WO1998055301A1 - Verfahren zur gravur von druckzylindern - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to the field of electronic reproduction technology and relates to a method for engraving printing cylinders for gravure printing, in which at least two engraving strands of predetermined strand widths lying next to one another in the axial direction are each engraved with an associated engraving member, and an electronic engraving machine for implementation of the procedure.
  • an engraving element which has, for example, an engraving stylus as a cutting tool, moves continuously or step by step along a rotating printing cylinder in the axial direction.
  • the engraving stylus which is controlled by an engraving control signal, cuts a series of depressions arranged in an engraving grid, hereinafter referred to as wells, into the outer surface of the printing cylinder.
  • the engraving control signal is formed by superimposing an engraving signal representing the tonal values between "black” and "white” with a periodic raster signal. While the periodic raster signal causes the engraving stylus to vibrate, the engraving signal controls the depths of the cups engraved in the outer surface of the printing cylinder in accordance with the tonal values to be reproduced.
  • a prerequisite for good reproduction quality is that the strand widths of the individual engraving strands are kept exactly in the axial direction of the printing cylinder.
  • the distances between the engraving stylus tips of the individual engraving elements in the axial direction of the printing cylinder must be axially shifted of the engraving elements on the engraving carriage with high accuracy ig set to the required strand widths and then the engraving carriage with the precisely spaced engraving members are moved relative to the printing cylinder such that the engraving stylus tips are positioned on the respective axial engraving start position of the engraving strands. It is not so much a question of the absolute setting of the strand widths within a permissible tolerance range, but of the fact that all strand widths on a printing cylinder exactly match within the tolerance range.
  • the conventional alignment of the engraving stylus tips of the engraving elements with the strand widths to be engraved is carried out essentially manually by an operator, who first roughly adjusts the spacing of the engraving elements corresponding to the strand widths and then the engraving stylus tips of the engraving elements with visual observation of the engraving stylus tips with the aid of a special microscope device (stylus allocation guide ) and manually operable spindle drives.
  • the object of the present invention is to improve a method for engraving printing cylinders for gravure printing, in which at least two engraving strands of predetermined strand widths lying next to one another in the axial direction, each with an associated engraving member, are engraved on a printing cylinder, and an electronic engraving machine for carrying out the method in this way that exact manual or automatic settings of the axial distances between the engraving members are no longer necessary in order to achieve good engraving quality.
  • This object is achieved with respect to the method by the features of claim 1 and with respect to the engraving machine by the features of claim 26.
  • 1 is a basic block diagram of an engraving machine for printing cylinders
  • Fig. 3 is an illustration for explaining the distance errors caused by a rough positioning of the engraving members and their electronic compensation in the engraving of the engraving strands and
  • Fig. 4 is a further illustration to explain the distance errors caused by a rough positioning of the engraving elements and their electronic compensation in the engraving of the engraving strands.
  • Fig. 1 shows a basic block diagram of an engraving machine with a pressure cylinder (1) which is driven in rotation by a cylinder drive (2).
  • the engraving elements (3) which are designed, for example, as electromagnetic engraving elements with engraving styluses as cutting tools, are located on an engraving carriage (4) on which they can be individually displaced in the axial direction of the printing cylinder (1) by manually or motor-operated spindle drives can be locked.
  • the engraving carriage (4) is moved in the axial direction of the printing cylinder (1) by a engraving carriage drive (6).
  • the engraving carriage drive (6) is designed, for example, as a precision drive with a stepper motor.
  • the stepper motor is controlled by a motor cycle sequence, the cycles of which each correspond to an increment traveled by the engraving carriage (4).
  • the respective axial position of the engraving carriage (4) can thus be determined by counting the cycles of the motor cycle sequence or the engraving carriage (4) can be shifted to a defined axial position by counting down a predetermined number of cycles.
  • Such positioning drives are known and commercially available.
  • the engraving stylus (7) of the engraving elements (3) cut a line of engraving lines into the outer surface of the rotating printing cylinder (1), while the engraving carriage (4) with the engraving elements (3) move along the printing cylinder (1) in the feed direction emotional.
  • the wells are arranged in an engraving grid, in which the intersection points of the grid lines define the engraving locations for the wells.
  • the cups are engraved on individual engraving lines which run in a circular manner in the circumferential direction around the printing cylinder (1), the engraving carriage (4) carrying out an axial feed step to the next engraving line after each engraving of the cups on one engraving line.
  • the engraving of the engraving strands (A, B) can also take place in a helix-shaped engraving line around the printing cylinder (1), the engraving carriage (4) then executing a continuous feed movement during the engraving.
  • the engraving stylus (7) of the engraving elements (3) are controlled by engraving control signals (GS).
  • the engraving control signals (GS) are formed in engraving amplifiers (9) from the superimposition of a periodic raster signal (R) with engraving signals (G) which represent the tonal values of the cells to be engraved between "black” and “white".
  • R periodic raster signal
  • G engraving signals
  • the engraving signal values (G) determine the depth of penetration of the engraving stylus (7) into the outer surface of the printing cylinder (1) in accordance with the tonal values to be engraved.
  • the engraving elements (3) also each have a scraper, which removes the material that forms during engraving, and a sliding foot, which is supported on the outer surface of the printing cylinder (1) and for a constant distance between the engraving stylus in its rest position and the outer surface of the printing cylinder (1).
  • Scraper and slide foot can be lifted off the outer surface of the printing cylinder (1) by means of a controllable lifting device, preferably in the engraving pauses, in order to avoid damage to the outer surface.
  • the frequency of the raster signal (R) together with the peripheral speed of the printing cylinder (1) and the axial feed increment of the engraving carriage (4) determine the geometry of the engraving raster with respect to the raster angle and raster width.
  • the analog engraving signal values (G) are obtained in A / D converters (10) from engraving data (GD), which are temporarily stored in engraving data memories (11) and are read from this engraving line for the engraving line and fed to the A / D converters (10) .
  • Each engraving location for a well on the printing cylinder (1) is assigned an engraving date of at least one byte, which contains the tone value to be engraved between "black” and "white”, among other things, as engraving information.
  • the engraving data (GD) required to engrave the printed pages in the respective engraving grid are obtained in the exemplary embodiment on-line during the engraving by raster conversion by means of interpolation in raster computers (12) from image data (BD) containing image and text information, which is obtained from the respective one Engraving grid independent original resolution available.
  • image data (BD) required for the interpolation of the engraving data (GD) are stored in the form of addressable image data files in image data memories (13).
  • Fig. 2 shows a section of an original grid (14) representing the original resolution with pixels (P 0 ) in the intersection of the grid lines of the original grid (14) and a corresponding section of an engraving grid (15) with engraving locations (P G ) in the intersections the grid lines of the engraving grid (15).
  • the grids (14, 15) are oriented in the circumferential direction (Y direction) of the printing cylinder (1) and in the feed direction (X direction) of the engraving carriage (4).
  • the grid network lines of the engraving grid, which run in the Y direction, form the engraving lines which run parallel to one another and whose distances from each other correspond to a feed step of the engraving carriage (4).
  • a class field (16) is defined in the original grid (14).
  • the class field (16) is divided into subfields (17) which represent interpolation classes.
  • the class field (16) has the size of a grid mesh of the original grid (14).
  • An interpolation window (18) is defined around the class field (16), each comprising as many pixels (PQ) of the original raster (14) as image data (BD) at the interpolation of the engraving date (GD) of an engraving location (P G ) should be involved.
  • a number of weighting coefficients is determined for each interpolation class of the class field (16), which corresponds to the number of pixels (PQ) within the interpolation window (18).
  • the respective distance of the partial area (17), which represents the relevant interpolation class, to the individual pixels (PQ) within the interpolation window (18) is determined and for each (PQ) within the interpolation window (18) a weighting coefficient corresponding to the distance is calculated from a two-dimensional weighting function.
  • the calculated sets of weighting coefficients for the individual interpolation classes are assigned to the corresponding subfields (17) and stored so that they can be called up.
  • the interpolation window (18) with the class field (16) is shifted over the original grid (14) until one engraving location (P G ) lies within the shifted class field (16).
  • the displacement of the interpolation window (18) is controlled by the location coordinates (x, y) of an XY coordinate system assigned to the printing cylinder (1), the Y axis of which in the circumferential direction (engraving direction) and the X axis of which in the axial direction (feed direction) of the printing cylinder ( 1) are oriented.
  • the engraving date (GD) for the current engraving location (P G ) is calculated using the set of weighting coefficients called up, by weighting the image data (BD) of the pixels (P 0 ) lying within the interpolation window (18) with the called up weighting coefficients and weighting them Image data (BD) are added to obtain the interpolated engraving date (GD) of an engraving location (P G ).
  • FIG. 1 The description of FIG. 1 is continued below.
  • Each engraving data memory (11) is organized as a removable memory with two memory areas. While the engraving data (GD) of an engraving line currently to be engraved are read out from one storage area, the engraving data (GD) of the engraving line to be subsequently engraved, which are interpolated in the raster computers (12), are written into the other storage area.
  • the image data (BD) required for the interpolation of the print pages to be engraved are obtained, for example, by dot-by-line and line-by-line, optoelectronic scanning of individual documents in a scanner and by subsequent electronic assembly of the individual documents to the printed pages.
  • Each engraving location (P G ) in the engraving grid is defined by the location coordinates (x, y) of the XY coordinate system.
  • the engraving carriage drive (6) generates the x-location coordinates in the feed direction, which define the axial positions of the engraving carriage (4) in relation to the printing cylinder (1).
  • a position sensor (19) mechanically coupled to the impression cylinder (1) generates the corresponding y-location coordinates which define the relative circumferential positions of the rotating impression cylinder (1) relative to the engraving styluses (7).
  • the location coordinates (x, y) of the engraving locations (P G ) are fed to a control unit (22) via lines (20, 21).
  • the control unit (22) controls the engraving data memories (11), the raster computers (12) and the image data memories (13) during the interpolation of the engraving data (GD) from the image data (BD) as well as the entire processes during the engraving. From the location coordinates (x, y) in the control unit (22), using the axial x location coordinates of the start engraving lines (SGL) in the two engraving strands (A, B), the respective x location coordinates of the engraving locations (P G ) on the engraving lines currently to be engraved for addressing the associated engraving data (GD). The control unit (22) also generates a write clock sequence and one Reading cycle sequence with which the engraving data (GD) is written into the engraving data memory (11) and read from it. Addresses, reading cycle sequence, writing cycle sequence and corresponding control commands are fed to the engraving data memories (11) via lines (23).
  • the location coordinates (x, y) of the engraving locations (P G ) on the engraving lines currently to be engraved in the two engraving lines (A, B) and corresponding control signals are also sent to the raster computer (12) via lines (24).
  • the engraving locations on the engraving lines to be subsequently engraved are determined in the raster computers (12) from the location coordinates (x, y) and then the engraving data (GD) for the engraving locations on the engraving lines to be subsequently engraved are interpolated from the corresponding image data (BD).
  • the image data (BD) required for interpolation are addressed in the image data memories (13) by the raster computers (12), read out from the image line memories (13) by means of reading clock sequences and fed to the raster computers (12).
  • Raster computer (12) and image data memory (13) are operatively connected via lines (25).
  • the control unit (22) also generates the raster signal (R), which is fed to the engraving amplifiers (9) via a line (26).
  • the distances between the engraving stylus tips of the engraving elements (3) on the engraving carriage (4) must be set to the strand width (SB) of the engraving strands and, if necessary, then by moving the engraving carriage (4) the engraving stylus tips of the engraving elements (3) on the axial start engraving - Lines (SGL) of the engraving strands can be positioned.
  • the engraving machine For adjusting the axial distance between the engraving stylus tips of the engraving organs (3), the engraving machine according to the invention has a position measuring device (27, 28, 29), which in the exemplary embodiment consists essentially of a measuring carriage (27) with a video camera that can be displaced in the axial direction of the printing cylinder (1) (28) and consists of an image evaluation stage (29) for evaluating the video image generated by the video camera (28).
  • the measuring carriage (27) is moved by means of a spindle (30) from a measuring carriage drive (31), which is also designed as a precision drive with a stepper motor.
  • axial reference positions are defined, the spacing of which corresponds to the required strand width (SB).
  • the axial position of the reference positions (RP) in relation to the printing cylinder (1) is arbitrary.
  • the reference positions (RP) spaced apart by the strand width (SB) coincide with the axial positions of the two start engraving lines (SGL) on the printing cylinder (1), also spaced apart by the strand width (SB), in this case, after the distance between the engraving stylus tips, there is no need to position the engraving carriage (4) on the corresponding start engraving lines (SGL).
  • a measuring mark of the video camera (28) is positioned exactly on one of the reference positions (RP) by means of the measuring carriage drive (31).
  • the predetermined x location coordinates (XREF) and corresponding control commands are transmitted from the control unit (22) via a line (32) to the test vehicle drive (31).
  • the position measuring device (27, 28, 29) by evaluating the video images of the engraving stylus tips of the engraving elements (3) recorded with the video camera (28) - or in each case another reference point in a plane oriented perpendicular to the axial direction and extending through a stylus tip - the Axial actual positions of the engraving stylus tips of the engraving elements (3) were determined, which had previously only been roughly adjusted manually or by motor to the reference positions (RP) by an operator.
  • the distance errors + ⁇ x are then measured in the image evaluation stage (29) by forming the difference between the x-location coordinates of the actual positions of the engraving stylus tips and the x-location coordinates of the associated reference positions (RP).
  • the distance errors ⁇ ⁇ x can be a multiple of the engraving line distance plus / minus a residual error.
  • the measured distance errors ⁇ ⁇ x are sent to the control unit (22) for further processing via a line (33).
  • the engraving machine has an auxiliary device, for example in the form of a light barrier (34, 35) oriented perpendicular to the axial direction, for rough or axial displacement of the engraving members (3) into the region of the reference positions (RP).
  • a light beam generator (34) and on the engraving elements (3) each have a light sensor (35) attached, which generates an optical or acoustic signal when the engraving elements (3) are manually shifted by the operator and an electrical control signal when the engraving elements (3) are shifted by motor , when the graving stylus tip of an engraving member (3) is within the permissible measuring range of the position measuring device (27, 28, 29).
  • the actual positions of the engraving stylus tips are expediently determined before the printing cylinder (1) is introduced into the engraving machine.
  • the video camera (28) is shifted on a support of the measuring carriage (27) perpendicular to the axis direction in such a way that it delivers a sharp video image of the engraving stylus tip.
  • the actual positions of the engraving stylus tips of the engraving elements (3) can also be determined, for example the axial actual positions of cups which have been test-engraved with the individual engraving elements (3) on the printing cylinder (1).
  • the video camera (28) records video images of the wells that have been engraved on a trial basis, which are evaluated in the image evaluation stage (29) to determine the actual positions and the axial distance errors ⁇ ⁇ x of the wells from the reference positions (RP).
  • the lifting devices (not shown in more detail) for the sliding foot and scraper in the scanning elements (3) are actuated by engraving release signals (S) on lines (36).
  • the method steps described by way of example for the engraving of four engraving strands with four assigned engraving members (3) naturally also apply to the engraving of any number of engraving strands with the same or different strand widths (SB).
  • a first method step [I] the engraving elements (3) involved in the engraving of the engraving strands are roughly shifted to the reference positions (RP), the distances from which correspond to the predetermined strand widths (SB) of the engraving strands, and fixed there.
  • the rough position of the engraving elements (3) caused axial distance errors ⁇ ⁇ x of the engraving stylus tips or of the trial-engraved cups compared to the reference positions (RP) by forming the difference between the x-location coordinates of the actual positions of the engraving stylus tips or the cups and the x-location coordinates of the associated reference positions (RP ) measured.
  • a distinction is made between positive distance errors and negative distance errors, whereby positive distance errors + ⁇ x result if the actual positions are in the feed direction to the right of the associated reference positions and negative distance errors - ⁇ x if the actual positions are to the left of the associated reference positions lie.
  • 3a shows in a basic representation the engraving of, for example, four engraving strands (A, B, C, D).
  • the measuring carriage (27) is first moved to the first reference position (RP A ) to measure the positive or negative axial distance errors ⁇ ⁇ x of the engraving stylus tips of the engraving elements (3) with respect to the reference positions (RP).
  • the first engraving member (3 A) assigned to the first engraving strand ( A ) is then roughly displaced until the light barrier (34, 35) of the measuring carriage (27) signals that the engraving stylus tip of the first engraving member (3 A ) is in the measuring range of the video camera ( 28) is located.
  • the axial distance error ⁇ ⁇ x A between the engraving stylus tip of the first engraving member (3 A ) and the first reference position (RP A ) is determined in the image evaluation stage (29).
  • the distance errors are exaggerated compared to the strand widths.
  • the measuring carriage (27) is then shifted by the strand width (SB) to the second reference position (RP B ) and the second engraving member (3 B ) assigned to the second engraving strand ( B ) is roughly set to the second reference position (RPß) until the light barrier (34, 35) of the measuring carriage (27) in turn signals that the engraving stylus tip of the second engraving member (3 B ) is in the measuring range of the video camera (28).
  • the distance error + ⁇ x B between the engraving stylus tip of the second engraving member (3 B ) and the second reference position (RP B ) is then measured in the image evaluation stage (29).
  • the distance errors ⁇ ⁇ x c and ⁇ ⁇ x D are determined in the same way with the other two engraving elements (3 C , 3 D ).
  • the measuring carriage (27) with the video camera (28) is then successively positioned on the reference positions (RP A , RP B ⁇ RP G , RPD) and the distance errors ⁇ ⁇ x A , ⁇ ⁇ x B , ⁇ ⁇ x c and ⁇ ⁇ x D of the engraved cells measured from the reference positions (RP A , RP B RP G> RPD).
  • 3a shows the roughly positioned engraving stylus tips of the four engraving elements (3 A , 3 B , 3 G , 3 D ) at the four reference positions (RP A , RP B ⁇ RP G , RPD), each around the specified one Strand width (SB) are spaced apart.
  • the maximum positive distance error + ⁇ x MAX is at least zero, i.e. directly to zero or a negative distance error - ⁇ x and the other distance errors ⁇ ⁇ x accordingly by forming the difference between the distance errors ⁇ ⁇ x and a correction value Correction value corrected.
  • the correction value for all distance errors is therefore equal to the maximum positive distance error + ⁇ x AX .
  • the distance errors are mathematically corrected.
  • a method step [IV] the engraving strands (A, B) are engraved with the engraving elements (3) incorrectly positioned relative to one another.
  • the distance errors - ⁇ x * caused by the rough positioning of the engraving elements (3) and corrected in method step [III] are compensated by an "electronic displacement" of the engraving strands on the printing cylinder (1) such that the engraving strands have the specified strand widths (SB) despite the spacing errors of the engraving stylus tips.
  • the electronic displacement of the engraving strands during engraving is achieved by first defining start vectors (SV) in the direction of the X axis of the XY coordinate system which correspond to the distance errors - ⁇ x * corrected in method step [III] and that the temporal Preparation and provision of the engraving control signal values (GS) relevant for the shifted engraving lines is controlled by the start vectors (SV) depending on the axial positions of the individual engraving elements (3) or the engraving carriage (4) reached by the feed movement relative to the printing cylinder (1) .
  • the engraving element (3) whose distance error has been compensated to zero begins with the engraving of the start engraving line (SGL) of the associated engraving strand directly at the actual axial position assumed by the rough positioning of the engraving organ (3).
  • the other engraving elements (3) which are still subject to distance errors - ⁇ x *, start delaying the engraving of the start engraving lines (SGL) of the corresponding engraving strands after the engraving elements (3), each starting from the axial position assumed by the rough adjustment of the engraving element (3) Position, have covered a feed path corresponding to the start vector (SV) in question.
  • the engraving element (3 D ) thus begins with the direct engraving of the starting engraving line (SGL D ) of the engraving strand (D), while the other engraving elements (3 A , 3 B , 3 C ) only after Start to cover a distance corresponding to the respective start vector (SV A , SV B , SV C ) with the engraving of the start engraving lines (SGL A , SGL B , SGL G ) of the engraving strands (A, B, C).
  • the preparation and provision of the engraving control signal values (GS) is controlled with the aid of the start vectors (SV) in such a way that the engraving control signal values (GS) relevant to the engraving of the shifted starting engraving lines (SGL) are given to the engraving members (3) at the times which the engraving stylus tips of the engraving elements (3) each have reached the axial position of the shifted starting engraving line (SGL) during the advancing movement of the engraving carriage (4).
  • the engraving data (GD) for the engraving locations (P G ) on the individual engraving lines are generated in the raster computers (12) by an interpolation calculation shifted by the relevant axial start vectors (VS).
  • the x starting points for the interpolation calculation on the X axis of the XY coordinate system are moved against the feed direction around the respective start vector (SV), starting from the x- Initial addresses of the corresponding image data files, shifted.
  • the starting point shift corresponds to a shift of the interpolation windows (18) controlled by the location coordinates (x, y) by the respective starting vectors (SV) in the raster computers (12).
  • the engraving lines do not "match" the engraving grid that is decisive for engraving with precisely positioned engraving elements (3) . Due to the interpolation shifted by the start vectors (SV), the engraving data (GD) are interpolated exactly for the engraving lines offset by the residual errors, which means that high interpolation accuracy and thus, despite the incorrectly positioned engraving elements (3), a high level of accuracy in the engraving of the engraving strands is achieved becomes.
  • the engraving elements (3) Within the distances covered by the engraving elements (3) from the actual positions to the starting engraving lines (SGL), care must be taken to ensure that no information on the printing cylinder (1), i.e. a "super white” is engraved, in which the engraving stylus tips do not touch the outer surface of the printing cylinder (1). If the image data files have "white edges" with the engraving information "super-white” and the start vectors (SV) lie within the "white edges" of the image files, the engraving data "super-white” are interpolated and sent to the engraving elements (3) as engraving control signal values (GS) ) given.
  • GS engraving control signal values
  • the engraved data (GD) or the engraved control signal values (GS), which are interpolated within the distances, which are not relevant for the engraving of the engraved strands, must be suppressed.
  • This can be done, for example, by a corresponding control of the engraving amplifier (9) or, as in the exemplary embodiment, by lifting sliding feet and scrapers by means of the lifting devices in the engraving elements (3) controlled by the engraving release signals (S) on the lines (36).
  • the lifting of sliding feet and scrapers is also recommended when engraving "super white” to protect the outer surface of the printing cylinder (1) from damage.
  • FIG. 3b shows, in explanation of the engraving control in connection with FIG. 3a in schematic form, the processes of the interpolation in the engraving of the four engraving strands (A, B, CD) as a function of the x coordinates.
  • the non-hatched pulse areas are intended to indicate that interpolation is already in progress, but the interpolated engraving data (GD) are not used.
  • the hatched pulse areas indicate that the interpolated engraving data (GD) in the Engraving control signal values (GS A , GS B , GS G , GS D ) are converted and fed to the engraving elements (3A, 3B, 3C, 3D).
  • FIG. 3c the explanation of the engraving control in connection with FIGS. 3a and 3b is dependent on the provision of the engraving control signal values (GS A , GS B , GS G , GS D ) for the engraving members (3A, 3B, 3C, 3D) represented by the x-coordinates when engraving the four engraving strands (A, B, C, D).
  • the engraving control signal values GS A , GS B , GS G , GS D
  • FIG. 3d shows the result of the electronic displacement of the engraving strands (A, B, C, D) during the engraving in order to compensate for the distance errors of the misplaced engraving elements (3). From the illustration it can be seen that all the engraving strands (A, B, C, D) have exactly the required strand widths (SB) despite the engraving organ spacing that was only set incorrectly before the engraving.
  • FIG. 4 explains the case in which the maximum distance error + ⁇ x MAX is corrected mechanically in method step [III].
  • the maximum distance error + ⁇ x MAX is set to zero by moving the engraving carriage (4) with the roughly positioned engraving elements (3) at least by the maximum distance error + ⁇ x MAX against the feed direction.
  • the engraving stylus tip of the engraving element (3) that has the maximum positive distance error + ⁇ x MAX is positioned at the associated reference position (RP).
  • the engraving stylus tips of the other engraving elements (3) then have the correspondingly corrected mechanical distance errors - ⁇ x *.
  • Fig. 4a in which the same distance errors as in Fig. 3a are based, shows the situation after moving the engraving carriage (4).
  • the shift brought the maximum positive distance error + ⁇ x D of the engraving stylus tip of the fourth engraving member (3 D ) to zero, while the distance errors ⁇ ⁇ x A , ⁇ ⁇ x B and ⁇ ⁇ x G of the engraving stylus tips of the first, second and third engraving members. (3 A , 3 B , 3 C ) were corrected by the shift to the values - ⁇ x A * , - ⁇ x B * and - ⁇ x c * .
  • FIG. 4b again shows in schematic form the explanation of the engraving control in connection with FIG. 4a, the processes of interpolation in the engraving of the four engraving strands (A, B, CD) as a function of the x coordinates.
  • FIG. 4c again shows the engraving control signal values (GS A , GS B , GS C , GS D ) for the engraving members (3A, 3B, 3C, 3D) in order to explain the engraving control in connection with FIGS. 4a and 4b Dependence on the x-coordinates for the engraving of the four strands (A, B, C, D).
  • FIG. 4d shows the result of the electronic displacement of the engraving strands (A, B, C, D) during the engraving in order to compensate for the distance errors of the misplaced engraving elements (3). From the illustration it can be seen that all the engraving strands (A, B, C, D) again have exactly the required strand widths (SB) despite the engraving organ spacing which was set incorrectly before the engraving.
  • electron beam or laser engraving elements can also be used, for example.
  • the measuring carriage (27) can also be successively shifted to the actual positions and the reference positions and the distance errors ⁇ ⁇ x directly from the spatial coordinate differences of the measuring carriage (31) in the two positions.
  • a magnetically readable scale is arranged in the axial direction, which is read and evaluated by a reading head located on the measuring carriage (27).
  • the distance errors ⁇ ⁇ x A can also be determined, for example, using an interferometric measuring method with an interferometer mounted on the measuring carriage (27).
  • the engraving data (GD) are obtained by interpolation
  • the engraving data (GD) already exist in the required engraving grid.
  • the raster computers (12) and the image data storage (13) are omitted.
  • the engraving data (GD) required for the electronic compensation of the distance errors ( ⁇ x * ) in the engraving of the engraving strands are obtained by addressing the engraving data memory (11) changed by the start vectors (VS).
  • the method according to the invention can be used both for the engraving of circular engraving lines with step-by-step feed and for the engraving of a helical engraving line with continuous feed.
  • the incorrect positioning of the garnishing elements results in distance errors in the X and Y directions, and the start vectors (VS) are made up of the respective axial distance errors as X vector components (VS X ) and a Y vector component (SV y ) determined, which results from the slope of the helix.
  • the method according to the invention is particularly suitable for engraving a large number of engraving strands on a printing cylinder. Since there is no need to fine-tune all of the engraving elements involved in the engraving on the engraving carriage, the preparation phase is advantageously shortened considerably and nevertheless a high level of engraving accuracy is achieved. In addition, the engraving accuracy is essentially independent of the skill of an operator.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gravur von Druckzylindern für den Tiefdruck in einer elektronischen Graviermaschine, bei dem mindestens zwei in Achsrichtung des Druckzylinders (1) nebeneinander liegende Gravierstränge (A, B) vorgegebener Stangbreiten (SB) mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan (3) graviert werden. Vor der Gravur wird für jedes Gravierorgan (3) eine axiale Referenzposition vorgegeben, deren axialen Abstände zueinander den vorgegebenen Strangbreiten (SB) der Gravierstränge (A, B) entsprechen. Die Gravierorgane (3) werden grob auf ihren Referenzpositionen (RP) positioniert. Danach werden die axialen Abstandsfehler zwichen den Referenzpositionen und den aufgrund der Grobpositionnierung tatsächlich eingenommenen Istpositionen der Gravierorgane (3) gemessen. Bei der Gravur werden die Gravierorgane (3) mit den durch ihre Grobpositionierung bedingten fehlerhaften Abständen zueinander am Druckzlyinder (1) entlang bewegt. Die Abstandsfehler werden durch eine verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) aud dem Druckzylinder (1) derart kompensiert, daß trotz der fehlerhaften Abstände der Gravierorgane (3) zueinander die Gravierstränge (A, B) die vorgegebenen Strangbreiten (SB) aufweisen.

Description

Verfahren zur Gravur von Druckzylindern
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft ein Verfahren zur Gravur von Druckzylindern für den Tiefdruck, bei dem auf einem Druckzylinder mindestens zwei in Achsrichtung nebeneinander liegende Gravierstränge vorgegebener Strangbreiten mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan graviert werden, sowie eine elektronische Graviermaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Bei der Gravur von Druckzylindern in einer elektronischen Graviermaschine bewegt sich ein Gravierorgan, das beispielsweise einen Gravierstichel als Schneidwerkzeug aufweist, in axialer Richtung kontinuierlich oder schrittweise an einem rotierenden Druckzylinder entlang. Der von einem Graviersteuersignal gesteuerte Gravierstichel schneidet eine Folge von in einem Gravurraster angeordneten Ver- tiefungen, im folgenden Näpfchen genannt, in die Mantelfläche des Druckzylinders. Das Graviersteuersignal wird aus der Überlagerung eines die Tonwerte zwischen "Schwarz" und "Weiß" repräsentierenden Graviersignals mit einem periodischen Rastersignal gebildet. Während das periodische Rastersignal eine vibrierende Hubbewegung des Gravierstichels bewirkt, steuert das Graviersignal ent- sprechend den wiederzugebenden Tonwerten die Tiefen der in die Mantelfläche des Druckzylinders gravierten Näpfchen.
Für den Magazindruck müssen oft auf einem Druckzylinder bzw. auf den Druckzylindern eines Farbsatzes, die nacheinander in einer Graviermaschine oder aber gleichzeitig in mehreren Graviermaschinen graviert werden, eine Vielzahl axial nebeneinander liegender, streifenförmige Zylinderbereiche, Gravierstränge genannt, mit jeweils einem Gravierorgan gleichzeitig graviert werden. In den einzelnen Graviersträngen werden beispielsweise die verschiedenen Druckseiten eines Druckauftrages graviert. Die den einzelnen Graviersträngen zugeordneten Gravierorga- ne sind auf einem gemeinsamen Gravierwagen montiert, der sich bei der Gravur in Achsrichtung an dem Druckzylinder entlang bewegt.
Voraussetzung für eine gute Reproduktionsqualität ist das passergenaue Einhalten der Strangbreiten der einzelnen Gravierstränge in Achsrichtung des Druckzylin- ders. Um eine passergenaue Gravur der Gravierstränge zu erreichen, müssen nach dem herkömmlichen Verfahren die Abstände zwischen den Gravierstichelspitzen der einzelnen Gravierorgane in Achsrichtung des Druckzylinders durch axiales Verschieben der Gravierorgane auf dem Gravierwagen mit hoher Genau- igkeit auf die geforderten Strangbreiten eingestellt und dann der Gravierwagen mit den genau beabstandeten Gravierorganen relativ zum Druckzylinder derart verschoben werden, daß die Gravierstichelspitzen auf den jeweiligen axialen Gravur- Startposition der Gravierstränge positioniert sind. Dabei kommt es nicht so sehr auf die absolute Einstellung der Strangbreiten in einem zulässigen Toleranzbereich an, sondern darauf, daß alle Strangbreiten auf einem Druckzylinder innerhalb des Toleranzbereiches genau übereinstimmen.
Das herkömmliche Ausrichten der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane auf die zu gravierenden Strangbreiten erfolgt im wesentlichen manuell durch einen Bediener, indem dieser die den Strangbreiten entsprechenden Abstände der Gravierorgane zunächst grob einstellt und dann die Gravierstichelspitzen der Gravierorgane unter visueller Beobachtung der Gravierstichelspitzen mit Hilfe einer speziellen Mikroskopeinrichtung (Stichelzuordnungslehre) und von Hand betätigbarer Spindel- antriebe fein positioniert.
Diese manuelle Vorgehensweise ist zeitraubend, insbesondere dann, wenn eine große Anzahl von Graviersträngen zu gravieren und somit eine große Anzahl von Gravierorganen zu positionieren ist. Außerdem hängt die Justiergenauigkeit im wesentlichen von der Sorgfalt des Bedieners ab.
Aus der WO-OS 95/31332 ist bereits eine Einrichtung zum automatischen axialen Positionieren einer Vielzahl von Gravierorganen bei der Gravur von Druckzylindern mit Hilfe von motorischen Antrieben für die einzelnen, auf einem Gravierwagen angeordneten Gravierorgane und einer Sensorüberwachung für die automatischen Bewegungsabläufe bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Gravur von Druckzylindern für den Tiefdruck, bei dem auf einem Druckzylinder mindestens zwei in Achsrichtung nebeneinander liegende Gravierstränge vorgegebener Strangbreiten mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan graviert werden, sowie eine elektronische Graviermaschine zur Durchführung des Verfahrens derart zu verbessern, daß genaue manuelle oder automatische Einstellungen der axialen Abstände der Gravierorgane zueinander nicht mehr erforderlich sind, um eine gute Gravierqua- lität zu erreichen. Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Graviermaschine durch die Merkmale des Anspruchs 26 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Graviermaschine für Druckzylinder,
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Interpolation,
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der durch eine Grobpositionierung der Gravierorgane entstandenen Abstandsfehler und deren elektronische Kompensation bei der Gravur der Gravierstränge und
Fig. 4 eine weitere Darstellung zur Erläuterung der durch eine Grobpositionierung der Gravierorgane entstandenen Abstandsfehler und deren elektronische Kompensation bei der Gravur der Gravierstränge.
Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Graviermaschine mit einem Druckzylinder (1 ), der von einem Zylinderantrieb (2) rotatorisch angetrieben wird.
( ) D Diiee GGrraavviieerrmmaasscchhiinnee iisstt bbeeiissppiieellsswweeiissee ein HelioKlischograph der Firma Hell Gravüre Systems GmbH, Kiel, DE.
Auf dem Druckzylinder (1 ) sollen mehrere in Achsrichtung des Druckzylinders (1 ) nebeneinander liegende Gravierstränge, im Ausführungsbeispiel zwei Gravierstränge (A, B) mit übereinstimmenden axialen Strangbreiten (SB), mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan (3) graviert werden. Start-Gravierlinien (SGL) definieren jeweils den axialen Gravierbeginn der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1 ). Die Gravierorgane (3), die beispielsweise als elektromagnetische Gravierorgane mit Graviersticheln als Schneidwerkzeuge ausgebildet sind, befinden sich auf einem Gravierwagen (4), auf dem sie durch manuell oder motorisch betätigbare Spindelantriebe in Achsrichtung des Druckzylinders (1 ) einzeln verschiebbar und arretierbar sind. Zur axialen Positionierung des Gravierwagens (4) relativ zum Druckzylinder (1 ) und zum Vorschub des Gravierwagens (4) in Achsrichtung während der Gravur wird dieser über eine Spindel (5) von einen Gravierwagenantrieb (6) in Achsrichtung des Druckzylinders (1 ) bewegt.
Der Gravierwagenantrieb (6) ist beispielsweise als Präzisionsantrieb mit einem Schrittmotor ausgebildet. Der Schrittmotor wird durch eine Motortaktfolge angesteuert, deren Takte jeweils einem zurückgelegten Weginkrement des Gravierwagens (4) entsprechen. Somit kann durch Zählen der Takte der Motortaktfolge die jeweilige axiale Position des Gravierwagens (4) festgestellt bzw. der Gravierwagen (4) durch Rückwärtszählen einer vorgegebenen Anzahl von Takten auf eine definierte axiale Position verschoben werden. Derartige Positionierungsantriebe sind bekannt und im Handel erhältlich.
Die Gravierstichel (7) der Gravierorgane (3) schneiden Gravierlinie für Gravierlinie eine Folge von Näpfchen in die Mantelfläche des rotierenden Druckzylinders (1 ), während sich der Gravierwagen (4) mit den Gravierorganen (3) in Vorschubrichtung an dem Druckzylinder (1 ) entlang bewegt. Die Näpfchen sind in einem Gravurraster angeordnet, in dem die Schnittpunkte der Rasternetziinien die Gra- vierorte der für die Näpfchen definieren.
Die Gravur der Näpfchen erfolgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf einzelnen, kreisförmig in Umfangsrichtung um den Druckzylinder (1 ) verlaufenden Gravierlinien, wobei der Gravierwagen (4) jeweils nach der Gravur der Näpfchen auf einer Gravierlinie einen axialen Vorschubschritt zur nächsten Gravierlinie ausführt.
Ein derartiges Gravierverfahren ist beispielsweise in der US-PS 4,013,829 beschrieben. Alternativ kann die Gravur der Gravierstränge (A, B) auch in einer he- lixförmig um den Druckzylinder (1 ) verlaufenden Gravierlinie erfolgen, wobei der Gravierwagen (4) dann während der Gravur eine kontinuierliche Vorschubbewegung ausführt.
Die Gravierstichel (7) der Gravierorgane (3) werden durch Graviersteuersignale (GS) gesteuert. Die Graviersteuersignale (GS) werden in Gravierverstärkern (9) aus der Überlagerung eines periodischen Rastersignals (R) mit Graviersignalen (G) gebildet, welche die Tonwerte der zu gravierenden Näpfchen zwischen "Schwarz" und "Weiß" repräsentieren. Während das periodische Rastersignal (R) eine vibrierende Hubbewegung der Gravierstichel (7) zur Erzeugung des Gravurrasters bewirkt, bestimmen die Graviersignalwerte (G) entsprechend den zu gravierenden Tonwerten die jeweilige Eindringtiefe der Gravierstichel (7) in die Mantelfläche des Druckzylinders (1 ). Die Gravierorgane (3) weisen außerdem jeweils einen Schaber, der das sich beim Gravieren bildende Material entfernt, und einen Gleitfuß auf, welcher sich auf der Mantelfläche des Druckzylinders (1 ) abstützt und für einen konstanten Abstand zwischen dem Gravierstichel in seiner Ruhelage und der Mantelfläche des Druckzylinders (1 ) sorgt. Schaber und Gleitfuß können, vorzugsweise in den Gravierpausen, mittels einer steuerbaren Abhebevorrichtung von der Mantelfläche des Druckzylinders (1 ) abgehoben werden, um Beschädigungen der Mantelfläche zu vermeiden.
Die Frequenz des Rastersignals (R) zusammen mit der Umfangsgeschwindigkeit des Druckzylinders (1 ) und der axialen Vorschubschrittweite des Gravierwagens (4) legen die Geometrie des Gravurrasters bezüglich Rasterwinkel und Rasterweite fest.
Die analogen Graviersignalwerte (G) werden in A/D-Wandlem (10) aus Gravurdaten (GD) gewonnen, die in Gravurdatenspeichern (11 ) zwischengespeichert sind und aus diesen Gravierlinie für Gravierlinie ausgelesen und den A/D-Wandlern (10) zugeführt werden. Dabei ist jedem Gravierort für ein Näpfchen auf dem Druckzylinder (1 ) ein Gravurdatum von mindestens einem Byte zugeordnet, welches unter anderem als Gravierinformation den zu gravierenden Tonwert zwischen "Schwarz" und "Weiß" enthält.
Die zur Gravur der Druckseiten in dem jeweiligen Gravurraster benötigten Gravurdaten (GD) werden im Ausführungsbeispiel on-line während der Gravur durch eine Rasterumrechnung mittels Interpolation in Rasterrechnern (12) aus Bild- und Textinformation enthaltenen Bilddaten (BD) gewonnen, die in einer vom jeweiligen Gravurraster unabhängigen Originalauflösung vorliegen. Die zur Interpolation der Gravurdaten (GD) benötigten Bilddaten (BD) sind in Form von adressierbaren Bilddatendateien in Bilddatenspeichern (13) abgelegt.
Die Erzeugung der Gravurdaten (GD) für die einzelnen Gravierorte des Gravurra- sters aus den in der Originalauflösung vorliegenden Bilddaten (BD) durch eine Interpolationsrechnung erfolgt in vorteilhafter Weise nach der DE-PS 43 35 214. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einem die Originalauflösung repräsentierenden Originalraster (14) mit Bildpunkten (P0) in den Schnittpunkten der Rasternetzlinien des Originalrasters (14) und einen entsprechenden Ausschnitt aus einem Gravurraster (15) mit Gravierorten (PG ) in den Schnittpunkten der Rasternetzlinien des Gravurrasters (15). Die Raster (14, 15) sind in Umfangsrichtung (Y-Richtung) des Druckzylinders (1 ) und in Vorschubrichtung (X-Richtung) des Gravierwagens (4) orientiert. Die in Y-Richtung verlaufenden Rasternetzlinien des Gravurrasters bilden die parallel zueinander verlaufenden Gravierlinien, deren Abstände voneinander jeweils einem Vorschubschritt des Gravierwagens (4) entsprechen.
In dem Originalraster (14) ist ein Klassenfeld (16) festgelegt. Das Klassenfeld (16) ist in Teilfelder (17) unterteilt, die Interpolationsklassen darstellen. Das Klassenfeld (16) hat die Größe einer Rastermasche des Originalrasters (14). Um das Klassenfeld (16) ist ein Interpolationsfenster (18) festgelegt, das jeweils so viele Bild- punkte (PQ) des Originalrasters (14) umfaßt, wie Bilddaten (BD) an der Interpolation des Gravurdatums (GD) eines Gravierortes (PG) beteiligt werden sollen. Für jede Interpolationsklasse des Klassenfeldes (16) wird eine Anzahl von Gewich- tungskoeffizienten ermittelt, die der Anzahl von Bildpunkten (PQ) innerhalb des Interpolationsfensters (18) entspricht. Dazu wird der jeweilige Abstand der Teilflä- ehe (17), welche die betreffende Interpolationsklasse darstellt, zu den einzelnen Bildpunkten (PQ) innerhalb des Interpolationsfensters (18) festgestellt und für jeden (PQ) innerhalb des Interpolationsfensters (18) ein dem Abstand entsprechender Gewichtungskoeffizient aus einer zweidimensionalen Gewichtungsfunktion berechnet wird. Die berechneten Sätze von Gewichtungskoeffizienten für die einzelnen Interpolationsklassen sind den entsprechenden Teilfeldern (17) zugeordnet und abrufbar gespeichert.
Bei der on-line Interpolation der Gravurdaten (GD) wird das Interpolationsfenster (18) mit dem Klassenfeld (16) über das Originalraster (14) verschoben, bis jeweils ein Gravurort (PG) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt. Die Verschiebung des Interpolationsfensters (18) wird durch die Ortskoordinaten (x, y) eines dem Druckzylinder (1 ) zugeordneten XY-Koordinatensystems gesteuert, dessen Y-Achse in Umfangsrichtung (Gravierrichtung) und dessen X-Achse in Achsrichtung (Vorschubrichtung) des Druckzylinders (1 ) orientiert sind. Wenn ein Gravurort (PG) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt, wird dasjenige Teilfeld (17) festgestellt, in das der betreffende Gravierort (PG) fällt, sowie der Satz von Gewichtungskoeffizienten derjenigen Interpolationsklasse aufgerufen, die dem festgestellten Teilfeld (17) zugeordnet ist. Abschließend wird dann das Gravurdatum (GD) für den aktuellen Gravierort (PG) mittels des aufgerufenen Satzes von Gewichtungskoeffizienten berechnet, indem jeweils die Bilddaten (BD) der innerhalb des Interpolationsfensters (18) liegenden Bildpunkte (P0) mit den aufgerufenen Gewichtungskoeffizienten gewichtet und die gewichteten Bilddaten (BD) addiert werden, um das interpolierte Gravurdatum (GD) eines Gravurortes (PG) zu erhalten.
Nachfolgend wird die Beschreibung der Fig. 1 fortgesetzt.
Jeder Gravurdatenspeicher (11 ) ist als Wechselspeicher mit zwei Speicherbereichen organisiert. Während aus dem einen Speicherbereich die Gravurdaten (GD) einer aktuell zu gravierenden Gravierlinie ausgelesen werden, werden in den anderen Speicherbereich die in den Rasterrechnern (12) interpolierten Gravurdaten (GD) der nachfolgend zu gravierenden Gravierlinie eingeschrieben.
Die zur Interpolation benötigten Bilddaten (BD) der zu gravierenden Druckseiten werden beispielsweise durch punkt- und zeilenweise, optoelektronische Abtastung von Einzelvorlagen in einem Scanner und durch anschließende elektronische Montage der Einzelvorlagen zu den Druckseiten gewonnen.
Jeder Gravierort (PG) in dem Gravurraster ist durch die Ortskoordinaten (x, y) des XY-Koordinatensystems definiert. Der Gravierwagenantrieb (6) erzeugt die x-Orts- koordinaten in Vorschubrichtung, welche die axialen Positionen des Gravierwagens (4) in bezug auf den Druckzylinder (1 ) definieren. Ein mit dem Druckzylinder (1 ) mechanisch gekoppelter Positionsgeber (19) erzeugt die entsprechende y- Orts-koordinaten, welche die relativen Umfangspositionen des rotierenden Druckzylinders (1 ) gegenüber den Graviersticheln (7) definieren. Die Ortskoordinaten (x, y) der Gravierorte (PG) werden über Leitungen (20, 21 ) einem Steuerwerk (22) zugeführt.
Das Steuerwerk (22) steuert die Gravurdatenspeicher (11 ), die Rasterrechner (12) und die Bilddatenspeicher (13) bei der Interpolation der Gravurdaten (GD) aus den Bilddaten (BD) sowie die gesamten Abläufe bei der Gravur. Aus den Ortskoordinaten (x, y) werden in dem Steuerwerk (22) mit Hilfe der axia- len x-Ortskoordinaten der Start-Gravierlinien (SGL) in den zwei Graviersträngen (A, B) die jeweiligen x-Ortskoordinaten der Gravierorte (PG) auf den aktuell zu gravierenden Gravierlinien zur Adressierung der zugehörigen Gravurdaten (GD) berechnet. Das Steuerwerk (22) erzeugt außerdem eine Schreibtaktfolge und eine Lesetaktfolge, mit denen die Gravurdaten (GD) in die Gravurdatenspeicher (11 ) eingeschrieben und aus diesen ausgelesen werden. Adressen, Lesetaktfolge, Schreibtaktfolge und entsprechende Steuerbefehle werden den Gravurdatenspeichern (11 ) über Leitungen (23) zugeführt.
Die Ortskoordinaten (x, y) der Gravierorte (PG) auf den aktuell zu gravierenden Gravierlinien in den zwei Graviersträngen (A, B) und entsprechende Steuersignale werden außerdem über Leitungen (24) an die Rasterrechner (12) gegeben. Aus den Ortskoordinaten (x, y) werden in den Rasterrechnern (12) die Gravierorte auf den nachfolgend zu gravierenden Gravierlinien ermittelt und dann die Gravurdaten (GD) für die Gravierorte auf den nachfolgend zu gravierenden Gravierlinien aus den entsprechenden Bilddaten (BD) interpoliert.
Die zur Interpolation benötigten Bilddaten (BD) werden in den Bilddatenspeichern (13) von den Rasterrechnern (12) aus adressiert, mittels Lesetaktfolgen aus den Bildlinienspeichern (13) ausgelesen und den Rasterrechnern (12) zugeführt. Rasterrechner (12) und Bilddatenspeicher (13) stehen über Leitungen (25) in Wirkverbindung.
Das Steuerwerk (22) erzeugt außerdem das Rastersignal (R), das den Gravierverstärkern (9) über eine Leitung (26) zugeführt wird.
Vor Gravurbeginn müssen die Abstände der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) auf dem Gravierwagen (4) auf die Strangbreite (SB) der Gravierstränge eingestellt und gegebenenfalls anschließend durch Verschieben des Gravierwagens (4) die Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) auf den axialen Start- Gravier-Iinien (SGL) der Gravierstränge positioniert werden.
Zur axialen Abstandseinstellung zwischen den Gravierstichelspitzen der Gra- vierorgane (3) weist die Graviermaschine erfindungsgemäß eine Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) auf, die im Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus einem in Achsrichtung des Druckzylinders (1 ) verschiebbaren Meßwagen (27) mit einer Videokamera (28) und aus einer Bildauswertestufe (29) zur Auswertung des von der Videokamera (28) erzeugten Videobildes besteht. Der Meßwagen (27) wird mittels einer Spindel (30) von einem Meßwagenantrieb (31 ) bewegt, der ebenfalls als Präzisionsantrieb mit einem Schrittmotor ausgebildet ist. Zur Vorbereitung der Abstandseinstellung der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) auf dem Gravierwagen (4) werden axiale Referenzpositionen (RP) definiert, deren Abstand zueinander jeweils der geforderten Strangbreite (SB) entspricht. Die axiale Lage der Referenzpositionen (RP) in bezug auf den Druck- zylinder (1 ) ist prinzipiell beliebig. Es erweist sich aber als zweckmäßig, wenn die um die Strangbreite (SB) voneinander beabstandeten Referenzpositionen (RP) mit den axialen Positionen der ebenfalls um die Strangbreite (SB) voneinander beabstandeten zwei Start-Gravierlinien (SGL) auf dem Druckzylinder (1 ) zusammenfallen, da sich in diesem Fall nach der Abstandseinstellung der Gravier- stichelspit- zen eine Positionierung des Gravierwagens (4) auf die entsprechenden Start- Gravierlinien (SGL) erübrigt.
Durch Vorgabe der x-Ortskoordinaten (XREF) der Referenzpositionen (RP) wird eine Meßmarke der Videokamera (28) mittels des Meßwagenantriebs (31 ) genau auf eine der Referenzpositionen (RP) positioniert. Die vorgegebenen x-Ortsko- ordinaten (XREF) uncl entsprechende Steuerbefehle werden von dem Steuerwerk (22) über eine Leitung (32) an den Meßwagenantrieb (31 ) übermittelt.
Mit der Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) werden durch Auswertung der mit der Videokamera (28) aufgenommenen Videobilder der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) - oder jeweils eines anderen Bezugspunktes in einer senkrecht zur Achsrichtung orientierten und durch eine Stichelspitze verlaufenden Ebene - nacheinander die axialen Istpositionen der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) festgestellt, die zuvor von einem Bediener manuell oder motorisch nur grob auf die Referenzpositionen (RP) eingestellt wurden.
Anschließend werden dann in der Bildauswertestufe (29) die Abstandsfehler + Δx durch Differenzbildung zwischen den x-Ortskoordinaten der Istpositionen der Gravierstichelspitzen und den x-Ortskoordinaten der zugehörigen Referenz-Posi- tionen (RP) ausgemessen. Die Abstandsfehler ± Δx können ein Vielfaches des Gravierlinienabstandes plus/minus einem Restfehler betragen. Die gemessenen Abstandsfehler ± Δx gelangen über eine Leitung (33) zur Weiterverarbeitung an das Steuerwerk (22).
Zur manuell oder motorisch durchgeführten groben axialen Verschiebung der Gravierorgane (3) in den Bereich der Referenzpositionen (RP) weist die Graviermaschine eine Hilfseinrichtung, beispielsweise in Form einer senkrecht zur Achsrichtung ausgerichteten Lichtschranke (34, 35), auf. Dazu ist an dem Meßwagen (27) ein Lichtstrahlerzeuger (34) und an den Gravierorganen (3) jeweils ein Lichtsensor (35) angebracht, der bei manueller Verschiebung der Gravierorgane (3) durch den Bediener ein optisches oder akustisches Signal und bei motorischer Verschiebung der Gravierorgane (3) ein elektrisches Steuersignal erzeugt, wenn sich die Gra- vierstichelspitze eines Gravierorgans (3) innerhalb des zulässigen Meßbereichs der Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) befindet.
Die Ermittlung der Istpositionen der Gravierstichelspitzen erfolgt in zweckmäßiger Weise bevor der Druckzylinder (1 ) in die Graviermaschine eingebracht wird. Die Videokamera (28) wird dabei jeweils auf einem Support des Meßwagens (27) senkrecht zur Achsrichtung derart verschoben, daß diese ein scharfes Videobild der Gravierstichelspitze liefert.
Wie bereits erwähnt, können anstelle der Istpositionen der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) auch die Istpositionen anderer Bezugspunkte ermittelt werden, beispielsweise die axialen Istpositionenen von mit den einzelnen Gravierorganen (3) auf dem Druckzylinder (1 ) probeweise gravierten Näpfchen. In diesem Fall nimmt die Videokamera (28) Videobilder der probeweise gravierten Näpfchen auf, die in der Bildauswertestufe (29) zur Ermittlung der Istpositionen und die axialen Abstandsfehler ± Δx der Näpfchen von den Referenzpositionen (RP) entsprechend ausgewertet wird.
Die nicht näher dargestellten Abhebevorrichtungen für Gleitfuß und Schaber in den Abtastorganen (3) werden durch Gravurfreigabesignale (S) auf Leitungen (36) be- tätigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gravur von Graviersträngen auf einem Druckzylinder wird nachfolgend anhand der Verfahrensschritte [I] bis [IV] und den Darstellungen in Fig. 3 und Fig. 4 näher erläutert.
Die beispielhaft für die Gravur von vier Graviersträngen mit vier zugeordneten Gravierorganen (3) beschriebenen Verfahrensschritte gelten selbstverständlich auch für die Gravur einer beliebigen Anzahl von Gravursträngen mit gleichen oder unterschiedlichen Strangbreiten (SB). In einem ersten Verfahrensschritt [I] werden die an der Gravur der Gravierstränge beteiligten Gravierorgane (3) grob auf die Referenzpositionen (RP), deren Abstände voneinander den vorgegebenen Strangbreiten (SB) der Gravierstränge entsprechen, verschoben und dort fixiert. Danach werden die durch die grobe Positio- nierung der Gravierorgane (3) verursachten axialen Abstandsfehler ± Δx der Gravierstichelspitzen oder der probeweise gravierten Näpfchen gegenüber den Referenzpositionen (RP) durch Differenzbildung zwischen den x-Ortskoordinaten der Istpositionen der Gravierstichelspitzen oder der Näpfchen und den x-Ortsko- ordinaten der zugehörigen Referenzpositionen (RP) ausgemessen. Bei der Ausmessung der Abstandsfehler ± Δx wird zwischen positiven Abstandsfehlern und negativen Abstandsfehlern unterschieden, wobei sich positive Abstandsfehler +Δx ergeben, wenn die Istpositionen in Vorschubrichtung gesehen rechts von den zugehörigen Referenzpositionen liegen und negative Abstandsfehler -Δx, wenn die Istpositionen links von den zugehörigen Referenzpositionen liegen.
Fig. 3a zeigt in einer prinzipiellen Darstellung die Gravur von z.B. vier Graviersträngen (A, B, C, D). In diesem Fall wird der Meßwagen (27) zum Ausmessen der positiven oder negativen axialen Abstandsfehler ± Δx der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) gegenüber den Referenzpositionen (RP) zunächst auf der ersten Referenzposition (RPA) gefahren. Das dem ersten Gravierstrang (A) zugeordnete erste Gravierorgan (3A) wird dann grob verschoben, bis die Lichtschranke (34, 35) des Meßwagens (27) signalisiert, daß sich die Gravierstichelspitze des ersten Gravierorgans (3A) im Meßbereich der Videokamera (28) befindet. Dann wird in der Bildauswertestufe (29) der axiale Abstandsfehler ± ΔxA zwischen der Gravierstichelspitze des ersten Gravierorgans (3A) und der ersten Referenzposition (RPA) festgestellt. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Abstandsfehler übertrieben groß gegenüber den Strangbreiten dargestellt.
Anschließend wird der Meßwagen (27) um die Strangbreite (SB) auf die zweite Referenzposition (RPB) verschoben und das dem zweiten Gravierstrang (B) zugeordnete zweite Gravierorgan (3B) grob auf die zweite Referenzposition (RPß) eingestellt, bis die Lichtschranke (34, 35) des Meßwagens (27) wiederum signalisiert, daß sich die Gravierstichelspitze des zweiten Gravierorgans (3B) im Meßbereich der Videokamera (28) befindet. Dann wird in der Bildauswertestufe (29) der Abstandsfehler + ΔxB zwischen der Gravierstichelspitze des zweiten Gravierorgans (3B) und der zweiten Referenzposition (RPB) ausgemessen. In der gleichen Weise wird mit den anderen beiden Gravierorganen (3C, 3D) verfahrenem die Abstandsfehler ± Δxc und ± ΔxD zu ermitteln. Zum Ausmessen der positiven oder negativen axialen Abstandsfehler ± Δx zwischen den mit den Gravierorganen (3A, 3B 3C 3D) probeweise gravierten Näpfchen und den Referenzpositionen (RPA, R ß, RPc> R^D) werden in zweckmäßiger Weise zunächst alle Gravierorgane (3A, 3B,3C, 3D) grob auf den Referenz- positionen (RPA, RPß, RPc> R D) positioniert und dann mit jedem Gravierorgan (3A, 3B,3C, 3D) mindetsens ein Näpfchen auf dem Druckzylinder (1 ) graviert. Nach der probeweisen Gravur der Näpfchen wird dann der Meßwagen (27) mit der Videokamera (28) nacheinander auf den Referenzpositionen (RPA, RPBι RPG, RPD) positioniert und die Abstandsfehler ± ΔxA, ± ΔxB, ± Δxc und ± ΔxD der gravierten Näpfchen von den Referenzpositionen (RPA, RPB RPG> RPD) ausgemessen.
In der Fig. 3a sind die grob positionierten Gravierstichelspitzen der vier Gravierorgane (3A, 3B, 3G, 3D) auf den vier Referenzpositionen (RPA, RPBι RPG, RPD) dar- gestellt, die jeweils um die vorgegebe Strangbreite (SB) voneinander beabstandet sind.
In dem in Fig. 3a dargestellten Beispiel ergeben sich für die Gravierstichelspitzen des ersten und zweiten Gravierorgans (3A,3B) negative Abstandsfehler -ΔxA und - ΔxB zu der ersten bzw. zweiten Referenzposition (RPA] RPB), da die IST-Positi- onen der Gravierstichelspitzen, in Vorschubrichtung gesehen, links der ersten bzw. zweiten Referenzposition (RPAι RPB) liegen. Für die Gravierstichelspitzen des dritten und vierten Gravierorgans (3G, 3D) ergeben sich dagegen positive Abstandsfehler +ΔxG und +ΔxD zu der dritten bzw. vierten Referenzposition (RPG, RPD), da die Istpositionen der Gravierstichelspitzen rechts der dritten bzw. vierten Referenzposition (RPG RPD) liegen.
Der fehlerhafte Istabstand zwischen den Gravierstichelspitzen des ersten und zweiten Gravierorgans (3A, 3B) ist somit DAB = SB + ΔxA - ΔxB , der fehlerhafte Istabstand zwischen den Gravierstichelspitzen des zweiten und dritten Gravierorgans (3B, 3D) ist DBC = SB + ΔxB + ΔxG und der fehlerhafte Istabstand zwischen den Gravierstichelspitzen des dritten und vierten Gravierorgans (3C, 3D) ist DGD = SB - ΔxG + ΔxD.
In einem Verfahrensschritt [II] wird zunächst festgestellt, ob im Verfahrensschritt [I] positive Abstandsfehler + Δx gemessen wurden. Ist das nicht der Fall, wird mit dem Verfahrenschritt [IV] fortgefahren. Wurden dagegen positive Abstandsfehler + Δx gemessen, wird zunächst der maximale positive Abstandsfehler + ΔxMAX ermittelt. In Fig. 3a hat beispielsweise die Gravierstichelspitze des vierten Gravierorgans (3D) den maximalen positiven Abstandsfehler + ΔxD = ΔXMAX. In einem Verfahrensschritt [IM] werden die gemessenen Abstandsfehler ± Δx rechnerisch (Fig. 3) oder mechanisch (Fig. 4) korrigiert, um sicherzustellen, daß keine Gravierinformation bei der Gravur der Gravierstränge verlorengeht.
Bei der rechnerischen Korrektur der Abstandsfehler gemäß Fig. 3 wird durch Differenzbildung zwischen den Abstandsfehlern ± Δx und einem Korrekturwert der maximale positive Abstandsfehler + ΔxMAX mindestens auf Null, d.h. direkt auf Null oder einen negativen Abstandsfehler - Δx und die anderen Abstandsfehler ± Δx entsprechend dem Korrekturwert korrigiert. Bei der Korrektur des maximalen posi- tiven Abstandsfehlers + ΔxMAX auf Null ist der Korrekturwert für alle Abstandsfehler somit gleich dem maximalen positiven Abstandsfehler + Δx AX.
In dem in Fig. 3a gezeigten Beispiel erfolgt eine rechnerische Korrektur der Abstandsfehler. In diesem Fall wird somit der maximale positive Abstandsfehler + ΔxD der Gravierstichelspitze des vierten Gravierorgans (3D) gemäß der Gleichung ΔxD * = ΔxD - ΔxMax = 0 auf Null gesetzt und die Abstandsfehler ± ΔxA, ± ΔxB und ± ΔxG der Gravierstichelspitzen des ersten, zweiten und dritten Gravierorgans .(3A, 3B, 3G) gemäß der Gleichungen ΔxA * = ΔxA - ΔxMAX, der Gleichung ΔxB* = ΔxB - ΔxMAX und der Gleichung ΔxG* = ΔxG- ΔxMAX korrigiert
In einem Verfahrensschritt [IV] erfolgt die Gravur der Gravierstränge (A, B) mit den fehlerhaft zueinander positionierten Gravierorganen (3). Während der Gravur der Gravierstränge (A, B) werden die durch die Grobpositionierung der Gravierorgane (3) verursachten und im Verfahrensschritt [III] korrigierten Abstandsfehler -Δx* durch eine "elektronische Verschiebung" der Gravierstränge auf dem Druckzylinder (1 ) derart kompensiert, daß die Gravierstränge trotz der Abstandsfehler der Gravierstichelspitzen die vorgegebenen Strangbreiten (SB) aufweisen.
Die elektronische Verschiebung der Gravierstränge während der Gravur wird da- durch erreicht, daß zunächst Startvektoren (SV) in Richtung der X-Achse des XY-Koordinatensystems definiert werden, die den im Verfahrensschritt [III] korrigierten Abstandsfehlern -Δx* entsprechen und daß die zeitliche Aufbereitung und Bereitstellung der für die verschobenen Gravierlinien relevanten Graviersteuersignalwerte (GS) durch die Startvektoren (SV) in Abhängigkeit von den durch die Vorschubbewegung ereichten axialen Positionen der einzelnen Gravierorgane (3) bzw. des Gravierwagens (4) relativ zum Druckzylinder (1 ) gesteuert wird. Bei Gravurstart beginnt dasjenige Gravierorgan (3), dessen Abstandsfehler zu Null kompensiert worden ist, mit der Gravur der Start-Gravierlinie (SGL) des zugehörigen Gravierstranges unmittelbar an der durch die Grobpositionierung des Gra- vierorgas (3) eingenommenen axialen Istposition. Die anderen noch mit Abstandsfehlern -Δx* behafteten Gravierorgane (3) beginnen verzögert mit der Gravur der Start-Gravierlinien (SGL) der entsprechenden Gravierstränge, nachdem die Gravierorgane (3), jeweils ausgehend von der durch die Grobeinstellung des Gravierorgans (3) eingenommenen axialen Position, einen dem betreffenden Startvektor (SV) entsprechenden Vorschubweg zurückgelegt haben.
In dem in Fig. 3a dargestellten Beispiel beginnt somit das Gravierorgan (3D) mit der unmittelbaren Gravur der Start-Gravierlinie (SGLD) des Gravierstranges (D), während die anderen Gravierorgane (3A, 3B, 3C) erst nach Zurücklegen einer dem jeweiligen Startvektor (SVA, SVB, SVC) entsprechenden Wegstrecke mit der Gra- vur der Start-Gravierlinien (SGLA, SGLB, SGLG) der Gravierstränge (A, B, C) beginnen.
Mit Hilfe der Startvektoren (SV) wird die Aufbereitung und Bereitstellung der Graviersteuersignalwerte (GS) derart gesteuert, daß die zur Gravur der verschobenen Start-Gravierlinien (SGL) relevanten Graviersteuersignalwerte (GS) zu den Zeitpunkten an die Gravierorgane (3) gegeben werden, zu denen die Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) bei der Vorschubbewegung des Gravierwagens (4) jeweils die axiale Position der verschobenen Start-Gravierlinie (SGL) erreicht haben.
Die Gravurdaten (GD) für die Gravierorte (PG) auf den einzelnen Gravierlinien werden im Ausführungsbeispiel durch eine um die betreffenden axialen Startvektoren (VS) verschobene Interpolationsrechnung in den Rasterrechnern (12) erzeugt. Zur Durchführung der um die Startvektoren (VS) verschobenen Interpolationsrech- nung werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel die x-Startpunkte für die Interpolationsrechnung auf der X-Achse des XY-Koordinatensystems entgegen der Vorschubrichtung um die jeweiligen Startvektor (SV), ausgehend von den x-An- fangsadressen der entsprechenden Bildatendateien, verschoben. Die Startpunktverschiebung entspricht einer Verschiebung der durch die Ortskoordinaten (x, y) gesteuerten Interpolationsfenster (18) um die jeweiligen Startvektoren (SV) in den Rasterrechnern (12). Da die gemessenen Abstandsfehler ± Δx und damit auch die Startvektoren (SV) einem Vielfachen des Gravierlinienabstandes plus/minus einem axialen Restfehler betragen können, "passen" die Gravierlinien nicht zu dem Gravuraster, das für die Gravur mit exakt positionierten Gravierorganen (3) maßgebend ist. Durch die um die Startvektoren (SV) verschobene Interpolation werden die Gravurdaten (GD) jeweils genau für die um die Restfehler versetzten Gravierlinien interpoliert, wodurch eine hohe Interpolationsgenauigkeit und damit auch trotz der fehlpositionierten Gravierorgane (3) eine hohe Genauigkeit bei der Gravur der Gravierstränge erreicht wird.
Innerhalb der Wegstrecken, welche die Gravierorgane (3) von den Istpositionen zu den Start-Gravierlinien (SGL) zurücklegen, muß dafür gesorgt werden, daß keine Information auf dem Druckzylinder (1 ) d.h. ein "Superweiß" graviert wird, bei dem die Gravierstichelspitzen nicht die Mantelfläche des Druckzylinders (1 ) berühren. Falls die Bilddatendateien "weiße Ränder" mit der Gravierinformation "Super-weiß" aufweisen und die Startvektoren (SV) innerhalb der "weißen Ränder" der Bilddateien liegen, werden die Gravurdaten "Superweiß" interpoliert und als Graviersteuersignalwerte (GS) an die Gravierorgane (3) gegeben.
Falls das nicht der Fall ist, müssen die innerhalb der Wegstrecken interpolierten Gravurdaten (GD) bzw. die Graviersteuersignalwerte (GS), die nicht für die Gravur der Gravierstränge relevant sind, unterdrückt werden. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Steuerung der Gravierverstärker (9) oder, wie im Ausführungsbeispiel, durch Abheben von Gleitfüßen und Schabern mittels der Abhe- bevorrichtungen in den Gravierorganen (3) gesteuert durch die Gravurfreigabesignale (S) auf den Leitungen (36) erfolgen. Das Abheben von Gleitfüßen und Schabern empfiehlt sich zusätzlich bei der Gravur von "Superweiß" , um die Mantelfläche des Druckzylinders (1 ) vor Beschädigungen zu schützen.
Fig. 3b zeigt zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 3a in schematischer Form die Abläufe der Interpolation bei der Gravur der vier Gravurstränge (A, B, C D) in Abhängigkeit von den x-Koordinaten. Dargestellt ist die Verschiebung der Interpolation um die jeweiligen Startvektoren SVA, SVB und SVG, wobei der Startvektor SVD= 0 aufgrund der im Verfahrensschritt [III] vorgenomme- nen elektronischen Kompensation des maximalen Abstandsfehlers zu Null ist. Die nicht schraffierten Impulsflächen sollen andeuten, daß bereits interpoliert wird, aber die interpolierten Gravurdaten (GD) nicht verwendet werden. Die schraffierten Impulsflächen deuten dagegen an, daß die interpolierten Gravurdaten (GD) in die Graviersteuersignalwerte (GSA, GSB, GSG, GSD) umgewandelt und den Gravierorganen (3A, 3B, 3C, 3D) zugeführt werden.
In Fig. 3c ist zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 3a und Fig. 3b die Bereitstellung der Graviersteuersignalwerte (GSA, GSB, GSG, GSD) für die Gravierorgane (3A, 3B, 3C, 3D) in Abhängigkeit von den x-Koordinaten bei der Gravur der vier Gravierstränge (A, B, C, D) dargestellt.
Fig. 3d zeigt das Ergebnis der elektronischen Verschiebung der Gravierstränge (A, B, C, D) bei der Gravur zwecks Kompensation der Abstandsfehler der fehlpositionierten Gravierorgane (3). Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß alle Gravierstränge (A, B, C, D) trotz der vor der Gravur nur fehlerhaft eingestellten Gravieror- ganabstände genau die geforderten Strangbreiten (SB) aufweisen.
Fig. 4 erläutert den Fall, daß im Verfahrensschritt [III] der maximale Abstandsfehler + ΔxMAX mechanisch korrigiert wird. Bei der mechanischen Korrektur wird der maximale Abstandsfehler + ΔxMAX dadurch auf Null gesetzt, daß der Gravierwagen (4) mit den grob positionierten Gravierorganen (3) mindstens um den maximalen Abstandsfehler + ΔxMAX entgegen der Vorschubrichtung verschoben wird. Da- durch wird die Gravierstichelspitze desjenigen Gravierorgans (3), das den maximalen positiven Abstandsfehler + ΔxMAX aufweist, auf der zugehörigen Referenzposition (RP) positioniert. Die Gravierstichelspitzen der anderen Gravierorgane (3) weisen dann die entsprechend korrigierten mechanischen Abstandsfehler - Δx* auf.
Fig. 4a, in der dieselben Abstandsfehler wie in Fig. 3a zugrunde gelegt sind, zeigt die Verhältnisse nach Verschieben des Gravierwagens (4). Durch die Verschiebung wurde der maximale positive Abstandsfehler + ΔxD der Gravierstichelspitze des vierten Gravierorgans (3D) auf Null gebracht, während die Abstandsfehler ± ΔxA, ± ΔxB und ± ΔxG der Gravierstichelspitzen des ersten, zweiten und dritten Gravierorgans .(3A, 3B, 3C) durch die Verschiebung auf die Werte -ΔxA *, -ΔxB*und -Δxc * korrigiert wurden.
Fig. 4b zeigt wiederum zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 4a in schematischer Form die Abläufe der Interpolation bei der Gravur der vier Gravurstränge (A, B, C D) in Abhängigkeit von den x-Koordinaten. In Fig. 4c ist wiederum zur Erläuterung der Gravursteuerung in Verbindung mit Fig. 4a und Fig. 4b die Bereitstellung der Graviersteuersignalwerte (GSA, GSB, GSC, GSD) für die Gravierorgane (3A, 3B, 3C, 3D) in Abhängigkeit von den x- Koordinaten bei der Gravur der vier Gravierstränge (A, B, C, D) dargestellt.
Fig. 4d zeigt das Ergebnis der elektronischen Verschiebung der Gravierstränge (A, B, C, D) bei der Gravur zwecks Kompensation der Abstandsfehler der fehlpositionierten Gravierorgane (3). Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß wiederum alle Gravierstränge (A, B, C, D) trotz der vor der Gravur nur fehlerhaft eingestellten Gravierorganabstände genau die geforderten Strangbreiten (SB) aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Alternativ zu elektromagnetischen Gravierorganen mit Graviersticheln als Schneid- Werkzeuge können beispielsweise auch Elektronenstrahl- oder Lasergravierorgane verwendet werden.
Auch für die Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) sind andere Ausführungsformen denkbar.
Anstelle der Auswertung des Videobildes gegenüber einer "elektronischen" Meßmarke zur Ermittlung der Abstandsfehler ± ΔxA kann der Meßwagen (27) auch nacheinander auf die Istpositionen und die Referenzpositionen verschoben und die Abstandsfehler ± Δx direkt aus den Ortskoordinatendifferenzen des Meßwa- gens (31 ) in den beiden Positionen festgestellt werden.
Zur Positionierung des Meßwagens (27) auf die Referenzpositionen und zum Ausmessen der axialen Abstandsfehler ± Δx zwischen den Istpositionen und den Referenzpositionen kann beispielsweise auch ein handelsübliches Längenmeßsy- stem MR-MAGNESCALE ® der Firma Sony Magnescale Inc. Tokyo, JP, verwendet werden. In diesem Fall ist in Achsrichtung ein magnetisch lesbarer Maßstab angeordnet, der von einem am Meßwagen (27) befindlichen Lesekopf gelesen und ausgewertet wird. Die Ermittlung der Abstandsfehler ± ΔxA kann beispielsweise auch nach einem interferometrischen Meßverfahren mit einem an dem Meßwagen (27) montierten Interferometer erfolgen.
Alternativ zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die Gravurdaten (GD) durch Interpolation gewonnen werden, können die Gravurdaten (GD) bereits in dem erforderlichen Gravurraster vorliegen. Dann entfallen die Rasterrechner (12) und die Bilddatenspeicher (13). In diesem Fall werden die für die elektronische Kompensation der Abstandsfehler (Δx*) bei der Gravur der Gravierstränge benötigten Gravurdaten (GD) durch eine um die Startvektoren (VS) geän- derte Adressierung der Gravurdatenspeicher (11 ) gewonnen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl bei der Gravur von kreisförmigen Gravierlinien mit schrittweisem Vorschub als auch bei der Gravur einer helixförmigen Gravierlinie mit kontinuierlichem Vorschub verwendet werden. Im Fall der Gravur einer helixförmigen Gravierlinie ergeben sich durch die Fehlpositionierung der Garvierorgane Abstandsfehler in X- und Y-Richtung, und die Startvektoren (VS) werden aus den jeweiligen axialen Abstandsfehlern als X- Vektorkomponenten (VSX) und einer Y-Vektorkomponente (SVy) ermittelt, die sich aus der Steigung der Helix ergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Gravur einer großen Anzahl von Graviersträngen auf einem Druckzylinder geeignet. Da eine Feinpositionierung sämtlicher an der Gravur beteiligten Gravierorgane auf dem Gravierwagen entfällt, wird die Vorbereitungsphase in vorteilhafter Weise wesentlich verkürzt und trotzdem eine hohe Graviergenauigkeit bei der Gravur erreicht. Außerdem ist die Gravurgenauigkeit im wesentlichen unabhängig von der Geschicklichkeit eines Bedieners.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Gravur von Druckzylindern für den Tiefdruck in einer elektronischen Graviermaschine, bei dem - mindestens zwei in Achsrichtung des Druckzylinders (1 ) nebeneinander liegende Gravierstränge (A, B) vorgegebener Strangbreiten (SB) mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan (3) graviert werden,
- die Gravierorgane (3) jeweils eine Folge von in einem Gravurraster (15) angeordneten Näpfchen in den rotierenden Druckzylinder (1 ) gravieren, - Graviersteuersignale (GS) zur Ansteuerung der Gravierorgane (3) durch
Überlagerung von Graviersignalen (G), welche die zu gravierenden Tonwerte repräsentieren, mit einem periodischen Rastersignal (R) zur Erzeugung des Rasters gebildet werden,
- die Gravierorgane (3) zur flächenhaften Gravur der Näpfchen eine in Achs- richtung des Druckzylinders (1 ) gerichtete Vorschubbewegung an dem
Druckzylinder (1 ) entlang ausführen und
- vor der Gravur die axialen Abstände der Gravierorgane (3) zueinander eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Gravur - für jedes Gravierorgan (3) eine axiale Referenzposition (RP) vorgegeben wird, wobei die axialen Abstände der Referenzpositionen (RP) zueinander den vorgegebenen Strangbreiten (SB) der Gravierstränge (A, B) entsprechen,
- die Gravierorgane (3) grob auf ihren Referenzpositionen (RP) positioniert werden,
- die axialen Abstandsfehler (Δx) zwischen den Referenzpositionen (RP) und den aufgrund der Grobpositionierung tatsächlich eingenommenen Istpositionen der Gravierorgane (3) gemessen werden, bei der Gravur
- die Gravierorgane (3) mit den durch ihre Grobpositionierung bedingten feh- lerhaften Abständen zueinander die Vorschubbewegung am Druckzylinder
(1 ) entlang ausführen und
- die Abstandsfehler (Δx) durch eine verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1 ) derart kompensiert werden, daß trotz der fehlerhaften Abstände der Gravierorgane (3) zueinander die Gravierstränge (A, B) die vorgegebenen Strangbreiten (SB) aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß - die Gravierorgane (3) auf einem Gravierwagen (4) verschiebbar und arretierbar angeordnet sind,
- die Gravierorgane (3) grob auf ihren Referenzpositionen (RP) positioniert und in den aufgrund der Grobpositionierung eingenommenen Istpositionen auf dem Gravierwagen (4) arretiert werden und
- der Gravierwagen (4) mit den arretierten Gravierorganen (3) bei der Gravur die Vorschubbewegung am Druckzylinder (1 ) entlang ausführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß - die Näpfchen auf kreisförmig um den Druckzylinder (1 ) verlaufenden Gravierlinien graviert werden und
- die Gravierorgane (3) bzw. der Gravierwagen (4) jeweils nach der Gravur einer Gravierlinie einen dem Gravierlinienabstand entsprechenden Vorschubschritt ausführen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
- bei der Messung der Abstandsfehier (± Δx) unterschieden wird, ob die Istpositionen der Gravierorgane (3) in Vorschubrichtung gesehen rechts (positive Abstandsfehler+Δx) oder links (negative Abstandsfehier -Δx) der entsprechenden Referenzpositionen (RP) liegen,
- falls positive Abstandsfehier (+Δx) gemessen werden, der maximale positive Abstandsfehier (+ΔxMAX) ermittelt wird,
- der maximale positive Abstandsfehier (+ΔxMax) durch Subtraktion eines Korrekturwertes mindestens auf Null und die anderen Abstandsfehier (± Δx) um den Korrekturwert korrigiert werden, wobei der Korrekturwert bei Korrektur des maximalen positiven Abstandsfehlers (+ΔxMax) auf Null gleich dem maximalen positiven Abstandsfehier ist und
- die korrigierten Abstandsfehier (Δx*) durch die verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1 ) kompensiert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
- bei der Messung der Abstandsfehier (± Δx) unterschieden wird, ob die Istpositionen der Gravierorgane (3) in Vorschubrichtung gesehen rechts (positive Abstandsfehier +Δx) oder links (negative Abstandsfehier -Δx) der entsprechenden Referenzpositionen (RP) liegen,
- falls positive Abstandsfehier (+Δx) gemessen werden, der maximale positive Abstandsfehier (+ΔxMAX) ermittelt wird, - durch Verschieben des Gravierwagens (4) um einen Korrekturwert entgegen der Vorschubrichtung der maximale positive Abstandsfehier (+ΔxMax) mindestens auf Null und die anderen Abstandsfehier (+ Δx) um den Korrekturwert mechanisch korrigiert werden, wobei der Korrekturwert bei Kor- rektur des maximalen positiven Abstandsfehlers (+ΔxMax) auf Null gleich dem maximalen positiven Abstandsfehier ist und
- die korrigierten Abstandsfehier (Δx*) durch die verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1 ) kompensiert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Istposition eines Gravierorgans (3) durch eine senkrecht zur Achse des Druckzylinders (1 ) und durch das die Näpfchen erzeugende Element des Gravierorgans (3) verlaufende Ebene definiert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Istposition eines Gravierorgans (3) durch die Spitze des Gravierstichels eines mechanischen Gravierorgans (3) definiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Istposition ei- nes Gravierorgans (3) durch die Lage mindestens eines probeweise mit dem betreffenden Gravierorgan (3) auf dem Druckzylinder (1 ) gravierten Näpfchens definiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsfehier (± Δx) der grob positionierten Gravierorgane (3) zu ihren
Referenzpositionen (RP) mittels einer Videokamera (28) und einer Bildauswertestufe (29) einer Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) ermittelt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (28) in der Graviermaschine auf einem Meßwagen (27) in Achsrichtung des
Druckzylinders (1 ) positionierbar angeordnet ist.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (28) mittels eines Antriebs (31 ) für den Meßwagen (27) automatisch auf den Referenzpositionen (RP) positioniert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Abstandsfehlers (± Δx) eines grob positionierten Gravierorgans (3)
- die Videokamera (28) mittels des Meßwagens (27) auf der zugehörigen Referenzposition (RP) des Gravierorgans (3) positioniert wird,
- die Videokamera (28) ein Videobild der Gravierstichelspitze des betreffenden Gravierorgans (3) oder ein Videobild mindestens eines mit dem betreffenden Gravierorgan (3) probeweise auf dem Druckzylinder (1 ) gravierten Näpfchens als Istposition des betreffenden Gravierorgans (3) aufnimmt und
- der Abstandsfehier (± Δx) zwischen der Istposition des Gravierorgans (3) und der zugehörigen Referenzposition (RP) durch elektronische Auswertung des Videobildes in der Bildauswertestufe (29) festgestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Abstandsfehlers (± Δx) eines grob positionierten Gravierorgans (3)
- die Videokamera (28) ein Videobild der Gravierstichelspitze des betreffenden Gravierorgans (3) oder ein Videobild mindestens eines mit dem betref- fenden Gravierorgan (3) probeweise auf dem Druckzylinder (1 ) gravierten
Näpfchens als Istposition des betreffenden Gravierorgans (3) aufnimmt,
- der Meßwagen (27) in eine Meßposition gebracht wird, in der die Istposition des Gravierorgans (3) mit einer Bezugsmarke des Meßwagens (27) übereinstimmt, - der Meßwagen (27) auf der zugehörigen Referenzposition (RP) positioniert wird und
- der Abstandsfehier (± Δx) aus der Wegdifferenz des Meßwagens (27) zwischen Meßposition und Referenzposition (RP) ermittelt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet. daß zur Ermittlung der Abstandsfehier (+ Δx) aller grob positionierten Gravierorgane (3)
- die Videokamera (28) nacheinander auf die einzelnen Referenzpositionen (RP) der Gravierorgane (3) positioniert wird, - in jeder Referenzposition (RP) das zugehörige Gravierorgan (3) grob auf die
Referenzposition (RP) eingestellt wird und - in jeder Referenzposition (RP) der Abstandsfehier (± Δx) durch Auswertung des mit der Videokamera (28) aufgenommenen Videobildes der Gravierstichelspitze ermittelt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß zur Ermittlung der Abstandsfehier (± Δx) aller grob positionierten Gravierorgane (3)
- die Gravierorgane (3) grob auf den zugehörigen Referenzpositionen (RP) positioniert werden, - mit jedem Gravierorgan (3) probeweise mindestens ein Näpfchen auf dem
Druckzylinder (1 ) graviert wird,
- die Videokamera (28) nacheinander auf die einzelnen Referenzpositionen (RP) positioniert wird und
- in jeder Referenzposition (RP) das zugehörige Gravierorgan (3) grob auf die Referenzposition (RP) eingestellt wird und
- in jeder Referenzposition (RP) der Abstandsfehier (± Δx) durch Auswertung des mit der Videokamera (28) aufgenommenen Videobildes des probeweise gravierten Näpfchens ermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfseinrichtung (34, 35) vorgesehen ist, die ein Signal erzeugt, sobald sich ein Gravierorgan (3) bei der Grobpositionierung innerhalb des Meßbereiches der Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) befindet.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfseinrichtung (34, 35) als Lichtschranke ausgebildet ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der korrigierten Abstandsfehier (Δx*) bei der Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1 )
- dasjenige Gravierorgan (3), dessen maximaler positiver Abstandsfehier mindestens zu Null korrigiert wurde, bei Gravurstart unmittelbar in seiner Istposition mit der Gravur des entsprechenden Gravierstranges beginnt,
- die anderen Gravierorgane (3) jeweils um die korrigierten Abstandsfehier (Δx*) verschoben mit der Gravur der zugehörigen Gravierstränge beginnen, nachdem sie den korrigierten Abstandsfehlern (Δx*) entsprechende axiale Vorschubwege aus ihren Istpositionen zurückgelegt haben, - axiale Startvektoren (SV) generiert werden, deren Längen den korrigierten Abstandsfehlern (Δx*) entsprechen und
- die Bereitstellung der Gravurdaten (GD), die zur Gravur der Näpfchen auf den ortsverschobenen Gravierlinien benötigt werden, durch die axialen Startvektoren (SV) gesteuert wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Gravierstrang (A, B)
- die Gravurdaten (GD) für die durch das Druckraster (15) bestimmten Gra- vierorte durch eine Interpolationsrechnung aus Bilddaten (BD) erzeugt werden und
- der axiale Startpunkt für die Interpolationsrechnung von der Start- Gravierlinie (SGL) des betreffenden Gravierstranges (A, B) um den axialen Startvektor (VS) auf die Istposition des Gravierorgans (3) bei Gravierbeginn entgegen der Vorschubrichtung verschoben wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Gravierstrang (A, B)
- die Bilddaten (BD) in einem Originalraster (14) vorliegen, - ein Klassenfeld (16) von der Größe einer Rastermasche des Originalrasters
(14) festgelegt und das Klassenfeld (16) in Interpolationsklassen darstellende Teilfelder (17) unterteilt wird,
- für die einzelnen Interpolationsklassen Gewichtungskoeffizienten abrufbar gespeichert werden, - um das Klassenfeld (16) ein Interpolationsfenster (18) festgelegt wird, das jeweils so viele Bilddaten (BD) umfaßt wie an der Berechnung eines Gravurdatums (GD) des Gravurrasters (15) beteiligt sind,
- das Klassenfeld (16) mit dem Interpolationsfenster (18) bei der Gravur synchron mit der Vorschubbewegung des Gravierorgans (3) und der Drehbe- wegung des Druckzylinders (1 ) über das Originalraster (14) verschoben wird, bis ein Gravierort des Gravurrasters (15) innerhalb des verschobenen Klassenfeldes (16) liegt,
- das Teilfeld (17), in dem der Gravierort fällt, festgestellt wird,
- die Gewichtungskoeffizienten der dem festgestellten Teilfeld (17) zuvor zu- geordneten Interpolationsklasse aufgerufen werden und
- das Gravurdatum (GD) des Gravierortes mit Hilfe der aufgerufenen Ge- wichtungskoeffizienten aus den im Interpolationsfenster (18) liegenden Bilddaten (BD) berechnet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Interpolationsfenster (18) gegenüber der Start-Gravierlinie (SGL) eines Gravierstranges (A, B) um den zugehörigen axialen Startvektor (VS) auf die Istposition des Gravierorgans (3) bei Gravierbeginn entgegen der Vorschubrichtung verschoben wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet. daß die vorgegebenen Referenzpositionen (RP) mindestens annähernd mit den gewünschten Startpositionen der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1 ) übereinstimmen.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Gravierwagen (4) vor der Gravur derart verschoben wird, daß die Ist- position mindestens eines der Gravierorgane (3) mit der gewünschten Startposition eines Gravierstranges (A, B) auf dem Druckzylinder (1 ) übereinstimmt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet. daß die Gravierorgane (3) während ihrer axialen Vorschubwege von den Ist- Positionen zu den Start-Gravierlinien (SGL) ein "Superweiß" gravieren.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet. daß die Abhebevorrichtungen für Schaber und Gleitfuß der Gravierorgane (3) während ihrer axialen Vorschubwege von den Istpositionen zu den Start- Gravierlinien (SGL) von dem Druckzylinder (1 ) abgehoben werden.
26. Graviermaschine zur Gravur von mindestens zwei in Achsrichtung eines Druckzylinders (1 ) nebeneinander liegenden Graviersträngen (A, B) vorgegebener Strangbreiten (SB) mit jeweils einem zugeordneten Gravierorgan (3), bestend aus
- einem rotationsfähig gelagerten Druckzylinder (1 ), der von einem ersten Antrieb (2) gedreht wird,
- einem Gravierwagen (4), der mittels eines zweiten Antriebs (6) in Achsrichtung des Druckzylinders (1 ) bewegbar ist, - Gravierorganen (3) zur Gravur der Gravierstränge (A, B), welche auf dem
Gravierwagen (4) verschiebbar und arretierbar angeordnet sind und
- einer Signalaufbereitungsstufe (9, 10) zur Erzeugung von Graviersteuersignalen (GS) für die Gravierorgane (3), gekennzeichnet durch - eine Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) zur Messung der axialen Ab- tands-fehler (± Δx) zwischen vorgegebenen axialen Referenzpositionen (RP) für die Gravierorgane (3) und Istpositionen, welche die Gravierorgane (3) bei einer groben Positionierung auf die vorgegebenen Referenzpositionen (RP) tatsächlich eingenommen haben und
- Mittel (11 , 12, 22) zur Kompensation der gemessenen Abstandsfehier (± Δx) durch eine verschobene Gravur der Gravierstränge (A, B) auf dem Druckzylinder (1 ) und durch eine entsprechend verschobene Bereitstellung der Graviersteuersignalwerte (GS) für die Gravierorgane (3).
27. Graviermaschine nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet daß die Positionsmeßeinrichtung (27, 28, 29) aus folgenden Komponenten besteht:
- einer auf einem Meßwagen (27) montierten Videokamera (28) zur Aufnahme eines Videobildes der Gravierstichelspitze eines Gravierorgans (3) oder eines probeweise mit dem Gravierorgan (3) gravierten Näpfchens als Istposition des Gravierorgans (3) und
- einer Bildauswertestufe (29) zur Ermittlung der Abstandsfehier (± Δx) zwischen den Istpositionen der Gravierorgane (3) und den vorgegebenen Referenzpositionen (RP).durch Auswertung des von der Videokamera aufge- nommenen Videobildes.
28. Graviermaschine nach Anspruch 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwagen (27) mit der Videokamera (28) in Achsrichtung des Druckzylinders (1 ) verschiebbar ist.
29. Graviermaschine nach einem der Ansprüche 26 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwagen (27) mit der Videokamera (28) durch einen Antrieb (31 ) automatisch auf die vorgegebenen axialen Referenzpositionen (RP) positionierbar ist.
30. Graviermaschine nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß
- ein Rasterrechner (12) vorgesehen ist, in dem die Gravurdaten (GD) durch Interpolation aus in einem Bilddatenspeicher (13) abgelegten Bilddaten (BD) gewonnen werden und
- die Mittel (11 , 12,, 22) zur Kompensation der gemessenen Abstandsfehier (± Δx) mit dem Rasterrechner (12) in Wirkverbindung stehen, um die Bereit- stellung der Graviersteuersignalwerte (GS) für die Gravierorgane (3) bei der verschobenen Gravur der Gravierstränge (A, B) zu steuern.
31. Positionsmeßeinrichtung für eine Graviermaschine zur Gravur von Druckzylin- dem mittels Gravierorganen, dadurch gekennzeichnet, daß
- eine auf einem Meßwagen (27) montierte Videokamera (28) vorgesehen ist, um Videobilder der Gravierstichelspitzen der Gravierorgane (3) oder der probeweise mit den Gravierorganen (3) gravierten Näpfchen als tatsächliche Istpositionen der grob auf vorgegebene Referenzpositionen (RP) verscho- benen Gravierorgane (3) aufzunehmen,
- der Meßwagen (27) in Achsrichtung eines Druckzylinders (1 ) verschiebbar und auf die vorgegebenen Referenzpositionen (RP) für die Gravierorgane (3) positionierbar istund
- eine Bildauswertestufe (29) zur Auswertung der aufgenommenen Videobil- der vorhanden ist, um Abstandsfehier (± Δx) zwischen den Referenzpositionen (RP) und den tatsächlichen Istpositionen der Gravierorgane (3) zu ermitteln.
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