Verfahren und Vorrichtung zur überprüfung der Qualität wenigstens eines Druckformzylinders und eine mit einer solchen Vorrichtung ausgerüstete Fertigungslinie

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur überprüfung der Qualität einer Druckform und insbesondere eines Tief- oder Flexodruckformzylinders, vorzugsweise nach einer galvanischen Beschichtung, Politur und/oder Gravur seiner Oberfläche, sowie eine automatische Fertigungslinie zur Herstellung von Druckformzylindern mit einer solchen Vorrichtung gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1 , 10, 29, 38, 48 bzw. 49.

Für das Drucken durch Flexodruck oder Tiefdruck mit entsprechenden Druckformzylindern werden die zum Drucken erforderlichen Farbsätze oder Farbauszüge, bestehend aus vier oder mehr Druckformzylindern, zum Beispiel für die Druckfarben "Cyan", "Magenta", "Gelb" und "Schwarz" sowie für eventuelle Sonderfarben, wie "Silber" oder " Gold", als Druckbilder auf die Druckformzylinder aufgebracht, wobei auf dem Gebiet des Verpackungsdrucks diese Druckformzylinder häufig von sogenannten Servicehäusern hergestellt werden, die jeweils für eine Mehrzahl von Verpackungsdruckereien arbeiten.

Bei der Herstellung von Druckformzylindern für den Tiefdruck werden normalerweise aus Stahl gefertigte Formzylinder zuerst mit einer sogenannten Grundkupferschicht versehen. Auf die Grundkupferschicht kann dann entweder eine Starkverkupferung oder eine dünne Verkupferung, eventuell unter Verwendung einer sogenannten Ballardhaut aufgebracht werden. In die äußere Kupferschicht werden dann, nach einer Politur der Oberfläche, in einer Gravurmaschine jeweils die zur Aufnahme der Druckfarbe dienenden Näpfchen, insbesondere mit einem Stichel oder mit einem Laser, eingraviert.

Die Gravur erfolgt auch heute noch häufig mittels eines Diamantstichels, der bei modernen Gravurmaschinen bis zu 8000 mal pro Sekunde in die Kupferschicht an

der Oberfläche des Druckformzylinders eindringt und jedes Mal einen kleinen Span heraushebt und ein Näpfchen für die Druckfarbe ausbildet. Dabei wird die Eindringtiefe des Stichels gesteuert, um entsprechend der gewünschten Druckdichte oder Farbdichte Näpfchen mit unterschiedlichen Volumina und Flächen halbautotypisch zu erzeugen.

Nach dem Eingravieren der Näpfchen wird die gravierte Kupferschicht zur Verlängerung der Lebensdauer oder Standzeit des Druckformzylinders galvanisch mit einer dünnen Chromschicht überzogen. Zur Wiederverwendung des Druckformzylinders wird im Fall einer gravierten Starkverkupferung die Chromschicht zusammen mit einem Teil der Kupferschicht in einer speziellen Drehmaschine bis unter die tiefsten Näpfchen abgedreht und die entstehende Kupferoberfläche für eine erneute Gravur poliert. Da bei diesem Verfahren der Durchmesser des Druckformzylinders immer kleiner wird, müssen dieser von Zeit zu Zeit galvanisch aufgekupfert werden. Bei dünnerer Verkupferung, insbesondere unter Verwendung einer Ballardhaut, wird die gravierte und verchromte Kupferschicht nach dem Drucken ganz entfernt und es wird danach eine neue dünne Kupferschicht auf den Druckformzylinder für eine nächste Gravur aufgebracht.

In der Vergangenheit waren die Servicehäuser zumeist in Form von einzelnen

Fachabteilungen organisiert, zum Beispiel einer Galvanikabteilung zur Verkupferung und Verchromung der Druckformzylinder, einer Oberflächenbearbeitungsabteilung zum Abdrehen, Schleifen und Polieren der Druckformzylinder, sowie einer Gravurabteilung zur Bebilderung der Druckformzylinder. Dies erfordert jedoch nicht nur eine Vielzahl von kleinen Zylinderzwischenlagern, sondern auch einen häufigen Hin- und Hertransport der Druckformzylinder und damit einen relativ hohen Aufwand. Da eine solche Organisationsstruktur zudem nur schwer automatisierbar ist, erfolgte die Bedienung der Maschinen und Anlagen in den meisten Fachabteilungen manuell, ebenso wie die Durchführung der zur Einhaltung von Qualitätsvorgaben erforderlichen Qualitätssicherungsmaßnahmen, was verglichen mit automatischen Produktionsprozessen nicht nur teuerer sondern auch anfälliger für Fehler ist, da

qualitätsbestimmende Faktoren häufig vom Geschick einzelner Personen abhängig sind.

Daher werden für die Herstellung druckfertiger Druckformzylinder seit kurzem automatisierte Fertigungsstrecken angeboten, zum Beispiel die sogenannte "Autocon"-Zylinderfertigungslinie der Firmen Kaspar Walter GmbH & Co. KG, Johannes Bauer Logistiksysteme GmbH & Co. KG und HELL Gravüre Systems GmbH, bei der sämtliche für die Druckformzylinderherstellung notwendigen Bearbeitungseinrichtungen, wie zum Beispiel Galvanisieranlagen, Reinigungsbäder, Dreh- und Schleifmaschinen, Poliermaschinen und Graviermaschinen in einer Reihe von Stationen unter einer Krananlage aufgestellt werden, die bis zu einem Zylinderlager reicht. Die zu bearbeitenden Druckformzylinder können so automatisch aus dem Lager in die jeweiligen Stationen, zwischen den einzelnen Stationen hin und her bzw. in das Lager zurück transportiert werden. Eine übergeordnete Steuerung steuert die Krananlage und sorgt für eine Verteilung der jeweiligen

Bearbeitungsaufträge an die einzelnen Stationen, in denen die Druckformzylinder automatisch aufgenommen und bearbeitet werden können, so dass Druckformzylinder sehr effizient und kostengünstig mit minimalem Personaleinsatz produziert werden können.

Um bei einem späteren Druck mit den Druckformzylindern ein dem Kundenwunsch genau entsprechendes Druckbild ohne Fehler zu gewährleisten, muss zur Qualitätssicherung für jeden Zylinder eines Farbsatzes ein oder mehrere Male die Erfüllung gewisser Qualitätsvorgaben überprüft werden.

Zum Beispiel muss die Oberflächenrauhigkeit der gravierten und verchromten Oberfläche jedes Druckformzylinders für den Tiefdruck eine gewisse feine Rauhigkeit aufweisen, damit sich an den ungravierten Stellen dieser Oberfläche beim Drucken ein dünner nicht-druckender Films aus Druckfarbe zwischen dem Druckformzylinder und dem Rakel aufbaut und ein Trockenlaufen des

Druckformzylinders verhindert, andererseits jedoch an den ungravierten Stellen ein

Drucken (Tonen) vermieden wird. Um die Einhaltung der gewünschten Rauhigkeit zu überprüfen bzw. sicherzustellen, muss neben der Rauhigkeit der verchromten Oberfläche auch die Rauhigkeit der darunter liegenden polierten und ungravierten Kupferoberfläche gemessen werden, um diese bei Abweichung vom Vorgabewert ggf. noch vor dem Gravieren nacharbeiten zu können.

Um bei der Gravur der Näpfchen eine gut funktionierende Stichelschneidbewegung und ein sauberes Ausformen der Näpfchen sicherzustellen, muss weiter die zu gravierende Kupferschicht angrenzend an die Oberfläche eine für galvanisch hergestellte Kupferschichten relativ hohe Härte besitzen, die zum Beispiel im Bereich von 200 oder 220 HV (Vickers-Härte) liegt, jedoch auch nicht zu hoch sein darf, um Stichelbrüche zu vermeiden.

Zur überprüfung dieser Vorgaben existieren bereits Geräte zur Ermittlung der Oberflächenrauhigkeit sowie zur Härtebestimmung, die jedoch zumeist zeitaufwändige manuelle Messungen notwendig machen.

Außerdem treten bei der Herstellung der zu gravierenden Kupferschicht gelegentlich Materialfehler in Form von Pickeln oder Löchern auf, die im späteren Druckbild sichtbare Spuren hinterlassen oder der Auslöser für Stichelbrüche sein können, so dass Druckformzylinder mit derartigen Fehlern frühzeitig ausgesondert werden sollten. ähnliches gilt für Kratzer in der polierten Kupferoberfläche, die zum Beispiel beim Transport auftreten können.

Fehler dieser Art lassen sich bisher nur durch eine visuelle Inspektion der polierten Kupferoberfläche erkennen.

Auch beim Gravieren der Druckvorlagen auf die Druckformzylinder kann es zu Fehlern kommen. Beispielsweise können fehlerhafte oder unvollständige Bildinhalte graviert werden, weshalb als weitere Qualitätssicherungsmaßnahme aus den zur

Gravur der Druckvorlage verwendeten Gravurdaten in der Regel sogenannte digitale

Proofs erstellt werden. Dazu werden die Gravurdaten zu einem Proofgerät übertragen, beispielsweise ein Farbmonitor oder ein Tintenstrahl- oder Laserdrucker, wo aus den Daten ein auf dem Monitor angezeigter Softproof bzw. ein vom Drucker ausgedruckter Hardproof erzeugt und anschließend begutachtet wird.

Darüber hinaus kann es auch zu Passerfehlern bei den übereinander gedruckten Druckfarben der Druckformzylinder eines zusammengehörigen Farbsatzes kommen, zum Beispiel, wenn die Graviermaschine nicht alle Farbauszüge im richtigen Maßstab graviert und/oder Umfangsabmessungen der Druckzylinder nicht innerhalb eines sehr engen Toleranzfensters aufeinander abgestimmt sind. In den meisten Fällen bedeutet dies, dass die Umfangsabmessungen der Druckformzylinder eines Farbsatzes sehr genau übereinstimmen müssen, kann jedoch auch bedeuten, dass ihre Umfangsabmessungen in der Reihenfolge des Drucks der Farben etwas abgestuft sein müssen, um einer Schrumpfung des bahnförmigen Bedruckstoffs zwischen hintereinander liegenden Druckstationen infolge einer Erwärmung zur

Trocknung der Druckfarben Rechnung zu tragen, insbesondere im Publikationsdruck und den dort verwendeten Bedruckstoffen, weniger im Verpackungsdruck.

Um somit die Qualität, insbesondere den Bildinhalt, des fertig gestellten Druckformzylinders, für Flexodruck oder Tiefdruck, ein weiteres Mal zu kontrollieren und um mögliche Passerfehler zu anderen Druckformzylindern festzustellen, wird nach Fertigstellung der Druckformzylinder in nahezu allen Fällen noch ein sogenannter Andruck (wet proof) notwendig, indem die Druckformzylinder nacheinander einzeln oder gemeinsam in eine dazu vorgesehene Andruckmaschine eingelegt, ausgerichtet und die Farbauszüge, zumeist auf einem Papierbogen, übereinandergedruckt werden. Eine solche Andruckmaschine kann eine Vereinfachte Ausführungsform einer Druckmaschine sein. Der Andruck wird dann visuell auf Bildinhalte und Passerdifferenzen begutachtet und zur Ermittlung von Gravurfehlern bzw. zur überprüfung des Layouts mit dem digitalen Proof verglichen. Die Erstellung eines solchen Andrucks ist jedoch sehr zeit- und arbeitsaufwändig, so

dass für diesen Andruck häufig mehr Personal zur Verfügung stehen muss als für die gesamte vorhergehende Fertigung der Druckformzylinder.

Bei den vorangehend beschriebenen Qualitätssicherungsmaßnahmen handelt es sich nämlich zumeist um überwiegend manuelle Tätigkeiten, die nicht nur einen hohen Zeit- und Arbeitsaufwand erforderlich machen, sondern sich auch nur schwer in eine automatische Zylinderfertigungslinie integrieren lassen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die eine automatisierte Durchführung der Qualitätssicherungsmaßnahmen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verfahrenshinsicht dadurch gelöst, dass der Druckformzylinder in eine Vorrichtung zur automatischen Erfassung des erstellten Druckbildes überführt wird. Hierdurch wird das konkret auf dem jeweiligen

Druckformzylinder erstellte Druckbild erfasst und kann bildlich oder in sonstiger geeigneter Form für Qualitätssicherungsmaßnahmen zur Verfügung gestellt werden.

Geeignete Einzelkomponenten für Einrichtungen oder Vorrichtungen für eine solche Erfassung sind prinzipiell an sich bekannt. Insbesondere kann das Druckbild elektronisch digitalisiert erfasst werden, vorzugsweise kann die Vorrichtung zur automatischen Erfassung einen Scanner umfassen.

Erfindungsgemäß kann danach das Druckbild mit Vorteil automatisch, insbesondere unter Vermeidung manueller Tätigkeiten, auf seinen Inhalt hin überprüft werden.

Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht mit Vorteil sogar vor, dass mit dem so erfassten Druckbild ein Andruck simuliert wird, und somit ein nasser Andruck in einer Andruckmaschine bevorzugt in vielen Fällen ganz entbehrlich werden kann.

Insbesondere kann erfindungsgemäß das Druckbild ein Farbauszug für einen Mehrfarbendruck sein und mit diesem Druckbild und den entsprechend erfassten Druckbildern anderer Farbauszüge des Mehrfarbendrucks zusammen die Passergenauigkeit der Farbauszüge in ihrem Zusammendruck zu dem 5 Mehrfarbendruck automatisch überprüft werden.

Eine weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht mit Vorteil vor, dass das Druckbild auf seine Farbdichte hin überprüft wird, vorzugsweise ebenfalls automatisch. 0

Dies kann insbesondere dadurch erfolgen, dass ein Flächenverhältnis zwischen der Fläche eines Näpfchens und der Fläche einer Rasterzelle, in der dieses Näpfchen platziert ist, bestimmt wird, also insbesondere der Flächenanteil des Näpfchens in der Rasterzelle bzw. das Verhältnis der druckenden und der nicht-druckenden 5 Fläche in dieser Rasterzelle bestimmt wird.

Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass zur überprüfung der Farbdichte aus einer Testgravur gewonnene Daten verwendet werden und bevorzugt mit den Gravurdaten des zu überprüfenden Druckbildes verglichen oder in sonstiger Weise o mathematisch verknüpft werden. Bei einer solchen Testgravur werden nämlich

Gravurdaten und tatsächlich gravierte Näpfchen miteinander verglichen, wodurch insbesondere eine Art Eichung des Systems erfolgen kann. Je verlässlicher das System ist desto länger kann auch von einer Stabilität des Systems ausgegangen werden. Vor einer Bebilderung gewonnene Testdaten können also mit einem 5 gewissen Vorbehalt erfindungsgemäß auch für die Qualitätskontrolle nach der Bebilderung verwendet oder zumindest berücksichtigt werden.

Eine unabhängige Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sieht in Verfahrenshinsicht für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur überprüfung der o Qualität wenigstens eines Druckformzylinders für einen Tiefdruck nach einer galvanischen Beschichtung, Politur und/oder Gravur ihrer Oberflächen vor, dass der

Druckformzylinder in eine automatische Abtast- und Messvorrichtung überführt wird, in der in automatisierter Weise die Oberfläche des beschichteten, polierten und/oder gravierten Druckzylinders optisch abgetastet und mit Hilfe automatisch gesteuerter Messinstrumente der Durchmesser des Druckzylinders und/oder die Oberflächenrauhigkeit der Oberfläche und/oder die Härte einer an die Oberfläche angrenzenden Metallschicht gemessen werden.

Durch die optische Abtastung der ungravierten bzw. der gravierten Druckformzylinderoberfläche und eine damit verbundene Bildverarbeitung bzw. Bildauswertung lassen sich zum einen vor der Gravur Galvanikfehler, wie Pickel oder Löcher, sowie Beschädigungen, wie Kratzer, in der Kupferoberfläche, und zum anderen nach der Gravur Gravurfehler, wie eine fehlerhafte Ausbildung von Näpfchen nach einem Stichelbruch oder fehlende Bildlinien, ermitteln. Weiter kann mit Hilfe der Abtastdaten eine elektronische Simulation des Andrucks erstellt werden, der sich ebenso wie ein tatsächlicher Andruck mit einem auf der Grundlage der

Gravurdaten erstellten digitalen Proof vergleichen lässt und damit den tatsächlichen Andruck in einer Andruckmaschine entbehrlich macht. Darüber hinaus werden bei einer elektronischen Simulation des Andrucks die einzelnen Farbauszüge selbst im Fall einer gewünschten Abstufung der Zylinderdurchmesser ohne Passerdifferenz übereinanderliegen, wenn die bei der Messung des Durchmessers oder Umfangs der Druckformzylinder gemessenen Werte mit den entsprechenden Sollwerten jedes Druckformzylinders übereinstimmen. Durch die zusätzliche Messung der Oberflächenrauhigkeit der Oberflächen und/oder die Härte einer an die Oberflächen angrenzenden Metallschicht lassen sich sämtliche erforderlichen Qualitätsvorgaben mit ein und derselben Einrichtung und in einem Arbeitsgang ermitteln.

Vorzugsweise werden die Druckformzylinder für einen Tiefdruck im Verlauf ihrer Bearbeitung mindestens zweimal automatisch in die Mess- und Abtasteinrichtung eingelegt und geprüft, und zwar das erste Mal nach einer galvanischen Beschichtung mit Kupfer und einer Politur der Beschichtung, wobei ihre Oberflächen zur

Erkennung von Galvanikfehlern oder Beschädigungen optisch abgetastet und der

Durchmesser oder Umfang der Druckformzylinder sowie die Härte und die Oberflächenrauhigkeit der galvanisch aufgebrachten Kupferschicht gemessen werden, und das zweite Mal nach einer Gravur und einer galvanischen Beschichtung mit Chrom sowie nach einer Politur der Beschichtung, wobei ihre Oberflächen zur Erkennung von Gravurfehlern optisch abgetastet und zumindest die

Oberflächenrauhigkeit der galvanisch aufgebrachten Chromschicht gemessen wird. Neben der Oberflächenrauhigkeit kann zumindest beim ersten Mal ggf. auch die Welligkeit der Oberfläche gemessen werden.

Die Messung des Durchmessers oder Umfangs eines Druckformzylinders, der Rauhigkeit seiner Oberfläche und der Härte der an die Oberfläche angrenzenden Kupfer- oder Chromschicht bzw. der Welligkeit der Oberfläche erfolgt vorzugsweise an mehreren Stellen entlang des Zylinders, so dass sich auch Veränderungen entlang des Zylinders ermitteln lassen.

Im Falle einer Erkennung von Fehlern und/oder im Falle von Abweichungen der Messwerte von vorgegebenen Sollwerten wird zweckmäßig automatisch ein Fehlerprotokoll erstellt und die Druckformzylinder ausgesondert oder für eine Nachbearbeitung in eine der vorangehenden Stationen gesondert zurück transportiert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird aus den bei der optischen Abtastung gewonnenen Signalen oder Abtastdaten ein elektronisches Bild der Oberfläche jedes Druckformzylinders erzeugt. Die Oberflächen von gravierten Druckformzylindern eines Farbsatzes werden zweckmäßig mit gleicher Auflösung abgetastet, was es bei der elektronischen Simulation des Andrucks möglich macht, die elektronischen Bilder ihrer Oberflächen einander ohne Skalierung zu überlagern, um sie mit einem aus Gravurdaten der gravierten Oberflächen erzeugten digitalen Proof zu vergleichen. Es können aber auch unterschiedliche Skalierungen berücksichtigt werden, die zum Beispiel eine zu erwartende

Veränderung des Bedruckstoffes durch mehrere Druckwerke hindurch kompensieren sollen.

Um ein besonders kontrastreiches elektronisches Bild der Druckformzylinder- Oberflächen zu erzeugen, werden diese während der Abtastung zweckmäßig unter einem geeigneten Einfallswinkel mit Licht bestrahlt und das von der Oberfläche reflektierte Licht wird erfasst und ausgewertet.

Die zur Abtastung und Messung verwendete automatische Abtast- und Messvorrichtung weist erfindungsgemäß vorzugsweise eine Aufnahme für einen Druckformzylinder, einen auf einer Führungsbahn in axialer Richtung des Druckformzylinders in Bezug zur Aufnahme beweglichen Abtastkopf zur automatisierten optischen Abtastung der Oberflächen der beschichteten, polierten und/oder gravierten Druckformzylinder sowie automatische Messinstrumente zur Messung des Durchmessers oder Umfangs der Druckzylinder und/oder der

Oberflächenrauhigkeit der Oberflächen und/oder der Härte einer an die Oberflächen angrenzenden Metallschicht auf. Bevorzugt sind auch mindestens ein Teil der Messinstrumente und zweckmäßig sämtliche Messinstrumente einzeln oder gemeinsam rechnergesteuert auf einem Träger entlang der Führungsbahn beweglich, so dass die Messungen an mehren Stellen entlang des

Druckformzylinders vorgenommen werden können. In die entsprechende Vorrichtung kann der Druckformzylinder bevorzugt auch automatisch eingebracht und dort verspannt werden und der Druckformzylinder kann in Rotation versetzt werden.

Zur Anpassung des Abtastkopfs und der Messinstrumente an unterschiedliche Druckformzylinderdurchmesser sind zumindest der Abtastkopf und die Messinstrumente zur Messung der Oberflächenrauhigkeit der Oberflächen und/oder der Härte einer an die Oberflächen angrenzenden Metallschicht der Druckformzylinder in radialer Richtung des Druckformzylinders rechnergesteuert beweglich, so dass sie sich unabhängig von den Durchmessern der

Druckformzylinder in einen gewünschten Abstand von bzw. in Kontakt mit deren Oberflächen bringen lassen.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, dass zuerst der Durchmesser oder Umfang des Druckformzylinders automatisch gemessen wird, und dass der gemessene Durchmesser bzw. ein aus dem gemessenen Umfang berechneter Durchmesser bei der rechnergesteuerten Zustellbewegung des Abtastkopfs und/oder der Messinstrumente zur Messung der Oberflächenrauhigkeit der Oberflächen und/oder der Härte einer an die Oberflächen angrenzenden Metallschicht an die Druckformzylinderoberfläche zugrunde gelegt wird, so dass sich der Abtastkopf und/oder die Messinstrumente einerseits schnell an die Oberfläche annähern lassen und sich andererseits zur Abtastung und Messung ein sehr genauer Abstand zwischen dem Druckformzylinder einerseits und dem Abtastkopf bzw. den Messinstrumenten andererseits einstellen lässt.

Die automatische Abtast- und Messvorrichtung weist zweckmäßig einen eigenen Rechner zur Steuerung und überwachung der optischen Abtastung und der Messinstrumente auf, der jedoch vorzugsweise auch dazu dienen kann, die bei der optischen Abtastung der Oberflächen erzeugten Abtastsignale oder Abtastdaten auszuwerten und aus diesen Daten ein elektronisches Bild der abgetasteten

Oberflächen zu erzeugen. Derselbe Rechner, oder alternativ ein externer Rechner, kann verwendet werden, um die Abtastdaten bzw. das aus den Abtastdaten erzeugte elektronische Bild der abgetasteten Oberfläche eines gravierten Druckformzylinders mit den zur Gravur desselben Druckformzylinders verwendeten Gravurdaten bzw. einem auf der Grundlage der Gravurdaten erstellten Farbauszug zu vergleichen, wodurch sich fehlende Bildlinien oder andere Abweichungen feststellen lassen. Vorteilhafterweise ist der Rechner darüber hinaus mit einer Proofeinrichtung verbunden, mit der sich einander überlagerte elektronische Bilder der abgetasteten Oberflächen von sämtlichen Druckformzylindern eines Farbsatzes anzeigen und/oder ausdrucken lassen.

Dort, wo der Durchmesser des Druckformzylinders gemessen wird, erfolgt dies bevorzugt auf optischem Wege, wobei zum Beispiel der Abstand zwischen einem entlang der Führungsbahn verschiebbaren Referenzpunkt des Messinstruments und der benachbarten Oberfläche des Druckformzylinders in radialer Richtung des letzteren gemessen wird, jedoch auch andere Messverfahren verwendet werden können. Bei einer Messung des Umfangs wird bevorzugt ein Reibrad mit einem Winkelsensor verwendet, der beim Abrollen des Reibrades auf der sich drehenden Oberfläche eines Druckformzylinders Winkelimpulse erzeugt, deren Anzahl über eine Umdrehung des Zylinders gemessen wird.

Zur Härtemessung kann ein Prüfkörper mit einer Diamantspitze in die Oberfläche der Metallschicht eingedrückt und dann der Eindruck optisch abgetastet werden, vorzugsweise mit Hilfe des zur optischen Abtastung der Zylinderoberfläche verwendeten Abtastkopfs. Alternativ kann jedoch auch ein anderes Verfahren eingesetzt werden, zum Beispiel eines, bei dem ein Schwinger gegen die Oberfläche der Metallschicht angepresst und die Schwingungsamplitude des zwangsweise in Schwingungen versetzten Schwingers gemessen werden.

Die Oberflächenrauhigkeit wird vorzugsweise mittels eines Perthometers gemessen, das ebenso wie der Abtastkopf und die anderen Messinstrumenten zweckmäßig auf einem rechnergesteuert entlang der Führungsbahn verschiebbaren Träger montiert ist und sich zudem rechnergesteuert in radialer Richtung der Drehachse des Druckzylinders an dessen Oberfläche annähern lässt, so dass eine Testspitze eines Messarms des Perthometers nach einem Kontakt mit der Oberfläche automatisch an dieser entlang bewegt werden kann.

Für eine Vorrichtung zur überprüfung der Qualität wenigstens eines Druckformzylinders für einen Tiefdruck oder Flexodruck nach einer Erstellung, vorzugsweise einer Gravur, eines Druckbildes auf oder in seiner Oberfläche, vorzugsweise zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, welche sich in selbständiger Lösung der gestellten Aufgabe auszeichnet durch eine Einrichtung zur

automatischen Erfassung des gravierten Druckbildes, in die der Druckformzylinder überführbar ist und für eine Vorrichtung zur überprüfung der Qualität wenigstens eines Druckformzylinders nach einer galvanischen Beschichtung, Politur und/oder Gravur seiner Oberfläche vorzugsweise zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, die sich in selbständiger Lösung der Aufgabe erfindungsgemäß auszeichnet durch eine automatisierte Abtast- und Messvorrichtung mit einer Aufnahme für einen Druckformzylinder, einem auf einer Führungsbahn in axialer Richtung des Druckformzylinders in Bezug zur Aufnahme beweglichen Abtastkopf zur automatisierten optischen Abtastung der Oberfläche des beschichteten, polierten und/oder gravierten Druckzylinders, sowie mit automatischen Messinstrumenten zur Messung des Durchmessers oder Umfangs des Druckzylinders und/oder der Oberflächenrauhigkeit seiner Oberfläche und/oder der Härte einer an die Oberfläche angrenzenden Metallschicht, wird auch jeweils selbständiger Schutz beansprucht.

Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Vorrichtungen sind schon anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens prinzipiell geschildert worden, so dass Wiederholungen an dieser Stelle vermieden werden sollen. Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 29 bis 37 und 39 bis 47.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden bevorzugt in eine automatische Fertigungslinie zur Herstellung von Druckformzylindern für den Tiefdruck eingebunden, wo durch Einführung einer automatischen Qualitätssicherung eine erhebliche Steigerung der Produktivität ermöglicht und eine vom Bediener unabhängige gleichbleibend hohe Qualität der erzeugten Druckformzylinder sichergestellt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer automatisierten Fertigungslinie zur Fertigung von Druckformzylindern für den Tiefdruck;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Qualitätssicherungseinrichtung der Fertigungslinie;

Fig. 3 eine schematische Draufsicht von oben auf einen Teil der Qualitätssicherungseinrichtung;

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A der Fig. 2;

Fig. 5 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B der Fig. 2;

Fig. 6 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie C-C der Fig. 2;

Fig. 7 eine schematische Schnittansicht entlang der Linie D-D der Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte automatisierte Fertigungslinie 2 zur Herstellung von Druckformzylindern 4 für den Tiefdruck umfasst eine Reihe von verschiedenen Druckformzylinder-Bearbeitungsstationen, wie eine Entfettungsstation 6 zum

Entfetten von Druckformzylindern 4 vor einer nachfolgenden Galvanisierung, eine erste Galvanisierstation 8 zum Verkupfern von Druckformzylindern 4, eine zweite Galvanisierstation 10 zum Verchromen von gravierten Druckformzylindern 4, ein Bearbeitungszentrum 12 zum Drehen, Schleifen und Polieren von verkupferten Druckformzylindern 4, eine Polierstation 14 zum Polieren von verkupferten oder verchromten Druckformzylindern 4 mit Stein oder Polierband, sowie eine Gravierstation 16 zum Gravieren von verkupferten und polierten Druckformzylindern 4, wobei je nach geplantem Zylinderdurchsatz jede der Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 ein oder mehrere Entfettungs- oder Galvanikbäder, Dreh-, Schleif- oder Poliermaschinen bzw. Gravurmaschinen umfassen kann. Die Fertigungslinie umfasst weiter mehrere zwischen den Bearbeitungsstationen 6, 8, 10, 12, 14, 16

angeordnete Pufferlager 18 (nur eines dargestellt), in denen Druckformzylinder 4 zwischengelagert werden können, ein Zylinderlager (nicht dargestellt) für eine Vielzahl von Druckformzylindern 4 oder Zylinderrohlingen und eine Krananlage 20 zum Transport von Druckformzylindern 4 oder Zylinderrohlingen zwischen den in einer Reihe hintereinander angeordneten Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 bzw. Lagern 18. Die Fertigungslinie 2 umfasst weiter eine in Reihe mit den Bearbeitungsstationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 unter der Krananlage 20 angeordnete Qualitätssicherungsstation 22, in der nach einer galvanischen Beschichtung, Politur und/oder Gravur der Druckformzylinder 4 die Einhaltung verschiedener Qualitätsvorgaben automatisch überwacht werden kann, sowie einen zentralen übergeordneten Leitrechner 24, der die Versorgung der Stationen 6, 8 und 10 mit Chemikalien aus einem Chemikalienlager 26, die logistische Versorgung der Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 22 mit den zu bearbeitenden Druckzylindern 4 sowie die in den Stationen 6, 8, 10, 12, 14, 16 und 22 ablaufenden Prozessschritte vom Verkupfern bis zur Gravur und die Prüfung der Qualitätsvorgaben steuert und überwacht.

Die zu überwachenden Qualitätsvorgaben umfassen hier insbesondere die Oberflächenrauhigkeit der gravierten und verchromten Druckformzylinder 4, die Härte der zu gravierenden Kupferschicht sowie ggf. der darauf aufgetragenen Chromschicht, eine von Galvanikfehlern, wie Löchern oder Pickeln, sowie von Kratzern oder anderen Beschädigungen freie Kupferoberfläche, eine exakte übereinstimmung der gravierten Zylinderoberflächen mit den gewünschten Druckvorlagen, sowie einen exakten Passer der übereinander gedruckten Farbauszüge sämtlicher Druckformzylinder 4 eines Farbsatzes und damit die übereinstimmung des Durchmessers oder Umfangs der Druckformzylinder mit einem vorgegebenen Sollwert.

Zur überwachung dieser Qualitätsvorgaben umfasst die Qualitätssicherungsstation 22 mindestens eine Messmaschine 28, die von der Krananlage 20 mit den zu prüfenden Druckformzylindern 4 bestückt werden kann.

An dieser Stelle soll erwähnt werden, dass vergleichbare Qualitätssicherungserfordernisse auch Druckformzylinder für den Flexodruck betreffen, so dass sinngemäß vieles hier im Zusammenhang mit Tiefdruckformzylindern Geschildertes auch für Flexodruckformzylinder gelten kann und soll. Insbesondere können beide Arten von Zylindern mit Hilfe einer ähnliche Laseranordnung bebildet werden und / oder mit einer ähnlichen Qualitätssicherungsstation 22 überprüft werden, insbesondere mit einem Abtastkopf mit einer CCD-Kamera gescannt werden bzw. abgebildet werden und im Hinblick vorzugsweise auf Inhalt, Passer und Farbe, bevorzugt einschließlich Farbdichte, überprüft werden

Wie am besten in Fig. 2 dargestellt, umfasst die Messmaschine 28 ein Maschinenbett 30 und zwei als Reitstöcke ausgebildete Lagerböcke 32, 34, die zur Aufnahme eines Druckformzylinders 4 mit Hilfe von Spindeln 36, 38 und Spindelantrieben 40, 42 in Bezug zum Maschinenbett 30 in axialer oder Y-Richtung (Pfeile A und B) verfahrbar sind, um über die Stirnseiten des Druckformzylinders 4 überstehende, mit einem kegelförmigen Stirnende versehene Wellenzapfen 44 zwischen zwei gegenüberliegenden Hohlkonen von Lagerzapfen 46 der Lagerböcke 32, 34 drehbar einzuspannen, so dass die Drehachsen 48 der Druckformzylinder 4 stets eine definierte Lage einnehmen. Einer der beiden Lagerböcke 32 schließt einen Drehantrieb 50 ein, mit dem sich der zugehörige Lagerzapfen 46 und damit der drehfest zwischen den Lagerzapfen 46, 46 eingespannte Druckformzylinder 4 nach dem Ladevorgang drehend antreiben lässt. Die Messmaschine 28 umfasst weiter einen Träger 52, der ebenfalls mit Hilfe einer Spindel 54 und eines Spindelantriebs 56 entlang einer zur Drehachse 48 parallelen Führungsbahn 58 des Maschinenbetts 30 (Pfeil C) axial am Druckformzylinder 4 entlang verfahrbar ist. Darüber hinaus umfasst die Messmaschine 28 einen eigenen Rechner 60 zur Datenerfassung und Datenauswertung, der mit einem externen Proofgerät (nicht dargestellt), wie einem Monitor oder einem Tintenstrahl- oder Laserdrucker verbunden ist.

Wie am besten in den Figuren 2 bis 5 dargestellt, trägt der Träger 52 ein erstes Messinstrument 62 zur Messung der Oberflächenrauhigkeit der Umfangsfläche des Druckformzylinders 4, ein zweites Messinstrument 64 zur Messung der Härte der unmittelbar an die Umfangsfläche angrenzenden Kupfer- oder Chromschicht, ein drittes Messinstrument 66 zur Messung des Zylinderdurchmessers, sowie einen Abtastkopf 68 zur optischen Abtastung der ungravierten oder gravierten Umfangsfläche des vom Drehantrieb 50 drehend angetriebenen Druckformzylinders 4.

Wie am besten in Fig. 4 dargestellt, umfasst das erste Messinstrument 62 ein sogenanntes Perthometer 70, das durch eine radiale Zustellbewegung eines auf dem Träger 52 horizontal verschiebbaren Schlittens 72 in Richtung der Drehachse 48 an die Oberfläche des Druckformzylinders 4 angenähert werden kann und einen in radialer Richtung der Drehachse 48 ausgerichteten Arm 74 mit einer feinen Testspitze aufweist, die sich durch die Zustellbewegung (Pfeil D) in Kontakt mit der Zylinderoberfläche bringen lässt und dann durch eine axiale Bewegung des Trägers 52 entlang der Führungsbahn 58 und/oder eine Drehbewegung des Druckformzylinders 4 an der Oberfläche des letzteren entlang geführt werden kann. Dabei wird die dem Rauhigkeitsprofil der Oberfläche entsprechenden Bewegung der Testspitze und des Arms 74 induktiv gemessen und aus den Messwerten vom Rechner ein Rauhigkeitswert ermittelt und mit einem vorgegebenen Sollwert wird.

Wie am besten in Fig. 3 und 5 dargestellt, umfasst das dritte Messinstrument 66 einen Messkopf 76, der mittels eines Schrittmotors (nicht dargestellt) entlang einer Führung 78 des Trägers 52 in vertikaler oder Z-Richtung (Pfeil E) verschiebbar ist. Der Messkopf 76 trägt eine Laserlichtquelle 80, die einen horizontalen Laserstrahl 82 in Richtung des Druckformzylinders 4 bzw. eines an den Messpunkten auf der entgegengesetzten Seite des Druckformzylinders 4 angeordneten oder zusammen mit dem Träger 52 verschiebbaren Spiegels 84 emittieren kann, der das Laserlicht auf einen neben der Laserlichtquelle 80 auf dem Messkopf 76 angeordneten Photosensor 86 reflektiert, wenn der Laserstrahl 82 oberhalb oder unterhalb am

Druckformzylinder 4 vorbei tritt. Der Durchmesser des Druckformzylinders 4 wird bestimmt, indem der Messkopf 76 vertikal am Druckformzylinder 4 vorbei bewegt und die Anzahl der Schritte des Schrittmotors gemessen wird, während der die vom Photosensor 86 erfasste Lichtintensität einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, weil der Laserstrahl 82 vom Druckformzylinder 4 in eine andere Richtung als zum Photosensor 86 abgelenkt wird.

Alternativ kann der Umfang oder Durchmesser des Druckformzylinders 4 auch auf andere Weise automatisch gemessen werden, zum Beispiel durch optische Messung des Abstandes zwischen einem auf der Führungsbahn verschiebbaren

Laserabstandsmessgerät (nicht dargestellt) und der gegenüberliegenden Oberfläche des Zylinders 4, aus dem sich unter Zugrundelegung des festen Abstands zwischen der Führungsbahn 58 und der Drehachse 48 der Durchmesser und damit der Umfang ermitteln lässt. Eine direkte Umfangsmessung ist beispielsweise mit Hilfe eines auf dem Umfang abrollenden Reibrades möglich, dessen Winkelbewegung gemessen wird.

Wie am besten in Fig. 6 dargestellt, umfasst der Abtastkopf 68 eine integrierte Beleuchtungseinrichtung (nicht dargestellt) und eine CCD-Kamera 86 mit einem Objektiv 88 zur Aufnahme der von der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten gegenüberliegenden Bildausschnitte der Umfangsfläche des Druckformzylinders 4. Die Kamera 86 tastet die rotierende Zylinderoberfläche ab, erfasst das von dieser zur Kamera 86 zurückreflektierte Licht der Beleuchtungseinrichtung und überträgt entsprechende Helligkeitssignale zum Rechner 60, die dort mit Hilfe einer geeigneten Bildverarbeitungs- bzw. Bildauswerte-Software zu einem digitalen Bild der Druckformzylinderoberfläche zusammengesetzt und ausgewertet werden. Der Abtastkopf 68 ist so auf dem Träger 52 angeordnet, dass sich die CCD-Kamera 86 mittels eines motorischen Antriebs in radialer Richtung der Drehachse 48 oder X- Richtung auf die Umfangsfläche zu und von dieser weg bewegen lässt (Pfeil F).

Wie am besten in Fig. 7 dargestellt, umfasst das zweite Messinstrument 64 einen Eindringkörper 92 mit einer pyramidenförmigen Diamantspitze, wie er zur Prüfung der Vickershärte üblich ist. Der Eindringkörper 92 ist so auf dem Träger 52 montiert, dass er sich mit seiner Spitze in radialer Richtung der Drehachse 48 oder X-Richtung mit einer vorbestimmten Anpresskraft gegen die Umfangsfläche des

Druckformzylinders 4 anpressen lässt. Der Eindringkörper 92 weist einen definierten axialen Abstand vom Objektiv 88 der CCD-Kamera 90 des Abtastkopfs 68 auf, so dass die Kamera 90 durch eine gesteuerte Axialbewegung vor den von der Spitze des Eindingkörpers 92 erzeugten Eindruck in der Umfangsfläche verfahren werden kann, um diesen abzutasten und mit Hilfe der Bildverarbeitungs- bzw. Bildauswerte- Software des Rechners 60 aus dem Mittelwert der Längen der beiden Diagonalen des Eindrucks dessen Oberfläche und daraus in Verbindung mit der Anpresskraft automatisch die Vickers-Härte der an die Oberfläche angrenzenden Metallschicht zu bestimmen.

Alternativ kann das Messinstrument 64 einen Schwingungsstab (nicht dargestellt) umfassen, der sich mit seinem Stirnende ebenfalls mit einer definierten Anpresskraft gegen die Zylinderoberfläche anpressen und dann mit seiner Resonanzfrequenz zwangsweise in Schwingungen versetzten lässt, wobei die Amplitude der Schwingungen gemessen und als Maß für die Härte der an die Oberfläche angrenzenden Metallschicht verwendet wird, wie zum Beispiel in der DE 35 04 535 C1 oder DE 38 43 588 A1 beschrieben. Ebenfalls zur Automatisierung geeignet ist eine Wirbelstrommessung, bei der aus in der Kupferschicht induzierten Wirbelströmen auf das Korngefüge der Kupferschicht geschlossen und daraus deren Härte abgeleitet werden kann.

Um die Einhaltung der vorgenannten Qualitätsvorgaben zu überwachen, werden die Druckformzylinder 4 nach dem galvanischen Aufbringen der zu gravierenden Kupferschicht in der Bearbeitungsstation 8 mittels der Krananlage 20 automatisch in die Messmaschine 28 geladen und zwischen den Lagerzapfen 46 eingespannt.

Anschließend wird automatisch an mehreren Stellen entlang des Druckformzylinders

4 dessen Durchmesser bzw. Umfang, die Härte der Kupferschicht und deren Oberflächenrauhigkeit gemessen. Weiter wird die gesamte Kupferoberfläche automatisch mit der Kamera 90 abgetastet, um aus den Abtastdaten ein digitales virtuelles Bild der Oberfläche zu erzeugen, das mit einem geeigneten Softwareprogramm auf Fehler, wie Löcher, Pickel oder Kratzer, untersucht werden kann. Vorzugsweise wird als erstes der Durchmesser oder Umfang gemessen und aus dem letzteren der Durchmesser berechnet, so dass die Annäherung des Abtastkopfs 68 und der Messinstrumente 62 bzw. 64 an die Druckformzylinderoberfläche rechnergesteuert unter Zugrundelegung des gemessenen bzw. berechneten Durchmessers erfolgen kann.

Wenn keine Fehler gefunden werden und die gemessenen Werte den Sollwerten entsprechen, wird der Zylinder 4 zur Gravur freigegeben, während er ansonsten mit einem Fehlerprotokoll zur Nachbearbeitung oder zum Entfernen der Kupferschicht ausgesondert wird.

Nach der Gravur des Druckformzylinders 4 in der Gravierstation 16, dem Verchromen des gravierten Druckformzylinders 4 in der Galvanisierstation 10 und der Politur des verchromten Druckformzylinders 4 in der Polierstation 14 wird der Zylinder 4 mittels der Krananlage 20 erneut automatisch in die Messmaschine 28 geladen. In der Messmaschine 28 wird nun die Oberflächenrauhigkeit der aufgebrachten Chromschicht und ggf. auch deren Härte sowie erneut der Umfang des Druckzylinders 4 an mehreren Stellen gemessen, obwohl das letztere nicht unbedingt erforderlich ist, da beim Verchromen nur eine sehr dünne Schicht auf die Oberfläche aufgebracht wird. Weiter wird mit der CCD-Kamera 86 erneut die gesamte Oberfläche automatisch abgetastet und aus den Abtastdaten ein elektronisches Abbild der gravierten Oberfläche erzeugt. Die Abtastdaten bzw. das aus den Abtastdaten erzeugte elektronische Bild der abgetasteten Oberfläche wird im Rechner 60 mit Hilfe eines geeigneten Softwareprogramms mit den als Grundlage für die Gravur des Druckformzylinders 4 dienenden Gravurdaten bzw. einem auf der

Grundlage der Gravurdaten erstellten Farbauszug verglichen, wodurch sich Gravurfehler, wie fehlende Bildlinien, automatisch ermitteln lassen.

Die zu einem Farbsatz gehörigen gravierten Druckformzylinder 4 werden sämtlich mit derselben Auflösung abgetastet, so dass nach einer übermittlung ihrer Abtastdaten zum Proofgerät die aus den Abtastdaten erzeugten elektronischen Bilder ohne eine zusätzliche Skalierung im Proofgerät in Form von Farbauszügen einander überlagert und angezeigt bzw. ausgedruckt werden können, um auf diese Weise eine elektronische Simulation eines Andrucks zu erzeugen. Dieser Andruck kann wie ein auf einer Andruckmaschine erzeugter Andruck visuell begutachtet und mit einem aus den Gravurdaten sämtlicher Druckformzylinder 4 des Farbsatzes erstellten digitalen Mehrfarbenproof verglichen werden.

Während jedoch bei einem auf einer Andruckmaschine erzeugten Andruck Druckformzylinder 4 mit abgestuften Zylinderdurchmessern zur Berücksichtigung einer Schrumpfung des Bedruckstoffs zwischen benachbarten Druckwerken zu Passerdifferenzen führen, weil derartigen Abstufungen in der Andruckmaschine nicht ausgeglichen werden können, gestattet es die beschriebene elektronische Simulation des Andrucks die abgestuften Zylinderdurchmesser in Form von Solldurchmessern zu berücksichtigen, wodurch ein späteres Auftreten von

Passerdifferenzen in der Druckmaschine ausgeschlossen werden kann, wenn die Messwerte der Zylinderdurchmesser mit den Solldurchmessern übereinstimmen und im elektronischen Andruck ein exakter Passer vorhanden ist.