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Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines mit einem Kreislauf koppelbaren, ersten Vorratsbehälters für eine erste drucktechnische Flüssigkeit.
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Drucktechnische Flüssigkeiten werden zum Bedrucken oder Beschichten von Bedruckstoffen in Druckmaschinen verwendet. Beispielsweise werden Bogen oder Bahnen aus Papier, Karton oder Folie mit Druckfarben, Lacken oder Klebstoffen bedruckt oder beschichtet.
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Dabei ist die Kenntnis der verbrauchten Menge der drucktechnischen Flüssigkeit für die Produktionsplanung und -steuerung in Druckereien von Bedeutung.
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In
DE 10 2007 044 216 A1 ist ein Messverfahren zum Messen des Verbrauchs einer drucktechnischen Flüssigkeit beschrieben, bei dem der Verbrauch aus einer Differenz zwischen Förderleistungen zweier Pumpen bestimmt wird.
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In
DE 10 2005 058 768 B4 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Druckmaschine beschrieben, bei dem die einem Lackgebinde entnommene und einem sogenannten Vorratsbehälter zugeführte Lackmenge erfasst und ausgewertet wird, um ein entleertes Lackgebinde durch ein neues zu ersetzen.
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Auf dem Markt werden Lackgebinde mit unterschiedlichen Behälterformen angeboten, wodurch die Bestimmung des im Lackgebinde befindlichen Flüssigkeitsvolumens erschwert wird. Dieses Volumen würde sich theoretisch als Produkt aus der Querschnittsfläche des Gebindebehälters und einer gemessenen Füllstandshöhe des Lacks in dem Behälter ergeben. In der Praxis ist die Querschnittsfläche aufgrund der hohen Anzahl von Behältertypen jedoch oft unbekannt und muss erst manuell bestimmt und in die Steuerung eingeben werden, was aufwändig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein unaufwändigeres Verfahren zur Bestimmung eines Vorratsbehälters für eine drucktechnische Flüssigkeit anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur automatisierten Bestimmung eines mit einem Kreislauf koppelbaren, ersten Vorratsbehälters für eine erste drucktechnische Flüssigkeit anhand einer Querschnittsfläche A des ersten Vorratsbehälters, welche dabei nach einer Formel berechnet wird, die als Terme eine bekannte Querschnittsfläche AWaste eines mit dem Kreislauf koppelbaren Abfallbehälters und eine aus dem Einpumpen der drucktechnischen Flüssigkeit in den Kreislauf resultierende und sensorisch gemessene Höhenabnahme Δh des Flüssigkeitsspiegels im ersten Vorratsbehälter aufweist.
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Ein Vorteil ist, dass keine manuelle Eingabe und Pflege von Daten in einer Gebindedatenbank erforderlich sind. Außerdem werden Fehleingaben des Bedieners bei einem Lackwechsel vermieden, die sonst bei einer manuellen Auswahl eines Gebindes am Steuerungsrechner verursacht werden könnten. Die Füllmenge eines Lackgebindes kann ohne genaue Kenntnis von dessen Geometrie und ohne zusätzliche Eingaben des Bedieners durch die Maschinensteuerung berechnet werden. Das Flüssigkeitsvolumen im Kreislauf (Schlauchvolumen, Kammervolumen, Wannenvolumen etc.) muss dazu nicht bekannt sein.
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Ein besonderer Vorteil ist, dass zur Durchführung des Verfahrens nur Vorgänge genutzt werden, die bei einem Wechsel der drucktechnischen Flüssigkeit, z. B. Lackwechsel, ohnehin erforderlich sind; somit wird die Rüstzeit minimiert.
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Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens lautet die Formel A = AWaste × (ΔhWasteA + ΔhWasteE) / Δh und sind dabei weitere Terme der Formel eine aus einem Abpumpen einer Reinigungs- oder Spülflüssigkeit aus dem Kreislauf in den Abfallbehälter resultierende und sensorisch gemessene Höhenzunahme ΔhWasteA des Flüssigkeitsspiegels in dem Abfallbehälter und eine aus dem Einpumpen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit in den Kreislauf resultierende und sensorisch gemessene Höhenzunahme ΔhWasteE des Flüssigkeitsspiegels in dem Abfallbehälter.
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Bei einer anderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens lautet die Formel A = (ΔhWasteE × AWaste + ΔhOldA × AOld) / Δh und sind dabei weitere Terme der Formel eine bekannte Querschnittsfläche AOld eines mit dem Kreislauf koppelbaren, zweiten Vorratsbehälters für eine zweite drucktechnische Flüssigkeit, eine aus dem Einpumpen der zweiten drucktechnischen Flüssigkeit in den Kreislauf resultierende und sensorisch gemessene Höhenzunahme ΔhOlaA des Flüssigkeitsspiegels in dem zweiten Vorratsbehälter und eine aus dem Einpumpen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit in den Kreislauf resultierende und sensorisch gemessene Höhenzunahme ΔhWasteE des Flüssigkeitsspiegels in dem Abfallbehälter.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der zugehörigen Zeichnung, worin zeigen:
- 1-5 ein erstes Ausführungsbeispiel mit Zwischenreinigung beim Flüssigkeitswechsel und
- 6-10 ein zweites Ausführungsbeispiel ohne Zwischenreinigung beim Flüssigkeitswechsel.
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In der Zeichnung ist ein Kreislauf 1 für drucktechnische Flüssigkeiten im Schema dargestellt. Zu drucktechnischen Flüssigkeiten zählen z. B. Farben, Lacke und Klebstoffe. Der Kreislauf 1 umfasst einen Verbraucher 2, der in der Druckmaschine angeordnet ist. Der Verbraucher 2 ist zum Beispiel eine Kammerrakel, die mit einer Rasterwalze zusammenarbeitet. Außerdem umfasst der Kreislauf 1 ein Leitungssystem mit integrierten Pumpen und Schaltventile. Zum Leitungssystem gehören ein Vor- oder Zulauf 3 und ein Rücklauf 4. Im Druckbetrieb wird drucktechnische Flüssigkeit über den Zulauf 3 zum Verbraucher 2 hin und über den Rücklauf 4 wieder zurück in einen Vorratsbehälter gepumpt. Mit dem Kreislauf 1 sind ein erster Vorratsbehälter 5, zweiter Vorratsbehälter 6 und Abfallbehälter 7 koppelbar. Der erste Vorratsbehälter 5 und der zweite Vorratsbehälter 6 können z. B. Lackgebinde sein. Die Behälter 5-7 haben vorzugsweise eine entlang ihrer Mittelachse konstante Querschnittsfläche, die in einer horizontalen Ebene liegt. Beispielsweise haben sie eine im Wesentlichen zylindrische oder prismatische Behälterform. Der Abfallbehälter 7 dient zur Aufnahme von Resten drucktechnischer Flüssigkeiten und von verschmutztem Reinigungsmittel und Spülwasser. Es sind Sensoren vorhanden, welche in den Behältern 5-7 Füllstandshöhen messen, aus denen Höhenabnahmen Δh in dem ersten Vorratsbehälter 5 und ΔhOld in dem zweiten Vorratsbehälter 6 und Höhenzunahmen ΔhWasteA, ΔhWasteE in dem Abfallbehälter 7 berechnet werden. Die Sensoren sind mit einer Steuerung verbunden, die ein Bestandteil der Druckmaschine oder mit dieser verbunden ist.
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In dem ersten Vorratsbehälter 5 befindet sich eine erste drucktechnische Flüssigkeit, z. B. ein erster Lack, und in dem zweiten Vorratsbehälter 6 eine zweite drucktechnische Flüssigkeit, z. B. ein zweiter Lack. Wenn zwischen zwei Druckaufträgen ein Wechsel der drucktechnischen Flüssigkeit erforderlich ist, wird der zweite Vorratsbehälter 6 vom Kreislauf 1 abgekoppelt und der erste Vorratsbehälter 5 daran angekoppelt. Das An- und Abkoppeln kann durch eine Betätigung der Schaltventile bewirkt werden, wodurch sich die Strömungswege im Leitungssystem ändern. Es kann aber auch durch eine Platzierung des ersten Vorratsbehälters 5 an die Stelle, wo vorher der zweite Vorratsbehälter 6 stand, bewirkt werden.
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Bei der in 1-5 gezeigten Variante vertragen sich die erste und zweite drucktechnische Flüssigkeit miteinander chemisch nicht, sodass bei dem Wechsel eine Zwischenreinigung des Kreislaufs 1 erforderlich ist.
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1 zeigt einen Programmablaufplan mit Schritten 11-17 bei einem Wechsel der zum Drucken eingesetzten Flüssigkeit. Im Schritt 11 wird die beim vorhergehenden Druckauftrag verwendete zweite drucktechnische Flüssigkeit aus dem Kreislauf 1 abgepumpt. Im Schritt 12 wird im Kreislauf 1 Reinigungsmittel umgewälzt, das im Schritt 13 abgepumpt wird. Darauf folgt im Schritt 14 ein Spülen des Kreislaufs 1 mit Frischwasser, welches im Schritt 15 aus dem Kreislauf 1 abgepumpt wird. Es ist auch möglich, dass das Spülen mit Frischwasser entfällt. Nach der Reinigung kann noch eine Restmenge des Reinigungsmittels oder Frischwassers im Kreislauf 1 vorhanden sein. Deshalb wird beim im Schritt 16 erfolgenden Einpumpen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit zunächst ein kleiner Teil von dieser zusammen mit der Restmenge des Reinigungsmittels oder Frischwassers aus dem Rücklauf 4 in den Abfallbehälter 7 geleitet. Dadurch wird verhindert, dass die erste drucktechnische Flüssigkeit im ersten Vorratsbehälter 5 beim Umwälzen im Druckbetrieb durch besagte Restmenge verunreinigt wird. Im Schritt 17 wird aus dem ersten Vorratsbehälter 5 die erste drucktechnische Flüssigkeit in den Kreislauf 1 eingepumpt, wobei nunmehr für den Druckbetrieb sowohl der Zulauf 3 als auch der Rücklauf 4 mit dem ersten Vorratsbehälter 5 gekoppelt ist.
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2 zeigt, dass nach dem Schritt 14 der Kreislauf 1 mit der Reinigungs- oder Spülflüssigkeit komplett befüllt ist.
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3 zeigt, dass durch das im Schritt 15 erfolgende Abpumpen der Reinigungs- oder Spülflüssigkeit in den Abfallbehälter 7 darin der Flüssigkeitsspiegel um die Höhenzunahme ΔhWasteA steigt, welche sensorisch gemessen wird. Da die Querschnittsfläche AWaste des Abfallbehälters 7 bekannt ist, kann das in den Abfallbehälter 7 abgepumpte Volumen der Reinigungs- oder Spülflüssigkeit als Produkt ΔhWasteA × AWaste berechnet werden. Das nach dem Abpumpen im Kreislauf 1 verbliebene Restvolumen Vrest ergibt sich aus der Subtraktion des abgepumpten Volumens der Reinigungs- oder Spülflüssigkeit vom Gesamtvolumen Vloop des Kreislaufs 1: Vrest = Vloop - ΔhWasteA × AWaste
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4 liegt zugrunde, dass zwischen den Schritten 15 und 16 der Zulauf 3 des Kreislaufs 1 mit dem ersten Vorratsbehälter 5 gekoppelt worden ist. Eine Querschnittsfläche A des ersten Vorratsbehälters 5 ist unbekannt und wird im Folgenden durch den Rechner der Steuerung automatisiert bestimmt.
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5 zeigt, dass infolge des im Schritt 16 erfolgenden Einpumpens der ersten drucktechnischen Flüssigkeit aus dem ersten Vorratsbehälter 5 in den Kreislauf 1 das Flüssigkeitsvolumen im ersten Vorratsbehälter 5 um die Volumendifferenz ΔV abnimmt und der Flüssigkeitsspiegel in dem ersten Vorratsbehälter 5 um die Höhenabnahme Δh sinkt. Dabei werden die Höhe des Flüssigkeitsspiegels vor dem Einpumpen und die Höhe des Flüssigkeitsspiegels nach dem Einpumpen sensorisch erfasst und aus der Differenz zwischen diesen beiden Höhen durch den Rechner die Höhenabnahme Δh berechnet. Das Einpumpen erfolgt, bis von der ersten drucktechnischen Flüssigkeit ein geringes Volumen (Sicherheitsvolumen) aus dem Kreislauf 1 in den Abfallbehälter 7 übergeströmt ist, sodass der Kreislauf 1 mit Sicherheit vollständig mit der ersten drucktechnischen Flüssigkeit gefüllt ist. Beim Einpumpen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit in den Kreislauf 1 wird insgesamt das Volumen ΔVWaste in den Abfallbehälter 7 befördert. Einen Anteil des Volumens ΔVWaste bildet das Restvolumen Vrest - hier der Reinigungs- oder Spülflüssigkeit - aus dem Kreislauf 1. Den anderen Anteil bildet besagtes Sicherheitsvolumen. Das in den Abfallbehälter 7 geförderte Volumen ΔVWaste bewirkt eine Höhenzunahme ΔhWasteE des Füllstandes im Abfallbehälter 7, die sensorisch erfasst wird.
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Die im Rechner programmierte Formel zum Berechnen der Querschnittsfläche A des ersten Vorratsbehälters 5 und zur dementsprechenden Steuerung der Vorrichtung lässt sich wie folgt herleiten:
Zwischen den Schritten 16 und 17 wird der Rücklauf 4 vom Abfallbehälter 7 abgekoppelt und mit dem ersten Vorratsbehälter 5 gekoppelt, z. B. durch eine Änderung der Strömungswege im Leitungssystem des Kreislaufs 1, die durch ein dementsprechendes Umschalten der Ventile bewirkt wird.
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Beim Druckbetrieb gemäß Schritt 17 ist nunmehr in vorteilhafter Weise eine automatisierte Verbrauchsmessung möglich, wobei sich das verbrauchte Volumen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit als Produkt aus der berechneten Querschnittsfläche A und der zum jeweiligen Zeitpunkt sensorisch erfassten Höhendifferenz des Flüssigkeitsspiegels im ersten Vorratsbehälter 5 ergibt. Die im ersten Vorratsbehälter 5 vorhandene und automatisiert berechnete Füllmenge der ersten drucktechnischen Flüssigkeit kann dem Bediener auf einer Anzeige als Volumen oder, bei bekannter Dichte der ersten drucktechnischen Flüssigkeit, als Füllgewicht angezeigt werden.
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Bei der in den 6-10 gezeigten Variante sind die erste und zweite drucktechnische Flüssigkeit miteinander chemisch kompatibel, sodass bei dem Wechsel der zum Drucken verwendeten Flüssigkeit keine Zwischenreinigung des Kreislaufs 1 erforderlich ist.
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6 zeigt einen Programmablaufplan mit Schritten 21-23 bei einem Wechsel der zum Drucken eingesetzten Flüssigkeit. Im Schritt 21 wird die beim vorhergehenden Druckauftrag verwendete, zweite drucktechnische Flüssigkeit aus dem Kreislauf 1 in den zweiten Vorratsbehälter 6 abgepumpt. Zwischen den Schritten 21 und 22 werden der Zulauf 3 und der Rücklauf 4 jeweils vom zweiten Vorratsbehälter 6 abgekoppelt, wobei der Zulauf 3 an den ersten Vorratsbehälter 5 angekoppelt und der Rücklauf 4 an den Abfallbehälter 7 angekoppelt wird. Im Schritt 22 wird die beim nachfolgenden Druckauftrag verwendete, erste drucktechnische Flüssigkeit in den Kreislauf 1 eingepumpt. Zwischen den Schritten 22 und 23 wird der Rücklauf 4 des Kreislaufs 1 vom Abfallbehälter 7 abgekoppelt und an den ersten Vorratsbehälter 5 angekoppelt.
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7 zeigt, dass vor dem Schritt 21 das Gesamtvolumen Vloop des Kreislaufs 1 mit der zweiten drucktechnischen Flüssigkeit komplett befüllt ist.
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8 zeigt, dass im Schritt 21 durch das Abpumpen oder Zurückpumpen der zweiten drucktechnischen Flüssigkeit aus dem Kreislauf 1 in den zweiten Vorratsbehälter 6 darin eine Höhenzunahme Δh
OlaA des Flüssigkeitsspiegels bewirkt wird. Nach dem Abpumpen befindet sich im Kreislauf 1 unvermeidlich das Restvolumen V
rest, hier der zweiten drucktechnischen Flüssigkeit. Unter Kenntnis der Querschnittsfläche A
Old des zweiten Vorratsbehälters 6 ergibt sich:
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9 zeigt die Situation vor dem im Schritt 22 erfolgenden Einpumpen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit aus dem ersten Vorratsbehälter 5 in den Kreislauf 1. Der Kreislauf 1 ist über den Zulauf 3 mit dem ersten Vorratsbehälter 5 und über den Rücklauf 4 mit dem Abfallbehälter 7 strömungstechnisch verbunden.
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10 zeigt, dass das Flüssigkeitsvolumen im ersten Vorratsbehälter 5 um die Volumendifferenz ΔV abnimmt und der Flüssigkeitsspiegel in dem ersten Vorratsbehälter 5 um die Höhenabnahme Δh sinkt. Das Einpumpen erfolgt, bis von der ersten drucktechnischen Flüssigkeit ein geringes Volumen (Sicherheitsvolumen) aus dem Kreislauf 1 in den Abfallbehälter 7 übergeströmt ist, sodass der Kreislauf 1 mit Sicherheit vollständig mit der ersten drucktechnischen Flüssigkeit gefüllt ist. Beim Einpumpen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit in den Kreislauf 1 wird insgesamt das Volumen ΔVWaste in den Abfallbehälter 7 befördert. Einen Anteil des Volumens ΔVWaste bildet das Restvolumen Vrest - hier der zweiten drucktechnischen Flüssigkeit - aus dem Kreislauf 1. Den anderen Anteil bildet besagtes Sicherheitsvolumen. Das in den Abfallbehälter 7 geförderte Volumen ΔVWaste bewirkt eine Höhenzunahme ΔhWasteE des Füllstandes im Abfallbehälter 7, die sensorisch erfasst wird.
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Die im Rechner programmierte Formel zum Berechnen der Querschnittsfläche A des ersten Vorratsbehälters 5 und zur dementsprechenden Steuerung der Vorrichtung lässt sich wie folgt herleiten:
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Beim Druckbetrieb gemäß Schritt 23 ist nunmehr in vorteilhafter Weise eine automatisierte Verbrauchsmessung möglich, wobei sich das verbrauchte Volumen der ersten drucktechnischen Flüssigkeit als Produkt aus der berechneten Querschnittsfläche A und der zum jeweiligen Zeitpunkt sensorisch erfassten Höhendifferenz des Flüssigkeitsspiegels im ersten Vorratsbehälter 5 ergibt. Die im ersten Vorratsbehälter 5 vorhandene und automatisiert berechnete Füllmenge der ersten drucktechnischen Flüssigkeit kann auch hier dem Bediener auf einer Anzeige als Volumen oder, bei bekannter Dichte der ersten drucktechnischen Flüssigkeit, als Füllgewicht angezeigt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kreislauf
- 2
- Verbraucher
- 3
- Zulauf
- 4
- Rücklauf
- 5
- Vorratsbehälter
- 6
- Vorratsbehälter
- 7
- Abfallbehälter
- 8-10
- .\.
- 11-17
- Schritt
- 18-20
- .\.
- 21-23
- Schritt
- A
- Querschnittsfläche
- AOld
- Querschnittsfläche
- AWaste
- Querschnittsfläche
- Δh
- Höhenabnahme
- ΔhOldA
- Höhenzunahme
- ΔhWasteA
- Höhenzunahme
- ΔhWasteE
- Höhenzunahme
- Vloop
- Volumen
- Vrest
- Volumen
- ΔVWaste
- Volumen