[0001] Die Erfindung betrifft ein opto-elektronisches Justierverfahren sowie eine Justiereinrichtung
zur automatischen, rechnergesteuerten Positionierung der Druckschablonen einer Rotationssiebdruckmaschine
mit opto-elektronischer Abtastung von auf den Druckschablonen angebrachten Druckmarken
unterschiedlicher Konfiguration, deren elektrisches Signalmuster in einen Rechner
eingelesen wird, der aufgrund vorprogrammierter Logik das Druckmuster erkennt und
Steuerbefehle an Stellmotoren liefert zur axialen und rotatorischen sowie gegebenenfalls
radialen Justierung der jeweiligen Druckschablone.
[0002] Für die Herstellung mehrfarbiger Muster, insbesondere Textilmuster, auf Maschinen
der genannten Art ist es erforderlich, die in den einzelnen aufeinanderfolgenden
Druckaggregaten fixierten Druckschablonenzylinder ihrer Gravur ent sprechend in
die erforderliche Position zu bringen (Rapportbestimmung). Üblicherweise erfolgt
diese Einstellung während der Produktion im Kriechgang durch Einstellen der einzelnen
Druckaggregate über Handräder bei gleichzeitiger visueller Kontrolle des Druckergebnisses.
[0003] Abgesehen von dem hohen Zeitaufwand und unvermeidlicher Ausschußproduktion hat diese
manuelle Methode weitere Nachteile, insbesondere bei der Verwendung reaktiver Druckmedien,
da eine visuelle Überprüfung der vorgenommenen Einstellungen überhaupt nicht bzw.
erst nach einem anschließenden Folgeprozeß (z. B. Entwicklung) möglich ist.
[0004] Um die erforderliche Einstellung der Druckaggregate bereits vor dem Druckbeginn automatisch
durchzuführen, ist eine opto-elektronische Erfassung der Schablonenoberfläche vorgeschlagen
worden, um eine rechnergesteuerte Positionierung zu ermöglichen. Bekannt geworden
ist dazu das nachträgliche Anbringen von speziellen Reflexmarken auf der Druckschablonenoberfläche,
um später ein Lesen dieser Markierungen mittels Reflexsensor zu ermöglichen. Eine
solche Lösung des Justierproblems ist dem Anwender gegenüber jedoch nur schwer vertretbar,
da das nachträgliche Anbringen der erwähnten Markierungen äußerst präzise erfolgen
muß und große Erfahrung verlangt, um eine ausreichend hohe Systemgenauigkeit zu garantieren.
Bereits vorliegende Erfahrungen zeigen jedoch auch, daß sich die Markierungen im Laufe
der Zeit durch Verschleiß verändern bzw. ablösen können.
[0005] Zur Verbesserung wurde weiter bereits vorgeschlagen, ein Reflexlichtmeßsystem zu
verwenden, das in der Lage ist, die bereits bei der photographischen Druckschablonenherstellung
auf jeder Schablone angebrachten sogenannten Passerkreuze in Verbindung mit einem
eigens dafür entwickelten, mikroprozessorgesteuerten Abtastverfahren zu erkennen,
um dadurch eine automatische Einstellung der Druckschablonen zu ermöglichen. Dieses
Reflexionsmeßverfahren bringt jedoch eine Reihe von Problemen mit sich. Zum einen
ist das Verfahren stark vom Oberflächenkontrast der jeweiligen Schablone abhängig,
was insbesondere bei der Verwendung von unterschiedlichen Photolackfarben bei der
Schablonenherstellung bei der späteren Schablonenjustierung zu großen Schwierigkeiten
führen kann. Des weiteren ist das Meßverfahren nur bedingt einsetzbar bei grob perforierten
Schablonensieben und bei Schablonen mit sogenannten leichten Gravurfehlern. Eine
Unterscheidung zwischen Fehlersignalen und Meßsignalen ist hier nur sehr bedingt möglich.
Außerdem ist die Messung abhängig vom jeweiligen Meßabstand zwischen dem Sensor (Empfängerelement)
und der Schablone, was zur Folge hat, daß bei Verwendung unterschiedlicher Schablonendurchmesser
der Meßkopf zusätzlich verstellt und wiederum sehr präzise justiert werden muß. Dies
verursacht erfahrungsgemäß beim Anwender erhebliche Schwierigkeiten.
[0006] Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung
zur Justierung der Druckschablonen einer Rotationssiebdruckmaschine zu schaffen, die
bei hoher Betriebssicherheit eine vollautomatische rechnergesteuerte Positionierung
der Druckschablonen ermöglicht, und zwar unabhängig von der Art der Schablonenherstellung
und deren Durchmesser.
[0007] Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine die Hohlzylinderwand der jeweiligen
Druckschablone durchsetzende opto-elektronische Meßstrecke verwendet wird, die vorzugsweise
mit kohärentem Licht, insbesondere Laserlicht, betrieben wird.
[0008] Obwohl zunächst grundsätzliche Bedenken bestanden, ob sich die oben aufgezeigten
Probleme bei opto-elektronischer Erfassung der Schablonenposition insbesondere durch
Streueffekte nicht noch vergrößern würden, ergaben sich überra schenderweise durch
das neue Meßprinzip folgende Vorteile:
- Für die Messung ist jetzt nicht mehr der Oberflächenkontrast der jeweiligen Druckschablone,
sondern deren Durchlässigkeit maßgebend, wodurch man von der Schablonenfarbe völlig
unabhängig wird.
- Eventuelle Gravurfehler im Schablonenlack und/oder der Feinheitsgrad der Perforation
haben bei Durchleuchtung überraschenderweise einen wesentlich geringeren Einfluß auf
die Meßsicherheit des Systems als erwartet.
- Ein wichtiger Vorteil ist, daß Sender und Empfänger der opto-elektronischen Meßstrecke
auch bei Verwendung sehr stark unterschiedlicher Schablonendurchmesser unverändert
an derselben fest vorgesehenen Stelle befestigt sein können, da es überraschenderweise
und im Gegensatz zum Reflexionsmeßverfahren keine entscheidende Rolle spielt, wenn
die zur Messung verwendeten Lichtstrahlen nicht im rechten Winkel auf die Schablonenoberfläche
auftreffen.
[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in abhängigen Patentansprüchen
angegeben und werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 den prinzipiellen Systemaufbau für das erfindungsgemäße Verfahren und eine
Einrichtung zur Justierung einer Rotationssiebdruckmaschine;
Fig. 2 ein prinzipielles und erprobtes Beispiel für die fest justierte Anbringung
der opto-elektronischen Meßstrecke;
Fig. 3 und 4 dienen zur Verdeutlichung des Meß- und Justierverfahrens; und
Fig. 5A und 5B veranschaulichen an zwei aufeinanderfolgenden Flußdiagrammen den Positionierungsvorgang
für die Druckschablonen.
[0010] Einander entsprechende Bauteile oder Baugruppen sind in den Figuren mit den gleichen
Bezugshinweisen gekennzeichnet.
[0011] Der Systemaufbau der Fig. 1 zeigt eine in einem Druckschablonen-Spannaggregat 3
gelagerte Druckschablone 1, die in bekannter Weise als Hohlzylinder ausgeführt ist.
Das im Inneren der Druckschablone 1 geführte Farbrohr, der Farbfühler, die stirnseitig
angeordneten Schablonenantriebsräder und ähnliches, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit,
auch weil unverändert und bekannt, in Fig. 1 nicht dargestellt. Die Druckschablone
1 kann über einen ersten Schrittmotor 4 in X-Richtung (Rotation) verdreht und durch
einen zweiten Schrittmotor 5 in Y-Richtung (Querbewegung; annähernd Axialrichtung)
versetzt werden. Die Verstellbewegungen der Druckschablone 1 durch die Stellmotoren
4 bzw. 5 erfolgt unter Vorgabe durch einen Positionsrechner 6 (Achsenrechner) über
digitale Treiberverstärker 7 bzw. 8 entsprechend einem in einem Leitrechner 9 des
Gesamtsystems abgelegten Programmablauf. Erfindungsgemäß erhält der Achsenrechner
6 an einem Steuereingang 10 Meßsignale von einer opto-elektronischen Meßstrecke 2,
die im wesentlichen durch ein außerhalb der Druckschablone 1 angeordnetes Senderelement
11 und ein innerhalb der Druckschablone 1 fixiertes Empfängerelement 12 gebildet
ist, dessen elektrisches Signalmuster den Steuereingang 10 des Achsenrechners 6 beaufschlagt.
Das Verarbeitungsprinzip für die von der opto-elektronischen Meßstrecke 2 gelieferten
Signale zur Positionierung der Druckschablone 1 über die Stellmotoren 4 und 5 wird
weiter unten unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 erläutert.
[0012] Die Fig. 2 zeigt in einer prinzipiellen Querschnittdarstellung ein Beispiel für
die Anbringung des Senderelements 11 bzw. der Empfängereinheit 12 der opto-elektronischen
Meßstrecke 2. Wie die Zeichnung erkennen läßt, kann das Empfängerelement 12 gleichzeitig
mit dem Farbniveaufühler 13 und mit diesem verbunden angebracht werden.
[0013] Bei der Darstellung der Fig. 2 sind stark unterschiedliche Durchmesser für die Druckschablone
1 eingezeichnet mit einem in starker Linienführung veranschaulichten kleinen Durchmesser
sowie einem mittleren und einem großen Durchmesser. Bei der Verwendung so stark unterschiedlicher
Schablonendurchmesser ergibt sich in Abhängigkeit von der Befestigungshöhe der opto-elektronischen
Meßstrecke 2 mit Bezug auf den jeweiligen Durchmessermittelpunkt ein unterschiedlicher
"Leuchtwinkel" α, der in der Darstellung durch zwei Tangentenkonstruktionen am kleinen
bzw. großen Durchmesser sichtbar gemacht ist. Trotz dieser stark unterschiedlichen
Leuchtwinkel, die bei Reflexionsmessung einen erheblichen Einfluß haben und eine
Nachjustierung der Meßstrecke bei Änderung des Schablonendurchmessers verlangen, zeigt
sich bei dem erfindungsgemäßen Meßprinzip mit Durchgangslicht, daß eine Nachjustierung
für die allermeisten Anwendungsfälle nicht erforderlich ist.
[0014] Nach Positionierung und Justierung der Druckschablonen erfolgt die Fixierung im
Schablonenspannaggregat 3 in üblicher und bekannter Weise.
[0015] Anhand der Fig. 3, 4 und 5 wird nachfolgend das Positionier- und Justierverfahren
für die Druckschablonen erläutert. Dieses Justierverfahren kann in zwei Abschnitte
unterteilt werden, die mit VORSELEKTIEREN (Fig. 3 und 5A) bzw. FEINJUSTIERUNG (Fig.
4 und 5B) bezeichnet werden können.
[0016] Die Fig. 3 zeigt die Abwicklung der Mantelfläche einer Druckschablone 1, auf der
im Randbereich (vergrößert darge stellt) über den Umfang verteilt Druckmarken 14
nach einem bestimmten System angeordnet aufgebracht sind. Eine weitere Markierung
ist das sogenannte Passerkreuz 16, das den Musterbeginn jeder Schablone 1 kennzeichnet.
[0017] Beim Vorselektieren wandert ein (ebenfalls stark vergrößert gezeigter) Lichtpunkt
als Meßpunkt 15 bei gleichzeitigem X- und Y-Vorschub spiralenförmig vom äußeren Rand
in Richtung zur Schablonenmitte so lange, bis das erste Sensorsignal von einer der
Druckmarken 14 registriert wird. In diesem Augenblick wird der Y-Vorschub gestoppt,
während der weiterarbeitende X-Vorschub (Rotation) zu einer Sensorimpulsfolge führt,
die exakt der Anordnung und Folge der Markierungen 14 auf der Schablone 1 entspricht.
[0018] Wie aus der Skizze der Fig. 3 ersichtlich, ist das Passerkreuz 16 die letzte Markierung
in der Markierungsfolge. Das Passerkreuz 16 kann aufgrund seiner anderen Konfiguration
von der Rechnerlogik als Referenzpunkt erkannt werden.
[0019] Bei der nachfolgenden Feinjustierung wird das Passerkreuz 16 in folgender Weise vermessen:
Es wird mit dem Meßpunkt 15 der in Fig. 4 vertikale obere Balken des Passerkreuzes
16 in X-Richtung überfahren und dabei wird die Impulsdauer des Sensorimpulses 17 in
ein bestimmtes Verhältnis zur Schrittzahl der Steuerimpulse 18 des Schrittmotors
während der Dauer des Impulses 17 gebracht. Anschließend wird der Schrittmotor für
die Y-Richtung in gleicher Weise erregt und es wird entsprechend gemessen.
[0020] Die ermittelten Sensorimpulse für die X- und die Y-Richtung werden rechnerisch summiert
und sodann halbiert und in entsprechende Motorschritte umgesetzt. Auf diese Weise
läßt sich genau das Zentrum 19 des Passerkreuzes 16 errechnen und über die X- und
Y-Vorschübe automatisch einstellen. Ist dieser Zustand erreicht, so ist die Schablone
1 richtig positioniert.
[0021] Durch das hier erfindungsgemäß angewendete Verfahren der erläuterten Impulshalbierung
ist das System in seiner Genauigkeit nicht von der Größe bzw. Strichstärke des Passerkreuzes
oder der anderen Markierungen abhängig.
[0022] Die aufeinanderfolgenden Flußdiagramme der Fig. 5A und 5B geben den oben erläuterten
Vorgang beim Vorselektieren und Feinjustieren anschaulich wieder. Für den Fachmann
erscheinen weitere Erläuterungen entbehrlich.
[0023] Das Verfahren der Vorselektierung kann software-mäßig jederzeit auch auf andere
Markierungsfolgen und -formen auf einfache Weise umprogrammiert werden ohne Änderung
an den opto-elektronischen Meßstrecken (Sensoren) des Gesamtsystems und/oder ohne
Änderung anderer Hardware-Komponenten.
[0024] Um hohe Leuchtdichten und einen guten Signal/Rauschabstand für das Meßsignal zu erhalten,
ohne gleichzeitig die Leistung für die opto-elektronischen Elemente 11, 12 erhöhen
zu müssen, kann es vorteilhaft sein, das Senderelement 11 mit einer bestimmten Frequenz
zu tasten, d. h. im Pulsbetrieb zu arbeiten. Die Unterscheidung des Meßsignals vom
Erregertakt kann ohne Schwierigkeiten mit üblichen Methoden des Vergleichs und der
Filterung erreicht werden.
1. Opto-elektronisches Justierverfahren zur automatischen, rechnergesteuerten Positionierung
der Druckschablonen einer Rotationssiebdruckmaschine durch optische Abtastung von
auf den Druckschablonen angebrachten Druckmarken unterschiedlicher Konfiguration,
bei dem die vom Empfängerelement der opto-elektronischen Meßstrecke aufgrund der
bei Bewegung der Druckschablonen bei Abtastung der Druckmarken gelieferten Signalmuster
in einen Rechner eingelesen werden, der mittels vorprogrammierter Logik das Druckmarkenmuster
erkennt und Steuerbefehle an Stellmotoren zur axialen und Drehwinkelpositionierung
der jeweiligen Druckschablonen abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Hohlzylinderwand der jeweiligen Druckschablonen durchsetzende opto-elektronische
Meßstrecke verwendet wird.
2. Opto-elektronisches Justierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die opto-elektronische Meßstrecke kohärentes Licht, insbesondere Laserlicht,
verwendet wird.
3. Opto-elektronisches Justierverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronische Meßstrecke gepuls betrieben wird.
4. Justiereinrichtung zur automatischen, rechnergesteuerten Positionierung der Druckschablonen
einer Rotationssiebdruckmaschine mit opto-elektronischer Abtastung von auf den Druckschablonen
(1) angebrachten Druckmarken (14, 16) unterschiedlicher Konfiguration, deren elektrisches
Signalmuster in einen Rechner (CPU 6) eingelesen wird, der aufgrund vorprogrammierter
Logik das Druckmarkenmuster erkennt und Steuerbefehle an Stellmotoren (4[X], 5[Y])
liefert zur axialen und rotatorischen und gegebenen falls radialen Justierung der
jeweiligen Druckschablone (1), dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßstrecke (2) der opto-elektronischen Abtasteinrichtung (11, 12)
die Hohlzylinderwand der jeweiligen Druckschablone (1) durchsetzt.
5. Justiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Senderelement (11) der opto-elektronischen Abtasteinrichtung (2) außerhalb
und das Empfängerelement (12) innerhalb der jeweiligen Druckschablone (1) positioniert
ist.
6. Justiereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Elemente (11, 12) der opto-elektronischen Abtasteinrichtung
(2) quer zur optischen Achse der Meßstrecke um geringe Justierstrecken rastbar verschiebbar
ist.
7. Justiervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßstrecke der opto-elektronischen Abtasteinrichtung (2) mit homogenem,
scharf gebündeltem Licht, vorzugsweise mit Laserlicht, betrieben wird.
8. Justiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronische Meßstrecke gepulst betrieben wird.