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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstellung der Öffnung von Farbzonen im Farbkasten von Druckmaschinen mittels eines Rechners. In Offsetdruckmaschinen ist in jedem Druckwerk ein Farbwerk vorhanden, welches das dazugehörige Druckwerk mit Farbe versorgt. Dabei muss die Farbe so dosiert werden, dass die mit der Druckmaschine produzierten Bedruckstoffe einer Druckvorlage entsprechen. Zu diesem Zweck weisen die Farbwerke meist einen Farbkasten mit mehreren Farbzonen auf, welche unterschiedlich geöffnet werden können, um über die gesamte Bedruckstoffbreite die Farbe gezielt dosieren zu können. Eine häufige Bauart ist dabei der Farbkasten, bei dem Farbzonenschieber gegen eine rotierende Duktorwalze gedrückt werden, um die Farbdosierung zu ermöglichen. Durch die Größe des Farbdosierspalts zwischen Duktorwalze und Farbzonenschieber wird so die Farbmenge für jede Farbzone eingestellt. Aufgrund der begrenzten mechanischen Steifigkeit von Farbkasten und Duktor sowie der Dämpfungseigenschaften des Farbzonenschiebers ergeben sich Durchbiegungen des Farbkastens, welche zu einer geringfügig größeren Dosieröffnung zwischen Farbzonenschieber und Duktor führen. Dies führt dazu, dass eine größere Menge Farbe abgegeben wird, als entsprechend den Sollwerten und Einstellungen der Farbzonenschieber zu erwarten ist.
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Die Problematik der Auswirkungen der Durchbiegung des Farbkastens auf das Farbdosierverhalten im Farbwerk in Druckmaschinen ist aus dem japanischen Patent
JP 2441/138489 A bekannt. Hierin wird eine Methode vorgeschlagen, mit der die Durchbiegung des Farbkastens korrigiert werden kann. Dabei werden experimentell in der Druckmaschine die Durchbiegungen ermittelt und in einem Rechner der Druckmaschine abgespeichert. Der Bediener der Druckmaschine kann dann von Hand entsprechende Korrekturwerte für die Durchbiegung auswählen. Dabei ist das Verhältnis zwischen dem Druck der Farbzonenschieber und der Durchbiegung abgespeichert.
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Dieses Verfahren bat den großen Nachteil, dass der Bediener der Druckmaschine Korrekturwerte von Hand eingeben muss und die Korrekturwerte nur in Abhängigkeit eines Parameters, nämlich des Drucks des Farbzonenschiebers, abgespeichert sind. Da die Durchbiegung des Farbkastens in der Druckmaschine aber viele Ursachen haben kann, ist mit der vorgeschlagenen Methode keine präzise und vor allen Dingen automatische Korrektur der Durchbiegung des Farbkastens auf die Farbdosierung möglich. Da es sich bei der Farbdosierung um geringe Farbdosierungsöffnungen im Bereich von Mikrometern handelt und die Durchbiegung des Farbkastens ebenfalls in diesem geringen Bereich liegt, ist mit der Korrekturmethode nach dem Stand der Technik keine in der Praxis handhabbare Lösung gegeben.
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Aus den Patenten
US 7,515,267 und
US 7,574,957 B2 sind ebenfalls Verfahren zur Steuerung der Farbgebung in einer Druckmaschine bekannt.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verstellung der Öffnung von Farbzonen im Farbkasten von Druckmaschinen zu schaffen, welches mittels eines Rechners eine zuverlässige und automatische Korrektur der Farbzonenöffnungen unter Berücksichtigung der Durchbiegung des Farbkastens erlaubt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und den Zeichnungen zu entnehmen. Im Kern besteht das erfindungsgemäße Verfahren zur Verstellung der Öffnung von Farbzonen im Farbkasten von Druckmaschinen aus einem Farbkastenmodell, welches als Software auf einem Steuerungsrechner der Druckmaschine realisiert ist. Dieses Farbkastenmodell ist ein mathematisches Modell, welches möglichst viele Einflüsse, welche zur Durchbiegung des Farbkastens führen, berücksichtigt und in Abhängigkeit des jeweiligen Druckauftrags und Betriebszustands der Druckmaschine die passenden Korrekturwerte zur Kompensation der Durchbiegung des Farbkastens berechnet. Für jeden Druckauftrag werden abhängig von der Färbung der Druckvorlage zunächst die passenden Farbzonenöffnungen im Farbkasten zur Erreichung der Sollfärbung der Druckvorlage berechnet. Zusätzlich wird auf Basis des Farbkastenmodells die Durchbiegung des Farbkastens auf Basis der Daten des Druckauftrags und der Betriebsparameter der Druckmaschine wie Temperatur, Drehzahl etc. berechnet. Nach der Berechnung der Durchbiegung des Farbkastens werden dann Korrekturwerte für die Farbzonenöffnungen berechnet, welche wiederum den auf Basis der Färbung der Druckvorlage berechneten Farbzonenöffnungen zur Einstellung der Sollfärbung überlagert werden. Auf diese Art und Weise berechnet der Rechner auf Basis des Farbkastenmodells die korrigierten Farbzonenöffnungen, mit denen die von der Druckvorlage vorgegebene Sollfärbung tatsächlich auch dann erreicht wird, wenn sich der Farbkasten durchbiegt.
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In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rechner die Durchbiegung des Farbkastens über mehrere Druckaufträge hinweg berechnet. Diese Ausgestaltung der Erfindung stellt sicher, dass möglichst viele Einwirkungen über unterschiedliche Druckaufträge hinweg bei der Berechnung der Durchbiegung des Farbkastens einfließen und so auch berücksichtigt wird, dass die leichten Durchbiegungen des Farbkastens nicht unmittelbar von einem Druckauftrag zum anderen wieder reversibel sind, sondern über mehrere Druckaufträge hinweg langsam abnehmen oder sich gegebenenfalls sogar verstärken.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Rechner für jede Farbzone die zonale Dosierkraft der Einstellungen der Farbzonenöffnungen berechnet. Aufgrund der Färbung der Druckvorlage errechnet der Rechner zunächst für jede Farbzone die passende Farbzonenöffnung, mit der die Sollfärbung erreicht wird. Passend zu dieser Farbzonenöffnung ermittelt der Rechner dann die Dosierkraft für jede Farbzone, welche ursächlich für die Durchbiegung des Farbkastens ist. Diese zonale Dosierkraft wird wiederum auf Basis des Farbkastenmodells berechnet. Dabei berücksichtigt das Farbkastenmodell insbesondere das Farbprofil des jeweiligen Druckauftrags, die Drehzahl der Duktorwalze, die Viskosität der Farbe des laufenden Druckauftrags und das Ganze auch über mehrere Druckaufträge hinweg. Weitere Kriterien sind die Sollfarbzonenöffnungen auf Basis der Sollfärbung oder auch die Temperatur der Druckmaschine. Für all diese Parameter können Kennlinien im Rechner der Druckmaschine hinterlegt sein, auf die der Rechner im Rahmen des Farbkastenmodells zur Berechnung der Durchbiegung des Farbkastens zurückgreifen kann. Zudem fließt in das Farbkastenmodell noch die mechanische Steifigkeit des Farbkastens und der Duktorwalze ein. Aus den so berechneten Kräften kann dann die durch die Durchbiegung bedingte Veränderung der Farbzonenöffnungen berechnet werden, welche dann den Sollwerten überlagert werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass bei der Einstellung der Farbzonenöffnungen der Rechner zuerst die Farbzone mit der größten Öffnung und dann die mit der kleinsten Öffnung ausgehend von der Startposition der Farbzonenöffnungen verfahrt. Diese Vorgehensweise dient dazu, aufgrund der Durchbiegung des Farbkastens bedingte Kollisionen der Farbzonen und dem Duktor zu vermeiden. Dazu werden die Verfahrbewegungen der Farbzonenschieber zeitlich koordiniert.
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Die einzelnen Parameter, welche zur Berechnung der Farbzonenöffnungen berücksichtigt werden, können zum Teil aus den Daten des Druckauftrags hergeleitet oder durch Sensoren wie Temperatursensoren etc. erfasst werden. Insbesondere die Viskosität der Farbe kann auch durch den Bediener in den Rechner eingegeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei jeder Einstellung der Farbzonen, sei es zur Farbvoreinstellung, zur Geschwindigkeitskompensation, zum Regeln der Farbe oder auch beim Abrakeln des Duktors zur Reinigung verwendet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Rechner zusätzliche Korrekturverstellungen der Farbzonenöffnungen durch einen Drucker erfasst und diese zusätzlichen Korrekturverstellungen bei der Berechnung zukünftiger Verstellungen von Farbzonenöffnungen berücksichtigt. Auf diese Art und Weise werden zusätzliche manuelle Korrekturen durch den Drucker erfasst, da die Differenz zwischen rechnerisch ermitteltem Sollwerten und den Istwerten erfasst wird, mit denen der Drucker tatsächlich die Auflage druckt. Die Erfassung der manuellen Korrekturen ist deshalb interessant, weil dies die einzige Rückmeldung darüber ist, ob der Drucker mit dem Ergebnis des Modells zufrieden ist, oder ob er manuell nachkorrigieren muss. Es ist das Ziel, die manuell korrigierten Abweichungen im Mittel auf 0 zu bekommen, so dass genau so viele positive wie negative Wegabweichungen vor kommen. Damit kann das Modell selbstständig lernen und dem Drucker Korrekturarbeit vorwegnehmen.
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Der große Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass kein zusätzlicher apparativer Aufwand in Form von Messtechnik oder zusätzlichen Stellelementen erforderlich ist. Das Farbkastenmodell wird vorab beim Hersteller für jeden Farbkastentyp einmalig ermittelt, so dass auch kein zusätzlicher zeitlicher Aufwand beim Kunden oder bei der Druckwerksmontage erforderlich ist. Neben den bereits genannten Vorteilen führt das erfindungsgemäße Verfahren auch dazu, dass bei inhomogenen Drucksujets ein erhöhter Verschleiß vermieden wird. Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere mm Einsatz bei Messerfarbkasten, ist aber auch bei anderen zonalen Farbkästen sinnvoll einsetzbar.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Figuren näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
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1 einen Farbkasten in einem schematischen Druckwerk,
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2 die Draufsicht von oben auf einen nicht durchgebogenen Farbkasten und die zugehörige Duktorwalze,
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3 die Draufsicht von oben auf einen durchgebogenen Farbkasten und die dazugehörige Duktorwalze,
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4 ein Diagramm, welches die Kraft auf die Farbzonenschieber in Abhängigkeit der dosierten Schichtdicke bei geringer Viskosität der Druckfarbe zeigt und
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5 ein weiteres Diagramm, welches die Kraft auf die Farbzonenschieber in Abhängigkeit der dosierten Schichtdicke bei hoher Viskosität der Druckfarbe zeigt.
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In 1 ist schematisch ein Druckwerk 2 einer Druckmaschine 1 abgebildet, welches im Farbwerk über einen Farbkasten 3 und eine zugehörige Duktorwalze 5 verfügt. Im Farbkasten 3 ist die für das Druckwerk 2 vorgesehene Farbe vorhanden, welche im Spalt zwischen Duktorwalze 5 und den Farbzonenschiebern 4 dosiert wird. Die Farbzonenschieber 4 werden dabei über nicht gezeigte elektrische Antriebsmotoren verstellt, welche wiederum an einen Rechner 6 angebunden sind. Bei dem Rechner 6 handelt es sich um den Steuerungsrechner der Druckmaschine 1, welcher sämtliche Einstellungen der Druckmaschine 1 in Abhängigkeit des jeweils anstehenden Druckauftrags berechnet und möglichst vollautomatisch einstellt. Dazu berechnet der Rechner 6 zunächst auf Basis des jeweiligen Druckauftrags und zugehörigen Drucksujets und der dazugehörigen Färbung die passenden Farbzonenöffnungen der Farbzonenschieber 4. Unter idealen Bedingungen würden die so berechneten Farbzonenöffnungen zur Sollfärbung des gewünschten Drucksujets führen. Bedingt durch die Kräfte zwischen den Farbzonenschiebern 4 und der Duktorwalze 5 ergibt sich jedoch eine Durchbiegung des Farbkastens 3 und gegebenenfalls auch der Duktorwalze 5, welche dazu führt, dass die Öffnungen der Farbzonenschieber 4 nicht den vorgegebenen Sollfarbzonenöffnungen entsprechen. Dies führt dazu, dass mehr oder weniger Farbe im Farbwerk dosiert wird als für den anstehenden Druckauftrag passend wäre.
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In 2 ist die Draufsicht auf den Farbkasten 3 und die zugehörige Duktorwalze 5 aus 1 zu sehen. Die Farbzonenschieber 4 sind für jede Farbzone unterschiedlich geöffnet, so dass für jede Farbzone über die gesamte Breite des Bedruckstoffs hinweg die Farbe individuell dosiert werden kann. In 2 ist der Idealzustand des Farbkastens und des Duktors 5 abgebildet.
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Bedingt durch die mechanischen Kräfte zwischen Farbzonenschieber 4 und Duktorwalze 5 biegt sich zumindest der Farbkasten 3 jedoch wie in 3 dargestellt durch. Diese Durchbiegung ist in 3 bewusst übertrieben dargestellt, um die damit verbundene Problematik verdeutlichen zu können. Es ist zu erkennen, dass sich in 3 bedingt durch die Durchbiegung die Farbzonenöffnungen der jeweiligen Farbzonenschieber 4 verändern und sich insbesondere der Spalt zwischen Duktor 5 und Farbkasten 3 vergrößert. Dies führt zwangsläufig dazu, dass eine größere Menge Farbe abgegeben wird als durch die berechneten Sollwerte der Farbzonenöffnungen beabsichtigt wird. Damit verändert sich jedoch die Färbung des Bedruckstoffs und der in der Druckmaschine 1 bedruckte Bedruckstoff entspricht nicht mehr der Druckvorlage. Da jedoch die Drucke und die Druckvorlage möglichst identisch sein sollen, müssen entsprechende Korrekturmaßnahmen ergriffen werden.
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Dazu dient das erfindungsgemäße Verfahren, welches erstmals den Einsatz eines Farbkastenmodells vorsieht, welches Parameter wie Duktordrehzahl n, Sollspaltöffnung, Farbviskosität, Temperatur berücksichtigt und für jeden Druckauftrag unter weiterer Berücksichtigung der Sollfärbung des Drucksujets entsprechende Korrekturwerte berechnet, welche dann wiederum der Sollfarbzonenöffnung zur Erreichung der Färbung der Druckvorlage überlagert werden. Das Farbkastenmodell ist als Software auf dem Rechner 6 realisiert und besteht im Wesentlichen aus einem Kraftmodell, welches ein Regressionsmodell in der Form F = a0 + a1·V + A2·FZSoll + A3·FZSoll·V + ... sein kann. Weiterhin kann auch ein physikalisches Modell oder eine Kennlinienschar eingesetzt werden. Manche Parameter wie z. B. die Farbviskosität können auch durch den Bediener eingegeben werden, in dem die auf dem Farbbehälter aufgedruckte Farbviskosität von Hand übertragen wird. Die Berechnung der Verformung des Farbkastens 3 selbst kann über ein Biegebalkenmodell, Übertragungsmatrizen oder Finite Elemente Methode geschehen. Zur Vermeidung von Kollisionen werden dabei zunächst die Farbzonenöffnungen mit der größten Öffnung zuerst und die mit der kleinsten zuletzt ausgehend von einer vorhandenen Startposition angefahren. Die Startposition selbst wird in umgekehrter Reihenfolge angefahren.
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In 4 und 5 sind beispielhaft einfache Modelle gezeigt, welche zur Berechnung der Kraft F der Farbzonenschieber die Viskosität der Farbe berücksichtigen. Dabei ist jeweils in Abhängigkeit der Farbschichtdicke SD in Mikrometer bedingt durch die Sollfärbung der Druckvorlage die Kraft F auf den Farbzonenschieber in Newton angegeben. Abgebildet sind dabei die Kennlinien jeweils für die Duktordrehzahlen n = 200 und n = 1000. Es handelt sich somit um ein einfaches Farbkastenmodell, bei dem die Kraft F auf die Farbzonenschieber anhand der Viskosität und der Drehzahl n des Duktors 5 unter Berücksichtigung der Farbschichtdicke SD des vorliegenden Druckauftrags berechnet wird. Dieses Farbkastenmodell kann beliebig kompliziert erweitert werden, um andere Parameter wie die Temperatur etc. zu berücksichtigen.
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Der große Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, dass eine Korrektur der Durchbiegung des Farbkastens automatisch geschieht und der Bediener lediglich die Daten des aktuellen Druckauftrags und gegebenenfalls noch die Daten der verwendeten Verbrauchsmaterialien wie z. B. die Viskosität der Druckfarbe eingeben muss. Sobald die im Farbkastenmodell berücksichtigten Parameter vorhanden sind, erfolgt die Berechnung der Korrekturwerte automatisch ohne Zutun des Bedieners.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckmaschine
- 2
- Druckwerk
- 3
- Farbkasten
- 4
- Farbzonenschieber
- 5
- Duktorwalze
- 6
- Rechner
- F
- Kraft auf den Farbzonenschieber
- V
- Viskosität
- N
- Drehzahl des Duktors
- SD
- Farbschichtdicke auf dem Bedruckstoff
- FZsoll
- Sollwerte der Farbzonenöffnungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2441/138489 A [0002]
- US 7515267 [0004]
- US 7574957 B2 [0004]