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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur von kinematischen
Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere zur Verringerung bzw.
Beseitigung von kinematischen Abwickelfehlern verursacht von Zahnrädern
eines Druckwerkantriebs, beispielsweise zum Antrieb von eine Seite
einer Materialbahn nacheinander bedruckenden und/oder eine Materialbahn
beidseitig bedruckenden Druckwerken der Rotationsdruckmaschine.
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Durch
Wälzabweichungen der Zahnräder im Druckwerk einer
Rotationsdruckmaschine kommt es während des Druckvorgangs
zu kinematischen Abwickelfehlern, wie etwa Passerdifferenzen, zwischen zwei
Druckeinheiten. Um diese Passerdifferenzen zu minimieren ist ein
sehr genaues Abwälzen der miteinander in Eingriff stehenden
Zahnräder untereinander nötig. Dies verursacht
durch sehr genaue Herstellverfahren für diese Zahnräder
hohe Kosten.
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Durch
die
DE 38 43 955 C1 ist
ein Verfahren zur Korrektur von Verzahnungsfehlern in einer Zahnradpaarung
mit Hilfe einer Teilkreisverschiebung eines Zahnrades bekannt. Ein
Drehwinkelfehler des Zahnrads wird bei montierter Lagerung, z. B.
an einem Druckzylinder einer Bogendruckmaschine, erfasst und durch
radiale Verschiebung des Zahnkranzes im Bereich eines Spiels zwischen
einem Wellenzapfen und einer Bohrung zur Lagerung des Zahnrades
auf dem Wellenzapfen minimiert und durch stirnseitige Verschraubung
fixiert. Die Bohrung weist in ihrer axialen Richtung eine am gesamten
Umfang liegende Nut auf, die zum Ausgleich des Spiels mit einem
aushärtenden Werkstoff ausgefüllt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Korrektur
von kinematischen Abwickelfehlern an Rotationsdruckmaschinen oder
an Komponenten von Rotationsdruckmaschinen zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach
umfasst ein Verfahren zur Korrektur von kinematischen Abwickelfehlern
an einer Rotationsdruckmaschine bzw. an mindestens einem Druckwerk
einer Rotationsdruckmaschine, die Verfahrensschritte:
- a) Anordnen mindestens jeweils einer Maßverkörperung
auf der Mantelfläche mindestens zweier beispielsweise durch
einen gemeinsamen Druckwerksantrieb angetriebener Druckzylinder
mindestens eines Druckwerks der Rotationsdruckmaschine. Dies kann
beispielsweise durch Anbringen mindestens jeweils eines um den Umfang
des jeweiligen Druckzylinders umlaufenden Maßbandes, etwa
durch Aufkleben des Maßbandes, oder durch Einprägen
einer um den Umfang des Druckzylinders umlaufenden Teilungsperiode
auf der Mantelfläche des Druckzylinders erfolgen.
- b) Messtechnisches Erfassen von Wegsignalen der einzelnen Druckzylinder
durch beispielsweise mittels optischer Leseeinheiten berührungsloses Abtasten
der Maßverkörperung bei angetriebenen, sich drehenden
Druckzylindern.
- c) Differenzbildung der Wegsignale zueinander und/oder zu mindestens
einem Referenzsignal mindestens eines beispielsweise an einem Antriebsmotor
eines Druckwerksantriebs der Rotationsdruckmaschine angeordneten,
einen Winkellagegeber beispielsweise in Form eines Drehimpulsgebers
umfassenden Drehwinkelmesssystems der Rotationsdruckmaschine.
- d) Bestimmung von kinematischen Abwickelfehlern der Rotationsdruckmaschine
durch Berechnung der einzelnen Durchmesser der Druckzylinder und
von kinematischen Übertragungsfehlern der Zahnräder
eines die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs aus den
gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen zueinander und/oder
zum Referenzsignal.
- e) Bestimmung eines Anteils der kinematischen Abwickelfehler
mit einer einem Teilkreisumfang eines Zahnrades des die Druckzylinder
antreibenden Druckwerksantriebs entsprechenden Periodenlänge
bzw. einer einer Umdrehungsdauer eines Zahnrades des die Druckzylinder
antreibenden Druckwerksantriebs entsprechenden Periodendauer.
- f) Bestimmung von Amplitude und Phasenlage einer den in Schritt
e) bestimmten Anteil der kinematischen Abwickelfehler mit der dem
Teilkreisumfang des Zahnrades entsprechenden Periodenlänge
bzw. der einer Umdrehungsdauer des Zahnrades entsprechenden Periodendauer
beschreibenden Sinusfunktion.
- g) Ermittlung von Amplitude und Phasenlage einer Exzentrizität,
welche die in Schritt f) bestimmte Sinusfunktion zumindest teilweise
kompensiert, anhand der im Schritt f) gewonnenen Angaben über
Amplitude und Phasenlage der Sinusfunktion.
- h) Korrektur, also Verringerung bzw. Beseitigung zumindest des
in Schritt e) bestimmten, dem betrachteten Zahnrad zugeordneten
langwelligen Anteils der kinematischen Abwickelfehler durch Aufbringung
der Exzentrizität mit der in Schritt g) bestimmten Amplitude
und Phasenlage auf das Zahnrad, dessen Teilkreisumfang bzw. Umdrehungsdauer
der Periodenlänge bzw. Periodendauer des Anteils der kinematischen
Abwickelfehler entspricht.
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Das
Abtasten der Maßverkörperung zur messtechnischen
Erfassung von Wegsignalen ebenso wie die Differenzbildung der Wegsignale
zueinander und zu mindestens einem Referenzsignal erfolgt dabei
vorzugsweise kontinuierlich oder in infinitesimal kleinen, diskreten
Schritten.
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Ein
erster Grundgedanke der Erfindung ist, zur Bestimmung von kinematischen
Abwickelfehlern an einer Rotationsdruckmaschine eine Messung unmittelbar
an einer oder mehreren Stellen in der Rotationsdruckmaschine durchzuführen,
die im Druckprozess den Druck erzeugen. Dies wird durch eine Anordnung
einer Maßverkörperung auf den Mantelflächen
der zu untersuchenden Druckzylinder und durch eine messtechnische
Erfassung von Wegsignalen durch Abtasten der Maßverkörperung
bei laufender Rotationsdruckmaschine erreicht. Durch eine nachfolgende
Differenzbildung der Wegsignale zueinander sowie zu mindestens einem
Referenzsignal mindestens eines Drehwinkelmesssystems der Rotationsdruckmaschine
und durch eine Berechnung der einzelnen Durchmesser der Druckzylinder
sowie einer Berechnung von kinematischen Übertragungsfehlern
der Zahnräder eines die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs
aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen können
kinematische Abwickelfehler an der Rotationsdruckmaschine bestimmt
werden. Das Verfahren ermöglicht mit überschaubarem
Aufwand das Übertragungsverhalten eines oder mehrerer Druckwerke
oder einer oder mehrerer aus jeweils mindestens zwei Druckwerken bestehender
Druckeinheiten einer Rotationsdruckmaschine zu analysieren und Aussagen über
Fehlerart, Fehlerort und Fehlergröße zu treffen.
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Ein
zweiter Grundgedanke der Erfindung ist, einen einem Zahnrad des
Druckwerksantriebs zuordbaren Anteil der kinematischen Abwickelfehler
zu bestimmen, der mittels einer in Phasenlage und Amplitude definierbaren
Sinusfunktion zumindest näherungsweise beschreibbar ist,
und der mittels einer auf das Zahnrad, dem der Anteil zuordbar ist,
künstlich aufgebrachten in Amplitude und Phasenlage bestimmbaren
Exzentrizität zumindest teilweise korrigiert werden kann.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass im Druckwerksantrieb anstelle von durch sehr genaue Herstellverfahren
unter hohen Kosten hergestellten Zahnrädern weniger hochwertige
und damit kostengünstigere Zahnräder eingesetzt
werden können, die dann durch Aufbringung einer künstliche
Exzentrizität optimiert werden. Dies kann auf einem Prüfstand
oder innerhalb einer montierten Rotationsdruckmaschine stattfinden.
Wird das Verfahren bei montierten Teilen innerhalb einer Rotationsdruckmaschine
angewendet wird, können auch alle anderen Rundlauffehler der
beteiligten Teile, beispielsweise von Lagern, Zylinderzapfen, Naben etc.
kompensiert werden. Das Verfahren kann zur Minimierung von Passerdifferenzen
von Druckprodukt zur Vorlage, d. h. von allen am Druckprozess beteiligten
Zahnräder, also zur Korrektur der Drucklänge,
wie auch zur Minimierung von Passerdifferenzen von Druckwerk zu
Druckwerk, d. h. von allen am Bogentransport beteiligten Zahnrädern,
also zur Korrektur von Übergabepasser, verwendet werden.
Es kann sowohl bei neuen, noch nicht in Betrieb genommenen Rotationsdruckmaschinen,
als auch bei älteren Rotationsdruckmaschinen mit vergleichsweise
geringem Aufwand angewendet werden.
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Vorzugsweise
erfolgt anhand des Referenzsignals mindestens eine Zuordnung einer
Winkellage zu den bestimmten Abwickelfehlern und/oder berechneten Übertragungsfehlern.
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Die
messtechnisch erfassten Wegsignale und/oder die durch Differenzbildung
der Wegsignale gewonnenen Differenzen der Wegsignale zueinander und/oder
zu mindestens einem Referenzsignal und/oder die berechneten Durchmesser
der Druckzylinder und/oder die aus den gemessenen Wegsignalen und
deren Differenzen berechneten kinematischen Übertragungsfehler
der Zahnräder des die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs
können über mehrere auch als Takte bezeichnete
Umdrehungen der Druckzylinder erfasst und vorzugsweise aufgezeichnet
werden, um anhand der Periodizität bestimmter in der Aufzeichnung
erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa auf
ein oder mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile der
Rotationsdruckmaschine zu schließen. Die Periodizität
ergibt sich durch das kleinste gemeinsame Vielfache der einzelnen Übersetzungsverhältnisse
zwischen den an der Übertragung des Druckbilds beteiligten
Komponenten. Beträgt das kleinste gemeinsame Vielfache
beispielsweise 61, so sind die Druckprodukte aus den Takten 1, 62,
123, ... jeweils in der selben Position der beteiligen Komponenten,
beispielsweise in der selben Getriebeposition, entstanden.
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Darüber
hinaus können die messtechnisch erfassten Wegsignale und/oder
die durch Differenzbildung der Wegsignale gewonnenen Differenzen
der Wegsignale zueinander und/oder zu mindestens einem Referenzsignal
und/oder die berechneten Durchmesser der Druckzylinder und/oder
die aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen berechneten
kinematischen Übertragungsfehler der Zahnräder
des die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs über
mehrere auch als Takte bezeichnete Umdrehungen der Druckzylinder
und/oder über einen längeren Zeitraum erfasst
und vorzugsweise aufgezeichnet und in Frequenzspektren zerlegt werden,
um durch eine Zuordnung typischer Frequenzen bestimmter in der Aufzeichnung
erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa
auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile
der Rotationsdruckmaschine zu schließen. Die kurz als Ausgangssignale
bezeichneten messtechnisch erfassten Wegsignale und/oder die durch
Differenzbildung der Wegsignale gewonnenen Differenzen der Wegsignale
und/oder die berechneten Durchmesser der Druckzylinder und/oder die
aus den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen berechneten
kinematischen Übertragungsfehler der Zahnräder
des die Druckzylinder antreibenden Druckwerksantriebs werden dabei
vorzugsweise in deren Frequenzspektren zerlegt, welche anschließend
typischen Frequenzen einzelner Bauteile zugeordnet werden können.
Eine Zerlegung in Frequenzspektren kann beispielsweise durch eine Fourieranalyse
oder -transformation erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat sich
hierbei eine mittels elektronischer Datenverarbeitung automatisiert
durchführbare schnelle Fouriertransformation (FFT – Fast Fourier
Transformation) erwiesen. Hierbei werden die Signale in einzelne
Frequenzspektren mit zugehörigen Amplituden zerlegt, welche
durch Superposition wiederum die Ausgangssignale bilden würden. Als
vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, diese Frequenzspektren entweder
auf die Zeit, oder auf Zylinderumdrehungen zu beziehen.
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Vorzugsweise
werden bei der Berechnung der Durchmesser der Druckzylinder sowohl
jeweils ein mittlerer Durchmesser je Druckzylinder anhand der jeweiligen
Wegsignale über eine volle Umdrehung, als auch tatsächliche
und/oder scheinbare Abweichungen von diesem jeweiligen mittleren
Durchmesser durch Differentiation der Wegsignale der einzelnen Druckzylinder
ermittelt.
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Um
Applikations- oder Einprägungsfehler der Maßverkörperungen
auf den Mantelflächen der Druckzylinder erkennen und/oder
ausgleichen zu können, ist denkbar, dass je Druckzylinder
zwei oder mehr Maßverkörperungen angeordnet werden.
Applikations- oder Einprägungsfehler der Maßverkörperungen
auf der Mantelfläche des Druckzylinders können
beispielsweise durch eine Differenzbildung von benachbarten Messstellen
bzw. benachbarten Maßverkörperungen auf dem selben
Druckzylinder erkannt werden. Dies kann simultan mit der messtechnischen
Erfassung der Wegsignale erfolgen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Wegsignale
in Bezug zu einem von dem Drehwinkelmesssystem erfassten Drehwinkel
gesetzt, so dass beispielsweise ein Bezug zwischen der durch Differentiation
der Wegsignale bestimmbaren Oberflächengeschwindigkeit
und der durch Differentiation des Drehwinkels bestimmbare Winkelgeschwindigkeit
herstellbar ist.
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Vorzugsweise
ist je mit einer Maßverkörperung versehenem Druckzylinder
zusätzlich ein Drehwinkelmesssystem vorgesehen, so dass
zusätzlich Abweichungen der Druckzylinder von deren idealer, kreisrunder
Form sowohl in Bezug auf Größe und Winkellage
bestimmt werden können.
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Bei
den mit der Maßverkörperung versehenen Druckzylindern
kann es sich beispielsweise mindestens um zwei eine identische Funktion
ausübende Druckzylinder des Schön- und Widerdrucks
zweier Druckwerke einer Druckeinheit handeln. Ebenso ist denkbar,
dass es sich bei den mit der Maßverkörperung versehenen
Druckzylindern mindestens um einen Platten- und einen Gummituchzylinder
des selben Druckwerks handelt. Auch kann es sich bei den mit der
Maßverkörperung versehenen Druckzylindern mindestens
um zwei gleichartige, identische Funktionen ausübende Druckzylinder
zweier in unterschiedlichen Druckeinheiten angeordneter Druckwerke
handeln.
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Zur
Differenzbildung der Wegsignale zu dem mindestens einen Referenzsignal
des mindestens einen Drehwinkelmesssystems der Rotationsdruckmaschine
kann ein vom Drehwinkelmesssystem ausgegebenes Ausgangssignal beispielsweise
anhand des Soll-Durchmessers eines Druckzylinders oder anhand eines
anhand des jeweiligen Wegsignals über eine volle Umdrehung
berechneten mittleren Durchmesser eines Druckzylinders, sowie anhand
des Übersetzungsverhältnisses eines gegebenenfalls zwischen
Drehwinkelmesssystem und Druckzylinder angeordneten Getriebes ein
Soll-Wegsignal oder ein mittleres Wegsignal als Referenzsignal berechnet werden.
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Wichtig
ist hervorzuheben, dass es grundsätzlich auch im Rahmen
der Erfindung liegt, anstelle einer Differenzbildung zweier oder
mehrerer Wegsignale einen zeitlichen Bezug beispielsweise nur eines, oder
auch mehrerer Wegsignale herzustellen, um kontinuierlich die Oberflächengeschwindigkeit
der mit der Maßverkörperung versehenen Druckzylinder zu
erfassen. Anhand eines Referenzsignals, beispielsweise dem Ausgangssignal
eines Drehimpulsgebers des Antriebsmotors, kann so ebenfalls auf
kinematische Abwicklungsfehler rückgeschlossen werden.
Bevorzugt wird jedoch das Verfahren, bei dem eine Differenzbildung
der Wegsignale vorgesehen ist, da der zeitliche Bezug eine potentielle
Fehlerquelle darstellt, welche den systematischen Messfehler erhöht.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen
dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer Druckeinheit einer Rotationsdruckmaschine
mit Maßverkörperungen versehenen Druckzylindern;
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2 ein
Diagramm, in welchem über eine Periode gemittelte Differenzwege
zwischen einem durch Abtastung einer Maßverkörperung
gewonnenen Wegsignal und einem durch ein Drehwinkelmesssystem gegebenes
Referenzsignal in Größe und Winkellage aufgetragen
sind;
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3 ein
Diagramm, in dem arithmetische Mittelwege der Differenzwege je Takt über
mehrere Takte hinweg aufgetragen sind;
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4 ein
Diagramm, in dem die Differenzwege über mehrere Takte aufgezeichnet
sind, und aus dem anhand bestimmter, in der Aufzeichnung erkennbarer
Ereignisse auf Ursachen von Abwickelfehlern rückgeschlossen
werden kann.
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1 zeigt
vereinfacht eine Druckeinheit 01 einer nicht näher
dargestellten Rotationsdruckmaschine. Die Vereinfachung bezieht
sich darauf, dass nicht sämtliche angetriebenen Walzen
und Zylinder der Druckeinheit 01 dargestellt sind, sondern
nur die wesentlichen, unmittelbar am Abdruck beteiligten Bauteile.
Die Druckeinheit 01 besteht aus zwei Druckwerken 02; 03 die
ein Doppeldruckwerk bilden, einem für den Schön-
und einem für den Widerdruck. Das Druckwerk 02 für
den Schöndruck weist zwei Druckzylinder 04; 06,
z. B. einen Formzylinder 04, insbesondere einen Plattenzylinder 04 und
einen Übertragungszylinder 06, insbesondere einen
Gummituchzylinder 06 auf. Das Druckwerk 03 für
den Widerdruck weist ebenso zwei Druckzylinder 05; 07,
z. B. einen Formzylinder 05, insbesondere einen Plattenzylinder 05 und
einen Übertragungszylinder 07, insbesondere einen
Gummituchzylinder 07 auf. Die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 werden
gemeinsam von einem Druckwerksantrieb 09, bestehend aus
einem Antriebsmotor 10 sowie aus einem mehrere Zahnräder 17; 18; 19 umfassenden
Getriebe 12 angetrieben. Am Antriebsmotor 10 ist
ein Drehwinkelmesssystem 13 mit einem als Drehimpulsgeber
ausgeführten Winkellagegeber angeordnet. Auf den Mantelflächen
der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 ist
jeweils eine Maßverkörperung 14 angeordnet.
Je Druckzylinder 04; 06; 05; 07 ist
eine ortsfest an einem Gestell der Druckeinheit 01 angeordnete
Leseeinheit 15 vorgesehen, welche die jeweilige Maßverkörperung 14 zur
messtechnischen Erfassung von Wegsignalen für die einzelnen
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 berührungslos
abtastet.
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Wälzen
zwei Zahnräder 17; 18; 19 des Druckwerksantriebs 09 miteinander
ab, ergibt sich durch Fertigungsungenauigkeiten eine Abweichung der
tatsächlichen Drehbewegung vom theoretischen Verlauf. Diese
Abweichung führt, wenn nur eines von zwei miteinander in
Eingriff stehenden Zahnrädern 17; 18; 19 Fertigungsabweichungen
aufweist im Laufe einer Umdrehung, bzw. wenn beide miteinander in Eingriff
stehende Zahnräder 17; 18; 19 Fertigungsabweichungen
aufweisen im Laufe eines der aus der Astronomie bekannten synodischen
Periode entsprechenden Drehwinkels, den die Zahnräder 17; 18; 19 zum
Wiedererreichen einer gleichen Ausgangslage benötigen,
je Fertigungsfehler zu einem zeitweiligen Vor- und Nacheilen der
tatsächlichen Drehbewegung vom theoretischen Verlauf. Der
Verlauf der Abweichung kann über Messverfahren analoger
und digitaler Art, bei denen die Differenz beispielsweise der Drehwinkelabweichung
je Zahnrad 17; 18; 19 über eine
Umdrehung dargestellt wird, in Wegabweichungen am Teilkreis dargestellt
werden.
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Dabei
wird der langwellige Anteil der Wälzabweichung von Rundlaufgenauigkeit
und von Summenteilungsabweichung der Zahnräder 17; 18; 19 des
Druckwerksantriebs 09 bestimmt. Diese Wälzabweichungen
bilden jeweils einen Anteil der kinematischen Abwickelfehler der
durch die Zahnräder 17; 18; 19 angetriebenen
Druckeinheit 01.
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Liegt
ein sinusförmiger Verlauf einer einem Anteil der kinematischen
Abwickelfehler entsprechenden Wälzabweichung mit einer
dem Teilkreisumfang eines Zahnrades 17; 18; 19 entsprechenden Periodenlänge
bzw. einer einer Umdrehung entsprechenden Periodendauer eines Zahnrades 17; 18; 19 des
Druckwerksantriebs 09 vor, so kann diese durch das Verfahren
korrigiert, also verringert bzw. beseitigt werden.
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Hierzu
werden mittels mathematischer Methoden, wie etwa einer Fourier-Analyse
oder der Methode der kleinsten Fehlerquadrate der Wälzabweichung,
die Amplitude und die Phasenlage einer die Wälzabweichung
eines Zahnrades 17; 18; 19 zumindest
näherungsweise beschreibenden Sinusfunktion bestimmt.
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Mittels
der so gewonnenen Angaben über Amplitude und Phasenlage
werden die Amplitude und die Phasenlage einer Exzentrizität
ermittelt, welche die Sinusfunktion kompensieren kann. Durch Aufbringung
dieser künstlichen Exzentrizität wird der langwellige
Anteil der Wälzabweichung des entsprechenden Zahnrades 17; 18; 19 optimiert,
d. h. verringert bzw. beseitigt.
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Wichtig
ist hervorzuheben, dass es durch das Verfahren möglich
ist, weniger hochwertige Zahnräder 17; 18; 19 einzusetzen
und diese durch eine künstliche Exzentrizität
zu optimieren. Dies kann auf einem Prüfstand oder innerhalb
einer montierten Rotationsdruckmaschine stattfinden. Wird das Verfahren
bei montierten Teilen innerhalb einer Rotationsdruckmaschine angewendet
wird, können auch alle anderen Rundlauffehler der beteiligten
Teile, beispielsweise von Lagern, Zylinderzapfen, Naben etc. kompensiert
werden.
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Das
Verfahren kann zur Minimierung von Passerdifferenzen von Druckprodukt
zur Vorlage, d. h. von allen am Druckprozess beteiligten Zahnräder, also
zur Korrektur der Drucklänge, wie auch zur Minimierung
von Passerdifferenzen von Druckwerk zu Druckwerk, d. h. von allen
am Bogentransport beteiligten Zahnrädern, also zur Korrektur
von Übergabepasser, verwendet werden.
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Bei
Druckmaschinen, deren Druckzylinder zwei oder mehrere Druckbilder
bzw. Druckformen am Umfang aufweisen, führen außerdem
diese Drucklängendifferenzen innerhalb einer Druckeinheit
zu Dubliererscheinungen. Auch diese können mit dem Verfahren
verringert bzw. beseitigt werden.
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Außerdem
können Übergabetrommelzahnräder mit mehr
als zwei Elementen zum Bogentransport mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren zur Verringerung von Übergabepassfehlern optimiert
werden.
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Detailliert
läuft ein Verfahren zur Korrektur von kinematischen Abwickelfehlern
an der in 1 dargestellten Druckeinheit 01 einer
Rotationsdruckmaschine wie folgt ab: In einem ersten Verfahrensschritt
a) werden die Maßverkörperungen 14 auf
den Mantelflächen der durch den gemeinsamen Druckwerksantrieb 09 angetriebenen
Druckzylinder 04; 06; 05; 07 der
Druckeinheit 01 angeordnet. Jede Maßverkörperung 14 besteht
aus einem um den Umfang des jeweiligen Druckzylinders 04; 06; 05; 07 umlaufenden
Maßband 14. Das Maßband 14 ist
zur Anordnung auf der jeweiligen Mantelfläche mit einer
selbstklebenden Beschichtung versehen. Das Aufkleben der Maßbänder 14 auf
den Mantelflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erfolgt
beispielsweise mittels einer Applikationshilfe, die zur Montage
der Maßbänder 14 anstelle der Leseeinheit 15 angeordnet
werden kann. Durch Abwälzen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 können
die Maßbänder 14 aufgeklebt werden. Um
Applikationsfehler der Maßverkörperungen 14 auf
den Mantelflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erkennen
und/oder ausgleichen zu können, können je Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zwei
oder mehr Maßverkörperungen 14 angeordnet
werden. Applikations- oder Einprägungsfehler der Maßverkörperungen 14 auf
den Mantelflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 können
dann beispielsweise durch eine Differenzbildung von benachbarten
Messstellen bzw. benachbarten Maßverkörperungen 14 auf
dem selben Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erkannt
werden. Dies kann simultan mit der messtechnischen Erfassung von
Wegsignalen in einem späteren Verfahrensschritt erfolgen.
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In
einem zweiten Verfahrensschritt b) werden die die Maßverkörperung 14 bildenden
Maßbänder 14 bei angetriebenen, sich
drehenden Druckzylindern 04; 06; 05; 07 berührungslos
mittels der z. B. optischen Leseeinheiten 15 abgetastet.
Hierdurch werden Wegsignale der einzelnen Druckzylinder 04; 06; 05; 07 messtechnisch
erfasst. Jedes Maßband 14 bildet dabei zusammen
mit einer Leseeinheit 15 ein berührungsloses,
insbesondere optisches Wegmesssystem. Die Maßbänder 14 haben
beispielsweise eine physikalische Auflösung von 20 μm,
die von einer in den Leseeinheiten integrierten Elektronik nochmals
um einen Faktor 40 interpoliert werden kann. Am Ausgang der Leseeinheit 15 stehen
somit inkrementelle Wegsignale mit einer Auflösung von beispielsweise
0,5 μm am Umfang der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zur
Verfügung. Eine niedrige Messdrehzahl von beispielsweise
480 U/h stellt sicher, dass keine dynamische Effekte und Flankenwechsel im
Getriebe 12 auftreten. Damit werden nur die kinematischen
Bewegungen der Oberflächen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erfasst.
Außerdem wird dadurch sichergestellt, dass die vom Wegmesssystem zu
erfassende Impulsfrequenz nicht zu groß wird.
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Anstelle
eines optischen Wegmesssystems kann auch ein magnetisches Wegmesssystem
verwendet werden. Dabei werden die inkrementellen Wegsignale z.
B. mittels einer magnetischen Anordnung, insbesondere abwechselnd
angeordneten Nord- und Südpolen auf z. B. dem Maßband 14 erzeugt,
die von einen Magnetsensor der Leseeinheit 15 abgetastet
werden.
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In
einem dritten Verfahrensschritt c) werden Differenzen der Wegsignale
zueinander gebildet bzw. die Differenzen der einzelnen Wegsignale
zu einem Referenzsignal gebildet. Das Referenzsignal liefert das
am Antriebsmotor 10 angeordnete Drehwinkelmesssystem 13.
Zur Differenzbildung der einzelnen Wegsignale zu dem Referenzsignal
des Drehwinkelmesssystems 13 wird ein dem Drehwinkel des
Antriebsmotors 10 proportionales Ausgangssignal des Drehwinkelmesssystems 13 mittels
des Soll-Durchmessers eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07 oder
anhand eines anhand des jeweiligen Wegsignals über eine
volle Umdrehung berechneten mittleren Durchmesser eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07,
sowie mittels des Übersetzungsverhältnisses des
Getriebes 12 zwischen Antriebsmotor 10 und Druckzylinder 04; 06; 05; 07 berechnet.
Das Referenzsignal liegt damit in Form eines Soll-Wegsignals oder
in Form eines mittleren Wegsignals vor.
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In
einem vierten Verfahrensschritt d) werden kinematische Abwickelfehler
der Druckeinheit 01 der Rotationsdruckmaschine durch Berechnung
der einzelnen Durchmesser der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 und
durch Berechnung von kinematischen Übertragungsfehlern
der Zahnräder 17; 18; 19 des
Getriebes 12 des die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden Druckwerksantriebs 09 aus
den gemessenen Wegsignalen und deren Differenzen zueinander bzw.
zum Referenzsignal berechnet. Dies geschieht wie folgt. Die messtechnisch
erfassten Wegsignale bzw. die durch Differenzbildung der Wegsignale
gegenüber dem Referenzsignal gewonnenen Differenzsignale werden über
mehrere Umdrehungen der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 aufgezeichnet,
um anhand der Periodizität bestimmter in der Aufzeichnung
erkennbarer Ereignisse auf eine Ursache der Abwickelfehler, etwa
auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler verursachende Bauteile
der Rotationsdruckmaschine zu schließen. Die Periodizität
des nur einen Ausschnitt eines Getriebes 12 eines vollständigen
Druckwerksantriebs 09 darstellenden, aus Zahnrad 17,
insbesondere Motorritzel 17, Zahnrad 18, insbesondere Zwischenrad 18 und
Zahnrad 19, insbesondere Zylinderzahnrädern 19 bestehenden
Getriebes 12 lässt sich aus dem kleinsten gemeinsamen
Vielfachen der Zähnezahlen berechnen. Das Motorritzel 17 des
Getriebes 12 hat 20 Zähne, das Zwischenrad 18 hat
61 Zähne und die Zylinderzahnräder 19 haben
jeweils 60 Zähne. Nach 3660 Zähnen stehen alle
Zahnräder 17; 18; 19 wieder
in ihrer Ausgangsstellung. Umgerechnet auf die Zylinderzahnräder 19 entspricht
dies 61 Umdrehungen. Im Folgenden wird eine Umdrehung eines Druckzylinders 04; 06; 05; 07 auch
als Takt bezeichnet.
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Darüber
hinaus können die Differenzsignale in Frequenzspektren
zerlegt werden, um durch eine Zuordnung typischer Frequenzen auf
eine Ursache der Abwickelfehler, etwa auf ein oder mehrere einen Abwickelfehler
verursachende Bauteile der Rotationsdruckmaschine zu schließen.
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In
einem fünften Verfahrensschritt e) wird ein einem Zahnrad 17; 18; 19 zuordbarer
Anteil der kinematischen Abwickelfehler bestimmt. Dies erfolgt durch
Bestimmung eines Anteils der kinematischen Abwickelfehler mit einer
einem Teilkreisumfang eines Zahnrades 17; 18; 19 des
die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden
Druckwerksantriebs 09 entsprechenden Periodenlänge
bzw. einer einer Umdrehungsdauer eines Zahnrades 17; 18; 19 des
die Druckzylinder 04; 06; 05; 07 antreibenden
Druckwerksantriebs 09 entsprechenden Periodendauer.
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In
einem sechsten Verfahrensschritt f) werden Amplitude und Phasenlage
einer den im fünften Verfahrensschritt e) bestimmten Anteil
der kinematischen Abwickelfehler mit der dem Teilkreisumfang des
Zahnrades 17; 18; 19 entsprechenden Periodenlänge
bzw. der einer Umdrehungsdauer des Zahnrades 17; 18; 19 entsprechenden
Periodendauer beschreibenden Sinusfunktion bestimmt.
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In
einem siebten Verfahrensschritt g) werden Amplitude und Phasenlage
einer Exzentrizität ermittelt, welche die im sechsten Verfahrensschritt
f) bestimmte Sinusfunktion zumindest teilweise kompensiert. Die
Ermittlung der Exzentrizität in Phasenlage und Amplitude
erfolgt anhand der im sechsten Verfahrensschritt f) gewonnenen Angaben über
Amplitude und Phasenlage der Sinusfunktion.
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In
einem achten Verfahrensschritt h) wird eine Korrektur, also eine
Verringerung bzw. Beseitigung zumindest des im fünften
Verfahrensschritt e) bestimmten, dem betrachteten Zahnrad 17; 18; 19 zugeordneten
langwelligen Anteils der kinematischen Abwickelfehler durch Aufbringung
der Exzentrizität mit der im siebten Verfahrensschritt
g) bestimmten Amplitude und Phasenlage auf das Zahnrad 17; 18; 19,
dessen Teilkreisumfang bzw. Umdrehungsdauer der Periodenlänge
bzw. Periodendauer des Anteils der kinematischen Abwickelfehler
entspricht, durchgeführt.
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2 zeigt
ein Diagramm 20, in welchem die über eine Periode
gemittelten Differenzwege zwischen dem durch Abtastung der Maßverkörperung am
Gummituchzylinder 06 gewonnenen Wegsignal und dem durch
das Drehwinkelmesssystem 13 gegebenen Referenzsignal in
Größe und Winkellage aufgetragen sind. Eine Zuordnung
einer Winkellage zu den Differenzwegen erfolgt dabei anhand des
Referenzsignals. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die Differenzwege
durch Bezug auf eine charakteristische Länge dimensionslos
aufgetragen. Das Diagramm 20 wird erhalten, indem zunächst
die über 61 Takte gemessenen Differenzwege über
dem Drehwinkel aufgezeichnet werden, wobei die Differenzwege jeden
Takts aufs Neue bei einem Drehwinkel von 0° beginnend aufgetragen
werden. Der „blinde" Bereich zwischen etwa 345° und
360° ist im Ausführungsbeispiel dadurch bedingt,
dass die Enden der Maßbänder 14 mit Klebeband
gesichert und dadurch abgedeckt sind. Die Differenzwege der einzelnen Takte
sind dabei ähnlich, besitzen aber eine sich ändernde Überlagerung.
Anschließend wird der Verlauf der Differenzwege über
die 61 Takte für jeden Drehwinkel gemittelt. Dieser mittlere
Verlauf zeigt Abwälzfehler mit den Faktoren 3 und 60 einer
Umdrehung.
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Werden
die zugehörigen Takte aus verschiedenen Perioden übereinander
aufgetragen, so kann die Reproduzierbarkeit der Verläufe
für alle Takte nachgewiesen werden.
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Wird
der arithmetische Mittelwert der dimensionslosen Differenzwege über
einen Takt berechnet, und wird dieser Mittelwert als Funktion der
Takt Nummer dargestellt, so entsteht das Diagramm 21 in 3.
Die Periodendauer von 61 Takten ist dabei deutlich zu erkennen.
Mit guter Näherung entspricht der Verlauf einer Sinusfunktion
mit einer dimensionslosen Amplitude von 18. Dieser Fehler kann anhand der
Periodizität eindeutig dem Zwischenrad 18 mit
einer Zähnezahl von 61 zugeordnet werden.
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Die
beschriebene Analyse kann durch Differenzwege von Wegsignalen anderer Druckzylinder 04; 06; 05; 07 zum
Referenzsignal auch für die verbleibenden Druckzylinder 04; 06; 05; 07 durchgeführt werden.
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Durch
Zerlegung der Differenzsignale in Frequenzspektren kann eine weitere,
häufig genauere Zuordnung von Abwickelfehlern zu deren
Ursachen durchgeführt werden, was wiederum eine gezielte Korrektur
bzw. Beseitigung der Ursache ermöglicht.
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4 zeigt
hierzu in den Diagrammen 22 und 23 eine spektrale
Darstellung des Verlaufs der Differenzwege mit einer Zuordnung von
Fehlerart, etwa von Rundlauf- oder Verzahnungsfehlern, Ursache des
Fehlers und Fehlergröße. Die Abszisse im Fourierspektrum
in den Diagrammen 22 und 23 stellt das Vielfache
einer Umdrehung der Druckzylinder 04; 06; 05; 07 dar.
Eine Auswertung der Messergebnisse aller vier Druckzylinder 04; 06; 05; 07 erlaubt eine
genaue Zuordnung der Rundlauffehler zu den entsprechenden Zahnrädern 17; 18; 19,
um Ursache des Fehlers und Fehlergröße zu bestimmen.
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Dem
Diagramm 23, das einen Ausschnitt aus Diagramm 22 zeigt,
kann beispielsweise entnommen werden, dass die Ursache des durch
den Peak 24 verursachten Abwickelfehlers ein Rundlauffehler
der Zylinderzahnräder 19 ist. Die Ursache des
durch den Peak 25 verursachten Abwickelfehlers ist ein
Rundlauffehler des Motorritzels 17.
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Der
die Peaks 26 verursachende Abwickelfehler in Diagramm 22 ist
ein Verzahnungsfehler.
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Sämtliche
genannten Fehler verursachen kinematische Abwickelfehler an Rotationsdruckmaschinen
und können mit dem vorliegenden Verfahren erkannt und korrigiert
werden.
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- 01
- Druckeinheit
- 02
- Druckwerk
- 03
- Druckwerk
- 04
- Druckzylinder,
Formzylinder, Plattenzylinder
- 05
- Druckzylinder,
Formzylinder, Plattenzylinder
- 06
- Druckzylinder, Übertragungszylinder,
Gummituchzylinder
- 07
- Druckzylinder, Übertragungszylinder,
Gummituchzylinder
- 08
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- 09
- Druckwerksantrieb
- 10
- Antriebsmotor
- 11
-
- 12
- Getriebe
- 13
- Drehwinkelmesssystem
- 14
- Maßverkörperung,
Maßband
- 15
- Leseeinheit
- 16
-
- 17
- Zahnrad,
Motorritzel
- 18
- Zahnrad,
Zwischenrad
- 19
- Zahnrad,
Zylinderzahnrad
- 20
- Diagramm
- 21
- Diagramm
- 22
- Diagramm
- 23
- Diagramm
- 24
- Peak
- 25
- Peak
- 26
- Peak
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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