WO1998009817A1 - Verfahren und einrichtung zur steuerung eines gravierorgans - Google Patents

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WO1998009817A1
WO1998009817A1 PCT/DE1997/001721 DE9701721W WO9809817A1 WO 1998009817 A1 WO1998009817 A1 WO 1998009817A1 DE 9701721 W DE9701721 W DE 9701721W WO 9809817 A1 WO9809817 A1 WO 9809817A1
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engraving
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stylus
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PCT/DE1997/001721
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerald-Johannes Sermund
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen Ag
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41C—PROCESSES FOR THE MANUFACTURE OR REPRODUCTION OF PRINTING SURFACES
    • B41C1/00—Forme preparation
    • B41C1/02—Engraving; Heads therefor
    • B41C1/04—Engraving; Heads therefor using heads controlled by an electric information signal
    • B41C1/045—Mechanical engraving heads

Definitions

  • the invention relates to the field of electronic reproduction technology and relates to a method and a device for controlling the engraving member of an electronic engraving machine for the engraving of printing forms, in particular printing cylinders, for gravure printing by means of an engraving stylus as a cutting tool and a corresponding engraving member.
  • an engraving element with an engraving stylus as a cutting tool moves in the axial direction along a rotating printing cylinder, and the engraving stylus, which is controlled by an engraving signal, cuts a sequence of depressions arranged in an intaglio printing grid, hereinafter referred to as cups , in the outer surface of the printing cylinder.
  • the engraving signal is formed by superimposing an image signal representing the tonal values between "black” and “white” with a periodic raster signal which, together with the relative speed between the printing cylinder and the engraving element, determines the geometry of the gravure raster.
  • the image signal controls the depth of penetration of the engraving stylus into the outer surface of the printing cylinder and thus the volumes of the engraved cells in accordance with the tonal values to be reproduced.
  • the cups engraved in the printing cylinder are filled with more or less ink according to their volume, which is then transferred from the cups of the printing cylinder to the printing material during the printing process.
  • an electromagnetic engraving element ie an engraving element with an electromagnetic drive element for the engraving stylus.
  • the electromagnetic drive element consists of a with the Engraving signal applied to stationary electromagnet, in the air gap the armature of a rotating system moves.
  • the rotating system consists of a shaft, the armature, a bearing for the shaft and a damping device.
  • One shaft end merges into a resilient torsion bar that is clamped in place, while the other shaft end carries a lever to which the engraving stylus is attached.
  • An electrical torque is exerted on the armature of the shaft by the magnetic field generated in the electromagnet, which counteracts the mechanical torque of the torsion bar.
  • the electrical torque deflects the shaft from a rest position by an angle of rotation proportional to the engraving signal, and the torsion bar brings the shaft back to the rest position.
  • the engraving stylus executes a stroke which is directed in the direction of the outer surface of a printing cylinder and which determines the depth of penetration of the engraving stylus into the printing cylinder.
  • the engraving stylus Since the electromagnetic engraving element represents a system capable of oscillation, the engraving stylus, particularly in the case of sudden changes in the engraving signal at steep density transitions (contours), has an incorrect transient response which is influenced by the rotational inertia and the degree of damping of the rotating system. The result of an incorrect transient response of the engraving stylus are engraving errors on the printing cylinder or disturbing tonal value changes in the print. If the rotary system is insufficiently damped, disruptive multiple contours are created at jumps in density due to overshoots of the engraving stylus. If the rotary system is damped too much, the engraving stylus cannot follow fast enough at steep density transitions, and the target engraving depth is only reached at a distance after the density jump, which means that steep density jumps are reproduced unsharp.
  • EP-B-0437421 a method is known with which the transient response of an electromagnetic engraving device is improved by a special electrical control of the engraving device.
  • the image signal is temporarily stored in a storage stage and fed to the engraving element with a delay by the storage time.
  • the image signal derives a correction signal which is adjustable in amplitude and duration of action and which is fed to the engraving element in advance.
  • a magnetostrictive engraving member for engraving printing cylinders is known, i.e. an engraving element with a magnetostrictive drive element for the engraving stylus.
  • the magnetostrictive drive element essentially has a cylindrical actuator made of a magnetostrictive material, to which the engraving stylus is coupled.
  • the actuator is enclosed by a ring-shaped auxiliary coil, through which a direct current flows, and by a ring-shaped driver coil, through which an alternating current flows.
  • the direct current generates a constant magnetic field in the auxiliary coil for premagnetizing the actuator.
  • the actuator is expanded into a prestressed position by the premagnetization.
  • the alternating current generates a dynamic magnetic field of alternating direction in the driver coil, which is superimposed on the constant magnetic field, the resulting magnetic field, depending on the direction, causing the actuator to expand further into a working position for engraving or a contraction of the actuator into a rest position.
  • the control circuit for the magnetostrictive engraving element essentially consists of a current generator for generating the direct current for the auxiliary coil and a voltage / current converter.
  • the voltage / current converter is supplied with the image signal containing the engraving information and an alternating voltage of constant frequency as a raster signal, which causes the oscillating stroke movement of the engraving stylus to generate the gravure raster.
  • the object of the present invention is therefore to improve a method and a device for controlling the engraving member for the engraving of printing forms, in particular printing cylinders, for gravure printing by means of an engraving stylus as a cutting tool, and an engraving member in such a way that disturbing changes in operating parameters of the engraving member are corrected to achieve quick and error-free engravings.
  • the invention in particular reduces the disruptive time-dependent drift of a conventional electromagnetic engraving element due to the instability of the electronic control and the damping. Furthermore, during engraving, different material hardnesses of the printing cylinder and fluctuations in the distance between the engraving element and the printing cylinder are compensated for due to an out-of-roundness or deflection of the printing cylinder without using a conventional mechanical sliding foot, which normally ensures a constant distance between the engraving element and the printing cylinder. Overall, short engraving times and good engraving quality are achieved.
  • FIG. 1 shows a basic embodiment for an engraving member for engraving printing forms for gravure printing and an embodiment for a device for controlling the engraving member in the form of a basic block diagram
  • Fig. 3 is a basic block diagram for an engraving control circuit
  • Fig. 4 shows a further graphic representation.
  • FIG. 1 shows a basic embodiment for an engraving element for engraving printing forms, in particular printing cylinders, for gravure printing in a sectional view, and an embodiment for a device for controlling the engraving element in the form of a basic block diagram.
  • the engraving element (1) with an engraving stylus (2) as the cutting tool engraves a series of cups in the circumferential direction (main engraving direction) into the lateral surface of a rotating printing cylinder (3), which is only indicated in part.
  • the areal engraving is carried out by a relative movement between the engraving element (1) and the printing cylinder (3) in the axial direction (secondary engraving direction) of the printing cylinder (3).
  • the engraving element (1) essentially consists of a drive system for the engraving stylus (2).
  • the engraving stylus drive system can be an electromagnetic drive system or a drive system with a solid-state actuator element, for example made of an electrostrictive, piezocrystalline or a magnetostrictive material.
  • the engraving stylus drive system has a cylindrical actuator element (4) made of a magnetostrictive material and a magnet coil (5) surrounding the actuator element (4).
  • the actuator element (4) is designed as a solid body or consists of a number of magnetostrictive individual elements with insulating intermediate layers.
  • commercially available Terfenol-D TM from Etrema Products, Inc., Arnes, Iowa can be used as the magnetostrictive material.
  • An actuator control current Is flowing through the magnet coil (5) generates a magnetic field in the magnet coil (5) in the direction of the cylinder axis of the actuator element (4).
  • the magnetic element causes the actuator element (4) to essentially change its length in the direction of its cylinder axis.
  • An end face of the actuator element (4) is connected to a stationary abutment (7) via a pressure force sensor (6).
  • a pressure force sensor (6) On the opposite end of the actuator element (4) there is a front plate (8) on which the engraving stylus (2) has a stylus tip, e.g. made of a diamond.
  • the pressure force sensor (6) can alternatively be located between the front plate (8) and the actuator element (4) or two pressure force sensors can also be located between the actuator element (4) and the abutment (7) or between the actuator element (4) and the front plate (8).
  • the engraving element (1) is oriented towards the printing cylinder (3) in such a way that the tip of the engraving stylus (2) is directed radially onto the printing cylinder (3).
  • the change in length of the actuator element (4) causes a working stroke H of the engraving stylus (2) in the direction of the pressure cylinder (3).
  • the size of the working stroke H depends on the actuator control current Is supplied to the solenoid (5).
  • the relationship between the working stroke H and the actuator control current Is is approximately linear if the operating point in the linear part of the characteristic curve of the actuator element (4) lies outside of saturation.
  • a mechanical lever system or a hydraulic system can also be connected between the engraving stylus (2) and the actuator element (4).
  • a suitable power amplifier can also be interposed.
  • the actuator element (4) is biased by a restoring element (9), the restoring force of which the actuator element (4) returns to a defined rest position with the engraving stylus (2) after a working stroke H.
  • the restoring force is generated by a mechanical restoring element (9) which consists of at least one tension spring, for example of two series-connected, preloaded tension springs (10, 11), the free ends of which on the abutment (7) and on the front plate ( 8) are attached.
  • the mechanical restoring element (9) has a tensile force sensor (12) which, as shown in the exemplary embodiment, is attached between the tension springs (10, 11).
  • the tensile force sensor (12) can also be attached between the front plate (8) and the tension spring (10) or between the tension spring (11) and the abutment (7). It is also possible to provide several tensile force sensors. Piezocrystalline pressure sensors, for example, can be used as the compressive force sensor (6) and tensile force sensor (12).
  • another restoring element for example made of a magnetostrictive material, can also be used with a tensile force measuring device.
  • the described construction of the engraving member (1) can be modified in any suitable way.
  • the working strokes H of the engraving stylus (2) from its rest position in the direction of the lateral surface of the printing cylinder (3) are measured by means of a stationary first distance sensor (13) which detects, for example, the respective distance from the movable front plate (8).
  • the measurement signal generated in the first distance sensor (13) is fed to a first measurement amplifier (14), in which the measurement signal is amplified and linearized according to the non-linear characteristic of the first distance sensor (13).
  • the measuring amplifier (14) is calibrated taking into account the structural distance between the engraving stylus (2) in its rest position and the stationary first distance sensor (13) such that the measurement signal has the value zero when the engraving stylus is in the rest position.
  • the measuring signal at the output of the first measuring amplifier (14) is thus a measure of the actual working stroke values H ⁇ s ⁇ of the engraving stylus (2) from its rest position (FIG. 2).
  • the distance A between the outer surface of the impression cylinder (3) and the engraving stylus (2) in its rest position can be caused, for example, by an out-of-roundness, a deflection or incorrect mounting of the printing cylinder (3) fluctuate. Since the outer surface of the printing cylinder (3) serves as a reference surface for the engraving depth of the engraving stylus (2), the distances A are measured at the engraving location of the cells using a second distance sensor (15).
  • the second distance sensor (15) can be attached to the movable front plate (8) or be stationary.
  • the measurement signal generated in the second distance sensor (15) is fed to a second measuring amplifier (16), where it is also amplified and linearized according to the non-linear characteristic of the distance sensor (15).
  • the measuring amplifier (16) is adjusted taking into account the structural distance between the engraving stylus (2) in its rest position and the stationary second distance sensor (15) such that the measuring signal at the output of the second measuring amplifier (16) is a measure of the respective distance Actual values AIST between the outer surface of the impression cylinder (3) and the engraving stylus (2) is in its rest position (FIG. 2).
  • Capacitive or optical sensors can be used as distance sensors (13, 15), for example.
  • the difference between the actual stroke values HIST of the engraving stylus (2) and the actual distance values AIST between the outer surface of the impression cylinder (3) and the engraving stylus (2) in its rest position at the engraving location of the cups give the actual engraving depth during engraving EIST the well (Fig. 2).
  • the engraving depths of the cells are a measure of the tonal values to be reproduced.
  • the pressure forces with which the engraving stylus (2) penetrates the pressure cylinder (3) or with which the base surface of the actuator element (4) presses on the abutment (7) are measured with the pressure force sensor (6). Up to the point of contact between the engraving stylus (2) and the outer surface of the printing cylinder (3), the pressure force is zero and then increases due to the increasing cross-sectional area of the engraving stylus (2) with the depth of penetration of the engraving stylus (2) into the printing cylinder (3).
  • the measured pressure forces are also a measure of the material hardness of the printing cylinder (3) to be engraved (3), which may differ depending on the location, and for the cut quality or the degree of wear of the engraving stylus (2). Exceedances of the measured pressure forces, for example as a result of a stylus break, can optionally be displayed.
  • the measurement signal generated in the pressure force sensor (6) is fed to a third measurement amplifier (17), in which the measurement signal is also amplified and linearized according to the non-linear characteristic of the pressure force sensor (6).
  • the linear The measured signal at the output of the third measuring amplifier (17) are the actual pressure force values DIST. with which the engraving stylus (2) penetrates into the impression cylinder (3).
  • the measuring signal of the tensile force sensor (12) on the restoring element (9) is converted in a fourth measuring amplifier (18) into a linearized measuring signal, which is a measure of the actual tensile force values ZIST 'with which the actuator element (4) is reset to its rest position and is biased. Due to the change in length of the tension springs (10, 11), the tensile force depends on the working strokes H or on the distances A. With the help of the tensile force measurement, fluctuations in the restoring force can be determined, for example, due to a defective tension spring or due to the spring constants of the tension springs that change with temperature. Impermissible fluctuations in the tractive force can be displayed. The results of the tensile force measurement can also advantageously be used to correct the compressive force measurement.
  • the measured actual stroke values HIST, the actual distance values A ⁇ s ⁇ > the actual compressive force values DIST and the actual tensile force values ZIST reach the actual value inputs of an engraving control circuit (23) via lines (19, 20, 21, 22).
  • the engraving control circuit (23) also has setpoint inputs, to which corresponding setpoints are applied.
  • the engraving data "GD" required for engraving the printing cylinder (3) are stored in an engraving data memory (24).
  • Each well to be engraved is assigned an engraving date of at least one byte, which contains the tone value to be reproduced between "0" (white) and "255" (black) as engraving information.
  • the engraving data GD were obtained, for example, by dot and line by line, optoelectronic scanning of an image to be reproduced in a scanner.
  • the engraving data GD are read out of the engraving data memory (24) during the engraving of the printing cylinder (3) by means of the cycles of a reading cycle sequence T
  • _ is obtained in a clock generator (25).
  • the clock generator (25) is designed, for example, as a rotary pulse generator which is mechanically coupled to the shaft of the printing cylinder (3), so that the reading clock sequence T is synchronized with the rotary movement of the printing cylinder (3).
  • the engraving times for the cells are derived from the bars of the reading bar sequence TL.
  • the clock Distances determine the cell spacing in the circumferential direction according to the gravure pattern.
  • the axial well spacing of the gravure screen is determined by the relative movement between the engraving member (1) and the printing cylinder (3) in the axial direction of the printing cylinder (3).
  • the engraving data GD read from the engraving data memory (24) are fed in parallel to four function generators (27, 28, 29, 30) via a line (26).
  • the function generators (27, 28, 29, 30) are designed as table memories with integrated D / A converters, in which the engraving data GD are converted into analog values, namely into the engraving depth setpoints EsoLL for, using functions stored in table form the cells are converted into the pressure force setpoints DsoLL and into the tensile force setpoints ZsoLL as well as into engraving signal values G for controlling the actuator element (4).
  • a distance setpoint AsoLL for the distance between the pressure cylinder (3) and the engraving stylus rest position is specified in a setpoint generator (31). Different material hardnesses of the printing cylinders (3) to be engraved can be entered manually in an input stage (32).
  • an engraving depth setpoint EsoLL is stored in the table memory (27) for each engraving date GD, which indicates the maximum desired engraving depth of the relevant cup.
  • a plurality of engraving depth target values EsoLL can be stored in the table memory (27) for each engraving date GD in the form of an engraving depth profile for the relevant cup, which sets the desired path of the engraving stylus (2) during the piercing and piercing into the or from the impression cylinder (3) during the engraving of a cell.
  • the engraving depth setpoints EsoLL of the engraving depth profile are Bell memory (27) read out, which has a correspondingly higher frequency than the reading clock sequence T.
  • the pressure force setpoint DSOLL for a certain engraving depth corresponds to the maximum pressure force that occurs when this engraving depth is reached.
  • the tensile force of the restoring element (9) increases due to the expansion of the prestressed tension springs (10, 11) with increasing engraving depth.
  • the target pull value ZSOLL for a certain engraving depth corresponds to the maximum pulling force that occurs approximately when this engraving depth is reached.
  • the three table memories (28, 29, 30) are more appropriate Several value tables are stored with the parameter "material hardness", each of which has a value table corresponding to the one in the "material hardness" entered at the input stage (32) is selected via a control line (33) and activated for the engraving.
  • the values determined are fed from the table memories (27, 28, 29, 30) via lines (34, 35, 36, 37) to the setpoint inputs of the engraving control circuit (23).
  • the setpoint value AsoLL for the distance A between the circumferential surface of the impression cylinder (3) and the engraving stylus (2.) Reaches the setpoint inputs of the engraving control circuit (23) via a line (38) in the setpoint generator (31) ) in its rest position.
  • an actuator control voltage Us is generated from the engraving signal values G, which reaches a voltage / current converter (40) via a line (39).
  • the actuator control voltage Us is converted into the actuator control current Is for the actuator element (4), which is supplied to it via a line (41).
  • FIG 2 shows various working strokes H of the engraving stylus (2) during the engraving in the form of graphic representations in order to illustrate the mode of operation of the engraving member (1).
  • the engraving stylus (2) is shown in the rest position (45) in FIG. 2a.
  • the actual stroke value H ⁇ s ⁇ and the measuring signal at the output of the measuring amplifier (14) (Fig. 1) are also zero.
  • the second distance sensor (15) (FIG. 1) measures the current actual distance value AIST between the pressure cylinder (3) and the engraving stylus (2) in its rest position (45).
  • the engraving stylus (2) is in a working position (46) in which the engraving stylus (2) has carried out a working stroke HIST for engraving a cup in the printing cylinder (3) and has penetrated into the printing cylinder (3).
  • the executed actual stroke value HIST is measured by the first distance sensor (13) (FIG. 1).
  • the second distance sensor (15) (FIG. 1) has again determined the current actual distance value AIST, it being assumed that the distance A is constant.
  • the actual engraving depth value EIST of the engraving stylus (2) in the impression cylinder (3) which determines the tonal value to be reproduced, results from the difference between the measured working stroke actual value HIST and the measured actual distance value AIST-
  • the engraving stylus (2) has the same actual working stroke HIST into the working position (45) as in FIG. 2b, but the actual distance AIST may be due to an out-of-roundness of the printing cylinder (3) or an incorrect mounting of the printing cylinder (3) enlarged.
  • the working stroke H With a constant working stroke H, this results in an actual engraving depth EIST that is too low. In this case, the working stroke must be increased accordingly in order to achieve the same engraving depth as in FIG. 2b.
  • the engraving stylus (2) again has the same actual working stroke HIST into the working position (45) as in FIG. 2b, but the actual distance value AIST may have decreased due to a non-roundness of the printing cylinder (3).
  • the working stroke H must be reduced accordingly in order to again achieve the same engraving depth as in FIG. 2b.
  • FIG. 3 shows a basic block diagram of the engraving control circuit (23), which is subdivided into two partial block diagrams according to FIGS. 3a and 3b.
  • a first difference stage (47) the difference values between the distance setpoint AsoLL specified in the setpoint generator (31) and the actual distance values AIST supplied by the second measuring amplifier (16) are continuously formed.
  • the difference values are a measure of the distance fluctuations between the outer surface of the printing cylinder (3) and the engraving stylus rest position lung.
  • the difference values on a line (48) serve as correction values K for value correction on the basis of the determined fluctuations in distance.
  • the actual engraving depth values EIST of the engraved cells are continuously determined by forming the difference between the actual stroke values HIST coming from the first measuring amplifier (14) and the actual distance values AIST coming from the second measuring amplifier (16).
  • the engraving depth setpoints ESOLL read from the table memory (27) are then compared with the actual engraving depth values EIST in a first comparator (50).
  • the engraving signal values G read from the table memory (28) are corrected in a first correction stage (51) by adding the correcting sign K on the line (48) in accordance with the determined fluctuations in distance.
  • the corrected engraving signal values G arrive at the signal input of a controllable actuator amplifier (52), which is connected to its
  • the actuator control voltage Us is fed via line (39) to the voltage / current converter (40), which converts it into the actuator control current Is for the actuator element (4) of the engraving member (1).
  • the engraving depth setpoints EsoLL read from the table memory (27) also reach a clock delay stage (53), to which the reading clock sequence TL generated in the clock generator (1) is fed via a line (54).
  • the individual clock pulses of the reading clock sequence TL are delayed differently depending on the current engraving depth setpoint values EsoLL, and the time-delayed clock pulse is fed to a first control input of the actuator amplifier (52) as the first control signal Si for determining the respective engraving start point of a cell.
  • the first comparator (50) If the engraving depth setpoint and the actual engraving depth are identical, the first comparator (50) generates a second control signal S2 at its output, which is fed to a second control input of an actuator amplifier (52).
  • the actuator control current Is is switched on at the beginning of the engraving of a well by the first control signal Si, which is delayed compared to the clock pulses of the reading clock sequence TL, whereby the actuator element (4) is activated, while the second control signal S2 in the exemplary embodiment described activates the actuator control current Is when the target Engraving depth, the maximum engraving depth for a well, for deactivating the actuator element (4).
  • the amplitude of the actuator current Is is controlled by the engraving signal values G fed to the actuator amplifier (52) in accordance with the tone values to be engraved.
  • the switch-on delay of the actuator control current Is which is controlled as a function of the respective target engraving depth, advantageously ensures that the centers of gravity of the engraved cells approximately correspond to the gravure screen, regardless of the engraving depth.
  • the actuator element (4) can also be acted upon by a nominal actuator control current Is which is independent of the tone values to be engraved and is switched off by the second control signal S2 when the desired engraving depth is reached.
  • a time interval for engraving a cell can also be specified. If the target engraving depth is not reached within the specified time interval, the nominal actuator control current Is can be increased, for example.
  • the time course of the actuator control current Is within its duty cycle can be selected in a suitable manner, for example rectangular, staircase-shaped or sinusoidal.
  • the actuator control current Is is not switched off by the second control signal S2 when the maximum engraving depth of a well is reached, but is changed in such a way that it subsides when the engraving stylus (2) is cut out after the maximum engraving depth has been reached.
  • a second control signal S2 is generated each time a current engraving depth actual value EIST matches an engraving depth setpoint EsoLL of the engraving depth profile, which in each case generates the actuator control current Is for the actuator. element (4) changed within the individual control signal intervals.
  • the required change direction and / or the required change amount of the actuator control current Is can be determined from the comparison of two successive engraving depth setpoints of the engraving depth profile.
  • the amplification of the actuator amplifier (54) can be changed by a third control signal S3 on a line (55).
  • a third control signal S3 on a line (55).
  • a controlled reproduction of the clock pulses of the reading clock sequence T as a function of a contour in a picture to be reproduced, or a correspondingly controlled displacement of the switch-on times for the actuator control current Is in the clock delay stage (53) can also advantageously improve the reproduction of Contours by shifting the center of gravity of the engraved cells in the circumferential direction of the printing cylinder (3).
  • a corresponding shift in the center of gravity of the engraved cells in the axial direction of the printing cylinder (3) can be carried out by means of a mechanical transverse deflection of the engraving stylus (2) or of the actuator element (4) connected to the engraving stylus (2) by means of an electrically controllable deflector, which is made, for example, of a piezocrystalline or magnetostrictive material.
  • the tensile force setpoints ZsoLL read from the table memory (30) are corrected in a second correction stage (56) by adding the correcting values K on the line (48).
  • the tensile force correction takes account of changes in length of the tension springs (10, 11) of the restoring element (9) due to the distance fluctuations between the outer surface of the pressure cylinder (3) and the engraving stylus rest position.
  • the corrected tensile force target values ZSOLL are then compared in a first comparator (57) with those of the fourth Measuring amplifier (18) coming actual tension values ZIST compared.
  • the first comparator (57) is followed by a display unit (58), in which a previously defined maximum deviation between the target tensile force values ZsoLL and the actual tensile force values ZIST is displayed.
  • the pressure force setpoints DsoLL read from the table memory (29) and the pressure force actual values DIST coming from the third measuring amplifier (17) are compared with one another in a second comparator (60).
  • the second comparator (60) is also followed by a display unit (61), in which a predetermined maximum deviation between the pressure force setpoints DSOLL and the pressure force actual values DIST can be displayed.
  • the target force differences ⁇ FsoLL from the compressive force target values DsoLL and the corrected tensile force target values ZSOLL are determined in a second differential stage (62) and the corresponding actual force differences in a third differential stage (63) ⁇ FIST is formed from the actual compressive force values DIST and the actual tensile force values ZIST.
  • a second comparator 64
  • target force differences .DELTA.FsoLL and actual force differences .DELTA.FIST are compared with one another and a signal .DELTA.F is derived from the comparison, which is a measure of the location-dependent material hardness of the printing cylinder (3) or for changes in the geometry of the engraving stylus (2 ) is.
  • the signal ⁇ F is then converted into the control signal S3, which is then corrected in a further correction stage (66) by the correction values K on the line (48) in accordance with the determined fluctuations in distance .
  • the corrected additional signal S3 is then fed to the actuator amplifier (52) via the line (55) in order to correct the control current Is for the actuator element (4) in accordance with the possibly different material hardness of the printing cylinder (3).
  • FIG. 4 shows a graphical representation of the temporal signal curve during the engraving of two wells of different depths with the engraving depth setpoints ElSOLL and E2SOLL and the engraving signal values G1 and G2. shown.
  • 4a shows a clock of the reading clock sequence T.
  • 4b shows the respective course of the actuator control current Is with different switch-on times corresponding to the engraving depth setpoints EisoLL and E2SOLL and with different amplitudes corresponding to the engraving signal values G1 and G2.
  • 4d shows the cross sections through two engraved cells with the engraving depth setpoints EisoLL and E2SOLL.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Gravierorgans zur Gravur von Druckformen mittels eines durch ein Antriebssystem (4, 5) gesteuerten Gravierstichels (2). Aus Gravurdaten werden Graviertiefe-Sollwerte für die Näpfchen und Graviersignalwerte als Steuersignal für das Antriebssystem (4, 5) erzeugt. Es werden die Arbeitshübe des Gravierstichels (2) und die Abstände (A) zwischen der Druckform (3) und dem Gravierstichel (2) gemessen und aus den Differenzen Graviertiefe-Istwerte ermittelt, die mit den Graviertiefe-Sollwerten verglichen werden. Das Steuersignal für das Antriebssystem (4, 5) wird jeweils bei Gravurbeginn eines Näpfchens eingeschaltet und bei erreichter Graviertiefe am Gravurende des Näpfchens unterbrochen. Zusätzlich werden aus den Gravurdaten Druckkraft-Sollwerte und Zugkraft-Sollwerte gewonnen und mit den auf den Gravierstichel (2) wirkenden Druckkraft-Istwerten und den an dem Rückstellelement (9) des Gravierstichels (2) auftretenden Zugkraft-Istwerten verglichen. Sollwertüberschreitungen werden zur Anzeige gebracht. Zur Berücksichtigung unterschiedlicher Materialhärten der Druckform (3) wird das Steuersignal in Abhängigkeit von der Druck- und Zugkraftmessung korrigiert.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Steuerung eines Gravierorgans
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung des Gravieror- gans einer elektronischen Graviermaschine zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzylindern, für den Tiefdruck mittels eines Gravierstichels als Schneidwerkzeug sowie ein entsprechendes Gravierorgan.
Bei der Gravur von Druckzylindern in einer elektronischen Graviermaschine be- wegt sich ein Gravierorgan mit einem Gravierstichel als Schneidwerkzeug in axialer Richtung an einem rotierenden Druckzylinder entlang, und der von einem Graviersignal gesteuerte Gravierstichel schneidet eine Folge von in einem Tiefdruckraster angeordneten Vertiefungen, im folgenden Näpfchen genannt, in die Mantelfläche des Druckzylinders. Das Graviersignal wird aus der Überlagerung eines die Tonwerte zwischen "Schwarz" und "Weiß" repräsentierenden Bildsignals mit einem periodischen Rastersignal gebildet, welches zusammen mit der Relativgeschwindigkeit zwischen Druckzylinder und Gravierorgan die Geometrie des Tiefdruckrasters bestimmt. Während das periodische Rastersignal eine vibrierende Hubbewegung des Gravierstichels bewirkt, steuert das Bildsignal entsprechend den wiederzugebenden Tonwerten die Eindringtiefen des Gravierstichels in die Mantelfläche des Druckzylinders und damit die Volumina der gravierten Näpfchen. In einer Druckmaschine werden die in den Druckzylinder gravierten Näpfchen entsprechend ihren Volumina mit mehr oder weniger Farbe gefüllt, die dann beim Druckvorgang aus den Näpfchen des Druckzylinders auf das Druckmaterial über- tragen wird.
Bei der Gravur, insbesondere von gerasterten Farbauszügen eines Farbsatzes, müssen hohe Genauigkeiten bezüglich der Positionen der gravierten Näpfchen im Tiefdruckraster und bezüglich Form und Tiefe der gravierten Näpfchen eingehalten werden. Positionsabweichungen der Näpfchen aus dem Tiefdruckraster führen beim Zusammendruck der gerasterten Farbauszüge zu Moire-Erscheinungen und Farbspiel. Abweichungen der Eindringtiefen bzw. Graviertiefen verändern die Näpfchenvolumina und damit die in den Näpfchen gespeicherten Farbmengen. Die Folge sind störende Tonwertverfälschungen auf dem Druckmaterial.
Aus der DE-A-23 36 089 ist ein elektromagnetisches Gravierorgan bekannt, d.h. ein Gravierorgan mit einem elektromagnetischen Antriebselement für den Gravierstichel. Das elektromagnetische Antriebselement besteht aus einem mit dem Graviersignal beaufschlagten, stationären Elektromagneten, in dessen Luftspalt sich der Anker eines Drehsystems bewegt. Das Drehsystem besteht aus einer Welle, dem Anker, einem Lager für die Welle und aus einer Dämpfungsvorrichtung. Ein Wellenende geht in einen raumfest eingespannten, federnden Torsions- stab über, während das andere Wellenende einen Hebel trägt, an dem der Gravierstichel angebracht ist. Auf den Anker der Welle wird durch das in dem Elektromagneten erzeugte Magnetfeld ein elektrisches Drehmoment ausgeübt, dem das mechanische Drehmoment des Torsionsstabes entgegenwirkt. Das elektrische Drehmoment lenkt die Welle um einen dem Graviersignal proportionalen Drehwinkel aus einer Ruhelage aus, und der Torsionsstab bringt die Welle in die Ruhelage zurück. Durch die Drehbewegung der Welle führt der Gravierstichel einen in Richtung auf die Mantelfläche eines Druckzylinders gerichteten Hub aus, welcher die Eindringtiefe des Gravierstichels in den Druckzylinder bestimmt.
Da das elektromagnetische Gravierorgan ein schwingungsfähiges System darstellt, hat der Gravierstichel, insbesondere bei sprunghaften Änderungen des Graviersignals an steilen Dichteübergängen (Konturen), ein fehlerhaftes Einschwingverhalten, das von der Drehträgheit und dem Dämpfungsgrad des Drehsystems beeinflußt wird. Die Folge eines fehlerhaften Einschwingverhaltens des Graviersti- chels sind Gravierfehler auf dem Druckzylinder bzw. störende Tonwertänderungen im Druck. Bei einer ungenügenden Dämpfung des Drehsystems entstehen an Dichtesprüngen aufgrund von Überschwingungen des Gravierstichels störende Mehrfachkonturen. Bei einer zu starken Dämpfung des Drehsystems kann der Gravierstichel an steilen Dichteübergängen nicht schnell genug folgen, und die Soll-Graviertiefe wird erst in einem Abstand nach dem Dichtesprung erreicht, wodurch steile Dichtesprünge unscharf wiedergegeben werden.
Bei einem herkömmlichen elektromagnetischen Gravierorgan können somit störende Gravierfehler auftreten, da sich die Einschwingvorgänge nur schwer kontrol- lieren lassen. Außerdem kann der temperaturabhängige Dämpfungsgrad des Drehsystems nur mit großem Aufwand stabilisiert werden.
Aus der EP-B-0437421 ist ein Verfahren bekannt, mit dem das Einschwingverhalten eines elektromagnetischen Gravierorgans durch eine spezielle elektrische An- Steuerung des Gravierorgans verbessert wird. Dazu wird das Bildsignal in einer Speicherstufe kurzzeitig zwischengespeichert und um die Speicherzeit verzögert dem Gravierorgan zugeführt. Während der Speicherzeit wird aus dem Bildsignal ein in der Amplitude und der Wirkungsdauer einstellbares Korrektursignal abgeleitet, das dem Gravierorgan zeitlich voreilend zugeführt wird.
Aus der US-A-5 491 559 ist ein magnetostriktives Gravierorgan zur Gravur von Druckzylindern bekannt, d.h. einem Gravierorgan mit einem magnetostriktiven Antriebselement für den Gravierstichel. Das magnetostriktive Antriebselement weist im wesentlichen einen zylinderförmigen Aktor aus einem magnetostriktiven Material auf, an den der Gravierstichel angekoppelt ist. Der Aktor ist von einer ringförmigen Hilfsspule, die von einem Gleichstrom durchflössen wird, und von einer ringförmigen Treiberspule, durch die ein Wechselstrom fließt, umschlossen. Der Gleichstrom erzeugt in der Hilfsspule ein konstantes Magnetfeld zur Vormagnetisierung des Aktors. Durch die Vormagnetisierung wird der Aktor in eine vorgespannte Position ausgedehnt. Der Wechselstrom erzeugt in der Treiberspule ein dynamisches Magnetfeld wechselnder Richtung, das dem konstanten Magnetfeld überlagert wird, wobei das resultierende Magnetfeld je nach Richtung eine weitere Ausdehnung des Aktors in eine Arbeitsstellung zur Gravur oder eine Kontraktion des Aktors in eine Ruhestellung bewirkt. Die Ansteuerschaltung für das magnetostriktive Gravierorgan besteht im wesentlichen aus einem Stromgenerator zur Erzeugung des Gleichstromes für die Hilfsspule und einem Spannungs/Strom- Wandler. Dem Spannungs/Strom-Wandler wird das die Gravierinformation enthaltende Bildsignal und eine Wechselspannung konstanter Frequenz als Rastersignal zugeführt, welche die oszillierende Hubbewegung des Gravierstichels zur Erzeugung des Tiefdruckrasters bewirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Steuerung des Gravierorgans zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzylindern, für den Tiefdruck mittels eines Gravierstichels als Schneidwerkzeug sowie ein Gravierorgan derart zu verbessern, daß störende Änderungen von Betriebsparametern des Gravierorgans ausgeregelt werden, um schnelle und fehlerfreie Gravuren zu erzielen.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 , bezüglich der Einrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 24 und bezüglich des Gravierorgans durch die Merkmale des Anspruchs 33 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Erfindung wird insbesondere die störende zeitabhängige Drift eines herkömmlichen elektromagnetischen Gravierorgans aufgrund der Instabilität der elektronischen Ansteuerung und der Dämpfung herabgesetzt. Ferner werden bei der Gravur unterschiedliche Materialhärten der Druckzylinder und Abstandsschwan- kungen zwischen Gravierorgan und Druckzylinder aufgrund einer Unrundheit oder Durchbiegung des Druckzylinders ohne Verwendung eines herkömmlichen mechanischen Gleitfußes kompensiert, welcher normalerweise für einen konstanten Abstand zwischen Gravierorgan und Druckzylinder sorgt. Insgesamt werden kurze Gravierzeiten und eine gute Gravierqualität erreicht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein prinzipielles Ausführungsbeispiel für ein Gravierorgan zur Gravur von Druckformen für den Tiefdruck sowie ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Steuerung des Gravierorgans in Form eines prinzipiellen Blockschaltbildes,
Fig. 2 die Ruhestellung und unterschiedliche Arbeitshübe des Gravierstichels des Gravierorgans in Form von grafischen Darstellungen,
Fig. 3 ein prinzipielles Blockschaltbild für eine Gravier-Steuerschaltung und
Fig. 4 eine weitere grafische Darstellung.
Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Ausführungsbeispiel für ein Gravierorgan zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzylindern, für den Tiefdruck im Schnittbild sowie ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung zur Steuerung des Gra- vierorgans in Form eines prinzipiellen Blockschaltbildes.
Das Gravierorgan (1) mit einem Gravierstichel (2) als Schneidwerkzeug graviert eine Folge von Näpfchen in Umfangsrichtung (Hauptgravierrichtung) in die Mantelfläche eines rotierenden Druckzylinders (3), der nur ausschnittsweise angedeutet ist. Die flächenhafte Gravur erfolgt durch eine Relativbewegung zwischen dem Gravierorgan (1) und dem Druckzylinder (3) in Achsrichtung (Nebengravierrich- tung) des Druckzylinders (3). Das Gravierorgan (1) besteht im wesentlichen aus einem Antriebssystem für den Gravierstichel (2). Das Gravierstichel-Antriebssystem kann ein elektromagnetisches Antriebssystem oder aber ein Antriebssystem mit einem Festkörper-Aktorelement beispielsweise aus einem elektrostriktiven, piezokristallinen oder einem magnetostriktiven Material sein. Im Ausführungsbeispiel weist das Gravierstichel- Antriebssystem ein zylinderförmiges Aktorelement (4) aus einem magnetostriktiven Material und eine das Aktorelement (4) umschließende Magnetspule (5) auf. Das Aktorelement (4) ist als Massivkörper ausgebildet oder besteht aus einer Anzahl von magnetostriktiven Einzelelementen mit isolierenden Zwischenschichten. Als magnetostriktives Material kann beispielsweise handelsübliches Terfenol-D™ von der Firma Etrema Products, Inc., Arnes, Iowa, verwendet werden. Ein durch die Magnetspule (5) fließender Aktorsteuerstrom Is erzeugt in der Magnetspule (5) ein Magnetfeld in Richtung der Zylinderachse des Aktorelements (4). Durch das Magnetfeld erfährt das Aktorelement (4) im wesentlichen eine Längenänderung in Richtung seiner Zylinderachse.
Eine Stirnseite des Aktorelements (4) ist über einen Druckkraftsensor (6) mit einem ortsfesten Widerlager (7) verbunden. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Aktorelements (4) ist eine Frontplatte (8) angebracht, an welcher der Gravier- Stichel (2) mit einer Stichelspitze, z.B. aus einem Diamanten, montiert ist. Der Druckkraftsensor (6) kann sich alternativ zwischen der Frontplatte (8) und dem Aktorelement (4) befinden oder es können auch zwei Druckkraftsensoren zwischen dem Aktorelement (4) und dem Widerlager (7) bzw. zwischen dem Aktor-element (4) und der Frontplatte (8) montiert sein.
Das Gravierorgan (1) ist derart zu dem Druckzylinder (3) orientiert, daß die Spitze des Gravierstichels (2) radial auf den Druckzylinder (3) gerichtet ist. Die Längenänderung des Aktorelements (4) verursacht einen Arbeitshub H des Gravierstichels (2) in Richtung auf den Druckzylinder (3). Die Größe des Arbeitshubes H ist von dem der Magnetspule (5) zugeführten Aktorsteuerstrom Is abhängig. Der Zusammenhang zwischen Arbeitshub H und Aktorsteuerstrom Is ist annähernd linear, wenn der Arbeitspunkt im linearen Teil der Kennlinie des Aktorelements (4) außerhalb der Sättigung liegt.
Zur Vergrößerung des Arbeitshubes H des Gravierstichels (2) kann zwischen Gravierstichel (2) und Aktorelement (4) zusätzlich ein mechanisches Hebelsystem oder eine Hydraulik geschaltet werden. Ebenso läßt sich auch noch ein geeigneter Kraftverstärker Zwischenschalten. Das Aktorelement (4) ist durch ein Rückstellelement (9) vorgespannt, dessen Rückstellkraft das Aktorelement (4) mit dem Gravierstichel (2) nach einem Arbeitshub H in eine definierte Ruhelage zurückführt. Im Ausführungsbeispiel wird die Rückstellkraft durch ein mechanisches Rückstellelement (9) erzeugt, das aus mindestens einer Zugfeder, beispielsweise aus zwei in Reihe geschalteten, vorgespannten Zugfedern (10, 11) besteht, deren freie Enden an dem Widerlager (7) und an der Frontplatte (8) befestigt sind. Das mechanische Rückstellelement (9) weist einen Zugkraftsensor (12) auf, der wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, zwischen den Zugfedern (10, 11) angebracht ist. Alternativ kann der Zugkraftsensor (12) auch zwischen der Frontplatte (8) und der Zugfeder (10) oder zwischen der Zugfeder (11) und dem Widerlager (7) angebracht sein kann. Es ist auch möglich, mehrere Zugkraftsensoren vorzusehen. Als Druckkraftsensor (6) und Zugkraftsensor (12) können beispielsweise piezokristalline Druckaufnehmer verwendet werden.
Anstelle eines mechanischen Rückstellelements mit Zugfedern kann auch ein anderes Rückstellelement, beispielsweise aus einem magnetostriktiven Material, mit einer Zugkraft-Meßvorrichtung verwendet werden.
Die beschriebene Konstruktion des Gravierorgans (1) läßt sich in jeder geeigneten Weise modifizieren.
Die Arbeitshübe H des Gravierstichels (2) aus seiner Ruhelage in Richtung auf die Mantelfläche des Druckzylinders (3) werden mittels eines ortsfesten ersten Abstandsensors (13) gemessen, der beispielsweise den jeweiligen Abstand zur beweglichen Frontplatte (8) feststellt. Das in dem ersten Abstandsensor (13) erzeugte Meßsignal wird einem ersten Meßverstärker (14) zugeführt, in dem das Meßsignal verstärkt und entsprechend der nichtlinearen Kennlinie des ersten Ab- standsensors (13) linearisiert wird. Dabei wird der Meßverstärker (14) unter Berücksichtigung des konstruktiven Abstandes zwischen dem Gravierstichel (2) in seiner Ruhelage und dem ortsfesten ersten Abstandsensor (13) derart geeicht, daß das Meßsignal bei der Gravierstichel-Ruhelage den Wert Null hat. Das Meßsignal am Ausgang des ersten Meßverstärkers (14) ist somit ein Maß für die Ar- beitshub-lstwerte Hιsτ des Gravierstichels (2) aus seiner Ruhelage (Fig. 2).
Der Abstand A zwischen der Mantelfläche des Druckzylinders (3) und dem Gravierstichel (2) in seiner Ruhelage kann beispielsweise aufgrund einer Unrundheit, einer Durchbiegung oder einer fehlerhaften Lagerung des Druckzylinders (3) schwanken. Da die Mantelfläche des Druckzylinders (3) als Referenzfläche für die Graviertiefe des Gravierstichels (2) dient, werden die Abstände A jeweils am Gravierort der Näpfchen mittels eines zweiten Abstandsensors (15) gemessen. Der zweite Abstandsensor (15) kann an der beweglichen Frontplatte (8) befestigt oder ortsfest sein. Das in dem zweiten Abstandsensor (15) erzeugte Meßsignal wird einem zweiten Meßverstärker (16) zugeführt und dort ebenfalls verstärkt und entsprechend der nichtlinearen Kennlinie des Abstandsensors (15) linearisiert. Dabei wird der Meßverstärker (16) unter Berücksichtigung des konstruktiven Abstandes zwischen dem Gravierstichel (2) in seiner Ruhelage und dem ortsfesten zweiten Abstandsensor (15) derart justiert, daß das Meßsignal am Ausgang des zweiten Meßverstärkers (16) ein Maß für die jeweiligen Abstand-Istwerte AIST zwischen der Mantelfläche des Druckzylinders (3) und dem Gravierstichel (2) in seiner Ruhelage ist (Fig. 2). Als Abstandsensoren (13, 15) können beispielsweise kapazitive oder optische Sensoren verwendet werden.
Die Differenzwerte zwischen den Arbeitshub-Istwerten HIST des Gravierstichels (2) und den Abstand-Istwerten AIST zwischen der Mantelfläche des Druckzylinders (3) und dem Gravierstichel (2) in seiner Ruhelage am Gravierort der Näpfchen erge- ben bei der Gravur die Graviertiefe-Istwerte EIST der Näpfchen (Fig. 2). Die Graviertiefen der Näpfchen sind ein Maß für die zu reproduzierenden Tonwerte.
Mit dem Druckkraftsensor (6) werden die Druckkräfte gemessen, mit denen der Gravierstichel (2) in den Druckzylinder (3) eindringt bzw. mit denen die Grundflä- ehe des Aktorelements (4) auf das Widerlager (7) drückt. Bis zur Berührung zwischen Gravierstichel (2) und Mantelfläche des Druckzylinders (3) ist die Druckkraft Null und steigt dann aufgrund der wachsenden Querschnittsfläche des Gravierstichels (2) mit der Eindringtiefe des Gravierstichels (2) in den Druckzylinder (3) an. Die gemessenen Druckkräfte sind außerdem ein Maß für die eventuell ortsabhän- gig unterschiedliche Materialhärte des zu gravierenden Druckzylinders (3) und für die Schnittqualität bzw. für den Abnutzungsgrad des Gravierstichels (2). Überschreitungen der gemessenen Druckkräfte, beispielsweise infolge eines Stichelbruches, können gegebenenfalls zur Anzeige gebracht werden.
Das in dem Druckkraftsensor (6) erzeugte Meßsignal wird einem dritten Meßverstärker (17) zugeführt, in dem das Meßsignal ebenfalls verstärkt und entsprechend der nichtlinearen Kennlinie des Druckkraftsensors (6) linearisiert wird. Das lineari- sierte Meßsignal am Ausgang des dritten Meßverstärkers (17) sind die Druckkraft- Istwerte DIST. mit denen der Gravierstichel (2) in den Druckzylinder (3) eindringt.
Das Meßsignal des Zugkraftsensors (12) am Rückstellelement (9) wird in einem vierten Meßverstärker (18) in ein linearisiertes Meßsignal umgewandelt, welches ein Maß für die Zugkraft-Istwerte ZIST 'st, mit denen das Aktorelement (4) in seine Ruhelage rückgestellt und vorgespannt wird. Die Zugkraft ist aufgrund der Längen änderung der Zugfedern (10, 11) von den Arbeitshüben H bzw. von den Abständen A abhängig. Mit Hilfe der Zugkraftmessung können Schwankungen der Rückstellkraft beispielsweise aufgrund einer defekten Zugfeder oder aufgrund der sich mit der Temperatur ändernden Federkonstanten der Zugfedern festgestellt werden. Unzulässige Schwankungen der Zugkraft können angezeigt werden. Mit Hilfe der Ergebnisse bei der Zugkraftmessung kann in vorteilhafter Weise auch eine Korrektur der Druckkraftmessung vorgenommen werden.
Die gemessenen Arbeitshub-Istwerte HIST, die Abstand-Istwerte Aιsτ> die Druckkraft-Istwerte DIST und die Zugkraft-Istwerte ZIST gelangen über Leitungen (19, 20, 21 , 22) an Istwert-Eingänge einer Gravier-Steuerschaltung (23). Die Gravier- Steuerschaltung (23) weist außerdem Sollwert-Eingänge auf, die mit entsprechen- den Sollwerten beaufschlagt sind.
Die zur Gravur des Druckzylinders (3) benötigten Gravurdaten "GD" sind in einem Gravurdatenspeicher (24) abgelegt. Jedem zu gravierenden Näpfchen ist ein Gravurdatum von mindestens einem Byte zugeordnet, welches als Gravierinformation den zu reproduzierenden Tonwert zwischen "0" (Weiß) und "255" (Schwarz) enthält.
Die Gravurdaten GD wurden beispielsweise durch punkt- und zeilenweise, optoelektronische Abtastung eines zu reproduzierenden Bildes in einem Scanner ge- wonnen.
Die Gravurdaten GD werden bei der Gravur des Druckzylinders (3) mittels der Takte einer Lesetaktfolge T|_ aus dem Gravurdatenspeicher (24) ausgelesen. Die Lesetaktfolge T|_ wird in einem Taktgenerator (25) gewonnen. Der Taktgenerator (25) ist beispielsweise als Drehimpulsgeber ausgebildet, der mechanisch mit der Welle des Druckzylinders (3) gekoppelt ist, so daß die Lesetaktfolge T mit der Drehbewegung des Druckzylinders (3) synchronisiert ist. Aus den Takten der Lesetaktfolge TL werden die Gravierzeitpunkte für die Näpfchen abgeleitet. Die Takt- abstände bestimmen entsprechend dem Tiefdruckraster die Näpfchenabstände in Umfangsrichtung. Die axialen Näpfchenabstände des Tiefdruckrasters werden durch die Relativbewegung zwischen dem Gravierorgan (1) und dem Druckzylinder (3) in Achsrichtung des Druckzylinders (3) bestimmt.
Die aus dem Gravurdatenspeicher (24) ausgelesenen Gravurdaten GD werden über eine Leitung (26) parallel vier Funktionsgeneratoren (27, 28, 29, 30) zugeführt. Im Ausführungsbeispiel sind die Funktionsgeneratoren (27, 28, 29, 30) als Tabellenspeicher mit integrierten D/A-Wandlem ausgebildet, in denen die Gravur- daten GD anhand von in Tabellenform abgespeicherten Funktionen in analoge Werte, nämlich in die Graviertiefe-Sollwerte EsoLL für die Näpfchen, in die Druckkraft-Sollwerte DsoLL und in die Zugkraft-Sollwerte ZsoLL sowie in Graviersignalwerte G zur Ansteuerung des Aktorelementes (4) umgewandelt werden. Zusätzlich wird noch in einen Sollwertgeber (31) ein Abstand-Sollwert AsoLL für den Abstand zwischen Druckzylinder (3) und der Gravierstichel-Ruhestellung vorgegeben. In einer Eingabe-Stufe (32) können unterschiedliche Materialhärten der zu gravierenden Druckzylinder (3) manuell eingegeben werden.
In dem Tabellenspeicher (27) sind die nach der Funktion EsoLL = f (GD) ermittel- ten Graviertiefe-Sollwerte EsoLL für die Näpfchen durch die funktionsmäßig zugehörigen Gravurdaten GD abrufbar gespeichert. Die Funktion EsoLL = (GD) gibt den Zusammenhang zwischen den die zu reproduzierenden Tonwerte repräsentierenden Gravurdaten GD und denjenigen Graviertiefe-Sollwerten GSOLL wieder, die in dem Druckzylinder (3) erreicht werden müssen, um einen tonwertrichtigen Druck zu erreichen. Für das Gravurdatum GD = 0 (Weiß) beträgt die Soll-Gravier-tiefe eines Näpfchens beispielsweise 35 μm und für das Gravurdatum GD = 255 (Schwarz) beispielsweise 5 μm.
In dem Tabellenspeicher (27) ist in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel für jedes Gravurdatum GD ein Graviertiefe-Sollwert EsoLL abgelegt, welcher die maximale Soll-Graviertiefe des betreffenden Näpfchens angibt. Alternativ kann in dem Tabellenspeicher (27) auch für jedes Gravurdatum GD eine Vielzahl von Graviertiefe-Sollwerten EsoLL in Form eines Graviertiefe-Profils für das betreffende Näpfchen abgelegt sein, welche die gewünschte Bahn des Gra- vierstichels (2) beim Einstich und Ausstich in die bzw. aus der Druckzylinder (3) während der Gravur eines Näpfchens beschreibt. In diesem Fall werden die Graviertiefe-Sollwerte EsoLL des Graviertiefe-Profiles mit einer Taktfolge aus dem Ta- bellenspeicher (27) ausgelesen, die eine entsprechend höhere Frequenz als die Lesetaktfolge T hat.
In dem Tabellenspeicher (28) sind die nach der Funktion G = f (GD) ermittelten Graviersignalwerte G durch die funktionsmäßig zugehörigen Gravurdaten "GD" abrufbar gespeichert. Die Funktion G = f (GD) gibt den Zusammenhang zwischen den Gravurdaten GD und denjenigen Graviersignalwerten G für das Aktorelement (4) wieder, die zum Erreichen einer bestimmten Eindringtiefe des Gravierstichels (2) in den Druckzylinder (3) erforderlich sind. Je größer die Eindringtiefe des Gra- vierstichels (2) ist, desto größere Graviersignalwerte G bzw. größere Kräfte werden zum Eindringen des Gravierstichels (2) in den Druckzylinder (3) aufgrund der wachsenden Querschnittsfläche des Gravierstichels (2) benötigt.
In dem Tabellenspeicher (29) sind die nach der Funktion DSOLL = f (GD) ermittel- ten Druckkraft-Sollwerte DSOLL durch die funktioπsmäßig zugehörigen Gravurdaten GD abrufbar gespeichert. Die Funktion DSOLL = f (GD) gibt den Zusammenhang zwischen den Druckkraft-Sollwerten DSOLL- die bei den verschiedenen Graviertiefen aufgrund der Gravierstichelform auf den Gravierstichel (2) ausgeübt werden, und den Gravurdaten "GD" bzw. Graviertiefen wieder. Dabei entspricht der Druckkraft-Sollwert DSOLL ür eine bestimmte Graviertiefe der maximalen Druckkraft, die etwa beim Erreichen dieser Graviertiefe auftritt.
In dem Tabellenspeicher (30) sind die nach der Funktion ZSOLL = (GD) ermittelten Zugkraft-Sollwerte ZSOLL durch die funktionsmäßig zugehörigen Gravurdaten "GD" abrufbar gespeichert. Die Funktion ZsOLL = f (GD) gibt den Zusammenhang zwischen den Gravurdaten GD und den entsprechenden Zugkraft-Sollwerten ZsOLL des Rückstellelements (9) wieder, die bei der Gravur von Näpfchen bestimmter Graviertiefe auftreten. Die Zugkraft des Rückstellelements (9) steigt aufgrund der Ausdehnung der vorgespannten Zugfedern (10, 11) mit zunehmender Graviertiefe an. Dabei entspricht der Zugkraft-Sollwert ZSOLL für eine bestimmte Graviertiefe der maximalen Zugkraft, die etwa beim Erreichen dieser Graviertiefe auftritt.
Da die Graviersignalwerte G, die Druckkraft-Sollwerte DSOLL und die Zugkraft- Sollwerte ZSOLL nic t nur von den Gravurdaten GD sondern auch von der Materialhärte des Druckzylinders (3) abhängig sind, sind in den drei Tabellenspeichern (28, 29, 30) in zweckmäßiger Weise mehrere Wertetabellen mit dem Parameter "Materialhärte" abgelegt, von denen jeweils eine Wertetabelle entsprechend der in der Eingabe-Stufe (32) eingegebenen "Materialhärte" über eine Steuerleitungen (33) ausgewählt und für die Gravur aktiviert wird.
Die in dem Tabellenspeicher (27) abgelegten Funktionen EsoLL = f (GD) mit dem Parameter "Materialhärte" können durch Test- oder Probegravuren mit Druckzylindern (3) unterschiedlicher Materialhärte und durch Andrucke mit den gravierten Druckzylindern ermittelt werden. Zunächst werden mit vorgegebenen Gravurdaten GD in Form eines Tonwertkeiles zwischen "Schwarz" und "Weiß" eine Anzahl von Näpfchen in die Druckzylinder (3) unterschiedlicher Materialhärten graviert. Dann werden die Graviertiefen bzw. Querdiagonalen der gravierten Näpfchen ausgemessen und anschließend die Andrucke hergestellt, in denen die aufgrund der Graviertiefen erreichten Tonwerte ausgemessen werden. Aus den in den Andruk- ken erreichten Tonwerten bzw. den dazu erforderlichen Graviertiefen und zugehörigen Gravurdaten können dann die Funktionen EsoLL = f (GD) ermittelt werden.
Bei einer solchen Probegravur können gleichzeitig auch durch entsprechende Messungen die Funktionen G = f (GD), DSOLL = f (GD) und ZSOLL = f (GD) ermittelt und in den drei Tabellenspeichern (28, 29, 30) gespeichert werden.
Die ermittelten Werte werden von den Tabellenspeichern (27, 28, 29, 30) über Leitungen (34, 35, 36, 37) den Sollwert-Eingängen der Gravier-Steuerschaltung (23) zugeführt. An die Sollwert-Eingänge der Gravier-Steuerschaltung (23) gelangt über eine Leitung (38) der in dem Sollwertgeber (31) vorgegeben Abstand-Soll- wert AsoLL für den Abstand A zwischen der Mantelfläche des Druckzylinders (3) und dem Gravierstichel (2) in seiner Ruhelage.
In der Gravier-Steuerschaltung (23) wird aus den Graviersignalwerten G eine Aktorsteuerspannung Us erzeugt, die über eine Leitung (39) an einen Span- nungs /Strom-Wandler (40) gelangt. In dem Spannungs/Strom-Wandler (40) wird die Aktorsteuerspannung Us in den Aktorsteuerstrom Is für das Aktorelement (4) umgewandelt, der diesem über eine Leitung (41) zugeführt wird.
Fig. 2 zeigt zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Gravierorgans (1) verschiedene Arbeitshübe H des Gravierstichels (2) bei der Gravur in Form von grafischen Darstellungen.
In Fig. 2a ist der Gravierstichel (2) in der Ruhestellung (45) dargestellt. Der Arbeitshub-Istwert Hιsτ und das Meßsignal am Ausgang des Meßverstärkers (14) (Fig. 1) sind ebenfalls gleich Null. Der zweite Abstandsensor (15) (Fig.1) mißt den momentanen Abstand-Istwert AIST zwischen dem Druckzylinder (3) und dem Gravierstichel (2) in seiner Ruhestellung (45).
In Fig. 2b befindet sich der Gravierstichel (2) in einer Arbeitsstellung (46), in der der Gravierstichel (2) zur Gravur eines Näpfchens in dem Druckzylinder (3) einen Arbeitshub HIST ausgeführt hat und in den Druckzylinder (3) eingedrungen ist. Der ausgeführte Arbeitshub-Istwert HIST wird von dem ersten Abstandsensor (13) (Fig. 1) gemessen. Der zweite Abstandsensor (15) (Fig. 1) hat wiederum den momenta- nen Abstand-Istwert AIST festgestellt, wobei angenommen wird, daß der Abstand A konstant ist. Der Graviertiefe-Istwert EIST des Gravierstichels (2) in dem Druckzylinder (3), der den wiederzugebenden Tonwert bestimmt, ergibt sich aus der Differenz zwischen dem gemessenen Arbeitshub-Istwert HIST und dem gemessenen Abstand-Istwert AIST-
In Fig. 2c hat der Gravierstichel (2) denselben Ist-Arbeitshub HIST in die Arbeitsstellung (45) wie in Fig. 2b ausgeführt, jedoch möge sich der Abstand-Istwert AIST aufgrund einer Unrundheit des Druckzylinders (3) oder einer fehlerhaften Lagerung des Druckzylinders (3) vergrößert haben. Dadurch ergibt sich bei konstantem Ar- beitshub H ein zu geringerer Graviertiefe-Istwert EIST- In diesem Fall muß der Arbeitshub entsprechend vergrößert werden, um dieselben Graviertiefe wie in Fig. 2b zu erreichen.
In Fig. 2d hat der Gravierstichel (2) wiederum denselben Ist-Arbeitshub HIST in die Arbeitsstellung (45) wie in Fig. 2b ausgeführt, jedoch möge sich der Abstand- Istwert AIST aufgrund einer Unrundheit des Druckzylinders (3) verkleinert haben. Dadurch ergibt sich bei konstantem Arbeitshub H ein zu großer Graviertiefe-Istwert EIST- In diesem Fall muß der Arbeitshub H entsprechend verkleinert werden, um wiederum dieselben Graviertiefe wie in Fig. 2b zu erreichen.
Fig. 3 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild der Gravier-Steuerschaltung (23), das gemäß den Fig. 3a und 3b in zwei Teilblockschaltbilder unterteilt ist.
In Fig. 3a werden in einer ersten Differenzstufe (47) laufend die Differenzwerte zwischen dem in dem Sollwertgeber (31) vorgegebene Abstand-Sollwert AsoLL und den von dem zweiten Meßverstärker (16) gelieferten Abstand-Istwerten AIST gebildet. Die Differenzwerte sind ein Maß für die Abstandsschwankungen zwischen der Mantelfläche des Druckzylinders (3) und der Gravierstichel-Ruhestel- lung. Die Differenzwerte auf einer Leitung (48) dienen als Korrekturwerte K zur Wertekorrektur aufgrund der festgestellten Abstandsschwankungen. Durch die laufende Berücksichtigung der Abstandsschwankungen kann in vorteilhafter Weise ein mechanischer Gleitfuß entfallen, welcher bei herkömmlichen Gravierorganen für einen konstanten Abstand zwischen Zylinderoberfläche und Gravierorgan sorgt.
In einer zweiten Differenzstufe (49) werden durch Differenzbildung zwischen den von dem ersten Meßverstärker (14) kommenden Arbeitshub-Istwerten HIST und den von dem zweiten Meßverstärker (16) kommenden Abstands-Istwerten AIST laufend die Graviertiefe-Istwerte EIST der gravierten Näpfchen ermittelt.
Die aus dem Tabellenspeicher (27) ausgelesenen Graviertiefe-Sollwerte ESOLL werden dann mit den Graviertiefe-Istwerten EIST in einem ersten Komparator (50) verglichen.
Die aus dem Tabellenspeicher (28) ausgelesenen Graviersignalwerte G werden in einer ersten Korrekturstufe (51) durch vorzeichenrichtige Addition der Korrekturwerte K auf der Leitung (48) entsprechend den festgestellten Abstandsschwankungen korrigiert. Die korrigierten Graviersignalwerte G gelangen an den Si- gnaleingang eines steuerbaren Aktorverstärkers (52), welcher an seinem
Signalausgang die Aktorsteuerspannung Us erzeugt. Die Aktorsteuerspannung Us wird über die Leitung (39) dem Spannungs/Strom-Umsetzer (40) zugeführt, welche diese in den Aktorsteuerstrom Is für das Aktorelement (4) des Gravierorgans (1) umwandelt.
Die aus dem Tabellenspeicher (27) ausgelesenen Graviertiefe-Sollwerte EsoLL gelangen außerdem an eine Taktverzögerungsstufe (53), welcher die in dem Taktgenerator (1) erzeugte Lesetaktfolge TL über eine Leitung (54) zugeführt wird. In der Taktverzögerungsstufe (53) werden die einzelnen Takte der Lesetaktfolge TL in Abhängigkeit von den aktuellen Graviertiefe-Sollwerten EsoLL unterschiedlich zeitverzögert und die zeitverzögerten Takt als erstes Steuersignal Si zur Festlegung des jeweiligen Gravierstartpunktes eines Näpfchens einem ersten Steuereingang des Aktorverstärkers (52) zugeführt.
Der erste Komparator (50) erzeugt jeweils bei Gleichheit von Graviertiefe-Sollwert und Graviertiefe-Istwert an seinem Ausgang ein zweites Steuersignal S2, welches einem zweiten Steuereingang eines Aktorverstärkers (52) zugeführt wird . Der Aktorsteuerstrom Is wird jeweils zu Beginn der Gravur eines Näpfchens durch das gegenüber den Takten der Lesetaktfolge TL zeitverzögerte erste Steuersignal Si eingeschaltet, wodurch das Aktorelement (4) aktiviert wird, während das zweite Steuersignal S2 im beschriebenen Ausführungsbeispiel den Aktorsteuerstrom Is bei Erreichen der Soll-Graviertiefe, der maximalen Graviertiefe für ein Näpfchen, zur Deaktivierung des Aktorelements (4) ausschaltet. Die Amplitude des Aktorstromes Is wird von den dem Aktorverstärker (52) zugeführten Graviersignalwerten G entsprechend den zu gravierenden Tonwerten gesteuert.
Durch die in Abhängigkeit von der jeweiligen Soll-Graviertiefe gesteuerte Einschaltverzögerung des Aktorsteuerstromes Is wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Schwerpunkte der gravierten Näpfchen unabhängig von der Graviertiefe annähernd mit dem Tiefdruckraster übereinstimmen.
Alternativ zur tonwertabhängigen Amplitudensteuerung des Aktorstromes Is kann das Aktorelement (4) auch mit einem von den zu gravierenden Tonwerten unabhängigen Nenn-Aktorsteuerstrom Is beaufschlagt werden, der jeweils bei Erreichen der Soll-Graviertiefe durch das zweite Steuersignal S2 abgeschaltet wird.
Bei Betrieb mit einem Nenn-Aktorsteuerstrom Is kann auch ein Zeitintervall für die Gravur eines Näpfchens festgelegt werden. Wird die Soll-Graviertiefe innerhalb des festgelegten Zeitintervalls nicht erreicht, kann beispielsweise ein Erhöhung des Nenn-Aktorsteuerstromes Is vorgenommen werden.
Der zeitliche Verlauf des Aktorsteuerstromes Is innerhalb seiner Einschaltdauer kann in geeigneter Weise gewählt werden, beispielsweise rechteckförmig, treppen- förmig oder sinusförmig.
Gelegentlich kann es auch zweckmäßig sein, daß der Aktorsteuerstrom Is bei Er- reichen der maximalen Graviertiefe eines Näpfchens durch das zweite Steuersignal S2 nicht abgeschaltet, sondern derart verändert wird, daß er während des Ausstichs des Gravierstichels (2) nach Erreichen der maximalen Graviertiefe abklingt.
Bei Verwendung eines Graviertiefe-Profils für ein zu gravierende Näpfchen wird bei jeder festgestellten Übereinstimmung eines momentanen Graviertiefe-Istwertes EIST mit einem Graviertiefe-Sollwert EsoLL des Graviertiefe-Profils ein zweites Steuersignal S2 erzeugt, welches jeweils den Aktorsteuerstrom Is für das Aktore- lement (4) innerhalb der einzelnen Steuersignal-Intervalle verändert. Dabei kann aus dem Vergleich von jeweils zwei aufeinanderfolgenden Graviertiefe-Sollwerten des Graviertiefe-Profils die erforderliche Änderungsrichtung und/oder der erforderliche Änderungsbetrag des Aktorsteuerstromes Is ermittelt werden.
Durch ein drittes Steuersignal S3 auf einer Leitung (55) kann die Verstärkung des Aktorverstärkers (54) verändert werden. Mit Hilfe des dritten Steuersignals S3 wird in vorteilhafter Weise durch eine über die Verstärkung gesteuerte Erhöhung des Aktorsteuerstromes Is eine zusätzliche Korrektur der Graviertiefe bei ortsabhängi- gen Schwankungen der Materialhärte des Druckzylinders (3) durchgeführt.
Durch eine in Abhängigkeit von einer Kontur in einem zu reproduzierenden Bild gesteuerte zeitliche Verschiebung der Takte der Lesetaktfolge T oder durch eine entsprechend gesteuerte Verschiebung der Einschaltzeitpunkte für den Aktorsteu- erstrom Is in der Taktverzögerunsstufe (53) läßt sich zusätzlich in vorteilhafter Weise eine verbesserte Wiedergabe von Konturen durch eine Schwerpunktverlagerung der gravierten Näpfchen in Umfangsrichtung des Druckzylinders (3) vornehmen.
Eine entsprechende Schwerpunktverlagerung der gravierten Näpfchen in Achsrichtung des Druckzylinders (3) kann durch eine mechanische Querauslenkung des Gravierstichels (2) bzw. des mit dem Gravierstichel (2) verbundenen Aktorelements (4) mittels eines elektrisch steuerbaren Ablenkers erfolgen, der beispielsweise aus einem piezokristallinen oder magnetostriktiven Material besteht.
Durch die gesteuerte zeitliche Verschiebung der Takte der Lesetaktfolge TL bzw. der Einschaltzeitpunkte für den Aktorsteuerstrom Is in Kombination mit der Querauslenkung des Aktorelements (4) können in vorteilhafter Weise Tiefdruckraster mit nahezu beliebiger Rasterwinkelung graviert werden, was mit herkömmlichen elektromagnetischen Gravierorganen nicht möglich ist.
In Fig. 3b werden die aus dem Tabellenspeicher (30) ausgelesenen Zugkraft- Sollwerte ZsoLL in einer zweiten Korrekturstufe (56) durch vorzeichenrichtige Addition der Korrekturwerte K auf der Leitung (48) korrigiert. Die Zugkraftkorrektur be- rücksichtigt Längenänderungen der Zugfedern (10, 11) des Rückstellelementes (9) aufgrund der Abstandsschwankungeπ zwischen der Mantelfläche des Druckzylinders (3) und der Gravierstichel-Ruhestellung. Die korrigierten Zugkraft-Sollwerte ZSOLL werden dann in einem ersten Vergleicher (57) mit den von dem vierten Meßverstärker (18) kommenden Zugkraft-Istwerten ZIST verglichen. Dem ersten Vergleicher (57) ist eine Anzeigeeinheit (58) nachgeschaltet, in der eine zuvor festgelegte maximale Abweichung zwischen Zugkraft-Sollwerten ZsoLL und Zugkraft-Istwerten ZIST zur Anzeige gebracht wird.
Die aus dem Tabellenspeicher (29) ausgelesenen Druckkraft-Sollwerte DsoLL und die von dem dritten Meßverstärker (17) kommenden Druckkraft-Istwerten DIST werden in einem zweiten Vergleicher (60) miteinander verglichen. Dem zweiten Vergleicher (60) ist ebenfalls eine Anzeigeeinheit (61) nachgeschaltet, in der eine zuvor festgelegte maximale Abweichung zwischen Druckkraft-Sollwerten DSOLL und Druckkraft-Istwerten DIST angezeigt werden kann.
Zur Korrektur der Druckkraftmessung durch die bei der Zugkraftmessung ermittelten Werte werden in einer zweiten Differenzstufe (62) die Sollkraft-Differenzen ΔFsoLL aus den Druckkraft-Sollwerten DsoLL und den korrigierten Zugkraft- Sollwerten ZSOLL sowie in einer dritten Differenzstufe (63) die entsprechenden Istkraft-Differenzen ΔFIST aus den Druckkraft-Istwerten DIST und den Zugkraft- Istwerten ZIST gebildet.
In einem zweiten Komparator (64) werden dann Sollkraft-Differenzen ΔFsoLL und Istkraft-Differenzen ΔFIST miteinander verglichen und aus dem Vergleich ein Signal ΔF abgeleitet, das ein Maß für die ortsabhängige Materialhärte des Druckzylinders (3) oder für Veränderungen der Geometrie des Gravierstichels (2) ist. In einer dem Vergleicher (64) nachgeschalteten Funktions-Stufe (65) wird dann das Signal ΔF in das Steuersignal S3 umgewandelt, das dann in einer weiteren Korrekturstufe (66) durch die Korrekturwerte K auf der Leitung (48) entsprechend den festgestellten Abstandsschwankungen korrigiert wird. Das korrigierte Zusatzsignal S3 wird dann dem Aktorverstärker (52) über die Leitung (55) zugeführt wird, um den Steuerstrom Is für das Aktorelement (4) entsprechend den gegebenenfalls unterschiedlichen Materialhärten des Druckzylinders (3) zu korrigieren.
In Fig. 4 ist in einer grafischen Darstellung der zeitlichen Signalverlauf bei der Gravur von zwei unterschiedlich tiefen Näpfchen mit den Graviertiefe-Sollwerten ElSOLL und E2SOLL und den Graviersignalwerten G1 und G2. dargestellt.
Fig. 4a zeigt einen Takt der Lesetaktfolge T . Die Fig. 4b zeigt den jeweiligen Verlauf des Aktorsteuerstromes Is mit unterschiedlichen Einschaltzeitpunkten entsprechend den Graviertiefe-Sollwerten EisoLL und E2SOLL und mit unterschiedlichen Amplituden entsprechend den Graviersignalwerten G1 und G2.
Fig. 4c zeigt den Verlauf des Steuersignals S2, welches bei Erreichen der jeweiligen Solltiefe des Näpfchens den Aktorsteuerstrom Is abschaltet.
In Fig. 4d sind die Querschnitte durch zwei gravierte Näpfchen mit den Graviertie- fe-Sollwerten EisoLL und E2SOLL dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung eines Gravierorgans einer elektronischen Graviermaschine zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzylindern, bei dem
- eine Folge von in einer Hauptgravierrichtung angeordneten Näpfchen mittels eines Gravierstichels als Schneidwerkzeug in die Druckform graviert werden,
- Tonwerte repräsentierende Gravierinformationen in ein Steuersignal für ein Gravierstichel-Antriebssystem umgesetzt werden,
- der Gravierstichel mittels des mit dem Steuersignal beaufschlagten Gravierstichel-Antriebssystems jeweils zur Gravur eines Näpfchens einen Arbeitshub aus einer Ruhelage in Richtung auf die Druckform ausführt und nach der Gravur eines Näpfchens mittels eines Rückstellelementes in die Ruhelage zurückgeführt wird, wobei die Graviertiefen der Näpfchen die
Tonwerte bestimmen und
- das Gravierorgan zur flächenhaften Gravur der Näpfchen eine Relativbewegung zu der Druckform in einer Nebengravierrichtung ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß - die Gravierinformationen als Gravurdaten (GD) gespeichert sind und zur
Gravur der Näpfchen aufgerufen werden,
- die ausgelesenen Gravurdaten (GD) nach einer ersten Funktion [EsoLL = f (GD)] in mindestens einen Graviertiefe-Sollwert (ESOLL) pro Näpfchen umgewandelt werden, - das Steuersignal (Is) für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) jeweils bei
Gravurbeginn eines Näpfchens eingeschaltet wird,
- bei der Gravur der Näpfchen laufend die Arbeitshübe (H) des Gravierstichels (2) aus der Ruhelage gemessen werden,
- bei der Gravur der Näpfchen laufend der Abstand (A) zwischen der Mantel- fläche der Druckform (3) und dem Gravierstichel (2) im Bereich des Gravierstichels (2) gemessen wird,
- die Graviertiefe-Istwerte (EIST) aus den Differenzen zwischen den Arbeitshüben (H) und dem jeweiligen Abstand (A) ermittelt werden,
- die Graviertiefe-Sollwerte (ESOLL) mit den ermittelten Graviertiefe-Istwerten (EIST) verglichen werden und
- das Steuersignal (Is) jeweils bei Gleichheit von Graviertiefe-Sollwerten (ESOLL) und Graviertiefe-Istwerten (EIST) verändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (Is) jeweils bei Gleichheit von Graviertiefe-Sollwerten (ESOLL) und Graviertiefe-Istwerten (EIST) abgeschaltet wird.
3. Verfahren nach Anspruch loder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Näpfchen ein Graviertiefe-Sollwert (ESOLL) als maximale Graviertiefe vorgegeben wird, die bei der Gravur des Näpfchens in der Druckform (3) für eine tonwertrichtige Reproduktion erreicht werden muß.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Näpfchen eine Vielzahl von Graviertiefe-Sollwerten (ESOLL) als Graviertiefe- Profil vorgegeben wird, welches die Bahn des Gravierstichels (2) in der Druckform (3) bei der Gravur des Näpfchens beschreibt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gravurbeginn für die Näpfchen in Abhängigkeit von den Graviertiefe- Sollwerten (ESOLL) festgelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß - die aufgerufenen Gravurdaten (GD) nach einer zweiten Funktion
[G = f (GD)] in funktionsmäßig zugeordnete Graviersignalwerte (G) umgewandelt werden und
- die Graviersignalwerte (G) in das Steuersignal (Is) für das Gravierstichel- Antriebssystem (4, 5) umgewandelt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (Is) einen von den Gravurdaten (GD) unabhängigen Nennwert hat.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
- jeweils ein Zeitintervall für die Gravur eines Näpfchens vorgegeben wird und
- falls der Graviertiefe-Sollwert (ESOLL) in dem Zeitintervall nicht erreicht wird, der Nennwert des Steuersignals (Is) erhöht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß - die ausgelesenen Gravurdaten (GD) nach einer dritten Funktion [DsoLL = (GD)] in funktionsmäßig zugeordnete Druckkraft-Sollwerte (DSOLL) umgewandelt werden, die bei der Gravur der Näpfchen unterschiedlicher Graviertiefe auf den Gravierstichel (2) einwirken dürfen,
- die tatsächlichen Druckkräfte, die bei der Gravur auf den Gravierstichel (2) wirken, als Druckkraft-Istwerte (DIST) gemessen werden und - ein Überschreiten der Druckkraft-Sollwerte (DSOLL) durch die gemessenen
Druckkraft-Istwerte (DIST) zur Anzeige gebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß
- die ausgelesenen Gravurdaten (GD) nach einer vierten Funktion [ZSOLL = f (GD)] in funktionsmäßig zugeordnete Zugkraft-Sollwerte (ZSOLL) umgewandelt werden, die auf das Rückstellelement (9) ausgeübt werden dürfen,
- die tatsächlichen Zugkräfte, die bei der Gravur auf das Rückstellelement (9) wirken, als Zugkraft-Istwerte (ZIST) gemessen werden und - ein Überschreiten der Zugkraft-Sollwerte (ZSOLL) durch die gemessenen
Zugkraft-Istwerte (ZIST) zur Anzeige gebracht wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß - als Maß für örtlich unterschiedliche Materialhärten der Druckform (3) die
Druckkraft-Sollwerte (DSOLL) und die Druckkraft-Istwerte (DIST) miteinander verglichen werden und
- das Steuersignal (Is) für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis korrigiert wird, um den Einfluß unter- schiedlicher Materialhärten zu kompensieren.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß
- erste Differenzen (ΔFSOLL) aus den Druckkraft-Sollwerten (DSOLL) und den Zugkraft-Sollwerten (ZSOLL) gebildet werden,
- zweite Differenzen (ΔFIST) aus den Druckkraft-Istwerten (DIST) und den Zugkraft-Istwerten (ZIST) gebildet werden,
- als Maß für örtlich unterschiedliche Materialhärten der Druckform (3) die ersten Differenzen (ΔFSOLL) und die zweiten Differenzen (ΔFIST) miteinander verglichen werden und
- das Steuersignal (Is) für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) mittels eines von dem Vergleichsergebnis abhängigen Zusatzsignals (S2) korrigiert wird, um den Einfluß unterschiedlicher Materialhärten zu kompensieren.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Funktion [ESOLL = f (GD)] und die zweite Funktion [G = f (GD)] durch eine Probegravur einer Druckform (3) mit einer Anzahl vorgegebener Gravurdaten (GD) ermittelt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Funktion [DsoLL = f(GD)] und die vierte Funktion [ZSOLL = f (GD)] bei der Probegravur durch Ausmessen der Druck- und Zugkräfte in Abhängigkeit von den Gravurdaten (GD) ermittelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet daß
- die Probegravur und das Ausmessen der Druck- und Zugkräfte mit Druckformen (3) unterschiedlicher Materialhärte durchgeführt wird, - die dabei gewonnenen Funktionen mit den unterschiedlichen Materialhärten als Parameter gespeichert werden und
- die zur Gravur erforderlichen Funktionen entsprechend der jeweiligen Materialhärte der zu gravierenden Druckform (3) vor der Gravur aus den gespeicherten Funktionen ausgewählt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß
- ein Abstands-Sollwert (ASOLL) für den Abstand (A) zwischen der Mantelfläche des Druckzylinders (3) und des Gravierstichels (2) in der Ruhelage vor- gegeben wird,
- laufend die Differenzwerte zwischen dem vorgegebenen Abstands-Sollwert (ASOLL) und den gemessenen Abstands-Istwerten (AIST) festgestellt und
- die Differenzwerte als Korrekturwerte (K) verwendet werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Graviersignalwerte (G), die Zugkraft-Sollwerte (ZSOLL) und/oder das Zusatzsignal (S2) mit den Korrekturwerten (K) korrigiert werden.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) ein elektromagnetisches Aktorelement aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet. daß das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) ein Festkörper-Aktorelement (4) aufweist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper- Aktorelement (4) aus einem piezoelektrischem Material besteht.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper- Aktorelement (4) aus einem magnetostriktiven Material besteht.
22. Verfahren nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper- Aktorelement (4) aus magnetostriktivem Material von einer Magnetspule (5) umgeben ist, die von einem Steuerstrom (Is) als Steuersignal durchflössen wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet daß
- die Gravurdaten (GD) mittels einer Lesetaktfolge (TL) aufgerufen werden, deren Taktintervalle die Abstände der Näpfchen in der Hauptgravierrichtung entsprechend einem Tiefdruckraster bestimmen und
- der jeweilige Gravurbeginn für die Näpfchen durch eine von den Graviertiefe-Sollwerten (ESOLL) abhängige Zeitverzögerung der Takte der Lesetaktfolge (TL) abgeleitet wird.
24. Einrichtung zur Ansteuerung eines Gravierorgans einer elektronischen Graviermaschine zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzylindern, bestehend aus
- einem Gravierorgan (1) mit
- einem Gravierstichel (2) als Schneidwerkzeug zur Gravur von Näpfchen in der Druckform (3)
- einem durch ein Steuersignal gesteuerten Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) und mit
- einem Rückstellelement (9) für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5), wobei der Gravierstichel (2) jeweils zur Gravur eines Näpfchens einen Arbeitshub aus einer Ruhelage in Richtung auf die Druckform (3) ausführt und nach der Gravur eines Näpfchens mittels des Rückstellelementes (9) in die Ruhelage zurückgeführt wird und bestehend aus - einer Steuerschaltung zur Umsetzung von Tonwerte repräsentierenden Gravierinformationen in das Steuersignal für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5), gekennzeichnet durch
- eine Speichervorrichtung (24) zur Ablage und zum Abrufen von Gravurdaten (GD) als Gravierinformationen,
- Funktionsgeneratoren (27, 28) zur Umwandlung der Gravurdaten (GD) nach vorgegebenen Funktionen in Graviersignalwerte (G) und in Graviertiefe- Sollwerte (ESOLL). die bei der Gravur der Näpfchen in der Druckform (3) für eine tonwertrichtige Reproduktion erreicht werden müssen, - eine erste Messvorrichtung (13, 14) zur Messung der Arbeitshübe (H) des
Gravierstichels (2) aus der Ruhelage als Arbeitshub-Istwerte (HIST) bei der Gravur der Näpfchen,
- eine zweite Messvorrichtung (15, 16) zur laufenden Messung des Abstan- des (A) zwischen der Mantelfläche der Druckform (3) und dem Graviersti- ehe! (2) in der Ruhelage als Abstands-Istwerte (AIST) und
- eine Gravier-Steuerschaltung (23) zur Umsetzung der Graviersignalwerte (G) in das Steuersignal (Is) für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) unter Berücksichtigung der Sollwerte und der Istwerte.
25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravier- Steuerschaltung (23) aus folgenden Komponenten besteht
- einer Differenz-Stufe (49) zur Bildung von Graviertiefe-Istwerten (EIST) aus den Differenzen zwischen den gemessenen Arbeitshüben (H) des Gravierstichels (2) und dem gemessenen Abstand (A), - einem Vergleicher (50) zur jeweiligen Erzeugung eines zweiten Steuersignals (S2) bei Gleichheit von Graviertiefe-Sollwerten (ESOLL) und Graviertiefe-Istwerten (EIST) und
- einem Aktorverstärker (52) zur Bildung des Steuerstromes (Is) für das Gra- vierstichel-Antribessystem (4, 5), wobei der Steuerstrom (Is) jeweils bei Gravurbeginn eines Näpfchens durch ein erstes Steuersignal (S1) eingeschaltet und jeweils bei Übereinstimmung von Graviertiefe-Sollwert (ESOLL) und Graviertiefe-Istwert (EIST) am Gravurende eines Näpfchens durch das Steuersignal (S2) ausgeschaltet wird.
26. Einrichtung nach Anspruch 24 oder 25, gekennzeichnet durch
- einen weiteren Funktionsgenerator (29) zur Umwandlung der ausgelesenen Gravurdaten (GD) nach einer Funktion in Druckkraft-Sollwerte (DSOLL). die bei der Gravur der Näpfchen unterschiedlicher Graviertiefe auf den Gravierstichel (2) einwirken dürfen,
- eine weitere Messvorrichtung (6, 17) zur Messung der tatsächlichen Druckkräfte, die bei der Gravur auf den Gravierstichel (2) wirken, als Druckkraft- Istwerte (DIST).
- einen Vergleicher (60) in der Gravier-Steuerschaltung (23) zum Vergleich von Druckkraft-Sollwerten (DSOLL) und Druckkraft-Istwerten (DIST) und
- eine Anzeigevorrichtung (61 ) in der Gravier-Steuerschaltung (23) zur Anzei- ge einer Überschreitung der Druckkraft-Sollwerte (DSOLL) durch die Druckkraft-Istwerte (DIST)-
27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, gekennzeichnet durch
- einen weiteren Funktionsgenerator (29) zur Umwandlung der ausgelesenen Gravurdaten (GD) nach einer Funktion in Zugkraft-Sollwerte (ZSOLL). die auf das Rückstellelement (9) ausgeübt werden dürfen,
- eine weitere Messvorrichtung (12, 18) zur Messung der tatsächlichen Zugkräfte, die bei der Gravur auf das Rückstellelement (9) wirken als Zugkraft- Istwerte (ZIST). - einen Vergleicher (57) in der Gravier-Steuerschaltung (23) zum Vergleich von Zugkraft-Sollwerten (ZSOLL) und Zugkraft-Istwerten (ZIST) und
- eine Anzeigevorrichtung (58) in der Gravier-Steuerschaltung (23) zur Anzeige einer Überschreitung der Zugkraft-Sollwerte (ZSOLL) durch die Zugkraft- Istwerte (Zιsτλ
28. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (62, 63, 64, 65) in der Gravier-Steuerschaltung (23) zur Erzeugung eines dritten Steuersignals (S3) aus den Druckkraft-Sollwerten (DSOLL). den Druckkraft-Istwerten (DIST), den Zugkraft-Sollwerten (ZSOLL) und den Zug- kraft-lstwerten (ZIST) und zur Korrektur des Steuersignal (Is) für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) durch das dritte Steuersignal (S3), um den Einfluß unterschiedlicher Materialhärten der Druckform (3) zu kompensieren.
29. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 28, gekennzeichnet durch - einen Sollwertgeber (31) zur Vorgabe eines Abstands-Sollwertes (ASOLL) für den Abstand (A) zwischen der Mantelfläche der Druckform (3) und dem Gravierstichel (2) in der Ruhelage, - einen Vergleicher (47) in der Gravier-Steuerschaltung (23) zur Bildung von Korrekturwerten (K) aus den Differenzwerten zwischen dem vorgegebenen Abstands-Sollwert (ASOLL) und den gemessenen Abstands-Istwerten (AIST) und - Korrektur-Stufen (52, 56, 66) in der Gravier-Steuerschaltung (23) zur Korrektur von Sollwerten mit den Korrekturwerten (K).
30. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 29, gekennzeichnet durch eine Eingabe-Stufe (32) zur Auswahl unterschiedlicher Funktionen in den Funkti- onsgeneratoren (28, 29, 30) in Abhängigkeit von der jeweiligen Materialhärte der Druckform (3).
31. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsgeneratoren (27, 28, 29, 30) als Tabellenspeicher ausgebil- det sind.
32. Einrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 31 , gekennzeichnet durch
- einen Taktgenerator (25) zur Erzeugung einer Lesetaktfolge (TL) zum Auslesen der Speichereunrichtung (24) und - eine Taktverzögerungsstufe (53) zur Gewinnung des ersten Steuersignals
(S1) durch Zeitverzögerung der Takte der Lesetaktfolge (TL).
33. Gravierorgan einer elektronischen Graviermaschine zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzylindern, bestehend aus - einem Gravierstichel (2) als Schneidwerkzeug zur Gravur von Näpfchen in die Druckform (3)
- einem durch ein Steuersignal gesteuerten Antriebssystem (4, 5) für den Gravierstichel (2) und aus
- einem Rückstellelement (9) für das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5), wobei der Gravierstichel (2) jeweils zur Gravur eines Näpfchens einen Arbeitshub aus einer Ruhelage in Richtung auf die Druckform (3) ausführt und nach der Gravur eines Näpfchens mittels des Rückstellelementes (9) in die Ruhelage zurückgeführt wird, gekennzeichnet durch
- eine erste Messvorrichtung (13, 14) zur Messung der Arbeitshübe (H) des Gravierstichels (2) aus der Ruhelage bei der Gravur der Näpfchen,
- eine zweite Messvorrichtung (15, 16) zur laufenden Messung des Abstan- des (A) zwischen der Mantelfläche der Druckform (3) und dem Gravierstichel (2) in der Ruhelage, - eine dritte Messvorrichtung (6, 17) zur Messung der Druckkräfte, die bei der Gravur auf den Gravierstichel (2) wirken und
- eine vierte Messvorrichtung (12, 18) zur Messung der Zugkräfte, die bei der Gravur auf das Rückstellelement (9) wirken.
34. Gravierorgan nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) ein elektromagnetisches System aufweist.
35. Gravierorgan nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Gra- vierstichel-Antriebssystem (4, 5) ein Festkörper-Aktorelement (4) aufweist.
36. Gravierorgan nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper-Aktorelement (4) aus einem magnetostriktiven Material besteht.
37. Gravierorgan nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper-Aktorelement (4) aus einem piezoelektrischen Material besteht.
38. Gravierorgan nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß das Festkörper-Aktorelement (4) aus magnetostriktivem von einer Magnetspule (5) umge- ben ist, die von einem Steuerstrom (Is) als Steuersignal durchflössen wird.
39. Gravierorgan nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß
- das Festkörper Aktorelement (4) zylinderförmig ausgebildet ist, - eine der Druckform (3) abgewandte Stirnseite des Festkörper-Aktorelements (4) an einem ortsfesten Widerlager (7) befestigt ist und
- an der anderen Stirnseite des Festkörper-Aktorelements (4) der Gravierstichel (2) in Richtung der Zylinderache des zylindrischen Festkörperelements (4) angebracht ist.
40. Gravierorgan nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellelement (9) als mechanisches Rückstellelement ausgebildet ist.
41. Gravierorgan nach einem der Ansprüche 33 bis 40, dadurch gekennzeichnet. daß das Rückstellelement (9) als Festkörper-Aktorelement ausgebildet ist.
42. Gravierorgan nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet daß das Rückstellelement (9) aus mindestens einer Zugfeder besteht.
43. Gravierorgan nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Messvorrichtung (6, 17) zur Messung der Druckkräfte mindesten einen Drucksensor (6) aufweist.
44. Gravierorgan nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (6) zwischen dem Festkörper-Aktortelement (4) und dem Widerlager (7) angeordnet ist.
45. Gravierorgan nach einem der Ansprüche 33 bis 44, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gravierstichel (2) und dem Antriebssystem (4, 5) ein Kraftverstärker geschaltet ist.
46. Gravierorgan nach einem der Ansprüche 33 bis 45, dadurch gekennzeichnet. daß zwischen dem Gravierstichel (2) und dem Gravierstichel-Antriebs-system (4, 5) ein Hebelsystem geschaltet ist.
47. Gravierorgan nach einem der Ansprüche 33 bis 46, dadurch gekennzeichnet. daß zwischen dem Gravierstichel (2) und dem Gravierstichel-Antriebssystem (4, 5) eine Hydraulik geschaltet ist.
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EP97937448A EP0925188B1 (de) 1996-09-04 1997-08-12 Verfahren und einrichtung zur steuerung eines gravierorgans
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