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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Rapportlängen-Bahnspannungs-Funktion
an einer Druckmaschine sowie eine Regelungshilfsvorrichtung zur
Durchführung
des Verfahrens.
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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.
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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.
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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.
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Die
DE 2248364 A schlägt vor,
Bildstandsfehler durch eine Steuerung der Bahnspannung zu korrigieren.
Eine In-lini Messung von Rapportlängen wird in der
DE 3720396 A1 vorgeschlagen.
Hier soll eine Messvorrichtung Weginkrementimpulse im Rhythmus der
wiederkehrenden Druckbilder messen.
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Die
Verwendbarkeit der solcherart gewonnenen Messwerte leidet jedoch
angesichts des folgenden Sachverhalts:
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein solches Verfahren sowie eine Regelungshilfsvorrichtung
vorzuschlagen.
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Die
Aufgabe wird durch die Verfahrensmerkmale des Anspruchs 1 sowie
die Vorrichtungsmerkmale des Anspruchs 13 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird also
die Rapportlänge
(eigentlich die Rapportistlänge
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.
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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.
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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.
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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.
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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 Istrapportlänge genannt wird.
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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.
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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.
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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.
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Auf
der Basis eines Vergleichs der normierten Rapportlänge mit
der Soll-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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Den
Verfahren scheint gemein zu sein, dass Rapportlängenist- und sollwerte, sowie
eine Rapportlängen
Bahnspannungsfunktion gebraucht werden.
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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 Regelverfahren beansprucht
wird, Rechnung getragen werden.
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Unter
Mitteln zum Einstellen der Bahnspannung sind durch Steuersignale
ansteuerbare aktive Bauelemente wie Motoren oder Aktoren zu verstehen,
die auf die Bahnspannung Einfluss haben.
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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.
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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.
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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).
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Die
vorgenannten Maßnahmen
sind prinzipiell auch zur Variation der Bahnspannung zu Messzwecken geeignet.
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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
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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.
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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:
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1 eine
Zentralzylinderdruckmaschine in schematischer Seitenansicht,
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2 einen
Ausschnitt einer Bedruckstoffbahn in Draufsicht,
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3 die
Rapportlänge,
aufgetragen über
die Bahnspannung,
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4 die
Rapportlänge,
aufgetragen über
die Bahnspannung bei verschiedenen Temperaturen,
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5 eine
Messanordnung im Regelkreis und
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6a, 6b Bahnspannungsabschnitte
mit gestuften Bahnspannungen.
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1 zeigt
eine Druckmaschine 100, die im Ausführungsbeispiel als Zentralzylinder-Flexodruckmaschine
ausgebildet ist. An einen Gegendruckzylinder 11 mit großem Durchmesser
sind mehrere Formatzylinder 12 anstellbar, welche die Bild
erzeugenden Druckvorlagen tragen.
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Der
Bedruckstoff 1 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.
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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 11 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.
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Die
durchgehende Linie kennzeichnet den Verlauf der Bedruckstoffbahn 1 im
sogenannten Schöndruck,
bei dem das Druckmotiv 2 seitenrichtig auf einen transparenten
oder nicht-transparenten Bedruckstoff 1 aufgebracht wird.
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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 2 erfassen. Der
Kühlwalzenauszug 32 wird
zur Veränderung
der Bahnspannung eingesetzt.
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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.
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Sollen
die Temperatureinflüsse
unberücksichtigt
bleiben, ist bei Schön-
und bei Konterdruck die Messung an der Position der Messeinrichtung 52 zu
bevorzugen.
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Schließlich läuft die
Bedruckstoffbahn 1 bzw. 1' auf eine Walze einer Aufwicklungsvorrichtung 40.
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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 2 durch den oberhalb der Bedruckstoffbahn 1 angeordneten
Doppelpfeil die Rapportlänge
Li zwischen dem eigentlichen Anfang und Ende eines Druckmotivs 2 markiert
ist, ist im unteren Bereich dieselbe Rapportlänge Li durch Messung an der
jeweiligen hinteren Bildkante des Druckmotivs 2 dargestellt.
Die Rapportlänge
Li ist in an sich bekannter Weise entweder über am Bedruckstoff 1 aufgebrachte
Indexmarken, durch Bilderkennung oder Erkennung geeigneter (gleicher) Bildabschnitte
aufeinander folgender Bilder bestimmbar.
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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 100 entlang
geführt
werden kann.
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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 3 übertragen
oder in einer Datenverarbeitungseinrichtung zwischengespeichert.
Anschließend
wird die Bahnspannung im Bereich der Rapportlängenmessung variiert. Dies
kann bei der Druckmaschine 100 gemäß 1 beispielsweise
durch Erhöhung
der Rotationsgeschwindigkeit des Kühlwalzenauszugs 32 erfolgen.
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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
F1–F2,
die auf die Bedruckstoffbahn 1 wirken, von 50 bis 250 N
typisch. Erfindungsgemäß wird dann
beispielsweise das Verfahren fünfmal
ausgeführt,
wobei, beginnend mit einer Zugkraft Fi von 50 N, die Zugkraft F1
um jeweils 50 N erhöht
wird, bis der Endwert der Zugkraft F5 erreicht wird. Zu jeder voreingestellten
Bahnspannung wird dann die Rapportlänge Li gemessen und das Wertepaar
gespeichert.
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Die
so gebildeten Wertepaare werden durch an sich bekannte Regressionsmethoden
ausgewertet. Dies kann mit Hilfe von Rechnerprogrammen durchgeführt werden.
Zur Erläuterung
ist in 3 eine graphische Auswertung dargestellt. In dem
Diagramm ist die Rapportlänge
Li über
die Bahnspannung aufgetragen. Da die Zugkräfte F1–F5 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 1 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.
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Im
Fall der in 3 dargestellten graphischen
Auswertung reicht es, die Regressionsgerade 120 soweit
zu verlängern,
dass sie die Rapportlängenachse 110 schneidet.
An diesem Punkt ist die als normierte Rapportlänge L0 definierte Länge bei
einer entspannten Bahn gegeben.
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Während eine
Auswertung nach 3 einen konstanten E-Modul der
Bedruckstoffbahn 1 vorsieht, ist bei einer Variante des
erfindungsgemäßen Verfahrens
zusätzlich
der Temperatureinfluss berücksichtigt.
Dies ist in 4 dargestellt, wo ebenfalls
die Rapportlänge
Li über
die Bahnspannung F aufgetragen ist. Das vorstehend erläuterte Verfahren
wird mehrfach ausgeführt,
wobei jeweils innerhalb einer Messreihe eine bestimmte Temperatur
T des Bedruckstoffs 1 gegeben ist. Für die folgende Messreihe wird
die Temperatur T verändert. Innerhalb
der Messreihe wird dann wieder die Bahnspannung F variiert und die
Rapportlänge
gemessen. Eine erste Regressionsgerade 221 ergibt sich
für eine übliche Betriebstemperatur
T0. Wird die Temperatur der Bedruckstoffbahn gegenüber der
Temperatur T0 erhöht,
steigt die Steigung der Regressionsgeraden an und es ergibt sich
ein Rapportlängen-Bahnspannungsverlauf,
der einer Regressionsgeraden 220 mit erhöhter Steigung
entspricht. Wird hingegen die Temperatur T des Druckstoffs 1 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 L0.
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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 1 der
Bedruckstoffbahn F. Diese Einflüsse
lassen sich nutzen, um die Temperaturabhängigkeit des Elastizitätsmoduls
E des Bedruckstoffs 1 zu ermitteln und für den folgenden
Betrieb berücksichtigen
zu können.
Zudem zeigt die Darstellung in 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 1 bei dem erfindungsgemäß ermittelten normierten Rapportlängenwert
L0 nur gering ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn
das erfindungsgemäße Verfahren
nicht nur im Rüstprozess
des Druckbetriebs durchgeführt
wird, sondern kontinuierlich im Fortdruck.
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Hier
kann das erfindungsgemäße Verfahren
im Rahmen einer Rapportlängenregelung
angewandt werden, wie in 5 schematisch dargestellt ist.
Die Bedruckstoffbahn 1 wird dort zunächst durch den Kühlwalzenauszug 32 geführt. Durch
die Kühlung
wird die Temperatur T der Bedruckstoffbahn 1 weitgehend
homogenisiert. Nachfolgend wird das auf die Bedruckstoffbahn 1 aufgedruckte
Druckmotiv 2 über
ein optisches Messsystem mit einem Sensor 52 erfasst und
dort eine Rapportlänge
Li ermittelt (eigentlich wieder der „Rapportlängenistwert”).
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Am
Messort kann zusätzlich
eine Temperatur T des Bedruckstoffs 1 ermittelt werden.
Eine Bahnspannungsmesswalze 71 ermöglicht über die Messung der dort wirkenden
Lagerkräfte
die Berechnung der Bahnspannung F. Die Wertepaare Li, Fi und gegebenenfalls
Ti werden über
eine Recheneinrichtung verarbeitet und daraus, wie vorstehend beschrieben
die normierte Rapportlänge
L0 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 L0 (Rapport-Istlänge des
bahnspannungsfreien Druckbildes) eingestellt wird.
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5 zeigt
außerdem,
wie die Bahnspannung F 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 1 wirkenden Zugkräfte Fi verändert werden können. Ein
von der Regelungseinrichtung 80 vorgegebener Sollwert der
Zugkraft F wird dort über
einen einfachen Regelkreis eingestellt. Ist die gewünschte Zugkraft
F am Bedruckstoff 1, und damit die gewünschte Bahnspannung F, erreicht,
wird die Rapportlängen-
und gegebenenfalls Temperaturmessung durchgeführt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann, wie dargestellt, entweder für sich zur Ermittlung der normierten
Rapportlänge
L0 durchgeführt
werden oder einem kontinuierlich betriebenen Rapportlängenregelungsverfahren
vorgeschaltet werden, so dass in letzterem die normierte Rapportlänge L0,
ggf. in Abhängigkeit
von der Temperatur T, berücksichtigt
werden kann. Dies setzt allerdings voraus, dass ein weitgehend konstanter
Betriebszustand bei der Bestimmung der normierten Rapportlänge L0 vorliegt;
zudem muss im Rahmen des Rüstprozesses,
je nach Anzahl der iterativen Schritte mit Zugkraftveränderung,
eine gewisse Menge Makulatur hingenommen werden.
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Um
dies zu vermeiden, kann eine Ausführung des Auszugs gemäß 6a, 6b vorteilhaft
sein. 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 52, 53, 54 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.
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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.
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Die
Zugkraft F3 ergibt sich aus den mittels der Leitwalzen 72', 73' eingeprägten Kräften und
den durch die vorherigen Einrichtungen, beispielsweise den Kühlwalzenauszug 32,
eingeprägten
Bahnspannungen.
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Die
Zugkraft F2 zwischen den Leitwalzen 72', 73' ist durch das Verhältnis der
Drehmomente M72, M73 und der Kräfte
F1, F3 bestimmt.
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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
100 das erfindungsgemäße Verfahren
vollständig
abgebildet: Es werden gleichzeitig drei Rapportlängen-Bahnspannungs-Wertepaare
erhalten, durch die eine normierte Rapportlänge L0 berechnet werden kann,
ohne dass der Druck- und Messvorgang mehrfach hintereinander ausgeführt zu werden
braucht.
| Bezugszeichenliste |
| 1,
1' | Bedruckstoffbahn,
Bedruckstoff |
| 2 | Druckmotive |
| 11 | Gegendruckzylinder |
| 12 | Formatzylinder |
| 13 | Anpresswalze |
| 14 | Bahnspannungsmesswalze |
| 20 | Abwicklungsrolle |
| 21 | Pendelwalze |
| 22 | Vorzug |
| 30 | Trocknungseinrichtung |
| 31 | Bahnspannungsmesswalze |
| 32 | Kühlwalzenauszug |
| 40 | Aufwicklungsvorrichtung |
| 41 | Pendelwalze |
| 51 | optisches
Meßsystem,
Kamera, Messeinrichtung, optische Sensoreinrichtung, optische Sensorvorrichtung |
| 52 | optisches
Meßsystem
Kamera, Messeinrichtung, optische Sensoreinrichtung, optische Sensorvorrichtung |
| 53 | optisches
Meßsystem
Kamera, Messeinrichtung, optische Sensoreinrichtung, optische Sensorvorrichtung |
| 54 | optisches
Meßsystem
Kamera, Messeinrichtung, optische Sensoreinrichtung, optische Sensorvorrichtung |
| 71,
71' | Bahnspannungsmesswalze |
| 72 | (momentenbeaufschlagte)
Leitwalze |
| 72' | (momentenbeaufschlagte)
Leitwalze |
| 73 | (momentenbeaufschlagte)
Leitwalze |
| 80 | Regelungseinrichtung |
| 100 | Druckmaschine |
| 110 | Rapportlängenachse |
| 120 | Regressionsgerade |
| 220 | Regressionsgerade |
| 221 | Regressionsgerade |
| 222 | Regressionsgerade |
| 224 | Schnittpunkt |
| F1,
F2, F3 | Kraft |
| L1-5, Li | Rapportlänge |
| L0 | Normierte
Rapportlänge |
| F1-5 | Bahnkräfte/Bahnspannung |
| T | Temperatur |