Verfahren, System und Rotationsdruckmaschine, durch das oder von denen ein Druckbild überwacht wird

Die Erfindung betrifft die folgenden Verfahren beziehungsweise Gegenstände:

Ein Verfahren zur überwachung des von einer Druckmaschine erzeugten Druckbildes.

Eine Rotationsdruckmaschine, an der das von der Druckmaschine erzeugte Druckbild überwacht wird.

Ein System zur überwachung des von einer Druckmaschine erzeugten Druckbildes.

Verfahren zur überwachung des Druckbildes von Rotationsdruckmaschinen sind bekannt. In der Regel wird das Druckbild mit optischen Sensoren überwacht. Jedoch ist es auch denkbar, elektromagnetische Strahlung, die außerhalb des Spektralbereiches des sichtbaren Lichtes liegt, ausschließlich oder ergänzend zur Abtastung heranzuziehen.

Ziel der Abtastung ist in der Regel die Gewinnung von Messwerten zu Sollgrößen des Druckbildes. Hierbei steht oft die Längs- oder Querregisterhaltigkeit des Druckbildes im Vordergrund. In jüngerer Zeit werden auch Messwerte in Bezug auf die Vollständigkeit des Druckbildes (auch Dicke und Gleichmäßigkeit des Farbübertrages, siehe z. B. EP 1 249 346 B1) und auf Fehler im Druckbild, oder auf die Parallelität des Laufes der Bedruckstoffbahn usw. durch solche Abtastungen gewonnen.

Oft werden diese Messwerte dann auch zur Regelung der entsprechenden Kenngröße des Druckes im Onlinebetrieb und oder zur Einstellung der Druckparameter zu Beginn der Produktion verwendet.

Aufgrund der ständig steigenden Anforderungen an die Güte solcher Messungen und aufgrund der zunehmenden Geschwindigkeit, mit der die Bedruckstoffbahn während solcher Messvorgänge bewegt wird, steigt auch der Bedarf an Strahlung beziehungsweise Strahlungsintensität innerhalb des Abtastbereiches, das heißt innerhalb des Bereiches des Bedruckstoffes, den das Sensorsystem zum Zwecke der Messungen erfasst. Daher ist auch die Bereitstellung für diese Zwecke geeigneter Beleuchtungssysteme ein bereits vielfach bearbeitetes Thema.

So stellt zum Beispiel die DE 10 2004 044 341 A1 ein solches Beleuchtungssystem vor. Als Einsatzgebiet des Beleuchtungssystems wird der Anleger einer Bogenoffsetdruckmaschine angegeben. Das Beleuchtungssystem umfasst einen Stab, der weitgehend homogenes Licht liefert, das auf die Bögen, deren Lauf kontrolliert werden soll, fällt. Von diesen Bögen wird das Licht zurück auf einen Sensor reflektiert.

Die EP 0 983 853 A1 schlägt ein Verfahren vor, bei der die dem Sensorsystem abgewandte Seite eines Transparenten Bedruckstoffes mit homogenem Licht ausgeleuchtet wird. Die DE 103 52 174 A1 schlägt ähnliches vor. Auch eine zusätzliche Ausleuchtung der dem Sensorsystem zugewandten Seite ist aus der erstgenannten EP 0 983 853 A1 bekannt.

Jedoch ist eine wirksamere Ausleuchtung des Druckbildes ein fortbestehendes Bedürfnis.

Daher besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines verbesserten Beleuchtungssystems, das auch bei exotischen Bedruckstoffen bessere Ergebnisse erzielt. Zu diesen Bedruckstoffen zählen transparente oder opake Bedruckstoffe. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 12 und/oder 18 gelöst. Für die Zwecke der vorliegenden Druckschrift ist homogene Strahlung durch eine relativ gleichmäßige Strahlungsintensität gekennzeichnet. Der Abtastbereich eines Sensorsystems ist eben der Bereich - hier des Bedruckstoffes - der von dem Sensorsystem abgetastet wird. In aller Regel

wird das Sensorsystem an dem Laufweg der Bedruckstoffbahn durch die Druckmaschine angebracht sein und Teile der an ihm vorbeilaufenden Druckbilder abtasten. In der Regel wird das Sensorsystem hierbei an der Seite der Bedruckstoffbahn angebracht sein, auf der der Druck aufgebracht ist. Ein Beleuchtungselement ist jede Vorrichtung, die die zur Beleuchtung geeignete elektromagnetische Strahlung auf den Abtastbereich ausrichtet. Das heißt, dass ein Beleuchtungselement die schlussendliche Ausrichtung der Strahlung auf den Bedruckstoff übernimmt. Ein Beleuchtungselement kann also zunächst eine Lichtquelle, die Licht „direkt" auf den Abtastbereich emittiert oder eine Spiegelvorrichtung, die das Licht dorthin umleitet sein. Auch Mischungen zwischen beiden Systemen oder andere Alternativen - wie Glasscheiben - sind möglich.

Zu den Eigenschaften homogenen Lichts gehört wie erwähnt eine gleichmäßige Intensität desselben über eine gewisse Fläche (hier wohl am ehesten der Abtastbereich).

Bei der Bereitstellung homogenen Lichtes haben sich - neben den Maßnahmen die hierzu in den DE 10 2004 044 341 A1 empfohlen werden, deren Offenbarungsgehalt in Bezug auf die Bereitstellung homogenen Lichtes hiermit in die vorliegende Druckschrift einbezogen wird, folgende Maßnahmen als vorteilhaft erwiesen:

Die Bereitstellung diffusen Lichtes. Als diffuses Licht wird im Allgemeinen ein Licht verstanden, das die „Szene" kontrast- und schattenarm ausleuchtet. Diffuses Licht entsteht durch flächige Lichtquellen. Bei der Erzeugung künstlichen diffusen Lichtes finden Lichtformer wie Schirme, Softboxen oder Reflexionen an unebenen, matten spiegelnden Gegenständen Verwendung. In der Natur kommt diffuses Licht bei bedecktem Himmel zustande. Als Alternative hat sich paralleles Licht herauskristallisiert. Paralleles Licht kann beispielsweise durch Paraboloid- oder Ellipsoidspiegel erzeugt werden. Wenn sich im Brennpunkt dieser Spiegel Lichtquellen befinden, dann wird analog zu den traditionellen Scheinwerfern von PKWs paralleles Licht erzeugt. Als Alternativen sind Leuchtdiodenarrays oder gar Laserdiodenarrays von Vorteil.

Als vorteilhaft hat sich auch die Kombination der vorstehend genannten Hintergrundbeleuchtung mit der Beaufschlagung des Abtastbereiches mit einer zweiten elektromagnetischen Strahlung erwiesen. Diese zweite elektromagnetische Strahlung fällt von derselben Seite auf den Bedruckstoff, auf der sich das Sensorsystem befindet. Diese Maßnahme setzt das Vorhandensein irgendeines Beleuchtungselementes auf dieser Seite des Bedruckstoffes voraus. Eine eher zufällige Beleuchtung durch Streulicht ist damit nicht gemeint. Bei dieser zweiten elektromagnetischen Strahlung hat sich das Vorhandensein direkter, das heißt eben nicht diffuser Strahlung als vorteilhaft herausgestellt. So ist es bei der zweiten Strahlung beispielsweise vorteilhaft, glatte Paraboloid oder Ellipsoidspiegel zu verwenden. Auch die Verwendung von Leucht- oder Laserdioden beziehungsweise flächiger Arrays dieser Bauteile hat bei Versuchen vorteilhafte Wirkungen erzielt. Das oder die Beleuchtungselemente, von dem die zweite elektromagnetische Strahlung ausgeht, sollte vorteilhafterweise so zu dem Abtastbereich auf dem Bedruckstoff und dem ersten Beleuchtungselement positioniert werden, dass die zweite Strahlung an dem letzteren Beleuchtungselement vorbei fällt. Mit vorbeifallen ist gemeint, dass die sich geradlinig ausbreitende zweite Strahlung nicht auf das erste Beleuchtungselement fällt. Dies sollte auch bei Berücksichtigung der ordentlichen Lichtbrechung an den Grenzflächen des Bedruckstoffes der Fall sein. Falls durch Streuungseffekte - beispielsweise an Schmutz oder Materialschäden - Licht in kleinen Mengen auf das erste Beleuchtungselement fällt, ist dies für die vorstehende Definition jedoch ohne Belang.

Von den durch die Sensorvorrichtung gewonnenen Messwerten können Steuerungsbefehle zur Optimierung des Druckbildes abgeleitet werden. In der Regel sind die Messwerte hierzu einer Rechenvorrichtung zuzuleiten. Diese kann Bestandteil eines Systems sein, das zumindest die Sensorvorrichtung umfasst und mit dem die Druckmaschine ausgerüstet wird. Die Rechenvorrichtung kann jedoch auch als Hard- oder Softwarebestandteil in die Maschinensteuerung der Druckmaschine integriert sein. Als Mess- und Regelgrößen kommen - wie bereits erwähnt - auch bei dem vorliegenden Verfahren die Registerhaltigkeit, die Vollständigkeit bzw.

Flächendeckung, die Fehler des Druckbildes sowie eine Reihe anderer Messgrößen in Betracht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Flächendeckung bzw. Vollständigkeit des Druckbildes gemessen wird. Hierzu liefert die EP1249346 B1 vorteilhafte Empfehlungen. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift, der sich auf die Herstellung eines vollständigen Druckbildes durch die Untersuchung des Druckbildes mit einer Kamera und der Anpassung der Relativposition der am Druckprozess beteiligten Walzen bezieht, wird in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Druckschrift einbezogen. In dieser Druckschrift wird unter anderem vorgeschlagen, den Verlauf der Intensität des von dem Bedruckstoff reflektierten Lichtes als Funktion der relativen Walzenpositionen aufzuzeichnen. In vorliegenden Fall sollte natürlich das vom Bedruckstoff transmittierte und ggf. reflektierte Licht aufgezeichnet werden, was im Zusammenhang mit der vorstehend dargestellten Lehre sehr vorteilhaft ist. Dasselbe (Aufzeichnung der vom Bedruckstoff transmittierten und ggf. reflektierten Strahlung) gilt auch für die anderen Ausführungsbeispiele der EP 1 249 346 B1.

Bei der Verfolgung der Intensität der transmittierten und - im Falle einer zweiten elektromagnetischen Strahlung - reflektierten Strahlung ergibt sich bei verschiedenen Druckverfahren - und hier insbesondere im Flexodruck - ein charakteristischer Verlauf. Es ist dann - so die EP 1 249 346 B1 - vorteilhaft, ein optimiertes Druckbild anzunehmen, wenn ein bestimmter Verlauf der Intensität dieser Strahlung festzustellen ist. Mit anderen Worten, eine bestimmte „Kurvenform" des Graphen der Strahlungsintensität als Funktion der Walzenposition spricht für ein optimiertes Druckbild. Eine solche vorteilhafte Position befindet sich nach der EP 1 249 346 B1 nach dem zweiten Wendepunkt dieser Funktion. Weist eine Anzahl von Teilbereichen des Druckbildes - zu dem auch Marken außerhalb des Motivs zählen können - einen solchen Verlauf aus, dann kann das Druckbild als optimiert gelten. Eine solche Optimierung des Druckbildes nach der EP 1 249 346 B1 kann auch anhand von digitalen Sollbildern des Druckbildes oder Teilen desselben geschehen. Diese Sollbilder wären dann in einer Speichervorrichtung abzulegen, auf die das System zurückgreifen kann.

Ein Sollbild enthält einen oder mehrere Lichtintensitätssollwerte für einen Flächenabschnitt.

Optimierte Relativpositionen der am Druckprozess beteiligten Walzen können auch gefunden werden, indem zunächst über eine Strahlungsintensitätsmessung Messwerte zu einer Relativposition gemessen werden und dann die Relativposition beispielsweise um einen festen Wert geändert wird.

Die Optimierung der Relativpositionen der am Druckprozess beteiligten Walzen wird nach der EP1249346 B1 von dazu geeigneten Stellgliedern, die durch Steuerbefehle der Steuer- bzw. Rechenvorrichtung angesteuert werden, vorgenommen. Die Optimierung der Walzenpositionen nach diesen Lehren kann vor (Anstellen) oder während des Druckbetriebes erfolgen. Auch beim Registern ist dies der Fall.

Bei der Abtastung des Druckbildes - besonders zum Zwecke der Vollständigkeit des Druckbildes - ist die Verwendung einer Zeilenkamera vorteilhaft. Systeme, mit denen sich Druckmaschinen zum Zwecke der überwachung des Druckbildes aus- oder nachrüsten lassen, sind vorteilhaft. Sie umfassen ein Sensorsystem, zumindest ein Beleuchtungselement und eine gewisse Intelligenz, die in Gestalt von Software und/oder Hardwarekomponenten für die Auswertung der Messsignale sorgt. Sind in dem System keine Hardwarekomponenten enthalten, so übernimmt die Maschinensteuerung ihre Aufgaben.

Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gehen aus der gegenständlichen Beschreibung und den Ansprüchen hervor. Die einzelnen Figuren zeigen:

Fig. 1 Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Druckmaschine im

Bereich des Abtastbereichs Fig. 2 Seitenansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Druckmaschine im

Bereich des Abtastbereichs Fig. 3 Seitenansicht einer dritten erfindungsgemäßen Druckmaschine im

Bereich des Abtastbereichs Fig. 4 Seitenansicht einer vierten erfindungsgemäßen Druckmaschine im

Bereich des Abtastbereichs

Fig. 5 Einen vorteilhaften Verlauf des „örtlichen" Verlaufs der

Lichtintensität der ersten und der zweiten elektromagnetischen

Strahlung

Fig. 6 Einen vorteilhaften Verlauf des spektralen Verlaufs der

Lichtintensität der ersten und der zweiten elektromagnetischen

Strahlung im Abtastbereich

Fig. 1 zeigt eine Druckmaschine im Bereich des Abtastbereiches 1. Der Abtastbereich 1 wird mit erster elektromagnetischer Strahlung 2 - vorzugsweise Licht - der Strahlungsquelle 3 beaufschlagt. Diese Strahlung fällt durch die lichtdurchlässige Fläche 4 wobei die Strahlung 2 diffus wird. Anschließend fällt diese diffuse Strahlung 2 auf den Abtastbereich 1. Dieser 1 wird von dem Sensorsystem 5 abgetastet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel gibt es noch die Lichtquellen 6 und 7, die zunächst eine zweite elektromagnetische Strahlung 8, die von der dem Sensorsystem 5 zugewandten Seite auf den Bedruckstoff 9 fällt, erzeugen. Diese beiden Lichtquellen bilden zusammen mit den Spiegeln 6a und 7a, in deren Brennpunkten sich die Lichtquellen befinden, die Beleuchtungselemente 6b und 7b. Jedes dieser beiden Beleuchtungselemente richtet Strahlung 8 auf den Abtastbereich 1. Es handelt sich bei der zweiten Strahlung 8 um direkte Strahlung. Die zweite elektromagnetische Strahlung 8 fällt nicht auf die lichtdurchlässige Fläche 4, welche hier das erste Beleuchtungselement 3 im Sinne dieser Druckschrift bildet. Der Bedruckstoff oder die Bedruckstoffbahn 9 werden in Richtung des Pfeils z über die Leitwalzen 10, 11 gefördert. Die Elemente der Figur 2 sind weitgehend identisch mit denen der Figur 1. Jedoch wird das erste Beleuchtungselement von dem Spiegel 13 gebildet. Dieser reflektiert diffus, so dass die erste elektromagnetische Strahlung 2 wieder diffus ist. Auch dieser Spiegel 13 vermittelt als letztes mechanisches optisch aktives Element dem Abtastbereich 1 die erste Strahlung 2. In der Regel (aber nicht immer) wird sich die Druckfarbe auf der Seite des Sensorelementes 5 des Bedruckstoffes 9 befinden.

Figur 3 zeigt noch einmal dieselbe Anordnung wie Figur 1 , wobei sich zwischen der diffusen Fläche 4 und dem Bedruckstoff 9 eine Blende 15 befindet. Eine solche Blende kann eine Schattenbildung auf der diffusen Fläche 4, die

aufgrund der zweiten elektromagnetischen Strahlung 8 zustande kommen kann, vermeiden. Eine solche Schattenbildung kann durch das Wechselwirken der zweiten elektromagnetischen Strahlung 8 mit Mustern im oder auf der Bedruckstoffbahn 9 zustande kommen. Solche Schatten können die Messungen des Sensorsystems 5 verfälschen. Eine andere Möglichkeit, die Schattenbildung zu vermeiden, besteht darin, den Abstand A zwischen der Fläche 4 oder einem anderen optisch aktiven ersten Element hinter der Bedruckstoffbahn so zu wählen, dass die zweite elektromagnetische Strahlung an diesem Element 4 vorbei fällt. Die Auswahl dieses Abstandes und die Auswahl der Einfallswinkel der zweiten elektromagnetischen Strahlung 8 auf den Bedruckstoff 9 können derart aufeinander abgestimmt werden, dass eben ein Auftreffen zweiter elektromagnetischer Strahlung 8 auf das erste dem Bedruckstoff aus Sicht des Sensorsystems nach gelagerte Element 4 unterbleibt. Dies ist an einem Mindestabstand B (siehe Figur 3), der sich aus den vorerwähnten geometrischen Erwägungen, der Fall. Natürlich ist auch die Ausdehnung des Elementes zu berücksichtigen

Eine weitere Möglichkeit, die Schattenbildung zu vermeiden, besteht in einer Abstimmung der von der ersten Strahlungsquelle 3 emittierten Lichtintensität I und der Lichtempfindlichkeit des Sensorsystems 5. Wenn die Intensität I auch abzüglich der von den zwischen der Strahlungsquelle 3 und dem Sensorsystem 5 befindlichen Gegenstände 4, 13, 14 15 so hoch ist, dass sie über der Aufnahmefähigkeit des Sensorsystems 5 liegt, werden ebenfalls keine Schatten von diesem 5 wahrgenommen, das Bild auf der Bedruckstoffbahn 9 ist ausreichend ausgeleuchtet. Figur 4 zeigt noch einmal im Wesentlichen die Merkmale der Figur 2, wobei eine Linse 16 zusätzlich vorhanden ist. Diese Linse übernimmt eine Bündelung der ersten elektromagnetischen Strahlung 2, so dass erste elektromagnetische Strahlung 2 ausreichender Intensität bei dem Bedruckstoff ankommt. Diese Maßnahme kann sehr vorteilhaft sein, weil das Diffus-Werden der Strahlung oft ein Auseinanderlaufen derselben mit sich bringt. Anstelle der Linse könnten auch andere Lichtbündelungsmittel eingesetzt werden. So könnte der Spiegel 13 als Ellipsoid- und/oder Paraboloidspiegel ausgeprägt sein. übrigens sind alle Maßnahmen, die in Bezug auf die Bereitstellung diffuser oder paralleler oder auf die Bündelung erster elektromagnetischen Strahlung 2

gemacht werden, auch vorteilhaft bei zweiter elektromagnetischen Strahlung 8 anwendbar und umgekehrt.

Die Figuren 5 und 6 greifen einen weiteren Themenkreis auf, dessen Bearbeitung in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vorteilhaft ist. Es ist vorteilhaft, wenn im Abtastbereich in Bahnlaufrichtung z und/oder in Richtung der Arbeits- oder Druckbreite x die Intensität von erster und zweiter elektromagnetischer Strahlung einen gleichen (örtlichen) Intensitätsverlaufs aufweist. Dies wird durch die gleichen Verläufe der Graphen 20 und 21 , die den Verlauf der Lichtintensität auf dem beleuchteten Teil der Bedruckstoffbahn 9 in x und/oder in z Richtung darstellen, symbolisiert. Gleichartige Lichtquellen 3, 6 und 7 können dies herbeiführen. Auch eine gleiche oder ähnliche Farbtemperatur (in Figur 6 spektraler Intensitätsverlauf) ist vorteilhaft. Zur Klarstellung sind in Figur 6 die Wellenlänge λ gegen die spektrale Lichtintensität I aufgetragen. Die Graphen 22 und 23 sollen zeigen, dass dieser Verlauf bei erster 2 und zweiter elektromagnetischer Strahlung 8 gleich ist (auch wenn die Intensität hier andere Beträge aufweist).