EP2520430B1

EP2520430B1 - Verfahren zur Ermittlung von Einstellfehlern in einer Bogendruckmaschine

Info

Publication number: EP2520430B1
Application number: EP12165476.8A
Authority: EP
Inventors: Stefan Billmaier; Werner Huber
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2012-04-25
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-04-25
Also published as: EP2520430A1; US20120279410A1; DE102011100413A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Einstellfehlem in einer Bogendruckmaschine, bei dem die Geometrie des durchlaufenden Druckbogens von einem bildgebenden System aufgenommen und zur Auswertung mit Soll-Geometrien verglichen wird.
Es ist bereits seit geraumer Zeit bekannt, in den Druckwerken von Bogendruckmaschinen bildgebende Systeme wie z. B. Videokameras oder Zeilensensoren vorzusehen, von denen Bilder der darunter hindurch laufenden Druckbögen inline gewonnen und für verschiedenste Zwecke ausgewertet werden. Hauptanwendungsfälle hier sind zum einen die Farbregelung bzw. Steuerung der Farbgebung aufgrund festgestellter spektraler Farbdifferenzen im Sujet zum Soll-Bild, sowie zum anderen das Detektieren von Fehlern im Druckbild, wie z. B. Butzen oder Kratzer. In diesem zweiten Falle wird das bildgebende System zur Qualitätssicherung benutzt, um die Bögen oder Teile davon zu identifizieren, die nicht verkaufbar und gegebenenfalls auszusondern sind. Auch hierbei wird das Sujet mit einer fehlerfreien Referenz verglichen.
Des Weiteren ist es bekannt, mit Kameras oder Sensoren die Lage der in Bogendruckmaschinen transportierten Bögen zu detektieren, um Registerfehler an verschiedenen Stellen der Maschine zu erkennen und gegebenenfalls durch Verlagerung von Anschlägen, Greifern, etc. zu korrigieren (Schrägbogenkorrektur, Seitenregister, Umfangsregister). Solche Systeme, die die Lage von Bogenkanten auswerten, sind beispielsweise in der EP 1 952 986 A1 , der DE 199 10 244 A1 , der DE 14 64 66 A1 sowie der DE 10 2006 061 431 A1 beschrieben.
Aus der DE 197 47 728 ist es bekannt, Verformungen oder Relativbewegungen des Bedruckstoffs beim Durchlauf durch die Druckmaschine in Form von schematischen Abbildungen sichtbar zu machen. Dazu werden mehrere Messfelder aus verschiedenfarbigen Teilmesselementen auf speziell für diesen Zweck belichteten Druckplatten angeordnet und dann die verschiedenfarbig gedruckten Messfelder in ihrer Lage zueinander durch eine Videokamera aufgenommen und ausgewertet, um daraus auf Probleme beim Durchlauf des Bogens durch die Druckmaschine zu schließen.
Bei diesem Verfahren werden spezielle Druckplatten benötigt und es muss Papier bedruckt werden, um die beim Bogenlauf auftretenden Fehler durch Auswertung der bedruckten , Bögen zu erkennen.
In der DE 103 12 162 A1 sowie der EP 1 155 854 A2 sind Einrichtungen zur Überwachung des Bogenlaufs beschrieben, mit denen der Bogenlauf räumlich durch Kameras überwacht wird, die seitlich auf die Bogenkante blicken und dadurch beispielsweise feststellen können, ob der durchlaufende Druckbogen innerhalb vorgegebener Grenzlagen im Abstand zur Zylinderoberfläche bzw. den Bogenführungseinrichtungen bleibt. Diese Überwachungseinrichtungen sind somit speziell für den einen Zweck ausgebildet, dem sie dienen, nämlich die räumliche Lage des Bogens zu ermitteln, und können nicht zur Ermittlung anderer Einstellfehler z. B. an der Greiferbrücke eingesetzt werden. Des Weiteren ist aus der US 7,478,806 B2 ein mit dem Bogen mitbewegter Sensor bekannt, der die Lage und Neigung des Bogens im Raum erfasst und in der US 7,481,429 B2 ist eine Signalverarbeitungselektronik für Bogensensoren beschrieben.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem auf einfache Weise mit einer im Wesentlichen senkrecht zur Bogenfläche ausgerichteten bildgebenden System Einstellfehler in den Druckwerken einer Bogendruckmaschine erkannt werden können.
Diese Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Gemäß der Erfindung werden also im Gegensatz zu den bekannten Lösungen von dem auf die Bogenfläche gerichteten bildgebenden System die sichtbaren Konturen der Bogenränder zumindest teilweise erfasst und die Abweichungen der Bogenkonturen oder Konturstücke zu den Soll-Konturen des idealerweise rechteckigen Bogens gemessen. Aus diesen gemessenen Abweichungen kann dann mindestens auf einen der folgenden Einstellungsfehler der Maschine geschlossen werden:

1. Eine fehlerhafte Bogenübergabe aufgrund falscher Einstellung der den Bogen transportierenden Greiferbrücke,
2. auf das Abheben des Bogens vom Gegendruckzylinder aufgrund falscher Einstellung der Blasluft für die Bogenführung, und
3. auf einen fehlerhaften Radius des Gegendruckzylinders, über dem das bildgebende System angebracht ist, z. B. aufgrund falsch gewählter Zylinderaufzüge/Unterlegungen.

Die genannten Fehleinstellungen können dabei gewonnen werden, ohne dass speziell mit Messmarken für die Vermessung des Bogenlaufs belichtete Druckplatten zum Einsatz kommen. Des Weiteren kann zur Ermittlung von Einstellfehlern der Maschine eine bereits in die Druckmaschine enthaltene Kamera oder ein Zeilensensor verwendet werden, der primär für andere Zwecke vorgesehen ist, beispielsweise für die Farbregelung oder die Qualitätssicherung des Bogens.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit einem verhältnismäßig geringen Aufwand durchzuführen, denn es wird im Wesentlichen nur eine Kamera benötigt, die an dafür vorgesehenen Stellen an den jeweiligen Druckwerken befestigt wird und dessen Signal mit der Steuerung der Druckmaschine verbunden wird. Über ein entsprechendes Diagnoseprogramm lassen sich dann aus den gemessenen Geometrieabweichungen die Einstellfehler in dem betreffenden Druckwerk identifizieren. Es ist nicht einmal erforderlich, hierfür den Bogen mit einem Bild oder mit Mustern zu bedrucken, vielmehr genügt es, weiße unbedruckte Bogen gegebenenfalls bei unterschiedlicher Geschwindigkeit durch die Maschine laufen zu lassen.
Zweckmäßig ist es, bei der Auswertung der Konturen des Bogenrandes speziell ausgewählte Abschnitte der Bogenkontur heranzuziehen, in denen sich die eingangs genannten Maschinenfehler niederschlagen. So können aus den Abständen der Konturstücke der Bogenvorderkante zwischen den Greifern zur Greiferhinterkante auf falsche Greiferöffnungszeitpunkte oder zu hoch oder zu tief liegende Greiferbrücken geschlossen werden. In ähnlicher Weise kann aus den Abweichungen der Konturstücke der Bogenvorderkante von einer Geraden auf Fehleinstellungen zwischen der Bogenankunftszeit und den Greiferschließzeiten geschlossen werden. Sodann kann der hintere Teil der seitlichen Bogenränder für eine Auswertung herangezogen werden, wobei aus einer scheinbaren Verbreiterung des Bogens zunehmend von dem Zeitpunkt an, an dem der Bogen den Druckspalt verlässt, auf das Ausmaß des Abhebens des Druckbogens vom Druckzylinder geschlossen wird. Des Weiteren äußert sich ein falscher Zylinderdurchmesser, beispielsweise hervorgerufen durch ungleichmäßige, zu dicke oder zu dünne Unterlegungen, in einem seitlichen Versatz der Kontur der Bogenseitenkanten und zwar zu dem Zeitpunkt, da die Bogenhinterkante den Druckspalt verlässt.
Für die Verbesserung der Auswertesignale ist es zweckmäßig, sie vor der Auswertung einer digitalen Kantenfilterung und gegebenenfalls Schwellwertoperationen zur Kontrastanhebung zu unterziehen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren 1 bis 6 der beigefügten Zeichnungen.

Figur 1: zeigt die Prinzipskizze einer Druckmaschine mit einem bildgebenden System für die Inlineauswertung von Druckbögen während eines Druckauftrages.
Figur 2: zeigt das von der Kamera 2 aufgenommene Abbild des Bogens nach Kantenfilterung und Kontrastverbesserung.
Figur 3 und 4: zeigen vergrößerte Ausschnitte der Kontur der Bogenvorderkante bei unterschiedlichen Maschinenzuständen.
Figur 5: zeigt vergrößerte Ausschnitte der aufgenommenen Kontur der Bogenseitenkante im Bereich der Bogenhinterkante.
Figur 6: zeigt vergrößerte Ausschnitte der aufgenommenen Kontur der linken und rechten Bogenseitenkante zum Zeitpunkt, da die Bogenhinterkante den Druckspalt verlässt.

In Figur 1 ist schematisch eine Bogendruckmaschine 5 abgebildet, die Druckwerke 3 und 4 aufweist, wobei es sich bei dem Druckwerk 4 auch um ein Lackwerk handeln kann. Selbstverständlich besitzt die Druckmaschine 5 aber noch weitere Druckwerke für die verschiedenen zu druckenden Farben, die aus Gründen der Vereinfachung in der Figur nicht dargestellt sind. Die von der Druckmaschine bedruckten Bögen 7 werden im Ausleger 6 am Ende der Druckmaschine 5 auf einen Stapel abgelegt.
Am Druckwerk 3 ist eine Kamera 2 angebracht, die den auf dem Gegendruckzylinder 13 des Druckwerks 3 aufliegenden Bogen bildmäßig erfasst, während er von dem Gegendruckzylinder 13 im Greiferschluss in Richtung auf das nächste Druckwerk 4 befördert wird und von einem Transferter 15 übernommen und an den Gegendruckzylinder 14 des Druckwerks oder Lackwerks 4 übergeben wird. Die Kamera 2 dient der Inspektion des auf den Bogen aufgedruckten Bildes und erfasst im Takte der Bildwechselfrequenz jeweils streifenförmige Abschnitte über die gesamte Breite des Bogens, die in Bogenlaufrichtung zu einem Bild des gesamten Bogens zusammengesetzt werden.
Im Druckwerk 4 ist ein spektraler Zeilensensor 1 eingebaut, über den die spektrale Remission des farbig bedruckten Bogens zum Zwecke der Farbzonenregelung erfasst wird. Dazu erstreckt sich die Sensorzeile 1 entweder über die gesamte Bogenbreite oder besteht aus kürzeren Einzelzeilen, die nebeneinander gesetzt sind oder zu bestimmten Farbzonen hin verfahrbar sind.
Beide bildgebenden Systeme, die Kamera 2 sowie die Sensorzeile 1, sind mit der Steuerung 8 der Druckmaschine 5 verbunden. Ihre Signale werden dort von einer Auswerteelektronik verschiedenartigen Filterungen und arithmetischen Operationen unterzogen, bevor das Ergebnis von dem in der Steuerung 8 enthaltenen Rechner in Steuer-und Regelsignale für die Qualitätssicherung einerseits und für die Farbzonensteuerung andererseits aufbereitet und auf dem Bildschirm 9 wahlweise dem Bediener der Druckmaschine angezeigt wird.
Mit jedem der beiden bildgebenden Systeme, der Kamera 2 und der Sensorzeile 1, lassen sich nun auch die Konturen des unter der Kamera 2 bzw. der Sensorzeile 1 hindurchlaufenden Druckbogens erkennen. Hierbei werden zur Abbildung der Bogenseitenkante nur die Signale der Pixel der Kamera 2 bzw. des Zeilensensors 1 benötigt, die am Rande des Bildfelds liegen. Zur Abbildung der Vorder- und Hinterkante können die Signale herangezogen werden, die die Kamera 2 bzw. die Sensorzeile 1 liefert, wenn diese Kante gerade durch das Bildfeld läuft, was durch eine geeignete Synchronisation von Kamera bzw. Sensor mit dem sogenannten Maschinenwinkel erreicht wird, d. h. der Winkelstellung der Gegendruckzylinder 13 und 14. Dieser Maschinenwinkel ist der Steuerung 8 bekannt, die mit einem oder mehreren Encodern im Räderzug der Druckmaschine kommuniziert.
In der Figur 2 ist nun die typische Kontur 19 der Ränder eines durch die Druckmaschine 5 durchlaufenden Bogens dargestellt, wie er entweder von der Kamera 2 oder vom Sensor 1 gesehen wird. Der scharfe kontrastreiche Umriss wird erhalten, weil die Bildsignale zum einen einer Kantenfilterung durch ein Sobelfilter und zum anderen einer Schwellwertoperation zur Kontrastanhebung unterzogen wurden. Im Bereich der Bogenvorderkante erkennt man die Konturen der 18 Greifer, mit denen der durchlaufende Bogen auf dem Gegendruckzylinder 13 bzw. 14 gehalten ist. Die in Figur 2 dargestellte Umrisslinie 19 weist nun einige Unregelmäßigkeiten gegenüber einem idealen Rechteck auf, die in den nachfolgenden Figuren näher erläutert werden.
Im Messfelder 24a auf dem vergrößerten Abschnitt der Bogenvorderkante nach Figur 3 zeigt sich, dass die Kontur des mittleren dort dargestellten Greifers 23 etwas in Richtung auf die Bogenvorderkante hin verschoben ist. Dieser kürzere Abstand lässt auf einen im Vergleich zu den danebenliegenden Greifern abweichenden Greiferöffnungszeitpunkt schließen. Des Weiteren könnten unterschiedliche Abstände der Greiferkontur zur Bogenvorderkante darauf zurückzuführen sein, dass die jeweiligen Greiferauflagen auf dem Gegendruckzylinder, die den Bogen halten, zu hoch oder zu tief im Vergleich zur Greiferbrücke auf dem übergebenden Transferter liegen.
Im Messfeld 24b nach Figur 4 ist zu erkennen, dass die Kontur der Bogenvorderkante im Bereich zwischen den beiden rechts abgebildeten Greifern and er mit 22 bezeichneten Stelle leicht gewölbt ist, d. h. von einer geraden Linie abweicht. Dies ist ein Hinweis darauf, dass entweder der Bogen nicht glatt auf dem Gegendruckzylinder aufliegt, sondern sich ein Luftpolster unter dem Bogen gebildet hat, das den Bogen an dieser Stelle aufwölbt. Eine andere Ursache für dieses Bild ist darin zu sehen, dass die Bogenankunftszeit und der Greiferschließzeitpunkt nicht zueinander passen, d. h. dass der Bogen sich noch bewegt und vom übergebenden Zylinder vorgeschoben wird, bevor der betroffene Greifer schließt.
In den Messfeldern 24c und 24d der rechten und linken Seitenkante des Bogens nach Figur 5 lässt sich erkennen, dass das Bild der Bogenkontur von einem bestimmten Punkt an einen scheinbar zur Hinterkante hin verbreiterten Bogen darstellt. Tatsächlich entspricht die dort mit 20a bzw. 20b bezeichnete Stelle - wie der Vergleich mit dem Maschinenwinkel zeigt - dem Zeitpunkt, zu dem der Bogen den Druckspalt 17 zwischen z. B. dem Gegendruckzylinder 13 und dem diesem zugeordneten Gummituchzylinder 16 verlässt. Dieser Effekt ist je nach Grammatur des Bogens unterschiedlich stark ausgeprägt und ergibt sich daraus, dass der Bogen, dann, nachdem er durch den Druckspalt nicht mehr gestrafft wird, aufgrund der Rotationsbewegung des Gegendruckzylinders von diesem abhebt, wobei das Ausmaß des Abhebens von der Dicke/Steifigkeit und der besagten Grammatur, d. h. dem Papiergewicht abhängt. Eine zu starke scheinbare Verbreiterung bzw. damit einhergehend ein zu starkes Abheben des Bogens vom Gegendruckzylinder ist ein Indiz für eine fehlerhafte Einstellung der hinter dem Druckspalt zur Unterstützung der Bogenführung eingebrachten Blasluft, von der der Bogen nach Verlassen des Druckspalts auf den Zylinder gedrückt wird.
In dem Messfeld 24eder Seitenkanten des Bogens nach Figur 6 lässt sich bei einer anderen Fehleinstellung der Maschine ein scheinbarer seitlicher Versatz des Bogens an den mit 21a und 21b bezeichneten Stellen erkennen. Auch hier handelt es sich wieder um einen scheinbaren Versatz zu dem Zeitpunkt, da die Bogenhinterkante den Druckspalt 17 verlässt. Ursache hierfür ist eine fehlerhafte Unterlegung des Gummituchs auf dem Gummituchzylinder 16 oder eines Zylinderaufzugs auf dem Gegendruckzylinder 13, aufgrund derer das Verhältnis der Zylinderradien vom Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten der beiden Zylinder voneinander abweicht, wobei diese Abweichungen auch über die Zylinderlänge variieren können. In diesen Fällen unterliegt der Bogen beim Durchgang durch den Druckspalt Dehnungen und Streckungen, d. h. erheblichen Kräften, die sich beim Verlassen des Druckspalts schlagartig entspannen und den Bogen im Millisekundenbereich zur Seite hin bewegen.
Üblicherweise überlagern sich die anhand der Figuren 5 und 6 beschriebenen Effekte, wobei beide jedoch bei der Bildauswertung leicht voneinander separiert werden können.
Die beschriebenen Auswirkungen von Fehleinstellungen der Druckmaschine auf das Abbild der Bogenkontur sind druckwerksabhängig, d. h. beschreiben jeweils die Fehleinstellungen des Druckwerks, hinter dessen Druckspalt die Bogenkontur abgebildet wird. Da andererseits diese Fehleinstellungen/Fehljustierungen relativ langzeitstabil sind, genügt es, das erfindungsgemäße Verfahren in größeren Abständen auf der Maschine einzusetzen, beispielsweise zu den mehr oder minder regelmäßig stattfindenden Servicezeitpunkten. Besonders vorteilhaft ist deshalb eine Vorgehensweise, bei der die Bogenkontur nacheinander in den verschiedenen Druckwerken der Druckmaschine von dem bildgebenden System, beispielsweise der Kamera 2, aufgenommen wird. Hierzu können an den einzelnen Druckwerken Halterungen installiert sein, in denen die Kamera 2 leicht auswechselbar befestigt wird, so dass sie sukzessive in die einzelnen Druckwerke eingesetzt wird, währenddessen ein unbedruckter Papierstapel durch die Maschine befördert wird. Gleiches gilt insoweit auch für den Fall, dass anstelle der Kamera 2 eine Sensorzeile 1 verwendet wird.
Dabei können durchaus mehrere Bilder verschiedener Druckbögen hintereinander von der Kamera 2 oder der Sensorzeile 1 aufgenommen werden, um entweder den Signal-/Rauschabstand des Kantenbildes zu verbessern und damit die Messgenauigkeit zu erhöhen oder um festzustellen, ob es sich bei den gemessenen Abweichungen um eine reproduzierbaren Fehler handelt.

Bezugszeichenliste

1: Sensorzeile
2: Kamera
3: Druckwerk
4: Druckwerk
5: Bogendruckmaschine
6: Ausleger
7: Bogen
8: Steuerung
9: Bildschirm

13: Gegendruckzylinder
14: Gegendruckzylinder
15: Transferter
16: Gummituchzylinder
17: Druckspalt
19: Bogenkontur

20a+b: (Mess-)Stelle
21a+b: (Mess-)Stelle
22: (Mess-)Stelle
23: Greifer
24a-e: Messfelder

Claims

Verfahren zur Ermittlung von Einstellfehlern in einer Bogendruckmaschine, bei dem das bildgebende System (1, 2) im Wesentlichen senkrecht zur Bogenfläche ausgerichtet und mindestens teilweise die sichtbaren Konturen (19) der Bogenränder erfasst
dadurch gekennzeichnet,
dass die Geometrie des durchlaufenden Druckbogens von einem bildgebenden System aufgenommen und zur Auswertung mit Sollgeometrien verglichen wird, indem aus den gemessenen Abweichungen der Konturen (19) zu der rechteckigen Sollkontur des Bogens auf mindestens einen der folgenden Einstellungsfehler in den Druckwerken (3, 4) der Druckmaschine (5) geschlossen wird:
- aus den Abständen (23) der Konturstücke der Bogenvorderkante zwischen den Greifern zur Greiferhinterkante auf falsche Greiferöffnungszeitpunkte oder zu hoch bzw. zu tief liegende Greiferauflagen,

- aus den Abweichungen (22) der Konturstücke der Bogenvorderkante von einer Geraden auf Fehleinstellungen zwischen der Bogenankunftszeit und den Greiferschließzeiten

- aus einer scheinbaren Verbreiterung des Bogens zunehmend von dem Zeitpunkt (20a, b), an dem der Bogen den Druckspalt verlässt, auf das Ausmaß des Abhebens des Druckbogens vom Druckzylinder (13, 14) aufgrund falscher Einstellung der Blasluft für die Bogenführung,

- aus einem horizontalen Konturversatz zu dem Zeitpunkt (21 a, b), da die Bogenhinterkante den Druckspalt verlässt, auf einen fehlerhaften Radius des Gegendruckzylinders oder des Gummituchzylinders aufgrund z. B. falsch gewählter Unterlegungen/Zylinderaufzüge.
Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das bildgebende System (1, 2) eine Videokamera oder eine Sensorzeile ist.
Verfahren nach Anspruch 1,
wobei zur Ermittlung der Einstellfehler der Druckmaschine die vom bildgebenden System (1, 2) gelieferten Signale für mehrere nacheinander durch die Druckmaschine (5) durchlaufende Bögen ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1,
wobei mehrere bildgebende Systeme (1, 2) in jeweils verschiedenen Druckwerken der Druckmaschine angeordnet sind oder ein bildgebendes System nacheinander an verschiedenen Druckwerken (3, 4) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
wobei für die Abbildung der Bogenkonturen (19) unbedruckte Bögen durch die Druckmaschine (5) befördert und unbedruckt auf dem Anlagestapel (7) abgelegt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei vorab ausgewählte Bogenkonturabschnitte (24) für die Auswertung der Geometrieabweichungen herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Bildsignale, welche die Bogenkontur (19) oder Konturabschnitte (24) beschreiben, vor ihrer Auswertung einer digitalen Kantenfilterung unterzogen werden.