Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten eines Bogens vor einer Bogenbearbeitungsmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Bogens vor einer Bogenbearbeitungsmaschine.

In vielen Bogenbearbeitungsmaschinen ist es erforderlich, dass die Bögen in exakter Position der Maschine zugeführt werden, damit die Bearbeitung mit der erforderlichen Genauigkeit durchgeführt wird. Bei der Verarbeitung von bedruckten Bögen ist es bekannt, diesen an einer aufgedruckten Druckmarke auszurichten.

Zum Ausrichten eines Bogens, der in einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Förderebene, beispielsweise zu einem Ausrichtetisch gefördert wird, ist es bekannt, den Bogen zunächst mit seiner Vorderkante gegen einen oder mehrere Anschläge zu bewegen. Dadurch wird ein Bogen in Transportrichtung (X-Richtung) ausgerichtet. Das Ausrichten quer zur Transportrichtung (Y-Richtung) erfolgt entsprechend an mechanischen Anschlägen, gegen die die Bogenseitenkanten bewegt werden. Die Anschläge für die Vorderkanten werden üblicherweise als Vordermarken bezeichnet. Gegen den seitlichen Anschlag wird die Bogenseitenkante mit einer Zieheinrichtung bewegt, daher werden die seitlichen Anschläge als „Ziehmarken" bezeichnet. Das Ausrichten eines Bogens wird somit durch zwei senkrecht zueinander angeordnete Anschläge bewirkt. Die Vordermarke kann einen Bogen nur in Transportrichtung (X-Richtung) und die seitliche Ziehmarke den Bogen nur in Richtung quer zur Transportrichtung (Y- Richtung) ausrichten. Nach diesem Verfahren werden bekannterweise Bogen in Druckmaschinen ausgerichtet.

In der Weiterverarbeitung von bereits bedruckten Bögen durch Prägen, Rillen, Stanzen etc. in entsprechenden Bearbeitungsaggregaten ist es nicht ausreichend, einen Bogen an seinen physikalischen Kanten auszurichten. Bei diesen Verarbeitungsschritten ist die Lage des Druckbilds entscheidend. Ist in der Druckmaschine ein Fehler oder eine Ungenauigkeit aufgetreten, die zu einem Versatz des Druckbildes relativ zur Bogenkante führte, so kann dies über die vorstehend beschriebene Methode der Ausrichtung an den physikalischen Kanten eines Bogens nicht korrigiert werden. Um eine Korrektur zu ermöglichen, sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die den Bogen vor der weiteren Bearbeitung anhand der Lage des Druckbildes ausrichten. Eine derartige Vorrichtung ist in der DE 1 023 940 B4 beschrieben. Ebenso beschreiben die DE 10 2006 057 506 A1 und die DE 600 029 42 T2 derartige Verfahren und Vorrichtungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine schnelle und sehr exakte Ausrichtung eines Bogens anhand seines Druckbildes ermöglicht.

Die erste Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Merkmale des Patentanspruchs 3 lösen die zweite Aufgabe.

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung bieten gegenüber den bekannten Vorrichtungen erhebliche Vorteile:

Da die Stellelemente für die Korrektur nicht über einen Balken miteinander verbunden sind, werden die bewegten Massen erheblich reduziert. Bei beherrschbaren Antriebskräften lässt sich eine maximale Dynamik erreichen, und es lassen sich so die erforderlichen Stellzeiten minimieren. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die Vorrichtung an Maschinen mit einem kontinuierlich arbeitenden Bogentransport verwendet wird. Zusätzlich führen die geringeren Massen zu einer geringeren Schwingungsanfälligkeit. Die Vorrichtung lässt sich vereinfacht für größere Arbeitsbreiten skalieren, da keine bahnbreite und masseintensive Komponenten enthalten sind.

Weiterhin ist keine Traverse mit Ober- und Untergreifer in einer festmontierten Aufteilung vorhanden. Bei derartigen Konstruktionen werden jeweils unterschiedliche Bereiche des Bogens durch die Greifermechanik verdeckt. Ein optisches Inspektionssystem (Kamera, Sensor) hat somit keinen uneingeschränkten Blick auf die gesamte Bogenfläche. Das Druckbild des Bogens kann nur in Bereichen zwischen den Greifern beobachtet werden. Nach der Erfindung kann der gesamte Bereich vor den korrigierenden Stellelementen ungehindert betrachtet werden, da ein Bogen nur an den äußeren Rändern ergriffen wird. Dies garantiert maximale Flexibilität.

Da die beiden Stellelemente individuell positionierbar sind, kann durch einen gezielten Differenzweg der Bogen zwischen den Klemmpunkten gezielt gestrafft werden. Anders als bei starr montierten Greifern kann so die Planlage eines Bogens noch während des Korrekturvorgangs verbessert werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen

- Figur 1 einen Querschnitt durch eine Ziehmarke bei geöffneten Klemmelementen,

- Figur 2 einen Querschnitt mit den Klemmelementen in Klemmposition,

- Figur 3 einen Querschnitt durch beide Ziehmarken mit eingeklemmtem Bogen, - die Figuren 4 bis 10 zeigen in einer Draufsicht schematisch die einzelnen Schritte des Ausrichtverfahrens, wobei in Figur 6 das im Computer gespeicherte Soll-Bild und das von der Kamera aufgenommene Ist-Bild dargestellt ist.

Nach der Erfindung wird der Druckbogen 1 auf einem Ausrichtetisch zunächst mit seiner Vorderkante gegen eine Reihe von starren Anschlägen (Vordermarken 3) bewegt und dabei bis zum Stillstand abgebremst. Dabei werden grobe Abweichungen von der Sollposition beseitigt, die beim Transport eines Bogens 1 vom Stapel auftreten können (Figur 4). Eine Feinpositionierung des Bogens 1 durch die Anschläge 3 ist möglich, aber nicht erforderlich. Die Anschläge 3 für die Bogenvorderkante sind von ihrer aktiven Position in eine inaktive Position außerhalb der Förderebene bewegbar, bevorzugt absenkbar.

Sobald der Bogen 1 zum Stillstand gekommen ist, wird er an jeder Längsseite und in seinem vorderen Bereich jeweils von einer Ziehvorrichtung (Ziehmarken 1 2, 13) übernommen. Jede Ziehmarke 1 2, 13 enthält eine Klemmeinrichtung 4,5 zum Festklemmen eines Bogens 1 an einem der beiden Längsränder, die jeweils im vorderen Bereich eines Bogens 1 angreift. Die Ziehmarken 12, 13 mit den Klemmeinrichtungen 4,5 können an jeder Bogenlängsseite mittels Antrieben unabhängig voneinander in Transportrichtung (X- Richtung), und quer zur Transportrichtung (Y-Richtung) bewegt werden. Bevorzugt enthält jede Ziehmarke 12, 13 zwei Antriebe, von denen ein Antrieb die Bewegung in X-Richtung, der zweite Antrieb die Bewegung in Y-Richtung durchführt.

Bevorzugt enthält jede Klemmeinrichtung 4,5 einen aktiv ansteuerbaren Press-Stempel 6,7, der zum Festklemmen eines Bogenrandes von oben gegen die Auflagefläche eines mit ihm bewegbaren Ablagetisches 8, 9 gedrückt werden kann. Der Pressstempel 6, 7 ist mit seinem zugehörigen Tisch 8, 9 in einem Halter 10, 1 1 gelagert, wobei der Halter 10, 1 1 zwischen dem Pressstempel 6, 7 und dem Tisch 8, 9 einen an drei Seiten offenen Schlitz aufweist, durch den der Rand eines Bogens 1 eingeführt werden kann. Die Antriebe für die Bewegung in X- und Y-Richtung sind jeweils mit dem Halter 10, 1 1 verbunden.

Bevorzugt besteht der Auflagetisch 8, 9 teilweise aus einem Pressteller 2, gegen den der jeweilige Pressstempel 6, 7 bewegbar ist. Jeder Pressstempel 6, 7 und der zugehörige Pressteller 2 sind in dem Halter 10, 1 1 um eine Achse senkrecht zur Förderebene frei drehbar gelagert, wobei die beiden Drehachsen koaxial verlaufen, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Durch die drehbar ausgeführte Klemmung in beiden Ziehvorrichtungen kann auch die Drehlage des Bogens 1 ohne Veränderung der Planlage ausgeführt werden.

In Figur 1 sind die Klemmelemente (Pressstempel 6, Auflagetisch 7 mit Pressteller 2) in geöffneter Position dargestellt. Zum Festklemmen eines Bogens 1 fährt der Pressstempel von oben gegen den Pressteller 2, wie in Figur 2 dargestellt ist.

Wie in Figur 3 dargestellt ist, sind die beiden Ziehmarken 12, 13 spiegelbildlich zueinander aufgebaut, wobei die Klemmeinrichtung 4, 5 jeweils innen im Bereich des Randes eines Bogens 1 angeordnet ist. Die beiden Ziehvorrichtungen (Ziehmarken 12, 13) wirken dabei wie Klammern, die den Bogen 1 festhalten. Dies verhindert, dass ein Bogen 1 verrutscht, selbst wenn die Anschläge 3 an der Vorderkante nicht aktiv sind, also sich außerhalb der Transportebene befinden, beispielsweise abgesenkt sind.

Während die beiden Klemmungen aktiv sind, also ein Bogen 1 fixiert ist, wird zur Bestimmung der Ist-Position jeweils am rechten und am linken vorderen Bereich 14, 15 des Druckbildes eines Bogens 1 mittels eines hoch auflösenden Kamerasystems eine Aufnahme gemacht. Die Konstruktion gestattet aber auch Aufnahmen des Bogens 1 in beliebigen Bereichen entlang der Bogenvorderkante. Die beiden bevorzugten Aufnahmebereiche 14, 15 sind in Figur 5 und Figur 6 strichpunktiert dargestellt. Dazu ist an jeder der beiden Längsseiten eines Bogens 1 eine hochauflösende Kamera angeordnet. Jede Kamera macht in ihrem Bereich eine Aufnahme des Druckbildes, das mit gespeicherten Soll- Positionen verglichen wird. In Figur 6 sind die gespeicherten Soll-Positionen punktiert, und die tatsächlich von den Kameras aufgenommenen Ist- Positionen der Druckmarken sind dünn durchgezogen dargestellt.

Ein Computerprogramm errechnet aus den Bilddaten die Abweichung des Druckbildes von der Soll-Position und die erforderliche Bewegung der beiden Ziehmarken 12,13, um die Korrektur zum Erreichen der von der Position des Druckbildes anhängigen Soll-Position des Bogens 1 durchzuführen. Es wird somit für jede der beiden Ziehmarken 12, 13 berechnet, wie die Korrekturbewegung in X- und Y-Richtung durchgeführt werden muss.

Anhand der errechneten Positions-Differenzen X1 , Y1 (linke Seite) und X2, Y2 (rechte Seite) fahren beide Ziehmarken 12, 13 anschließend jeweils in die als korrekt errechnete Ziel-Position, in der sich der Bogen 1 in der Soll- Position befindet. Dabei kann jede Ziehmarke 12, 13 unabhängig von der anderen eine Bewegung sowohl in X- als auch in Y-Richtung ausführen. Die beiden Ziehmarken 12, 13 haben keine mechanische Verbindung miteinander. Durch das unabhängige Verfahren der beiden Ziehmarken 12, 13 kann auch eine Schräglagen-Korrektur des Bogens durchgeführt werden. Der Bogen 1 wird so ausgerichtet, dass das Druckbild exakt für den nachfolgenden Bearbeitungsprozess ausgerichtet ist.

Dabei ist der Algorithmus zur Berechnung der individuellen Bewegungsprofile der beiden Ziehmarken 12, 13 so ausgelegt, dass der direkte Abstand der beiden Drehmittelpunkte der Klemmungen während des Positioniervorganges immer konstant bleibt. Alternativ gestattet der Bahnberechnungsalgorithmus eine minimale Vergrößerung dieses direkten Abstandes während des Positioniervorganges, um einen Bogen 1 zusätzlich straffen zu können. Die starren Anschläge der Vorderkante (Vordermarken 3) sind aus der Förderebene nach unten abgesenkt, damit der Bogen über den nicht mehr wirksamen Anschlag hinaus in Transportrichtung weiter bewegt werden kann.

In den Figuren 4 bis 10 ist der Ausrichtevorgang dargestellt:

Die Ist-Position des Bogen 1 ist mit durchgezogenen Linien dargestellt. Bei dem Ausrichten wird die linke Ziehmarke 12 um den Betrag X3 in Transportrichtung und um den Betrag Y3 quer zu dieser nach rechts bewegt. Entsprechend wird die rechte Ziehmarke 13 um den Betrag X4 in Transportrichtung und um den Betrag Y4 quer zu dieser nach rechts bewegt. Der Bogen 1 wird so in die punktiert gezeichnete Soll-Position bewegt und ausgerichtet. Vor dem Ausrichten werden die Vordermarken 3 nach unten abgesenkt (Figur 7).

Beim Ausrichten sind die in Figur 8 dargestellten Verfahrwege X3, Y3 und X4, Y4 ungleich der mit den Kameras bestimmten Werte X1 , Y1 und X2 Y2. Je nach Bogenbreite und aktueller Positionsdifferenz zwischen Kamera und Ziehmarke 12, 13 ergeben sich unterschiedliche Verzerrungsfaktoren. Diese Verzerrungsfaktoren sind für jede Achsrichtung unterschiedlich und werden für jeden Bogen 1 von einem speziellen Algorithmus der Steuerung neu berechnet. Die Verzerrungsfaktoren a, b, c, d sind unterschiedlich und abhängig von Bogenbreite, Kameraposition und der Ausgangsposition der Ziehmarken 12, 13. Es gilt X3 = a ^* X1 , Y3 = b ^* Y1 , X4 = c ^* X2 und Y4 = d ^* Y2.

In der ausgerichteten Position wird der Bogen 1 von den Transportgreifern 16 der Bearbeitungsmaschine gegriffen. Anschließend wird die Klemmung der beiden Ziehmarken 12, 13 gelöst, und der Bogen 1 wird von den Transportgreifern 16 in die Bearbeitungsmaschine gezogen (Figur 9). Vor Einlauf des nächsten Bogens 1 werden die seitlichen Ziehmarken 12, 13 wieder in ihre Ausgangspositionen zurückbewegt, und die Anschläge für die Vorderkanten (Vordermarken 3) werden als Anschlag für den nächsten Bogen wieder hochgeschwenkt (Figur 10). Auf ihrem Weg in die Ausgangspositionen legen die Ziehmarken 12, 13 die Strecken X3, Y3 und X4, Y4 in die jeweils entgegengesetzte Richtung zurück. Anschließend kann der nächste Bogen 1 zum Ausrichten zugeführt werden.

Bevorzugt ist zumindest eine der beiden Klemmeinrichtungen 4, 5 zur Anpassung an die Formatbreite eines Bogens 1 quer zur Transportrichtung so bewegbar gelagert, dass verschiedene Ausgangspositionen eingenommen werden können, aus denen dann die vorstehend beschriebenen Ausrichtbewegungen durchgeführt werden. Vorteilhafterweise wird für die Bewegung in die Ausgangsposition zur Formatanpassung der Antrieb verwendet, der die Ausrichtbewegung in Y-Richtung durchführt.