Opto-elektronisches Justierverfahren und Einrichtung zur automatischen rechnergesteuerten Positionierung der Druckschablonen einer Rotationssiebdruckmaschine

Abstract

 Das Verfahren und die darauf basierende Einrichtung zur au­tomatischen, rechnergesteuerten Positionierung der Druck­schablonen (1) einer Rotationssiebdruckmaschine mit opto-­elektronischer Abtastung von auf den Schablonen angebrach­ten Druckmarken unterschiedlicher Konfiguration sieht er­findungsgemäß die Verwendung einer optischen Meßstrecke (2, 11, 12) vor, die die Hohlzylinderwand der jeweiligen Druck­schablone (1) durchsetzt. Das elektrische Signalmuster wird in einen Rechner eingelesen, der aufgrund vorprogrammierter Logik das Druckmarkenmuster erkennt und Steuerbefehle an Stellmotoren (4[X], 5[Y]) liefert zur axialen und rotatori­schen Justierung der jeweiligen Druckschablone. Das zugru­deliegende Meßprinzip hat den Vorteil, daß die Messung vom Oberflächenkontrast der Schablonen unabhängig wird und eventuelle Gravurfehler ohne Einfluß bleiben. Weiterhin können unterschiedliche Schablonendurchmesser verwendet werden ohne Nacheinstellung der Meßstrecke.

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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.

Zeichnung