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System zur Regelung des Farbfüllstandes für Offset-Druckpressen - Dokument DE69117585T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69117585T2 24.10.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0459755
Titel System zur Regelung des Farbfüllstandes für Offset-Druckpressen
Anmelder Baldwin Technology Corp., Stamford, Conn., US
Erfinder Barney, Alan F., Bethel, Connecticut, US
Vertreter Betten & Resch, 80469 München
DE-Aktenzeichen 69117585
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 28.05.1991
EP-Aktenzeichen 913048070
EP-Offenlegungsdatum 04.12.1991
EP date of grant 06.03.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.10.1996
IPC-Hauptklasse B41F 31/02
IPC-Nebenklasse G01F 23/28   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung des Pegels von Farbe in einem Behälter für Offsetdruckpressen.

In Offsetdruckpressen wird Farbe verwendet, um Bilder von der Druckplatte auf den Gummi-Druckzylinder und dann auf das Papier zu übertragen. Die Farbe wird in einem Behälter oder Reservoir gespeichert und auf eine Tauchwalze übertragen, die sich in innigem Kontakt mit der Farbe befindet. Aus dem Behälter fließt die Farbe über eine Reihe von Farbauftragwalzen zur Druckplatte. Die Konsistenz des gedruckten Bildes wird wesentlich durch die Dicke des Farbfilms auf den Farbauftragwalzen beeinflußt. Die Dicke des Farbfilms wird zum Teil durch die Größe der Farbaufnahmefläche am Behälter gesteuert. Daher ist eine konstante Oberwachung des Farbpegels im Behälter und des Aufbaus der Farbzufuhr erforderlich, um die Ausgabequalität des Druckproduktes aus der Offsetdruckpresse aufrechtzuerhalten.

Man hat verschiedene Techniken verwendet, um den Pegel von Farbe in Behältern von Offsetdruckpressen abzutasten, einschließlich Schwimmern (siehe US 3,025,798), Tastsensoren oder mechanischen Sensoren (siehe US 3,373,052 und 3,848,529), pneumatischen Sensoren, kapazitiven Sensoren (siehe US 4,010,683) und Ultraschallsensoren (siehe WO 79/00955). Die Techniken, die einen innigen Kontakt mit der Farbe im Behälter erfordern (Schwimmer, Tastsensoren und pneumatische Sensoren) haben sich als unzuverlässig erwiesen.

Sowohl kapazitive Sensoren als auch Ultraschallsensoren sind in verschiedenen Geräten zur Messung des Pegels der Farbzufuhr verwendet worden. Das kapazitive Gerät mißt die Änderung des Farbpegels durch Überwachung der Änderung der Dielektrizitätskonstante eines Kondensators, der unter Verwendung einer Elektrode als eine Platte und des Behältermetalls als die zweite Platte gebildet wird. Die Luft und die Farbe, die die Platten trennen, wirken als das Dielektrikum.

Ein Gerät, das Ultraschallabtastung verwendet, detektiert die Änderung des Farbpegels durch Messung der Zeit zwischen dem Senden eines Schallenergiestoßes aus einem Wandler und dem Empfang eines Echos der ausgesandten Energie. Das Echo ist die Reflexion von der Oberfläche der Farbe. Der Wandler besteht typisch aus einem piezokeramischen Element, das verwendet wird, um beim Senden elektrische Energie in mechanische Energie und beim Empfang mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Die Kenntnis der Schallgeschwindigkeit in Luft bei Umgebungstemperatur erlaubt die Berechnung des Abstandes, der den Wandler und die Farboberfläche trennt, was Änderungen in der Höhe der Farboberfläche detektierbar macht. Wenn der Pegel der Farboberfläche unter den gewünschten Pegel oder Einstellpunkt fällt, wird ein elektrisches Signal erzeugt, welches bewirkt, daß sich ein elektrisch betätigtes Ventil öffnet. Wenn das Ventil geöffnet ist, wird ein Farbfluß von einem Vorratstank in den Farbbehälter hergestellt. Der Pegel der Farbe wird unter Verwendung des Ultraschallsensors gemessen, bis er über den gewünschten Pegel oder Einstellpunkt ansteigt, und dann wird das elektrische Signal an das elektrisch betätigte Ventil abgeschaltet und wird der Farbfluß vom Vorratstank in den Farbbehälter unterbrochen. Die Überwachung der Farbzufuhr unter Verwendung eines Ultraschallwandlers ist relativ kompliziert. Faktoren wie Luftblasen, Hügel und Täler an der Farboberfläche (Störungen an der Oberfläche von hochviskosen, unvermischten Farben dauern lange Zeitintervalle an), starke Störungen, die durch mechanische Farbmischer verursacht werden, die in dem Behälter verwendet werden, und die Bewegung der Luft, die den Wandler und die Farboberfläche trennt, können bewirken, daß das von der Farboberfläche reflektierte Echo zeitweilig verschwindet oder sich von Lesevorgang zu Lesevorgang beträchtlich ändert. Diese Meßinstabilität vergrößerte die Komplexität des Steuerschaltungsteils und der Softwareprogramme (falls verwendet) wesentlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ultraschallabtastung verwendende Vorrichtung für eine zuverlässige und genaue Überwachung und Steuerung des Behälterfarbpegels in einer Offsetdruckpresse zu schaffen. Die mit einer solchen Vorrichtung erhaltenen Vorteile umfassen eine Minimierung des Steuerventilverschleißes und eine Senkung der Herstellungskosten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Vorrichtung eine Mikroprozessoreinrichtung mit einem gespeicherten Programm zur Steuerung des Senders und des Empfängers zur Verarbeitung des zeitlichen Erscheinens der gesendeten und reflektierten Signale zur Bestimmung des Farbpegels in dem Farbbehälter, zum Auswählen der Zeitdauer eines Farbzuführzyklus, um den Farbbehälter auf den voreingestellten Farbpegel aufzufüllen, zur Verwendung eines Tiefpaßfilters, um hochfrequente Änderungen zu glätten, zur Überwachung von Veränderungen der Farboberfläche und zur Verwendung des Tiefpaßfilters, um einen Oberflächenveränderlichkeitsindex zu aktualisieren, zum Anwenden des Oberflächenveränderlichkeitsindex, um einen regulierten Langzeit-Farbpegel zu liefern, und zum Vergleichen des regulierten Langzeit-Farbpegels mit dem voreingestellten Farbpegel, zur Bestimmung, wann der Zuführzyklus einzuleiten ist, und zur Erzeugung eines Farbzyklus-Steuersignals auf der Basis der Zeitdauerdaten und der Farbviskositätskennwerte.

Wenn ein Resonanzsystem, das aus einem Ultraschallwandler, einem Kabel und einem Ultraschall-Transceiver besteht, verwendet wird, um die Schallwelle zu senden und zu empfangen, und nicht kritisch gedämpft ist, verdeckt die Nachschwingung des gesendeten Stoßes (d. h. die Eigenschwingung, die andauert, nachdem die Ansteuerenergiequelle des Wandlers weggenommen wird) Echos von Zielen in ungefähr 130 mm (ungefähr 5 Inch) oder weniger. Ein abstimmbares Leitungsfilter erlaubt eine Regulierung des Resonanzsystems, um die Nachschwingung des gesendeten Schallstoßes genug zu minimieren, um eine Messung des Abstandes zu Oberflächen zu ermöglichen, die sich näher als 130 mm und vorzugsweise 75 mm (3 Inch) am Wandler befinden.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß das dynamische Ansprechverhalten des Steuersystems an die Viskositätskennwerte der Farbe im Behälter angepaßt werden kann, so daß die Genauigkeit bei der Aufrechterhaltung des Einstellpunkts der Farbpegelsteuerung verbessert wird. Der Echozeit-Verarbeitungsalgorithmus der gespeicherten Steuersoftware berücksichtigt den Zeitbetrag, den die Farbe benötigt, um nach Entleerung durch Zufuhr von Farbe an die Farbauftragwalzen oder durch Auffüllen aus dem Vorratstank über das Steuerventil einen neuen Pegel herzustellen (verknüpft mit der Viskosität der Farbe). Der Algorithmus hebt außerdem die Wirkung der Bruttostörung auf, die durch den Durchgang eines mechanischen Mischers unter der Meßfläche des Wandlers verursacht wird. Das Langzeitverhalten des Farbpegels kann unter Verwendung einer Mittelwertbildung auf der Basis einer periodischen Abtastung aufeinanderfolgender Werte von Farbpegelmessungen berechnet werden. Die Zeitbasis der Abtasttechnik ist direkt mit der Farbviskosität verknüpft, die während der Kalibrierung in den Controller eingegeben wird, und wird in einem Kalibrierungsdatenspeicher gespeichert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, daß die Veränderung der Farboberfläche unter Verwendung eines Farboberflächenalgorithmus überwacht werden kann, der einen Echozeit-Verarbeitungsalgorithmus modifiziert, so daß sich der Betrag einer Instabilität richtig ergibt, die durch Luftblasen oder Hügel und Täler verursacht wird, die in die Oberfläche der Farbe gebracht werden. Das Kurzzeitverhalten des Farbpegels kann unter Verwendung eines Mittelwertbildungs-Algorithmus überwacht werden, der auf einer periodischen Abtastung aufeinanderfolgender Differenzen zwischen Farbpegelmessungen basiert. Das Ergebnis des Ausgleichs der Berechnung der Langzeit-Farbpegeländerung und der Kurzzeit-Oberflächenveränderlichkeit ist verwendbar, um die beste Wiederholungsrate von Farbzuführzyklen zu bestimmen, um eine akzeptable Genauigkeit des gesteuerten Pegels herzustellen, wobei die Lebensdauer des Steuerventils verlängert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger ihrer bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, worin:

Fig. 1 ein System-Blockdiagramm für ein Farbpegel-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

Fig. 2A eine grafische Darstellung einer gesendeten Welle und eines empfangenen Echos ohne ein Leitungsfilter ist;

Fig. 2B eine weitere grafische Darstellung einer gesendeten Welle und eines empfangenen Echos mit einem Leitungsfilter ist; und

Fig. 3A bis 3F Flußdiagramme für die Softwaresteuerungen zur Verwendung in dem unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen System sind.

In Fig. 1 versorgt ein Behälterreservoir IF auf einer Offsetdruckpresse eine (nicht gezeigte) Druckplatte mit Farbe, um Bilder über die Tauchwalze DR der Farbauftragwalzen IT auf die (nicht gezeigte) Gummiwalze zu übertragen. Ein Ultraschallwandler XD, der oberhalb der Farbwelle IW angebracht ist, die durch die Drehbewegung der Tauchwalze DR erzeugt wird, wird als Sensor zum Messen des Abstandes vom Wandler zur Oberfläche der Farbe an der Oberseite der Farbwelle IW verwendet.

In einem Mikroprozessor-Controller CE erzeugt ein Impulsgenerator PG einen Sendeimpuls TP, um den Ultraschall-Transceiver UX als Sender einzustellen und um gleichzeitig ein Timer-Register TR zu starten, mit Hilfe eines Taktgenerators CK zu takten. Die gesendeten elektrischen Schwingungen aus dem Ultraschall-Transceiver UX werden mit Hilfe eines Leitungsfilters TF geformt und an den Ultraschallwandler XD angelegt. Der Ultraschallwandler XD wandelt die empfangenen Signale in einen Energiestoß um, der sich als gesendete Schallwelle TW fortgepflanzt hat. Wenn die gesendete Welle TW auf die Oberfläche der Farbe IK im Behälter IF trifft, trifft das resultierende reflektierte Echo RE auf den Ultraschallwandler XD und wird in elektrische Schwingungen umgewandelt, die wiederum durch das Leitungsfilter TF geformt werden. Der Empfänger des Ultraschall- Transceivers UX wandelt die elektrischen Schwingungen des reflektierten Echos um, um einen detektierten Echoimpuls DP zu erzeugen, der verwendet wird, um das Takten des Timer-Registers TR im Mikroprozessor-Controller CE zu stoppen. Ein gesendeter Energiestoß mit genügend hoher Amplitude kann mehrfache zurückreflektierte Echos erzeugen, die mit Hilfe des Empfängers detektierbar sind. Die resultierenden nicht erwünschten detektierten Echoimpulse werden durch den Sendeimpulsdämpfer PM im Mikroprozessor-Controller CE entfernt.

Die im Timer-Register TR erfaßte Zählung enthält die Messung des Abstandes zwischen dem Ultraschallwandler XD und der Farboberfläche. Dieser Abstand kann berechnet werden, da die Schallgeschwindigkeit in Luft bei Umgebungstemperatur und die Frequenz des Taktes CK des Timer-Registers bekannt sind.

Die im Timer-Register TR erfaßte Zählung wird mit Hilfe eines Tiefpaßfilters LF verarbeitet, um hochfrequente Änderungen auf Grund von elektrischem Hintergrundrauschen und Rauschen zu glätten, das durch Luftbewegungen zwischen dem Ultraschallwandler XD und der Farboberfläche erzeugt wird. Der tiefpaßgefilterte Zählwert wird dem Farboberflächenalgorithmus SA der Controller-Software SW zugeführt, welche den Absolutwert der Differenz zwischen diesem aktuellen gefilterten Zählwert und dem zuletzt empfangenen gefilterten Zählwert bestimmt. Auf den Absolutwert der Differenz wird eine Abtast-Mittelwertbildung angewandt, um den Oberflächenveränderlichkeitsindex VI zu aktualisieren. Flußdiagramme der Mittelwertbildung, des Tiefpaßfilters und des Farboberflächenalgorithmus sind in Fig. 3A, 3B bzw. 3C gezeigt.

Der in Fig. 3D gezeigte Echozeit-Verarbeitungsalgorithmus EA in der Controller- Softare SW verwendet die erfaßte Zählung des Timer-Registers TR, um eine unregulierte Langzeit-Mittelwertbildung des Farbpegels zu berechnen und um das Timing des Farbzuführzyklus zu bestimmen. Das Abtastzeitintervall und die Zahl der bei der Mittelwertbildung zu verwenden den Abtastwerte werden mit Hilfe des Farbansprechverhaltens IR bestimmt, das aus dem Kalibrierungsdatenspeicher CF zugeführt wird. Das Farbansprechverhalten IR wird für die gerade im Behälter IF verwendete Farbe IK gemessen und über eine Kalibrierungsdaten-Eingabeeinrichtung DE in den Mikroprozessor-Controller CE eingegeben. Der neue, unregulierte Langzeit-Farbpegel wird durch Anwenden des Oberflächenveränderlichkeitsindex VI bezug auf Farboberflächenveränderungen berichtigt, um das Abtastzeitintervall und die Zahl der im Mittelwertbildungsprozeß verwendeten Abtastwerte zu modifizieren, so daß sich ein neuer Wert für einen regulierten Langzeit- Farbpegel LL ergibt.

Der regulierte Langzeit-Farbpegel LL wird an einen Komparator CP in der Controller-Software SW angelegt. Falls der regulierte Langzeit-Farbpegel LL größer als der aus dem Kalibrierungsdatenspeicher CF zugeführte Einstellpunkt-Pegel SP ist, wie in Fig. 3E gezeigt, was anzeigt, daß der Farbpegel abgefallen ist, wird ein Farbzuführzyklus eingeleitet, indem ein Signal an den Ventiltreiber VD erzeugt wird, das das Steuerventil CV öffnet. Der Einstellpunkt-Pegel SP wird aus der Erfahrung der Bedienungsperson der Druckpresse bei der Beurteilung des richtigen Pegels zum Aufrechterhalten eines akzeptablen Farbdeckungsgrades herausgefunden und über die Kalibrierungsdaten-Eingabeeinrichtung DE in den Mikroprozessor-Controller CE eingegeben.

Die Zuführzyklen werden fortgesetzt eingeleitet, bis eine wiederholte Messung des Farbpegels und die Anwendung des Echozeit-Verarbeitungsalgorithmus EA und des Farboberflächenalgorithmus SA einen regulierten Langzeit-Farbpegel LL erzeugt, der kleiner als die Summe des Einstellpunkt-Pegels SP und eines kleinen Hysteresewertes ist, der für die Stabilität der Steuerung mit aufgenommen wird.

Die Fähigkeit des Farbsteuersystems, reflektierte Echos RE von Oberflächen der Farbwelle IW zu detektieren, die sich weniger als ungefähr 130 mm (5 Inch) am Ultraschallwandler XD befinden, wird durch die Zeitdauer der Eigenschwingungs- Nachschwingung beeinflußt, die nach Erregung durch den Sendeeinstellimpuls TP im Ultraschallwandler auftritt. Dieses Phänomen ist in Fig. 2A dargestellt, in der das Wandlersystem kein Leitungsfilter TF enthält. Während der Dauer des Sendeeinstellimpulses TP werden im Ultraschallwandler XD Schwingungen aufgebaut. Nachdem der Sendeeinstellimpuls inaktiviert ist, schwingt das Ultraschallwandlerelement weiter. Die Amplitude der Schwingungen klingt allmählich aus, wenn die Energie in mechanische und elektrische Verluste verwandelt wird. Für ein typisches Wandlersystem, das einen Wandler, ein Kabel und Treiberelemente enthält, sind diese Schwingungen für 400 bis 800 Mikrosekunden durch den Empfänger des Ultraschall-Transceivers UX detektierbar, abhängig von der Empfindlichkeit des Empfängers. In Fig. 2a ist eine beispielhafte Zielechoreflexion RE gezeigt, die in der Nachschwingung des gesendeten Stoßes enthalten ist. Der resultierende detektierte Echoimpuls DP weist keine Ausprägung zwischen dem Zielecho und der Nachschwingung auf.

Fig. 2b stellt die Wellenformen dar, die auftreten, wenn das Leitungsfilter TF in dem Wandlersystem enthalten ist. Die Zeitdauer der Eigenschwingungs- Nachschwingung des Ultraschallwandlers XD wird durch das Filter genügend verringert, um eine Unterscheidung der Zielechoreflexion RE am Empfänger des Ultraschall-Transceivers UX zu ermöglichen. Der Sendestoß-Teil des detektierten Echoimpulses DP wird durch den Sendeimpulsdämpfer PM im Mikroprozessor- Controller CE entfernt. Die Dauer der Nachschwingung wird gesteuert, indem das Leitungsfilter TF mit genügend Kapazität versehen wird, um das Wandlersystem kritisch gedämpft zu machen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit der Kapazität des Leitungsfilters TF ein Induktor auf 1/3 der Eigenresonanzfrequenz des Ultraschallwandlers XD abgestimmt. Im Ultraschall-Transceiver UX und im Ultraschallwandler XD wird eine ausreichende Verstärkung aufrechterhalten, so daß die Verstärkungsverringerung ausgeglichen wird, wenn 1/3 der Eigenresonanzfrequenz anstelle von 1/2 der Grundfrequenz verwendet wird.

Der Ultraschallwandler XD, der ein von der Fa. Massa Products Corporation, USA, erhältliches Modell E-1 88/21 5 sein kann, tritt bei ungefähr 21 5 Kilohertz in Resonanz. Das Treiberelement kann ein abstimmbarer Ferritkern-Autotransformator mit einer Induktivität von ungefähr 370 Mikrohenry und einem Windungsverhältnis von ungefähr 10 zu 1 sein, der von der Fa. TOKO America, Inc. erhältlich ist. Die Kapazität für das Leitungsfilter TF ist ungefähr 13.600 Picofarad. Wenn diese Elemente und das abstimmbare Kabel kombiniert werden, wird der Autotransformator abgestimmt, bei 1/3 der Eigenfrequenz des Wandlersystems oder ungefähr 71 Kilohertz in Resonanz zu treten. Das Resonanz-Hüllkurvensignal wird unter Verwendung eines Oszilloskops überwacht, und der Autotransformator wird abgestimmt, um eine minimale Nachschwingung der Schwingung zu erhalten, was außerdem eine maximale Hüllkurve für das reflektierte Echosignal RE ergibt.

Der Ultraschall-Transceiver UX kann ein von der Fa. National Semiconductor erhältlicher Typ LM1 812 sein. Der Mikroprozessor-Controller CE kann ein von der Fa. MOTOROLA, INC. erhältlicher Typ MC68HC1 1 sein, der einen Analog-Digital- Wandler, Hochgeschwindigkeits-Timer und einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher enthält. Der Speicher kann alternativ extern durch eine andere Speichereinrichtung unterhalten werden, wie einen programmierbaren NUR-Lese-Speicher und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff. Die Controller-Software SW kann sich in dem programmierbaren NUR-Lese-Speicher befinden. Die Kalibrierungsdaten-Eingabeeinrichtung DE kann eine zehnstellige Standard-Telefontastatur mit * und # und eine zweistellige numerische LED- Anzeige sein.

Die Kalibrierungsdaten werden unter Verwendung der Kalibrierungsdaten-Eingabeeinrichtung DE in den Mikroprozessor-Controller CE eingegeben und in dem elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-Lese-Speicher als Kalibrierungsdatenspeicher CF gespeichert.

Fig. 3A stellt das Flußdiagramm der Berechnung des gebildeten Mittelwertes gemäß diesem Beispiel der vorliegenden Erfindung dar. Ein Wert XS wird periodisch in einem bestimmten Zeitintervall T abgetastet. Der Wert XS, der in jedem Abtastintervall erhalten wird, wird verwendet, um den gebildeten Mittelwert X zu berechnen, der der Durchschnittswert oder das arithmetische Mittel des gesamten Feldes von Abtastwerten N ist. Eine wirksame Ausnutzung der Rechen- und Speicherleistung wird erreicht, indem zur Berechnung des neuen Durchschnittswertes X' eine Näherung verwendet wird:

X' = X + (XS-X)/N

Dieser Prozeß wird wiederholt, wenn jeder neue Wert XS am Ende eines Abtastintervalls T erhalten wird. Der Fehler bei dieser Technik ist verglichen mit der Verwendung einer Standard-Mittelwertberechnung (Summe aller Werte, geteilt durch die Zahl der Werte) sehr klein, falls eine große Zahl von Abtastwerten einbezogen wird und die Differenz zwischen dem gebildeten Mittelwert X und dem neuen Wert XS klein ist. Der Fehler ist:

Fehler = (X-XS)/(N*Xstd)

wobei Xstd der mittels der Standardmethode berechnete Mittelwert ist. Man kann außerdem zeigen, daß diese periodische Abtasttechnik ein Zeitansprechverhalten zeigt, das der Zeitkonstante in einem Phänomen mit natürlichem Logarithmus (Neepersche Basis e) äquivalent ist. Die Berechnung für 1 Zeitkonstante im natürlichen Logarithmus ist:

Zeitkonstante = N * T * 0,9

Wie in Fig. 3B gezeigt, wird das Tiefpaßfilter LF in der Controller-Software SW verwendet, um Änderungen zu glätten, die durch elektrisches Zufallsrauschen und kurzzeitige Veränderungen in der Luft zwischen dem Ultraschallwandler XD und der Oberfläche der Farbwelle IW verursacht werden. Das Timer-Register TR, das einen Zählwert enthält, der den detektierten Echoimpuls DP enthält, wird abgetastet, und unter Verwendung einer Zeitkonstante von ungefähr 0,5 Sekunden wird ein gebildeter Mittelwert berechnet.

Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters LF wird dem Farboberflächenalgorithmus SA in der Controller-Software SW zugeführt. Das Flußdiagramm des Farboberflächenalgorithmus ist in Fig. 3C gezeigt. Für jeden neuen Wert des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters LF wird der letzte vorhergehende Wert des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters LF subtrahiert und wird der Absolutwert dieser Differenz durch den neuen Wert geteilt. Unter Verwendung dieses Quotienten wird ein gebildeter Mittelwert berechnet, wobei eine Zeitkonstante von ungefähr 10 Minuten verwendet wird. Dieses Resultat wird verwendet, um eine Zahl von 1 bis 5 für den Oberflächenveränderlichkeitsindex VI auszuwählen, wobei 1 eine sehr glatte Oberfläche und 5 eine sehr unebene Oberfläche darstellt.

Die Kalibrierungsdaten-Eingabeeinrichtung DE wird verwendet, um den gewünschten Steuerungs-Einstellpunkt SP und das (mit der Viskosität verknüpfte) Farbansprechverhalten IR in den Teil der Controller-Software SW im Mikroprozessor- Controller CE mit dem Kalibrierungsdatenspeicher CF einzugeben. Der Steuerungs- Einstellpunkt SP ist der Abstand, der vom Boden des Farbbehälters IF zur Farboberfläche IW aufrechtzuerhalten ist, gemessen direkt unterhalb des Ultraschallwandlers XD. Das Farbansprechverhalten ist ein Index von 1 bis 5, wobei 1 eine dünne Farbe darstellt und 5 eine sehr dicke Farbkonsistenz darstellt.

Der in Fig. 3D gezeigte Echozeit-Verarbeitungsalgorithmus EA verwendet das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters LF als Eingangsgröße zur Berechnung eines bildeten Mittelwertes, der eine Zahl für den Langzeit-Farbpegel LL ergibt. Der Echozeit-Verarbeitungsalgorithmus EA reguliert die Zeitkonstante des Bildungsprozesses eines Mittelwertes in Übereinstimmung mit den Indizes für die Farboberflächenveränderlichkeit VI und das Farbansprechverhalten IR. Der Bereich der Zeitkonstantenwahl ist ungefähr 0,1 Minuten für die dünnsten Farben mit den glattesten Oberflächen bis 1,5 Minuten für die viskosesten Farben mit den unebensten Oberflächen. Die Zeitkonstante für den Bildungsprozeß eines Mittelwertes wird durch Regulieren des Wertes der Abtastfeldgröße N und des Abtastzeitintervalls T verändert.

Der Teil der Controller-Software SW im Mikroprozessor-Controller CE mit der Farbzyklus-Steuerung CC verwendet das Farbansprechverhalten IR aus dem Kalibrierungsdatenspeicher CF, um die Zykluszeit des Steuerventils CV auszuwählen, die die Summe der Ein-Zeit des Steuerventils CV und der Aus-Zeit des Steuerventils CV ist. Der Bereich der Zykluszeit ist ungefähr 0,5 Minuten für dünne Farben (Farbansprechverhalten = 1) bis 4,5 Minuten für die viskosesten Farben (Farbansprechverhalten = 5) und wird so gewählt, daß es der Farbe IK im Farbbehälter IF ermöglicht wird, einen neuen Pegel zu suchen, wenn eine Farbzuführung vom Vorratstank über das Steuerventil CV stattgefunden hat. Die Ein-Zeit des Steuerventils CV ist unter Verwendung der Steuerung der Zuführzeit FT manuell regulierbar, um eine Anpassung der Kennwerte der Farbzuführung an die individuelle Druckpresse zu ermöglichen.

Der Teil der Controller-Software SW im Mikroprozessor-Controller CE mit dem Komparator CP berechnet den Langzeit-Farbpegel LL aus dem Echozeit-Verarbeitungsalgorithmus EA und den Steuerungs-Einstellpunkt SP aus dem Kalibrierungsdatenspeicher CF. Wenn der Langzeit-Farbpegel LL unter den gewünschten Steuerungs-Einstellpunkt SP gefallen ist, werden Zuführzyklen eingeleitet, wie in Fig. 3E gezeigt, wobei der Ventiltreiber VD verwendet wird, um das Steuerventil CV zu öffnen und zu ermöglichen, daß eine Farbauffüllung aus dem Vorratstank stattfinden kann. Wenn der Langzeit-Farbpegel LL über die Summe des gewünschten Steuerungs-Einstellpunktes SP und eines kleinen Hysteresewertes für die Stabilität der Steuerung hinaus gefallen ist, werden die Zuführzyklen beendet.

Die Erfindung ist zwar in bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden, sie ist aber nicht in einer Weise beschränkt, daß keine Änderungen oder Modifizierungen vorgenommen werden können, die in den vollen beabsichtigten Rahmen der Erfindung fallen, wie in den beigefügten Ansprüchen angegeben.


Anspruch[de]

1. Vorrichtung zur Überwachung der Farbzufuhr für eine Offsetdruckpresse, enthaltend:

einen Farbbehälter (IF);

einen Wandler (XD), der imstande ist, ein elektrisches Signal zu empfangen und das Signal in eine Schallwelle (TW) umzuwandeln sowie eine Schallwelle (RE) zu empfangen und die Welle in ein elektrisches Signal umzuwandeln;

einen Sender (UX) zum Senden eines elektrischen Signals an den Wandler, um eine Schallwellenreflexion von dem Farbbehälter zu bewirken;

einen Empfänger (UX) zum Empfang eines von dem Farbbehälter reflektierten Signals über den Wandler;

ein Leitungsfilter (TF) zur Verarbeitung der gesendeten elektrischen Signale aus dem Sender und der von dem Empfänger empfangenen reflektierten Signale;

eine Dateneingabeeinrichtung (DE) zur Eingabe von Daten, die einen voreingestellten Farbpegel und Farbviskositätskennwerte umfassen;

eine Speichereinrichtung (C) zum Speichern der Daten;

eine Mikroprozessoreinrichtung (CE) mit einem gespeicherten Programm (SW) zur Steuerung des Senders und des Empfängers zur Verarbeitung des zeitlichen Erscheinens der gesendeten und reflektierten Signale zur Bestimmung des Farbpegels in dem Farbbehälter, zum Auswählen der Zeitdauer (FT) eines Farbzuführzyklus, um den Farbbehälter auf den voreingestellten Farbpegel aufzufüllen, zur Verwendung eines Tiefpaßfilters (LF), um hochfrequente Änderungen zu glätten, zur Überwachung von Veränderungen der Farboberfläche und zur Verwendung des Tiefpaßfilters, um einen Oberflächenveränderlichkeitsindex (VI) zu aktualisieren, zum Anwenden des Oberflächenveränderlichkeitsindex, um einen regulierten Langzeit-Farbpegel (LL) zu liefern, und zum Vergleichen des regulierten Langzeit-Farbpegels (LL) mit dem voreingestellten Farbpegel, zur Bestimmung, wann der Zuführzyklus einzuleiten ist, und zur Erzeugung eines Farbzyklus- Steuersignals (CC) auf der Basis der Zeitdauerdaten und der Farbviskositätskennwerte; und

ein Steuerventil (CV), das durch das Farbzyklus-Steuersignal aktiviert wird, um Farbe an den Farbbehälter abzugeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem Leitungsfilter (TF) zur Verarbeitung der gesendeten und reflektierten elektrischen Signale zwischen dem Wandler (XD) und dem Sender und dem Empfänger (UX).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Leitungsfilter (TF) betriebsfähig ist, Rauschsignalreflexionen genügend zu verringern, um die Detektion einer reflektierten Welle von der Farboberfläche des Farbbehälters auf innerhalb 75 mm (3 Inch) des Wandlers zu ermöglichen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikroprozessoreinrichtung weiterhin ein gespeichertes Programm (SA) zur Überwachung von Veränderungen der Farboberfläche und zur Erzeugung des Oberflächenveränderlichkeitsindex (VI) daraus enthält.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikroprozessoreinrichtung betriebsfähig ist, einen Langzeit-Durchschnitt (LL) der Änderung des Farbpegels zu berechnen.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mikroprozessoreinrichtung ein Tiefpaßfilter (LF) enthält.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei ein gebildeter Mittelwert für das Tiefpaßfilter bestimmt wird, indem Abtastwerte für jedes Farbauffüllintervall (XS) gewonnen werden und der Mittelwert (X) durch Subtrahieren des alten gebildeten Mittelwertes (X) von dem neu abgetasteten Wert (XS) aktualisiert wird, das Resultat durch die Zahl der Abtastwerte (N) geteilt wird und der Quotient zu dem alten gebildeten Mittelwert addiert wird.

8. Verfahren zur Überwachung der Farbzufuhr in einem Farbbehälter für Offsetdruckpressen, enthaltend:

Zuführen von Farbe (IK) in den Farbbehälter;

Eingeben von Daten, die einen voreingestellten Farbpegel und Farbviskositätskennwerte umfassen;

Speichern der Daten in einem Speicher (C);

Erzeugen eines zeitmarkierten elektrischen Signalimpulses mit einem Mikroprozessor (CE), der ein gespeichertes Programm aufweist;

Umwandeln des elektrischen Signalimpulses in eine Schallwelle;

Reflektieren der Schallwelle von dem Farbbehälter;

Empfangen der reflektierten Schallwelle;

Umwandeln der reflektierten Schallwelle in ein reflektiertes elektrisches Signal;

Verarbeiten der gesendeten und reflektierten Signale durch ein Leitungsfilter (TF);

Verarbeiten der Daten als Antwort auf das gespeicherte Programm; einschließlich des zeitlichen Erscheinens des zeitmarkierten Impulses und des reflektierten elektrischen Signals zur Bestimmung des Farbpegels des Farbbehälters, der Tiefpaßfilterung eines Signals, das der Zeitdifferenz zwischen dem zeitmarkierten Impuls und dem reflektierten elektrischen Signal entspricht, um hochfrequente Änderungen zu glätten, der Überwachung von Veränderungen der Farboberfläche und der Verwendung des Tiefpaßfilters, um einen Oberflächenveränderlichkeitsindex (VI) zu aktualisieren, des Anwendens des Oberflächenveränderlichkeitsindex (VI), um einen regulierten Langzeit-Farbpegel (LL) zu liefern, des Vergleichens des regulierten Langzeit-Farbpegels (LL) mit dem voreingestellten Farbpegel, um zu bestimmen, wann ein Farbzuführzyklus einzuleiten ist, und des Auswählens der Zeitdauerdaten entsprechend der Dauer eines Farbzuführzyklus, der zum Auffüllen des Farbpegels auf den voreingestellten Farbpegel notwendig ist;

Erzeugen eines Signals auf der Basis der Zeitdauerdaten und der Farbviskositätskennwerte; und

Einstellen des Farbpegels des Farbbehälters durch Aktivieren eines Steuerventils (CV) als Antwort auf das erzeugte Signal.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Verarbeitungsschritt Regulierungen in bezug auf die Farboberflächenveränderlichkeit umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Daten einen Langzeit-Durchschnitt der Änderung des Farbpegels umfassen.

11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, einschließlich des Verfahrensschrittes der Tiefpaßfilterung eines Signals, das der Zeitdifferenz zwischen dem zeitmarkierten Impuls und dem reflektierten elektrischen Signal entspricht.

12. Verfahren nach Anspruch 8, einschließlich des Verfahrensschrittes, einen Mittelwert zu berechnen, indem Abtastwerte für jedes Farbauffüllintervall gewonnen werden und der Mittelwert durch Subtrahieren des alten gebildeten Mittelwertes von dem neu abgetasteten Wert aktualisiert wird, das Resultat durch die Zahl der Abtastwerte N geteilt wird und der Quotient zu dem alten gebildeten Mittelwert addiert wird.







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