WO2008034759A1

WO2008034759A1 - Verfahren zur ermittlung einer rapportlängen-bahnspannungs-funktion an einer druckmaschine und regelungshilfsvorrichtung zur durchführung

Info

Publication number: WO2008034759A1
Application number: PCT/EP2007/059656
Authority: WO
Inventors: Manfred Loddenkötter
Original assignee: Windmöller & Hölscher Kg
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2008-03-27
Also published as: DE102006044488A1; EP2064060A1; ES2390111T3; EP2064060B1; DE102006044488B4

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Druckmaschine (100), bei dem eine Rapportlängen-Bahnspannungs-Funktion ermittelt wird und welches wenigstens folgende Schritte enthält: a) fortlaufendes Drucken eines Druckmotivs (2) mit wenigstens einem Formatzylinder (12) auf die Bedruckstoffbahn (1, 1'); b) Beaufschlagen der Bedruckstoffbahn (1, 1') mit einer ersten Bahnspannung F1; c) Messen der Bahnspannung Fi, Messen der Rapport-Istlänge Li und Speicherung des Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaars (Li; Fi) d) Veränderung der Bahnspannung Fi der Bedruckstoffbahn (1, 1') und wenigstens einmalige Wiederholung von Schritt c); e) Berechnung der Rapportlängen-Bahnspannungs-Funktion aus den Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaaren (Li, Fi).

Description

Verfahren zur Ermittlung einer Rapportlängen-Bahnspannungs-Funktion an einer Druckmaschine und Regelungshilfsvorrichtung zur Durchführung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Rapportlängen- Bahnspannungs-Funktion an einer Druckmaschine sowie eine Regelungshilfsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

In Rollenrotationsdruckmaschinen wird ein Motiv mittels Druckformen gleichartig und sequentiell auf eine laufende Bedruckstoffbahn gedruckt. Die Druckform ist Teil eines druckenden Zylinders, der sich dazu kontinuierlich dreht.

Als Rapportlänge bezeichnet man die Länge der bedruckten Bahn bei einer Umdrehung des druckenden Zylinders; der Umfang des Zylinders bestimmt primär die Rapportlänge. Sekundäre Prozessparameter beeinflussen die Rapportlänge zusätzlich. Dies sind im Wesentlichen die Dehnung der Bahn im Druck und im bahnspannungsfreien Zustand sowie Zustandsänderungen der Bahn nach dem Druck, z. B. durch Trocknungseinflüsse. Im Allgemeinen ist die Rapportlänge als ungedehnter Bahnabschnitt von Interesse und wird deshalb in der Praxis so als Kennwert verwendet.

Beim Drucken weist ein Bedruckstoff immer eine Dehnung auf, die durch eine Bahnspannung verursacht wird. Eine Bahnspannung ist für den Transport einer laufenden Bedruckstoffbahn immer erforderlich, da eine Bahn nur so stabil geführt werden kann, dass keine Lose entsteht, Leitwalzen im Bahnweg angetrieben werden und eine konstante Seitenlage der Bahn erreicht wird. Unter dem Einfluss einer Zugkraft erfährt der Bedruckstoff damit eine Dehnung, die von dessen Querschnitt und von dessen elastischen Eigenschaften abhängt. Die elastischen Eigenschaften der Bahn können durch den Elastizitätsmodul, den sogenannten E-Modul, beschrieben werden. Das HOOKsche Gesetz ist geeignet, die Zusammenhänge zu beschreiben. Eine Bahnspannung wird durch bekannte Bahnführungseinrichtungen wie Vorzüge und Pendelwalzen lokal eingeprägt und nimmt im Bahnverlauf abhängig von (Leitwalzen-) Reibung, Anpresswalzen und weiteren Antrieben eine abweichende Größe an. Wird eine gedehnte Bahn bedruckt und anschließend außerhalb des Bahntransports ein dehnungsfreier Zustand eingestellt, so entspannt sich die Bahn, so dass der betrachtete Bahnabschnitt kürzer wird. Eine Bestimmung der Rapportlänge im ungedehnten, bahnspannungsfreien Zustand ist innerhalb der Druckmaschine während des Bahntransportes nicht möglich.

Bekannt ist, dass in Reihendruckmaschinen, insbesondere des Offsetdrucks, Dehnungen über Geschwindigkeitsverhältnisse der Bahn im Ein- und Auslauf einer Druckmaschine ermittelt werden und damit Rapportlängen bestimmt und eingestellt werden. Insbesondere bei flexiblen Bedruckstoffen des Verpackungsdrucks, z. B. aus LDPE, PP oder PET stößt dieses Verfahren jedoch an seine Grenzen, denn das Verhältnis von Dehnungen in unterschiedlichen Bahnführungsabschnitten ist zwar exakt bestimmbar, eine absolute Dehnung gegenüber dem entspannten Zustand jedoch nicht. Da der E-Modul von Bedruckstoff zu Bedruckstoff typ- und chargenabhängig schwankt und zusätzlich stark temperaturabhängig ist, ergeben sich große lokale Ungenauigkeiten. Berechnungen über ungenau bestimmbare elastische Eigenschaften und Bahnspannungen wiederum sind stark toleranzbehaftet und liefern bisher nur unzureichende Genauigkeiten.

Im Verpackungsdruck ist es daher traditionell üblich, die Rapportlänge außerhalb der Druckmaschine zu bestimmen. Ein ausreichend langer Bahnabschnitt wird aus der Bahn ausgeschnitten und bahnspannungsfrei auf einem Messtisch ausgestrichen. Mit Hilfe von Messlinealen wird die Rapportlänge dann bestimmt, indem die Länge zwischen gleichen Motivelementen hintereinander liegender Rapporte ausgemessen wird. Der Anmelderin sind auch Versuche bekannt, mittels einer Video- Bahnbeobachtung die Rapportlänge inline zu bestimmen. Der reine Messwert der Länge kann dabei mittels gemessener Bahnspannung, abgeschätztem E- Modul und Bahnquerschnitt wie oben angedeutet verrechnet werden. Neben dem unbekannten E-Modul führt insbesondere die abweichende Temperatur des Bedruckstoffs mit den Auswirkungen auf dessen E-Modul und auf dessen thermische Dehnung dazu, dass ein solches Verfahren unzureichende Ergebnisse liefert und sich nicht durchsetzen konnte.

Dank der aufgezeigten Mängel der Verfahren des Standes der Technik ist es bisher beispielsweise nicht möglich, zu bestimmen, welche Änderung die Rapportlänge erfährt, wenn Betriebsparameter der Druckmaschine - wie die Druckgeschwindigkeit oder die Anstellung der Druckwalzen an die Gegendruckzylinder - im laufenden Druckbetrieb verändert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein solches Verfahren vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird also die Rapportlänge (eigentlich die Rapport-Istlänge im Druckbetrieb) mehrfach unter variabler Bahnspannungseinwirkung von einem Meßsystem bestimmt und Wertepaare zwischen der gemessenen Rapportlänge und der einwirkenden Bahnspannung ermittelt. Dabei liegt dem erfindungsgemäßen Verfahren der Gedanke zu Grunde, dass die gemessene Rapportlänge einen funktionellen Zusammenhang zur Bahnspannung zeigt und quasi das HOOKsche Gesetz abbildet, solange die Bahnspannung hinreichend klein bleibt, also näherungsweise einen linearen Verlauf aufweist, in dem der E- Modul die Steigung der Geraden bestimmt. Unabhängig von den am Messort gegebenen absoluten Werten für Rapportlänge und Bahnspannung kann die Länge des Rapports, wie sie auf einem ungedehnten Bedruckstoff gegeben wäre, als sog. normierte Rapportlänge bestimmt werden.

Das Verfahren macht sich außerdem zunutze, dass durch Änderungen der Druckparameter im Druckbetrieb (z. B. Geschwindigkeit und Anstellung), die die Rapportlänge beeinflussen eben in der Regel auch die Bahnspannung beeinflusst wird. Die für die Messvorgänge benötigten unterschiedlichen Bahnspannungen können erhalten werden durch: iterative Einprägung von äußeren Kräften, z. B. über angetriebene

Leitwalzen, um schnell hintereinander Werte-Paare mit größeren Abständen zueinander zu erhalten und damit die Genauigkeit des

Regressionsverfahrens zu erhöhen, wobei die Kräfte schrittweise oder auch kontinuierlich von Messung zu Messung verändert werden können; simultane Einprägung von unterschiedlichen äußeren Kräften in verschiedenen Bahnabschnitten und - Nutzung von im Druckprozess vorhandenen Schwankungen der

Bahnspannung durch zufällige Auswahl von Mess-Zeitpunkten im laufenden

Druckvorgang.

Der Begriff Funktion ist zunächst in der vollen Breite seiner mathematischen Bedeutung zu verstehen. In der Regel wird man zumindest zwei Wertepaare aus Bahnspannung und Rapportlängen-Istwerten brauchen. Eine Extrapolation zwischen diesen Wertepaaren ist eine einfache Funktion. Die Extrapolation kann in Form einer geraden (linearer Zusammenhang) oder mit einer anderen Form vorgenommen werden. Bei der Bildung der Funktion können damit auch andere analytische Zusammenhänge oder empirische Werte einfließen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bereits die Rapportlänge ermittelt werden, die sich ergibt, wenn der Bedruckstoff entspannt ist. Diese Größe wird im Folgenden normierte Rapportlänge genannt, wobei die normierte Rapportlänge, die sich aus den während des laufenden Druckbetriebs am gespannten Bedruckstoff gemessenen Istwerten ergibt, die normierte Ist- Rapportlänge genannt wird.

In der Regel wird der Maschinenbediener - oder bei modernsten Druckmaschinen eine Maschinensteuervorrichtung - in Zukunft jedoch einen Sollwert für die Rapportlänge des spannungsfreien Bedruckstoffes einzuhalten haben. Dieser Sollwert wird weiter unten - vor allem in Bezug auf ein Regelungsverfahren - die normierte Sollrapportlänge genannt.

Besonders vorteilhaft ist die geringe Temperaturempfindlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Während nämlich im ungedehnten Zustand bei einer Temperaturänderung nur vergleichsweise kleine Längenänderungen des Bedruckstoffes bewirkt werden, steigt der Temperatureinfluss mit zunehmender Dehnung stark an, da der E-Modul des Bedruckstoffes, gerade bei polymeren Folien, eine starke Temperaturabhängigkeit besitzt.

Durch Einzelmessungen ist der temperaturbedingte Anteil der Rapportlängenänderung nicht bestimmbar. Durch die erfindungsgemäße Extrapolation hingegen kann der Einfluss der temperaturbedingten Dehnung bzw. des temperaturabhängigen Elastizitätsmoduls bestimmt und berücksichtigt werden. Angesichts der sehr dünnen Querschnittsfläche einer Bedruckstoffbahn werden in der Druckereitechnik die Begriffe „Kraft" und „(Bahn-)Spannung" oftmals gleich gesetzt, so auch in der Beschreibung der vorliegenden Erfindung, obwohl nach der physikalischen Definition der Spannung ein Flächenbezug der einwirkenden Kräfte berücksichtigt werden müsste.

Auf der Basis eines Vergleichs der normierten Rapportlänge mit der SoII- Rapportlänge können manuelle Einstellungen vorgenommen werden. Der Wert kann aber auch im Rahmen eines Regelungsverfahrens nach Anspruch 9 fortlaufend ermittelt und zur Berechnung einer Stellgröße herangezogen werden.

Auch eine Mischform zwischen einem vollautomatischem Regelverfahren und einem halbautomatischen Verfahren ist möglich, indem der Bediener anhand der normierten Rapportlänge interaktiv in einem Regelungsprozess Einstellungen vornimmt, beispielsweise Maßnahmen zur Änderung der Bahnspannung einleitet. In jedem Fall wird dem Drucker oder einer Steuervorrichtung der Druckmaschine mit der normierten Rapportlänge ein verlässlicher Kennwert zur Verfügung gestellt. Der Drucker wird so von manuellen Prüf- und Einstellarbeiten entlastet, die verfügbare Kapazität der Druckmaschine wird vergrößert und Makulatur und Reklamationen werden vermieden. Kosten- und Qualitätsvorteile erhöhen den Wert der Druckmaschine insbesondere im Verpackungsdruck mit seinen flexiblen Bedruckstoffen.

Eine Regressionsgerade durch die Wertepaare ist geeignet, den Verlauf linear bis auf die Bahnspannung Null zu extrapolieren. Neben der Rapportlänge für den ungedehnten Bedruckstoff als Kenngröße ist mit Kenntnis der Steigung der Geraden auch die Rapportlänge für eine beliebige Bahnspannung berechenbar und kann an solche Weiterverarbeitungsstationen des Bedruckstoffes wie beispielsweise eine Schneidvorrichtung weitergegeben werden, in denen andere Bahnspannungen als in der Druckmaschine selbst notwendig sind.

Beim Regeln der Rapportlänge kann beispielsweise folgendermaßen vorgegangen werden:

i) Bilden von Wertepaaren von Rapportlänge (Istlänge) und Bahnspannung im Druckbetrieb

ii) Aufstellen einer Rapportlängen-Bahnspannungsfunktion

iii) Berechnung des normierten Istwertes der Rapportlänge

iv) Bilden der Differenz zwischen normiertem Istwert zu normiertem Sollwert.

v) Berechnung von Korrekturwerten, mit denen Mittel zum Ändern der Rapportlänge eingestellt werden.

Es bestehen jedoch Alternativmöglichkeiten in der Ausgestaltung des Regelverfahrens:

So können beispielsweise auch aus einem Vergleich der nach den Schritten i) und ii) ermittelten Rapportlängen-Bahnspannungsfunktion der Istwerte und einer beispielsweise in einem vorhergehenden Druckvorgang ermittelten Sollfunktion Korrekturwerte ermittelt werden.

Den Verfahren scheint gemein zu sein, dass Rapportlängenist- und Sollwerte, sowie eine Rapportlängen Bahnspannungsfunktion gebraucht werden.

Bei einem normalen Regelvorgang kommt es zu einer Einstellung oder Korrektur der Regelgröße innerhalb eines Sollbereichs beziehungsweise innerhalb eines Toleranzbereichs um einen Sollwert. Hierbei kann der Toleranzbereich in einer Maschinensteuerung vorgegeben sein, oder er kann sich durch die Unvollkommenheit des Einstell- oder Messvorgangs oder weitere Schwankungen der Produktionsparameter einstellen. Diesem Umstand soll durch die diesbezügliche Gestaltung der Sprache des Patentanspruches, in dem das Regel verfahren beansprucht wird, Rechnung getragen werden.

Unter Mitteln zum Einstellen der Bahnspannung sind durch Steuersignale ansteuerbare aktive Bauelemente wie Motoren oder Aktoren zu verstehen, die auf die Bahnspannung Einfluss haben.

So kann eine Änderung der Bahnspannung zum Zwecke der Regelung unter anderem vorgenommen werden, indem die Relativ-(bzw. Differenz- )geschwindigkeit des Formatzylinders gegenüber einem oder dem Gegendruckzylinder geändert wird.

Alternativ oder ergänzend kann eine Änderung der Bahnspannung vor Einlauf zum Formatzylinder (hier wären die ansteuerbaren Bauelemente die Antriebe der Zylinder oder der Auf- oder Abwicklung oder von Transportzylindern wie einem Kühlwalzenauszug) vorgenommen werden.

Auch eine stärkere Anstellung oder eine Differenzgeschwindigkeit der Anpresswalze 13 kann in diesem Zusammenhang die Bahnspannung ändern. Auch Pendelwalzen kommen hierfür in Frage. Beispielsweise bei den Pendelwalzen kommt also auch eine Positionsänderung der Walzenachse relativ zur Bahn beziehungsweise eine Änderung des Bahnverlaufes mit einem geeigneten Stellelement in Frage).

Die vorgenannten Maßnahmen sind prinzipiell auch zur Variation der Bahnspannung zu Messzwecken geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Regelungshilfsvorrichtung zur Ermittlung einer Rapportlängen-Bahnspannungs-Funktion an einer Druckmaschine, mit der die erfindungsgemäßen Verfahren durchführbar sind und die wenigstens folgende Baugruppen umfasst:

Mittel zum Beaufschlagen einer Bedruckstoffbahn mit veränderbaren Bahnspannungen Fi,

Mittel zum Messen einer Rapportlänge Ii eines Druckmotivs auf der Bedruckstoffbahn;

Mittel zum Messen der Bahnspannung Fi; einer Auswertungseinheit zur Berechnung der Rapportlängen- Bahnspannungs-Funktion und/oder eines Elastizitätsmoduls

In der Regel werden die Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaare in einer Speichereinheit gespeichert werden, bevor sie der Auswertungseinheit zugeführt werden. Oft werden sie auch danach in dem Speicher verbleiben. Eine absolute Notwendigkeit einer solchen Speichereinheit dürfte zunächst jedoch nicht bestehen, da auch eine unverzügliche direkte Berechnung der Funktion ohne ein Zwischenspeichern von Werten möglich erscheint.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Regelungshilfsvorrichtung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 eine Zentralzylinderdruckmaschine in schematischer

Seitenansicht,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer Bedruckstoffbahn in Draufsicht,

Fig. 3 die Rapportlänge, aufgetragen über die Bahnspannung,

Fig. 4 die Rapportlänge, aufgetragen über die Bahnspannung bei verschiedenen Temperaturen,

Fig. 5 eine Messanordnung im Regelkreis und

Fig. 6a, 6b Bahnspannungsabschnitte mit gestuften Bahnspannungen.

Fig. 1 zeigt eine Druckmaschine 100, die im Ausführungsbeispiel als Zentralzylinder-Flexodruckmaschine ausgebildet ist. An einen Gegendruckzylinder 1 1 mit großem Durchmesser sind mehrere Formatzylinder 12 anstellbar, welche die Bild erzeugenden Druckvorlagen tragen.

Der Bedruckstoff wird in Form einer Bedruckstoffbahn 1 von einer Abwicklungsrolle 20 zugeführt und läuft zunächst über eine Pendelwalze 21 , um einen evtl. durch die Abwicklungsvorrichtung 20 bedingten ungleichmäßigen Bahnspannungsverlauf ausgleichen zu können. Die Bedruckstoffbahn 1 läuft anschließend über einen Vorzug 22, wo eine erste Bahnspannungsmesswalze 14 angeordnet ist, über die der Vorzug die Bahnspannung regelt. Über eine Anpresswalze 13 wird die Bahn auf den Gegendruckzylinder 1 1 geführt. Von dort aus läuft die Bedruckstoffbahn 1 durch eine Trocknungseinrichtung 30 über einen Kühlwalzenauszug 32, an dem eine weitere Bahnspannungsmesswalze 31 vorgesehen ist. In räumlicher Nähe dazu ist eine erste Messeinrichtung für die Rapport-Istlänge, hier dargestellt in Form einer Kamera 51 , angeordnet.

Die durchgehende Linie kennzeichnet den Verlauf der Bedruckstoffbahn 1 im sogenannten Schöndruck, bei dem das Druckmotiv seitenrichtig auf einen transparenten oder nicht-transparenten Bedruckstoff aufgebracht wird.

Die strichpunktierte Linie kennzeichnet die Führung der Bedruckstoffbahn 1 ' beim sogenannten Konterdruck. Dieselbe Kamera 51 , die im Schöndruck verwendet wird, kann bei einem transparenten Bedruckstoff das auf der Rückseite spiegelbildlich aufgebrachte Druckmotiv erfassen. Der Kühlwalzenauszug 32 wird zur Veränderung der Bahnspannung eingesetzt.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine zweite Messeinrichtung 52 nach dem Kühlwalzenauszug 32 angeordnet. Eine Pendelwalze 41 ermöglicht in diesem Abschnitt eine Beeinflussung der Bahnspannung. Somit können im Schöndruck an den Messeinrichtungen 51 , 52 zwei Messungen zugleich im Rahmen des nachfolgend noch erläuterten Verfahrens der Erfindung durchgeführt werden. Da einmal vor und einmal hinter der Kühlwalze gemessen wird, können so insbesondere Temperatureinflüsse untersucht werden.

Sollen die Temperatureinflüsse unberücksichtigt bleiben, ist bei Schön- und bei Konterdruck die Messung an der Position der Messeinrichtung 52 zu bevorzugen.

Schließlich läuft die Bedruckstoffbahn 1 bzw. 1 ' auf eine Walze einer Aufwicklungsvorrichtung 40.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt einer bereits bedruckten Bedruckstoffbahn 1 , auf der sich Druckmotive 2 in einem regelmäßigen Abstand, der Rapportlänge Li, befinden. Die Rapportlänge Li kann an beliebigen Bildausschnitten des Druckmotivs gemessen werden. Während in Fig. 2 durch den oberhalb der Bedruckstoffbahn 1 angeordneten Doppelpfeil die Rapportlänge zwischen dem eigentlichen Anfang und Ende eines Druckmotivs markiert ist, ist im unteren Bereich dieselbe Rapportlänge durch Messung an der jeweiligen hinteren Bildkante des Druckmotivs dargestellt. Die Rapportlänge ist in an sich bekannter Weise entweder über am Bedruckstoff aufgebrachte Indexmarken, durch Bilderkennung oder Erkennung geeigneter (gleicher) Bildabschnitte aufeinander folgender Bilder bestimmbar.

Wird die Rapportlänge Li im laufenden Betrieb der Druckmaschine 100 gemessen („Rapport-Istlänge"), so ist die Bedruckstoffbahn 1 gedehnt, da Sie nur mit einer Vorspannung straff an den zahlreichen Walzen der Druckmaschine entlang geführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Bahnspannung gemessen, beispielsweise über eine Bahnspannungsmesswalze 31 am Kühlwalzenauszug 32. Die Rapportlängenmessung findet über einen optischen Sensor statt, und zwar möglichst nah bei dem Ort der Bahnspannungsmessung, um eine eindeutige Korrelation zwischen Rapportlänge und Bahnspannung erfassen zu können. Die gemessenen Wertepaare werden aufgenommen und entweder direkt in eine graphische Darstellung entsprechend Fig. 3 übertragen oder in einer Datenverarbeitungseinrichtung zwischengespeichert. Anschließend wird die Bahnspannung im Bereich der Rapportlängenmessung variiert. Dies kann bei der Druckmaschine 100 gemäß Fig. 1 beispielsweise durch Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit des Kühlwalzenauszugs 32 erfolgen.

Vorteilhaft ist dabei, Bahnspannungswerte vorzugeben, die im Bereich üblicher Bahnspannungen im Druckprozess liegen und so gering wie möglich gehalten werden, um Geometrieänderungen oder gar irreversible Längenänderungen der Bedruckstoffbahn 1 vernachlässigbar klein zu halten, sodass ein linearer Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung gegeben ist. Im Verpackungsdruck mit flexiblen Bahnspannungen sind beispielsweise Zugkräfte, die auf die Bedruckstoffbahn wirken, von 50 bis 250 N typisch. Erfindungsgemäß wird dann beispielsweise das Verfahren fünfmal ausgeführt, wobei, beginnend mit einer Zugkraft von 50 N, die Zugkraft um jeweils 50 N erhöht wird, bis der Endwert der Zugkraft erreicht wird. Zu jeder voreingestellten Bahnspannung wird dann die Rapportlänge gemessen und das Wertepaar gespeichert.

Die so gebildeten Wertepaare werden durch an sich bekannte Regressionsmethoden ausgewertet. Dies kann mit Hilfe von Rechnerprogrammen durchgeführt werden. Zur Erläuterung ist in Fig. 3 eine graphische Auswertung dargestellt. In dem Diagramm ist die Rapportlänge über die Bahnspannung aufgetragen. Da die Zugkräfte in einem Bereich gehalten werden, in dem ein linearer Zusammenhang besteht, also das HOOKsche Gesetz gilt, kann die Bahnspannung durch die eingestellten Zugkräfte F1 ... F5 repräsentiert werden. Durch wenigstens zwei Wertepaare kann bereits eine Regressionsgerade gebildet werden, deren Steigung umgekehrt proportional zum E-Modul des Bedruckstoffs ist. Aufgrund von Toleranzen, Messungenauigkeiten etc. ist es vorteilhaft, weitere Wertepaare aufzunehmen und dann für die Vielzahl von Wertepaaren eine Regressionsgerade mit erhöhter Genauigkeit zu bilden.

Im Fall der in Fig. 3 dargestellten graphischen Auswertung reicht es, die Regressionsgerade 120 soweit zu verlängern, dass sie die Rapportlängenachse 1 10 schneidet. An diesem Punkt ist die als normierte Rapportlänge definierte Länge bei einer entspannten Bahn gegeben.

Während eine Auswertung nach Fig. 3 einen konstanten E-Modul der Bedruckstoffbahn vorsieht, ist bei einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzlich der Temperatureinfluss berücksichtigt. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, wo ebenfalls die Rapportlänge über die Bahnspannung aufgetragen ist. Das vorstehend erläuterte Verfahren wird mehrfach ausgeführt, wobei jeweils innerhalb einer Messreihe eine bestimmte Temperatur des Bedruckstoffs gegeben ist. Für die folgende Messreihe wird die Temperatur verändert. Innerhalb der Messreihe wird dann wieder die Bahnspannung variiert und die Rapportlänge gemessen. Eine erste Regressionsgerade 220 ergibt sich für eine übliche Betriebstemperatur TO. Wird die Temperatur der Bedruckstoffbahn gegenüber der Temperatur TO erhöht, steigt die Steigung der Regressionsgeraden an und es ergibt sich ein Rapportlängen- Bahnspannungsverlauf, der einer Regressionsgeraden 221 mit erhöhter Steigung entspricht. Wird hingegen die Temperatur des Druckstoffs abgesenkt, so nimmt auch die Steigung der Regressionsgeraden 222 ab. Für jede der Regressionsgeraden 220, 221 , 222 ergibt sich ein unterschiedlicher Schnittpunkt 224 mit der Rapportlängenachse, also auch eine unterschiedliche normierte Rapportlänge.

Durch die Temperaturveränderung findet zwar auch im ungedehnten Zustand eine Längenänderung statt, welche aber absolut gesehen sehr viel geringer ist, als bei einer höheren Bahnspannung der Bedruckstoffbahn. Diese Einflüsse lassen sich nutzen, um die Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls des Bedruckstoffs zu ermitteln und für den folgenden Betrieb berücksichtigen zu können. Zudem zeigt die Darstellung in Fig. 4, dass durch die erfindungsgemäß vorgenommene Extrapolation der Temperatureinfluss der Messungen minimiert werden kann. Soweit das erfindungsgemäße Verfahren ohne laufende Temperaturmessungen angewandt wird, ist auf jeden Fall sichergestellt, dass der Einfluss von betriebsbedingt auftretenden Temperaturschwankungen im Bedruckstoff bei dem erfindungsgemäß ermittelten normierten Rapportlängenwert nur gering ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur im Rüstprozess des Druckbetriebs durchgeführt wird, sondern kontinuierlich im Fortdruck.

Hier kann das erfindungsgemäße Verfahren im Rahmen einer Rapportlängenregelung angewandt werden, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt ist. Die Bedruckstoffbahn 1 wird dort zunächst durch den Kühlwalzenauszug 32 geführt. Durch die Kühlung wird die Temperatur der Bedruckstoffbahn weitgehend homogenisiert. Nachfolgend wird das auf die Bedruckstoffbahn 1 aufgedruckte Druckmotiv über ein optisches Messsystem mit einem Sensor 52 erfasst und dort eine Rapportlänge Li ermittelt (eigentlich wieder der „Rapportlängenistwert").

Am Messort kann zusätzlich eine Temperatur Ti des Bedruckstoffs 1 ermittelt werden. Eine Bahnspannungsmesswalze 71 ermöglicht über die Messung der dort wirkenden Lagerkräfte die Berechnung der Bahnspannung. Die Wertepaare Li, Fi und gegebenenfalls Ti werden über eine Recheneinrichtung verarbeitet und daraus, wie vorstehend beschrieben die normierte Rapportlänge LO ermittelt. Diese fließt in einen Regelungskreis ein, durch welchen die Relativgeschwindigkeit zwischen Gegendruckzylinder 11 und Formatzylinder 12 in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen einer normierten Soll- Rapportlänge (Sollrapportlänge des bahnspannungsfreien Druckbildes) und der gemessenen normierten Rapport-Istlänge (Rapport-Istlänge des bahnspannungsfreien Druckbildes) eingestellt wird.

Fig. 5 zeigt außerdem, wie die Bahnspannung variiert werden kann, um das erfindungsgemäße Verfahren durchführen zu können. Hinter der Bahnspannungsmesswalze 71 ist eine motorisch angetriebene Walze 72 als Vorzug im Bahnspannungsregelkreis angeordnet, durch deren Beschleunigung bzw. Abbremsen die auf die Bedruckstoffbahn wirkenden Zugkräfte verändert werden können. Ein von der Regelungseinrichtung 80 vorgegebener Sollwert der Zugkraft wird dort über einen einfachen Regelkreis eingestellt. Ist die gewünschte Zugkraft am Bedruckstoff, und damit die gewünschte Bahnspannung, erreicht, wird die Rapportlängen- und gegebenenfalls Temperaturmessung durchgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann, wie dargestellt, entweder für sich zur Ermittlung der normierten Rapportlänge durchgeführt werden oder einem kontinuierlich betriebenen Rapportlängenregelungsverfahren vorgeschaltet werden, so dass in letzterem die normierte Rapportlänge, ggf. in Abhängigkeit von der Temperatur, berücksichtigt werden kann. Dies setzt allerdings voraus, dass ein weitgehend konstanter Betriebszustand bei der Bestimmung der normierten Rapportlänge vorliegt; zudem muss im Rahmen des Rüstprozesses, je nach Anzahl der iterativen Schritte mit Zugkraftveränderung, eine gewisse

Menge Makulatur hingenommen werden.

Um dies zu vermeiden, kann eine Ausführung des Auszugs gemäß Fig. 6a, 6b vorteilhaft sein. Fig. 6a zeigt eine Bahnspannungsmesswalze 71 ' und zwei momentenbeaufschlagte Leitwalzen 72', 73'. Damit ergeben sich insgesamt drei Bahnabschnitte, wobei die Zugkraft F1 im letzten Bahnabschnitt durch die Abzugskräfte bestimmt ist. In jedem Abschnitt sind optische Sensoreinrichtungen 52, 53, 54 vorgesehen. Diese können als mit einem Bilderkennungssystem verbundene Kameras ausgebildet sein. Es können auch kostengünstigere Lösungen zum Einsatz kommen, wie beispielsweise Reflexionslichttaster, mit denen über eine Grauwertmessung Beginn und Ende eines Druckmotivs erfasst werden können.

Während die Kraft F1 als absoluter Wert gemessen wird, können die Kräfte F2 und F3 rechnerisch aus den Brems- bzw. Antriebsmomenten der Leitwalzen 72', 73' berechnet werden.

Die Zugkraft F3 ergibt sich aus den mittels der Leitwalzen 72', 73' eingeprägten Kräften und den durch die vorherigen Einrichtungen, beispielsweise den Kühlwalzenauszug, eingeprägten Bahnspannungen.

Die Zugkraft F2 zwischen den Leitwalzen 72', 73' ist durch das Verhältnis der Drehmomente M72, M73 und der Kräfte F1 , F3 bestimmt.

Für jeden Bahnabschnitt ist eine gesonderte Rapportlängenmesseinrichtung vorgesehen, so dass drei Messungen von Rapportlängen gleichzeitig durchgeführt werden können. Mit dieser Ausführungsform wird bei konstanten

Betriebsbedingungen innerhalb einer im Produktionsbetrieb befindlichen

Druckmaschine das erfindungsgemäße Verfahren vollständig abgebildet: Es werden gleichzeitig drei Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaare erhalten, durch die eine normierte Rapportlänge berechnet werden kann, ohne dass der

Druck- und Messvorgang mehrfach hintereinander ausgeführt zu werden braucht.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betrieb einer Druckmaschine (100), bei dem eine Rapportlän- gen-Bahnspannungs-Funktion ermittelt wird und welches wenigstens folgende Schritte enthält: a) fortlaufendes Drucken eines Druckmotivs (2) mit wenigstens einem Formatzylinder (12) auf die Bedruckstoffbahn (1 ; 1 '); b) Beaufschlagen der Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') mit einer ersten Bahnspannung (F₁₎ c) Messen der Bahnspannung F„ Messen der Rapport-Istlänge L, und Speicherung des Rapport-Istlängen-Bahnspannungs-Wertepaars (L,; F,) d) Veränderung der Bahnspannung F, der Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') und wenigstens einmalige Wiederholung von Schritt c); e) Berechnung der Rapportlängen-Bahnspannungs-Funktion aus den Rap- portlängen-Bahnspannungs-Wertepaaren (L,; F,).

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch die Rapport- längen-Bahnspannungs-Funktion eine normierte Rapportlänge (L₀) berechnet wird, wie sie sich bei den gemessenen Rapportlängen-Istwerten bei einer ungespannten Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') ergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rapport- längen-Bahnspannungs-Funktion durch lineare Regression berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die normierte Rapportlänge (L₀) grafisch durch Ermittlung des Schnittpunkts (224) einer Regressionsgeraden (220,221 ,222) mit einer Rapportlängenachse ermittelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaaren (L,; F,) der E-Modul der Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') berechnet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mehrfach bei unterschiedlichen Temperaturen der Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') ausgeführt wird, wobei jeweils ein Datensatz aus den Rapportlängen- Bahnspannungs-Wertepaaren (L,; F,) und der gemessenen Bedruckstofftemperatur (Ti) gespeichert wird, und dass aus den Datensätzen ein temperaturabhängiger E-Modul E(T) berechnet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Datensatz aus den Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaaren (L,; F.) und der gemessenen Bedruckstofftemperatur (T,) gespeichert wird und dass aus den Datensätzen eine temperaturabhängige Dehnung berechnet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn (1 ,1 ') in wenigstens zwei Bahnabschnitte geteilt wird, in denen unterschiedlichen Bahnspannungen (F,) der Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') gegeben sind und in denen jeweils eine Rapportlänge L, gemessen und für die wenigstens ein Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaar (L,; F,) gespeichert wird.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Rapportlängen-Bahnspannungs-Funktion und Rapportlängen-Ist- und Sollwerten Korrektursignale ermittelt werden, die Mittel zum Ändern der Rapportlänge derart ansteuern, dass die normierte Rapportlänge innerhalb eines Toleranzbereichs um den Sollwert der normierten Rapportlänge eingestellt wird.

10. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mit den Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaaren (L,; F,) eine Be- druckstofftemperatur T, gemessen wird und für eine temperaturabhängige Dehnung des Bedruckstoffes ein Rapportlängenkorrekturwert berechnet wird.

1 1. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rapportlängenmessung über eine optische Sensorvorrichtung (51 , 52, 53, 54) erfolgt, welche sich wiederholende Druckmuster (2) am Bedruckstoff er- fasst.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') über wenigstens eine Bahnspannungs- messwalze (31 ) geführt wird und die Bahnspannung (F,) aus den gemessenen Lagerkräften an der Bahnspannungsmesswalze (31 ) ermittelt wird.

13. Regelungshilfsvorrichtung für eine Druckmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , mit wenigstens:

Mitteln (72, 72', 73) zum Beaufschlagen einer Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') mit veränderbaren Bahnspannungen (Fi),

Mitteln (51 , 52, 53, 54s) zum Messen einer Rapportlänge L, eines Druckmotivs (2) auf der Bedruckstoffbahn (1 ; 1 '); Mitteln (31 ,71 ,71 ') zum Messen der Bahnspannung (F,) einer Auswertungseinheit zur Berechnung der Rapportlängen- Bahnspannungs-Funktion und/oder eines Elastizitätsmoduls aus Rapport- längen-Bahnspannungs-Wertepaaren (L,; F,).

14. Regelungshilfsvorrichtung nach dem vorstehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine Speichereinheit zur Speicherung der Rapportlängen- Bahnspannungs-Wertepaare (L,; F,).

15. Regelungshilfsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Mittel (72, 72', 73) zum gleichzeitigen Beaufschlagen einer Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') mit unterschiedlichen Bahnspannungen F. und mehrere Mittel (51 , 52, 53, 54) zum Messen der Rapportlänge L, eines Druckmotivs (2) entlang der Bedruckstoffbahn (1 ; 1 ') angeordnet sind.

16. Regelungshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Rapportlängenmessung eine optische Sensorvorrichtung (51 , 52, 53, 54) ist.

17. Regelungshilfsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensorvorrichtung ein Reflexionslichttaster ist oder umfasst.

18. Regelungshilfsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensorvorrichtung eine Bilderkennungseinheit umfasst.

19. Regelungshilfsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bahnspannungsmesswalzeneinheit mit Sensoren zum Messen der Lagerkräfte der Bahnspannungsmesswalze (31 ,71 ,71 ').