-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Kraft zwischen zwei an Laufflächen abrollenden zylindrischen Körpern einer Druckmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Beim Drucken mit einer Offsetdruckmaschine sind zur Farbübertragung je Druckwerk ein Formzylinder und ein Übertragungszylinder bzw. der Übertragungszylinder und der Druckzylinder aneinander angestellt. Die Druckfarbe wird im Spalt zwischen dem Übertragungszylinder und dem Druckzylinder übertragen. Um eine hohe Druckqualität zu sichern, muss die Pressung zwischen den Zylindern konstant gehalten werden. Um die Pressung konstant zu halten, ist es bekannt, an den Formzylinder und den Übertragungszylindern Schmitzringe vorzusehen, die gehärtete Laufflächen besitzen und seitlich an den Zylindern angeordnet sind. Mittels der Schmitzringe werden die Zylinder auf einen vorgegebenen Abstand gehalten, so dass sich zwischen den Zylindern eine gewünschte Presskraft einstellt.
-
Bei einem Antrieb für Zylinder einer Druckmaschine nach der
DE 199 27 555 A1 wird die Normalkraft zwischen Schmitzringen abhängig von der Leistung oder eines Momentes eines Motors verändert, der einen den Schmitzring tragenden Zylinder antreibt. Die Einstellung der Normalkraft anhand von Leistungsmessungen bzw. Drehmomentenmessungen ist ungenau, weil ein Teil des Drehmoments über die Zylinderballen übertragen wird.
-
Aus der
DE 100 04 480 A1 ist eine Einrichtung zum Einstellen einer Vorspannung zweier Zylinder bekannt, die eine Messanordnung mit zwei parallelen Messwalzen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Die Messwalzen werden in den Spalt zwischen den Zylindern eingebracht. Der Abstand der Messwalzen ist ein Maß für die Kraft, mit der die Schmitzringe aneinander gepresst sind. Die Messanordnung wird an einem Modell einer Schmitzringpaarung kalibriert.
-
Eine Einrichtung zur Kontrolle des Abhebens von Laufringen, eines Druckzylinders ist in der
DE 1289060 beschrieben. In den Laufflächen der Laufringe sind isoliert elektrische Leiter eingebettet. Solange die Laufringe aufeinander abrollen, ist ein Stromkreis geschlossen, der u. a. aus den Leitern gebildet ist.
-
In der
DE 29 29 605 C2 ist eine Vorrichtung zum Messen des Anstelldrucks zwischen zwei Schmitzringen beschrieben, bei der mit einem Exzenter ein Zylinder von einem anderen abgehoben wird. Die zum Abheben benötigte Kraft wird mit einem Drehmomentenschlüssel erfasst. Das Drehmoment ist ein Maß für die Pressung zwischen den Schmitzringen. Das Drehmoment wird dann abgelesen, wenn eine zwischen die Schmitzringe eingeklemmte Folie freikommt. In einer Variante wird beim Anstellen von Schmitzringen auf einer Folie ein Abdruck erzeugt, dessen Breite entsprechend den Normalkräften zwischen den Schmitzringen ausgebildet ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, die Genauigkeit der Messung einer Presskraft zwischen zwei Schmitzringen zu verbessern.
-
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Gemäß der Erfindung ist zum Messen der Kraft zwischen zwei Laufflächen zylindrischer Körper einer Druckmaschine an mindestens einem der Körper radial unterhalb seiner Lauffläche ein auf elastische Verformung des Körpers ansprechender Detektor vorgesehen.
-
Gemäß einer ersten Variante der Erfindung ist ein Wegsensor, insbesondere ein piezoelektrischer Wegsensor, in einer Bohrung des Körpers angeordnet. Die Bohrung liegt parallel zur Rotationsachse des Körpers in der Umgebung der Kontaktzone der Körper. Der piezoelektrische Wegsensor kann vorteilhaft zwei Piezoelemente aufweisen, deren Wirkungsrichtungen senkrecht zur Rotationsachse des Körpers liegen. Die einander zugewandten Pluspole der Piezoelemente können an einer gemeinsamen Kontaktplatte liegen, wobei an den voneinander abgewandten Minuspolen Druckstücke angeordnet sind, die an der Bohrungswand anliegen.
-
Bei einer zweiten Variante der Erfindung ist in einer Bohrung eines der Körper ein Kraftsensor angeordnet, dessen Wirkungsrichtung senkrecht zur Rotationsachse des Körpers liegt. Der Kraftsensor ist vorteilhaft zwischen zwei Druckstücken angeordnet, die an der Bohrungswand anliegen. Ein Druckstück kann einen stellbaren Anschlag bilden, der gegen den Kraftsensor anliegt.
-
Eine dritte Variante der Erfindung betrifft eine Dehnungsmessstreifen an einer Seitenwand eines der Körper. Der Messstreifen liegt in der Umgebung der Kontaktzone der Körper, wobei die Wirkungsrichtung senkrecht zur Rotationsachse des Körpers liegt.
-
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert werden.
-
Es zeigen:
-
1: eine Druckformzylinder und einen Übertragungszylinder in Seitenwänden einer Offsetdruckmaschine,
-
2: einen Wegsensor in einer Bohrung eines Schmitzringes,
-
3: eine perspektivische Darstellung des Wegsensors nach 2 mit Blattfederzentrierung,
-
4: einen piezoelektrischen Kraftsensor in einer Bohrung eines Schmitzringes,
-
5: eine Kraftmessdose und Toleranzausgleichschrauben in einer Bohrung eines Schmitzringes,
-
6: einen Dehnungsmessstreifen an einer Seite eines Schmitzringes, und
-
7: ein Diagramm mit dem Verlauf eines Ausgangssignals eines Dehnmessstreifens abhängig vom Drehwinkel eines Schmitzringes.
-
1 zeigt einen Druckformzylinder 1 und einen Übertragungszylinder 2, deren Zapfen 3–6 in Seitenwänden 7, 8 gelagert sind. Die Rotationsachsen 9, 10 der Zylinder 1, 2 liegen parallel. Auf den Zylindern 1, 2 sind eine Druckform 11 und ein elastischer Aufzug 12 aufgezogen. Die Zylinder 1, 2 besitzen seitlich Schmitzringe 13–16, die im Druckbetrieb aufeinander abrollen. Der Abstand a zwischen den Achsen 9, 10 ist im Druckbetrieb so gewählt, dass die Schmitzringe 13–16 mit einer vorgegebenen Pressung aufeinander abrollen. Durch Verschieben der Achse 10 relativ zur Achse 9 ist der Abstand a und damit die Pressung einstellbar. Auf den Zapfen 3, 5 sitzen drehfest Zahnräder 17, 18, die miteinander und mit weiteren Zahnrädern 19, 20 eines Zahnräderzuges in Eingriff stehen. Der Zapfen 6 ist mit der Antriebswelle 21 eines Getriebes 22 verbunden, dessen Eingangswelle 23 mit einem Motor 24 gekoppelt ist. Der Motor 24 steht mit einer Steuereinrichtung 25 in Verbindung. Mittels der Steuereinrichtung 25, dem Motor 24, dem Getriebe 22 und der Zahnräder 18, 17 ist es möglich, den Übertragungszylinder 2 bzw. den zugeordneten Druckformzylinder 1 in einem definierten Drehwinkelbereich a langsam zu verdrehen.
-
Die Pressung bzw. die Kraft F zwischen den Laufflächen der Schmitzringe 13–16 wird vor dem Drucken mit gleichartigen, die Verformung des Schmitzrings 15, 16 erfassenden Detektoren 26, 27 eingestellt. Die Detektoren 26, 27 sind mit der Steuereinrichtung 25 verbunden.
-
Die 2 und 3 zeigen eine erste Variante für den Aufbau eines Verformungsdetektors 26, der in einer Bohrung 28 des Schmitzrings 15 sitzt. Die Schmitzringe 13, 15 liegen mit einer bestimmten Kraft F entlang einer Kontaktlinie 29 aneinander. Zwischen der Bohrung 28 und der Kontaktlinie 29 liegt ein schmaler Steg 30 der Dicke s. Durch die Wirkung der Kräfte F verformen sich die Schmitzringe im elastischen Bereich. Die Verformung des Schmitzrings 15 in radialer Richtung 31 und senkrecht zur Achse 10 wird mit einem kapazitiven Wegsensor 32 erfasst. Der Sensor 32 ist auf einem Träger 33 befestigt. Mittels zweier Blattfedern 34, 35 wird eine spielfreie Halterung des Sensors 32 in der Bohrung 28 erreicht. Die Wirkungsrichtung des Sensors 32 liegt, wie die Richtungen der Kräfte F, in radialer Richtung 31. Der Sensor 32 erfasst den Abstand a einer kapazitiven Sensorplatte 36 von der Wand der Bohrung 28. Der Detektor 27 ist analog dem Detektor 26 aufgebaut.
-
Vor einem Einstellen einer gewünschten Presskraft F zwischen den Schmitzringen 13–16 wird ein Bezugsmesswert des Sensors 32 ermittelt und gespeichert. Anschließend werden die Schmitzringe 13–16 bzw. die Zylinder 1, 2 mit einer Vorrichtung aufeinander zugestellt. Während die Schmitzringe 13–16 paarweise aufeinander gepresst werden, wird die Bohrung 28 in der Umgebung der Kontaktlinie 29 im elastischen Bereich verformt. Der Steg s ist so dimensioniert, dass die Verformung signifikant ist. Durch die Verformung ergibt sich eine Änderung Δa des Abstandes a bzw. eine Änderung des Ausgangssignals des Sensors 32 in Bezug auf den Bezugswert. In einem Kalibrierschritt wurde vorab eine Kennlinie ermittelt und in der Steuereinrichtung 25 gespeichert, die den Zusammenhang zwischen der Wegänderung Δa und der Presskraft F wiedergibt. Die Pressung zwischen den Schmitzringen 13–16 wird solange erhöht, bis die gewünschte Presskraft F eingestellt ist.
-
Wenn in der nachstehenden Beschreibung bereits eingeführte Bezugszeichen verwendet werden, dann handelt es sich um Elemente bzw. Symbole mit äquivalenter Funktion bzw. äquivalentem Sinngehalt.
-
4 zeigt eine weitere Variante für den Einsatz eines Verformungsdetektors 26 bzw. 27 in einer Bohrung 28 eines Schmitzrings 15 bzw. 16. Im Einzelnen besteht ein Detektor 26, 27 aus zwei Piezoelementen 37, 38, deren positive Pole an einer Kontaktplatte 39 liegen. An den voneinander abgewandten negativen Polen der Elemente 37, 38 liegen Druckstücke 40, 41, die in radialer Richtung 31 an der Wand der Bohrung 28 anliegen. Die Piezoelemente 37, 38 sind zwischen Isolatorplatten 42, 43 angeordnet. Die Pole der Piezoelemente 37, 38 sind mit einer Steuereinrichtung 25 verbunden.
-
Zum Messen einer gewünschten Kraft F zwischen den Schmitzringen 13, 15 werden die Piezoelemente 37, 38, die Kontaktplatte 39, die Druckstücke 40, 41 und die Isolatorplatten 42, 43 als Baugruppe in die Bohrung 28 eingebracht. Über die Pole werden die Piezoelemente 37, 38 mit einer Spannung beaufschlagt und damit in der Länge gedehnt, bis die Baugruppe in radialer Richtung 31 spielfrei in der Bohrung 28 sitzt. Anschließend wird ein Bezugswert für die Spannung an den Polen gespeichert. Wenn die Schmitzringe 13–16 auf Pressung gestellt werden, dann wird eine Verformung der Bohrung 28 über die Druckstücke 40, 41 auf die jetzt passiven Piezoelemente 37, 38 übertragen. Die Pressung zwischen den Schmitzringen 13–16 wird so weit gesteigert, bis sich die gewünschte Kraft f einstellt, d. h. bis sich an den Polen eine vorbestimmte Spannung einstellt. Der Zusammenhang zwischen Spannung und Presskraft F wird in einem vorgezogenen Kalibrierschritt bestimmt und in der Steuereinrichtung 25 gespeichert.
-
Bei einer Variante nach 5 wird zum Messen einer Kraft zwischen Schmitzringen 13, 15 eine Kraftmessdose 44 in einer Bohrung 28 des Schmitzrings 15 verwendet. Die Kraftmessdose 44 ist mit einer Steuereinrichtung 25 verbunden. Die Kraftmessdose 44 gibt ein Signal aus, welches den Betrag der auf die parallelen Krafteinleitungswände 45, 46 wirkenden Kräfte wiedergibt. Die Wände 45, 46 liegen senkrecht zur radialen Richtung 31 des Schmitzrings 15. Zwischen der Wand 45 und dem Steg 30 liegt ein Druckstück 41. Zwischen der Wand 46 und der Wand der Bohrung 28 liegen ein Gewindestift 47 und ein Druckstück 40. Der Gewindestift 47 liegt koaxial zur radialen Richtung 31 des Schmitzrings 15 und ist in ein Gewinde 48 des Druckstücks 40 eingeschraubt.
-
Vor einer Kraftmessung wird der Gewindestift 47 so weit verdreht, bis die Druckstücke 40, 41 und die Kraftmessdose 44 in radialer Richtung 31 spielfrei in der Bohrung 28 sitzen. Wenn mit einer Vorrichtung die Schmitzringe 13, 15 unter Pressung aneinander angestellt werden, dann wird der Schmitzring 15 im Bereich der Kontaktlinie 29 verformt. Die Verformung in radialer Richtung 31 wird auf die Wände 45, 46 übertragen. Die Kraftmessdose 44 gibt ein der Kraft f zwischen den Laufflächen der Schmitzringe 13, 15 entsprechendes Signal an die Steuereinrichtung 25 aus. Eine gewünschte Kraft ist erreicht, wenn das Ausgangssignal der Kraftmessdose 44 einen bestimmten Betrag erreicht hat. In einem Kalibrierschritt kann der Zusammenhang zwischen der Kraft f und dem Ausgangssignal in Form einer Kennlinie bestimmt und in der Steuereinrichtung 25 gespeichert werden.
-
6 zeigt eine weitere Variante, bei der eine Verformung eines Schmitzringes 15 im Bereich einer Kontaktlinie 29 mit einem anderen Schmitzring 13 mittels eines Dehnungsmessstreifens 49 erfasst wird. Der Dehnungsmessstreifen 49 ist auf einer Seitenfläche des Schmitzringes 15 in der Nähe seiner Lauffläche so aufgebracht, dass Materialdehnungen in radialer Richtung 31 des Schmitzrings 15 erfasst werden. Der Dehnungsmessstreifen 49 ist mit einem Verstärker 50 verbunden, dessen Ausgang mit einer Steuereinrichtung 25 in Verbindung steht.
-
Wenn die Achsen 9–10 der Zylinder 1, 2 aufeinander zu gestellt werden, dann werden die Schmitzringe 13–16 paarweise mit einer Kraft F entlang von Kontaktlinien 29 aufeinander gepresst. Entsprechend den Betrag der Kräfte F verformen sich die Schmitzringe 13–16 in der Umgebung der jeweiligen Kontaktlinie 29. Am Ausgang des Dehnungsmessstreifens 49 bzw. des Verstärkers 50 entsteht ein im Diagramm der 7 dargestelltes Signal. Wenn die Zylinder 1, 2 in Richtung der Pfeile 51 verdreht werden, dann gelangt der Dehnungsmessstreifen 49 in den Bereich der Kontaktzone 29. Die Signalhöhe h des nadelförmigen Signals 52 entspricht einer bestimmten Kraft F, mit der die Schmitzringe 13–16 paarweise aufeinander gepresst sind. In einem Kalibrierschritt kann der Zusammenhang zwischen der Kraft F und der Signalhöhe h vorab bestimmt und in Form einer Kennlinie in der Steuereinrichtung 25 gespeichert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Druckformzylinder
- 2
- Übertragungszylinder
- 3–6
- Zapfen
- 7, 8
- Seitenwand
- 9, 10
- Rotationsachse
- 11
- Druckform
- 12
- Aufzug
- 13–16
- Schmitzring
- 17–20
- Zahnrad
- 21
- Abtriebswelle
- 22
- Getriebe
- 23
- Eingangswelle
- 24
- Motor
- 25
- Steuereinrichtung
- 26, 27
- Kraftmesser
- 28
- Bohrung
- 29
- Kontaktlinie
- 30
- Steg
- 31
- Richtung
- 32
- Wegsensor
- 33
- Träger
- 34, 35
- Blattfeder
- 36
- Sensorplatte
- 37, 38
- Piezoelement
- 39
- Kontaktplatte
- 40, 41
- Druckstück
- 42, 43
- Isolatorplatte
- 44
- Kraftmessdose
- 45, 46
- Wand
- 47
- Gewindestift
- 48
- Gewinde
- 49
- Dehnmessstreifen
- 50
- Verstärker
- 51
- Pfeil
- 52
- Signal
-
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 19927555 A1 [0003]
- DE 10004480 A1 [0004]
- DE 1289060 [0005]
- DE 2929605 C2 [0006]
