EP1287988A2 - Verfahren und Vorrichtung zur Detektion der Position einer Papierbahn - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Detektion der Position einer Papierbahn Download PDF

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EP1287988A2
EP1287988A2 EP02405734A EP02405734A EP1287988A2 EP 1287988 A2 EP1287988 A2 EP 1287988A2 EP 02405734 A EP02405734 A EP 02405734A EP 02405734 A EP02405734 A EP 02405734A EP 1287988 A2 EP1287988 A2 EP 1287988A2
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EP
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paper web
sensor
detecting
detected
strip
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Wifag Maschinenfabrik AG
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    • B41F33/00—Indicating, counting, warning, control or safety devices
    • B41F33/0081—Devices for scanning register marks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
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    • B41F13/02—Conveying or guiding webs through presses or machines
    • B41F13/025—Registering devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/046—Sensing longitudinal register of web
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/40—Sensing or detecting means using optical, e.g. photographic, elements
    • B65H2553/41—Photoelectric detectors

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting the Position or register position of a paper web, in particular in wet offset printing.
  • Newspapers are mainly produced by offset. It will be several webs of rolls unwound, printed in the printing units and finally folded and cut in the folder. While one Paper web runs through the machine, it is constantly in one tense state. With wet offset, paper comes in with water and paint Contact, which changes the stretch properties of the paper. The paths through which the individual paper webs pass point different lengths. The addition of water and color is not for everyone The same. There are various guide elements used to the Turning webs and optimizing the web run. Also vary the Elongation properties between different paper types and weights and even within the same paper grade there are tolerances of the elastic Paper properties from roll to roll, even within a roll.
  • the printed webs are first folded into bundles in the folder, then the bundles are separated so that the cut outside the Type area of the pages lies. Errors of the cutting position cause the printed newspapers can not be sold.
  • the cutting position can be through
  • the printer can be adjusted by the so-called register rollers Web length between printing unit and cutting position is adjusted. It is also possible the cutting position by the same adjustment of the printing position of all Adjust printing units and thus waive a register roller (which also referred to as a virtual section main register).
  • a register roller which also referred to as a virtual section main register.
  • Another way to detect cutting position errors is from the DE 199 10 835 C1, wherein the printed image is scanned at two locations.
  • the first sample at the output of the printing unit forms the reference with which the Sampling is compared before the rebate. From the correlation of the signals the position error can be determined and used for control.
  • a disadvantage of This method requires several sensors and these must be placed suitably.
  • the position or register position of a paper web in particular in the wet offset pressure, thereby detecting that a dampening agent-free Strip the paper web is detected.
  • the device according to the invention for detecting the position of a paper web has according to a first embodiment a sensor with which a dampening solution such. Water, or the Water content of a paper web can be detected.
  • a second Embodiment will be the same or a different sensor for the detection of Ink used on the paper web.
  • An evaluation unit is preferred provided with which the sensor signals are evaluated and the Ink or fountain solution content of a paper web are detected can.
  • the present invention relates to Rules the position of a paper web using the detected Position, so that, for example, based on the detected ink or damp-proof strips the cut position of the paper web, e.g. by automatic control of a register roller can be adjusted.
  • the wet offset is based on the different surface tension of Dampening solution and printing ink. The process is described many times and will not be explained here. It's just for the circumstance be noted that when printing the paper web next to the Ink also water comes in contact with the web, on the Area which corresponds approximately to the type area. In the field of Clamping the printing plates, however, no water on the Transfer paper web. The amount of moisture entering the paper is depending on the number of printing units which are in contact with the web come, also from the amount of fountain solution, which in the respective Printing unit is used. Usually, a newspaper page on the Printed on front and back. Depending on the color, so are 2 to 8 printing units in contact with a paper web. Since every printing unit is set in register is the ink-free or damp-free zone for all printing units a strip across the track, which is always in the same place.
  • the invention is based on the recognition of this printing ink or damp-proof strip.
  • this one forms below Channel strip called area to some extent an invisible mark or mask.
  • the dampener-free strip Mark disappeared after a few minutes, but this mark is shortly after printing and can be used for position detection or Regulation can be used.
  • Dampening solution consists mainly of water. Water is transparent, i. it gives hardly any absorption of visible light by water. On the other hand shows Water distinct absorption for some wavelengths in the infrared range and in the Infrared near area. At a wavelength of 2.95 microns water has a Absorption maximum at which the penetration depth for electromagnetic Radiation is only about 1 ⁇ m, i. occurs such infrared light through a 1 micron thick layer of water, so more than 60% of the radiation is absorbed. Less pronounced absorption maxima are at half or at one Third of this wavelength. Furthermore, you will find more for water Absorption peaks at the harmonic multiples of the vibration frequency the electromagnetic radiation of wavelength 2.95 microns. Thus, e.g.
  • the optical detection of water can be done when e.g. a Radiation source for the spectral range of 2.8 - 3 microns and a corresponding Sensor can be used. If the train through such a radiation source is illuminated and the remitted radiation is measured, we obtain for Water containing paper a lower remission than dry paper. When a point-by-point measurement is made, it moves, for example the printed paper web under a fixed measuring head, so receives you always get a maximum signal in the moments when the unprinted Channel strip passes the measuring point.
  • the measuring surface should be narrower as the width of the channel strip to obtain a sharp measurement signal. As typical width of a channel strip may e.g. 10 - 20 mm assumed become.
  • the shape of the measuring surface is of minor importance, it can for example round or elliptical, square or rectangular or of another Form should be preferably less than 5 mm in width and advantageously so be arranged that their narrow side is in the web running direction, while the longer extent in the direction of the channel strip to be detected, i. across the web.
  • a punctual measurement for example the light of the radiation source are focused, or that of a measuring surface remitted radiation are focused on a detector, or by appropriate Aperture the field of view of emitter and / or detector to be limited.
  • the absorption or reflection electromagnetic radiation in the ink can be measured.
  • Will one Paper web e.g. continuously scanned, so can a reflection or Absorption profile can be obtained, wherein the channel strip, which e.g. unprinted and white, a reflection maximum or an absorption minimum is measured.
  • the printed areas can be recognized, so that too printed information can be detected by a sensor, which also can be used to detect the position of the paper web.
  • the detection of the colorless or dampening-free channel strip can e.g. with a single detector with matching light source and corresponding filters respectively. It is also possible to perform absorption spectroscopy the spectrum being recorded in a certain area. From the Absorption peaks can then be the presence of the to be detected Material detected or the absence of e.g. dampening solution or color be determined.
  • radiation sources e.g. thermal emitters are used. It is advantageous bandpass filter in the spectral range between 2.8 microns and 3 microns, which are placed in front of the radiator or the detector can.
  • Other possible sources of radiation are infrared light-emitting diodes, which are included emit about 2.9 microns.
  • laser light sources e.g. Erbium laser or lead salt laser diodes.
  • detectors can e.g. Photoconductors based on lead sulfide or lead selenide are used become. In principle, it is possible to use any detector that said Wavelength range is sufficiently sensitive and responsive fast enough.
  • Such a sensor is e.g. positioned just before the inlet of the folder, can the previously described detection of the channel strip for a scheme the cutting position can be used.
  • the invention will be described below with reference to an embodiment, in which a dampener-free strip is used as a marker. however
  • the invention may also be used to provide a colorless area detect and use as a mark, depending on the color material e.g. different wavelength ranges of the light can be measured.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement of the understanding of the Invention essential parts of a printing press.
  • a paper web 11 is running through the machine and will be printed.
  • the blanket cylinder 14, 12 print the front side or the back side of the paper.
  • In the places of Clamping channels 141, 121 of the blanket will neither water nor paint on the Transfer paper.
  • Rubber blanket cylinders typically have a channel have printing cylinders 13, 15 with double page perimeter two Channels 131, 132 and 151, 152. These channels will neither color nor Water applied to the blanket. Therefore there is between the Print pages each a strip where the paper neither color nor water has recorded. The width of this strip depends on the Plate clamping, it is typically a few millimeters.
  • Webs 11, 21 are guided to the folder. They pass the so-called Compartments in which the webs 11, 21 via rollers 17, 27 in the funnel inlet third be guided. The now superimposed webs 11, 21 are now passed over the hopper 4, wherein from the webs 11, 21 a bundle 5 is formed becomes.
  • sensors One possibility to place sensors on individual tracks is in the Near the fan.
  • sensors (16, 26) each individual track (11, 21) be monitored.
  • the sensors detect the dry channel strips.
  • the bundle (5) is separated at the location of the folding blade (6).
  • the cutting torque at the folding blade with the phase angle ⁇ 0 denotes the moment of detection of a channel strip with ⁇ 11, the Moment when a channel strip in the printing unit arises with ⁇ 12. If assumes that the web path and paper stretch from the sensor to the Folding blades are known, you can make a setpoint for the difference between ⁇ 11 and ⁇ 0.
  • the phase angle of the printing unit ⁇ 11 and the Cutting position ⁇ 0 are specified by the machine control. By Measuring the phase angles ⁇ 11 and ⁇ 21 one can thus deviations from Record setpoint. These measured values can be used for a control of the cutting position be used.
  • Figure 2 is a schematic representation of a printed paper web.
  • the Pages have a length a and a width b.
  • the maximum page size forms the type area.
  • Between printed pages 111 is in each case an unprinted and non-wetted strip 110 having a length c in the direction of travel. This is detected by a sensor 16.
  • a sensor 16 For the calibration of the measurement It may be advantageous to be able to measure an unprinted reference surface. Since the type area is laterally limited there is a blank and not moistened strips of width d at the paper edge. There can, for example, a Sensor 16 make a reference measurement. It is also possible to have one Reference measurement to start production, in which the straight retracted, but not yet printed web is measured.
  • FIG. 3 shows two embodiments of the sensor.
  • the sensor consists of Radiation source and detector, advantageous is the use of a spectral Bandpass filter, which operates in the wavelength range from 2.8 microns to 3 microns.
  • FIG. 3 a shows a transmission measurement.
  • the detector includes a radiation sensitive surface 162, the e.g. consists of a PbS or PbSe semiconductor.
  • the detector contains furthermore, an electronic amplifier circuit 163.
  • the sensor has an aperture 164. This ensures that only on a limited part of the track scattered light is detected.
  • FIG. 3b shows a reflection arrangement.
  • the recognizes Detector the radiation reflected from the web.
  • the imaging lens 165 For the limitation of Measurement on a small area uses an imaging lens 165.
  • Spectral filter 166 is located in the radiation path in front of the detector.
  • the two versions are only examples.
  • the radiation of the source can be bundled to a smaller spot, instead of limiting the field of view through apertures and lenses.
  • one Spectral filter also used in the illumination path as in the detection path become.
  • Figure 4 shows diagrams showing the water content in the paper and the resulting principally illustrate the resulting signals of the sensor.
  • Figure 4a represents the local water distribution, as they are after the printing unit is present.
  • the absolute values for the water content depend essentially on the number of printing units and the setting of the dampening. One recognizes one Minimum of water content at the points where there is a channel strip.
  • FIG. 4b shows the ideal signal curve which a sensor supplies, which is the sensor monitored moving web.
  • a sensor When absorbing electromagnetic radiation applies in the present case approximately a logarithmic relationship between incident and reflected or transmitted radiation.
  • the used photosensitive sensors have an approximately linear Measurement behavior on.
  • the signals of the sensor can be specified in decibels become.
  • the signal attenuation by absorption of the IR radiation is a measure of the amount of water in the paper.
  • FIG. 4c shows a detail from the signal curve of FIG. 4b.
  • the ones in the paper Amounts of water have a small lateral compared to the channel width Diffusion. You could get a high-resolution distribution if you had one fast sensor with correspondingly small measuring field used. In practice However, there is always a smoothing of the measured values, which from the time delay of the sensor reaction and the measuring surface results.
  • Comparison of the measured value with a threshold value gives a digital signal, which can be evaluated for a cutting bearing control. It is advantageous to perform an automatic adjustment of the threshold value in such a way that this is set to a value at which the ratio between Detection time and non-detection time the ratio of channel strip width and sentence mirror length corresponds.

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  • Inking, Control Or Cleaning Of Printing Machines (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Detektion der Position einer Papierbahn, insbesondere im Nassoffsetdruck, wobei ein farb- oder feuchtmittelfreier Streifen detektiert wird und auf eine Vorrichtung zur Detektion der Position einer Schnittbahn, insbesondere im Nassoffsetdruck, mit einem Sensor zum Detektieren des Wassergehalts oder des Reflexions- oder Absorptionsprofils der Papierbahn.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Detektion der Position oder Registerlage einer Papierbahn, insbesondere im Nassoffsetdruck.
Zeitungen werden überwiegend im Offsetverfahren hergestellt. Dabei werden mehrere Papierbahnen von Rollen abgewickelt, in den Druckeinheiten bedruckt und schliesslich im Falzapparat gefalzt und geschnitten. Während eine Papierbahn durch die Maschine läuft, befindet sie sich ständig in einem gespannten Zustand. Beim Nassoffset kommt Papier mit Wasser und Farbe in Kontakt, wodurch die Dehnungseigenschaften des Papiers verändert werden. Die Wege, welche die einzelnen Papierbahnen durchlaufen, weisen unterschiedliche Längen auf. Die Zugabe von Wasser und Farbe ist nicht für alle Druckwerke gleich. Es werden diverse Führungselemente eingesetzt, um die Bahnen zu wenden und den Bahnlauf zu optimieren. Auch variieren die Dehnungseigenschaften zwischen verschiedenen Papiersorten und Gewichten und selbst innerhalb der gleichen Papiersorte gibt es Toleranzen der elastischen Papiereigenschaften von Rolle zu Rolle, ja sogar innerhalb einer Rolle.
Die bedruckten Bahnen werden im Falzapparat zunächst zu Bündeln gefaltet, anschliessend werden die Bündel so getrennt, dass der Schnitt ausserhalb der Satzspiegel der Seiten liegt. Fehler der Schnittlage führen dazu, dass die gedruckten Zeitungen nicht verkauft werden können. Die Schnittlage kann durch den Drucker verstellt werden, indem durch sogenannte Registerwalzen die Bahnlänge zwischen Druckwerk und Schnittposition verstellt wird. Es ist auch möglich die Schnittlage durch gleiches Verstellen der Druckposition aller Druckwerke einzustellen und somit auf eine Registerwalze zu verzichten (was auch als virtuelles Schnitt-Hauptregister bezeichnet wird). Bei doppelbreiten Bahnen, die vor dem Einlauf in den Falzapparat geteilt und übereinandergelegt werden, ist eine separate Registerwalze für eine Hälfte der geteilten Bahn erforderlich. Damit wird das sogenannte Nebenregister eingestellt.
Schwierigkeiten beim korrekten Schneiden der gebündelten Bahnen im Falzapparat ergeben sich aus den unterschiedlichen Wegen einer jeden Bahn, und den unterschiedlichen Dehnungen, welche die Papierbahnen beim Lauf durch die Druckmaschine erfahren. Wenn ähnliche Produktionen sich wiederholen ist die Schnittlage ungefähr bekannt und kann von Anfang an grob voreingestellt werden. Tatsächlich muss der Drucker aber zu Beginn jeder Produktion die Schnittposition genau einstellen. Daraus resultiert eine gewisse Anzahl von Makulaturexemplaren und ein Zeitverlust bei der Produktion.
Es sind Verfahren bekannt, die eine schnelle, automatische Regelung der Schnittlage ermöglichen. Dabei werden mehr oder weniger grosse Messfelder mitgedruckt, die kurz vor dem Falzapparat durch geeignete Sensoren detektiert werden und somit eine Messreferenz liefern, die für eine Regelung der Schnittlage verwendet werden kann. Eine grosse Messmarke, die am nicht redaktionell verwendeten Rand der Seite plaziert ist, kann beispielsweise durch eine Fotodiode detektiert werden, stört jedoch der optische Gesamteindruck. Kleinere Marken können durch Videokameras in Verbindung mit einer digitalen Mustererkennung erkannt werden. Nachteilig bei beiden Verfahren ist, dass zusätzliche Marken mitgedruckt werden müssen. Im allgemeinen ist der technische Aufwand zur Erkennung dieser Marken umso höher, je kleiner diese sind.
Eine weitere Möglichkeit zur Erkennung von Schnittlagefehlern ist aus der DE 199 10 835 C1 bekannt, wobei das Druckbild and zwei Stellen abgetastet wird.
Die erste Abtastung am Ausgang des Druckwerks bildet die Referenz, mit der die Abtastung vor dem Falzeinlauf verglichen wird. Aus der Korrelation der Signale kann der Lagefehler ermittelt werden und zur Regelung dienen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass mehrere Sensoren erforderlich sind und diese geeignet plaziert werden müssen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung insbesondere für den Nassoffsetdruck, bereitzustellen, welche die Position oder Registerlage automatisch erkennen können.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
Erfindungsgemäß wird die Position oder Registerlage einer Papierbahn, insbesondere im Nassoffsetdruck, dadurch detektiert, dass ein feuchtmittelfreier Streifen der Papierbahn detektiert wird. Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich einen Streifen zu detektieren, in welchem sich keine Druckfarbe befindet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Detektion der Position einer Papierbahn, insbesondere im Nassoffsetdruck, weist gemäß einer ersten Ausführungsform einen Sensor auf, mit welchem ein Feuchtmittel wie z.B. Wasser, oder der Wassergehalt einer Papierbahn detektiert werden kann. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird der gleiche oder ein anderer Sensor zu Detektion von Druckfarbe auf der Papiebahn verwendet. Bevorzugt ist eine Auswerteeinheit vorgesehen, mit welcher die Sensorsignale ausgewertet werden und der Druckfarben- oder Feuchtmittelgehalt einer Papierbahn detektiert werden können.
Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Regeln der Position einer Papierbahn unter Verwendung der detektierten Position, so dass zum Beispiel basierend auf dem detektierten druckfarben- oder feuchtmittelfreien Streifen die Schnittlage der Papierbahn z.B. durch automatische Ansteuerung einer Registerwalze eingestellt werden kann.
Nachfolgend wird das Funktionsprinzip der Erfindung beschrieben werden:
Der Nassoffset beruht auf der unterschiedlichen Oberflächenspannung von Feuchtmittel und Druckfarbe. Das Verfahren ist vielfach beschrieben werden und soll hier nicht weiter erklärt werden. Es soll lediglich auf den Umstand hingewiesen werden, dass beim Bedrucken der Papierbahn neben der Druckfarbe auch Wasser mit der Bahn in Kontakt kommt, und zwar auf der Fläche, welche in etwa dem Satzspiegel entspricht. Im Bereich der Spannvorrichtung der Druckplatten wird allerdings kein Wasser auf die Papierbahn übertragen. Die in das Papier gelangende Feuchtigkeitsmenge ist abhängig von der Zahl der Druckwerke, welche mit der Bahn in Kontakt kommen, außerdem von der Feuchtmittelmenge, welche in dem jeweiligen Druckwerk eingesetzt wird. Üblicherweise wird eine Zeitungsseite auf der Vorder- und Rückseite bedruckt. Je nach Farbigkeit sind also 2 bis 8 Druckwerke in Kontakt mit einer Papierbahn. Da jedes Druckwerk registergenau eingestellt wird, bildet die druckfarben- oder feuchtmittelfreie Zone für alle Druckwerke einen Streifen quer zur Bahn, der immer an der gleichen Stelle liegt.
Die Erfindung basiert auf der Erkennung dieses druckfarben- oder feuchtmittelfreien Streifens. Tatsächlich bildet dieser im Folgenden als Kanalstreifen bezeichnete Bereich gewissermaßen eine unsichtbare Markierung oder Maske. Zwar ist die durch den feuchtmittelfreien Streifen gebildete Markierung nach einigen Minuten verschwunden, jedoch ist diese Markierung kurz nach dem Druckvorgang vorhanden und kann zur Lageerkennung oder -regelung verwendet werden.
Feuchtmittel besteht hauptsächlich aus Wasser. Wasser ist transparent, d.h. es gibt kaum Absorption von sichtbarem Licht durch Wasser. Hingegen zeigt Wasser deutliche Absorption für einige Wellenlängen im Infrarotbereich und im Infrarot-nahen Bereich. Bei einer Wellenlänge von 2,95 µm besitzt Wasser ein Absorptionsmaximum, bei dem die Eindringtiefe für elektromagnetische Strahlung bei nur etwa 1 µm liegt, d.h. tritt solches Infrarotlicht durch eine 1 µm dicke Wasserschicht hindurch, so wird mehr als 60 % der Strahlung absorbiert. Weniger ausgeprägte Absorptionsmaxima liegen bei der Hälfte bzw. bei einem Drittel dieser Wellenlänge. Weiterhin findet man für Wasser weitere Absorptionspeaks bei den harmonischen Vielfachen der Schwingungsfrequenz der elektromagnetischen Strahlung der Wellenlänge 2,95 µm. So können z.B. bei etwa 1,48 µm, 980 nm, usw. Absorrpionsmaxima gemessen werden. Zwar ist die Absorption dort weniger stark ausgebildet, jedoch stehen bei diesen kürzeren Wellenlängen schnellere und empfindlichere Detektoren zur Verfügung. Außerdem gibt es starke Lichtquellen, wie z.B. Halbleiterlaser, die vorteilhafterweise für die Messvorrichtung eingesetzt werden können. Halbleitermaterialien, welche für Detektoren oder Lichtquellen verwendet werden können, sind beispielsweise InGaAs, InGaAsP, Ge, Si, AgOCs, HgCdZnTe (bekannt auch unter der Bezeichnung MCT).
Es ist auch möglich dieses Absorptionsverhalten in Reflexionsanordnung zu messen. Im folgenden wird das Verfahren für die Reflexionsmessung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch auch bei einer Transmissionsmessung eingesetzt werden kann.
Die optische Detektion von Wasser kann erfolgen, wenn z.B. eine Strahlungsquelle für den Spektralbereich von 2.8 - 3 µm und ein entsprechender Sensor verwendet werden. Wenn die Bahn durch eine solche Strahlungsquelle beleuchtet wird und die remittierte Strahlung gemessen wird, so erhält man für Wasser enthaltendes Papier eine geringere Remission als bei trockenem Papier. Wird eine punktuelle Messung vorgenommen, und bewegt sich beispielsweise die bedruckte Papierbahn unter einem fest angeordneten Messkopf, so erhält man immer in den Momenten ein maximales Signal, wenn der unbedruckte Kanalstreifen die Messstelle passiert. Die Messfläche sollte dabei schmaler sein als die Breite des Kanalstreifens, um eine scharfes Messsignal zu erhalten. Als typische Breite eines Kanalstreifens kann z.B. 10 - 20 mm angenommen werden. Die Form der Messfläche ist von untergeordneter Bedeutung, sie kann zum Beispiel rund oder elliptisch, quadratisch oder rechteckig oder von anderer Form sein, sollte bevorzugt weniger als 5 mm Breite aufweisen und vorteilhaft so angeordnet sein, dass ihre schmale Seite in Bahnlaufrichtung liegt, während die längere Ausdehnung in Richtung des zu detektierenden Kanalstreifens liegt, d.h. quer zum Bahnlauf. Für eine solche punktuelle Messung kann beispielsweise das Licht der Strahlungsquelle fokussiert werden, oder die von einer Messfläche remittierte Strahlung auf einen Detektor fokussiert werden, oder durch geeignete Blenden das Gesichtsfeld von Strahler und/oder Detektor beschränkt werden.
Zur Detektion des farbfreien Streifens kann die Absorption oder Reflexion elektromagnetischer Strahlung in der Druckfarbe gemessen werden. Wird eine Papierbahn z.B. kontinuierlich abgetastet, so kann ein Reflexions- oder Absorptionsprofil erhalten werden, wobei beim Kanalstreifen, welcher z.B. unbedruckt und weiß ist, ein Reflexionsmaximum oder ein Absorptionsminimum gemessen wird. Bei der kontinuierlichen Abtastung der bedruckten Papierbahn können auch die bedruckten Bereiche erkannt werden, so dass auch die gedruckte Information durch einen Sensor erfasst werden kann, welche ebenfalls zur Detektion der Position der Papierbahn verwendet werden kann.
Die Detektion des farb- oder feuchtmittelfreien Kanalstreifen kann z.B. mit einem einzelnen Detektor mit passender Lichtquelle und entsprechenden Filtern erfolgen. Es ist auch möglich eine Absorptionsspektroskopie durchzuführen, wobei das Spektrum in einem bestimmten Bereich aufgezeichnet wird. Aus den Absorptionspeaks kann dann das Vorhandensein des zu detektierenden Materials nachgewiesen bzw. das Fehlen z.B. des Feuchtmittels oder der Farbe festgestellt werden.
Als Strahlungsquellen können z.B. thermische Strahler eingesetzt werden. Hierbei ist es vorteilhaft Bandpassfilter im Spektralbereich zwischen 2,8 µm und 3 µm zu verwenden, die vor dem Strahler oder dem Detektor angeordnet werden können. Weitere mögliche Strahlungsquellen sind Infrarot-Leuchtdioden, die bei etwa 2,9 µm emittieren. Auch ist es prinzipiell möglich Laserlichtquellen einzusetzen, z.B. Erbium-Laser oder Bleisalz-Laserdioden. Als Detektoren können z.B. Photoleiter, die auf Bleisulfid oder Bleiselenid basieren, eingesetzt werden. Im Prinzip ist es möglich jeden Detektor zu verwenden, der im besagten Wellenlängenbereich ausreichend empfindlich ist und schnell genug anspricht. So ist es prinzipiell möglich infrarote Strahlung mit thermisch arbeitenden Sensoren nachzuweisen, jedoch weisen diese eine relativ große Ansprechzeit auf. Geht man beispielsweise von einer Kanalstreifenbreite von 10 mm und einer Bahngeschwindigkeit von 10 m/s aus, so tritt ein Remissionsmaximum für eine Dauer von 1 Millisekunde auf. Diese Zeit wird kürzer, wenn das Messfeld des Sensors zu groß wird. Der Sensor sollte daher eine Ansprechzeit von weniger als 0,5 ms haben, vorteilhaft ist eine Ansprechzeit von weniger als 200 µs. Die zuvor genannten Bleisulfid Detektoren haben Reaktionszeiten von etwa 200 µs. Bleiselenid-Detektoren haben Reaktionszeiten von etwa 200 µs. Bleiselenid-Detektoren weisen kürzere Reaktionszeiten auf, sind jedoch weniger empfindlich.
Wird ein solcher Sensor z.B. kurz vor dem Einlauf des Falzapparats positioniert, kann die zuvor beschriebene Erkennung des Kanalstreifens für eine Regelung der Schnittlage verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren 1 - 4 erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
eine schematische Anordnung von Teilen einer Druckmaschine zur Erläuterung der Erfindung;
Figur 2
eine schematische Darstellung einer bedruckten Papierbahn;
Figuren 3a und 3b
Ausführungsformen von Sensoranordnungen für eine Transmissions- und eine Reflexionsmessung; und
Figur 4
Diagramme, welche prinzipiell den Wassergehalt in Papier mit daraus resultierenden Sensorsignalen veranschaulichen.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer Ausführungsform beschrieben, bei welcher ein feuchtmittelfreier Streifen als Markierung verwendet wird. Jedoch kann die Erfindung ebenso verwendet werden, um einen farbfreien Bereich zu detektieren und als Markierung zu verwenden, wobei je nach Farbmaterial z.B. verschiedene Wellenlängenbereiche des Lichtes gemessen werden können.
Figur 1 zeigt eine schematische Anordnung der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Teile einer Druckmaschine. Eine Papierbahn 11 läuft durch die Maschine und wird bedruckt. Die Gummituchzylinder 14, 12 bedrucken die Vorderseite bzw. die Rückseite des Papiers. An den Stellen des Spannkanals 141, 121 des Gummituchs wird weder Wasser noch Farbe auf das Papier übertragen. Währen Gummituchzylinder typischerweise einen Kanal aufweisen, haben Druckzylinder 13, 15 mit doppeltem Seitenumfang zwei Kanäle 131, 132 bzw. 151, 152. Bei diesen Kanälen wird weder Farbe noch Wasser auf das Gummituch aufgetragen. Daher gibt es zwischen den Druckseiten jeweils einen Streifen bei dem das Papier weder Farbe noch Wasser aufgenommen hat. Die Breite dieses Streifens hängt von der Platteneinspannung ab, sie beträgt typischerweise einige Millimeter.
Bahnen 11, 21 werden zum Falzapparat geführt. Sie passieren den sogenannten Fächer, bei dem die Bahnen 11, 21 über Walzen 17, 27 in den Trichtereinlauf 3 geführt werden. Die nunmehr übereinanderliegenden Bahnen 11, 21 werden nun über den Trichter 4 geführt, wobei aus den Bahnen 11, 21 ein Bündel 5 gebildet wird.
Eine Möglichkeit Sensoren an einzelnen Bahnen zu plazieren besteht in der Nähe des Fächers. Hier kann mit Sensoren (16, 26) jede einzelne Bahn (11, 21) überwacht werden. Die Sensoren detektieren die trockenen Kanalstreifen.
Im Falzapparat wird das Bündel (5) an der Stelle des Falzmessers (6) getrennt.
Trennvorgang, Druckvorgang und Detektion eines Kanalstreifens sind mit gleicher Periode wiederkehrende Vorgänge. Bei bekannter Maschinengeschwindigkeit kann man jedem periodischen Vorgang durch Messung des Zeitpunkts zu dem er erfolgt einen Phasenwinkel zuordnen. Prinzipiell kann jeder Vorgang mit gleicher Periodizität als Referenz gewählt werden.
Im Folgenden wird der Schnittmoment am Falzmesser mit dem Phasenwinkel 0 bezeichnet, der Moment der Erkennung eines Kanalstreifens mit 11, der Moment, in dem ein Kanalstreifen im Druckwerk entsteht mit 12. Wenn man davon ausgeht, dass der Bahnweg und die Papierdehnung vom Sensor zum Falzmesser bekannt sind, kann man daraus einen Sollwert für die Differenz zwischen 11 und 0 bestimmen. Die Phasenlage des Druckwerks 11 und die Schnittlage 0 werden durch die Maschinensteuerung vorgegeben. Durch Messung der Phasenwinkel 11 und 21 kann man somit Abweichungen vom Sollwert erfassen. Diese Messwerte können für eine Regelung der Schnittlage verwendet werden.
Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer bedruckten Papierbahn. Die Seiten haben eine Länge a und eine Breite b. Die maximale Seitengröße bildet den Satzspiegel. Zwischen bedruckten Seiten 111 liegt jeweils ein unbedruckter und nicht befeuchteter Streifen 110 der in Laufrichtung eine Länge c besitzt. Dieser wird von einem Sensor 16 erkannt. Für die Kalibrierung der Messung kann es vorteilhaft sein, eine unbedruckte Referenzfläche messen zu können. Da der Satzspiegel seitlich begrenzt ist gibt es einen unbedruckten und nicht befeuchteten Streifen der Breite d am Papierrand. Dort kann beispielsweise ein Sensor 16 eine Referenzmessung vornehmen. Es ist auch möglich, eine Referenzmessung zu Produktionsbeginn vorzunehmen, bei der die gerade eingezogene, aber noch nicht bedruckte Bahn gemessen wird.
Figur 3 zeigt zwei Ausführungen des Sensors. Der Sensor besteht aus Strahlungsquelle und Detektor, vorteilhaft ist die Verwendung eines spektralen Bandpass-Filters, welcher im Wellenlängenbereich von 2,8 µm bis 3 µm arbeitet.
Figur 3a stellt eine Transmissionsmessung dar. Hierbei wird die Strahlung der Quelle 160 durch einen Parabolspiegel 161 auf die Bahn gebündelt. Dort kommt es zu einer Streuung am Papier und einer teilweisen Transmission der Strahlung durch die Bahn 11. Der Detektor enthält eine strahlungsempfindliche Fläche 162, die z.B. aus einem PbS- oder PbSe-Halbleiter besteht. Der Detektor enthält weiterhin eine elektronsiche Verstärkerschaltung 163. Um eine lokale Erfassung des Wassergehalts der Bahn zu ermöglichen, hat der Sensor eine Blende 164. Dadurch wird gewährleistet, dass nur das an einem begrenzten Teil der Bahn gestreute Licht detektiert wird.
Figur 3b zeigt eine Reflexionsanordnung. In diesem Beispiel erkennt der Detektor die von der Bahn reflektierte Strahlung. Für die Begrenzung der Messung auf eine kleine Fläche wird eine Abbildungslinse 165 verwendet. Ein Spektralfilter 166 befindet sich im Strahlungsweg vor dem Detektor.
Die beiden Ausführungen stellen lediglich Beispiele dar. Für eine lokale Messung kann auch die Strahlung der Quelle auf einen kleineren Fleck gebündelt werden, anstatt das Messfeld durch Blenden und Linsen zu begrenzen. Auch kann ein Spektralfilter ebenso im Beleuchtungsweg wie im Detektionsweg eingesetzt werden.
Figur 4 zeigt Diagramme, welche den Wassergehalt im Papier und die daraus resultierenden Signale des Sensor prinzipiell illustrieren.
Figur 4a stellt die lokale Wasserverteilung dar, wie sie nach dem Druckwerk vorliegt. Die absoluten Werte für den Wassergehalt hängen im Wesentlichen von der Zahl der Druckwerke und der Einstellung der Feuchtung ab. Man erkennt ein Minimum des Wassergehalts an den Stellen, wo ein Kanalstreifen liegt.
Figur 4b zeigt den idealen Signalverlauf, den ein Sensor liefert, der die sich bewegende Bahn überwacht. Bei Absorption elektromagnetischer Strahlung gilt im hier vorliegenden Fall näherungsweise ein logarithmischer Zusammenhang zwischen einfallender und reflektierter bzw. transmittierter Strahlung. Die verwendeten photoempfindlichen Sensoren weisen ein etwa lineares Messverhalten auf. Die Signale des Sensors können in Dezibel angegeben werden. Bei der Messung des trockenen Papiers erhält man eine Referenz für die Messung (0 dB). Die Signaldämpfung durch Absorption der IR-Strahlung ist ein Maß für die Wassermenge im Papier.
Figur 4c zeigt ein Detail aus der Signalkurve von 4b. Die im Papier befindlichen Wassermengen besitzen eine im Vergleich zur Kanalbreite geringe laterale Diffusion. Man könnte eine hochaufgelöste Verteilung erhalten, wenn man einen schnellen Sensor mit entsprechend kleinem Messfeld verwendet. In der Praxis kommt es jedoch stets zu einer Glättung der gemessenen Werte, die aus der zeitlichen Verzögerung der Sensorreaktion und der Messfläche resultiert. Durch Vergleich des Messwerts mit einem Schwellwert erhält man ein digitales Signal, welches für eine Schnittlagerregelung ausgewertet werden kann. Es ist vorteilhaft, eine automatische Anpassung des Schwellwerts derart vorzunehmen, dass dieser auf einen Wert eingestellt wird, bei dem das Verhältnis zwischen Detektionszeit und Nicht-Detektionszeit dem Verhältnis von Kanalstreifenbreite und Satzspiegellänge entspricht.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Detektion der Position einer Papierbahn, insbesondere in Nassoffsetdruck, dadurch gekennzeichnet, dass ein farbfreier und/oder feuchtmittelfreier Streifen detektiert wird,
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der feuchtmittelfreie Streifen durch die Messung des Wassergehalts der Papierbahn detektiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der farbfreie Streifen durch die Messung der Lichtabsorption detektiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei der farb- und/oder feuchtmittelfreie Streifen durch ein Infrarot-Sensorsystem detektiert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Infrarot-Sensorsystem die Absorption elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 2,8 µm bis 3 µm, 1,4 µm bis 1,5 µm oder 900 bis 1000 nm misst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektion des farb- und/oder feuchtmittelfreien Streifens mit einem Sensorsystem in Reflexionsanordnung und/oder Transmissionsanordnung durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Referenzmessung in einem bestimmten Bereich der Papierbahn durchgeführt wird, insbesondere in einem nicht befeuchteten und/oder nicht bedruckten Streifen am Rand der Papierbahn.
  8. Verfahren zum Regeln der Position einer Papierbahn, wobei die nach einem der vorhergehenden Ansprüche ermittelte Position der Papierbahn als IstWert der Regelung verwendet wird.
  9. Vorrichtung zur Detektion der Position einer Papierbahn, insbesondere im Nassoffsetdruck, mit mindestens einem Sensor (16, 26, 162) zum Detektieren des Feuchtmittel- oder Wassergehalts der Papierbahn und/oder zum Detektieren des Reflexions- oder Absorptionsprofils der Papierbahn.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Sensor (16, 26, 162) ein InfrarotSensor ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 mit einer Strahlungsquelle (160), wobei der mindestens eine Sensor (162) in Reflexionsanordnung und/oder Transmissionsanordnung angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11 mit einer Regelvorrichtung, die mit dem mindestens einen Sensor (16, 26, 162) verbunden ist.
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