Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Digitaldruckwerks sowie eine Digitaldruckmaschine nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
In der Drucktechnik werden hauptsächlich sogenannte analoge Druckwerke eingesetzt, bei denen das Druckbild als komplette Vorlage, beispielsweise in Form einer Druckplatte oder eines Klischees, vorliegt. Daneben werden jedoch in jüngster Zeit vermehrt sogenannte digitale Druckwerke eingesetzt, bei denen das Druckbild in einer Recheneinheit erzeugt und anschließend, beispielsweise im Tintenstrahldruckverfahren oder im elektrofotografischen Druckverfahren, auf das Material oder einen Bildübertragungszylinder aufgebracht wird. Bei digitalen Druckverfahren besteht insbesondere die Schwierigkeit, den Beginn und das innere Raster, beispielsweise Druckzeilen, des Druckbildes mit dem Bahntransport zu synchronisieren, um eine Registerhaltigkeit zu gewährleisten.
Im Stand der Technik werden dazu reale Inkrementalgeber oder Inkrementalgebernachbildungen verwendet. Üblicherweise wird dabei eine Geberauflösung gewählt, die auf einfache Weise in die druckwerksinterne Bearbeitung umgerechnet werden kann. Wird ein Druckwerk beispielsweise mit 600 dpi (Dots per Inch) betrieben, ist es zweckmäßig, wenn der Geber bzw. die Geberemulation ein Vielfaches oder, wie üblicherweise ausgebildet, ein Teiler von 600 ist. D. h. pro Inch Vorschubgeschwindigkeit der Warenbahn oder des Materialbogens wird eine entsprechende Anzahl an Inkrementen am Gebereingang des Digitaldruckwerks erwartet. Im Falle von 600 dpi kann beispielsweise eine Geberauflösung von 15 Inkrementen pro Inch gewählt werden. In einer typischen Geberauswertung innerhalb eines Druckwerks kann dies dann mit einer sogenannten Vierfach-Auswertung auf 60 Inkremente pro Inch gesteigert werden. Eine Erhöhung auf 600 Inkremente pro Inch wird dann typischerweise mittels einer Phasenregelschleife (PLL) durchgeführt.
Per Inkrementalgeber an den Bahntransport angekoppelte digitale Druckwerke sind beispielsweise in der
Diese Lösung weist jedoch eine Anzahl von Nachteilen auf. Zunächst ist festzustellen, dass sowohl die Position des Druckbildes auf dem Bedruckstoff als auch die innere, gerasterte Zusammensetzung des Druckbildes von der Geberauflösung abhängt. Zusätzlich ist die Auswertung des Gebereingangs jitterbehaftet, da diese oftmals zeitdiskret durchgeführt wird. Die Auswertung des Gebereingangs ist darüber hinaus rauschbehaftet. Filterungen zur Verbesserung des Gebersignals führen zu Totzeiten bzw. Verzögerungen im Gesamtsystem. Auch ist es nicht immer möglich, einen Geber bzw. eine Geberemulation mit einer für das Druckwerk passenden Auflösung bereitzustellen. In diesem Fall verschlechtert sich die Genauigkeit weiter. Auch mechanische Störungen im Bahntransport im Falle eines realen Gebers oder Fehler in einer Geberankopplung führen zu Fehlern im Druckbild. Schließlich ist eine realer Inkrementalgeber bzw. eine Geberemulation zusammen mit der im Druckwerk notwendigen Geberauswertung kostenintensiv.
Die
Es ist daher wünschenswert, ein Digitaldruckwerk genauer und insbesondere auch einfacher an den Transport der Warenbahn bzw. des Materialbogens anzukoppeln.
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ansteuern eines digitalen Druckwerks sowie eine Digitaldruckmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung fußt im Wesentlichen auf der Erkenntnis, dass eine genauere und dennoch einfachere Ankopplung eines digitalen Druckwerks an den Bahntransport bereitgestellt werden kann, wenn eine - zweckmäßigerweise wellenlose - Transporteinrichtung verwendet wird und das Druckwerk direkt an die Bewegungssteuerungseinrichtung (Motion Control, SPS), insbesondere über eine Echtzeit-Busankopplung, angebunden wird. Eine herkömmliche, mittelbare und daher nur ungenaue Ankopplung über Inkrementalgebersignale wird vermieden. Der Druckvorgang, d.h. die Bebilderung des Zylinders bei einem elektrofotographischen Verfahren bzw. Aufbringen von Farbe bei einem Tintenstrahlverfahren, wird direkt mittels der digital übertragenen Werte gesteuert.
Zweckmäßigerweise wird das Digitaldruckwerk direkt an die Motion Control und/oder die Antriebe und/oder das Kommunikationssystem (z.B. Feldbus) angeschlossen. Direkter Anschluss bedeutet dabei, dass keine (binären) Inkrementalgeberinformationen vom Bewegungssteuerungssystem an das Digitaldruckwerk übertragen werden, sondern Zahlenwerte und optional auch weitere (Binär-)Informationen. Diese Zahlenwerte können beispielsweise eine Maschinengeschwindigkeit, eine Leitachsposition, eine Beschleunigung, ein Ruck usw. sein. Die weiteren Informationen können z.B. zur Übertragung von Statusinformationen dienen (Beschleunigungsvorgänge signalisieren, Steuerung der Bebilderung aus der SPS, usw.).
Vorteilhaft hieran ist, dass die Auflösung der übertragenen Informationen wesentlich höher gewählt werden kann, als dies bei Geberauswertung der Fall ist. Die übertragenen Informationen sind nicht jitter- oder rauschbehaftet, sondern digital genau.
In der digitalen Drucktechnik gilt - ganz im Gegensatz zur herkömmlichen analogen Drucktechnik - das Prinzip, dass die Formatlänge nicht mit der Leitachsbewegung zusammenhängt. Ein digitales Druckwerk wird üblicherweise lediglich im Abstand des Druckrasters, bspw. einer Druckzeile, mit Impulsen versorgt, um den Druckzeitpunkt des nächsten Rasterelements zu kennzeichnen. Aus diesem Grund besteht in der digitalen Drucktechnik auch seit langem die gefestigte Übung, Druckwerke impulsbehaftet anzubinden. Die Erfindung wendet sich nun bewusst von dieser Tradition ab. Durch eine direkte, digitale Anbindung können deutlich genauere Positionsdaten von dem Druckwerk empfangen werden, welches dann intern basierend auf diesen Positionsdaten die Druckzeitpunkte für die Rasterelemente bestimmt.
Eine zyklische Übertragung bietet den Vorteil genauer Extrapolationen und Interpolationen. Anhand der Übertragung von Positionsdaten zu bekannten und damit vorbestimmbaren, insbesondere äquidistanten, Zeitpunkten kann das die Positionsdaten empfangende Druckwerk bzw. dessen Steuergerät ein Druckbild mit geringem Versatz ausgeben. Bei Echtzeitkommunikationssystemen wird Information typischerweise in sog. Kommunikationszyklen übertragen. Meist ist bekannt, zu welchem Zeitpunkt (innerhalb des Kommunikationszyklus) die übertragenen Daten gültig sind (im selben Zyklus), gültig waren (in vorangegangenen Zyklen) oder gültig sein werden (in folgenden Zyklen). Hierdurch können im Digitaldruckwerk hochgenaue Interpolationen durchgeführt werden. Durch die Kenntnis der hochgenauen Zykluszeit des Kommunikationszyklus bzw. Istwertverarbeitungszeitpunkte innerhalb des Kommunikationszyklus kann im Digitaldruckwerk auch eine bessere Datenverarbeitung, z.B. durch eine PLL, zur Bebilderung (z.B. Druckkopfansteuerung) erreicht werden. Ein weiterer Vorteil von Echtzeitkommunikationssystemen mit zyklischer Übertragung ist die nahezu jitterfreie Taktung der (hochsetzenden) PLL mittels der Information der Übertragungszyklen (z.B. Synchronisationsinformation des Echtzeitkommunikationsystems SERCOS III).
Die direkte Anbindung bietet zusätzlich vorteilhaft die Möglichkeit einer diagnostischen Anbindung. Auch kann das digitale Druckwerk von der Bewegungssteuerungseinrichtung gesteuert werden, so dass die bisher bestehende Notwendigkeit einer überlagerten Steuerungseinrichtung entfällt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
In
Das Einzugswerk 110 weist einen Antrieb 110"' und das Auszugswerk 115 weist einen Antrieb 115"' auf, die jeweils über eine Datenverbindung 151 mit einer (Transport-) Steuerungseinrichtung 150, bspw. einer SPS, verbunden sind. Die Datenverbindung 151 kann insbesondere als echtzeitfähige Feldbusverbindung, bspw. als SERCOS III-Verbindung, ausgeführt sein. Über die Datenverbindung 151 wird bspw. eine Leitachsposition digital an das Einzugswerk 110 und das Auszugswerk 115 übertragen.
Die Digitaldruckwerke 111 bis 114 können beispielsweise auf einem Tintenstrahlprinzip basieren oder elektrofotografisch arbeiten. Die Druckwerke übertragen das Druckbild beispielsweise zeilenweise auf das Material 101. Wesentlich ist jedoch, dass die Digitaldruckwerke 111 bis 114 ebenfalls mit der Kommunikationsstruktur bzw. Datenverbindung 151 verbunden sind, so dass sie digitale Werte von der Steuerungseinrichtung 150 empfangen. Bei einem echtzeitfähigen Kommunikationssystemen werden die Daten typischerweise zyklisch übertragen, so dass zu einem übertragenen Wert auch immer eine genau Zeitinformation zur Gültigkeit des Werts vorliegt. Auch kann die Übertragung von Wert und Zeitinformation paarweise erfolgen. Somit kann im eine Interpolationen durchgeführt werden, um bspw. einen zeilenweisen Digitaldruck genau durchführen zu können. Der Druckvorgang, d.h. die Bebilderung bzw. das Aufbringen der Farbe, wird mittels der übertragenen Werte gesteuert. Es werden dazu keine (Inkremental-) Geberimpulse verwendet.
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