DE4318445B4

DE4318445B4 - Verfahren zur Bestimmung der Beschichtungsdicke eines aufzutragenden Mediums

Info

Publication number: DE4318445B4
Application number: DE19934318445
Authority: DE
Inventors: Norbert Dr. Freyer; Bernd Echtle
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1993-06-03
Filing date: 1993-06-03
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: DE4318445A1

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.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Schichtdicke eines flüssigen Mediums und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

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.

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.

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.

In SU 390 356 ist die Messung einer Rohrwanddicke mittels Reflexionssignalen beschrieben.

Ausgehend vom skizzierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Beschichtungsdicke eines auf einem Beschichtungsträger aufzutragenden Mediums nebenwirkungsfrei zu ermitteln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

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.

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.

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.
Es zeigt:
1 die Seitenansicht einer schematisch dargestellten Veredelungseinheit,
2a, b prinzipielle Anordnungen ein- oder mehrteiliger Meßeinheiten,
2c den Verlauf und die Reflexionen des Ausgangssignals und
3 das Signal/Zeit-Diagramm
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.
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.
2b zeigt die prinzipielle Anordnung einer aus zwei Modulen bestehenden Meßeinheit 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.
In 2c sind der Verlauf und die erzeugten Reflexionen des Ausgangssignals dargestellt.
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.
In 3 ist das Signal/Zeit-Diagramm in vereinfachter, insbesondere Streuungen vernachlässigender Darstellung wiedergegeben.
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.
Mittels der Übertragungsleitungen 9 können die ermittelten Laufzeitdifferenzen 18 von der Meßeinheit 5 bzw. dem Empfangsmodul 11 an eine nachgeordnete Auswerteelektronik übermittelt werden.

1: Veredelungseinheit
2: bedruckstofführender Zylinder
3: Formzylinder
4: Auftragwalze
5: Meßeinheit
6: Schöpfwalze
7: Vorratsbehälter
8: Oberfläche
9: Übertragungsleitung
10: Sendemodul
11: Empfangsmodul
12: Schichtdicke
13: Grenzfläche Beschichtungsträger/Medium
14: Oberfläche Medium
15: Oberflächenreflexion
16: Grenzflächenrefexion
17: Ausgangssignal
18: Laufzeitdifferenz
19: aufgetragenes Medium

Claims

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.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Medium (19) auf der die Grenzfläche (13) bildenden Auftragwalze (4) der Vorrichtung (1) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Medium (19) auf dem die Grenzfläche (13) bildenden Formzylinder (3) der Vorrichtung (1) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Medium (19) auf dem die Grenzfläche (13) bildenden Bedruckstoff geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei als der Bedruckstoff ein Bogen verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Bedruckstoff auf einem Zylinder (2) der Vorrichtung geführt wird.
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.
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.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei mittels der Messeinheit (5) die Laufzeitdifferenz (18) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei als das Ausgangssignal (17) ein Ultraschallsignal verwendet wird.
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.