DE2437709C2

DE2437709C2 - Verfahren zum Messen der Dicke eines Fluidfilms sowie Gerät zum Durchführen des Verfahrens und Anwendung des Gerätes

Info

Publication number: DE2437709C2
Application number: DE2437709A
Authority: DE
Inventors: Thomas D. Euclid Ohio Toth
Original assignee: Addressograph Multigraph Corp 44122 Cleveland Ohio; Multigraphics Inc
Current assignee: AB Dick Co
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1974-08-05
Publication date: 1982-01-21
Also published as: US3869984A; FR2240431B1; JPS56103309A; BE818437A; CA1004500A; DE2437709A1; FR2240431A1; JPS5652241B2; GB1471196A; NL7410562A; JPS5050951A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Dicke eines Fluidfilms. Die Erfindung betrifft weiter ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens sowie eine

Anwendung des Gerätes.

Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung der Dicke von Filmen viskoser Fluide an Anlagen, in denen ein solches Fluid auf Oberflächen von Walzen, Bändern 5 oder ähnlichen Oberflächen aufgebracht wird. Weiter beschäftigt sich die Erfindung mit der Regelung bzw. der Steuerung der Dicke von Filmen solcher Fluide.

Die Messung und Regelung der Dicke von Fluidfilmen auf verschiedenen Oberflächen einschließlich der

ίο Dicke von Tintenfilmen auf Walzen in Druckerpressen, Vervielfältigungsmaschinen 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.

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 Druckqualität nicht beeinflussen.

Desweiteren werden die Tinteneigenschaften nicht ständig beim Herstellen kontrolliert und können sich daher im Laufe der Zeit ändern. Eine weitere Schwierigkeit rührt aus der Tatsache, daß Tinten bei Verwendung für lithographisches Drucken mit Anfeuchtungslösungen vermischt werden, die verhindern, daß die Tinte auf dem Muster in Nicht-Bildflächen fest wird bzw. festklebt. Eine solche Anfeuchtungslösung dringt allmählich in die Tinte ein und verändert die Eigenschaften der Tinte in unterschiedlicher Weise, je nach Veränderung der Muster der Bilder, je nach Zeit und Zufuhr der Anfeuchtungslösung. 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.

Aus der DE-AS 12 46 765 ist eine Einrichtung zur Überwachung der Farbgebung an Farbwerken von Druckmaschinen bekannt. Dort werden zwei an einer mit der Farbschicht bedeckten Farbwalze anliegende Meß- bzw. Tastwalzen verwendet, die frei drehbar und unelastisch sind. Die eine der Meßwalzen dient zur Erfassung der Farbschichtdicke radial und die andere der Meßwalzen zur Erfassung der Farbzügigkeit tangential zur Farbwalze. Die zur Messung der radialen Farbschichtdicke dienende Meßwalze ist an Blattfedern gelagert, auf die Dehnungsmeßstreifen aufgeklebt sind, die bei einem Verbiegen der Blattfedern entsprechend der Dicke der auf der Farbwalze vorhandenen Farbschicht Signale abgeben, die der Dicke der Farbschicht entsprechen.

Weil sich die Dicke der Farbschicht auf den Walzen zwischen etwa 5 · 10~³ und 2 · 10~² mm ändert und die reproduzierbare Genauigkeit etwa Vio des Sollwertes betragen muß, müßten die Walzen mit einer Genauigkeit von etwa ± 1,25 · 10"³ mm geschliffen werden, um die Dicke des Färb- bzw. Tintenfilms direkt zu messen. Eine solch hohe Genauigkeit ist nur schwer zu erreichen, so daß eine direkte Messung der Tintendicke

bo in der Praxis undurchführbar ist.

Ein anderes Problem, das bei direkter Messung der Dicke des Tintenfilms auftritt, rührt daraus, daß die Tinte gerne Papierteilchen und Schmutz aufnimmt, wodurch sie klumpig wird. Dies führt zu einer

h■-> unterschiedlichen Filmdicke. Eine direkte Messung der Tintendicke beruht dann nicht nur auf der Dicke des lintenfilms selbst, sondern auch auf der Dicke von unterwünschten Verunreinigungen. Signale, die infolge

solcher Messungen erzeugt werden, würden ein unzulässiges Rauschen aufweisen, wodurch sie als Anzeige der Tintenfilmdicke unbrauchbar wären.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Gerät zu dessen Durchführung anzugeben, mit dem Schichtdicken von Fluidfilmen auf wirtschaftliche Weise mit erhöhter Genauigkeit gemessen werden können. Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, eine Anwendung des Gerätes anzugeben.

Der das Verfahren betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst

Erfindungsgemäß wird der Fluidfüm somit durch auf ihn einwirkende Kräfte belastet, aus denen zwei von Scherkräften abhängige Signale erzeugt werden, nämlich eines, welches die auf den Fluidfilm wirkende Zerreißscherkraft darstellt, und ein zweites, welches die auf den Fluidfilm wirkende Gleitscherkraft darstellt Beide Signale werden anschließend zu einem resultierenden Signal verarbeitet, das der Dicke des Fluidfilms entspricht Auf diese Weise wird ein Meßwert erhalten, der im wesentlichen unabhängig von Einflußgrößen ist, die nicht der tatsächlicher. Dicke des Films entsprechen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auch in lithographischen Druckerpressen die Farbschichtdicken so genau zu messen, daß das erhaltene Meßsignal zur Regelung der Farbzufuhr für die Druckerpresse verwendet werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt insgesamt eine indirekte Messung der Dicke des Fluidfilms, wodu-ch äußere Einflüsse, die die Eigenschaften des Fluidfilms beeinflussen, weitgehend ausgeschaltet sind. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß aus den beiden, die scherungsabhängigen Kräfte darstellenden Signale ein Signal erzeugt werden kann, das die Theologischen Eigenschaften des Fluidfilms darstellt.

Die im Anspruch 2 gekennzeichnete Verarbeitung der die scherungsabhängigen Kräfte darstellenden Signale zu dem resultierenden Signal ist besonders vorteilhaft, weil dadurch nicht apparaturbedingte Einflüsse weitgehend ausgeschaltet werden.

Die im Anspruch 3 gekennzeichnete Durchführungsform des Verfahrens ist vorteilhaft, weil beide Signale an der gleichen Berührungsstelle gewonnen werden, so daß sie mit gleichen Fehlergrößen (beispielswiese durch Klumpung der Tinte) behaftet sind, die durch die anschließende Signalverarbeitung zumindest teilweise unterdrückt werden.

Der Anspruch 4 kennzeichnet eine abgeänderte Durchführungsform des Verfahrens.

Der das Gerät betreffende Teil der Erfindungsaufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst, welcher den grundsätzlichen Aufbau eines vorteilhaften Gerätes zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet.

Der Anspruch 6 ist auf eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Gerätes gerichtet, wenn es zur Steuerung der Beschickung mit dem Material verwendet wird, das den Fluidfilm bildet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert. Es stellen dar

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines Gerätes zum Durchführen des Verfahrens,

F i g. 2 eine Seitenansicht des Gerätes, wie es an einem herkömmlichen lithographischen Offsetdrucker angebracht ist

Fig.3 eine auseinandergezogene Darstellung eines Teils des Gerätes nach F i g. 1 und

F i g. 4 ein Schaltbild einer Regeleinrichtung.
Gemäß F i g. 1 ist eine Vibrationswalze 10 zwischen abstützenden Seitenplatten 11 drehbar angebracht und in Berührung mit einer Tastwalze 12, die zwichen Halteblöcken 13 drehbar angebracht ist die wiederum von Verbindungsstangen 14, von denen nur eine

ίο dargestellt ist, starr gehalten werden. Waagerecht angebrachte, elastische Stützträger 15 sind an den Halteblöcken 13 und einer Strebe 16 befestigt Die Stützträger 15 halten die Tastwalze 12 in einer etwa waagerechten Lage, ermöglichen aber kleine Bewegungen in der senkrechten Ebene. In ähnlicher Weise sind an einer Strebe 16 und einer Strebe 18 senkrecht angeordnete Stützträger 17 befestigt Diese Stützträger 17 halten die Tastwalze 12 ebenfalls in einer etwa waagerechten Lage, ermöglichen aber kleine Bewegungen in der waagerechten Ebene.

Beide Sätze Stützträger 15 und Yl 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 Verbiegen der Stützträger 17 in der waagrechten Ebene und durch Verbiegen der Stützträger 15 in der senkrechten Ebene etwas bewegt werden; die von den Stützträgern 15 und 17 bei deren Verbiegen ausgeübten Kräfte versuchen 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

j5 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 Tastwalze 12 und der Vibrationswalze 10 aufrechterhallen, auch wenn die Tastwalze 12 kleine waagrechte und senkrechte Bewegungen macht. Auf diese Weise wird die Berührungsfläche im 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

so Verschiebung der Tastwalze 12 gegenüber der waagrechten oder senkrechten Lage, in der sie normalweise gehalten ist, anzuzeigen. In F i g. 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 Signalverarbeitungsschaltungen angeschlossen.

In Fig.2 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Gerätes dargestellt, wie sie in einer verallgemeinerten,

bo herkömmlichen Tintenbahn für eine lithographische Druckerpresse angebracht ist. Die Tinte ist in einem Tintenzufuhrbehälter 30 enthalten. Gegen eine Zufuhrwalze 32 wird mittels Einstellschraube 33 ein Zumeßfiügel 31 gepreßt. Von den Einstellschrauben ist nur eine

b5 dargestellt; die Einstellschrauben sind in einer Reihe längs einer Seite des Zumeßflügeis 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 kontinuerlich 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 wohlbestimmte Tintenschicht befindet, die sich am Zumeßflügel 31 vorbeidrückt. Line Ductorwalze 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 Aufnehmerwalze 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 Ductorwalze 34 in Berührung mit der Zuführwalze 32 bringen, dreht sich die Ductorwalze 34 und nimmt von der Zufuhrwalze 32 Tinte auf. Wenn die Traghebel die Ductorwalze 34 in Berührung mit der Aufnehmerwalze 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 verscniedenen Walzen ausbreiten, so daß die Tinte, wenn sie sich von einer Formwalze 38 auf eine Musterwalze 39 überträgt, in einer gleichmäßig dicken Schicht überträgt und die richtigen rheologischen 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 10, der Tastwalze 12 und der zugehörigen mechanischen und elektronischen Ausrüstung. Die Vibrationswalze 10 wird mittels herkömmlicher Verfahren, wie beispielsweise eines inneren oder äußeren Nockens 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 Eigenschaften der Tinte in der Bahn ändern, ändern sich die dynamischen Proben auf der Vibrationswalze 10 und der Tastwalze 12 entsprechend.

Gemäß F i g. 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.

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- 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 Gleitscherkraft 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 Fühlen, Messen und Verwenden

ίο dieser Gleitscherkraft.

Um das Befeuchten der Vibrationswalze 10 und der Tastwalze 12 durch die im Druckverfahren verwendete Tinte zu fördern, weisen die Oberflächen der Vibrationswalze 10 und der Tastwalze 12 vorzugsweise eine Beschichtung aus Polyamid, Polyurethan oder einem ähnlich, leicht benetzbaren Material auf.

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

Um die Nachteile einer direkten Messung der Tintenfilmdicke auszuschalten, wird folgende Tatsache vorteilhaft benutzt: Während die Zerreißscherkraft und die Gleitscherkraft von einer Mehrzahl von Einflußgrößen 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 Filmdicke abhängt In dieser bevorzugten Ausführungsform ist es zum Erhalten einer solchen Resultierenden wichtig, daß die Zerreißscherkraft und die Gleitscherkraft 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 die Gleitscherkraft sind, nur Verbiegungen der senkrecht angebrachten 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.

Die Zerreißscherkraft T, gemessen als die senkrechte Verbiegung der Stützträger 15, ergibt sich nach Berechnung in folgender, die hauptsächlichen, die Kraft

so bestimmenden Größen enthaltenden Formel:

wobei v_s die Oberflächengeschwindigkeit der Vibrationswalze 10,7 die Länge des Walzenspaltes zwischen der Tastwalze 12 und der Vibrationswalze 10, t die Filmdicke, η die Viskosität des Fluids, dessen Filmdicke zu bestimmen ist, d der wirksame Durchmesser des Äquivalents zur Tastwalze 12 und Vibrationswalze 10 und Jfcreine Proportionalitätskonstante ist

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

wobei v_a die axiale Geschwindigkeit der Vibrationswalze 10, a die Fläche des Walzenspaltes zwischen der

Tastwalze 12 und der Vibrationswalze 10, η die Viskosität des Fluides, dessen Filmdicke zu bestimmen ist, t die Filmdicke und fa eine Proportionalitätskonstante ist.

Weil a, I 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 Zerreißscherkraft Tdurch die Gleitscherkraft A die folgende Gleichung:

T/A = k_Ri²

wobei Icr eine neue Proportionalitätskonstante ist.

Wenn die Verbiegung der Stützträger !5 aufgenommen und mittels eines geeigneten Wandlers in ein zu dieser Verbiegung proportionales Signal umgesetzt wird, und wenn die Verbiegung der Stützträger 17 in ähnlicher Weise aufgenommen und mittels eines _>u geeigneten Wandlers 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 Gleitscherkaft A durch die Zerreißscher- ?j kraft Teinen 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 kann indem geeignete j» Proportionalitätskonstanten verwendet werden, um das der Zerreißscherkraft entsprechende Signal gleich dem der Gleitscherkraft entsprechenden Signal zu machen, mit einem Subtraktionsschema gearbeitet werden. Indem die beiden Größen miteinander multipliziert r> werden, hebt sich die Filmdicke heraus und es wird ein resultierendes Signal erhalten, das die Theologischen Eigenschaften des Fluidfilms darstellt. Jedes 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 Al T darstellt, das 4-. 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.

Die Zerreißscherkraft wird mittels herkömmlicher Dehnungsmeßzellen 21 aufgenommen, deren Widerstand proportional zu ihrer Dehnung ist. Die Widerstände der Dehnungsmeßzellen für die Zerreißscherkraft sind mit Rsp 1 und R_sp 2 dargestellt wobei jeder von ihnen mit Erde und einer geeigneten Gleichspannung + V₅ über Lastwiderstände Rl 1 und Rl 2 verbunden ist Die Widerstände Rspi und R_SP2 sind weiter an die Eingänge eines herkömmlichen Operationsverstärkers A\ über bo Eingangswiderstände R_n und Rn angeschlossen. Der Ausgang des Operationsverstärkers A\ ist proportional zur Zerreißscherkraft T. wie sie von den Dehnungsmeßzellen 21 aufgenommen wird. Ein insgesamt mit 61 bezeichnetes Tiefpaßfilter ist an den Ausgang des b5 Verstärkers Α_λ angeschlossen, um jeglichen Wechselstrom aufgrund von Rauschen oder ähnlichem auszuschalten. Dieses Signal wird vorzugsweise als Nenner einer Dividierschaltung 62 zugeführt, die eine handelserhältliche; integrierte Schaltung sein kann.

Die Dehnungsmeßzelle für die Gleitscherkraft enthält einen veränderlichen Widerstand Rsi., der zwischen Erde und + V_s über einen Lastwiderstand Ri. 3 angeschlossen ist. Der Wert von Rsl ändert sich zeitabhängig und liefert ein Signal, das einer Rechteckwelle ähnelt. Dieses Signal wird über einen Wechselstromkopplungskondensator 63 einem Operationsverstärker A2 zugeführt. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers A2 enthält näherungsweise eine Rechteckwelle, deren Amplitude proportional zur Gleitscherkraft A ist. Dieses Signal wird der Dividierschaltung 62, vorzugsweise als Zähler, zugeführt, wo es durch das der Zerreißscherkraft entsprechende Signal geteilt wird.

Der Ausgang der Dividierschaltung 62 ist gleich dem Quotienten aus Gleitscherkraft und Zerreißscherkraft und wird über ein insgesamt mit 64 bezeichnetes Hochpaßfilter einem Operationsverstärker A3 zugeführt, der derart geschaltet ist, daß er einen insgesamt mit 65 bezeichneten Vollwellengleichrichter darstellt. Ein insgesamt mit 66 bezeichnetes Tiefpaßfilter entfernt jegliche Wechselstromkomponenten aus dem Ausgangssignal des Gleichrichters 65, so daß ein Filmdikkensignal 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 Dehnungsmeßzellen könnten auch andere elektrische Mittel verwendet werden. Die Verbiegungen aufgrund der Zerreißscherkraft und Gleitscherkraft könnten auch mit Potentiometern geringer Reibung, Lichtstrahlverstärkern mit photoelektrischen Aufnehmern, kapzitiven Aufnehmern und ähnlichem gemessen werden.

Anstelle der elektrischen Schaltungen könnte auch ein Fluidsystem mit hydraulischen oder pneumatischen Drucksignalen oder ein mechanisches System mit Kraftoder Geschwindigkeitssignalen verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dieses Signal erzeugt um die Filmdickc, 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 Filmdikkenspannung ist, die von einem Stellpotentiometer 68 herrührt Der Ausgang der Subtraktionsschaltung 67 wird einem geeigneten Spannungs-Frequenzwandler, der insgesamt mit 69 bezeichnet ist, zugeführt, der über einen Verstärkertransistor 70 ein Signal für die Magnetspule 60 zur Steuerung der Ductorwalze erzeugt.

Am Eingang des Spannungs-Frequenzwandlers 69 liegt ein »Fehler«-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 NuIL wenn die erwünschte Filmdicke über der gemessenen Dicke liegt

Wie in Fig.2 dargestellt ist die Ductorwalze 34 mittels der Tragnebel 36 über einen geeigneten Mechanismus hin- und herschwenkbar. Der geeignete Mechanismus wird von einem Antrieb angetrieben, der die Walzen, Zylinder, die Papierzuführung und andere Bauteile der Maschine treibt Die in F i g. 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 Weise wird dann der Tintenbahn zwischen dem Pulsen des Spannungs-Frequenzwandlers 69 keine Tinte zugeführt. Wenn 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 Schaltungsparameter 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 dargestellte Scnaltung /.u verfeinern, indem Trennverstärker und zusätzliche Schaltungsbauteile 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, um Belastungsänderungen im System zu kompensieren. Des weiteren kann eine Fehlersignal-Differenzierstufe vorgesehen sein, um das vorübergehende Ansprechverhalten des Regelsystems 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 Veränderungen 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

κι Tastwalze 12 mittels einer elektromagnetischen Kupplung unterscheidbar ist, wobei die Tangentialkraft während gebremster Intervalle als Gleitscherkraft und während ungebremster Intervalle als Zerreißscherkraft ausgelesen würde.

π 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 Zerreiischerkraft als eine Art Drehungskraft gemessen werden, die versucht, die Achse der Tastwalze tangential mit der sich bewegenden Flüssigkeitsfilmoberfläche zu bewegen, während die Gleitscherkraft 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

id 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 Tragmecha-

j5 nismus 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 schichtenden Materials vor seiner Aufbringung auf das Band zu

4(.i 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 zugrundeliegende Aufgabe zu lösen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Messen der Dicke eines Fluidfilms, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidfüm durch auf ihn einwirkende Kräfte belastet wird, ein Signal erzeugt wird, welches die dabei auf den Fluidfilm wirkende Zerreißscherkraft darstellt, gleichzeitig ein zweites Signal erzeugt wird, welches die auf den Fluidfilm wirkende Gleitscherkraft darstellt und daß die beiden Signale zu einem resultierenden Signal verarbeitet werden, welches der Dicke des Fluidfilms entspricht

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Signal erhalten wird, in dem die beiden die scherungsabhängigen Kräfte darstellenden Signale durcheinander geteilt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden scherungsabhängigen Kräfte an einer einzigen Berührungsstelle zwischen zwei Oberflächen gemessen werden, die mit dem Fluidfilm beschichtet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden scherungsabhängigen Kräfte gemessen wird, indem die Viskosität des zur Bildung des Fluidfilms verwendeten Materials bestimmt wird.

5. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tastwalze (12), die durch Reibberührung mit einer mit dem Fluidfilm beschichteten Oberfläche drehangetrieben ist, eine Vorrichtung zum Erzeugen einer relativen axialen Bewegung zwischen der Tastwalze (12) und der Oberfläche, eine erste Halterung (Stützträger 15) für die Tastwalze (12), die elastisch eine beschränkte, tangentiale Bewegung der Tatstwalze (12) gegenüber der Oberfläche zuläßt und eine merkliche axiale Bewegung der Tastwalze (12) gegenüber der Oberfläche verhindert, eine zweite Halterung (Stützträger 17) für die Tastwalze (12), die elastisch eine beschränkte Bewegung der Tastwalze (12) axial zu der Oberfläche zuläßt und eine merkliche Bewegung der Tastwalze (12) tangential zu der Oberfläche verhindert, einen ersten Wandler (Dehnungsmeßzelle 21) zum Umwandeln der tangentialen Bewegung der Tastwalze (12) in ein erstes Signal, das der tangentialen Bewegung entspricht, einen zweiten Wandler (Dehnungsmeßzelle 21) zum Umwandeln der axialen Bewegung der Tastwalze (12) in ein zweites Signal, das der axialen Bewegung entspricht, und eine Rechnerschaltung (62,64,65,66) zum Erzeugen eines der Dicke des Fluidfilms entsprechenden Signals aus dem ersten und zweiten Signal.

6. Anwendung des Gerätes nach Anspruch 5 zur Steuerung der Beschickung der Oberfläche mit Material, welches zur Bildung des Fluidfilms verwendet wird, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (Substraktionsschaltung 67), die auf das der Dicke des Fluidfilms entsprechende Signal anspricht.