DE102008023028A1

DE102008023028A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Spaltweite zwischen den Zylindern eines Zylinderpaares

Info

Publication number: DE102008023028A1
Application number: DE200810023028
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fischer
Original assignee: Sid Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; SID SAECHSISCHES INST fur DIE
Current assignee: Sid Sachsisches Institut fur Die Druckindustrie Institut Des Vereins Polygraph Leipzig Ev GmbH; SID SAECHSISCHES INST fur DIE
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2009-11-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Spaltweite zwischen den Zylindern eines Zylinderpaares und stellt sich die Aufgabe, die Messgenauigkeit zu verbessern, die Vorrichtung sehr einfach zu gestalten und eine sehr einfache und schnelle Verfahrensweise zu gewährleisten. Dazu wird eine Vorrichtung ausgebildet mit einem Messkeil (3), wobei mindestens einer der beiden Keilflächen mindestens ein Sensor (5) zugeordnet ist, der bei in den Spalt eingeschobenem Messkeil (3) die Mantelfläche eines Zylinders (1, 2) kontaktiert und mit dem der Ort der Kontaktstelle (4) auf der Keilfläche des Messkeils (3) erfassbar ist und mit einer Auswerteeinrichtung, die dem Sensh einer vorgegebenen Funktion aus den vom Sensor (5) erfassten Informationen ermittelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Spaltweite zwischen den Zylindern eines Zylinderpaares, insbesondere den Zylindern von Maschinen, die flächige Substrate verarbeiten. Derartige Zylinder müssen funktionsbedingt mit großer Genauigkeit zueinander positioniert werden, damit beim Passieren des zwischen den Zylindern gebildeten Spaltes präzise auf die flächigen Substrate eingewirkt werden kann und Dosierungen von flüssigen und pastösen Medien vorgabegerecht erfolgen. Diese Genauigkeit betrifft sowohl die Achsparallelität der Zylinder als auch deren Abstand.
Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der DE 196 42 828 C1 bekannt. Die Einrichtung umfasst zwei in einer Linearführung geführte, gegeneinander gerichtete Messkeile, die in ihren Dimensionen gleich ausgebildet sind und sich zu einem Messkörper ergänzen, der zwei parallel zueinander verlaufende Messflächen aufweist. Die beiden Messkeile werden in den auszumessenden Spalt, hier in den Spalt zwischen zwei Druckmaschinenzylindern eingeführt und gegeneinander verschoben, bis der Abstand der parallelen Messflächen des Messkörpers der Spaltweite entspricht. Die Spaltweite ist auf einer Skala ablesbar oder kann nach Fixeren der Lage der Messkeile zueinander durch Messung des aus dem Spalt entnommenen Messkörpers bestimmt werden. Demgemäß ist der für die Bestimmung der Spaltweite erforderliche Zeitaufwand vergleichsweise groß. Die Vorrichtung erfordert hohen Fertigungsaufwand, und die Handhabung erfordert Übung, wobei die Messergebnisse relativ ungenau sind.
Die DE 27 26 584 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Bestimmung des Spiels zwischen zwei Teilen und weist zwei nebeneinander angeordnete, einander gleichgerichtete Keile mit unterschiedlichem Keilwinkel auf. Zur Messung des Spiels zwischen den zwei Teilen werden beide Keile nacheinander jeweils bis zum Anschlag zwischen die beiden Teile eingeführt und in dieser Lage zueinander fixiert. Aus der Relativlage der beiden Keile zueinander wird auf den Abstand zwischen den beiden Teilen geschlossen. Die Vorrichtung liefert bei der Messung des Spaltes zwischen Zylinderpaaren für zahlreiche Anwendungen keine ausreichend genauen Ergebnisse. Das Messergebnis ist von subjektiven Einflüssen bei der Durchführung der Messung abhängig.
Aus der DE 1944446 A1 ist ein Gerät zur Prüfung des Spaltes eines Walzen- oder Rollenpaares bekannt, das ein in einem Gehäuse gegen eine Federkraft verschiebbar geführtes Gleitstück umfasst. Das Gleitstück ist mit einem Messstreifen verbunden, der zur Messung in den Spalt des Walzen- oder Rollenpaares eingeführt wird. Die Dicke des Messstreifens ist derart bemessen, dass der Messstreifen in dem Spalt mit mäßiger Kraft eingeklemmt ist. Zur Messung wird der Messstreifen einer stetig ansteigenden Zugkraft ausgesetzt, deren Maximalwert bestimmt wird. Die Zugkraft hängt vom Maß der zwischen dem Messstreifen und den Walzen herrschenden Reibkräfte und damit auch vom Walzenspalt ab. Da die Reibkräfte neben der Abhängigkeit vom Walzenspalt unter anderem auch vom Reibkoeffizienten der Walzenoberflächen abhängen, liefert das Gerät kein den Walzenspalt genau bezeichnendes Absolutmaß.
Ausgehend von den genannten Nachteilen ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Spaltweite zwischen den Zylindern eines Zylinderpaares zu schaffen, die eine verbesserte Messgenauigkeit aufweisen.
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung, die gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 1 und einem Verfahren gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 11 ausgebildet ist, gelöst.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei bis zum Anschlag eingeschobenem Messkeil nicht nur zwischen der Spaltweite und der Eindringtiefe des Messkeils in den Spalt ein mathematischer Zusammenhang besteht, sondern auch zwischen der Spaltweite und dem Ort der Kontaktstelle zwischen der Keilfläche und der Mantelfläche eines der beiden Zylinder.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst genau einen Messkeil, der in den zwischen zwei Zylindern gebildeten Spalt einschiebbar ist. Auf mindestens einer der beiden Keilflächen, die den Keilwinkel einschließen, ist ein Sensor angeordnet. Unter Sensor ist im Zusammenhang mit der Erfindung jedes Mittel zu verstehen, das geeignet ist, eine Information zu liefern, aus der sich der Ort der Kontaktstelle zwischen der Keilfläche und der Mantelfläche des Zylinders ableiten lässt.
Nach bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann ein derartiger Sensor als Einzelelement oder als Aneinanderreihung von den Berührungsdruck in der Kontaktstelle registrierenden Schalt- bzw. Druckelementen ausgebildet sein. Die Art der Erfassung des Ortes der Kontaktstelle ist nicht auf ein bestimmtes Messprinzip beschränkt. Der Sensor kann beispielsweise optisch, induktiv, kapazitiv oder mit einer Kombination mehrerer Messprinzipien arbeiten. Als Sensor werden auch Mittel verstanden, die infolge des Kontaktierens an der Kontaktstelle Markierungen auszubilden vermögen, die mit optischen Verfahren auswertbar sind.
Dem Sensor ist eine Auswerteeinrichtung nachgeordnet. Diese kann mit dem Sensor über den Messkeil und weitere bekannte Elemente dauerhaft verbunden sein. Nach einer anderen Ausführungsform ist der Messkeil einschließlich Sensor von der Auswerteeinrichtung räumlich getrennt und mit dieser zur Ermittlung des Ortes der Kontaktstelle verbindbar bzw. dieser zuordenbar.
Die Auswerteeinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie aus den vom Sensor gelieferten Informationen einen die Spaltweite repräsentierenden Wert ermittelt und über eine Ausgabeeinheit, die vorzugsweise Bestandteil der Auswerteeinrichtung ist, ausgibt. Die Auswerteeinrichtung ist abgestimmt auf die Art der vom Sensor gelieferten Informationen, die einen bestimmten Ort auf der Keilfläche repräsentieren. In der Auswerteeinrichtung ist eine Funktion hinterlegt, die den Zusammenhang zwischen dem Ort der Kontaktstelle und der Spaltweite unter Berücksichtigung der geometrischen Verhältnisse bzw. Parameter wie z. B. dem Keilwinkel beschreibt. Die Funktion hat im einfachsten Fall die Form einer Wertetabelle.
Wird die Spaltweite allein aus dem Ort der Kontaktstelle und den Keilabmessungen, d. h. dem Keilwinkel errechnet, ergeben sich Einschränkungen der Messgenauigkeit, die bei Zylindern mit kleinen Durchmessern vernachlässigt werden können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die mit großer Messgenauigkeit arbeitet und für alle Durchmessergrößen von Zylindern geeignet ist, arbeitet die Auswerteeinrichtung nach einer Funktion, die zusätzlich den Durchmesser der Zylinder berücksichtigt. Damit werden auch geringste Messfehler korrigiert, die hervorgerufen sein können durch den Sachverhalt, dass die Abstände der Orte der Kontaktstellen zwischen den Keilflächen und den Mantelflächen der Zylinder umso mehr von der wahren minimalen Spaltweite der Zylinder abweichen, je größer die Durchmesser der Zylinder sind und umso größer der Keilwinkel ist
Der Durchmesser kann als Wert dauerhaft in der Auswerteeinrichtung hinterlegt sein oder nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung über eine Eingabeeinheit eingebbar sein. Ausgehend von den genannten Nachteilen ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Spaltweite zwischen den Zylindern eines Zylinderpaares zu schaffen, die eine verbesserte Messgenauigkeit aufweisen, und sich durch sehr einfache Vorrichtungsgestaltung und durch sehr einfache und schnelle Verfahrensweise auszeichnen.
Die erstgenannte Ausführung findet bei Messungen an Zylindern mit konstanten Durchmessern Verwendung, während die letztgenannte Ausführung an beliebigen d. h. an Zylindern mit unterschiedlichen Durchmessern einsetzbar ist. Das gilt auch für den Fall der Ausbildung von Zylindern mit unterschiedlichen Durchmessern in einem Walzenpaar. Eine Ausführungsform mit höchster Variabilität und ohne Eingabeaufwand ergibt sich bei Verwendung von Sensoren, die zusätzlich aus der Kontaktstellenbreite Informationen über den Durchmesser liefern.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind beide Keilflächen mit Sensoren ausgestattet, was die Messgenauigkeit weiter verbessert, z. B. indem die von den Sensoren gelieferten Informationen getrennt ausgewertet und miteinander verglichen oder Mittelwerte gebildet werden. Jede der Keilflächen kann auch mehrere Sensoren tragen, die den Ort der Kontaktstelle unabhängig voneinander erfassen.
Die Keilabmessungen, d. h. insbesondere Keillänge und Keilwinkel sind von der jeweiligen Einzelanwendung abhängig und werden optimiert hinsichtlich der erforderlichen Größe des Messbereiches, der erforderlichen Messgenauigkeit und werden nach Handhabbarkeitsaspekten in geeigneter Weise ausgewählt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind zur Bestimmung der Spaltweite zwischen Paaren von beliebig ausgebildeten im Wesentlichen zylindrischen Körpern geeignet, die eine geschlossene oder im Fall von Druckmaschinenzylindern von einem Zylinderkanal durchbrochene harte Mantelfläche aufweisen.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung ein Zylinderpaar in einer Druckmaschine mit eingeschobenem Messkeil.
Die Vorrichtung zur Bestimmung der Spaltweite umfasst einen Messkeil 3 mit einer zwischen den beiden Keilflächen gebildeten Keilspitze, die den Keilwinkel (6) aufweist. Der oberen der beiden Keilflächen ist ein Sensor 5 zugeordnet, der sich im Wesentlichen in Richtung der Keilspitze erstreckt. Der Sensor 5 ist über nicht dargestellte Zuleitungen zur Übermittlung der vom Sensor 5 erfassten Werte, mit einer Auswerteeinrichtung verbunden. Der Sensor ist als Potentiometerfolie ausgebildet.
Die Vorrichtung zur Bestimmung der Spaltweite ist in der Messposition im Zylinderspalt zwischen einem ersten und einem zweiten Zylinder 1, 2, die in der Druckmaschine z. B. als Plattenzylinder und Gummituchzylinder ohne aufgezogenes Gummituch fungieren können, dargestellt. Die Messposition entspricht der Position, die der Messkeil 3 einnimmt, wenn er bis zur maximal möglichen Tiefe, d. h. bis zum Anschlag an den Mantelflächen der Zylinder 1, 2 in den auszumessenden Spalt eingeschoben ist.
Zur Durchführung einer Messung wird der Messkeil in die Messposition gebracht. In dieser Stellung kontaktiert die obere Keilfläche bzw. der auf ihr angeordnete Sensor 5 die Mantelfläche des ersten Zylinders 1. Messkeil 3 und Sensor 5 weisen in Achsrichtung der Zylinder 1, 2 eine Erstreckung auf, die im Vergleich zur Länge der Zylinder klein ist. Obwohl das Kontaktieren genau genommen flächig erfolgt, liefert der Sensor ein Signal, welches nur in einer Koordinatenrichtung nämlich der Richtung der Einschubbewegung ortsaufgelöst ist, weil die Erstreckung des Kontaktes in Achsrichtung für die Bestimmung der Spaltweite nicht relevant ist. Aus diesem Grund wird vereinfachend die Formulierung Kontaktstelle verwendet.
Das Signal des Sensors wird von der Auswerteeinrichtung ausgewertet. Der Auswerteeinrichtung ist eine ebenfalls nicht dargestellte Eingabeeinheit zugeordnet, mit der die Durchmesser der Zylinder 1, 2 eingegeben werden können. Die Auswerteeinrichtung ermittelt aus den Signalen des Sensors 5 den Ort der Kontaktstelle und rechnet aus diesem Wert unter Berücksichtigung der Abmessungen des Messkeils 3 und der zuvor mit der Eingabeeinheit erfassten Durchmesser der Zylinder 1, 2 die Spaltweite aus. Die Berechnung erfolgt zweistufig, derart, dass zunächst ein vorläufiger Wert für die Spaltweite ermittelt und dieser anschließend unter Berücksichtigung der Durchmesser der Zylinder 1, 2 korrigiert wird, wodurch sich der von einer nicht dargestellten Ausgabeeinheit auszugebende Endwert ergibt.
Es versteht sich von selbst, dass die Bestimmung der Spaltweite auch einstufig erfolgen kann.
Sind die einzugebenden Durchmesser der Zylinder 1, 2 nicht bekannt, werden diese mit herkömmlichen Messmitteln vor der Messung ermittelt.

1: erster Zylinder
2: zweiter Zylinder
3: Messkeil
4: Kontaktstelle
5: Sensor
6: Keilwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19642828 C1 [0002]
- DE 2726584 A1 [0003]
- DE 1944446 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Bestimmung der Spaltweite eines zwischen den Zylindern (1, 2) eines Zylinderpaares gebildeten Spaltes mit einem Messkeil (3), wobei mindestens einer der beiden Keilflächen mindestens ein Sensor (5) zugeordnet ist, der bei in den Spalt eingeschobenem Messkeil (3) die Mantelfläche eines Zylinders (1, 2) kontaktiert und mit dem der Ort der Kontaktstelle (4) auf der Keilfläche des Messkeils (3) erfassbar ist und mit einer Auswerteeinrichtung, die dem Sensor (5) nachgeordnet ist und die die Spaltweite nach einer vorgegebenen Funktion aus den vom Sensor (5) erfassten Informationen ermittelt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei die Funktion nach der die Auswerteeinrichtung die Spaltweite ermittelt, den Keilwinkel (6) des Messkeils (3) berücksichtigt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Funktion nach der die Auswerteeinrichtung die Spaltweite ermittelt, den Durchmesser der beiden Zylinder (1, 2) des Zylinderpaares berücksichtigt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei die Auswerteeinrichtung eine Eingabeeinheit umfasst, mit der ein Kennwert eingebbar ist, der den Durchmesser von wenigstens einem der Zylinder (1, 2) repräsentiert.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Sensor (5) als Folienpotentiometer ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Sensor (5) so ausgebildet ist, dass bei Kontakt mit der Mantelfläche des Zylinders (1, 2) die Kontaktstellenbreite als Maß für die Ermittlung des Durchmessers des Zylinders (1, 2) erfassbar und der nachgeordneten Auswerteeinrichtung zur Ermittlung des Durchmessers des Zylinders (1, 2) zuführbar ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Sensor (5) als Aneinanderreihung von den Berührungsdruck registrierenden Schaltelementen oder Druckelementen gebildet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, wobei der Sensor (5) als Aneinanderreihung von optischen, induktiven oder kapazitiven Elementen ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei jeder Keilfläche ein Sensor (5) zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei mindestens einer Keilfläche mehrere quer zur Einschubrichtung des Keils nebeneinander angeordnete Sensoren (5) zugeordnet sind.
Verfahren zur Bestimmung der Spaltweite eines zwischen den Zylindern (1, 2) eines Zylinderpaares gebildeten Spaltes mit einem Messkeil (3), wobei der Messkeil (3) in den Spalt bis zum Erreichen der maximalen Eindringtiefe eingeschoben wird, der Ort der zwischen einem der Zylinder (1, 2) und einer der Keilflächen des Messkeils (3) gebildeten Kontaktstelle (4) auf dem Messkeil (3) erfasst wird, und von einer Auswerteeinrichtung ein die Spaltweite repräsentierender Wert nach einer Funktion, die den Zusammenhang zwischen dem Ort der Kontaktstelle (4) und der Spaltweite unter Berücksichtigung der Durchmesser der Zylinder (1, 2) und des Keilwinkels (6) des Messkeils (3) beschreibt, bestimmt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 11, wobei zuerst ein die Spaltweite repräsentierender Wert aus dem Ort der Kontaktstelle (4) ermittelt und der ermittelte Wert anschließend mit einem Algorithmus korrigiert wird, der den Einfluss der Durchmesser der Zylinder (1, 2) beschreibt.
Verfahren nach Patentanspruch 11 oder 12, wobei für jede der beiden Keilflächen der Ort der Kontaktstelle (4) mit einem der beiden Zylinder auf dem Messkeil (3) erfasst und von einer Auswerteeinrichtung ein die Spaltweite repräsentierender Wert bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, wobei ein den Zylinderdurchmesser repräsentierender Wert aus der Breite der Kontaktstelle (4) ermittelt wird.