-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von kinematischen
Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, insbesondere zur Verringerung bzw. Beseitigung von
kinematischen Abwickelfehlern verursacht von Zahnrädern eines
Druckwerkantriebs, beispielsweise zum Antrieb von eine Seite einer
Materialbahn nacheinander bedruckenden und/oder eine Materialbahn
beidseitig bedruckenden Druckwerken der Rotationsdruckmaschine.
-
Durch
Wälzabweichungen
der Zahnräder
im Druckwerk einer Rotationsdruckmaschine kommt es während des
Druckvorgangs zu kinematischen Abwickelfehlern, wie etwa Passerdifferenzen,
zwischen zwei Druckeinheiten. Um diese Passerdifferenzen zu minimieren
ist ein sehr genaues Abwälzen
der miteinander in Eingriff stehenden Zahnräder untereinander nötig. Dies
verursacht durch sehr genaue Herstellverfahren für diese Zahnräder hohe
Kosten.
-
Durch
die
DE 38 43 955 C1 ist
ein Verfahren zur Korrektur von Verzahnungsfehlern in einer Zahnradpaarung
mit Hilfe einer Teilkreisverschiebung eines Zahnrades bekannt. Ein
Drehwinkelfehler des Zahnrads wird bei montierter Lagerung, z. B.
an einem Druckzylinder einer Bogendruckmaschine, erfasst und durch
radiale Verschiebung des Zahnkranzes im Bereich eines Spiels zwischen
einem Wellenzapfen und einer Bohrung zur Lagerung des Zahnrades
auf dem Wellenzapfen minimiert und durch stirnseitige Verschraubung
fixiert. Die Bohrung weist in ihrer axialen Richtung eine am gesamten
Umfang liegende Nut auf, die zum Ausgleich des Spiels mit einem
aushärtenden
Werkstoff ausgefüllt
wird.
-
Die
DE 37 26 233 A1 betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleich von Drehwinkelfehlern
an Zahnradgetrieben von Druckmaschinen. Dabei werden Drehwinkelfehler
nach Betrag und Phasenlage ermittelt und durch eine Radialverstellung
korrigiert.
-
Die
DE 32 05 240 A1 beschreibt
ein Verfahren zur hochgenauen Messung der Phasenlage zweier Impulsfolgen.
-
Die
US 3 896 377 A beschreibt
die Messung von relativen Winkellagen zweier Zylinder, wobei die Signale
von zugehörigen
Zylinderoberflächen
aufgenommen werden.
-
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Korrektur
von kinematischen Abwickelfehlern an Rotationsdruckmaschinen oder
an Komponenten von Rotationsdruckmaschinen zu schaffen.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Demnach
umfasst ein Verfahren zur Korrektur von kinematischen Abwickelfehlern
an einer Rotationsdruckmaschine bzw. an mindestens einem Druckwerk
einer Rotationsdruckmaschine, die Verfahrensschritte:
- a) Anordnen mindestens jeweils einer Maßverkörperung auf der Mantelfläche mindestens
zweier beispielsweise durch einen gemeinsamen Druckwerksantrieb
angetriebener Druckzylinder mindestens eines Druckwerks der Rotationsdruckmaschine.
Dies kann 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 erfolgen.
- b) Messtechnisches Erfassen von Wegsignalen der einzelnen Druckzylinder
durch beispielsweise mittels optischer Leseeinheiten berührungsloses Abtasten
der Maßverkörperung
bei angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern.
- c) 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.
- d) 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.
- e) Bestimmung eines Anteils der kinematischen Abwickelfehler
mit einer einem Teilkreisumfang eines Zahnrades des die Druckzylinder
antreibenden Druckwerksantriebs entsprechenden Periodenlänge bzw.
einer einer Umdrehungsdauer eines Zahnrades des die Druckzylinder
antreibenden Druckwerksantriebs entsprechenden Periodendauer.
- f) Bestimmung von Amplitude und Phasenlage einer den in Schritt
e) bestimmten Anteil der kinematischen Abwickelfehler mit der dem
Teilkreisumfang des Zahnrades entsprechenden Periodenlänge bzw.
der einer Umdrehungsdauer des Zahnrades entsprechenden Periodendauer
beschreibenden Sinusfunktion.
- g) Ermittlung von Amplitude und Phasenlage einer Exzentrizität, welche
die in Schritt f) bestimmte Sinusfunktion zumindest teilweise kompensiert, anhand
der im Schritt f) gewonnenen Angaben über Amplitude und Phasenlage
der Sinusfunktion.
- h) Korrektur, also Verringerung bzw. Beseitigung zumindest des
in Schritt e) bestimmten, dem betrachteten Zahnrad zugeordneten
langwelligen Anteils der kinematischen Abwickelfehler durch Aufbringung
der Exzentrizität
mit der in Schritt g) bestimmten Amplitude und Phasenlage auf das Zahnrad,
dessen Teilkreisumfang bzw. Umdrehungsdauer der Periodenlänge bzw.
Periodendauer des Anteils der kinematischen Abwickelfehler entspricht.
-
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
erster Grundgedanke der Erfindung ist, zur Bestimmung von kinematischen
Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine eine Messung unmittelbar
an einer oder mehreren Stellen in der 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.
-
Ein
zweiter Grundgedanke der Erfindung ist, einen einem Zahnrad des
Druckwerksantriebs zuordbaren Anteil der kinematischen Abwickelfehler
zu bestimmen, der mittels einer in Phasenlage und Amplitude definierbaren
Sinusfunktion zumindest näherungsweise
beschreibbar ist, und der mittels einer auf das Zahnrad, dem der
Anteil zuordbar ist, künstlich aufgebrachten
in Amplitude und Phasenlage bestimmbaren Exzentrizität zumindest
teilweise korrigiert werden kann.
-
Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass im Druckwerksantrieb anstelle von durch sehr genaue Herstellverfahren
unter hohen Kosten hergestellten Zahnrädern weniger hochwertige und
damit kostengünstigere Zahnräder eingesetzt
werden können,
die dann durch Aufbringung einer künstliche Exzentrizität optimiert
werden. Dies kann auf einem Prüfstand
oder innerhalb einer montierten Rotationsdruckmaschine stattfinden.
Wird das Verfahren bei montierten Teilen innerhalb einer Rotationsdruckmaschine
angewendet wird, können
auch alle anderen Rundlauffehler der beteiligten Teile, beispielsweise
von Lagern, Zylinderzapfen, Naben etc. kompensiert werden. Das Verfahren
kann zur Minimierung von Passerdifferenzen von Druckprodukt zur
Vorlage, d. h. von allen am Druckprozess beteiligten Zahnrädern, also
zur Korrektur der Drucklänge,
wie auch zur Minimierung von Passerdifferenzen von Druckwerk zu
Druckwerk, d. h. von allen am Bogentransport beteiligten Zahnrädern, also
zur Korrektur des Übergabepassers,
verwendet werden. 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 Signale 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 an jedem 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 01angeordnete
Leseeinheit 15 vorgesehen, welche die jeweilige Maßverkörperung 14 zur
messtechnischen Erfassung von Wegsignalen für die einzelnen Druckzylinder 04; 06; 05; 07 berührungslos
abtastet.
-
Wälzen zwei
Zahnräder 17; 18; 19 des Druckwerksantriebs 09 miteinander
ab, ergibt sich durch Fertigungsungenauigkeiten eine Abweichung der
tatsächlichen
Drehbewegung vom theoretischen Verlauf. Diese Abweichung führt, wenn
nur eines von zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern 17; 18; 19 Fertigungsabweichungen
aufweist im Laufe einer Umdrehung, bzw. wenn beide miteinander in Eingriff
stehende Zahnräder 17; 18; 19 Fertigungsabweichungen
aufweisen im Laufe eines der aus der Astronomie bekannten synodischen
Periode entsprechenden Drehwinkels, den die Zahnräder 17; 18; 19 zum
Wiedererreichen einer gleichen Ausgangslage benötigen, je Fertigungsfehler
zu einem zeitweiligen Vor- und Nacheilen der tatsächlichen
Drehbewegung vom theoretischen Verlauf. Der Verlauf der Abweichung
kann über
Messverfahren analoger und digitaler Art, bei denen die Differenz
beispielsweise der Drehwinkelabweichung je Zahnrad 17; 18; 19 über eine
Umdrehung dargestellt wird, in Wegabweichungen am Teilkreis dargestellt
werden.
-
Dabei
wird der langwellige Anteil der Wälzabweichung von Rundlaufgenauigkeit
und von Summenteilungsabweichung der Zahnräder 17; 18; 19 des
Druckwerksantriebs 09 bestimmt. Diese Wälzabweichungen bilden jeweils
einen Anteil der kinematischen Abwickelfehler der durch die Zahnräder 17; 18; 19 angetriebenen
Druckeinheit 01.
-
Liegt
ein sinusförmiger
Verlauf einer einem Anteil der kinematischen Abwickelfehler entsprechenden
Wälzabweichung
mit einer dem Teilkreisumfang eines Zahnrades 17; 18; 19 entsprechenden Periodenlänge bzw.
einer einer Umdrehung entsprechenden Periodendauer eines Zahnrades 17; 18; 19 des
Druckwerksantriebs 09 vor, so kann diese durch das Verfahren
korrigiert, also verringert bzw. beseitigt werden.
-
Hierzu
werden mittels mathematischer Methoden, wie etwa einer Fourier-Analyse
oder der Methode der kleinsten Fehlerquadrate der Wälzabweichung,
die Amplitude und die Phasenlage einer die Wälzabweichung eines Zahnrades 17; 18; 19 zumindest
näherungsweise
beschreibenden Sinusfunktion bestimmt.
-
Mittels
der so gewonnenen Angaben über Amplitude
und Phasenlage werden die Amplitude und die Phasenlage einer Exzentrizität ermittelt,
welche die Sinusfunktion kompensieren kann. Durch Aufbringung dieser
künstlichen
Exzentrizität
wird der langwellige Anteil der Wälzabweichung des entsprechenden
Zahnrades 17; 18; 19 optimiert, d. h.
verringert bzw. beseitigt.
-
Wichtig
ist hervorzuheben, dass es durch das Verfahren möglich ist, weniger hochwertige Zahnräder 17; 18; 19 einzusetzen
und diese durch eine künstliche
Exzentrizität
zu optimieren. Dies kann auf einem Prüfstand oder innerhalb einer
montierten Rotationsdruckmaschine stattfinden. Wird das Verfahren
bei montierten Teilen innerhalb einer Rotationsdruckmaschine angewendet
wird, können
auch alle anderen Rundlauffehler der beteiligten Teile, beispielsweise
von Lagern, Zylinderzapfen, Naben etc. kompensiert werden.
-
Das
Verfahren kann zur Minimierung von Passerdifferenzen von Druckprodukt
zur Vorlage, d. h. von allen am Druckprozess beteiligten Zahnräder, also
zur Korrektur der Drucklänge,
wie auch zur Minimierung von Passerdifferenzen von Druckwerk zu Druckwerk,
d. h. von allen am Bogentransport beteiligten Zahnrädern, also
zur Korrektur von Übergabepasser,
verwendet werden.
-
Bei
Druckmaschinen, deren Druckzylinder zwei oder mehrere Druckbilder
bzw. Druckformen am Umfang aufweisen, führen außerdem diese Drucklängendifferenzen
innerhalb einer Druckeinheit zu Dubliererscheinungen. Auch diese
können
mit dem Verfahren verringert bzw. beseitigt werden.
-
Außerdem können Übergabetrommelzahnräder mit
mehr als zwei Elementen zum Bogentransport mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Verringerung von Übergabepassfehlern
optimiert werden.
-
Detailliert
läuft ein
Verfahren zur Korrektur von kinematischen Abwickelfehlern an der
in 1 dargestellten Druckeinheit 01 einer
Rotationsdruckmaschine wie folgt ab:
In einem ersten Verfahrensschritt
a) 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 b) werden die die Maßverkörperung 14 bildenden
Maßbänder 14 bei
angetriebenen, sich drehenden Druckzylindern 04; 06; 05; 07berührungslos
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 dynamischen 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 c) 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 Verfahrensschritt d) 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.
-
In
einem fünften
Verfahrensschritt e) wird ein einem Zahnrad 17; 18; 19 zuordbarer
Anteil der kinematischen Abwickelfehler bestimmt. Dies erfolgt durch
Bestimmung eines Anteils der kinematischen Abwickelfehler mit einer
einem Teilkreisumfang eines Zahnrades 17; 18; 19 des
die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden
Druckwerksantriebs 09 entsprechenden Periodenlänge bzw.
einer einer Umdrehungsdauer eines Zahnrades 17; 18; 19 des
die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden
Druckwerksantriebs 09 entsprechenden Periodendauer.
-
In
einem sechsten Verfahrensschritt f) werden Amplitude und Phasenlage
einer den im fünften Verfahrensschritt
e) bestimmten Anteil der kinematischen Abwickelfehler mit der dem
Teilkreisumfang des Zahnrades 17; 18; 19 entsprechenden
Periodenlänge
bzw. der einer Umdrehungsdauer des Zahnrades 17; 18; 19 entsprechenden
Periodendauer beschreibenden Sinusfunktion bestimmt.
-
In
einem siebten Verfahrensschritt g) werden Amplitude und Phasenlage
einer Exzentrizität
ermittelt, welche die im sechsten Verfahrensschritt f) bestimmte
Sinusfunktion zumindest teilweise kompensiert. Die Ermittlung der
Exzentrizität
in Phasenlage und Amplitude erfolgt anhand der im sechsten Verfahrensschritt
f) gewonnenen Angaben über
Amplitude und Phasenlage der Sinusfunktion.
-
In
einem achten Verfahrensschritt h) wird eine Korrektur, also eine
Verringerung bzw. Beseitigung zumindest des im fünften Verfahrensschritt e) bestimmten,
dem betrachteten Zahnrad 17; 18; 19 zugeordneten
langwelligen Anteils der kinematischen Abwickelfehler durch Aufbringung
der Exzentrizität
mit der im siebten Verfahrensschritt g) bestimmten Amplitude und
Phasenlage auf das Zahnrad 17; 18; 19,
dessen Teilkreisumfang bzw. Umdrehungsdauer der Periodenlänge bzw.
Periodendauer des Anteils der kinematischen Abwickelfehler entspricht,
durchgeführt.
-
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,
was wiederum eine gezielte Korrektur bzw. Beseitigung der Ursache
ermöglicht.
-
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.
-
Der
die Peaks 26 verursachende Abwickelfehler in Diagramm 22 ist
ein Verzahnungsfehler.
-
Sämtliche
genannten Fehler verursachen kinematische Abwickelfehler an Rotationsdruckmaschinen
und können
mit dem vorliegenden Verfahren erkannt und korrigiert 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