstoff vorgesehen sein, welche entsprechend Raum auf dem Bedruckstoff beanspruchen, welcher sonst für das Druckbild selbst genutzt werden könnte. Mit dem Einsatz des Torsionsmodells ist es aber möglich, anhand von Betriebsparametern wie geändertem Leistungsbedarf oder Drehmomentveränderung den Torsionszustand in der Druckmaschine ständig aktuell neu zu berechnen und auf dieser Basis eine Verstellung der Register in den einzelnen Druckwerken oder Lackierwerken vorzunehmen. In diesem Fall ist keine aufwendige automatisierte Registerregelung notwendig, es reicht aus, eine Steuerung der Register anhand der durch das Torsionsmodell berechneten Werte vorzunehmen. Wenn der Drucker es wünscht, können die geänderten Werte der Registerverstellung zunächst an einem Bildschirm der Druckmaschine angezeigt werden, so dass der Drucker selbst entscheiden kann, ob er die Registerverstellung von Hand vornehmen möchte oder der Druckmaschine überlassen will. Im letzteren Fall kann dem Drucker dadurch die Arbeit erleichtert werden, dass die Registerverstellung durch den Steuerungsrechner der Druckmaschine automatisch erfolgt. In diesem Fall muss sich der Drucker über die Übernahme der richtigen Werte für die Registerverstellung keine Gedanken mehr machen. Neben der Registerverstellung ist auch eine Verstellung der Vordermarke am Anleger möglich. Diese Verstellung gewährleistet, dass der Papierrand im Transportgreifer auf einem Referenzzylinder, vorzugsweise in Maschinenmitte bzw. nahe des Hauptantriebs, zu einem Referenzzustand bei Änderung des Betriebszustandes nachgeführt wird. Dies steigert die Reproduzierbarkeit der Bogenübergabe durch die Vergleichmäßigung des Papierüberstandes am Referenzzylinder, wobei der Papierüberstand in den vorderen Druckwerken allerdings auch verändert wird. Im folgenden Text ist neben der Registerverstellung auch immer die Verstellung der Vordermarke möglich.
  • Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Druckmaschine eine Messeinrichtung zur Überwachung der Register aufweist und dass bei der Erfassung von Registerabweichungen im Steuerungsrechner mittels des Torsionsmodells eine Korrektur der Registerverstellung oder/und der Verstellung der Vordermarke in den Druckwerken erfolgt. In diesem Fall ist zusätzlich zur Steuerung eine Regelung der Register vorgesehen, indem Registermarken auf den Bedruckstoffen in der Druckmaschine oder auf einem separaten Messtisch erfasst werden und diese dem Steuerungsrechner der Druckmaschine zugeführt werden. Um die Regelung der Registerverstellung zu verbessern, werden die erfassten Abweichungen bei den Registern der einzelnen Druckwerke oder Lackierwerke jedoch ebenfalls dem Torsionsmodell im Steuerungsrechner der Druckmaschine zugeführt, so dass bei der Berechnung der Stellgrößen für die Korrektur der Registerabweichung im Steuerungsrechner der Torsionszustand in der Druckmaschine mit berücksichtigt werden kann. Gegenüber einer herkömmlichen Registerregelung führt dies zu einer deutlichen Verbesserung, da die Korrektur der Registerabweichung gezielter durchgeführt werden kann, so dass weniger Regelschritte zur Korrektur der Registerabweichung durch den Steuerungsrechner notwendig sind. Eine Verminderung von Regelschritten bei der Korrektur von Registerabweichungen führt aber dazu, dass die Registerabweichungen schneller ausgeregelt werden können. Dies wiederum hat zur Folge, dass weniger Bedruckstoffe anfallen, auf denen entsprechende Registerabweichungen der einzelnen Farbauszüge zu erkennen sind, so dass Makulatur reduziert wird.
  • Vorteilhafterweise ist außerdem vorgesehen, dass die Registerverstellung oder/und die Verstellung der Vordermarke für wenigstens einen ausgewählten Betriebszustand der Druckmaschine korrekt eingestellt wird und die korrekten Einstellungswerte der Registerverstellung oder/und der Verstellung der Vordermarke in Verbindung mit dem zugehörigen ausgewählten Betriebszustand im Steuerungsrechner der Druckmaschine abgespeichert werden. Bei dem ausgewählten Betriebszustand kann es sich z.B. um eine bestimmte Maschinenkonfiguration handeln oder eine bestimmte Druckgeschwindigkeit. In diesem Fall kann der Drucker in einem Einrichtbetrieb, welcher mit einer geringen Druckgeschwindigkeit durchgeführt wird, selbst die Register in den einzelnen Druckwerken einstellen, bis das Ergebnis seinen Wünschen entspricht. Die ausgewählte Druckgeschwindigkeit ist in diesem Fall die Einrichtgeschwindigkeit. Auf diese Art und Weise können Einflüsse aus der Druckplattenbelichtung, dem Einspannvorgang der Druckplatten und dem Torsionszustand der Maschine bei Einrichtgeschwindigkeit korrigiert werden. Wenn das Ergebnis den Wünschen des Druckers entspricht, so kann er dies gegenüber dem Steuerungsrechner der Druckmaschine durch eine entsprechende Eingabe quittieren. Durch dieses Quittiersignal wird ein Speichervorgang ausgelöst, bei dem eingestellte Registerverstellwerte, die aktuell aufgenommene Antriebsleistung oder das Drehmoment sowie zusätzliche andere Daten in der Druckmaschinensteuerung abgespeichert werden. Danach kann der Drucker dann die Druckmaschine auf Druckbetrieb umschalten und auf volle Maschinengeschwindigkeit bringen. In Abhängigkeit der nun erreichten Maschinengeschwindigkeit berechnet die Maschinensteuerung anhand des Torsionsmodells und der abgespeicherten Registerverstellwerte bei Einrichtge-schwindigkeit entsprechende Registerverstellwerte, um einen einwandfreien Druck auch bei voller Maschinengeschwindigkeit zu gewährleisten. Damit entfällt das sonst für den Drucker übliche manuelle Nachführen von Registerverstellwerten, wenn sich die Druckgeschwindigkeit der Druckmaschine ändert. Dies kann soweit gehen, dass bei Änderung der Druckgeschwindigkeit auf Basis der für die ausgewählte Druck-geschwindigkeit korrekt eingestellten Registerverstellung unter Berücksichtigung des Torsionsmodells eine Korrektur der Registerverstellung bei geänderter Druck-geschwindigkeit automatisch erfolgt. Sobald der Drucker seine Maschine bei einer anderen Geschwindigkeit betreibt, wird mittels des Torsionsmodells eine entsprechende Korrektur der Registerverstellung vorgenommen werden, ohne dass der Drucker eingreifen muss.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass durch die Erfassung eines Betriebsparameters auf mehrere Komponenten oder Druckwerke der Druckmaschine eingewirkt wird. Wie bereits erwähnt, kann ein solcher Betriebsparameter die Leistungsaufnahme oder der Drehmomentbedarf der Druckmaschine sein. Um die Registerverstellung in einzelnen Druckwerken oder Lackierwerken korrekt vornehmen zu können, müssen normalerweise über Sensoren die entsprechenden Registerabweichungen erfasst werden. Dies ist bei Einsatz des Steuerungsrechners mit implementiertem Torsionsmodell nun nicht mehr notwendig, da es ausreicht, anhand einer einzigen erfassten Größe, wie zum Beispiel dem Leistungsbedarf der Druckmaschine, auf mehrere Druckwerke der Druckmaschine einzuwirken. Da das Torsionsmodell den Torsionszustand und damit die Koppelung der Zylinder in den einzelnen Druckwerken der Druckmaschine berücksichtigt und beschreibt, wird die Auswirkung der Verstellung von Registern in den einzelnen Druckwerken untereinander mitberücksichtigt. Durch das Torsionsmodell lässt sich die Auswirkung einer Betriebsgröße wie dem Leistungsbedarf auf sämtliche Druckwerke oder Lackierwerke der Druckmaschine berechnen, so dass die Maschinensteuerung über die Registerverstelleinrichtung dann die entsprechenden Korrekturen an allen Druckwerken oder Lackierwerken vornehmen kann.
  • Es ist weiterhin möglich, dass der Torsionszustand der Druckmaschine an wenigstens zwei Stellen mittels Sensoren messtechnisch erfasst wird. In der Druckmaschine sind an wenigstens zwei Stellen Sensoren vorzusehen, welche z.B. über das jeweils anliegende Drehmoment oder die Differenzverdrehung zwischen den Sensoren die Torsion zusätzlich messen. Die gemessenen Werte können in das Torsionsmodell übernommen werden, um es so an wenigstens zwei Stellen auf etwaigen Korrekturbedarf zu überprüfen. In diesem Fall werden an hand des Torsionsmodells nicht nur Werte berechnet, sondern es werden auch Messwerte zur Überprüfung verwendet, was die Genauigkeit erhöht. Die gemessenen Werte können zur Interpolation dazwischen liegender Werte durch das Torsionsmodell herangezogen werden. Die mittels der Sensoren ermittelten Messwerte können auch dazu genutzt werden, das Torsionsmodell während des Betriebs zu optimieren. In diesem Fall werden die Messwerte in einer Art lernenden Steuerung berücksichtigt, indem die Parameter des Torsionsmodells ständig oder in bestimmten zeitlichen Abständen entsprechend angepasst werden.
  • Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Drehmomentverteilung in den Druckwerken der Druckmaschine variabel einstellbar ist oder in Abhängigkeit der Maschinenkonfiguration erfolgt. Neben der Registerverstellung in den einzelnen Druckwerken können Registerkorrekturen auch dadurch ausgeführt werden, dass die Drehmomentverteilung in den einzelnen Druckwerken zum Beispiel in Abhängigkeit der Druckgeschwindigkeit verändert wird. Dies kann durch Bremsen in den Druckwerken erfolgen, oder es können zusätzliche Antriebsmotoren vorgesehen sein, mit denen die Drehmomentverteilung verändert werden kann. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Drehmomentverteilung des Antriebsmotors in den Druckwerken in Abhängigkeit der jeweiligen Konfiguration der Druckwerke erfolgt. Der Drehmomentbedarf in den einzelnen Druckwerken ist unter anderem davon abhängig, wie viele Druckwerke für den jeweiligen Druckauftrag überhaupt verwendet werden, ob zum Beispiel im Schöndruck oder im Widerdruck gearbeitet wird und wie jeweils die Farbzonenöffnung ist. Alle diese Konfigurationen, welche vom jeweiligen Druckauftrag abhängig sind, haben einen geänderten Drehmomentbedarf in den einzelnen Druckwerken zur Folge. Auch dieser Bedarf kann mittels des Torsionsmodells berechnet werden, um so die Druckqualität auf den Bedruckstoffen zu verbessern.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mittels des Torsionsmodells Lageabweichungen bezüglich Vorder- und Rückseite eines Bedruckstoffes beim Schön- und Widerdruck nach einer Wendetrommel durch die Registerverstellung korrigiert werden. Auch im Schön- und Widerdruck stellt sich genau wie im reinen Schöndruck bei jeder Druckgeschwindigkeit ein Torsionszustand in der Druckmaschine ein. Ändert sich dieser Torsionszustand aufgrund einer geänderten Leistungsaufnahme oder eines geänderten Drehmomentbedarfs, gehen auch hier wie im reinen Schöndruck Registeränderungen einher. Im Schön- und Widerdruck ändert sich jedoch zusätzlich auch die Passergenauigkeit zwischen den Druckbildern auf Vorder- und Rückseite des Bedruckstoffs. Auch zwischen dem Druckbild auf Vorderseite und Rückseite darf es aber möglichst keine Abweichung im Passer ergeben, da sonst zum Beispiel ein randloser Beschnitt des Bedruckstoffs nicht möglich ist, ohne dass wegen der unterschiedlichen Lage entweder beim Druckbild auf der Vorderseite oder beim Druckbild auf der Rückseite Teile abgeschnitten werden. Es sind also auch möglichst geringe Abweichungen am Passer zwischen Vorder- und Rückseite erwünscht. Auch diese Abweichungen können mittels des Torsionsmodells in der Maschinensteuerung berechnet werden und so die entsprechenden Korrekturen in der Druckmaschine vorgenommen werden.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der sich ändernde Torsionszustand der Druckmaschine berechnet wird, dass aus dem berechneten Torsionszustand die Registerabweichung berechnet wird, welche ein Bedruckstoff in der Druckmaschine vor der Wendetrommel erfahren hat, und dass die Registerverstellung für die Druckwerke nach der Wendetrommel mit dem doppelten Wert des Papierrandverlusts bezogen auf die Druckwerke vor der Wendung zur Korrektur der Registerabweichung beaufschlagt werden. In diesem Fall wird die Abweichung des Passers zwischen Vorderseite und Rückseite des Bedruckstoffs über die Registerverstelleinrichtung an den Druckwerken und Lackierwerken nach der Wendeeinrichtung korrigiert. Mittels des Torsionsmodells wird der aktuelle Torsionszustand berechnet, woraus sich der Papierrandverlust des Bedruckstoffs aufsummiert über die Druckwerke vor der Wendung ergibt. Daraus werden wie im reinen Schöndruck mittels des Torsionsmodells entsprechend Registerstellwerte berechnet. Für die Druck- und Lackierwerke nach der Wendeeinrichtung werden alle Registerstellwerte um das Doppelte des festgestellten Papierrandverlusts korrigiert, sodass zwischen den Druckbildern auf der Vorderseite und Rückseite keine Passerabweichungen mehr auftreten. Es ist daher mittels der vorliegenden Erfindung auch möglich, Passerabweichungen beim Schön- und Widerdruck zuverlässig zu vermeiden.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich durch eine Verbesserung der Modellergebnisse mittels maschinenindividuellem Kalibrierversuch. Da sowohl die Nachgiebigkeit des Räderzuges als auch die Strom/Drehmomentcharakteristik des Antriebes kleinere Streuungen aufweisen können, lässt sich das individuelle Ergebnis an einer Maschine dadurch verbessern, dass vor der Auslieferung der Maschine an den Kunden ein standardisierter Drucktest unter realen Bedingungen durchgeführt wird und die Aussagen des Torsionsmodells dann mit Hilfe der daraus gefundenen Werte verbessert wie z.B. skaliert werden. Im einfachsten Fall wird dabei ein Skalierungsfaktor über alle Werte zur Korrektur überlagert. Diese Kalibrierung ist nur einmal erforderlich.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Bogenoffsetdruckmaschine, bei der die Registerverstellung in den Druckwerken und im Lackierwerk über ein in einer Maschinensteuerung hinterlegtes Torsionsmodell gesteuert wird,
    • Figur 2 den Aufbau der Maschinensteuerung der Druckmaschine aus Figur 1 und
    • Figur 3 ein Schaubild des Papierrandverlusts bei Schön- und Widerdruck in einer Druckmaschine mit 10 Druckwerken.
  • In Figur 1 ist eine Druckmaschine 1 abgebildet, welche im Offsetrotationsdruck bogenförmige Bedruckstoffe 22 verarbeitet. Die Druckmaschine 1 weist fünf Druckwerke 6 und ein Lackierwerk 7 auf. Die ersten vier Druckwerke 6 dienen dabei im Schöndruck zur Aufbringung der vier Grundfarben Gelb, Rot, Blau und Schwarz, während das fünfte Druckwerk 6 mit Sonderfarben wie Silber, Gold oder ähnlichem befüllt wird. Die in den Druckwerken 6 verwendeten Farben sind jedoch für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung völlig unerheblich. Im Anschluss an das fünfte Druckwerk 6 werden die bedruckten Bogen 22 im Lackwerk 7 mit einer Lackschicht versehen. Die im Lackierwerk 7 fertig produzierten Bogen 22 werden mittels Greiferbrücken an einer Auslegertransportkette 8 ergriffen und im Ausleger 3 auf einen Auslegerstapel 4 abgelegt. Wenn der Auslegerstapel 4 seine maximale Höhe erreicht hat, wird er entnommen und zur Weiterverarbeitung gebracht. Auf der gegenüber liegenden Seite der Druckmaschine 1 befindet sich der Anleger 2, welcher einem Anlegerstapel 5 bogenförmige Bedruckstoffe 22 entnimmt und über einen Anlagetisch 15 dem ersten Druckwerk 6 der Druckmaschine 1 zuführt. Vom ersten Druckwerk 6 bis zum Lackierwerk 7 werden die bogenförmigen Bedruckstoffe 22 mittels Zylindern 9, 10 transportiert.
  • Jedes der Druckwerke 6 weist einen Gegendruckzylinder 10 auf, welcher zusammen mit einem Gummituchzylinder 13 den Druckspalt bildet, in dem im Druckwerk 6 die Farbe auf den Bogen 22 aufgebracht wird. Die Druckfarbe selbst befindet sich in jedem Druckwerk im Farbwerk 11, welches die Druckfarbe entsprechend den Einstellungen des aktuellen Druckauftrags dosiert. Zur Beeinflussung der Druckeigenschaften der Farbe befindet sich in jedem Druckwerk 6 außerdem ein Feuchtwerk 12, mit dem gezielt Feuchtmittel zugegeben werden kann. Die so angefeuchtete Druckfarbe wird im Druckwerk 6 auf den Plattenzylinder 14 übertragen, welcher eine Druckplatte trägt und die aufgebrachte Druckfarbe durch eine abrollende Bewegung an den Gummituchzylinder 13 weitergibt. Prinzipiell sind alle Druckwerke 6 gleich aufgebaut, wobei dies nicht notwendigerweise so sein muss. Zwischen den einzelnen Druckwerken 6 werden die Bogen 22 in Figur 1 mittels einer Wendetrommel 9 transportiert. Diese Wendetrommeln 9 erlauben es, die Druckmaschine 1 im Schön- und Widerdruckbetrieb zu betreiben. Mittels der Wendetrommel 9 kann der bedruckte Bogen 22 zwischen jedem der Druckwerke 6 gewendet werden, so dass sowohl Vorder- als auch Rückseite bedruckt werden können.
  • Hinter dem fünften Druckwerk 6 befindet sich ein Lackierwerk 7, in welchem auf den fertig bedruckten Bogen 22 zusätzlich eine Lackschicht aufgebracht werden kann. Die Druckmaschine 1 in Figur 1 ist so ausgestaltet, dass sämtliche Zylinder 9, 10, 13, 14 und die Farbwerke 11 und die Feuchtwerke 12 über einen Zahnräderzug miteinander mechanisch gekoppelt sind. Dabei ist es möglich, dass einzelne Druckwerke 6 oder auch Zylinder 9, 10, 13, 14 durch Kupplungen vom durchgehenden mechanischen Räderzug abgekoppelt werden können. Während des Druckbetriebs sind aber alle Zylinder 9, 10, 13, 14 fest miteinander mechanisch gekoppelt und werden von einem gemeinsamen Hauptantriebsmotor 16 angetrieben. In Figur 1 treibt der Hauptantriebsmotor 16 auf ein Zahnrad des Gegendruckzylinders 10 im dritten Druckwerk 6 ab, von wo aus die Kraft über den Zahnräderzug auf die anderen Zylinder 9, 10, 13, 14 der Druckmaschine 1 übertragen wird.
  • In den Druckwerken 6 und in dem Lackierwerk 7 werden die einzelnen Farbauszüge und die Lackschicht übereinander gedruckt. Für ein optimales Druckergebnis ist es erforderlich, dass sämtliche Farbauszüge und die Lackschicht möglichst exakt übereinander gedruckt werden, da sonst Bildfehler auftreten. Diese exakte Positionierung übereinander wird in der Druckindustrie als Registerhaltigkeit bezeichnet. Obwohl die Zylinder 10, 13, 14 in den einzelnen Druckwerken 6 mechanisch miteinander gekoppelt sind, weist der Zahnräderzug eine gewisse Elastizität auf, wobei einzelne Zylinder wie zum Beispiel die Plattenzylinder 14 in den Druckwerken 6 mittels eines nicht gezeigten Motors in gewissen Grenzen zur Registerverstellung gegeneinander verdreht werden können. Die Verdrehung der miteinander gekoppelten Zylinder 9, 10, 13, 14 der Maschine hängt vor allem vom Betriebszustand der Druckmaschine 1 ab. Dabei spielt insbesondere die Druck-geschwindigkeit eine große Rolle, aber auch Betriebsparameter wie Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit etc. sind zu berücksichtigen. Die Verdrehung im Antriebsstrang der Druckmaschine 1 kann daher ihren Zustand je nach Betriebsbedingungen ändern. Der Torsionszustand ergibt sich aus der Steifigkeit und der Belastung der miteinander gekoppelten Zylinder 9, 10, 13, 14, welche sich, wenn auch in geringem Maße, immer ein wenig gegeneinander verdrehen lassen. Der Torsionszustand der Druckmaschine 1 hat unmittelbar eine Veränderung der Registerhaltigkeit auf den Bogen 22 zur Folge. Bei Inbetriebnahme der Druckmaschine 1 stellt der Drucker daher zu Beginn eines Druckauftrags zunächst bei einer ausgewählten Druckgeschwindigkeit, welche meist erheblicher niedriger als die endgültige Produktionsgeschwindigkeit liegt, die Registerhaltigkeit der einzelnen Farbauszüge in den Druckwerken 6 und der Lackschicht im Lackierwerk 7 ein. Dies geschieht dadurch, dass einige Bogen 22 produziert werden, welche dann mittels eines Messgeräts oder einer Lupe mit bloßem Auge durch den Drucker ausgewertet werden. Die festgestellten Registerabweichungen werden durch eine Verstellung der Register in den einzelnen Druckwerken 6 und im Lackierwerk 7 korrigiert.
  • Zur Korrektur der Registerverstellung weist die Druckmaschine 1 in Figur 1 eine Maschinensteuerung 20 auf, welche sämtliche Komponenten der Druckmaschine 1 steuert. Die Maschinensteuerung 20 verfügt über einen Rechner, welcher zum Beispiel den Hauptantriebsmotor 16 der Druckmaschine 1 steuert und außerdem dazu vorgesehen ist, die nicht gezeigten Registerverstellmotoren in den einzelnen Druckwerken 6 und im Lackierwerk 7 zu kontrollieren. Dazu sind die Registerverstelleinrichtungen in den Druckwerken 6 und im Lackierwerk 7 über eine Kommunikationsverbindung 21 mit der Maschinensteuerung 20 verbunden. Die Maschinensteuerung 20 wiederum steht mit einer hier nicht gezeigten Eingabevorrichtung, wie zum Beispiel einem Bildschirm und einer Tastatur, in Verbindung, sodass der Drucker die Druckmaschine 1 entsprechend seinen Vorgaben einrichten kann. Über die Maschinensteuerung 20 kann der Drucker somit die Registerverstellung in den einzelnen Druckwerken 6 und im Lackierwerk 7 von Hand vornehmen. Wenn in der Druckmaschine 1 entsprechende Registersensoren vorhanden sind, so kann die Registerverstellung auch im geschlossenen Regelkreis vorgenommen werden. Für das Funktionieren der vorliegenden Erfindung ist dies aber nicht erforderlich.
  • Die vorliegende Erfindung sorgt nämlich dafür, dass Regeleingriffe nach Möglichkeit gar nicht notwendig werden. Es handelt sich um eine Steuerung, welche anhand eines oder mehrerer Betriebsparameter der Druckmaschine 1 sich während des Betriebs einstellende Registerabweichungen vorausberechnen und die Registerverstellung selbsttätig vornehmen kann.
  • Außerdem ist am Anleger 2 der Druckmaschine 1 eine verstellbare Vordermarke 23 vorhanden. Auch diese Vordermarke 23 wird vom Maschinenrechner 18 gesteuert. Die Vordermarke lässt meist eine Veränderung der Bogenanlage um +- 1 mm zu, wodurch gleichzeitig die Bogenlage in allen weiteren Transportgreifern auf den Zylindern 8, 9, 10 mit beeinflusst wird. Mittels des Torsionsmodells kann nun auch auf einen Referenzzylinder z.B. eine der Wendetrommeln 9 bezogen berechnet werden, um wie viel die Vordermarke 23 verstellt werden muss, um am ausgewählten Referenzzylinder eine gewünschte Bogenlage im Transportgreifer zu haben. Damit ist eine weitere Korrekturmögfichkeit durch das Torsionsmodell gegeben.
  • Die Maschinensteuerung 20 aus Figur 1 wird in Figur 2 näher erläutert. Die Maschinensteuerung 20 besteht aus dem Maschinenrechner 18, welcher sämtliche Betriebsvorgänge der Druckmaschine 1 berechnet und kontrolliert. Der Maschinenrechner 18 überwacht und kontrolliert zum einen die Antriebssteuerung 17, welche den Leistungsbedarf des Hauptantriebsmotors 16 der Druckmaschine regelt. Zum anderen steuert der Maschinenrechner 18 auch die Registersteuerung 19, welche in den einzelnen Druckwerken 6 und im Lackierwerk 7 Registerverstellungen vornimmt. Der Maschinenrechner 18 ist somit das Herzstück der Maschinensteuerung 20.
  • Erfindungsgemäß ist im Maschinenrechner 18 ein Torsionsmodell der Druckmaschine 1 in Form von Software abgelegt, welches es erlaubt, den Torsionszustand der Druckmaschine 1 in Abhängigkeit der verschiedenen Parameter zu berechnen. Als Betriebsparameter kommen dabei das vom Hauptantriebsmotor 16 abgegebene Drehmoment oder die abgegebene Leistung in Frage, aber auch die Umgebungstemperatur oder Betriebstemperatur der Druckmaschine 1 und Einstellungen der Konfiguration in den einzelnen Druckwerken 6 der Druckmaschine 1. Es hat sich gezeigt, dass es ausreicht, z. B. ständig den Leistungsbedarf des Hauptantriebsmotors 16 zu erfassen und im Maschinenrechner 18 dem Torsionsmodell zuzuführen, um den Torsionszustand der Druckmaschine 1 ermitteln zu können. Anhand des ermittelten Torsionszustands lassen sich dann Verstellwerte für die Registerverstellung in den einzelnen Druckwerken 6 und im Lackierwerk 7 berechnen, welche durch die Registersteuerung 19 vorgenommen werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, in Abhängigkeit sich ändernder Betriebsparameter mittels des Torsionsmodells die Registerverstellung zu korrigieren, ohne eine aufwändige Regelungseinrichtung in der Druckmaschine 1 vorsehen zu müssen.
  • Mittels des Torsionsmodells kann eine bei niedriger Einrichtgeschwindigkeit vorgenommene korrekte Registereinstellung durch den Drucker auf beliebige andere Druckgeschwindigkeiten der Druckmaschine 1 umgerechnet werden, so dass der Drucker bei Änderungen der Druckgeschwindigkeit keine neuen Werte für die Registerverstellung eingeben muss.
  • Wenn die Druckmaschine 1 im Schön- und Widerdruckbetrieb arbeitet, so ist neben der Registerhaltigkeit auch die Übereinstimmung der Positionen des Druckbildes auf der Vorderseite und der Rückseite, der sogenannte Wendepasser, vom Torsionszustand der Druckmaschine 1 abhängig. Die Druckmaschine 1 in Figur 1 kann z. B. im Schön- und Widerdruck betrieben werden, indem auf der dritten Wendetrommel 9 die Bedruckstoffe 22 gewendet werden und so im vierten und fünften Druckwerk 6 auch auf der Rückseite bedruckt werden. Um die Passerhaltigkeit von Druckbild auf Vorder- und Rückseite des Bogens 22 zu erreichen, müssen Registerverstellungen an den ersten drei Druckwerken 6 wie im reinen Schöndruck vorgenommen werden. Bei den Druckwerken 6 vier und fünf ist zu beachten, dass hier die Rückseite bedruckt wird, so dass sich Registerabweichungen auf den Passer anders auswirken. Anhand des Torsionsmodells im Maschinenrechner 18 kann der Abstand des Druckbildes der Vorderseite zum Rand des Bogens 22 berechnet werden, so dass dieser für die Verstellung der Register in den Druckwerken 6 vier und fünf zur Verfügung steht. Die Druckwerke 6 vier und fünf nach der Wendung werden dabei mit dem doppelten berechneten Papierrandverlust des Bogens 22 beaufschlagt, so dass letztendlich die Druckbilder auf Vorder- und Rückseite des Bogens 22 passergenau übereinander liegen.
  • Der Verlauf des Papierrandverlusts über alle Druckwerke 6 einer Druckmaschine 1 hinweg ist in Figur 3 am Beispiel einer 10-Farbendruckmaschine dargestellt. Die Wendeeinrichtung befindet sich dabei zwischen dem vierten und dem fünften Druckwerk. Auf der vertikalen Achse ist der Papierrandverlust bezogen auf das erste Druckwerk aufgetragen. Der erste Papierrandverlust stellt sich beim zweiten Druckwerk ein und baut sich im Schön- und Widerdruckbetrieb bis zum vierten Druckwerk auf. Nach der Wendung stellt sich am fünften Druckwerk ein Papierrandgewinn in derselben Höhe wie der Gesamtsumme auf der Schöndruckseite ein. Dieser Gewinn wird bis zum zehnten Druckwerk noch ausgebaut. Um diesem entgegen zu wirken, muss die Registerverstellung den in Figur 3 gezeigten Werten entgegen arbeiten, d.h. auf der Schöndruckseite muss eine negative Registerverstellung erfolgen und auf der Widerdruckseite eine positive Registerverstellung. Beim reinen Schöndruck ist nur an den Druckwerken neun und zehn eine positive Korrektur erforderlich, bei den Druckwerken zwei bis acht dagegen eine negative Korrektur. Die Korrekturwerte werden durch das Torsionsmodell berechnet.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit eine besonders genaue Steuerung der Registerhaltigkeit und der Passerhaltigkeit in Bogenrotationsdruckmaschinen 1 mit einer reinen Steuerung, ohne dass eine aufwändige Regelung mit Registersensoren notwendig ist. Damit ist auch eine einfache Aufrüstung schon bestehender Druckmaschinen 1 mit der erfindungsgemäßen Technik möglich, um auch deren Druckbetrieb entscheidend verbessern zu können.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Druckmaschine
    2
    Anleger
    3
    Ausleger
    4
    Auslegerstapel
    5
    Anlegerstapel
    6
    Druckwerk
    7
    Lackwerk
    8
    Auslegertransportkette
    9
    Wendetrommel
    10
    Gegendruckzylinder
    11
    Farbwerk
    12
    Feuchtwerk
    13
    Gummituchzylinder
    14
    Plattenzylinder
    15
    Anlagetisch
    16
    Hauptantriebsmotor
    17
    Antriebssteuerung
    18
    Maschinenrechner
    19
    Registersteuerung
    20
    Maschinensteuerung
    21
    Kommunikationsverbindung
    22
    Bogen
    23
    verstellbare Vordermarke am Anleger

Claims (19)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Druckmaschine (1) mit mehreren Druckwerken (6), sowie mehreren mechanisch miteinander gekoppelten Zylindern (9, 10, 13, 14) sowie einem Steuerungsrechner (20) zur Steuerung wenigstens eines Antriebsmotors (16), welcher die mechanisch gekoppelten Zylinder (9, 10, 13, 14) antreibt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Maschinenrechner (20) ein Torsionsmodell zur Beschreibung des Torsionszustands der drehbar mechanisch miteinander gekoppelten Zylinder (9, 10, 13, 14) in der Druckmaschine (1) in Abhängigkeit wenigstens eines messbaren Betriebsparameters oder wenigstens einer dem Maschinenrechner (20) bekannten Größe der Druckmaschine (1) abgelegt ist, und dass auf Basis der durch das Torsionsmodell berechneten Werte die Steuerung der Druckmaschine (1) durch den Steuerungsrechner (20) vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Betriebsparameter wenigstens eine für den Leistungsbedarf des wenigstens einen Antriebsmotors (16) charakteristische Größe gemessen und dem Steuerungsrechner (20) der Druckmaschine (1) zugeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Betriebsparameter das durch den wenigstens einen Antriebsmotor (16) in die Zylinder (9, 10, 13, 14) eingespeiste Drehmoment gemessen und dem Steuerungsrechner (20) der Druckmaschine (1) zugeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels der durch das Torsionsmodell berechneten Werte eine Verstellung der Register in den Druckwerken (6) oder/und der Vordermarke (23) am Anleger (2) der Druckmaschine (1) vorgenommen wird.
  5. Verfahren nach Patentanspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Registerverstellung oder/und die Verstellung der Vordermarke (23) durch den Steuerungsrechner (20) der Druckmaschine (1) automatisch erfolgt.
  6. Verfahren nach Patentanspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Druckmaschine (1) eine Messeinrichtung (21) zur Überwachung der Register aufweist und dass bei der Erfassung von Registerabweichungen im Steuerungsrechner (20) mittels des Torsionsmodells eine Korrektur der Registerverstellung in den Druckwerken (6) oder/und der Verstellung der Vordermarke (23) erfolgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Registerverstellung oder/und die Verstellung der Vordermarke (23) für wenigstens einen ausgewählten Betriebszustand korrekt eingestellt wird und die korrekten Einstellungswerte der Registerverstellung oder/und der Verstellung der Vordermarke (23) in Verbindung mit dem zugehörigen ausgewählten Betriebszustand im Steuerungsrechner (20) der Druckmaschine (1) abgespeichert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der ausgewählte Betriebszustand eine ausgewählte Druckgeschwindigkeit, insbesondere die Druckgeschwindigkeit beim Einrichten der Druckmaschine (1), ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass bei Änderung der Druckgeschwindigkeit auf Basis der für die ausgewählte Druckgeschwindigkeit korrekt eingestellten Registerverstellung oder/und der korrekt eingestellten Verstellung der Vordermarke (23) unter Berücksichtigung des Torsionsmodells eine Korrektur der Registerverstellung oder/und der Verstellung der Vordermarke (23) bei geänderter Druckgeschwindigkeit erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Torsionszustand der Druckmaschine (1) an wenigstens zwei Stellen mittels Sensoren messtechnisch erfasst wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass durch die Erfassung eines Betriebsparameters auf mehrere Komponenten (7, 11, 12) oder Druckwerke (6) der Druckmaschine (1) eingewirkt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drehmomentbedarf in den Druckwerken (6) der Druckmaschine (1) variabel einstellbar ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Drehmomentverteilung in den Druckwerken (6) in Abhängigkeit der jeweiligen Konfiguration der Druckwerke (6) erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des Torsionsmodells Lageabweichungen bezüglich Vorder- und Rückseite eines Bedruckstoffes (22) beim Schön- und Widerdruck nach einer Wendetrommel (9) durch die Registerverstellung korrigiert werden.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der sich ändernde Torsionszustand der Druckmaschine (1) berechnet wird, dass aus dem berechneten Torsionszustand die Registerabweichung berechnet wird, welche ein Bedruckstoff (22) in der Druckmaschine (1) vor der Wendetrommel (9) erfahren hat, und dass die Registerverstellung für die Druckwerke (6) nach der Wendetrommel (9) mit dem doppelten Wert des Papierrandverlusts bezogen auf die Druckwerke (6) vor der Wendung zur Korrektur der Registerabweichung beaufschlagt werden.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    dass vor Aufnahme des laufenden Druckbetriebs der Druckmaschine (1) ein Kalibrierungslauf mit einem Druckauftrag vorgenommen wird und dabei Messwerte erfasst werden, aus welchen Korrekturwerte für das Torsionsmodell berechnet und im Steuerungsrechner (20) abgespeichert werden.
  17. Druckmaschine (1) mit mehreren Druckwerken (6) und wenigstens einem Antriebsmotor (16) sowie einem Steuerungsrechner (20), wobei wenigstens ein Teil der Zylinder (9, 10, 13, 14) in der Druckmaschine (1) mechanisch miteinander gekoppelt sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Maschinensteuerung (20) der Druckmaschine (1) dazu vorgesehen ist, anhand eines im Steuerungsrechner (20) hinterlegten Torsionsmodells Registerabweichungen in Abhängigkeit der Veränderung wenigstens eines messbaren Betriebsparameters oder wenigstens einer dem Maschinenrechner (20) bekannten Größe der Druckmaschine (1) zu korrigieren.
  18. Druckmaschine (1) nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass wenigstens einige der Zylinder (9, 10, 13, 14) in der Druckmaschine (1) mittels
    eines Zahnräderzugs mechanisch miteinander gekoppelt sind.
  19. Druckmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Vorrichtung (17) zur Erfassung des Leistungsbedarfs oder des Drehmoments des wenigstens einen Antriebsmotors (16) vorgesehen ist.
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