DE10003352A1 - Transportsystem für eine Druckmaschine - Google Patents
Transportsystem für eine DruckmaschineInfo
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Abstract
Ein Bedruckstoff-Transportsystem für eine Druckmaschine umfasst wenigstens eine Bedruckstoffleitfläche (10), Mittel (9, 11) zum Erzeugen eines Luftkissens zwischen der Leitfläche (10) und dem Bedruckstoff (19), wenigstens eine Sensoranordnung (14, 15, 16, 17) zum Erfassen des Abstands zwischen Bedruckstoff (19) und Leitfläche (10) und Steuermittel (17), die in der Lage sind, die Stärke des Luftkissens anhand des erfassten Abstands derart zu steuern, dass der von der Sensoranordnung erfasste Abstand in einem Sollbereich zu liegen kommt.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedruckstoff-Transportsystem für eine
Druckmaschine. Derartige Transportsysteme werden eingesetzt, um einen Bedruckstoff,
insbesondere einzelne Bögen eines Bedruckstoffes, von einem Druckwerk einer
Mehrfarben-Druckmaschine zum nächsten zu befördern, beidseitig zu bedruckende Bogen
zu wenden, oder fertig bedruckte Bögen abzulegen.
Durch die schnellen Arbeitszyklen moderner Druckmaschinen müssen derartige
Transportsysteme in der Lage sein, den Bedruckstoff mit Geschwindigkeiten von mehreren
10 km/h zu transportieren, ohne dass frisch aufgedruckte Farbe dabei abschmiert. Um die
Farbe zu schützen, ist es wünschenswert, den Bedruckstoff allenfalls an seinen Rändern
mit Greifern halten, aber ansonsten im wesentlichen berührungslos transportieren zu
können. Es sind daher Transportsysteme entwickelt worden, bei denen der Bedruckstoff an
einer Leitfläche entlangtransportiert wird und zwischen der Leitfläche und dem
Bedruckstoff ein Luftkissen erzeugt wird, das dazu dienen soll, Kontakte zwischen beiden
zu vermeiden. Dies gelingt nicht immer mit befriedigender Sicherheit. Wenn der
Bedruckstoff eine geringe Steife aufweist, neigt er beim schnellen Transport zum Flattern,
und kann auf diese Weise mit der Leitfläche in Kontakt kommen. Wenn der Bedruckstoff
eine große Steifigkeit aufweist, kann dies zum Kontakt mit der Leitfläche an gekrümmten
Stellen des Transportweges führen.
Da das Verhalten des transportierten Bedruckstoffs nicht nur von seiner Steife, sondern
auch von der Transportgeschwindigkeit, und im Falle eines bogenförmigen Bedruckstoffs
auch von dessen Format abhängt, ist es ausgesprochen aufwendig, Werte für die Stärke des
Luftkissens zu ermitteln, die bei allen denkbaren Einsatzbedingungen einen befriedigenden
Schutz gegen Abschmieren gewährleisten.
Um dieses Problem zu lösen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Bedruckstoff-
Transportsystem für eine Druckmaschine mit wenigstens einer Bedruckstoffleitfläche und
Mitteln zum Erzeugen eines Luftkissens zwischen der Leitfläche und dem Bedruckstoff
vorgeschlagen, das wenigstens eine Sensoranordnung zum Erfassen des Abstands zwischen
Bedruckstoff und Leitfläche und Steuermittel aufweist, die in der Lage sind, die Stärke des
Luftkissens anhand des erfassten Abstands derart zu steuern oder zu regeln, dass der vom
Sensor erfasste Abstand in einem Sollbereich zu liegen kommt.
Als Mittel zum Erzeugen des Luftkissens dienen dabei im allgemeinen eine
Überdruckquelle und daran angeschlossene, an der Leitfläche angeordnete
Luftaustrittsöffnungen. Die Leitfläche kann flächenhaft in Form von Blechen, Platten und
dergleichen ausgeführt sein, wobei die Leitfläche zur pneumatischen Abstandsregelung
eines Bogens Blas- und/oder Saugluftöffnungen aufweist. Das Luftkissen oder tragende
Luftpolster kann ebenso zwischen Bügeln, Rohren oder dergleichen bestehen, wobei die in
Bezug auf die Bogenfläche schmalen Oberflächen Bestandteil besagter Leitfläche sind.
Als Abstandssensor zwischen Leitfläche und Bedruckstoff beliebiger Sensor, z. B. nach
optischem oder pneumatischem Prinzip arbeitender, eingesetzt werden, der von der Seite
wirkt, wo das tragende Luftpolster.
Die Sensoranordnung umfasst vorzugsweise einen auf der Leitfläche selbst angeordneten
Sensor. Ein solcher Sensor soll möglichst klein, insbesondere möglichst flach bauen, so
dass er auf der Leitfläche angeordnet werden kann, ohne den Bedruckstofftransport zu
stören. Diese Anforderungen sind besonders gut durch einen kapazitiven Sensor erfüllbar.
Ein solcher Sensor kann im wesentlichen aus auf die Leitfläche aufgeklebten, dünnen
metallischen und isolierenden Folien aufgebaut sein.
Vorzugsweise weist der Sensor in einer planaren Anordnung eine Messelektrode und eine
die Messelektrode umgebende, gegen diese isolierte Schirmelektrode auf. Diese Elektroden
können jeweils von einer Steuerschaltung mit Wechselspannungssignalen beaufschlagt
werden, wobei Phase und Amplitude der zwei Wechselspannungssignale relativ zueinander
von der Steuerschaltung so geregelt werden, dass das elektrische Feld der Messelektrode
bis zu einer typischen Messentfernung im wesentlichen senkrecht auf der Messelektrode
steht. Dadurch ist eine von der Messelektrode bis zum Messort im wesentlichen
gleichbleibende Stärke des elektrischen Feldes und infolgedessen eine lineare
Charakteristik des Sensors gewährleistet.
Bei Transportsystemen für Bogendruckmaschinen kommen üblicherweise Greiferbrücken
zum Einsatz, die sich im wesentlichen über die Breite der Druckmaschine erstrecken, einen
zu fördernden Bogen an seiner Vorderkante halten und hinter sich her ziehen. Um zu
vermeiden, dass bei der Erfassung des Abstands des Bogens auch die Greiferbrücken
erfasst werden und dadurch das Erfassungsergebnis verfälscht wird, ist vorzugsweise eine
Zeitsteuerschaltung vorgesehen, die ein an den Arbeitszyklus der Druckmaschine
gekoppeltes Synchronisationssignal empfängt und gewährleistet, dass keine
Abstandserfassung stattfindet, wenn eine Greiferbrücke sich im Erfassungsbereich des
Sensors befindet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch das letzte Druckwerk und den Ausleger
einer Schön- und Widerdruckmaschine oder einer Schöndruckmaschine, und
Fig. 2 ein Detail aus Fig. 1.
Der Aufbau des Druckwerks aus Fig. 1 ist im wesentlichen bekannt und braucht nicht im
Detail beschrieben zu werden. Übergabetrommeln 1, 2 übernehmen einen zu bedruckenden
Bogen von einem vorgeordneten Druckwerk und übergeben ihn an einen
Gegendruckzylinder 3. Auf diesem durchläuft der Bogen einen Spalt zwischen
Gegendruckzylinder 3 und Gummituchzylinder 4, in dem er bedruckt wird und wird
anschließend an ein Transportsystem übergeben, das eine Mehrzahl von auf endlosen
Ketten 5 geführten Greiferbrücken 6 umfasst. Die Ketten laufen in Fig. 1 in
Uhrzeigerrichtung um, und transportieren bedruckte Bögen jeweils an ihrer Unterseite
hängend zu einem Auslegerstapel 8. Ein mit Infrarot- oder UV-Strahlung arbeitender
Trockner 7 ist am Transportsystem so angeordnet, dass seine Strahlung auf die als letztes
bedruckte Oberseite jedes Bogens fällt.
Um eine exakte und gleichmäßige Führung jedes Bogens an dem Transportsystem zu
gewährleisten, ist am unteren Strang der Ketten 5 eine Bedruckstoffleitfläche 10 in Form
eines mit Düsen bestückten Blechs angeordnet, die ein unkontrolliertes Ablegen eines
Bogens nach unten verhindert. Die (in Fig. 1 nicht sichtbaren) Düsen bildende
Perforationen der Leitfläche 10 münden auf Druckluftkästen 11, von denen beim in Fig. 1
gezeigten System zwei vorhanden sind. Diese werden von einer Pumpe 12 über Stellventile
13 mit Druckluft versorgt. Der Öffnungsgrad der Stellventile 13 ist durch eine
elektronische Steuerschaltung regelbar, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist und auf deren
Arbeitsweise an späterer Stelle noch eingegangen wird.
Fig. 2 zeigt im Detail einen Ausschnitt aus der Leitfläche 11. Die Leitfläche besteht aus
einem flachen Blech mit darin gebildeten Perforationen 9 (Transport-Düsen), die auf einen
unter der Leitfläche montierten Druckluftkasten 11 münden.
Zwischen den zwei dargestellten Perforationen 9 ist auf der Leitfläche 10 eine isolierende
Kunststofffolie 20 von wenigen Mikrometer Dicke aufgebracht, die drei aus einer
Metallfolie gebildete, gegeneinander isolierte, konzentrische Elektroden 14, 15, 16 trägt. Die
innerste der drei, 14, stellt eine Messelektrode dar, sie ist jeweils ringförmig von der
Schirmelektrode 15 und der Masseelektrode 16 umgeben. Neben konzentrischen bzw.
ringförmigen Ausbildung der Elektroden 14, 15, 16, Schirmelektroden 15 und
Masseelektroden sind auch andere Formen, wie z. B. rechteckige Formen, einsetzbar. Die
Dicke der Elektroden beträgt lediglich einige Mikrometer. Die drei Elektroden sind über
gegen die Leitfläche 10 isolierte Druckkontaktierungen 21 jeweils an Ausgänge einer
Steuerschaltung 17 angeschlossen, die auf einer Leiterplatte 18 an der Unterseite der
Leitfläche 10 innerhalb des Druckluftkastens 11, montiert ist.
Ein von Greiferbrücken über die Leitfläche 10 hinweggezogener Bedruckstoffbogen 19
bildet zusammen mit der Messelektrode 14 einen Kondensator, dessen Kapazität vom
Abstand zwischen dem Bogen 19 und der Messelektrode 14 abhängt. Bei einem idealen
Plattenkondensator ist diese Abhängigkeit durch die Formel
C = εε0A/d
gegeben, wobei A die Oberfläche der Kondensatorplatten und d ihren Abstand bezeichnet.
Um zu erreichen, dass diese einfache Beziehung auch für den hier vorliegenden
Kondensator gilt, ist es erforderlich, dass das durch Anlegen einer elektrischen Spannung
an die Messelektrode 14 induzierte elektrische Feld zwischen Messelektrode 14 und Bogen
19 dem eines idealen Plattenkondensators ähnlich ist, das heißt, es muss im wesentlichen
parallel sein und auf der Oberfläche der Messelektrode 14 senkrecht stehen. Um dies zu
erreichen, ist die Schirmelektrode 15 vorgesehen. Die beiden Elektroden werden von der
Steuerschaltung 17 jeweils mit zwei Wechselspannungssignalen beaufschlagt, die sich in
Amplitude und Phase weitgehend gleichen. Dies hat zur Folge, dass das bei einem realen
Plattenkondensator unvermeidliche Auseinanderlaufen der Feldlinien am Rand der Platten
auf das Feld der Schirmelektrode 15 beschränkt bleibt, wohingegen die von der
Messelektrode 14 ausgehenden Feldlinien sich praktisch parallel bis zum Bogen 19
erstrecken.
Die in Fig. 2 dargestellte, die Schirmelektrode 15 ringförmig umgebende Masseelektrode
16 kann auch entfallen, wenn an ihrer Stelle die elektrisch leitende Leitfläche 10 auf
Massepotential gehalten ist.
Die Steuerschaltung erzeugt ein erstes Wechselspannungssignal, indem sie der
Messelektrode 14 einen Wechselstrom mit vorgegebener Stärke und Frequenz aufprägt.
Die Spannungsamplitude dieses Signals stellt sich proportional zum Blindwiderstand Xc
des Plattenkondensators ein.
wobei hier A die Fläche der Messelektrode 14 ist.
Ein zweites Wechselspannungssignal, das an die Schirmelektrode 15 angelegt wird, wird
von der Steuerschaltung 17 mit Hilfe eines Spannungsfolgers aus dem ersten
Wechselspannungssignal erzeugt.
Die gemessene Wechselspannungsamplitude wird in der Steuerschaltung 17 mit einem
Grenzwert verglichen. Wenn der Grenzwert unterschritten ist, bedeutet dies, dass der
Bogen 19 der Leitfläche 10 nähergekommen ist als erlaubt. In einem solchen Fall wird,
gesteuert durch die Steuerschaltung 17, die Leistung der Pumpe oder der Öffnungsgrad des
den jeweiligen Druckluftkasten versorgenden Ventils 13 heraufgesetzt, um das von der aus
den Perforationen 9 austretenden Druckluft gebildete Luftkissen zwischen der Leitfläche
10 und dem Bogen 19 zu verstärken und diesen so auf einen größeren Abstand zu bringen.
Umgekehrt wird die Stärke des Luftkissens vermindert, wenn der gemessene Abstand
einen zweiten Grenzwert übersteigt.
Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Anordnung als Zweipunktregler-Anlage
ausgebildet ist, das heißt, der gemessene Wert wird mit einem Grenzwert verglichen. Ist
der Grenzwert erreicht oder überschritten, so wird das Luftkissen entsprechend verstärkt
beziehungsweise verringert. Alternativ ist es auch möglich, den Betrieb mittels eines
Reglers mit vorgegebenem Sollwert durchzuführen. Dies stellt eine besonders hochwertige
Lösung dar. Als Sollwert wird der Abstand X der Bogen 19 von der Leitfläche 10 definiert.
Die Abweichung von der Sollwertlage wird als ±ΔX ermittelt. Das Stellglied des Reglers
wird vorzugsweise proportional zur Abweichung ±ΔX verstellt.
Alternativ kann die Steuerschaltung 17 eine Wechselspannung mit vorgegebener Frequenz
und Amplitude aufprägen und die Stärke des resultierenden Wechselstroms messen.
Entscheidend für die Erfassung ist, dass Werte der Spannung und Stromstärke, entweder
vorgegeben oder gemessen, vorliegen, die den Rückschluss auf den Blindwiderstand des
Kondensators erlauben.
Mit dem kapazitiven Messprinzip der Sensoranordnung aus Fig. 2 können
Entfernungsmesswerte mit einer Frequenz im Kilohertzbereich erhalten werden. Dies
erlaubt es, beim Durchgang eines einzelnen Bogens vor dem Sensor Hunderte von
Messwerten aufzunehmen, die es erlauben, eine schnelle Flatterbewegung des Bogens 19
nachzuweisen.
Da der Sensor aus Fig. 2 im wesentlichen nur aus zwei Lagen von dünnen Folien
aufgebaut ist und daher eine Dicke im Bereich von Millimeterbruchteilen hat, beeinflusst
er die Luftströmungsverhältnisse zwischen der Leitfläche und einem darüber
transportierten Bogen nicht merklich. Eine solche Sensoranordnung kann daher auch in
bereits bestehende Transportsysteme für Druckmaschinen ohne Schwierigkeiten
nachgerüstet werden.
Einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist die Steuerschaltung 17 an einen
Winkelgeber gekoppelt, der an einer beliebigen, zum Maschinentakt synchronen Trommel
der Druckmaschine montiert sein kann und der Steuerschaltung 17 ein
Synchronisationssignal liefert. Dies ermöglicht es der Steuerschaltung 17, die Aufnahme
von Entfernungsmesswerten immer dann zu unterbinden, wenn eine Greiferbrücke den
Sensor passiert, die die Messergebnisse verfälschen würde. In gleicher Weise kann die
Messwertaufnahme unterbunden werden, wenn sich gerade kein Bogen 19 vor dem Sensor
befindet. Hierfür ist es erforderlich, dass die Steuerschaltung 17 zusätzlich zum
Synchronisationssignal eine Information über die Länge der jeweils verarbeiteten Bogen
erhält. Diese zeitweilige Unterdrückung der Messwertaufnahme erleichtert eine
nachfolgende Verarbeitung der Messwerte; insbesondere eine Kennwertbildung z. B.
Tiefpassfilterung aus der Aufschluss über den mittleren Abstand zwischen
Bedruckstoffbogen und Leitfläche gewonnen werden kann.
Sensoranordnungen der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Art können in einem
Transportsystem einer Druckmaschine an verschiedenen Stellen vorgesehen sein, um dort
jeweils lokal die Stärke der Luftkissen zu regeln. Sie können nicht nur am Ausleger zum
Einsatz kommen, wie in Fig. 1 dargestellt, sondern auch beim Transport des
Bedruckstoffs zwischen zwei Druckwerken einer Maschine, oder im Bogenwender einer
Druckmaschine.
Claims (10)
1. Bedruckstoff-Transportsystem für eine Druckmaschine, mit wenigstens einer
Bedruckstoffleitfläche (10) und Mitteln (9, 11, 12, 13) zum Erzeugen eines Luftkissens
zwischen der Leitfläche (10) und dem Bedruckstoff (19),
dadurch gekennzeichnet,
dass wenigstens eine Sensoranordnung (14 bis 18) zum Erfassen des Abstands
zwischen Bedruckstoff (19) und Leitfläche (10) und Steuermittel (17) aufweist, die in
der Lage sind, die Stärke des Luftkissens anhand des erfassten Abstands derart zu
steuern, dass der von der Sensoranordnung erfasste Abstand in einem Sollbereich zu
liegen kommt.
2. Bedruckstoff-Transportsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel zum Erzeugen des Luftkissens eine Überdruckquelle (12) und an der
Leitfläche (10) angeordnete, an die Überdruckquelle angeschlossene
Luftaustrittsöffnungen (9) aufweist.
3. Bedruckstoff-Transportsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoranordnung einen auf der Leitfläche (10) angeordneten Sensor
(14, 15, 16) umfasst.
4. Bedruckstoff-Transportsystem nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor ein kapazitiver Sensor ist.
5. Bedruckstoff-Transportsystem nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor aus metallischen und isolierenden (20) Folien aufgebaut ist.
6. Bedruckstoff-Transportsystem nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Sensor in einer planaren Anordnung eine Messelektrode (14) und eine die
Messelektrode umgebende, gegen diese isolierte Schirmelektrode (15) aufweist.
7. Bedruckstoff-Transportsystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoranordnung eine Steuerschaltung (17) zum Beaufschlagen der
Messelektrode (14) mit einem ersten Wechselspannungssignal und zum Erfassen des
Blindwiderstandes eines aus der Messelektrode (14) und dem der Messelektrode
gegenüberliegenden Bedruckstoff (19) gebildeten Kondensators aufweist.
8. Bedruckstoff-Transportsystem nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerschaltung (17) die Schirmelektrode (15) mit einem zweiten
Wechselspannungssignal beaufschlagt und dessen Amplitude so regelt, dass das
elektrische Feld der Messelektrode (14) im wesentlichen senkrecht auf dieser steht.
9. Bedruckstoff-Transportsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensoranordnung eine Zeitsteuerschaltung (17) umfasst, die ein an den
Arbeitszyklus der Druckmaschine gekoppeltes Synchronisationssignal empfängt und
gewährleistet, dass der Abstand zwischen Bedruckstoff (19) und Leitfläche (10) nur
während eines Teils eines jeden Zyklus der Druckmaschine erfasst wird.
10. Bedruckstoff-Transportsystem nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass Greiferbrücken (6) zum Ziehen des Bedruckstoffs (19) entlang der Leitfläche
(10) vorgesehen sind, und dass die Zeitsteuerschaltung (17) die Abstandserfassung
unterbindet, wenn eine Greiferbrücke (6) sich in der Nähe des Sensors befindet.
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