DE102011011687B4

DE102011011687B4 - Anordnung zum Messen der Schichtdicke von Druckfarbe auf einer Farbwalze

Info

Publication number: DE102011011687B4
Application number: DE102011011687.7A
Authority: DE
Inventors: Rolf Spilger
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2031-02-19
Also published as: CN102205692A; CN102205692B; DE102011011687A1

Abstract

Anordnung zum Messen der Schichtdicke von Druckfarbe auf einer Farbwalze, mit mindestens einem im Inneren der Farbwalze (2) angeordneten Sensor (19),dadurch gekennzeichnet,dass der Sensor (19) als kapazitiver Sensor (19) mit der Farbwalze (2) umlaufend vorgesehen ist,wobei der Sensor (19) in die Mantelfläche (5) der Farbwalze (2) integriert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Schichtdicke von Druckfarbe auf einer Farbwalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Druckmaschinen werden Walzenfarbwerke eingesetzt, um eine Druckform einzufärben. Die Schichtdicke der Druckfarbe beträgt nur wenige µm - typisch 1 bis 3 µm. Mit Farbmessern und dergleichen an einer Farbkastenwalze ist es möglich, die Schichtdicke in Zonen einzustellen. Die Farbschichtdicke ergibt sich aus dem Abstand des jeweiligen Farbmessers von der Oberfläche der Farbkastenwalze. Der Abstand ist von Hand oder mit motorischen Stellmitteln veränderbar. Von der Farbkastenwalze ausgehend verringert sich durch Farbspaltung die Farbschichtdicke im Farbfluss auf die Druckform bzw. auf einen bedruckten Bogen. Zum Steuern oder Regeln der Farbgebung kann die Schichtdicke auf einem Bogen mit einem Densitometer erfasst werden. Zum Verbessern der Farbgebung und zum Überwachen der Funktion von Farbstellelementen ist es bekannt, die Farbschichtdicke direkt auf der Farbkastenwalze oder auf einer nachgeordneten Farbübertragungswalze zu messen.
Bei einer in der DE 2056046 A1 gezeigten Messanordnung wird an eine Farbwalze, an der eine Schichtdickenmessung vorgenommen werden soll, eine Farbübertragungswalze angestellt. Mit der Farbübertragungswalze steht eine durchsichtige Messwalze in Kontakt. Die sich auf der Messwalze durch Farbspaltung ergebende Schichtdicke ist proportional zur Schichtdicke der Farbwalze. In der durchsichtigen Messwalze ist eine Fotozelle gestellfest angeordnet. Entsprechend der Farbschichtdicke auf der Messwalze wird von außen in Richtung Fotozelle strahlendes Messlicht mehr oder weniger gedämpft.
Bei einer Lösung nach der DE 10236904 A1 wird die Dicke einer Lackschicht mit einem kapazitiven und einem faseroptischen Sensor bestimmt. Beide Sensoren sind als Abstandssensoren ortsfest außerhalb einer die Lackschicht tragenden Mantelfläche einer Lackwalze ausgebildet.
Es ist weiterhin aus der DE 4318445 A1 bekannt, eine Farbschichtdicke aus Laufzeitmessungen eines Ultraschallsensors zu bestimmen. Der ortsfeste Ultraschallsensor ist in der Nähe eines Zylinders oder einer Walze angeordnet.
In der DE 10145024 A1 ist eine Einrichtung zum Messen der Dicke eines Ölfilms offenbart, bei der kapazitive, induktive oder optische Sensoren als ortsfeste Abstandssensoren fungieren.
Gemäß der DE 4115026 A1 wird die Farbschichtdicke auf einer Farbkastenwalze mit zwei ortsfesten Abstandssensoren bestimmt, wobei der erste Abstandssensor nach dem Lasertriangulationsprinzip arbeitet und der zweite Abstandssensor ein induktiver Sensor ist.
Aus der Offenlegungsschrift DE 29 44 322 A1 ist ein Verfahren zur Messung der Farbdichte von in Druckmaschinen bedruckten grafischen Erzeugnissen bekannt, wobei in der Druckmaschine die Druckfarbe von einem Farbdosierkasten auf ein Farbwalzenwerk und von diesem auf die Druckplatte übertragen wird. Dabei wird in dem Farbwalzenwerk die auf dem transparenten Mantel einer Walze zonenweise aufgetragene Farbdichte mit einer Lichtquelle angestrahlt, wobei in der Walze befindliche, jeder Farbzone zugeordnete lichtoptische Sensoren mit einem Farbfilter abgedeckt werden, der die zur Farbe der Farbzone auf dem Mantel der Walze entsprechenden Komplementärfarben aufweist. Anschließend werden die von den lichtoptischen Sensoren gemessenen Helligkeits-Istwerte in einer Regeleinrichtung mit den vorgewählten Farbdichten der Farbzonen entsprechenden Helligkeits-Sollwerten verglichen und dann bei Auftreten einer Differenz zwischen den Helligkeits-Sollwerten und den Helligkeits-Istwerten über eine Steuervorrichtung die an dem Farbdosierkasten für jede Farbzone vorgesehenen Farbdichte-Einstellglieder betätigt.
Allen außerhalb einer Farbwalze oder eines Zylinders angeordneten Messanordnungen ist gemeinsam, dass ein entsprechender Bauraum zur Verfügung stehen muss und dass die Funktion durch Verschmutzen beeinträchtigt werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum Messen der Schichtdicke von Druckfarbe auf einer Farbwalze zu entwickeln, die eine hohe Messgenauigkeit ermöglicht und bei der eine Messung in mehreren Drehstellungen der Farbwalze möglich ist.
Die Aufgabe wird mit einer Anordnung gelöst, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist zum Messen der Schichtdicke von Druckfarbe auf der Mantelfläche einer Farbwalze bzw. eines sonstigen farbführenden Zylinders ein kapazitiver Sensor vorgesehen, der in die Mantelfläche integriert ist. Vorzugsweise liegen folienartige Kondensatorelemente in der Mantelfläche, d. h. die Kondensatorelemente weisen die Krümmung der Druckform tragenden Oberfläche auf. Mindestens ein Kondensatorelement ist gegen den leitenden Walzen- bzw. Zylinderkörper elektrisch isoliert angeordnet.
Der kapazitive Schichtdickensensor liegt radial unterhalb der Druckfarbe und läuft mit der Walze bzw. mit dem Zylinder um. Beim Messen an einer Farbkastenwalze ist es möglich, die Schichtdicke der Druckfarbe in Drehrichtung der Walze nach Farbdosierelementen und nach der Farbabnahme durch eine Heber- oder Filmwalze zu messen. Weiterhin ist es möglich, mit dem kapazitiven Sensor und einem Drehgeber für die Drehstellung der Walze den Pegel der Druckfarbe im Farbkasten zu ermitteln.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert werden. Es zeigen:

1: eine Farbdosiereinrichtung einer Druckmaschine mit einem kapazitiven Sensor an der Peripherie einer Farbkastenwalze,
2: eine vergrößerte Darstellung der Farbkastenwalze nach 1, und
3: den Sensor nach 1 in Draufsicht.

1 zeigt einen Farbkasten 1, in den eine Farbkastenwalze 2 eintaucht. In dem Farbkasten 1 befindet sich Druckfarbe 3 mit einem Pegel h. An der Unterseite des Farbkastens 1 sind Dosierelemente 4 angeordnet, deren Abstand zur Mantelfläche 5 der Farbkastenwalze 2 mit Getriebeelementen 6 bis 9 und Stellmotoren 10 so einstellbar ist, dass sich auf der Mantelfläche 5 ein Farbfilm mit einer gewünschten Schichtdicke s ausbildet. In Richtung der Rotationsachse 11 der Farbkastenwalze 2 sind die Dosierelemente 4 und deren Stellelemente mehrfach vorhanden, so dass die Schichtdicke s in Zonen stellbar ist. Zum Antrieb der Farbkastenwalze 2 sind ein Motor 12 und ein Drehgeber 13 vorgesehen. Die Druckfarbe wird mit einem Farbheber 14 von der Mantelfläche 5 auf eine Farbübertragungswalze 15 übertragen. Der Farbheber 14 ist um eine Achse 16 hin- und hergehend schwenkbar.
Wie näher aus 2 hervorgeht, ist der Walzenkörper 17 der Farbkastenwalze 2 hohl ausgebildet. Eine Keramikbeschichtung 18 bildet die Druckfarbe 3 tragende Mantelfläche 5. Unterhalb der Keramikbeschichtung 18 sind in einem Bogenwinkelbereich α je Farbzone kapazitive Sensoren 19 angeordnet, deren Aufbau näher aus 3 hervorgeht.
Ein Sensor 19 besteht aus zwei Kondensatorelementen 19.1, 19.2, die kammartig ineinander greifen. Die Kondensatorelemente 19.1, 19.2 bestehen aus Kupferfolie. Von den Kondensatorelementen 19.1, 19.2 führen Leitungen 20, 21 zu einer Schaltungsanordnung 23 im Inneren des Walzenkörpers 17. Die Schaltungsanordnung 23 ist über Busleitungen 24 mit einer Farbsteuerung 25 verbunden. An das Bussystem 24 sind weiterhin Farbzonenansteuermodule 26 und ein Motorsteuermodul 27 angeschlossen. Die Stellmotoren 10 sind jeweils mit einem Farbzonenansteuermodul 26 verbunden. Der Motor 12 ist mit dem Motorsteuermodul 27 verbunden. Die Signale des Drehgebers 13 geben die Drehstellung der Farbkastenwalze 2 wieder. Der Drehgeber 13 ist an die Farbsteuerung 25 angeschlossen.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, die Schichtdicken s laufend während einer Umdrehung der Farbkastenwalze 2 zu erfassen. Insbesondere werden die Schichtdicken s in Drehwinkelbereichen zwischen den Dosierelementen 4 und einer Hebereinsatzlinie 28 und nach der Hebereinsatzlinie 28 erfasst. Wenn die Sensoren 19 den Drehwinkelbereich der Farbkastenwalze 2 im Bereich des Druckfarbenvorrats im Farbkasten 1 durchfahren, dann ergibt sich an der Füllstandslinie 29 eine signifikante Signaländerung. Die Auswertung dieser Signaländerung führt zur Bestimmung des aktuellen Füllstandes h der Druckfarbe im Farbkasten 1.
Die Messung der Schichtdicken s beruht auf Kapazitätsmessungen des mit den Kondensatorelementen 19.1, 19.2 gebildeten Kondensators. Mit der Farbschichtdicke s ändert sich das die Elektrikum des Kondensators und damit dessen Kapazität. Nichtlinearitäten zwischen der Schichtdicke s und der Kapazität können durch Kalibrieren berücksichtigt werden.
Bezugszeichenliste

1: Farbkasten
2: Farbkastenwalze
3: Druckfarbe
4: Dosierelement
5: Mantelfläche
6: Getriebeelement
7: Getriebeelement
8: Getriebeelement
9: Getriebeelement
10: Stellmotor
11: Rotationsachse
12: Motor
13: Drehgeber
14: Farbheber
15: Farbübertragungswalze
16: Achse
17: Walzenkörper
18: Keramikbeschichtung
19: Sensor
20, 21: Leitung
23: Schaltungsanordnung
24: Bus
25: Farbsteuerung
26: Farbzonenansteuermodul
27: Motorsteuermodul
28: Hebereinsatzlinie
29: Füllstandslinie

Claims

Anordnung zum Messen der Schichtdicke von Druckfarbe auf einer Farbwalze, mit mindestens einem im Inneren der Farbwalze (2) angeordneten Sensor (19), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (19) als kapazitiver Sensor (19) mit der Farbwalze (2) umlaufend vorgesehen ist, wobei der Sensor (19) in die Mantelfläche (5) der Farbwalze (2) integriert ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche (5) mindestens zwei kammartig ineinandergreifende Kondensatorelemente (19.1, 19.2) liegen, die gegen den Farbwalzenkörper (17) elektrisch isoliert sind.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass über den Kondensatorelementen (19.1, 19.2) eine elektrisch isolierende Schicht (18) liegt.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Schicht (18) eine Keramikschicht (18) vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatorelemente (19.1, 19.2) mit einer Schaltungsanordnung (23) verbunden sind, die mit der Farbwalze (2) umlaufend ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Geber (13) für die Drehstellung der Farbwalze (2) und der Sensor (19) mit einer ortsfesten Steuerschaltung (25) verbunden sind.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Sensor (19) und der Steuerschaltung (25) ein Drehübertrager für Schichtdickenmesssignale (s) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sensor (19) umlaufend ein Sender und in der Steuerschaltung (25) ein Empfänger für Schichtdickenmesssignale (s) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (25) Bestandteil einer Farbdosiereinrichtung ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei in Zonen der Mantelfläche (5) unterschiedlichen Farbschichtdicken (s) jeder Zone mindestens ein Sensor (19) zugeordnet ist.