In einer elektronischen Graviermaschine bewegt sich ein Gravierorgan mit einem Gravierstichel als Schneidwerkzeug in axialer Richtung an einem rotierenden Druckzylinder entlang. Der von einem Graviersteuersignal gesteuerte Graviersti- chel schneidet eine Folge von in einem Tiefdruckraster angeordneten Vertiefun- gen, Näpfchen genannt, in die Mantelfläche des Druckzylinders. Das Graviersteu- ersignal wird in einer Signalaufbereitungsstufe durch Überlagerung eines die Ton- werte zwischen"Schwarz"und"Weiß"repräsentierenden Graviersignals mit einem periodischen Rastersignal (Vibration) gebildet. Während das Rastersignal eine vi- brierende Hubbewegung des Gravierstichels zur Erzeugung des Rasters bewirkt, steuert das Graviersignal entsprechend den wiederzugebenden Tonwerten die Schnittiefen der in die Mantelfläche des Druckzylinders gravierten Näpfchen.

In der Signalverarbeitungsstufe erfolgt unter anderem eine Kalibrierung des Gra- viersignals auf die Schnittiefen des Gravierstichels für"Licht" (Weiß) und"Tiefe" (Schwarz), eine Schnittiefenkorrektur für"Licht"und"Tiefe"zum Ausgleich einer mechanischen Abnutzung des Gravierstichels und die Überlagerung des korri- gierten Graviersignals mit dem Rastersignal zur Erzeugung des Graviersteuersi- gnals.

In einer herkömmlichen Signalverarbeitungsstufe werden die Signale analog ver- arbeitet, indem die Eingangssignale in digitaler Form angeliefert, digital/analog gewandelt und in analogen Netzwerken miteinander verknüpft werden, wobei das resultierende Signal dann in einem analogen Verstärker verstärkt und als Gravier- steuersignal für das Gravierorgan ausgegeben wird.

Die Signalverarbeitung mit analogen Netzwerken hat den Nachteil, daß das Über- tragungsverhalten der Netzwerke nicht ohne weiteres optimiert werden kann und durch Toleranzen und Temperaturabhängigkeiten der Bauelemente nicht genü- gend stabil ist, um eine gute Gravierqualität zu erzeugen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Schal- tungsanordnung zur Sigalverarbeitung in einer elektronischen Graviermaschine zur Gravur von Druckformen, insbesondere von Druckzylindern, für den Tiefdruck, der-art zu verbessern, daß die Signalverarbeitung auf einfache Weise optimiert werden kann, um eine gute Gravierqualität zu erreichen.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und bezüglich der Schaltungsanordnung durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 5 näher erläutert.

Es zeigen : Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Graviermaschine zur Gravur von Druckzylindern mi einer Signalaufbereitungsstufe, Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Signalaufberei- tungsstufe, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Signalaufberei- tungsstufe, Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Signalprozessor und

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Signalprozessor.

Fig. 1 zeigt ein prinzipielles Blockschaltbild einer Graviermaschine zur Gravur von Druckzylindern. Ein Druckzylinder (1) wird von einem Rotationsantrieb (2) rotato- risch angetrieben. Ein auf einem Gravierwagen (3) montiertes Gravierorgan (4) mit einem Gravierstichel als Schneidwerkzeug bewegt sich mit Hilfe einer durch einen Vorschubantrieb (5) angetriebenen Spindel (6) in Achsrichtung an dem rotierenden Druckzylinder (1) entlang.

Der durch ein analoges Graviersteuersignal (G) auf einer Leitung (7) gesteuerte Gravierstichel des Gravierorgans (4) schneidet gravierlinienweise eine Folge von in einem Tiefdruckraster angeordneten Näpfchen in die Mantelfläche des rotieren- den Druckzylinders (1), während sich das Gravierorgan (4) axial an dem Druckzy- linder (1) entlang bewegt. Das Gravierorgan (4) ist beispielsweise als Gravierorgan mit einem elektromagnetischen Antrieb für den Gravierstichel ausgebildet.

Während ein periodisches Rastersignal eine vibrierende Hubbewegung des Gra- vierstichels zur Erzeugung des Tiefdruckrasters bewirkt, bestimmen Gravurdaten (GD) entsprechend den zu gravierenden Tonwerten zwischen"Licht"und"Tiefe" die Eindringtiefen des Gravierstichels in die Mantelfläche des Druckzylinders (1).

Die Gravurdaten (GD) werden in einem Gravurdatenrechner (8) Gravierlinie für Gravierlinie bereitgestellt, wobei jedem zu gravierenden Näpfchen ein Gravurda- tum von mindestens einem Byte zugeordnet ist, welches unter anderem als Gra- vierinformation den zu gravierenden Tonwert enthält. In dem Gravurdatenrechner (8) werden außerdem Steuerdaten (SD) für die Signalverarbeitung bereitgestellt.

Gravurdaten (GD) und Steuerdaten (SD) werden über einen Datenbus (9) an eine Signalverarbeitungsstufe (10) weitergegeben, in der das Graviersteuersignal (G) für das Gravierorgan (4) erzeugt wird.

Zur Synchronisierung der Signalverarbeitung mit der Drehbewegung des Druckzy- linders (1) ist ein Impulsgeber (11) mechanisch an den Druckzylinder (1) gekop- pelt. Der Impulsgeber (11) erzeugt eine Synchronisierungstaktfolge (TSYN), die über eine Leitung (12) an Gravurdatenrechner (8) und an die Signalaufbereitungs- stufe (10) gegeben wird.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Signalaufbe- reitsungsstufe (10).

In der Signalaufbereitungsstufe (10) werden die Gravurdaten (GD) und die Steu- erdaten (SD) über den Datenbus (9) an einen Signalprozessor (13) übermittelt. In dem Signalprozessor (13) werden aus gespeicherten Funktionswertdaten (FD) das periodische Rastersignal (Vibration) zur Erzeugung des Tiefdruckrasters berech- net. In dem Signalprozessor (13) sind ferner in einer Look-Up-Table (LUT) Kor- rekturdaten (KD) für eine Schnittiefenkorrektur des Gravierstichels und Einstell- werte für"Licht" (EPL) und Tiefe (EPT) adressierbar abgelegt.

In dem Signalprozessor (13) werden erfindungsgemäß die Gravurdaten (GD) durch eine Übertragungsfunktion numerisch in Gravursteuerdaten (GSD) umge- wandelt, wobei die Übertragungskoeffizienten (kx) der Übertragungsfunktion und/oder die Übertragungsfunktion selbst in vorteilhafter Weise durch die Steu- erdaten (SD) verändert werden können. Die Steuerdaten (SD) beeinflussen bei- spielsweise die Einstellwerte für"Licht" (EPL) und"Tiefe" (EPT) Amplitude und Phase des Rastersignals (Vibration) über die Funktionswertdaten (FD) und die Korrekturdaten (KD) für die Schnittiefekorrektur, wobei die Einstellwerte"Licht"die Verstärkung und die Einstellwerte"Tiefe"den Offset des Signalprozessors (13) beeinflussen.

Die Übertragungsfunktion wird dabei von den Funktionswertdaten (FD) des Ra- stersignals, den Korrekturdaten (KD) für die Schnittiefekorrektur und den Einstell- werten für"Licht" (EPL) und"Tiefe" (EPT) bestimmt, so daß sich beispielsweise die Graviersteuerdaten (GSD) aus den Gravurdaten (GD) wie folgt ergeben :

GSD = (GD x kn + KD x k2) x (EPL x k3) + EPT x k4 + FD x k5 In dieser Gleichung bedeuten : GD = Gravurdaten (Eingangsdaten) GSD = Graviersteuerdaten (Ausgangsdaten) EP = Einstellwerte FD = Funktionswertdaten KD = Korrekturdaten und kx Obertragungskoeffizienten Als Signalprozessor (13) wird ein Prozessor verwendet, der schnelle Fließkom- maoperationen ermöglicht, vorzugsweise ein Digitaler Signal Prozessor (DSP). Als Signalprozessor (13) kann beispielsweise der Digital Signal Prozessor vom Typ TMS 320C31 der Firma Texas Instruments eingesetzt werden. Bei einem solchen Digitalen Signal Prozessor können in bevorzugter Weise über die Steuerdaten die Eingangsdaten und/oder die Berechnungs-und Verknüpfungsalgorithmen für die Eingangsdaten verändert werden.

Die aus dem Signalprozessor (13) ausgegebenen Gravursteuerdaten (GSD) ge- langen über einen Datenbus (14) auf mindestens einen D/A-Wandler (15), der das analoge Graviersteuersignal (G) erzeugt. Das analoge Graviersteuersignal (G) wird dann in einem nachgeschalteten analogen Stromverstärker (16) verstärkt und über die Leitung (7) an das Gravierorgan (4) ausgegeben.

Aus der Synchronisierungstaktfolge (TSYN) wird durch Frequenzuntersetzung in ei- nem ersten Frequenzteiler (17) eine Graviertaktfolge (TG) abgeleitet, welche die Signalverarbeitung in dem Signalprozessor (13) synchronisiert. Eine in einem zweiten Frequenzteiler (18) erzeugte Steuertaktfolge (TST) synchronisiert den A/D- Wandler (15). Die Frequenz der Graviertaktfolge (TG) bestimmt die Frequenz des periodischen Rastersignals (Gravierfrequenz) und damit zusammen mit der Um-

fangsgeschwindigkeit des Druckzylinders (1) und der axialen Vorschubgeschwin- digkeit des Gravierorgans (4) die Geometrie des Tiefdruckrasters bei der Gravur.

Die Verwendung eines Digitalen Signal Prozessors ermöglicht den Anschluß meh- rerer D/A-Wandler, die durch in den Ausgangsdaten des Signalprozessors (13) entha) tenen Adreß-Bits selektiv aktiviert werden können. Ferner können dem Si- gnalprozessor (13) Rückkopplungsdaten (RD) für eine digitale Regelung über ei- nen Steuerbus (19) zugeführt werden. Dazu werden analoge Rückkopplungs- signale (RS) in einem A/D-Wandler (20) in die Rückkopplungsdaten (RD) umgewandelt.

Der analoge Stromverstärker (16) ist in bevorzugter Weise als geschalteter Strom- verstärker ausgebildet, so daß bei der Signalverstärkung ein hoher Wirkungsgrad erreicht wird.

Der geschaltete Stromverstärker (16) ist im wesentlichen aus einer Spannungs- quelle, im Ausführungsbeispiel aus zwei Spannungsquellen (21,22) für die Span- nungen (V+) und (V), zwei beispielsweise aus Schalttransistoren gebildeten elek- tronischen Schaltern (23,24), die durch pulsbreitenmodulierte Steuersignale (S1, S2) betätigbar sind, einem Pulsbreitenmodulator (25) zur Erzeugung der Steuersi- gnale (S1, S2) und aus einem Siebglied (26) aufgebaut.

Als Last ist die Erregerspule (27) des elektromagnetischen Antriebssystems des Gravierorgans (4) gestrichelt angedeutet, die von dem verstärkten Ausgangsstrom des geschalteten Stromverstärkers (16) als Graviersteuersignal (G) für das Gra- vierorgan (4) auf der Leitung (7) durchflossen wird.

Durch das Zu-und Abschalten der Spannungsquellen (21,22) entsteht am Ein- gang des Siebgliedes (26) eine rechteckförmige Spannung mit den Amplituden V+ und V, die durch das Siebglied (26) geglättet wird, so daß am Ausgang des Sieb- gliedes (26) eine mittlere Gleichspannung zur Verfügung steht, deren Größe von den Einschaltintervallen der elektronischen Schalter (23,24) abhängig ist.

Der Pulsbreitenmodulator (25) besteht aus einem Regelverstärker (28), einem Komparator (29) und einem Vergleichssignalgenerator (30). Dem Regelverstärker (28) wird das von dem A/D-Wandler (15) gelieferte Graviersteuersignal (G) als Sollspannung (USOLL) und eine Istspannung (UisT) über eine Leitung (31) als Maß für den Ausgangsstrom des Stromverstärkers (16) zugeführt, die als Spannungs- abfall an einem Meßwiderstand (32) erzeugt wird.

Die in dem Regelverstärker (25) gebildete Regelabweichung (AU) wird dem einen Eingang des Komparators (29) zugeführt, dessen zweiter Eingang mit einer in dem Vergleichsgenerator (30) gewonnenen sägezahnförmigen oder dreieckförmigen Vergleichsspannung (Uv) beaufschlagt ist. In dem Komparator (29) wird die Ver- gleichsspannung (Uv) mit der Regelabweichung (AU) verglichen und aus dem Vergleich die impulsbreitenmodulierten Steuersignale (S1, S2) gewonnen, deren Impulsbreiten der Regelabweichung (AU) proportional sind.

Die Istspannung (UIST) kann außerdem als Rückkopplungssignal (RS) über eine Leitung (33) auf den A/D-Wandler (20) zwecks einer digitalen Regelung unter Ein- beziehung des Signalprozessors (13). zurückgekoppelt werden.

Der Vergleichssignalgenerator (30) wird durch eine Choppertaktfolge (TCH) auf ei- ner Leitung (34) synchronisiert.

Falls die Choppertaktfolge (TCH) in einem nicht phasenstarr mit der Synchronisie- rungstaktfolge (TSYN) oder mit der Graviertaktfolge (TG) gekoppelten Taktgenerator erzeugt wird, erweist es sich als vorteilhaft, eine Choppertaktfolge (TCH) mit einer durch ein Rauschsignal modulierten Chopperfrequenz zu verwenden. Durch das "Verrauschen"der Choppertaktfolge (TCH) wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß in dem Stromverstärker (16) ein stabiles Graviersteuersignal (G) erzeugt wird, wo- durch in der Gravur störende periodische Muster verhindert werden, welche die Gravierqualität mindern.

Zur Verhinderung solcher störender Muster erweist es sich alternativ als vorteilhaft, die Chopperfrequenz der Choppertaktfolge (TCH) und die Gravierfrequenz der Gra- viertaktfolge (TG), vorzugsweise mit einem bestimmten Frequenzverhältnis, starr miteinander zu koppeln.

In diesem Fall kann die Choppertaktfolge (TCH), wie in Fig. 2 dargestellt, durch Frequenzteilung mittels eines Frequenzuntersetzers (35) aus der Synchronisie- rungstaktfolge (Tsyn) erzeugt werden. Alternativ kann die Choppertaktfolge (TCH) auch durch Frequenzvervielfachung mittels einer Phase Locked Loop-Schaltung (PLL-Schaltung) aus der Graviertaktfolge (TG) mit der Gravierfrequenz abgeleitet werden. Die Chopperfrequenz ist in vorteilhafter Weise ein Vielfaches der Gravier- frequenz und wird auf die Eigenschaften des geschalteten Stromverstärkers (16), beispielsweise auf die Filtereigenschaften des Siebgliedes, (26) hin optimiert.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Signaler- arbeitungsstufe (1), die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch unter- scheidet, daß der D/A-Wandler (15) entfällt und der Pulsbreitenmodulator (25) in dem geschalteten Stromverstärker (16) durch einen Timer (36) ersetzt wird. Der Timer (36) wird direkt von Gravursteuerdaten (GSD) am Ausgang des Signalpro- zessors (13) angesteuert und setzt die Gravursteuerdaten (GSD) in die pulsbrei- tenmodulierten Steuersignale (S1, S2) für die beiden elektronischen Schalter (23, 24) um.

In diesem Fall wird der Timer (36) durch eine Choppertaktfolge (TCH) auf der Lei- tung (34) synchronisiert, wobei die Choppertaktfolge (TCH) auf dieselbe Art und Weise wie in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 erzeugt werden kann. Bei Ver- wendung eines Timers kann die Choppertaktfolge (TCH) auch noch durch ein in ei- nem numerischen Zufallsgenerator gewonnenen Zufalissignal verrauscht werden.

Fig. 4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Signalprozessor (13). Der Si- gnalprozessor (13) weist zwei Tabellenspeicher (35,36) und zwei Parameterspei- cher (37,38) auf. In dem ersten Tabellenspeicher (35) ist die Korrekturwert-Tabel-

le KD = f (GD) für die Schnittiefenkorrektur und in dem zweiten Tabellenspeicher (36) eine Vibrations-Tabelle von Funktionswertdaten (FD) zur Erzeugung der Vi- bration geladen. Mit Hilfe der Steuerdaten (SD) auf dem Datenbus (9) können neue Tabellen geladen werden. Beispielsweise täßt sich durch Änderung der Vi- brations-Tabelle die Phase und die Form des Vibrationssignals ändern. Die Para- meterspeicher (37,38) enthalten die Einstellwerte (EP ; EPT) zur Einstellung von "Licht"und"Tiefe".

Der erste Tabellenspeicher (35) wird durch die Gravurdaten (GD) adressiert. Die Funktionswertdaten (FD) werden durch die Graviertaktfolge (TG) aus dem zweiten Tabellenspeicher (36) ausgelesen. Die zur Eichung erforderlichen Einstellwerte (EPL, EPT) werden durch die Steuerdaten (SD) aufgerufen. Die Gravurdaten (GD) auf dem Datenbus (9) und die aus den jeweiligen Speichern (35,36,37,38) aus- gelesenen Größen werden in Multiplizierstufen (39,40,41,42,43) mit den dort gespeicherten Übertragungskoeffizienten (k) gewichtet, die durch die Steuerdaten (SD) modifiziert werden können.

Die gewichteten Größen werden einem Rechner (44) zugeführt, in dem die Gra- viersteuerdaten (GSD) nach der Gleichung GSD= (GDxk1 +KDxk2) x (EPLxk3) +EPTxk4+FDxk5 berechnet und dann in dem Digital/Analog-Wandler (15) in das analoge Gravier- steuersignal (G) umgewandelt werden.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für den Signalprozessor (13) bei dem die Gravurdaten (GD) und die Funktionswertdaten (FD) zur Erzeugung der Vibrati- on in zwei getrennten Verarbeitungszweigen weiterverarbeitet werden. Es werden in dem Rechner (44) erste Daten A = (GD x k1 + KD x k2) x (EPL x k3) + EPT x k4 berechnet und in dem D/A-Wandler (15) in ein analoges erstes Signal (A) gewan- delt. Zweite Daten B = FD x k5 werden in einem separaten D/A-Wandier (15') in ein analoges zweites Signal (B) gewandelt. Anschließend werden das erste Signal (A)

und das zweite Signal (B) analog zu dem analogen Graviersteuersignal (G) ver- knüpft. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann in vorteilhafter Weise im Verarbei- tungszweig der Gravurdaten eine Filterung zur Verbesserung des Graviersteuersi- gnals (G) vorgenommen werden.