DE2437709A1

DE2437709A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der dicke eines fluidfilms, sowie damit arbeitendes regelgeraet

Info

Publication number: DE2437709A1
Application number: DE2437709A
Authority: DE
Inventors: Thomas D Toth
Original assignee: Multigraphics Inc
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1975-03-06
Also published as: FR2240431A1; US3869984A; GB1471196A; CA1004500A; JPS5652241B2; BE818437A; DE2437709C2; FR2240431B1; JPS56103309A; NL7410562A; JPS5050951A

Description

DH. ING. K. WUKSTJTOKK

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sciiweiokm.stkas.sk 2 DR.K.».PKOlIMANN

Ti=I-KKOH (080) βα 20 .U »Β. INC. O. IiEHItENS

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1A/G-45 145

Beschreibung

Adreasagraph Multigraph Corporation Cleveland, Ohio, USA

betreffend

Verfahren lind Vorrichtung zur Messung der Dicke eines Fluidfilms sowie dqrnit arbeitendes Hegel gerät

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Dicke eines Pluidfilins_t sowie ein damit arbeitendes Regelgerät. Etwas genauer besieht sich die Erfindung auf die Bestimmung der Dicke von Filmen viskoser Fluide in Anlagen, in denen ein solches Fluid auf Oberflächen von V/alzen, Bändex'n oder ähnliche Oberflächen aufgebracht wird. Weiter beschäftigt sich die Erfindung mit der Regelung bzw» der Eontrolle der Dicke von Filmen solcher Fluide. '

Die Messung und Regelung der Dicke von Fluidf ilmen auf verschiedenen Oberflächen einschließlich der Dicke von Tintenfilmen auf V/alzen in Druckerpressen, Vervielf alt igung staaschinen und ähnlichem sowie der Dicke . von Filmen verschiedener polymerer Materialien auf Bändern ist überall dort wichtig, wo die Reproduzierbarkeit eines Verfahrens vom Aufrechterhalten einer vorbestimmten Filmdicke abhängen kann.

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Das Messen und Regeln der Dicke von Filmen, beispielsweise von Tinte auf Walzen in einer lithographischen Druckerpresse enthält mannigfaltige Schwierigkeiten. Beispielsweise darf die Meßanlage selbst die Dnickqualität nicht beeinflussen. Desweiteren werden die Tinteneigenschaften nicht ständig beim Herstellen kontrolliert und können sich daher im Laufe der Zeit ändern. Eine andere Schwierigkeit rührt aus der Tatsache, daß Tinten bei Verwendung für lithographisches Drucken mit Anfeuchtungslösungen vemischt werden, die verhindern, daß die Tinte auf dem Küster in Nicht-Bildflächen feot wird bzw. festklebt. Eine solche Anfauchtungslösung dringt allmählich in die Tinte ein und verändert die Eigenschaften der Tinte in unterschiedlicher Wei3e, je nach Veränderung der Musterbilder, je nach Zeit und Zufuhr der Anfeuchtungsiösung. Die Eigenschaften der Tinte in einer Maschine werden auch von der Umgebungstemperatur, der Feuchtigkeit und der entstehenden Wärme sowie durch das Verarbeiten der Tinte in der Maschine beeinflußt.

Es wurden zahlreiche Versuche gemacht, um Vorrichtungen zum Messen tmd Hegeln von Tinteneigenschaften zu schaffen. Ein relativ neuer Versuch lieferte eine Vorrichtung, die die Kohäsionsfe3tigkeit von Tinte in einer D_ruckerpresse mißt. Ein anderer Versuch ist eine Dickenmessung, die auf relativen Walzengeschwindigkeiten aufbaut, wie sie in der US-PS 167 336 beschrieben ist.

Dieee Vorrichtungen haben zwar eine gewisse begrenzte Nützlichkeit, einem Bedienungsmann für eine Druckerpresse Anhaltspunkts bezüglich der Tinteneigensohaften zu geben, sie setzen ihn aber nicht in . Kenntnis der tatsächlichen Dicke des Tintenfilms und können nicht in einfacher Weise dazu verwendet werden, die Tintenzufuhr automatisch zu regeln. Der Grund dafür ist der, daß diese herkömmlichen Vorrichtungen nicht in der Lage waren, die verschiedenen Einflüsse zahlreicher

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Variabler derart zu kompensieren, daß die Tintenfilmdicke und entsprechend die Qualität des fertigen. gedrückt en Blattes genau kontrolliert werden konnte.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kessung der Dicke eines Fluidfilras auf Walzen, Bändern oder anderen Oberflächen und ein damit arbeitendes Regelgerät zu schaffen, bei denen der.auf eine Oberfläche geschichtete Film nicht gestört wird, und die mit den Eigenachaften von Gegenständen, die in Maschinen mit solchen beschichteten Oberflächen hergestellt werden, in reproduzierbarer Koiielation stehen.

Gelöst wird diese Aufgabe ,erfindungsgeniäß dadurch, daß die Beziehung zwischen zwei auf Scherung ansprechenden Kräften benutzt wird, die unabhängig voneinander mittels einep wirtschaftlich arbeitenden und kompakten Gerätes meßbar sind, Uta· die Dicke von Fluidfilmen zu bestimmen. Eine der gemessenen Kräfte ist zur Filmdicke direkt proportional, die andere ist dazu umgekehrt proportional. Indem irgendeine von verschiedenen Beziehungen zwischen diesen beiden Kräften benutzt v/ird, kann ein resultierender Wert abgeleitet werden, der von von der Filmdicke verschiedenen EinfluSgrößen im v/esentliehen unabhängig ist.

Die Verwendung geeigneter Wandler ermöglicht die Erzeugung von jeweils einer' dieser beiden Kräfte entsprechenden Signaion, die miteinander vereinigt werden können, um ein resultierendes Signal zu ergeben, das zum automatischen Regeln des Betriebs eines Gerätes verwendet werden kann, in dem die Filmdicke geregelt werden soll. ;

Die Dicke von Fluidfilmen auf Masohinenoberflächen kann angezeigt werden.

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Eine Eigenschaft, mit der die Filmdicke in reproduzierbarer Beziehung steht, ist beispielsweise die optische Dichte gedruckter Bilder in einer lithographischen Presse.

Das Regelgerät für Druckmaschinen kann automatisch arbeiten, so daß die Intensität eines gedruckten Bildes durch Einstellen der Zufuhr von Tinte zur Maschine automatisch regelbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematiceher Zeichnungen beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

einer Pig* 1 eine perspektivische Ansicht / Vorrichtung,

Pig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung, die an einem herkömmlichen lithographischen Offsetdrucker angebracht ist,

Pig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ,

Pig. 4 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Regelanlage.

Die Erfindung wird anhand ihrer Verwendung in einem lithographischen Drucker beispielsweise erläutert.

Gemäß Fig. 1 ist eine Vibrationswalze 10 zwischen abstützenden Seitenplatten 11 drehbar angebracht und in Berührung mit einer Tastwalze 12, die zwischen Halteblöcken 13 drehbar angebracht ist, die wiederum von Verbindungsstangen 14, von denen nur eine dargestellt ist, starr gehalten werden. Waagrecht angebrachte, elastische Stützträger 15 sind an den Halteblöcken 13 und einer Strebe 16 befestigt. Die Stützträger 15 halten die Tastwalze 12 in einer etwa waagrechten Lage, ermöglichen aber kleine Bewegungen in der senkrechten Ebene. In ähnlicher Weise sind an einer Strebe 16 und einer Strebe 18 senkrecht angeordnete Stützträger

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"befestigt. Diese Stützträger 17 halten die Tastwalze 12 ebenfalls in einer etwa waagrechten Lage, ermöglichen aber kleine Bewegungen in der waagrechten Ebene. '

Beide Sätze Stüfzträger 15 und 17 sind in einer Richtung relativ dünn, in den anderen beiden Richtungen aber relativ dick. Diese Stützträger bestehen vorzugsweise aus einem relativ steifen, aber elastischen Material, wie beispielsweise Federstahl oder Messing. Die Tastwalze 12 kann daher durch Vörbiegen der Stützträger 17 in der waagrecht en Ebene und durch Verbiegen der Stützträger 15 in der senkrechten Ebene etwae bewegt werden; die von den Stützträgern 15 und 17 bei deren .Verbiegen ausgeübten Kräfte versiichen aber die Tastwalze 12 in ihre normale Lage zurückzubringen.

Um zu verhindern, daß die Tastwalze 12 sich von der Vibrationswalze 10 wegdreht, sind die Stützträger 15 und 17 kardanisch in einem Halterahmen 19, der schwenkbar in Seitenplatten 11 ist, und einem Bügel 20 aufgehängt, der schwenkbar im Halterahmen 19 gehalten ist. Mittels dieser Anordnung wird eine etwa parallele Berührung zwischen der Tatwalze 20 und der Vibrationswalze 10 aufrechterhalten, auch wenn die Tastwalze 12 kleine waagrechte und senkrechte Bewegungen macht. Auf diese Weise wird die Berührungsfläche Lm Walzenspalt zwischen der Tastwalze 12 und der Vibrationswalze 10 sowie die Kraft, die zum Aufrechterhalten der Berührung im Walzenspalt notwendig ist, durch die Schwerkraft etwa konstant gehalten.

An wenigstens einem jedes der Stützträger 15 und 17 ist ein Wandler angebracht, um die Wirkung einer Verschiebung der Tastwalze 12 gegenüber der waagrechten oder senkrechten Lage, in der sie normalerweise gehalten ist, anzuzeigen. In Fig, 1 sind die Wandler als Dehnungsmeßzellen 21 dargestellt; es kann auch jedwelche andere Wandlerart verwendet werden. Leitungen 22 von den Dehnungsmeßzellen 21 sind an später zu beschreibende Sighalver-

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arbeitungsschaltungen angeschlossen. Z 4 J / /UiJ

In Pig. 2 ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wie sie in einer verallgemeinerten, herkömmlichen Tintenbahn für eine lithographische Druckerpresse angebracht ist. Die Tinte ist in einem Tintenzufuhrbehälter 30 enthalten. Gegen eine Zufuhrwalze 32 wird mittels Einstellachraube 33 ein Zumeßflügel 31 gepreßt. Von den Einstellschrauben i3t nur eine dargestellt; die Einstellschrauben sind in einer Reihe längs einer Seite des Zumeßflügels 31 verteilt, so daß sie eine"manuelle Einstellung der Tintendicke ermöglichen, die den Erfordernissen des gedruckten Bildes entspricht, In verschiedenen Anwendungen kann die Zufuhrwalze 32 entweder kontinuierlich oder während eines einstellbaren Bruchteils einer druckenden Umdrehung gedreht werden, wobei das letztere üblicher ist. Das Ergebnis ist, daß sich auf der Zufuhrwalze 32 eine v/o hlbestimmte Tintenschicht befindet, die sich am Zumeßflügel 31 vorbeidrückt. Eine Ductorvialze 34 wird von einem Drehantrieb der Maschine nicht direkt angetrieben, sondern dreht sich nur dann um ihre Achse, wenn sie die Zufuhrwalze 32 oder eine Aufnehmerv/alze 35 berührt, die normalerweise direkt vom Drehantrieb der Maschine gedreht wird. Die Ductorwalze 34 dreht sich um ihre Achse, wenn sie infolge einer hin- und hergehenden Bewegung von zu ihr gehörenden Traghebeln 36 in eine geeignete Lage gebracht wird. Wenn die Traghebel 36 die Buctorwalse 34 In Berührung mit der Zufuhrwalze 32 bringen, dreht sich die Düctcrwalze 34 und nimmt von der Zufuhrwalze 32 Tinte auf. Wenn die Traghebel die Ductorwalse 34 in Berührung mit der Aufnehmervalze 35 bringen, dreht sich die Ductorwalze 34 und lagert Tinte auf der Aufnehmerwalze 35 ab.

Nachfolgende Walzen in der Tintenbahn, wie eine Vibrationswalze 37, bearbeiten die Tinte dahingehend, daß sie sie durchkneten und durchwalken und sie gleichmäßig über die verschiedenen Walzen ausbreiten, so daß die Tinte, wenn sie sich von einer

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Formwalze 38 auf eine Musterwalze 39 überträgt, in einer gleichmäßig dicken Schicht überträgt und.die richtigen Theologischen Eigenschaften hat. Es wurde gefunden, daß die optische Dichte bzw. die Intensität der gedruckten Erzeugnisse streng von der Dicke des Tintenfilms auf der Formwalze 38 abhängt, die proportional zur Filmdicke der Tinte an jeder anderen Stelle in der Tintenbahn ist. Je nach Anwendung kann" die Dicke des Tintenfilms irgendwo in der Tintenbahn durchgeführt werden. * -

Fig. 2 zeigt die bevorzugte Anordnung der Vibrationswalze "IC, der Tastwalze 12 und der zugehörigen mechanischen und elektronischen Ausrüstung. Die Vibrationswalze 10 wird mittels herkömmlicher Verfahren, wie beispielsweise eines inneren oder äußeren Nockiens axial hin- und herbewegt. Ihre Drehbewegung wird vorzugsweise durch Reibberührung mit anderen..Walzen- in der Tintenbahn, wie beispielsweise einer Walze 40, hervorgerufen* Im Betrieb weisen sowohl die Vibrationswalze 10 und die Tastwalze 12 einen Tintenfilm auf, der eine dynamische Probe der sich längs der Tintenbahn bewegenden Tinte darstellt. Wenn sich die Eigenschäften der Tinte in der Bahn ändern, ändern sich die dynamischen Proben auf der Vibrationewalze 10 und der Tastwalze 12 entsprechend. ' '

Gemäß Fig. 3 wird die Tintenschicht im Walzenspalt zwischen der Vibrationswalze 10 und der Tastwalze 12 zerteilt bzw. zerrissen, wenn sich die Vibrationswalze 10 dreht. Die entstehende Kraft wirkt auf die Achse der Tastwalze 12 längs der durch die Pfeile 50 bezeichneten Richtungen. Diese Kraft, die Zerreißscherkraft, wird durch die Kohäsion der Tinte hervorgebracht. Wenn sich die Kohäsion der Tinte erhöht, erhöht sich die Zerreißscherkraft, vorausgesetzt, daß die Maschinengeschwindigkeit und die Länge des Walzenspaltes konstant sind. Ein wesentliches Element der Erfindung liegt darin, daß diese Zerreißscherkraft gefühlt, gemessen und dann verwendet wird.

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Wenn sich die Vibrationswalze 10 dreht, wird sie mittels einer nicht dargestellten Nockenanordnung auch in axial hin- und hergehende Bewegung, wie durch die Pfeile 51 dargestellt, versetzt. Die Hin-r und Herbewegung der Vibrationswalze 10 führt dazu, daß der Tintenfilm zwischen der Vibrationswalze 10 und der Tastwalze 12 einer Scherung unterworfen wird, wodurch eine Kraft entsteht, die Gleitscherkrait genannt wird und auf die Achse der Tastwalze 12 längs der durch die Pfeile 51 bezeichneten Richtungen wirkt. Die Gleitscherkraft erhöht sich, wenn sich die Viskosität der Tinte erhöht. Ein zweites, wichtiges Element der Erfindung liegt im FUhl'en, Messen und Verwenden dieser Gleitscherkraft. "

Um das Befeuchten der V Ib rat ions walze 10 und der Tastwalze durch die im Druckverfahren verwendete Tinte zu fördern, weisen die Oberflächen der Vibraticnswalze 10 und der Tastwalze 12 vorzugsweise eine Beschichtung aus Polyamid, Polyurethan oder einem ähnlichen, leicht benetzbaren Material auf.

Die Oberflächen der Vibrationswalze 10 und der Tastwalze 12 müssen weiter einigermaßen konzentrisch zu den zugehörigen Drehachsen sein.

J \

Weil sich die Dicke der Tinte auf den Walzen zwischen etwa —3 —2

5 x 10 und 2 χ 10 mm ändert und die reproduzierbare Genauigkeit etwa ViO des nominellen Wertes betragen muß, müßten die Walzen mit einer Genauigkeit von etwa + 1,25 x 10~^ mm geschliffen werden, um die Dicke des Tintenfilms direkt zu messen. Eine solch hohe Genauigkeit ist nur schv/ierig zu erreichen, so daß eine direkte Messung der Tintendicke in der Praxis undurchführbar ist.

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Ein anderes Problem, das "bei direkter Messung der Dicke des Tintenfilmsauftritt, rührt daraus, daß die Tinte gerne Papierteilchen und Schmutz aufnimmt, wodurch sie klumpig wird. Dies führt zu einer unterschiedlichen Filmdicke. Eine direkte Messung der Tintendicke beruht dann nicht nur auf der Dicke des Tintenfilmes selbst, sondern auch auf der Dicke von unerwünschten Verunreinigungen. Signale, die infolge solcher Kessungen erzeugt werden, würden ein unzulässiges Rauschen aufweisen, wodurch sie als Anzeige der Tintenfilmdicke unbrauchbar wären.

. Um die Nachteile e'iner direkten Messung der Tintenfilmdicke auszuschalten, wird folgende Tatsache vorteilhaft benutzt: Während die Zerreißscherkraft und die GIeitscherkraft von einer Mehrzahl von Einflußgrö'ßen abhängig sind, können zwischen diesen beiden Kräften Beziehungen hergeleitet werden, in denen die meisten dieser Einflußgrößen herausgefallen sind und eine Resultierende entsteht, deren Wert im wesentlichen nur von der i'ilm— dicke abhängt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist es zum Erhalten einer solchen Resultierenden wichtig, daß die Zerreißscherkraft und die GIeitscherkraft unabhängig voneinander gemessen werden.

Es ist daher wichtig, daß Kräfte aufgrund einer tangentialen Bewegung der Tastwalze 12 gegenüber der Vibrationswalze 10, die ein Maß für die Zerreißscherkraft sind, nur Verbiegungen der waagrecht angeordneten Stützträger'15 hervorrufen, während Kräfte, die durch axiale Verschiebung der Tastwalze 12 gegenüber der' Vibrationswalze 10 erzeugt werden, die ein Maß für dieGleitscherkraft sind, nur Verbiegungen der senkrecht angebrachtai Stützträger 17 hervorrufen. Das heißt, die Verbiegung der Stützträger 15 hat in erster Annäherung keinen Einfluß auf die Verbiegung der Stützträger 17 und die Verbiegung der Stützträger 17 hat in erster Annäherung keinen Einfluß auf die Verbiegung der Stützträger 15.

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Die Zerreißscherkraft T, gemessen als Sie senkrechte Ver biegung der Stützträger 15, ergibt sich nach Berechnung in folgender, die hauptsächlichen, die Kraft bestimmenden Größen enthaltenden Formel:

km V 1 t =7

T =

wobei ν die Oberflächengeschwindigkeit der Vibrationswalze 10, 1 die Länge des Walrenspaltes zwischen der Tastwalze 12 und der Vibrations walz e 10, t die Filmdicke, ⁹I die Viskosität des Fluids, dessen .Filmdicke zu bestimmen ist, d der wirksame Durchmesser des Äquivalents zur Tastwalze 12 und Vibrationswalze 10 und km eine Proportionalitätskonstante ist.

Ähnlich ergibt sich die GIeitscherkraft A, gemessen als die waagrechte Verbiegung der Stützträger 17 in folgender Formel:

wobei ν die axiale Geschwindigkeit der Vibrationswalze 10, a die Fläche des Walzenspaltes zwischen der Tastwalze 12 und der Vibrationswalze 10, ^ die Viskosität des Fluides, dessen Filmdicke zu bestimmen ist, t die Filmdicke und k. eine Proportionalitätskonstante ist. ·

Weil a, 1 und d Apparatekonstanten und weil der Nockenmechanismus, der die Vibrationswalze 10 axial antreibt, eine axiale Geschwindigkeit hervorruft, die zur Oberflächengeschwindigkeit bei gegebenem Walzendurchmesser d proportional ist, erhält man durch Teilen/der Zerrei.'3scherkraft T durch die Gleitscherkraft A die folgende Gleichung:

T/A = k_Ht²

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wobei k_D eine neue Proportionalitätskonstante ist. ti.

Wenn die Verbiegung der Stützträger 15 aufgenommen und mittels eines geeigneten Wandlere in ein zu dieser .Verbiegung proportionales Signal umgesetzt wird, und wenn die Verbiegung der Stützträger 17 in ähnlicher Weise aufgenommen und mittels eines geeigneten V/andlers in ein zu dieser Verbiegung proportionales Signal umgesetzt wird, kann ein resultierendes'Signal erzeugt werden, das proportional zum Quadrat der Filmdicke ist. Umgekehrt ergibt eine Teilung der Gleitscherkraft A durch die Zerreißscherkraft T einen resultierenden Wert, der proportional zum Reziproken des Quadrates der Filmdicke ist.

Die oben definierten Beziehungen können auch anders als durch gegenseitiges Teilen nützlich angewandt werden. Beispielsweise können, indem geeignete Proportionalitätskonstanten verwendet werden, um das der Zerreißscherkraft entsprechende Signal gleich dem der Gleitscherkraft entsprechenden Signal zu machen, ein Subtraktionsschema verwendet werden. Indem die beiden Größen miteinander multipliziert werden, hebt sich die Filmdicke heraus und es wird ein resultierendes Signal erhalten, das die Theologischen Eigenschaften des Fluidfilms darstellt. Jede dieser Techniken kann verwendet werden, um,ein Signal zu erzeugen, das zur Steuerung des Betriebs der Maschine nützlich ist, bei der eine Regelung der Filmdicke, wie im folgenden beschrieben, erstrebt wird.

In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer bevorzugten Schaltung dargestellt. Diese Schaltung liefert ein Ausgangssignal, das den Wert von A/T darstellt, das heißt, das die Gleitscherkraft geteilt durch die Zerreißscherkraft, wie oben erläutert," darstellt. Dieses Ausgangssignal ist proportional zum Reziproken des Quadrates der Filmdicke und wird weiterverarbeitet, um eine Magnetspule 60 zu pulsen, die die Bewegung der Ductorwalze 34 beispielsweise steuert.

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Die Zerreißscherkraft wird mittels herkömmlicher Dehnungsmeßzellen 21 aufgenommen, deren Widerstand proportional zu ihrer Dehnung ist. Die Widerstände der Dehnungsmeßzellen für die Zerreiß scherkraft sind mit R und R dargestellt, wobei jeder

sp-j spg

von ihnen mit Erde und einer geeigneten Gleichspannung +V_ß über Lastwiderstände R_x und R₁. verbunden ist. Die Widerstände

¹L₁ ¹L₂

R und R sind weiter an die Eingänge eines herkömmlichen SP₁ SP₂ - .

Operationsverstärkers A₁ über Eingangswiderstände R₁- und R₁- an-

¹ I₁ I₂

geschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers A.. ist proportional zur Zerreißscherkraft T₁ wie sie von den Dehnungsmeßzellen 21 aufgenommen wird. Ein insgesamt mit 61 bezeichnetes Tiefpaßfilter iot an den Ausgang des VerstärXere A₁ angeschlossen, um jeglichen Wechselstrom aufgrund von Rauschen oder ähnlichem auszuschalten. Dieses Signal wird vorzugsweise als Senner einer Dividierschaltung 62 zugeführt, die eine handeiserhältliehe, integrierte Schaltung sein kann.

Die Dehnungsmeßzelle für die Gleit schei-kraft enthält einen veränderlichen Widerstand R_OT , der zwischen JErde und +V über

öJj S

einen Lastwideratand R_T angeschlossen ist. Der Wert von R^._T

■Li-z Uli

ändert sich zeitabhängig und liefert ein Signal, das einer Rechteckwelle ähnelt. Dieses Signal wird über einen Wechselstrorakopplungskondensator 63 einem Operationsverstärker A₀ zugeführt. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers Ap enthalt näherungsweise eine Reohteokswelle, deren Amplitude proportional zur Gleitscherkraft A ist. Dieses Signal wird der Dividiersehaltung 62, vorzugsweise als Zähler, zugeführt, wo es durch das der Zerreißscherkraft entsprechende Signal geteilt wird.

Der Ausgang der Dividierschaltung 62 ist gleich dem Quotienten au3 Gleitscherkraft und Zerreißscherkraft und wird über ein insgesamt mit 64 bezeichnetes Hochpaßfilter einem Operationsverstärker A^ zugeführt, der derart geschaltet ist, daß

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er einen insgesamt mit 65 "bezeichneten Vollwellengleiohrichter darstellt. Ein insgesamt mit 66 bezeichnetes Tiefpaßfilter entfernt jegliche Vechselstromkomponenten aua dem Ausgangssignal des Gleichrichters 65, so daß ein Filmdickensignal entsteht, das proportional zum Reziproken des Quadrates der Filmdicke ist. Erforderlichenfalls kann dieses Signal für eine Anzeige mittels eines Meßgerätes mit hoher Impedanz, eines BlattSchreibers oder einer anderen Vorrichtung verwendet werden.

Anstelle der Bebmingsmeßzellen könnten auch andere elektrische Mittel verwendet werden. Die Verbiegungen aufgrund der Zerreißscherkraft und Gleitscherkraft könnten auch mit Potentiometern geringer Reibung, Lichtstrahlverstärkern mit phot ο ele let rischen Aufnehmern, kapazitiven Aufnehmern und ähnlichem gemessen v/erden.

Anstelle der elektrischen Schaltungen könnte auch ein Fluidsystem mit hydraulischen oder pneumatisehen Drucksignalen oder ein mechanisches System mit Kraft- oder Ge3chwindigkeitssignalen verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dieses Signal erzeugt, um die Filmdicke., wie im folgenden beschrieben, zu regeln.

Eine insgesamt mit 67 bezeichnete Gruppe von Widerständen bildet eine Subtraktionsschaltung, deren Ausgangsspannung gleich dem Unterschied zwischen dem Filmdickensignal und einer erwünschten Filmdickenspannung ist, die von einem Stellpotentiometer 68 herrührt. Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 67 wird einem geeigneten Spannungs-Frequerizvandler, der insgesamt mit 69 bezeichnet ist, zugeführt, der über einen Verstärkertransistor 70 ein Signal für die Magnetspule 60 zur Steuerung der Ductorwalze erzeugt.

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Am Eingang des Spannungs-Frequenzwandlers 69 liegt ein "Fehlen-Signal, das heißt, der Unterschied zwischen der gemessenen Filmdicke und der erwünschten Filmdicke. Das'Fehler-Signal erhöht sich auf über Null, wenn die Filmdicke die erwünschte Dicke überschreitet und erniedrigt sich auf unter Null, wann die erwünschte Filmdicke über der gemessenen Dicke liegt.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist die Duktorwalze 34 mittels der Traghebel 36 über einen geeigneten Mechanismus hin- und herschwenkbar.' Der geeignete Mechanismus wird von einem Antrieb angetrieben, der die Wälzen, Zylinder, die Papierzuführung und andere Bauteile der Maschine treibt. Die in Fig. 4 dargestellte Magnetspule 60 betätigt einen Zwischenhebel oder andere Mittel, die verhindern, daß die Traghebel 36 sich hin- und herbewegen, wenn die Magnetspule 60 nicht erregt ist. Auf diese V/eise wird dann der Tintenbahn zwischen den Pulsen des Spannungs—Frequenzwandlers 69 keine Tinte zugeführt. Menn die.Tintendicke richtig ist (das Fehler-Signal 0 ist), wird die Magnetspule 60 mit einer vorbestimmten Pulsrate beaufschlagt, die normale Tintenzufuhr bewirkt. Die durch den Spannungs-Frequenzwandler 69 bestimmte Pulsrate ändert sich genügend, damit die richtige Tintenzufuhrrate vorhanden ist. Beispielsweise würde die Ductorwalze sich relativ schnell hin- und herbewegen, wenn die Tintendicke merklich unter der erwünschten Dicke liegen würde. Andererseits würde die Pulsrate in Richtung auf 0 abnehmen, wenn die Dicke merklich größer als die erwünschte Dicke wäre. Durch Auswahl der richtigen Schaltung3parameter ist die Empfindlichkeit der Gesamtschaltung derart, daß die Schaltung schnell auf leichte Änderungen der Filmdicke anspricht, wodurch die Qualität der gedruckten Kopien innerhalb annehmbarer Toleranzen liegt.

Die in Fig. 4 dargestellte Schaltung ist lediglich ein Beispiel für eine zum Umsetzen der Signale aus den Dehnungsmeßzellen zur Steuerung der Magnetspule' für die Ductorwalze verwendbare Schaltung. Zusätzlich kann es erwünscht sein, die in Fig. 4

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dargestellte Schaltung zu verfeinern, indem Trennverstärker und zusätzliche Schaltungstauteile verwendet werden, um die Empfindlichkeit der Schaltung zur Steuerung der Magnetspule innerhalb enger Toleranzen zu erhöhen. Die Schaltung kann auch mit einer Fehlersignal-Integrierstufe ausgerüstet sein, tun Belastungsänderungen im System zu kompensieren. Desweiteren kann eineFehlersignal-Differenzierstufe vorgesehen sein, um das vorabergehende Ansprechverhalten des Regel3ystems zu verbessern und'im· Spannungs-Frequenzwandler eine höhere Verstärkung zuzulassen, ohne daß die Regelsignale unerwünscht schwingen.

Die oben beschriebene Regelung kann auch durch die Verwendung, hydraulischer oder pneumatischer Drucksignale anstelle von Spannungsänderungen aufgrund von Verändenjingen der Dehnungsmeßzellenwiderstände erreicht werden. Solche Anordnungen können vorteilhaft sein, wenn die Erfindung in Bereichen verwendet wird, wo es um das Beschichten von Bändern geht, wobei brennbare Lösungsmittel erforderlich sind, die eine Gefahr darstellten, wenn sie elektrischen Funken ausgesetzt werden.

Die Gleitscherkraft ist nicht nur durch axiale Scherung meßbar, sie könnte auch durch tangentiale Scherung gemessen werden, die von der Zerreißscherkraft durch periodisches Abbremsen der Drehung der Tastwalze 12 mittels einer elektromagnetischen Kupplung unterscheidbar ist, wobei die Tangentialkraft während gebremster Intervalle als Gleitscherkraft und während ungebremster Intervalle als Zerreißscherkraft ausgelesen würde.

In einer anderen Ausführungsform könnte die Tastwalze eine konische Walze sein, die frei um ihre Achse drehbar ist und so angeordnet ist, daß ihre Oberfläche und nicht ihre Achse parallel zur Oberfläche, die sie berührt, ist. In diesem Falle würde die Zerreißscherkraft als eine Art Drehungskraft gemessen werden, die versucht, die Achse der Tastwalze tangential mit der sich bewegenden Flüssigkeitsfilmoberfläche zu bewegen, während die

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GIeitscherkraft als ein Drehmoment gemessen würde, das versucht, die Tastwalze um eine zu ihrer freien Drehachse senkrechte Achse zu drehen.

Die Erfindung ist nicht nur für lithographische oder andere Druckmaschinen nützlich anwendbar. Beispielsweise könnte bei der Bandbeschichtung von Filmen oder Papier die gleiche Information verwendet werden. In einigen Anwendungsfällen kann es nützlich sein, die Vibrationswalze 10 durch ein sich bewegendes Band zu ersetzen, das nicht oszilliert. In einem solchen Fall kann es vorteilhaft sein, die Tastwalze und ihren Traginechanismus hin- und herzubewegen, um die erforderliche Information hinsichtlich der Gleitscherkraft abzuleiten. Eine andere Möglichkeit, die Gleitscherkraft zu messen, ist die Viskosität eines auf ein Band zu sohichtenden Materialsvor seiner Aufbringung auf das Band zu messen. Die Information hinsichtlich der Zerreißscherkraft und der Gleitscherkraft kann auf völlig verschiedenen Wegen erlangt werden und kann dann in ähnlicher Weise, wie beschrieben, verwendet werden, um die der Erfindung zugrundllegende Aufgabe zu lösen.

Ansprüche

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Claims

An spriiche

1. Verfahren zur. Messung der Dicke eines Fluidfilms, dadurch gekennzeichnet, daß Signale erzeugt werden, die zwei 3oherung3abhängige, auf den Fluidfilra wirkende Kräfte darstellen, wobei eine der'" sehe rungs abhäng ig en Kräfte direkt proportional zur Dicke des Fluidfilms und die andere der scherungsabhängigen Kräfte ungekehrt proportional zur Dicke de3 Fluidfilms ist, daß die beiden Signale miteinander vereinigt werden, um ein resultierendes Signal zu erhalten, das die Dicke des Fluidfilms . darstellt und unabhängig von anderen Einflußgrößen ist, die die seherungsabhängigen Kräfte beeinflussen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die beiden scherungsabhängigen Kräfte etwa senkrecht zueinander wirken.

.3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der scherungsabhängigen Kräfte tangential zu einer Oberfläche wirkt, auf der der Fluidfilm abgelagert ist, und die andere der scherungsabhängigen Kräfte axial relativ zu dieser Oberfläche wirkt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die beiden scherungsabhängigen Kräfte die Zerreißscherkraft und die Gleitscherkraft sind.

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ORSGSNAL INSPECTED

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Signal dadurch erhalten wird, daß da9 die eine seherungsabhängige Kraft darstellende Signal durch das die andere scherungsabhängige Kraft darstellende Signal geteilt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Signal erhalten wird, indem das die Zerreißscherkraft darstellende Signal durch das die (JIe it scherkraft darstellende Signal geteilt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Signal dadurch erhalten wird, daß das die Gleitscherkraft darstellende Signal durch das die Zerreißscherkraft darstellende Signal geteilt wird. .

Θ. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η ζ e lohnet, daß das resultierende Signal dadurch erhalten wird, daß das die Zerreißscherkraft darstellende Signal von dem die Gleitscherkraft darstellenden Signal abgezogen wird.

9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ieiden scherungsabhängigen Kräfte an der Berührungsstelle zwischen zwei Oberflächen gemessen wird, auf die der Fluidfilm aufgebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden scherungsabhängigen Kräfte gemessen wird, indem die Viskosität des Materials gemessen wird, das zur Bildung des Fluidfilms verwendet wird.

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ORiGIMAL INSPECTED

11. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 "bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel, mit denen die "beiden den scherungsabhängigen Kräften

©rzGUfict werden« ■ · ent sprechenden Signale/erste elastische Mittel aufweisen, die "bei Bewegung einer der "beiden Oberflächen nur in einer im wesentlichen eenkrechten Ebene "beweglich sind, und zweite elastische Mittel aufweist, die bei Bewegung der einen der beiden Oberflächen im wesentlichen nur in einer waagrechten Ebene beweglich sind. .

12. Vo rrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Tastwalze (12), die durch Reibberührung an einer Oberfläche, auf die der Fluidfilm aufgebracht wird, drehangetrieben ist, Mittel zum Erzeugen einer relativen axialen Bewegung zwischen der Tastwalze (.12) und der Oberfläche, erste Haltemittel (Stützträger 15) für die Tastwalze (12), die elastisch eine beschränkte tangentiale Bewegung der Tastwalze (12) gegenüber der Oberfläche zulassen und eine merkliche axiale Bewegung der Tastwalze (12) relativ zu der Oberfläche verhindern, zweite haltemittel (Stützträger 17) für.die Tastwalze (12), die elastisch eine beschränkte Bewegung der Tastwalze (12) axial zu der Oberfläche zulassen und eine merkliche Bewegung der Tastwalze (12) tangential zu der Oberfläche verhindern, erste Wandler (Dehnungsmeßzelle 21) zürn Umwandeln der tangentialen Bewegung der Tastwalze (12).in ein erstes Signal, das der tangentialen Bewegung entspricht, zweite Wandler (Dehnungsmeßzelle 21) zum Umwandeln der axialen Bewegung der Tastwalze (12) in ein zweites Signal, das der axialen Bewegung entspricht,und Mittel (Dividierschaltung 62) zum Vereinigen des ersten und zweiten Signals, um dadurch ein resultierendes Signal abzuleiten, das der Dicke des Fluidfilms entspricht.

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13· Gerät zum Hegeln der Dicke eines Fluidfilms unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch Mittel (Subtraktionsschaltung 67), die auf das resultierende Signal ansprechen, um die Zufuhr von Material, dae zur Bildung des Fluidfilms verwendet wird, auf die Oberfläche zu steuern.

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