DE4318445B4 - Method for determining the coating thickness of a medium to be applied - Google Patents

Method for determining the coating thickness of a medium to be applied Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung einer Schichtdicke (12) eines flüssigen Mediums (19), wobei mittels eines Ausgangssignals (17) an einer Oberfläche (14) des Mediums (19) ein erstes Reflexionssignal (15) und an einer Grenzfläche (13) ein zweites Reflexionssignal (16) innerhalb einer einen Bedruckstoff mit dem Medium (19) beschichtenden Vorrichtung (1) erzeugt wird, eine Laufzeitdifferenz (18) der Reflexionssignale (15, 16) ermittelt wird und aus der Laufzeitdifferenz (18) die Schichtdicke (12) bestimmt wird, und wobei die Grenzfläche (13) durch eine Auftragwalze (4) oder einen Formzylinder (3) der Vorrichtung (1) oder durch den Bedruckstoff gebildet wird.method for determining a layer thickness (12) of a liquid medium (19), wherein by means of an output signal (17) on a surface (14) of the Medium (19) a first reflection signal (15) and at an interface (13) a second reflection signal (16) within a substrate with the medium (19) coating device (1) is generated, a transit time difference (18) of the reflection signals (15, 16) determined is determined and from the transit time difference (18) the layer thickness (12) is, and where the interface (13) by an applicator roller (4) or a forme cylinder (3) of Device (1) or formed by the substrate.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schichtdicke eines flüssigen Mediums und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for determining a layer thickness a liquid Medium and a device for carrying out the method.

Aus dem Stande der Technik, der EP 0 268 029 B1 ist ein Verfahren zur Messung von Beschichtungsmengen, insbesondere von Silikon-Beschichtungen auf Papier oder Kunststofffolie bekannt. Das dieser Druckschrift entsprechende Verfahren bedient sich einer Vorrichtung, bei welcher eine Glanzabtastvorrichtung einer Trockenzone vorgelagert und eine weitere Glanzabtastvorrichtung dieser nachgeordnet ist. Aus dem Vergleich der Messwerte beider Glanzabtastvorrichtungen wird dann die auf eine Flächeneinheit aufgetragene Silikonmenge bestimmt. Dieses Verfahren basiert auf der Erfassung der Messgröße auf dem Bedruckstoff und ist daher von dessen spezifischen Materialeigenschaften abhängig. Zur objektiven Bestimmung der Beschichtungsdicke ist dieses Verfahren daher ungünstig, da Werkstoffparameter, wie z. B. Porosität und daraus resultierendes unterschiedliches Wegschlagverhalten des Beschichtungsmediums die zu ermittelnde Messgröße beeinflussen.From the state of the art, the EP 0 268 029 B1 is a method for measuring coating amounts, in particular of silicone coatings on paper or plastic film known. The method according to this document uses a device in which a gloss scanning device precedes a drying zone and a further gloss scanning device is arranged downstream of it. From the comparison of the measured values of both glossy scanning devices, the amount of silicone applied to a unit area is then determined. This method is based on the measurement of the measured quantity on the substrate and is therefore dependent on its specific material properties. For objective determination of the coating thickness of this method is therefore unfavorable, since material parameters, such. B. porosity and the resulting different Wegschlagverhalten the coating medium affect the measured variable to be determined.

Patent Abstracts of Japan JP 58-158512 A beschreibt ein Verfahren zur Messung der Dicke eines Films. Bei diesem Verfahren wird per Ultraschallwellen-Laufzeitdifferenz-Messung zuerst die Gesamtdicke des Films zuzüglich eines Trägermaterials bestimmt und danach von der Gesamtdicke die Dicke des Trägermaterials subtrahiert.patent Abstracts of Japan JP 58-158512 A describes a method of measurement the thickness of a film. In this method is by ultrasonic wave transit time difference measurement first determines the total thickness of the film plus a support material and then subtracting the thickness of the substrate from the total thickness.

DE 41 15 026 A1 beschreibt eine Vorrichtung welche einen Duktor und eine Farbauftragwalze umfasst. Dem Duktor ist eine elektronische Messeinrichtung zur Messung einer auf dem Duktor befindlichen Farbschichtdicke zugeordnet. DE 41 15 026 A1 describes a device which comprises a ductor and an inking roller. The ductor is assigned an electronic measuring device for measuring a color layer thickness located on the ductor.

In SU 390 356 ist die Messung einer Rohrwanddicke mittels Reflexionssignalen beschrieben.In SU 390 356 the measurement of a pipe wall thickness by means of reflection signals is described.

Ausgehend vom skizzierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Beschichtungsdicke eines auf einem Beschichtungsträger aufzutragenden Mediums nebenwirkungsfrei zu ermitteln.outgoing from the outlined prior art, the invention is the task underlying the coating thickness of a to be applied to a coating carrier Determine medium without side effects.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.According to the invention Task by a method having the features of claim 1 and solved by a device having the features of claim 11.

Die mit dieser Lösung erzielbaren Vorteile liegen zum einen darin, dass die Einflüsse unterschiedlicher Beschichtungsträger auf die Messung nunmehr eliminiert sind. Die Messung erfolgt innerhalb der Veredelungseinheit, so dass kurze Signallaufzeiten erzielbar sind und schnell korrekte Messergebnisse verfügbar sind. Die unterschiedlichen Laufzeiten der Reflexionssignale erlauben zum anderen eine von der Lage der Auftragswalze unabhängige Messung.The with this solution achievable advantages are, on the one hand, that the influences of different coating substrates now eliminated on the measurement. The measurement is done within the refining unit, so that short signal propagation times can be achieved are and quickly correct measurement results are available. The different ones Maturities of the reflection signals on the other hand allow one of the Position of the applicator roller independent measurement.

In weiteren, den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken weiterführenden Ausgestaltungen ist vorgesehen, einer Auftragswalze in der Veredelungseinheit eine Messeinheit zuzuordnen. Die Messeinheit kann derart gestaltet sein, dass sie sowohl ein Ausgangssignal emittiert, als auch dessen Reflexionssignale empfängt. Vorzugsweise handelt es sich beim Ausgangssignal um ein Ultraschallsignal. Eine andere Konfiguration der Messeinheit ist derart ausgestaltbar, dass diese aus voneinander getrenntem Sende- und Empfangsmodul besteht, welche beispielsweise winklig zueinander versetzt angeordnet sein können. Dies bietet sich beispielsweise zu Kalibrierzwecken an. Die Trennung der Messeinheit in unterschiedliche Module erlaubt außerdem eine leichte Austauschbarkeit dieser Komponenten.In further, continue the invention of the underlying idea Embodiments is provided, an applicator roll in the finishing unit to assign a measuring unit. The measuring unit can be designed in this way be that it emits both an output signal, as well as its reflection signals receives. Preferably, the output signal is an ultrasonic signal. Another configuration of the measuring unit can be configured in such a way that that this consists of a separate transmission and reception module, which, for example, be arranged at an angle to each other offset can. This is useful, for example, for calibration purposes. The separation The measuring unit in different modules also allows one easy interchangeability of these components.

Aus der Differenz der Laufzeiten beider Reflexionssignale ist die Schichtdicke des Mediums bestimmbar, welches mit dem Ausgangssignal beaufschlagt wurde. Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nun detaillierter beschrieben.Out the difference of the transit times of both reflection signals is the layer thickness of the medium can be determined, which acts on the output signal has been. With reference to a drawing, the invention will now be more detailed described.

Es zeigt:It shows:

1 die Seitenansicht einer schematisch dargestellten Veredelungseinheit, 1 the side view of a refining unit shown schematically,

2a, b prinzipielle Anordnungen ein- oder mehrteiliger Meßeinheiten, 2a , b basic arrangements of single or multi-part measuring units,

2c den Verlauf und die Reflexionen des Ausgangssignals und 2c the course and the reflections of the output signal and

3 das Signal/Zeit-Diagramm 3 the signal / time diagram

Die in 1 dargestellte Anordnung zeigt eine Veredelungseinheit 1, die einen bedruckstofführenden Zylinder 2 umfaßt. Der auf dessen Umfang durch nicht näher bezeichnete Halteelemente fixierte Bedruckstoff wird mittels eines Formzylinders 3 mit einem Medium 19 versehen, vorzugsweise ein die Oberfläche des Bedruckstoffes versiegelndes Medium wie etwa Lack. Das versiegelnde Medium 19 wird durch eine Tauch- oder Schöpfwalze 6 aus einem Vorratsbehälter 7 gefördert, und über eine Auftragwalze 4 auf den bereits erwähnten Formzylinder 3 aufgetragen. Oberhalb der Auftragwalze 4 oder dem Formzylinder 3, oder dem vom papierführenden Zylinder 2 fixierten Bogen ist eine Meßeinheit 5 angeordnet, bei der es sich entweder um eine einteilige Meßeinheit handelt, siehe 2a und 2c, oder alternativ um eine Meßeinheit 5, die aus zwei voneinander getrennten Modulen besteht, einem Sendemodul 10 und einem Empfangsmodul 11.In the 1 The arrangement shown shows a finishing unit 1 containing a printing material-carrying cylinder 2 includes. The fixed on its circumference by unspecified retaining elements printing material is by means of a forme cylinder 3 with a medium 19 provided, preferably a surface of the printing material sealing medium such as paint. The sealing medium 19 is through a dipping or scooping roller 6 from a storage container 7 promoted, and about a mandrel 4 on the already mentioned form cylinder 3 applied. Above the applicator roll 4 or the form cylinder 3 , or from the paper-carrying cylinder 2 fixed bow is a measuring unit 5 arranged, which is either a one-piece measuring unit, see 2a and 2c , or alternatively a measuring unit 5 , which consists of two separate modules, a transmitter module 10 and a receiving module 11 ,

2a zeigt die erfindungsgemäße Anordnung, bei der die einteilige Meßeinheit 5 gegenüber der Walzenoberfläche 8 der Auftragwalze 4 angeordnet ist. Die an die Meßeinheit 5 reflektierten Signale werden via Übertragungsleitung 9 an eine hier nicht näher dargestellte Auswerteeinheit übermittelt. 2a shows the arrangement according to the invention, in which the one-piece measuring unit 5 opposite the roll surface 8th the applicator roll 4 is arranged. The to the measuring unit 5 reflected signals are transmitted via transmission line 9 transmitted to an evaluation unit not shown here.

2b zeigt die prinzipielle Anordnung einer aus zwei Modulen bestehenden Meßeinheit 5. 2 B shows the basic arrangement of a two-module measuring unit 5 ,

Das Sendemodul 10, welches eine Ultraschallwelle als Ausgangssignal 17 an eine Walzenoberfläche 8 ausstrahlt, ist winklig zu dieser angeordnet. Das das reflektierte Signal empfangende Empfangsmodul 11 ist ebenfalls winklig zur Walzenoberfläche 8 angeordnet. Mit dieser Konfiguration ist eine einfache Kalibrierung der Meßeinheit 5 möglich, ebenso wie eine leichte Austauschbarkeit von Sendemodul 10 oder Empfangsmodul 11.The transmission module 10 which is an ultrasonic wave as an output signal 17 to a roll surface 8th radiates, is arranged at an angle to this. The receiving module receiving the reflected signal 11 is also angled to the roll surface 8th arranged. With this configuration is a simple calibration of the measuring unit 5 possible, as well as an easy interchangeability of transmitter module 10 or receiving module 11 ,

In 2c sind der Verlauf und die erzeugten Reflexionen des Ausgangssignals dargestellt.In 2c the course and the generated reflections of the output signal are shown.

Aus der Meßeinheit 5 tritt das Ausgangssignal 17 in Form einer einen Sendepuls bildenen Ultraschallwelle aus. Das auf die Oberfläche 14 des Mediums 19 treffende Ausgangssignal 17 erfährt eine Reflexion und wird als Oberflächereflexion 15 an die emittierende Meßeinheit 5 zurückgeworfen. Unter Intensitätsverlust durchtritt das Ausgangssignal 17 die zu ermittel nde Schichtdicke 12 des Mediums 19 und trifft auf die Grenzfläche Beschichtungsträger/Medium 13. Dort wird das Ausgangssignal 17 reflektiert und als Grenzflächenreflexion 16 an die Meßeinheit 5 zurückgeworfen. Für das verwirklichte Meßprinzip ist ohne Belang, ob die Reflexionssignale 15, 16 an die das Ausgangssignal emittierende Meßeinheit 5 zurückgeworfen oder von einem separatem Empfangsmodul 11 aufgefangen werden.From the measuring unit 5 occurs the output signal 17 in the form of a transmit pulse forming ultrasonic wave. That on the surface 14 of the medium 19 apt output signal 17 experiences a reflection and is called surface reflection 15 to the emitting measuring unit 5 thrown back. Under intensity loss passes through the output signal 17 the layer thickness to be determined 12 of the medium 19 and hits the coating carrier / medium interface 13 , There will be the output signal 17 reflected and as an interface reflection 16 to the measuring unit 5 thrown back. For the realized measuring principle is irrelevant whether the reflection signals 15 . 16 to the measuring unit emitting the output signal 5 thrown back or from a separate receiving module 11 be caught.

In 3 ist das Signal/Zeit-Diagramm in vereinfachter, insbesondere Streuungen vernachlässigender Darstellung wiedergegeben.In 3 the signal / time diagram is reproduced in simplified, in particular scattering negligible representation.

Das emittierte Ausgangssignal 17 trifft nach einer bestimmten Laufzeit auf die Oberfläche 14 des aufzutragenden Mediums 19. Dort erzeugt es ein erstes Reflexionssignal 15. Nach Durchtritt des Mediums 19 wird an der Grenzfläche Beschichtungsträger/Medium 13 ein zweites Reflexionssignal 16 erzeugt. Beide Reflexionssignale unterscheiden sich durch ihre Intensität und durch die Laufzeitdifferenz 18 voneinander.The emitted output signal 17 hits the surface after a certain time 14 of the medium to be applied 19 , There it generates a first reflection signal 15 , After passage of the medium 19 becomes at the interface coating carrier / medium 13 a second reflection signal 16 generated. Both reflection signals differ by their intensity and by the transit time difference 18 from each other.

Mittels der Übertragungsleitungen 9 können die ermittelten Laufzeitdifferenzen 18 von der Meßeinheit 5 bzw. dem Empfangsmodul 11 an eine nachgeordnete Auswerteelektronik übermittelt werden.By means of the transmission lines 9 can determine the runtime differences 18 from the measuring unit 5 or the receiving module 11 be transmitted to a downstream evaluation.

11
Veredelungseinheitprocessing unit
22
bedruckstofführender Zylinderbedruckstofführender cylinder
33
Formzylinderform cylinder
44
Auftragwalzeapplicator roll
55
Meßeinheitmeasuring unit
66
Schöpfwalzescoop roller
77
Vorratsbehälterreservoir
88th
Oberflächesurface
99
Übertragungsleitungtransmission line
1010
Sendemodultransmitter module
1111
Empfangsmodulreceiver module
1212
Schichtdickelayer thickness
1313
Grenzfläche Beschichtungsträger/MediumInterface coating carrier / medium
1414
Oberfläche MediumSurface medium
1515
Oberflächenreflexionsurface reflection
1616
GrenzflächenrefexionGrenzflächenrefexion
1717
Ausgangssignaloutput
1818
LaufzeitdifferenzTime difference
1919
aufgetragenes Mediumbrushed medium

Claims (11)

Verfahren zur Bestimmung einer Schichtdicke (12) eines flüssigen Mediums (19), wobei mittels eines Ausgangssignals (17) an einer Oberfläche (14) des Mediums (19) ein erstes Reflexionssignal (15) und an einer Grenzfläche (13) ein zweites Reflexionssignal (16) innerhalb einer einen Bedruckstoff mit dem Medium (19) beschichtenden Vorrichtung (1) erzeugt wird, eine Laufzeitdifferenz (18) der Reflexionssignale (15, 16) ermittelt wird und aus der Laufzeitdifferenz (18) die Schichtdicke (12) bestimmt wird, und wobei die Grenzfläche (13) durch eine Auftragwalze (4) oder einen Formzylinder (3) der Vorrichtung (1) oder durch den Bedruckstoff gebildet wird.Method for determining a layer thickness ( 12 ) of a liquid medium ( 19 ), whereby by means of an output signal ( 17 ) on a surface ( 14 ) of the medium ( 19 ) a first reflection signal ( 15 ) and at an interface ( 13 ) a second reflection signal ( 16 ) within a substrate with the medium ( 19 ) coating device ( 1 ), a runtime difference ( 18 ) of the reflection signals ( 15 . 16 ) and from the transit time difference ( 18 ) the layer thickness ( 12 ) and the interface ( 13 ) by an applicator roller ( 4 ) or a form cylinder ( 3 ) of the device ( 1 ) or is formed by the substrate. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Medium (19) auf der die Grenzfläche (13) bildenden Auftragwalze (4) der Vorrichtung (1) geführt wird.Method according to claim 1, wherein the medium ( 19 ) on which the interface ( 13 ) forming applicator roller ( 4 ) of the device ( 1 ) to be led. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Medium (19) auf dem die Grenzfläche (13) bildenden Formzylinder (3) der Vorrichtung (1) geführt wird.Method according to claim 1, wherein the medium ( 19 ) on which the interface ( 13 ) Forming cylinder ( 3 ) of the device ( 1 ) to be led. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Medium (19) auf dem die Grenzfläche (13) bildenden Bedruckstoff geführt wird.Method according to claim 1, wherein the medium ( 19 ) on which the interface ( 13 ) forming printing material is performed. Verfahren nach Anspruch 4, wobei als der Bedruckstoff ein Bogen verwendet wird.The method of claim 4, wherein as the substrate a bow is used. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Bedruckstoff auf einem Zylinder (2) der Vorrichtung geführt wird.A method according to claim 4 or 5, wherein the printing substrate on a cylinder ( 2 ) is guided the device. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mittels einer Messeinheit (5) das Ausgangssignal (17) emittiert wird und die Reflexionssignale (15, 16) empfangen werden.Method according to one of claims 1 to 6, wherein by means of a measuring unit ( 5 ) the output signal ( 17 ) is emitted and the reflection signals ( 15 . 16 ) are received. Verfahren nach Anspruch 7, wobei mittels eines Sendemoduls (10) der Messeinheit (5) das Ausgangssignal (17) emittiert wird und mittels eines zum Sendemodul (10) versetzt angeordneten Empfangsmoduls (11) der Messeinheit (5) die Reflexionssignale (15, 16) empfangen werden.Method according to claim 7, wherein by means of a transmission module ( 10 ) of the measuring unit ( 5 ) the output signal ( 17 ) is emitted and by means of one to the transmission module ( 10 ) arranged offset receiving module ( 11 ) of the measuring unit ( 5 ) the reflection signals ( 15 . 16 ) are received. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei mittels der Messeinheit (5) die Laufzeitdifferenz (18) bestimmt wird.Method according to claim 7 or 8, wherein by means of the measuring unit ( 5 ) the transit time difference ( 18 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als das Ausgangssignal (17) ein Ultraschallsignal verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 9, wherein as the output signal ( 17 ) an ultrasonic signal is used. Vorrichtung zur Bestimmung einer Schichtdicke (12) eines flüssigen Mediums in einer Vorrichtung zum Beschichten eines Bedruckstoffs mit dem flüssigen Medium (19) und zur Durchführung des einem der Ansprüche 1 bis 10 entsprechenden Verfahrens, gekennzeichnet durch eine zum Emittieren eines Ausgangssignals (17), zum Empfangen eines an einer Oberfläche (14) des Mediums (19) erzeugten ersten Reflexionssignals (15) und eines an einer Grenzfläche (13) erzeugten zweiten Reflexionssignals (16) und zum Ermitteln einer Laufzeitdifferenz (18) der Reflexionssignale (15, 16) geeignete Messeinheit (5) und durch einen Beschichtungsträger in Form einer die Grenzfläche (13) bildenden und an einem Formzylinder (4) anliegenden Auftragwalze (4), der die Messeinheit (5) zugeordnet ist, oder eines die Grenzfläche (13) bildenden Formzylinders (3), dem die Messeinheit (5) zugeordnet ist, oder eines die Grenzfläche (13) bildenden Bedruckstoffs auf einem Zylinder (2), dem die Messeinheit (5) zugeordnet ist.Device for determining a layer thickness ( 12 ) of a liquid medium in a device for coating a printing substrate with the liquid medium ( 19 ) and for carrying out the method according to one of Claims 1 to 10, characterized by a method for emitting an output signal ( 17 ), to receive one on a surface ( 14 ) of the medium ( 19 ) generated first reflection signal ( 15 ) and one at an interface ( 13 ) generated second reflection signal ( 16 ) and to determine a transit time difference ( 18 ) of the reflection signals ( 15 . 16 ) suitable measuring unit ( 5 ) and by a coating carrier in the form of an interface ( 13 ) and on a forme cylinder ( 4 ) applied applicator roll ( 4 ), which is the measuring unit ( 5 ), or one of the interfaces ( 13 ) forming cylinder ( 3 ), to which the measuring unit ( 5 ), or one of the interfaces ( 13 ) forming printing material on a cylinder ( 2 ), to which the measuring unit ( 5 ) assigned.
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