DE3909764C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft 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 Druckmarkenmuster erkennt und Steuerbefehle an Stellmotoren liefert zur axialen und rotatorischen und gegebenenfalls radialen Justierung der jeweiligen Druckschablone.

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 (Rap­ portbestimmung). Üblicherweise erfolgt diese Einstellung während der Produktion im Kriechgang durch Einstellen der einzelnen Druckaggregate über Handräder bei gleichzeitiger visueller Kontrolle des Druckergebnisses.

Abgesehen von dem hohen Zeitaufwand und unvermeidlicher Ausschußproduktion hat diese manuelle Methode weitere Nach­ teile, insbesondere bei der Verwendung reaktiver Druckme­ dien, da eine visuelle Überprüfung der vorgenommenen Ein­ stellungen überhaupt nicht bzw. erst nach einem anschlie­ ßenden Folgeprozeß (z. B. Entwicklung) möglich ist.

Um die erforderliche Einstellung der Druckaggregate bereits vor dem Druckbeginn automatisch durchzuführen, ist eine opto-elektronische Erfassung der Schablonenoberfläche vor­ geschlagen worden, um eine rechnergesteuerte Positionierung zu ermöglichen. Bekanntgeworden ist dazu das nachträgliche Anbringung von speziellen Reflexmarken auf der Druckschablo­ nenoberfläche, um später ein Lesen dieser Markierungen mit­ tels Reflexsensor zu ermöglichen. Eine solche Lösung des Justierproblems ist dem Anwender gegenüber jedoch nur schwer vertretbar, da das nachträgliche Anbringen der er­ wähnten Markierungen äußerst präzise erfolgen muß und große Erfahrung verlangt, um eine ausreichend hohe Systemgenauig­ keit zu garantieren. Bereits vorliegende Erfahrungen zeigen jedoch auch, daß sich die Markierungen im Laufe der Zeit durch Verschleiß verändern bzw. ablösen können.

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, mikro­ prozessorgesteuerten Abtastverfahren zu erkennen, um da­ durch eine automatische Einstellung der Druckschablonen zu ermöglichen. Dieses Reflexionsmeßverfahren bringt jedoch eine Reihe von Problem 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.

Aus der Druckschrift DE 37 03 998 A1 ist es für Druckmaschinen bekannt, die auf Plattenzylindern aufgespannten Druckplatten mittels Paßmarken zu justieren, die durch eine Lichtsender/ -Empfängereinheit abgetastet und in Abhängigkeit von einer vergleichenden Auswertung eines Bezugssignals zur Steuerung einer Stelleinrichtung verwendet werden. Als Paßmarken werden außerhalb des Druck- und Einfärbebereichs liegende paßgenaue Durchgangsöffnungen verwendet, die von einer Lichtquelle im Inneren des Plattenzylinders über eine Fokussieroptik abgetastet werden. Sobald die Durchgangsöffnungen der Paßmarken vom Lichtstrahl erfaßt werden, entsteht wiederum über eine Linsenoptik und ein Lichtempfängerelement ein Meßsignal zur Auswertung und Bereitstellung eines Justiersignals an die Stelleinrichtung. Diese Art der opto-elektronischen Abtastung ist zwar relativ unempfindlich gegen Streulicht, sie erfordert jedoch eine aufwendige Optik- und Lichtstrahlführung sowie speziell vorbereitete Druckplatten und/oder Plattenzylinder. Von dieser Voraussetzung kann bei Siebdruckschablonen insbesondere für den Textildruck nicht ausgegangen werden.

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 vollautomatisch rechnergesteuerte Positionierung der Druckschablonen ermöglicht, und zwar unabhängig von der Art der Schablonenherstellung und deren Durchmesser.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßstrecke der opto-elektronischen Abtastung mit einer kohärenten Lichtquelle betrieben wird, deren Licht die Hohlzylinderwand der jeweiligen Druckschablone in einem lichtdurchlässigen Bereich, in dem auch die Druckmarken angeordnet sind, durchsetzt.

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 überraschenderweise 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.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in abhängigen Patentansprüchen angegeben und werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

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 aufeinanderfolgen­ den Flußdiagrammen den Positionierungvorgang für die Druckschablonen.

Einander entsprechende Bauteile oder Baugruppen sind in den Figuren mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet.

Der Systemaufbau der Fig. 1 zeigt eine in einem Druckscha­ blonen-Spannaggregat 3 gelagerte Druckschablone 1, die in bekannter Weise als Hohlzylinder ausgeführt ist. Das im In­ neren der Druckschablone 1 geführte Farbrohr, der Farbfüh­ ler, 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 (Achsenrech­ ner) 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-elek­ trischen Meßstrecke 2, die im wesentlichen durch ein au­ ßerhalb der Druckschablone 1 angeordnetes Senderelement 11 und ein innerhalb der Druckschablone 1 fixiertes Empfänger­ element 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.

Die Fig. 2 zeigt in einer prinzipiellen Querschnittsdarstel­ lung ein Beispiel für die Anbringung des Senderelements 11 bzw. der Empfängereinheit 12 der opto-elektronischen Meß­ strecke 2. Wie die Zeichnung erkennen läßt, kann das Emp­ fängerelement 12 gleichzeitig mit dem Farbniveaufühler 13 und mit diesem verbunden angebracht werden.

Bei der Darstellung der Fig. 2 sind stark unterschiedliche Durchmesser für die Druckschablone 1 eingezeichnet mit ei­ nem in starker Linienführung veranschaulichten kleinen Durchmesser und einem großen Durch­ messer. Bei der Verwendung so stark unterschiedlicher Scha­ blonendurchmesser ergibt sich in Abhängigkeit von der Befe­ stigungshöhe der opto-elektronischen Meßstrecke 2 mit Bezug auf den jeweiligen Durchmessermittelpunkt ein unterschied­ licher "Leuchtwinkel" α, der in der Darstellung durch zwei Tangentenkonstruktionen am kleinen bzw. großen Durchmes­ ser sichtbar gemacht ist. Trotz dieser stark unterschiedli­ chen Leuchtwinkel, die bei Reflexionsmessung einen erhebli­ chen Einfluß haben und eine Nachjustierung der Meßstrecke bei Änderung des Schablonendurchmessers verlangen, zeigt sich bei dem erfindungsgemäßen Meßprinzip mit Durchgangs­ licht, daß eine Nachjustierung für die allermeisten Anwen­ dungsfälle nicht erforderlich ist.

Nach Positionierung und Justierung der Druckschablonen er­ folgt die Fixierung im Schablonenspannaggregat 3 in übli­ cher und bekannter Weise.

Anhand der Fig. 3, 4 und 5 wird nachfolgend das Positio­ nier- und Justierverfahren für die Druckschablonen erläu­ tert. Dieses Justierverfahren kann in zwei Abschnitte un­ terteilt werden, die mit Vorselektieren (Fig. 3 und 5A) bzw. Feinjustierung (Fig. 4 und 5B) bezeichnet werden kön­ nen.

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 bestimmen System angeordnet aufgebracht sind. Eine weitere Markierung ist das sogenannte Passerkreuz 16, das den Mu­ sterbeginn jeder Schablone 1 kennzeichnet.

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 wei­ terarbeitende X-Vorschub (Rotation) zu einer Sensorimpuls­ folge führt, die exakt der Anordnung und Folge der Markie­ rungen 14 auf der Schablone 1 entspricht.

Wie aus der Skizze der Fig. 3 ersichtlich, ist das Passer­ kreuz 16 die letzte Markierung in der Markierungsfolge. Das Passerkreuz 16 kann aufgrund seiner anderen Konfiguration von der Rechnerlogik als Referenzpunkt erkannt werden.

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 be­ stimmtes Verhältnis zur Schrittzahl der Steuerimpulse 18 des Schrittmotors während der Dauer des Impulses 17 ge­ bracht. Anschließend wird der Schrittmotor für die Y-Rich­ tung in gleicher Weise erregt und es wird entsprechend ge­ messen.

Die ermittelten Sensorimpulse für die X- und die Y-Richtung werden rechnerisch summiert und sodann halbiert und in ent­ sprechende 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.

Durch das hier erfindungsgemäß angewendete Verfahren der erläuterten Impulshalbierung ist das System in seiner Ge­ nauigkeit nicht von der Größe bzw. Strichstärke des Passer­ kreuzes oder der anderen Markierungen abhängig.

Die aufeinanderfolgenden Flußdiagramme der Fig. 5A und 5B geben den oben erläuterten Vorgang beim Vorselektieren und Feinjustieren anschaulich wieder. Für den Fachmann erschei­ nen weitere Erläuterungen entbehrlich.

Das Verfahren der Vorselektierung kann software-mäßig je­ derzeit auch auf andere Markierungsfolge und -formen auf einfache Weise umprogrammiert werden ohne Änderung an den opto-elektronischen Meßstrecken (Sensoren) des Gesamtsy­ tems und/oder ohne Änderung anderer Hardware-Komponenten.

Um hohe Leuchtdioden und einen guten Signal/Rauschabstand für das Meßsignal zu erhalten, ohne gleichzeitig die Lei­ stung für die opto-elektronischen Elemente 11, 12 erhöhen zu müssen, kann es vorteilhaft sein, daß Senderelement 11 mit einer bestimmten Frequenz zu tasten, d. h. im Pulsbe­ trieb zu arbeiten. Die Unterscheidung des Meßsignals vom Erregertakt kann ohne Schwierigkeiten mit üblichen Methoden des Vergleichs und der Filterung erreicht werden.

Claims (5)

1. 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 gegebenenfalls radialen Justierung der jeweiligen Druckschablonen (1), dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßstrecke (2) der opto-elektronischen Abtastung (11, 12) mit einer kohärenten Lichtquelle (11) betrieben wird, deren Licht die Hohlzylinderwand der jeweiligen Druckschablone (1) in einem lichtdurchlässigen Bereich, in dem auch die Druckmarken (14, 16) angeordnet sind, durchsetzt.

2. Justiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (11) der opto-elektronischen Abtastung (2) außerhalb und das Empfängerelement (12) innerhalb der jeweiligen Druckschablone (1) positioniert sind.

3. Justiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der beiden Elemente (11, 12) der opto-elektronischen Abtastung (2) quer zur optischen Achse der Meßstrecke um geringe Justierstrecken rastbar verschiebbar ist.

4. Justiereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die optische Meßstrecke der opto-elektronischen Abtastung (2) Laserlicht vorgesehen ist.

5. Justiereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektronische Meßstrecke gepulst betrieben wird.