DE102007020120B4

DE102007020120B4 - Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an Rotationsdruckmaschinen

Info

Publication number: DE102007020120B4
Application number: DE200710020120
Authority: DE
Inventors: Holger Engert
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2007-04-28
Filing date: 2007-04-28
Publication date: 2011-11-17
Anticipated expiration: 2027-04-29
Also published as: DE102007020120A1

Abstract

Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Anordnen mindestens jeweils einer Maßverkörperung (14) auf einer Mantelfläche mindestens zweier Druckzylinder (04; 06; 05; 07) mindestens eines Druckwerks (02; 03) der Rotationsdruckmaschine, – messtechnisches Erfassen von Wegsignalen durch Abtasten der Maßverkörperungen (14) bei angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern (04; 06; 05; 07), – Differenzbildung der Wegsignale zueinander, sowie – Bestimmung der kinematischen Abwickelfehler der Rotationsdruckmaschine durch Berechnung von einzelnen Durchmessern der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) und von kinematischen Übertragungsfehlern von Zahnrädern (17; 18; 19) eines die Druckzylinder (04; 06; 05; 07) antreibenden Druckwerksantriebs (09) aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen zueinander.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an Rotationsdruckmaschinen gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 oder 2.
Durch die EP 08 29 352 B1 ist ein Verfahren zur Diagnose einer Rotationsdruckmaschine bekannt, bei dem mindestens zwei sich periodisch synchron bewegende Bauteile der Rotationsdruckmaschine mit Winkellagegebern versehen werden, um durch einen Vergleich der Ausgangssignale der Winkellagegeber ein Signal für den Verlauf der Relativbewegung zwischen den Bauteilen zu erhalten. Dieses Signal wird mit einem festgelegten maschinentypischen Referenzsignal der Relativbewegung der beiden Bauteile verglichen. Das Ergebnis dieses Vergleichs wird als Maß für den Verschleiß oder für Schäden an Bauteilen der Rotationsdruckmaschine herangezogen. Als Winkellagegeber kommen beispielsweise Drehimpulsgeber zum Einsatz, vorzugsweise an den Antriebsmotoren verbaute Drehimpulsgeber.
Durch die DE 37 26 233 A1 und durch die EP 03 75 860 B1 sind Verfahren und eine Vorrichtung zur Korrektur von Verzahnungsfehlern in einer Zahnradpaarung im Druckwerksantrieb einer Rotationsdruckmaschine mit Hilfe von Teilkreisverschiebung bekannt. Dabei wird der zeitliche Verlauf der Differenz zweier über die Zahnradpaarung gekoppelter Drehimpulsgeber bestimmt, um heraus einen Drehwinkelfehler abzuleiten. Anhand eines Referenzsignals können Betrag und Phasenlage des Drehwinkelfehlers festgestellt werden, der dann mit Hilfe von Teilkreisverschiebung ausgeglichen werden kann.
Ein wesentlicher Nachteil des Standes der Technik ist, dass lediglich Fehler an Rotationsdruckmaschinen bestimmt, diagnostiziert oder ausgeglichen werden können, die auf Drehwinkelfehlern beruhen.
Demgegenüber werden beispielsweise bei der Inbetriebnahme von Rotationsdruckmaschinen Abwickelfehler im Umfangsregister beobachtet, die sich über einen Umfang verändern und durch eine Korrektur des Winkelbezugs der Druckwerksantriebe nur vermitteln, jedoch nicht beheben lassen. Da solche kinematischen Abwickelfehler häufig erst beim Abdruck der Rotationsdruckmaschinen während der Inbetriebnahme sichtbar werden, sind die dadurch entstehenden Aufwendungen Zur Beseitigung deren Ursache sehr hoch. Derartige kinematische Abwickelfehler gilt es mittels eines geeigneten Verfahrens frühzeitig, vorzugsweise bereits an einzelnen Komponenten, wie etwa Druckwerken oder Druckeinheiten der Rotationsdruckmaschine zu erkennen.
Die DE 197 55 487 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Teilungsstruktur um bei Druckwalzen exakt Positionen erfassen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an Rotationsdruckmaschinen zu schaffen, mit denen eine Aussage über Art, Ort und Größe von kinematischen Abwicklungsfehlern an den unmittelbar den Druck ausführenden Ober- bzw. Mantelflächen von Druckzylindern liefert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.
Demnach umfasst ein Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine bzw. an mindestens einem Druckwerk einer Rotationsdruckmaschine, die Verfahrensschritte:

– Anordnen mindestens jeweils einer Maßverkörperung auf der Mantelfläche mindestens zweier beispielsweise durch einen gemeinsamen Druckwerksantrieb angetriebener Druckzylinder mindestens eines Druckwerks der Rotationsdruckmaschine, beispielsweise durch Anbringen mindestens jeweils eines um den Umfang des jeweiligen Druckzylinders umlaufenden Maßbandes, etwa durch Aufkleben des Maßbandes, oder durch Einprägen einer um den Umfang des Druckzylinders umlaufenden Teilungsperiode auf der Mantelfläche des Druckzylinders,
– Abtasten der Maßverkörperung bei angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern, beispielsweise berührungslos mittels optischer Leseeinheiten, zur messtechnischen Erfassung von Wegsignalen der einzelnen Druckzylinder,
– Differenzbildung der Wegsignale zueinander und/oder zu mindestens einem Referenzsignal mindestens eines beispielsweise an einem Antriebsmotor eines Druckwerksantriebs der Rotationsdruckmaschine angeordneten, einen Winkellagegeber beispielsweise in Form eines Drehimpulsgebers umfassenden Drehwinkelmesssystems der Rotationsdruckmaschine, sowie
– Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern der Rotationsdruckmaschine durch Berechnung der einzelnen Durchmesser der Druckzylinder und von kinematischen Übertragungsfehlern der Zahnräder eines die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen zueinander und/oder zum Referenzsignal.

Ein anderes Verfahren umfasst die Verfahrensschritte:

Das Abtasten der Maßverkörperung zur messtechnischen Erfassung von Wegsignalen ebenso wie die Differenzbildung der Wegsignale zueinander und zu mindestens einem Referenzsignal erfolgt dabei vorzugsweise kontinuierlich oder in infinitesimal kleinen, diskreten Schritten.
Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung ist, eine Messung unmittelbar an einer oder mehreren Stellen in einer Rotationsdruckmaschine durchzuführen, die im Druckprozess den Druck erzeugen. Dies wird durch eine Anordnung einer Maßverkörperung auf den Mantelflächen der zu untersuchenden Druckzylinder und durch eine messtechnische Erfassung von Wegsignalen durch Abtasten der Maßverkörperung bei laufender Rotationsdruckmaschine erreicht. Durch eine nachfolgende Differenzbildung der Wegsignale zueinander sowie zu mindestens einem Referenzsignal mindestens eines Drehwinkelmesssystems der Rotationsdruckmaschine und durch eine Berechnung der einzelnen Durchmesser der Druckzylinder sowie einer Berechnung von kinematischen Übertragungsfehlern der Zahnräder eines die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen können kinematische Abwickelfehler an der Rotationsdruckmaschine bestimmt werden. Das Verfahren ermöglicht mit überschaubarem Aufwand das Übertragungsverhalten eines oder mehrerer Druckwerke oder einer oder mehrerer aus jeweils mindestens zwei Druckwerken bestehender Druckeinheiten einer Rotationsdruckmaschine zu analysieren und Aussagen über Fehlerart, Fehlerort und Fehlergröße zu treffen.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Verfahren eine Aussage über Art, Ort und Größe von kinematischen Abwicklungsfehlern an den unmittelbar den Druck ausführenden Ober- bzw. Mantelflächen von Druckzylindern liefert. Es kann sowohl bei neuen, noch nicht in Betrieb genommenen Rotationsdruckmaschinen, als auch bei älteren Rotationsdruckmaschinen mit vergleichsweise geringem Aufwand angewendet werden.
Vorzugsweise erfolgt anhand des Referenzsignals mindestens eine Zuordnung einer Winkellage zu den bestimmten Abwickelfehlern und/oder berechneten Übertragungsfehlern.
Die messtechnisch erfassten Wegsignale und/oder die durch Differenzbildung der Wegsignale gewonnenen Differenzen der Wegsignale zueinander und/oder zu mindestens einem Referenzsignal und/oder die berechneten Durchmesser der Druckzylinder und/oder die aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen berechneten kinematischen Übertragungsfehler der Zahnräder des die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs können über mehrere auch als Takte bezeichnete Umdrehungen der Druckzylinder erfasst und vorzugsweise aufgezeichnet werden, um anhand der Periodizität bestimmter in der Aufzeichnung erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile der Rotationsdruckmaschine zu schließen. Die Periodizität ergibt sich durch das kleinste gemeinsame Vielfache der einzelnen Übersetzungsverhältnisse zwischen den an der Übertragung des Druckbilds beteiligten Komponenten. Beträgt das kleinste gemeinsame Vielfache beispielsweise 61, so sind die Druckprodukte aus den Takten 1, 62, 123, ... jeweils in der selben Position der beteiligen Komponenten, beispielsweise in der selben Getriebeposition, entstanden.
Darüber hinaus können die messtechnisch erfassten Wegsignale und/oder die durch Differenzbildung der Wegsignale gewonnenen Differenzen der Wegsignale zueinander und/oder zu mindestens einem Referenzsignal und/oder die berechneten Durchmesser der Druckzylinder und/oder die aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen berechneten kinematischen Übertragungsfehler der Zahnräder des die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs über mehrere auch als Takte bezeichnete Umdrehungen der Druckzylinder und/oder über einen längeren Zeitraum erfasst und vorzugsweise aufgezeichnet und in Frequenzspektren zerlegt werden, um durch eine Zuordnung typischer Frequenzen bestimmter in der Aufzeichnung erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile der Rotationsdruckmaschine zu schließen. Die kurz als Ausgangssignale bezeichneten messtechnisch erfassten Wegsignale und/oder die durch Differenzbildung der Wegsignale gewonnenen Differenzen der Wegsignale und/oder die berechneten Durchmesser der Druckzylinder und/oder die aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen berechneten kinematischen Übertragungsfehler der Zahnräder des die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs werden dabei vorzugsweise in deren Frequenzspektren zerlegt, welche anschließend typischen Frequenzen einzelner Bauteile zugeordnet werden können. Eine Zerlegung in Frequenzspektren kann beispielsweise durch eine Fourieranalyse oder -transformation erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat sich hierbei eine mittels elektronischer Datenverarbeitung automatisiert durchführbare schnelle Fouriertransformation (FFT – Fast Fourier Transformation) erwiesen. Hierbei werden die Signals in einzelne Frequenzspektren mit zugehörigen Amplituden zerlegt, welche durch Superposition wiederum die Ausgangssignale bilden würden. Als vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, diese Frequenzspektren entweder auf die Zeit, oder auf Zylinderumdrehungen zu beziehen.
Vorzugsweise werden bei der Berechnung der Durchmesser der Druckzylinder sowohl jeweils ein mittlerer Durchmesser je Druckzylinder anhand der jeweiligen Wegsignale über eine volle Umdrehung, als auch tatsächliche und/oder scheinbare Abweichungen von diesem jeweiligen mittleren Durchmesser durch Differentiation der Wegsignale der einzelnen Druckzylinder ermittelt.
Um Applikations- oder Einprägungsfehler der Maßverkörperungen auf den Mantelflächen der Druckzylinder erkennen und/oder ausgleichen zu können, ist denkbar, dass je Druckzylinder zwei oder mehr Maßverkörperungen angeordnet werden. Applikations- oder Einprägungsfehler der Maßverkörperungen auf der Mantelfläche des Druckzylinders können beispielsweise durch eine Differenzbildung von benachbarten Messstellen bzw. benachbarten Maßverkörperungen auf dem selben Druckzylinder erkannt werden. Dies kann simultan mit der messtechnischen Erfassung der Wegsignale erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Wegsignale in Bezug zu einem von dem Drehwinkelmesssystem erfassten Drehwinkel gesetzt, so dass beispielsweise ein Bezug zwischen der durch Differentiation der Wegsignale bestimmbaren Oberflächengeschwindigkeit und der durch Differentiation des Drehwinkels bestimmbare Winkelgeschwindigkeit herstellbar ist.
Vorzugsweise ist je mit einer Maßverkörperung versehenem Druckzylinder zusätzlich ein Drehwinkelmesssystem vorgesehen, so dass zusätzlich Abweichungen der Druckzylinder von deren idealer, kreisrunder Form sowohl in Bezug auf Größe und Winkellage bestimmt werden können.
Bei den mit der Maßverkörperung versehenen Druckzylindern kann es sich beispielsweise mindestens um zwei eine identische Funktion ausübende Druckzylinder des Schön- und Widerdrucks zweier Druckwerke einer Druckeinheit handeln. Ebenso ist denkbar, dass es sich bei den mit der Maßverkörperung versehenen Druckzylindern mindestens um einen Platten- und einen Gummituchzylinder des selben Druckwerks handelt. Auch kann es sich bei den mit der Maßverkörperung versehenen Druckzylindern mindestens um zwei gleichartige, identische Funktionen ausübende Druckzylinder zweier in unterschiedlichen Druckeinheiten angeordneter Druckwerke handeln.
Zur Differenzbildung der Wegsignale zu dem mindestens einen Referenzsignal des mindestens einen Drehwinkelmesssystems der Rotationsdruckmaschine kann ein vom Drehwinkelmesssystem ausgegebenes Ausgangssignal beispielsweise anhand des Soll-Durchmessers eines Druckzylinders oder anhand eines anhand des jeweiligen Wegsignals über eine volle Umdrehung berechneten mittleren Durchmesser eines Druckzylinders, sowie anhand des Übersetzungsverhältnisses eines gegebenenfalls zwischen Drehwinkelmesssystem und Druckzylinder angeordneten Getriebes ein Soll-Wegsignal oder ein mittleres Wegsignal als Referenzsignal berechnet werden.
Wichtig ist hervorzuheben, dass es grundsätzlich auch im Rahmen der Erfindung liegt, anstelle einer Differenzbildung zweier oder mehrerer Wegsignale einen zeitlichen Bezug beispielsweise nur eines, oder auch mehrerer Wegsignale herzustellen, um kontinuierlich die Oberflächengeschwindigkeit der mit der Maßverkörperung versehenen Druckzylinder zu erfassen. Anhand eines Referenzsignals, beispielsweise dem Ausgangssignal eines Drehimpulsgebers des Antriebsmotors, kann so ebenfalls auf kinematische Abwicklungsfehler rückgeschlossen werden. Bevorzugt wird jedoch das Verfahren, bei dem eine Differenzbildung der Wegsignale vorgesehen ist, da der zeitliche Bezug eine potentielle Fehlerquelle darstellt, welche den systematischen Messfehler erhöht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Druckeinheit einer Rotationsdruckmaschine mit Maßverkörperungen versehenen Druckzylindern;
2 ein Diagramm, in welchem über eine Periode gemittelte Differenzwege zwischen einem durch Abtastung einer Maßverkörperung gewonnenen Wegsignal und einem durch ein Drehwinkelmesssystem gegebenes Referenzsignal in Größe und Winkellage aufgetragen sind;
3 ein Diagramm, in dem arithmetische Mittelwege der Differenzwege je Takt über mehrere Takte hinweg aufgetragen sind;
4 ein Diagramm, in dem die Differenzwege über mehrere Takte aufgezeichnet sind, und aus dem anhand bestimmter, in der Aufzeichnung erkennbarer Ereignisse auf Ursachen von Abwickelfehlern rückgeschlossen werden kann.
1 zeigt vereinfacht eine Druckeinheit 01 einer nicht näher dargestellten Rotationsdruckmaschine. Die Vereinfachung bezieht sich darauf, dass nicht sämtliche angetriebenen Walzen und Zylinder der Druckeinheit 01 dargestellt sind, sondern nur die wesentlichen, unmittelbar am Abdruck beteiligten Bauteile. Die Druckeinheit 01 besteht aus zwei Druckwerken 02; 03 die ein Doppeldruckwerk bilden, einem für den Schön- und einem für den Widerdruck. Das Druckwerk 02 für den Schöndruck weist zwei Druckzylinder 04; 06, z. B. einen Formzylinder 04, insbesondere einen Plattenzylinder 04 und einen Übertragungszylinder 06, insbesondere einen Gummituchzylinder 06 auf. Das Druckwerk 03 für den Widerdruck weist ebenso zwei Druckzylinder 05; 07, z. B. einen Formzylinder 05, insbesondere einen Plattenzylinder 05 und einen Übertragungszylinder 07, insbesondere einen Gummituchzylinder 07 auf. Die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 werden gemeinsam von einem Druckwerksantrieb 09, bestehend aus einem Antriebsmotor 10 sowie aus einem mehrere Zahnräder 17; 18; 19 umfassenden Getriebe 12 angetrieben. Am Antriebsmotor 10 ist ein Drehwinkelmesssystem 13 mit einem als Drehimpulsgeber ausgeführten Winkellagegeber angeordnet. Auf den Mantelflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 ist jeweils eine Maßverkörperung 14 angeordnet. Je Druckzylinder 04; 06; 05; 07 ist eine ortsfest an einem Gestell der Druckeinheit 01 angeordnete Leseeinheit 15 vorgesehen, welche die jeweilige Maßverkörperung 14 zur messtechnischen Erfassung von Wegsignalen für die einzelnen Druckzylinder 04; 06; 05; 07 berührungslos abtastet.
Ein Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an der in 1 dargestellten Druckeinheit 01 einer Rotationsdruckmaschine läuft wie folgt ab:
In einem ersten Verfahrensschritt werden die Maßverkörperungen 14 auf den Mantelflächen der durch den gemeinsamen Druckwerksantrieb 09 angetriebenen Druckzylinder 04; 06; 05; 07 der Druckeinheit 01 angeordnet. Jede Maßverkörperung 14 besteht aus einem um den Umfang des jeweiligen Druckzylinders 04; 06; 05; 07 umlaufenden Maßband 14. Das Maßband 14 ist zur Anordnung auf der jeweiligen Mantelfläche mit einer selbstklebenden Beschichtung versehen. Das Aufkleben der Maßbänder 14 auf den Mantelflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erfolgt beispielsweise mittels einer Applikationshilfe, die zur Montage der Maßbänder 14 anstelle der Leseeinheit 15 angeordnet werden kann. Durch Abwälzen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 können die Maßbänder 14 aufgeklebt werden. Um Applikationsfehler der Maßverkörperungen 14 auf den Mantelflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erkennen und/oder ausgleichen zu können, können je Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zwei oder mehr Maßverkörperungen 14 angeordnet werden. Applikations- oder Einprägungsfehler der Maßverkörperungen 14 auf den Mantelflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 können dann beispielsweise durch eine Differenzbildung von benachbarten Messstellen bzw. benachbarten Maßverkörperungen 14 auf dem selben Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erkannt werden. Dies kann simultan mit der messtechnischen Erfassung von Wegsignalen in einem späteren Verfahrensschritt erfolgen.
In einem zweiten Verfahrensschritt werden die die Maßverkörperung 14 bildenden Maßbänder 14 bei angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern 04; 06; 05; 07 berührungslos mittels der z. B. optischen Leseeinheiten 15 abgetastet. Hierdurch werden Wegsignale der einzelnen Druckzylinder 04; 06; 05; 07 messtechnisch erfasst. Jedes Maßband 14 bildet dabei zusammen mit einer Leseeinheit 15 ein berührungsloses, insbesondere optisches Wegmesssystem. Die Maßbänder 14 haben beispielsweise eine physikalische Auflösung von 20 μm, die von einer in den Leseeinheiten integrierten Elektronik nochmals um einen Faktor 40 interpoliert werden kann. Am Ausgang der Leseeinheit 15 stehen somit inkrementelle Wegsignale mit einer Auflösung von beispielsweise 0,5 μm am Umfang der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zur Verfügung. Eine niedrige Messdrehzahl von beispielsweise 480 U/h stellt sicher, dass keine dynamische Effekte und Flankenwechsel im Getriebe 12 auftreten. Damit werden nur die kinematischen Bewegungen der Oberflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erfasst. Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass die vom Wegmesssystem zu erfassende Impulsfrequenz nicht zu groß wird.
Anstelle eines optischen Wegmesssystems kann auch ein magnetisches Wegmesssystem verwendet werden. Dabei werden die inkrementellen Wegsignale z. B. mittels einer magnetischen Anordnung, insbesondere abwechselnd angeordneten Nord- und Südpolen auf z. B. dem Maßband 14 erzeugt, die von einen Magnetsensor der Leseeinheit 15 abgetastet werden.
In einem dritten Verfahrensschritt werden Differenzen der Wegsignale zueinander gebildet bzw. die Differenzen der einzelnen Wegsignale zu einem Referenzsignal gebildet. Das Referenzsignal liefert das am Antriebsmotor 10 angeordnete Drehwinkelmesssystem 13. Zur Differenzbildung der einzelnen Wegsignale zu dem Referenzsignal des Drehwinkelmesssystems 13 wird ein dem Drehwinkel des Antriebsmotors 10 proportionales Ausgangssignal des Drehwinkelmesssystems 13 mittels des Soll-Durchmessers eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07 oder anhand eines anhand des jeweiligen Wegsignals über eine volle Umdrehung berechneten mittleren Durchmesser eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07, sowie mittels des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 12 zwischen Antriebsmotor 10 und Druckzylinder 04; 06; 05; 07 berechnet. Das Referenzsignal liegt damit in Form eines Soll-Wegsignals oder in Form eines mittleren Wegsignals vor.
In einem vierten und letzten Verfahrensschritt werden kinematische Abwickelfehler der Druckeinheit 01 der Rotationsdruckmaschine durch Berechnung der einzelnen Durchmesser der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 und durch Berechnung von kinematischen Übertragungsfehlern der Zahnräder 17; 18; 19 des Getriebes 12 des die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden Druckwerksantriebs 09 aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen zueinander bzw. zum Referenzsignal berechnet.
Dies geschieht wie folgt. Die messtechnisch erfassten Wegsignale bzw. die durch Differenzbildung der Wegsignale gegenüber dem Referenzsignal gewonnenen Differenzsignale werden über mehrere Umdrehungen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 aufgezeichnet, um anhand der Periodizität bestimmter in der Aufzeichnung erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile der Rotationsdruckmaschine zu schließen. Die Periodizität des nur einen Ausschnitt eines Getriebes 12 eines vollständigen Druckwerksantriebs 09 darstellenden, aus Zahnrad 17, insbesondere Motorritzel 17, Zahnrad 18, insbesondere Zwischenrad 18 und Zahnrad 19, insbesondere Zylinderzahnrädern 19 bestehenden Getriebes 12 lässt sich aus dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Zähnezahlen berechnen. Das Motorritzel 17 des Getriebes 12 hat 20 Zähne, das Zwischenrad 18 hat 61 Zähne und die Zylinderzahnräder 19 haben jeweils 60 Zähne. Nach 3660 Zähnen stehen alle Zahnräder 17; 18; 19 wieder in ihrer Ausgangsstellung. Umgerechnet auf die Zylinderzahnräder 19 entspricht dies 61 Umdrehungen. Im Folgenden wird eine Umdrehung eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07 auch als Takt bezeichnet.
Darüber hinaus können die Differenzsignale in Frequenzspektren zerlegt werden, um durch eine Zuordnung typischer Frequenzen auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile der Rotationsdruckmaschine zu schließen.
2 zeigt ein Diagramm 20, in welchem die über eine Periode gemittelten Differenzwege zwischen dem durch Abtastung der Maßverkörperung am Gummituchzylinder 06 gewonnenen Wegsignal und dem durch das Drehwinkelmesssystem 13 gegebenen Referenzsignal in Größe und Winkellage aufgetragen sind. Eine Zuordnung einer Winkellage zu den Differenzwegen erfolgt dabei anhand des Referenzsignals. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Differenzwege durch Bezug auf eine charakteristische Länge dimensionslos aufgetragen. Das Diagramm 20 wird erhalten, indem zunächst die über 61 Takte gemessenen Differenzwege über dem Drehwinkel aufgezeichnet werden, wobei die Differenzwege jeden Takts aufs Neue bei einem Drehwinkel von 0° beginnend aufgetragen werden. Der „blinde” Bereich zwischen etwa 345° und 360° ist im Ausführungsbeispiel dadurch bedingt, dass die Enden der Maßbänder 14 mit Klebeband gesichert und dadurch abgedeckt sind. Die Differenzwege der einzelnen Takte sind dabei ähnlich, besitzen aber eine sich ändernde Überlagerung. Anschließend wird der Verlauf der Differenzwege über die 61 Takte für jeden Drehwinkel gemittelt. Dieser mittlere Verlauf zeigt Abwälzfehler mit den Faktoren 3 und 60 einer Umdrehung.
Werden die zugehörigen Takte aus verschiedenen Perioden übereinander aufgetragen, so kann die Reproduzierbarkeit der Verläufe für alle Takte nachgewiesen werden.
Wird der arithmetische Mittelwert der dimensionslosen Differenzwege über einen Takt berechnet, und wird dieser Mittelwert als Funktion der Takt Nummer dargestellt, so entsteht das Diagramm 21 in 3. Die Periodendauer von 61 Takten ist dabei deutlich zu erkennen. Mit guter Näherung entspricht der Verlauf einer Sinusfunktion mit einer dimensionslosen Amplitude von 18. Dieser Fehler kann anhand der Periodizität eindeutig dem Zwischenrad 18 mit einer Zähnezahl von 61 zugeordnet werden.
Die beschriebene Analyse kann durch Differenzwege von Wegsignalen anderer Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zum Referenzsignal auch für die verbleibenden Druckzylinder 04; 06; 05; 07 durchgeführt werden.
Durch Zerlegung der Differenzsignale in Frequenzspektren kann eine weitere, häufig genauere Zuordnung von Abwickelfehlern zu deren Ursachen durchgeführt werden.
4 zeigt hierzu in den Diagrammen 22 und 23 eine spektrale Darstellung des Verlaufs der Differenzwege mit einer Zuordnung von Fehlerart, etwa von Rundlauf- oder Verzahnungsfehlern, Ursache des Fehlers und Fehlergröße. Die Abszisse im Fourierspektrum in den Diagrammen 22 und 23 stellt das Vielfache einer Umdrehung der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 dar. Eine Auswertung der Messergebnisse aller vier Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erlaubt eine genaue Zuordnung der Rundlauffehler zu den entsprechenden Zahnrädern 17; 18; 19, um Ursache des Fehlers und Fehlergröße zu bestimmen.
Dem Diagramm 23, das einen Ausschnitt aus Diagramm 22 zeigt, kann beispielsweise entnommen werden, dass die Ursache des durch den Peak 24 verursachten Abwickelfehlers ein Rundlauffehler der Zylinderzahnräder 19 ist. Die Ursache des durch den Peak 25 verursachten Abwickelfehlers ist ein Rundlauffehler des Motorritzels 17.
Die Ursachen des durch die Peaks 26 verursachten Abwickelfehlers in Diagramm 22 ist ein Verzahnungsfehler.
Sämtliche genannten Fehler verursachen kinematische Abwickelfehler an Rotationsdruckmaschinen und können mit dem vorliegenden Verfahren erkannt werden.
Bezugszeichenliste

01: Druckeinheit
02: Druckwerk
03: Druckwerk
04: Druckzylinder, Formzylinder, Plattenzylinder
05: Druckzylinder, Formzylinder, Plattenzylinder
06: Druckzylinder, Übertragungszylinder, Gummituchzylinder
07: Druckzylinder, Übertragungszylinder, Gummituchzylinder
08
09: Druckwerksantrieb
10: Antriebsmotor
11
12: Getriebe
13: Drehwinkelmesssystem
14: Maßverkörperung, Maßband
15: Leseeinheit
16
17: Zahnrad, Motorritzel
18: Zahnrad, Zwischenrad
19: Zahnrad, Zylinderzahnrad
20: Diagramm
21: Diagramm
22: Diagramm
23: Diagramm
24: Peak
25: Peak
26: Peak

Claims

Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Anordnen mindestens jeweils einer Maßverkörperung (14) auf einer Mantelfläche mindestens zweier Druckzylinder (04; 06; 05; 07) mindestens eines Druckwerks (02; 03) der Rotationsdruckmaschine, – messtechnisches Erfassen von Wegsignalen durch Abtasten der Maßverkörperungen (14) bei angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern (04; 06; 05; 07), – Differenzbildung der Wegsignale zueinander, sowie – Bestimmung der kinematischen Abwickelfehler der Rotationsdruckmaschine durch Berechnung von einzelnen Durchmessern der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) und von kinematischen Übertragungsfehlern von Zahnrädern (17; 18; 19) eines die Druckzylinder (04; 06; 05; 07) antreibenden Druckwerksantriebs (09) aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen zueinander.
Verfahren zur Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Anordnen mindestens jeweils einer Maßverkörperung (14) auf einer Mantelfläche mindestens zweier Druckzylinder (04; 06; 05; 07) mindestens eines Druckwerks (02; 03) der Rotationsdruckmaschine, – messtechnisches Erfassen von Wegsignalen durch Abtasten der Maßverkörperungen (14) bei angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern (04; 06; 05; 07), – Differenzbildung der Wegsignale zu mindestens einem Referenzsignal mindestens eines Drehwinkelmesssystems (13) der Rotationsdruckmaschine, sowie – Bestimmung der kinematischen Abwickelfehler der Rotationsdruckmaschine durch Berechnung von einzelnen Durchmessern der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) und von kinematischen Übertragungsfehlern von Zahnrädern (17; 18; 19) eines die Druckzylinder (04; 06; 05; 07) antreibenden Druckwerksantriebs (09) aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen zu dem Referenzsignal.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Referenzsignals mindestens eine Zuordnung einer Winkellage zu den bestimmten Abwickelfehlern und/oder berechneten Übertragungsfehlern erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen berechneten kinematischen Übertragungsfehler der Zahnräder (17; 18; 19) des die Druckzylinder (04; 06; 05; 07) antreibenden Druckwerksantriebs (09) über mehrere Umdrehungen der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) erfasst werden, um anhand einer Periodizität bestimmter in der Aufzeichnung erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler zu schließen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen berechneten kinematischen Übertragungsfehler der Zahnräder (17; 18; 19) des die Druckzylinder (04; 06; 05; 07) antreibenden Druckwerksantriebs (09) über mehrere Umdrehungen der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) erfasst und in Frequenzspektren zerlegt werden, um durch eine Zuordnung typischer Frequenzen bestimmter in der Aufzeichnung erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler zu schließen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Berechnung der Durchmesser der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) sowohl jeweils ein mittlerer Durchmesser je Druckzylinder (04; 06; 05; 07) anhand der jeweiligen Wegsignale über eine volle Umdrehung, als auch tatsächliche und/oder scheinbare Abweichungen von diesem jeweiligen mittleren Durchmesser durch Differentiation der Wegsignale der einzelnen Druckzylinder (04; 06; 05; 07) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je Druckzylinder (04; 06; 05; 07) zwei oder mehr Maßverkörperungen (14) angeordnet werden, um Applikations- oder Einprägungsfehler der Maßverkörperungen (14) auf den Mantelflächen der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) erkennen und/oder ausgleichen zu können.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegsignale in Bezug zu einem von dem Drehwinkelmesssystem (13) erfassten Drehwinkel gesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtasten der Maßverkörperung (14) berührungslos erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtasten der Maßverkörperung (14) optisch erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtasten der Maßverkörperung (14) magnetisch erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen der Maßverkörperung (14) auf der Mantelfläche eines Druckzylinders (04; 06; 05; 07) durch Anbringen mindestens eines um den Umfang des jeweiligen Druckzylinders (04; 06; 05; 07) umlaufenden Maßbandes (14) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anordnen der Maßverkörperung (14) auf der Mantelfläche eines Druckzylinders (04; 06; 05; 07) durch Anordnen mindestens einer um den Umfang des Druckzylinders (04; 06; 05; 07) umlaufenden Teilungsperiode auf der Mantelfläche des Druckzylinders (04; 06; 05; 07) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich jedem mit einer Maßverkörperung (14) versehenem Druckzylinder (04; 06; 05; 07) ein Drehwinkelmesssystem (13) vorgesehen ist, so dass zusätzlich Abweichungen der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) von deren idealer, kreisrunder Form bestimmt werden können.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mit der Maßverkörperung (14) versehenen Druckzylindern (04; 06; 05; 07) mindestens um zwei eine identische Funktion ausübende Druckzylinder (04; 06; 05; 07) des Schön- und Widerdrucks zweier Druckwerke (02; 03) einer Druckeinheit (01) handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mit der Maßverkörperung (14) versehenen Druckzylindern (04; 06; 05; 07) mindestens um einen Platten- (04; 05) und einen Gummituchzylinder (06; 07) des selben Druckwerks (02; 03) handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mit der Maßverkörperung (14) versehenen Druckzylindern (04; 06; 05; 07) mindestens um zwei gleichartige Druckzylinder (04; 06; 05; 07) zweier in unterschiedlichen Druckeinheiten (01) angeordneter Druckwerke (02; 03) handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Differenzbildung der Wegsignale zu dem mindestens einen Referenzsignal des mindestens einen Drehwinkelmesssystems (13) der Rotationsdruckmaschine ein vom Drehwinkelmesssystem (13) ausgegebenes Ausgangssignal anhand eines Soll-Durchmessers eines der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) oder anhand des jeweiligen Wegsignals über eine volle Umdrehung berechneten mittleren Durchmesser eines der Druckzylinder (04; 06; 05; 07) sowie anhand eines Übersetzungsverhältnisses eines gegebenenfalls zwischen Drehwinkelmesssystem (13) und Druckzylinder (04; 06; 05; 07) angeordneten Getriebes (12) ein Soll-Wegsignal oder ein mittleres Wegsignal als Referenzsignal berechnet wird.