DE102004007374B3

DE102004007374B3 - Vorrichtungen zum berührunglosen Abtasten einer Bahn

Info

Publication number: DE102004007374B3
Application number: DE200410007374
Authority: DE
Inventors: Johannes Boppel; Peter Leidig
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-02-17

Abstract

Eine Vorrichtung zum berührungslosen Abtasten einer Bahn weist zumindest einen auf einer ersten Seite der Bahn angeordneten Sensor und eine Fläche zum Führen der Bahn auf. Die Fläche, welche auf einer der Bahn zugewandten Seite Mikroöffnungen für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids aufweist. Die die Mikroöffnungen aufweisende Fläche ist als Fläche eines Stützelementes ausgebildet, welches auf einer zweiten Seite der Bahn dem Sensor gegenüberliegend angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum berührungslosen Abtasten einer Bahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 2.

Aus der DE 43 43 810 C1 ist eine Vorrichtung zum berührungslosen Abtasten einer Bahn bekannt, wobei die Bahn über bzw. an der Oberfläche eines Messkopfes vorbeigeführt wird. Der Messkopf weist auf seiner Oberfläche um eine Messobjektivöffnung herum mikroporöses, luftdurchlässiges Sintermetall auf, in welchem Kanäle für den Luftdurchtritt in einer Größenordnung von hundertstel Millimetern ausgebildet sind.

Die EP 11 44 292 B1 zeigt ein Leitelement für Bahnen, welches auf einem Rahmen ein plattenförmiges, poröses, aus einer darunterliegenden Kammer luftdurchströmbares Material aufweist. Das Leitelement führt die Bahn berührungslos, während diese auf der gegenüberliegenden Seite beispielsweise mittels einer Beschichtungsvorrichtung mit einem Klebstoff versehen wird.

Die EP 07 05 785 A2 offenbart ein Leitelement, wobei in einer Ausführung mikroporöses Material mit Porengrößen von 7 bis 10 μm von Luft durchströmt wird und in einer anderen Ausführung Bohrungen für den Luftdurchtritt auf der Innenseite des Rohres einen Durchmesser von 0,35 mm. d. h. 350 μm, und die nach außen gerichteten Öffnungen einen Durchmesser von 1,58 mm, d. h. 1.580 μm, aufweisen.

Die DE 198 33 977 A1 offenbart ein Verfahren zum Steuern der Querposition einer laufenden Bahn, wobei die Bahn über zwei voneinander beabstandete Bahnleitelemente geführt wird und im freien Zwischenstücke deren Lage mittels eines Bahnkantensensors ermittelt wird. Die beiden Bahnleitelemente weisen zur Ausbildung eines Luftpolsters zwischen deren Oberfläche und der Bahn Düsen für den Austritt von Druckluft auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zuverlässig und sehr genau arbeitende Vorrichtungen zum berührungslosen Abtasten einer Bahn zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine zuverlässig und sehr genau arbeitende Vorrichtung zur Abtastung einer Bahn geschaffen wird. Durch die zweiteilige Ausbildung der Vorrichtung mit Messkopf und Widerlager, zwischen welchen die Bahn hindurchgeführt wird, ist eine definierte Lage der Bahn geschaffen, welche die Variation eines Messabstandes – d. h. das Blickfeld des Sensors – zulässt. Ein Flattern der Bahn und ein hieraus resultierende Messfehler wird weitgehend vermieden. Letzteres insbesondere, wenn die Bahn das Stützelement zumindest geringfügig umschlingt und daher eine Vorspannung als Resultierende der Bahnspannung zum Stützelement hin vorliegt.

Im Gegensatz zu einer Mikroöffnungen aufweisenden Oberfläche eines Messkopfes selbst, werden das Luftpolster und die Messfläche streng voneinander getrennt. Ggf. durch Luftturbulenzen verursachte Verschmutzungen werden von der Messfläche ferngehalten. Die Trennung der beiden Systeme vereinfacht die Vorrichtung und entkoppelt die Funktion des einzelnen Teils bei Störungen. Herstellung und auch Wartung werden einfach und kostengünstig.

Durch die Mikroöffnungen wird ein Luftpolster ausgebildet, welches sehr homogen ist und einen geringen Fluidstrom erfordert.

Mittels herkömmlicher Luftaustrittsöffnungen bzw. Düsen mit Durchmessern im Millimeterbereich sind punktuell auf das Material Kräfte (Impuls des Strahls) aufbringbar, mittels welchen dieses vom betreffenden Bauteil fern gehalten wird, während durch eine Verteilung von Mikroöffnungen mit hoher Lochdichte eine Unterstützung und vorrangig der Effekt eines ausgebildeten Luftpolsters zum Tragen kommt. Die Gefahr eines Flattern der Materialbahn aufgrund der starken Blasluftströme wird vermindert. Es bilden sich hierdurch wesentlich verschiedene Effekte aus. Während beim Anheben der Bahn mittels Blasluftdüsen diese durch den Impuls des Luftstrahls selbst ausgelenkt wird, wird in der Ausbildung mit Mikroöffnungen die Bahn durch das Luftpolster lediglich von der Oberfläche der Stützeinrichtung fern gehalten und durch Anheben bzw. absenken letzterer das Bahnprofil eingestellt. Der Abstand zwischen der die Öffnungen tragenden Oberfläche und der Bahn wird verringert, der Volumenstrom an Strömungsmittel erheblich abgesenkt.

Unter Mikroöffnungen werden hier Öffnungen auf der Oberfläche des Bauteils verstanden, welche einen Durchmesser kleiner oder gleich 500 μm, vorteilhaft kleiner oder gleich 300 μm, insbesondere kleiner oder gleich 150 μm aufweisen. Eine „Lochdichte" für die mit den Mikroöffnungen versehene Fläche liegt bei mindesten einer Mikroöffnung je 5 mm² (= 0,20/mm²), vorteilhaft mindestens eine Mikroöffnung je 3,6 mm² (= 0,28/mm²).

Die Mikroöffnungen können vorteilhaft als offene Poren an der Oberfläche eines porösen, insbesondere mikroporösen, luftdurchlässigen Materials oder aber als Öffnungen durchgehender Bohrungen kleinen Querschnittes ausgeführt sein, welche sich durch die Wand einer Zuführkammer nach außen erstrecken.

Um im Fall des Einsatzes von mikroporösen Materials eine gleichmäßige Verteilung von an der Oberfläche des Materials austretender Luft zu erzielen, ohne gleichzeitig hohe Schichtdicken des Materials mit hohem Strömungswiderstand zu benötigen, ist es zweckmäßig, dass das mikroporöse Material als Schicht auf einem festen, luftdurchlässigen Träger aufgebracht ist. Ein solcher Träger kann mit Druckluft beaufschlagt werden, die aus dem Träger heraus durch die mikroporöse Schicht fließt und so an der Oberfläche des Bauteils ein Luftkissen bildet.

Dieser Träger kann seinerseits mit einer besseren Luftdurchlässigkeit als der des mikroporösen Materials porös sein; er kann aber auch aus einem einen Hohlraum umschließenden, mit Luftdurchtrittsöffnungen versehenem Flachmaterial bzw. geformtem Material gebildet sein. Auch Kombinationen dieser Alternativen kommen in Betracht.

Um eine gleichmäßige Luftverteilung zu erzielen, ist es außerdem wünschenswert, dass die Dicke der Schicht wenigstens dem Abstand benachbarter Öffnungen des Trägers entspricht.

Im Fall des Einsatzes von Mikrobohrungen ist eine Ausführung vorteilhaft, wobei die der Bahn zugewandte und die Mikroöffnungen aufweisende Seite des mit der Bahn zusammen wirkenden Stützelementes als ein lösbares Bauteil auf einem Träger ausgebildet ist. So ist eine Reinigung und/oder aber ein Austausch von Einsätzen verschiedenartiger Mikroperforationen zur Anpassung an unterschiedliche Materialien und Materialstärken möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch eine erste Ausführung eines Stützelements in Halbschalenprofil mit mikroporösem (Voll-)Material;
2 einen Schnitt durch eine erste Ausführung eines Stützelements in Halbschalenprofil mit mikroporöser Schicht auf einem Träger;
3 einen Schnitt durch eine erste Ausführung eines Führungselements in Halbschalenprofil mit Mikrobohrungen;
4 einen Schnitt durch eine Ausführung eines Leitelements mit Rollenscheibe am Beispiel der Ausgestaltung mit mikroporöser Schicht auf einem Träger;
5 eine schematische Darstellung mehrerer von einer Bahn durchlaufener Druckwerke mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Eine Bahn 02, z. B. Materialbahn 02 oder Bedruckstoffbahn 02, insbesondere Papierbahn 02, durchläuft zumindest eine Bearbeitungsstufe einer bahnerzeugenden und/oder -bearbeitenden Maschine, z. B. einer Druckmaschine. Ein Ergebnis der Bearbeitungsstufe, insbesondere ein Druckbild und/oder eine Lage der Bahn 02 und/oder des Druckbildes wird mittels einer Vorrichtung zum berührungslosen Abtasten einer Bahn 02 ermittelt bzw. erfasst und ausgewertet. Insbesondere werden im Fall einer Druckmaschine Teile des Druckbildes oder Markierungen (Register- und/oder Passermarken) im Hinblick auf ihre Lage in und/oder quer zur Transportrichtung der Bahn 02 erfasst. Hiermit kann ein Rückschluss auf Fehler im Seitenregister (z. B. Position der nacheinander auf die Bahn 02 gedruckten Farben oder der Bahn 02 insgesamt in seitlicher Richtung) und/oder im Längsregister (z. B. Position der nacheinander auf die Bahn 02 gedruckten Farben oder der Bahn 02 insgesamt in Transportrichtung T) getroffen werden und eine entsprechende Behebung bzw. Steuerung/Regelung erfolgen.
Die Vorrichtungen zum berührungslosen Abtasten der Bahn 02 beinhaltet ein als Widerlager 01 dienendes Stutzelement 01 und einen Sensor 05, welche einander zu beiden Seiten der Bahn 02 gegenüber liegend angeordnet sind. Die Bahn 02 wird durch das Stützelement 01 geführt und auf einem definiertem Abstand zum Sensor 05 gehalten. Hierfür ist es zweckmäßig, dass das Stützelement 01 zumindest geringfügig durch die Bahn 02 umschlungen ist.
Der Sensor 05 kann als Messkopf 05, z. B. als photoelektrischer Messkopf 05, oder als Kamera 05, insbesondere CCD-Kamera 05 ausgeführt sein. Insbesondere ist der Sensor 05 auf ein Druckbild oder eine Markierung/Marke enthaltende Oberfläche der Bahn 02 gerichtet.
Damit beispielsweise eine Oberfläche der Bahn 02, z. B. eine frische Beschichtung oder insbesondere ein frisch gedrucktes, noch nicht getrocknete Druckbild auf der Bahn 02 nicht durch das Stützelement 01 beschädigt wird, ist es als berührungslos arbeitendes Stützelement 01 unter Verwendung eines unter Überdruck gegen die Umgebung stehenden Fluids ausgeführt.
Die Mantelfläche des Stützelementes 01 weist Öffnungen 03, insbesondere Mikroöffnungen 03 auf, durch welche im Betrieb aus einem im Innern liegenden Hohlraum 04, z. B. einer Kammer 04, insbesondere Druckkammer 04, unter Überdruck gegen die Umgebung stehendes Fluid, z. B. eine Flüssigkeit, ein Gas oder ein Gemisch, insbesondere Luft, strömt. In den Figuren ist eine entsprechende Druckluftquelle nicht dargestellt.
Das Stützelement 01 weist zumindest auf der mit der Bahn 02 zusammenwirkenden bzw. auf der der Bahn 02 zugewandten Seite seiner Oberfläche eine Fläche 10 mit Mikroöffnungen 03 auf. Es kann die Öffnungen 03 jedoch auch auf anderen, der Bahn 02 nicht zugewandten Seiten aufweisen oder zumindest auf ihrem mit der Bahn 02 zusammen wirkenden Längsabschnitt gänzlich aus einem die Mikroöffnungen 03 aufweisenden Material bestehen.
Diese einfachste Ausführung ohne Vorzugsrichtung für die Anordnung der Öffnungen 03 wird durch die Ausbildung der Öffnungen 03 als Mikroöffnungen 03 möglich, da hiermit ein dünneres aber homogeneres Luftpolster geschaffen, gleichzeitig ein erforderlicher bzw. resultierender Volumenstrom und damit auch ein Verluststrom über die „offene" Seite erheblich reduziert ist. Der hohe Widerstand der Mikroöffnungen 03 bewirkt im Gegensatz zu Öffnungen großen Querschnitts, dass ein „Nichtbedecken° eines Bereichs von Öffnungen nicht zu einer Art Kurzschlussstrom führt. Im Gesamtwiderstand erhält der über die Öffnungen 03 abfallende Teilwiderstand ein erhöhtes Gewicht.
In einer ersten Ausgestaltung (1) sind die Mikroöffnungen 03 (vergrößert dargestellt) als offene Poren an der Oberfläche eines porösen, insbesondere mikroporösen, luftdurchlässigen Materials 06, z. B. aus einem offenporigen Sintermaterial 06, insbesondere aus Sintermetall, ausgebildet. Das luftdurchlässige poröse Material 06 der Mantelfläche weist Poren mit einer Größe von z. B. 5 bis 50 μm, insbesondere 10 bis 30 μm auf. Es ist mit einer unregelmäßigen, amorphen Struktur ausgebildet.
Materialwahl, Dimensionierung und Druckbeaufschlagung sind derart gewählt, dass aus der Luftaustrittsfläche des Sintermaterials 06 pro Stunde 1–20 Normkubikmeter pro m², insbesondere 2 bis 15 Normkubikmeter pro m², austreten. Besonders vorteilhaft ist der Luftaustritt von 3 bis 7 Normkubikmeter pro m².
Vorteilhaft wird die Sinterfläche aus dem Hohlraum 04 heraus mit einem Überdruck von mindestens 1 bar, insbesondere mit mehr als 4 bar, beaufschlagt. Besonders vorteilhaft ist eine Beaufschlagung der Sinterfläche mit einem Überdruck von 5 bis 7 bar.
Wird der Hohlraum 04 des Stützelements 01 auf seiner mit der Bahn 02 zusammen wirkenden Seite im wesentlichen allein durch den Körper aus porösem Material 06 gebildet (d. h. in diesem Bereich ohne weitere lasttragende Schicht oder Unterlage), so ist dieser z. B. halbschalenförmig ausgebildete Körper in diesem Bereich im wesentlichen selbsttragend mit einer Wandstärke von größer oder gleich 2 mm, insbesondere größer oder gleich 3 mm, ausgebildet (1). In 1 wird der Hohlraum 04 neben dem Körper des Materials 06 von einem Tragkörper 09, z. B. Fuß 09, aufgenommen bzw. eingefasst. Ggf. kann im Hohlraum 04 zusätzlich ein Träger verlaufen, auf welchem sich der Körper punktuell bzw. bereichsweise abstützen kann, welcher jedoch nicht vollflächig mit dem Körper im Wirkkontakt steht. Ein derartiger Körper porösen Materials 06 kann auch in anderer Weise mit gekrümmter Oberfläche, z. B. chalotten-, pilz- oder halbschalenförmig ausgebildet sein.
Das Stützelement 01 ist mittels eines Halters 14, z. B. Stößels 14, an einer gestellfesten Halterung 16, z. B. Traverse 16, angeordnet. Tragkörper 09 und Halter 14 können wie hier dargestellt auch einteilig ausgeführt sein bzw. ineinander übergehen. Sind quer zur Transportrichtung T mehrere voneinander beabstandete Stützelemente 01 vorgesehen, so sind diese an der gemeinsamen Traverse 16 angeordnet (nicht dargestellt). Das unter Druck stehende Fluid kann über eine Zuführung 13, beispielsweise durch den Halter 14 hindurch, in den Hohlraum 04 zugeführt werden. Der Halter 14 bzw. das Stützelement 01 ist vorzugsweise bzgl. der gestellfesten Traverse 16 in einer Richtung senkrecht zur Bahnebene im Abstand zur Bahnebene veränderbar (siehe Pfeil). Zwischen Halter 14 und Traverse 16 ist eine geeignete Lagerung 17, z. B. Spindeltrieb, Gewindegang, Gleitlager mit Stellmittel etc., vorgesehen. Vorzugsweise sind bei mehreren nebeneinander angeordneten Stützelemente 01 diese einzeln im Abstand zur Ebene der Bahn 02 einstellbar. Hierfür können vorteilhaft Stellantriebe, insbesondere fernbetätigbar, vorgesehen sein. In Weiterbildung sind sie einzeln quer zur Transportrichtung T an der Traverse 16 positionier- bzw. justierbar. Auch hier können vorteilhaft Stellantriebe vorgesehen sein, welche beispielsweise, insbesondere wenn fernbetätigbar, bei Produktionsbeginn durch eine Steuerung auf die zu bedruckende Bahnbreite eingestellt werden.
Die Befestigung des Sensors 05 ist in den 1 bis 3 nicht dargestellt. Hierfür ist in den Ausführungen das zu 4 erläuterte anzuwenden.
Um eine gleichmäßige Verteilung von an der Oberfläche des mikroporösen Materials 06 austretender Luft zu erzielen, ohne gleichzeitig hohe Schichtdicken des Materials 06 mit entsprechend erhöhtem Strömungswiderstand zu benötigen, ist es in einer vorteilhaften Ausführung zweckmäßig, dass das Stützelement 01 einen festen, zumindest bereichsweise luftdurchlässigen Träger 07 aufweist, auf dem das mikroporöse Material 06 als Schicht 06 aufgebracht ist (2). Ein solcher Träger 07 kann mit Druckluft beaufschlagt werden, die aus dem Träger 07 heraus durch die mikroporöse Schicht 06 fließt und so an der Oberfläche des Stützelements 01 ein Luftkissen ausbildet. In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird das poröse Material 06 somit nicht als tragender Vollkörper (mit oder ohne Rahmenkonstruktion), sondern als Beschichtung 06 auf einem Durchführungen 08 bzw. Durchgangsöffnungen 08 aufweisenden, insbesondere metallischem, Trägermaterial ausgeführt. Unter „nicht tragender" Schicht 06 i.V.m. dem Träger 07 wird – im Gegensatz zu beispielsweise o. g. „selbsttragendem" Körper – ein Aufbau verstanden, wobei sich die Schicht 06 über ihre gesamte Schichtlänge und gesamte Schichtbreite jeweils auf einer Vielzahl von Stützstellen des Trägers 07 abstützt. Der Träger 07 weist z. B. auf seiner mit der Schicht 06 zusammen wirkenden Breite und Länge jeweils eine Mehrzahl nicht zusammenhängender Durchführungen 08 auf. Diese Ausführung ist deutlich von einer Ausbildung verschieden, in welcher sich ein über die gesamte, mit der Bahn 02 zusammen wirkende Breite erstreckendes poröses Material 06 über diese Distanz selbsttragend ausgeführt ist, sich lediglich in einem Endbereich an einem Rahmen oder Träger 07, z. B. dem Fuß 09 aus 1, abstützt, und daher eine entsprechende Stärke aufweisen muss.
Im in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt das Trägermaterial im wesentlichen die Gewichts-, Scher-, Torsions-, Biege- und/oder Scherkräfte im mit der Schicht 06 versehenen Bereich auf, weshalb eine entsprechende Wandstärke (z. B. größer als 1 mm, insbesondere größer 1,5 mm) des Trägers 07 und/oder eine entsprechend versteifte Konstruktion gewählt ist. Der z. B. den Hohlraum 04 zur Schicht 06 hin begrenzende, oder aber durch entsprechende Formgebung den Hohlraum 04 insgesamt bildende Träger 07 weist auf der mit dem porösen Material 06 beschichteten Seite eine Vielzahl von Öffnungen der Durchführungen 08 zur Zufuhr der Druckluft in das poröse Material 06 auf. Auch in den Durchführungen 08 des Trägers 07 kann sich im Bereich der Wandungen z. T. poröses Material 06 befinden. Durch den Hohlraum 04 und die Öffnungen wird im Betrieb ein Fluid, z. B. Gas, geblasen, welches z. B. durch einen nicht dargestellten Verdichter unter einem Druck P größer dem Umgebungsdruck steht.
Der Träger 07 bzw. die sich ergebende Oberfläche der Schicht 06 kann prinzipiell mit beliebigem Außenprofil, jedoch vorteilhaft mit zur Bahn 02 hin konvex gewölbtem Profil ausgeführt sein. Der Träger 07 bzw. die sich ergebende Oberfläche der Schicht 06 kann mit gekrümmter bzw. gewölbter Oberfläche, z. B. chalotten-, pilz- oder halbschalenförmig ausgebildet sein. Der Träger 07 kann durch entsprechende Formgebung insgesamt den Hohlraum 04 einschließen und den Fuß 09 beinhalten, wobei er dann jedoch vorzugsweise lediglich auf der der Bahn 02 zugewandten Seite mit Bohrungen 08 versehen und beschichtet ist. Wesentlich ist es, dass der Träger 07 im Bereich seines ersten Berührpunktes eine geneigte Fläche in der Art einer Auflauframpe aufweist.
Das Stützelement 01 weist zumindest im Bereich seiner Oberfläche, welche für das zusammen wirken mit der Bahn 02 vorgesehen ist, zumindest das Material 06 und ggf. den mit Durchführungen 08 versehenen Träger 07 (2) auf. Das poröse Material 06 erstreckt sich durchgehend über den mit der Bahn 02 zusammen wirkenden Bereich, bildet somit eine durchgehende Oberfläche.
In einer zweiten Ausgestaltung (3) sind die Mikroöffnungen 03 als Öffnungen durchgehender Bohrungen 11, insbesondere Mikrobohrungen 11 ausgeführt, welche sich durch eine den z. B. als Druckkammer 04 ausgebildeten Hohlraum 04 begrenzende Wand 12, z. B. Kammerwand 12, nach außen erstrecken. Die Bohrungen 11 weisen z. B. einen Durchmesser (zumindest im Bereich der Öffnungen 03) von kleiner oder gleich 500 μm, vorteilhaft kleiner oder gleich 300 μm, insbesondere zwischen 60 und 150 μm auf. Der Öffnungsgrad liegt z. B. bei 3 bis 25%, insbesondere bei 5 bis 15%. Eine Lochdichte beträgt zumindest 1/(5 mm²), insbesondere mindestens 1/mm² bis hin zu 4/mm². Die Wand 12 weist somit, zumindest in einem der Bahn 02 gegenüber liegenden Bereich, eine Mikroperforation auf. Vorteilhafter Weise erstreckt sich die Mikroperforation über den Bereich, welcher mit der Bahn 02 zusammen wirkt. Die der Bahn 02 zugewandte Seite der Wand 12 sollte mit konvex gewölbtem Profil ausgeführt sein. Die sich ergebende Oberfläche kann mit gekrümmter bzw. gewölbter Oberfläche, z. B. chalotten -, pilz- oder halbschalenförmig ausgebildet sein.
4 zeigt eine zweite Ausführung des Stützelements 01, welches zwar in der Ausgestaltung mit poröser Schicht 06 dargestellt, jedoch in gleicher Weise auf die Ausgestaltung mit Mikrobohrungen 11 zu übertragen ist. Dies wird durch die in Klammern beigefügten Bezugszeichen angedeutet, wobei in diesem Fall die Schicht 06 entfällt. Ebenso könnte jedoch der Träger 07 bzw. die Wand 12 entfallen, und sich ein über die Breite selbsttragendes Körper aus dem Material 06 wie zu 1 erläutert über den Berührbereich mit der Bahn 02 erstrecken und auf dem Tragkörper 09 abgestützt sein.
Das Stützelement 01 ist in 4 bzgl. einer Rotationsachse quer zur Transportrichtung T rotierbar, z. B. als Rollenscheibe 01, ausgeführt. Sie weist einen als Nabe 09 ausgeführten Tragkörper 09 (zwei Naben 09) auf, welcher den zylindermantelförmigen Träger 07 mit der Schicht 06 trägt. Im alternativen Ausführungsbeispiel trägt er die zylindermantelförmige Wand 12 oder aber den zylindermantelförmigen Körper aus porösem (Voll-)Material 06. In einer Ausgestaltung dieser Ausführung ist der Tragkörper 09 drehbar auf einer Achse 18 gelagert, welche auf ihrem in den Hohlraum 04 reichenden Bereich Austrittsöffnungen 19 für das Fluid aufweist, und fest mit dem Halter 14 verbunden ist. Dieser ist wieder bzgl. einer nicht dargestellten gestellfesten Halterung bzgl. einer Richtung senkrecht zur Bahnebene beweg- bzw. justierbar gelagert. In einer zweiten Ausgestaltung ist der Tragkörper 09 drehfest mit der Achse 18 verbunden, welche ihrerseits drehbar im Halter 14 gelagert ist. Im ersten Fall ist das Lager zwischen Achse 18 und Tragkörper 09 mit einer Dichtung gegen Luftaustritt zu versehen. Im zweiten Fall kann zwischen Zuführung 13 und Achse 18 eine abgedichtete Drehdurchführung 21 angeordnet sein. Bei drehfest mit dem Tragkörper 09 verbundener Achse 18, kann diese als hohle Achse 18 lediglich durch eine der beiden Naben 09 reichen, der die Öffnungen 19 aufweisende Abschnitt kann entfallen.
Der Sensor 05 ist mittels eines Halters 22, z. B. Stößels 22, an einer gestellfesten Halterung 23, z. B. Traverse 23, angeordnet. Sind quer zur Transportrichtung T mehrere voneinander beabstandete Sensoren 05 vorgesehen, so sind diese beispielsweise an der gemeinsamen Traverse 23 angeordnet. In vorteilhafter Ausführung ist der Sensor 05 bzw. der den Sensor 05 tragende Halter 22 quer zur Transportrichtung T an der Traverse 23 positionier- bzw. justierbar. Es können vorteilhaft Stellantriebe vorgesehen sein, welche beispielsweise, insbesondere wenn fernbetätigbar, bei Produktionsbeginn durch eine Steuerung auf die zu bedruckende Bahnbreite, das Druckbild und/oder die zu erfassende Markierung bzw. – im Fall eines die Bahnkante erfassenden Systems – die zu erwartende Bahnkante eingestellt werden. Zwischen Halter 22 und Traverse 23 ist dann eine geeignete, nicht dargestellte Lagerung, z. B. Spindeltrieb, Gewindegang, Gleitlager mit Stellmittel etc., vorgesehen.
Der Halter 22 bzw. der Sensor 05 kann in Weiterbildung bzgl. der gestellfesten Traverse 23 in einer Richtung senkrecht zur Bahnebene im Abstand zur Bahnebene veränder- bzw. justierbar ausgeführt sein (siehe Pfeil). Vorzugsweise sind bei mehreren nebeneinander angeordneten Stützelementen 01 mit Sensoren 05 diese einzeln im Abstand zur Ebene der Bahn 02 einstellbar. Hierfür können vorteilhaft Stellantriebe, insbesondere fernbetätigbar, vorgesehen sein.
Im Gegensatz zur beschriebenen und in 4 dargestellten Ausführung, können der Sensor 05 und das Stützelement 01 auch an einer gemeinsamen Traverse 16 oder 23 angeordnet sein, wobei hierbei die Bahn 02 für eines der beiden Elemente umgriffen werden muss. Die Sensor 05 und zugeordnetes Stützelement 01 können dann z. B. relativ zueinander quer zur Transportrichtung T justierbar ausgeführt und zusätzlich ggf. gemeinsam gegenüber der Traverse 16 oder 23 quer zur Transportrichtung T bewegbar sein.
Für die mit Träger 07 ausgeführten Beispiele weist das poröse Material 06 außerhalb der Durchführung 08 eine Schichtdicke auf, die kleiner als 1 mm ist. Besonders vorteilhaft ist eine Schichtdicke zwischen 0,05 mm und 0,3 mm. Ein Anteil an offener Fläche im Bereich der wirksamen Außenfläche des porösen Materials 06, hier mit Öffnungsgrad bezeichnet, liegt zwischen 3% und 30%, bevorzugt zwischen 10% und 25%. Um eine gleichmäßige Luftverteilung zu erzielen, ist es außerdem wünschenswert, dass die Dicke der Schicht 06 wenigstens dem Abstand benachbarter Öffnungen des Trägers 07 entspricht.
Der Träger 07 kann seinerseits ebenfalls aus porösem Material, jedoch mit einer besseren Luftdurchlässigkeit – z. B. einer größere Porengröße – als der des mikroporösen Materials 06 der Schicht 06 ausgeführt sein. In diesem Fall werden die Öffnungen des Trägers 07 durch offene Poren im Bereich der Oberfläche, und die Durchführungen 08 durch die sich über die Porösität im Inneren zufällig ausgebildeten Kanäle gebildet. Der Träger 07 kann aber auch aus einem beliebigen, den Hohlraum 04 insgesamt umschließenden, mit Durchführungen 08 versehenem Flachmaterial bzw. geformtem Material gebildet sein. Auch Kombinationen dieser Alternativen kommen in Betracht.
In nicht dargestellter Weiterbildung kann der die Schicht 06 tragende Träger 07, die Wand 12 oder das als Vollkörper ausgeführte Material 06 (je nach Ausgestaltung nach 1 bis 4) als vom Tragkörper 09 lösbarer Einsatz ausgebildet sein. Dies ist von Vorteil bzgl. einer Reinigung oder aber eines Austauschs von Einsätzen verschiedenartiger Porositäten bzw. Mikroperforationen um eine Anpassung an unterschiedliche Materialien (Masse und/oder Oberflächenstruktur) vornehmen zu können.
Die lösbare Verbindung kann durch die Ränder des Einsatzes aufnehmende Nuten im Tragkörper 09 realisiert sein. Zusätzlich oder statt dessen kann jedoch auch eine Verbindung durch Verschrauben oder durch Verspannen erfolgen.
Für die Ausführung der Mikroöffnungen 03 als Öffnungen 03 von Bohrungen 11 ist z. B. ein Überdruck in der Kammer 04 von 0,5 bis 2,0 bar, insbesondere von 0,5 bis 1,0 bar von Vorteil. Eine u.a. den Strömungswiderstand beeinflussende Wandstärke der die Mikrobohrungen 11 beinhaltenden Wand 12 kann für alle betreffenden Beispiele bei 0,2 bis 3,0 mm, vorteilhaft bei 0,2 bis 1,5 mm, insbesondere von 0,3 bis 0,8 mm, liegen.
Die Bohrungen können 11 zylindrisch, trichterförmig oder aber mit anderer spezieller Formgebung (z. B. in Form einer Lavaldüse) ausgeführt sein.
Die Mikroperforation, d. h. die Herstellung der Bohrungen 11, erfolgt vorzugsweise durch Bohren mittels beschleunigter Teilchen (z. B. Flüssigkeit wie beispielsweise Wasserstrahl, Ionen oder Elementarteilchen) oder mittels elektromagnetischer Strahlung hoher Energiedichte (z. B. Licht mittels Laserstrahl). Insbesondere vorteilhaft ist die Herstellung mittels Elektronenstrahl.
Die der Bahn 02 zugewandte Seite der die Bohrungen 11 aufweisenden Wand 12, z. B. eine aus Edelstahl gebildete Wand 12, weist in bevorzugter Ausführung eine schmutz- und/oder farbabweisende Veredelung auf. Sie weist eine nicht dargestellte, die Öffnungen 03 bzw. Bohrungen 11 nicht bedeckende Beschichtung – z. B. Nickel oder vorteilhaft Chrom – auf, welche z. B. zusätzlich bearbeitet ist – z. B. mit Mikrorippen oder einen Lotusblüteneffekt bewirkend strukturiert oder aber vorzugsweise hochglanzpoliert.
5 zeigt einen schematischen Schnitt durch drei von der Bahn 02 nacheinander durchlaufene Druckeinheiten 24. Diese können z. B. Druckwerke 24 für Schön- und Widerdruck, insbesondere Offsetdruckwerke 24 für den Schön- und Widerdruck, dreizylindrische Offsetdruckwerke 24, als Direkt- oder Flexodruckwerk, Druckwerk für den Hochdruck oder Tiefdruck oder aber voneinander verschieden ausgeführte Druckwerke 24 sein.
Zumindest hinter dem letzten der Bahn 02 zugeordneten Druckwerk 24 weist die Druckmaschine auf dem weiteren Transportweg der Bahn 02 eine zuvor beschriebene Vorrichtung zum berührungslosen Abtasten mit Sensor 05 und Stützelement 01 auf. Von Vorteil ist es, wenn diese Vorrichtung möglichst nah hinter dem letzten Druckwerk 24, d. h. zwischen dem letzten Druckwerk 24 und vor einer nicht dargestellten weiteren Bearbeitungsstufe (z. B. einem Trockner, einer Schneideinrichtung oder einem Wendedeck), insbesondere noch vor einem dem Druckwerk 24 nachfolgendem Zugelement 26, z. B. einer Zuggruppe 26 angeordnet ist.
In einer anderen Ausführung weist die Druckmaschine hinter jedem der im Mehrfarbendruck durchlaufenen Druckwerke eine derartige Vorrichtung auf.
Sind Abstände zwischen zwei aufeinander folgender Druckwerke klein, z. B. kleiner 1 m, und andere Abstände größer, z. B. größer 1 m, so ist in einer dritten Ausführung der Druckmaschine lediglich im Bahnweg mit dem großen Abstand und hinter dem letzten Druckwerk eine derartige Vorrichtung vorgesehen. Letztgenanntes ist beispielsweise vorteilhaft bei vier durch zwei H-Druckeinheiten gebildeten Doppeldruckstellen, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten, sowie zwischen dem dritten und dem vierten Druckwerk 24 jeweils ein kleiner Abstand, und zwischen dem zweiten und dem dritten Druckwerk 24 ein großer Abstand vorliegt.

01: Widerlager, Stützelement, Rollenscheibe
02: Bahn, Materialbahn, Bedruckstoffbahn, Papierbahn
03: Öffnung, Mikroöffnung
04: Hohlraum, Kammer, Druckkammer
05: Sensor, Messkopf, Kamera, CCD-Kamera
06: mikroporöses Material, Sintermaterial, Beschichtung, Schicht, mikroporös
07: Träger
08: Durchführung, Durchgangsöffnung
09: Tragkörper, Fuß, Nabe
10: Fläche
11: Bohrung, Mikrobohrung
12: Wand, Kammerwand
13: Zuführung
14: Halter, Stößel
15
16: Halterung, Traverse
17: Lagerung
18: Achse
19: Austrittsöffnung
20
21: Drehdurchführung
22: Halter, Stößel
23: Halterung, Traverse
24: Druckeinheit, Druckwerk, Offsetdruckwerk
25
26: Zugelement, Zuggruppe
T: Transportrichtung

Claims

Vorrichtungen zum berührungslosen Abtasten einer Bahn (02) mit zumindest einem auf einer ersten Seite der Bahn (02) angeordneten Sensor (05) und einer Fläche (10) zum Führen der Bahn (02), welche auf einer der Bahn (02) zugewandten Seite Mikroöffnungen (03) für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikroöffnungen (03) aufweisende Fläche (10) als Fläche eines Stützelementes (01) ausgebildet ist, welches auf einer zweiten Seite der Bahn (02) derart angeordnet ist dass Stützelement (01) und Sensor (05) einander gegenüberliegen, dass die der Bahn (02) zugewandte Fläche (10) zumindest geringfügig von der Bahn (02) umschlungen ist, dass die Mikroöffnungen (03) als offene Poren eines vom Fluid durchströmten porösen Materials (06) ausgeführt sind, und dass das mikroporöse Material (06) als Schicht (06) auf einem lasttragenden, aber zumindest bereichsweise fluiddurchlässigen Träger (07) ausgebildet ist.
Vorrichtungen zum berührungslosen Abtasten einer Bahn (02) mit zumindest einem auf einer ersten Seite der Bahn (02) angeordneten Sensor (05) und einer Fläche (10) zum Führen der Bahn (02), welche auf einer der Bahn (02) zugewandten Seite Mikroöffnungen (03) für den Austritt eines unter Druck stehenden Fluids aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mikroöffnungen (03) aufweisende Fläche (10) als Fläche eines Stützelementes (01) ausgebildet ist, welches auf einer zweiten Seite der Bahn (02) derart angeordnet dass Stützelement (01) und Sensor (05) einander gegenüberliegen, dass die der Bahn (02) zugewandte Fläche (10) zumindest geringfügig von der Bahn (02) umschlungen ist, dass die Mikroöffnungen (03) als nach außen gerichtete Öffnungen (03) von Mikrobohrungen (11) in einer das Stützelement (01) nach außen hin begrenzenden Wand (12) ausgeführt sind, und dass ein Durchmesser der Öffnungen (03) kleiner oder gleich 300 μm ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (01) im wesentlichen berührungslos mit der Bahn (02) zusammen wirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikroöffnungen (03) einen Durchmesser kleiner 500 μm aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (10) zumindest in einem für das Zusammenwirken mit der Bahn (02) vorgesehenen Bereich im wesentlichen gewölbt, insbesondere konvex ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (10) zumindest in einem für das Zusammenwirken mit der Bahn (02) vorgesehenen Bereich im wesentlichen chalottenförmig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (10) zumindest in einem für das Zusammenwirken mit der Bahn (02) vorgesehenen Bereich im wesentlichen halbschalenförmig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Porengröße des fluiddurchlässigen porösen Materials (06) von 5 bis 50 μm, insbesondere 10 bis 30 μm, liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (06) als offenporiges Sintermaterial (06), insbesondere als Sintermetall, ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (07) auf seiner der Schicht (06) zugewandten Seite mindestens eine mit der Schicht (06) verbundene Tragfläche sowie eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen (08) für die Zufuhr des Fluids in die Schicht (06) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (06) im Bereich der Tragfläche eine Dicke kleiner als 1 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,3 mm, aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (07) auf seiner mit der Schicht (06) zusammenwirkenden Breite und Länge jeweils eine Vielzahl, insbesondere nicht zusammenhängender, Durchführungen (08) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (07) als ein einen Hohlraum (04) umschließender Hohlprofilkörper ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Schicht (06) tragende Wand des Trägers (07) zumindest in einem für das Zusammenwirken mit der Bahn (02) vorgesehenen Bereich im wesentlichen gewölbt, insbesondere konvex ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Schicht (06) tragende Wand des Trägers (07) zumindest in einem für das Zusammenwirken mit der Bahn (02) vorgesehenen Bereich im wesentlichen chalottenförmig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke des Trägers (07) oder zumindest der die Schicht (06) tragenden Wand größer als 1 mm, insbesondere größer 1,5 mm, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Öffnungsgrad auf der nach außen gerichteten Oberfläche des porösen Materials (06) zwischen 3% und 30%, bevorzugt zwischen 10% und 25%, liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Öffnungen (03) zwischen 60 und 150 μm, ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandstärke der Wand (12) bei 0,2 bis 3,0 mm liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lochdichte, d. h. eine Anzahl von Öffnungen (03) pro Flächeneinheit, für die mit den Mikroöffnungen (03) versehene Fläche mindestens 0,20/mm², insbesondere 0,28/mm² beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 1–20 Normkubikmeter Luft pro Stunde auf einem Quadratmeter der die Mikroöffnungen (03) aufweisenden Mantelfläche austreten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 2–15, insbesondere 3–7, Normkubikmeter Luft pro Stunde auf einen Quadratmeter der die Mikroöffnungen (03) aufweisenden Mantelfläche austreten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (06) von Innen mit mindestens 1 bar Überdruck beaufschlagt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Material (06) von Innen mit mehr als 4 bar, insbesondere mit 5 bis 7 bar, Überdruck mit dem Fluid beaufschlagt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung zur Zuführung (13) des Fluids zum Stützelement (01) einen Innenquerschnitt kleiner 100 mm², insbesondere zwischen 10 und 60 mm², aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Druck stehende Fluid als Druckluft ausgeführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (01) in einer Richtung senkrecht zur Bahnebene ortsveränderbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement (01) in einer Richtung quer zur Transportrichtung (T) der Bahn (02) ortsveränderbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (05) in einer Richtung senkrecht zur Bahnebene ortsveränderbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (05) in einer Richtung quer zur Transportrichtung (T) der Bahn (02) ortsveränderbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest hinter einem letzten von mehreren der Bahn (02) zugeordneten Druckwerken (24) einer Druckmaschine die Vorrichtung mit Sensor (05) und Stützelement (01) im Bahnweg angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass hinter jedem der Bahn (02) zugeordneten Druckwerk (24) einer Druckmaschine die Vorrichtung mit Sensor (05) und Stützelement (01) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Druckmaschine mit zwei aufeinander folgender Druckwerken (24) kleinen Abstands und zwei aufeinander folgenden Druckwerken (24) größeren Abstands lediglich im Bahnweg dessen mit dem größeren Abstand und nach dem letzten Druckwerk (24) die Vorrichtung mit Sensor (05) und Stützelement (01) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich hinter einem letzten von mehreren der Bahn (02) zugeordneten Druckwerken (24) einer Druckmaschine die Vorrichtung mit Sensor (05) und Stützelement (01) im Bahnweg angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zwischen dem letzten Druckwerk (24) und einem ersten nachfolgenden Zugelement (26) im Bahnweg angeordnet ist.