DD228234A1

DD228234A1 - Vorrichtung zur messung der bahnspannung

Info

Publication number: DD228234A1
Application number: DD84266415A
Authority: DD
Inventors: Dietrich Hank; Kerstin Hauer; Friedrich Richter
Original assignee: Polygraph Leipzig
Priority date: 1984-08-20
Filing date: 1984-08-20
Publication date: 1985-10-09
Also published as: GB8520496D0; US4629902A; DE3526774A1; FR2569272A1; FR2569272B1; GB2163560B; GB2163560A

Abstract

Vorrichtung zur Messung der Bahnspannung einer kontinuierlich bewegten Stoffbahn, vorzugsweise eingesetzt in Rollenrotationsdruckmaschinen, wo eine Papierbahn registergerecht bewegt werden muss und dafuer automatische Steuervorrichtungen in Verbindung mit Bahntransportvorrichtungen erforderlich sind. Ziel der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand hohe Zuverlaessigkeit und, bezueglich eines Prozessregelungssystems fuer Druckmaschinen, hohe Integrationsfreundlichkeit zu erhalten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von Bahnspannung und Bahnumschlingung verursachte, auf eine Bahnfuehrungswalze wirkende resultierende Kraft zu messen. Entsprechend Fig. 1 ist eine Bahnfuehrungswalze zweiseitig auf Exzentern drehbar gelagert, wobei der erste Exzenter mit seinem Lagerzapfen drehbar gelagert und der zweite Exzenter mit seinem Lagerzapfen im Maschinengestell fest eingespannt ist und beide Exzenter so bemessen sind, dass ihre Exzentrizitaet kleiner, gleich oder nicht wesentlich groesser als der Radius der Bahnfuehrungswalze ist. Die elastische Vordrehung des im Maschinengestell fest eingespannten Exzenterlagerzapfens, der Bahnspannung proportional, wird durch einen beruehrungslos wirkenden Messwertaufnehmer ind Verbindung mit einem uebersetzenden Hebel gemessen. In Ausgestaltung der Erfindung kann als Messwertaufnehmer ein positionsempfindlicher optoelektronischer Sensor verwendet werden. Fig. 1

Description

-Λ -

Titel der Erfindung

Vorrichtung zur Messung der Bahnspannung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Bahnspannung einer kontinuierlich bewegten Stoffbahn. Die Erfindung kommt vorzugsweise in Rollenrotationsdruckmaschinen zum Einsatz, wo eine Papierbahn registergerecht bewegt werden muß und zu diesem Zwecke automatische Steuer-, Regel-, Prüf- oder Überwachungsvorrichtungen in oder in Verbindung mit Bahntransportvorrichtungen erforderlich sind.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, daß die meisten die Bahnspannung direkt und elektrisch messenden, mit einem beweglichen Element mit der Oberfläche der bewegten Bahn im Eingriff stehenden Vorrichtungen die Wegauslenkung einer von der laufenden Bahn umschlungenen und vorbelasteten Walze, der sogenannten Tänzer— oder Pendelwalze benutzen, wie dies beispielsweise in der DE-PS 23 56 009 beschrieben ist.

Hauptnachteil dieser Art Vorrichtungen sind die funktionsbedingten Positionsänderungen der Walze, welche relativ große Änderungen der Bahnweglänge zwischen zweien die Bahn fördernden Einrichtungen, beispielsweise zwei hintereinander angeordneten Druckwerken, zur Folge haben. Die hierdurch in Rollenrotationsdruckmaschinen auftretenden Registerfehler sind für die Registerregelungseinrichtungen der Druckmaschinen zu groß. Ein weiterer Nachteil ist die relativ große Trägheit dieser

Vorrichtung, die -verhindert, daß höherfrequente Bahnspannungsänderungen, die mit wachsender Amplitude Bahnbrüche ankündigen, erfaßt werden

Nachteilig sind auch die Rückwirkung dieser Vorrichtung auf die Bahnspannung selbst sowie der Aufwand an Walzen, Hebeln und Mitteln der Rückstellung (Gewichte, Federn) sowie Mitteln der zusätzlichen Be- oder Entlastung.

Bekannt sind weiterhin Vorrichtungen, bei denen die Bahnspannung mit Hilfe von an den Lagern einer zweiseitig gelagerten Bahnführungswalze angeordneten Kraft-Meßwertaufnehmern, aufgebaut mit Halbleiter-Dehnmeßstreifen, ermittelt wird, wie dies beispielsweise in der DE-PS 22 11 598 beschrieben ist. Genutzt wird das von Bahnspannung und Bahnumschlingung auf die Walze ausgeübte Biegemoment und gemessen werden in beiden Lagern die resultierenden Druck- bzw. Zugkräfte. Als Positionsänderung für die Walze tritt lediglich der Betrag der elastischen Verformung des Biegebalkens oder Stauchkörpers, der die Dehnmeßstreifen trägt, auf Genauigkeit und dynamisches Verhalten entsprechenden Anforderungen.

Nachteile von Kraftmeßeinrichtungen dieser Art sind der hohe Geräteaufwand in der nachgesetzten elektronischen Auswerteeinrichtung, bestehend aus Speise- und Abgleichgerät und Meßumformer* sowie die mit schwellender Beanspruchung von beispielsweise vier als Wheatstone-Vollbrücke geschalteten und auf den tragenden Stahlkörper geklebten Dehnmeßstreifen verbundene höhe Ausfallrate, verursacht durch die Beanspruchung der Klebverbindung.

Ein besonderer Nachteil dieser Vorrichtung besteht in der Notwendigkeit der Kraftmessung in beiden Walzenlagern. Das erfordert zwei Meßwertaufnehmer und zusätzlich eine elektronische Einrichtung zur Summierung oder Mittelwertbildung der in beiden Lagern aufgenommenen Meßwerte.

Bekannt geworden sind auch Einrichtungen zur Bahnspannungsmessung, die die elastische Verformung in Druckmaschinen vorhandener Befestigungsmittel, beispielsweise Lagerhebel, von

bahnführenden Mitteln, beispielsweise Registerwalzenpaaren, nutzen (DD-PS 71 772). Durch entsprechende konstruktive Bemessung der Befestigungsmittel kann eine äußerst geringe, aber noch den Empfindlichkeitsanforderungen der Meßeinrichtung genügende elastische Verformung erreicht werden. Für ortsfest gelagerte WalzenanOrdnungen, beispielsweise Bahnführungswalzen, wird in der gleichen PS vorgeschlagen, die elastische Verformung der die Walzenlagerung tragenden Teile im Maschinengestell zu messen.

Auch hierbei handelt es sich um die Ausnutzung des von der Bahn auf die Walze ausgeübten Biegemoments mit dem Nachteil der zweiseitig anzuordnenden Meßeinrichtungen einschließlich einer Einrichtung zur Summierung oder Mittelwertsbildung der in beiden Lagern aufgenommenen Meßwerte.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, für den Einsatz in Rollenrotationsdruckmaschinen eine Vorrichtung zur Messung der Bahnspannung einer kontinuierlich bewegten Papierbahn zur Verfügung zu stellen, die geringen Aufwand mit hoher Zuverlässigkeit verbindet. Besonderes Anliegen ist die Integrationsfreundlichkeit bezüglich eines erweiterungsfähigen Systems der elektronischen Prozeßregelung in Druckmaschinen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die von Bahnspannung und Bahnumschlingung verursachte, auf eine Bahnführungswalze wirkende resultierende Kraft durch eine fertigungs-, montage- und bedienungsfreundliche und robuste Vorrichtung einfacher Konstruktion in Verbindung mit einer einem zugeordneten Meßwertaufnehmer nachgesetzten Auswerteeinrichtung mit geringem gerätetechnischen Aufwand zu messen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Bahnführungswalze zweiseitig auf einem ersten und einem zweiten Exzenter drehbar gelagert ist, und daß der erste Exzenter mit

— 4 —

seinem Lagerzapfen in einem Lager drehbar und reibungsarm gelagert und der zweite Exzenter mit seinem Lagerzapfen am Ende des Zapfens im Maschinengestell fest eingespannt ist und daß beide Exzenter so bemessen sind, daß der Betrag ihrer Exzentrizität^ kleiner, gleich oder nicht wesentlich größer als der Betrag des Walzenradius R ist, und daß ein einarmiger starrer Hebel mit dem Lagerzapfen des zweiten Exzenters in Exzenternähe fest verbunden ist, dem ein berührungslos wirkender Dreh— winkel-Meßwertaufnehmer zugeordnet ist, der im Maschinengestell fest angeordnet ist.

In Ausgestaltung der Erfindung kann als berührungslos wirkender Meßwertaufnehmer ein positionsempfindlicher optoelektronischer Sensor, bestehend aus Lichtsender und Lichtdetektor, verwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der fest eingespannte Lagerzapfen des zweiten Exzenters in einem Lager drehbar und reibungsarm gestützt werden, um für den Zapfen bei niedriger Drehsteifigkeit eine hohe Biegesteifigkeit zu- erreichen. Ist die Bahnführungswalze zweiseitig drehbar auf Achsscheiben gelagert, können in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Achsscheiben selbst durch exzentrische Anordnung von Lagerzapfen als Exzenter mit kreiszylindrischer Form gestaltet werden

Ohne die Erfindung zu verlassen, kann der übersetzende Hebel auch durch ein anderes übersetzendes Element, beispielsweise durch einen Lichtstrahl, ersetzt werden.

Die bewegte Bahn verursacht durch Bahnspannung und Bahnumschlingung eine an der Drehachse der Bahnführungswalze angreifende und etwa senkrecht zu ihr wirkende resultierende Kraft, die durch die zweiseitige, rechtwinklig zur resultierenden Kraft exzentrische, Lagerung auf Exzentern ein Drehmoment erzeugt, dessen Vektor in der Drehachse der Exzenterlagerzapfen liegt und den im Maschinengestell fest eingespannten Exzenterlagerzapfen elastisch verdreht. Durch den einarmigen Hebel wird der der Bahnspannung proportionale und längs der Achse

des nicht im Maschinengestell fest eingespannten Teils des Exzenterlagerzapfens zunehmende Verdrehungswinkel mit einem Paktor größer als 1 übersetzt und von dem dem Hebel zugeordneten berührungslos wirkenden Meßwertaufnehmer gemessen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht, Fig. 2 eine schematische Seitenansicht.

Die Vorrichtung weist eine zweiseitig auf Achsscheiben 1, 2 mittels Wälzlagern 3, 4 drehbar gelagerte Bahnführungswalze 5 auf. Die Achsscheiben 1, 2 sind fest mit je einem Exzenter 6, verbunden. Exzenter 6 ist mit seinem Lagerzapfen 8 drehbar in einem reibungsarmen Stützlager 9 gelagert, Exzenter 7 ist mit seinem Lagerzapfen 10 nahe dem Exzenter 7 drehbar in einem reibungsarmen Stützlager 11 gelagert und im Maschinengestell 12 fest eingespannt. Ein einarmiger, starrer und an seinem freien Ende abgewinkelter Hebel 13 wirkt in den optischen Weg eines positionsempfindlichen optoelektronischen Sensors 14, aus Lichtsender 14.1 und Lichtdetektor 14.2 bestehend und im Maschinengestell 12 ortsfest einstellbar angeordnet.

Die bewegte Bahn 15 verursacht durch Bahnspannung und Bahnum— schlingung eine an der Drehachse der Bahnführungswalze 5 angreifende und senkrecht zu ihr wirkende resultierende Kraft F, die durch die zweiseitige, rechtwinklig zur resultierenden Kraft F exzentrische Lagerung auf Exzentern ein Drehmoment erzeugt, dessen Vektor in der Drehachse der Exzenterlagerzapfen 8, 10 liegt und den im Maschinengestell 12 fest eingespannten Lagerzapfen 10 elastisch verdreht. Durch den Hebel 13 wird der der Bahnspannung proportionale und längs der Achse des nicht im Maschinengestell 12 fest eingespannten Teil des Lagerzapfens 10 zunehmende Verdrehungswinkel mit einem Faktor sehr viel größer als 1 übersetzt und von dem dem Hebel 13 zugeordneten und im Maschinengestell 12 ortsfest einstellbar an-

geordneten, positionsempfindlichen optoelektronischen Sensor 14, aus Lichtsender 14.1 und Lichtdetektor 14.2 bestehend, gemessen. Lager 11 dient einer hohen Biegesteifigkeit des Exzenterlagerzapfens 10.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wirkt sich die besondere Robustheit der Vorrichtung vorteilhaft aus. Des weiteren sind die trägheitsarme und bezüglich der Bahnweglänge rückwirkungs— freie Messung von Vorteil. Vorteilhaft für die Bedienung (Bahn einziehen) der Druckmaschine wirkt sich auch das Fehlen einer Achse zwischen den Exzentern 6, 7 und in der Exzenterdrehachse - liegend aus. .

Claims

Erfindungsanspruch

1. Vorrichtung zur Messung der Bahnspannung einer kontinuierlich bewegten Stoffbahn, mit der Oberfläche der bewegten Bahn durch Bahnspannung und Bahnumschlingung und mittels einer Bahnführungswalze in Eingriff stehend, welche zweiseitig drehbar auf Exzentern oder auf einer mit Exzentern fest verbundenen Achse oder mit Exzentern fest verbundenen Achsscheiben gelagert ist, gekennzeichnet dadurch, daß der erste Exzenter (6) mit seinem Lagerzapfen (8) in einem Lager (9) drehbar und reibungsarm gelagert und der zweite Exzenter (7) mit seinem Lagerzapfen (10) an seinem Ende im Maschinengestell (12) fest eingespannt ist, und daß die Exzenter (6, 7) so bemessen sind, daß der Betrag ihrer Exzentrizität (e) kleiner, gleich oder nicht wesentlich größer als der Betrag des Walzenradius (R) ist und daß ein die Verdrehung des zweiten Exzenterlagerzapfens (10) übersetzender einarmiger starrer Hebel (13) nahe dem zweiten Exzenter (7) mit dem Exzenterlagerzapfen (10) fest verbunden ist und daß zum Messen der der Bahnspannung proportionalen elastischen Verdrehung des Exzenterlagerzapfens (10) ein berührungslos wirkender Meßwertaufnehmer (14) dem Hebel (13) zugeordnet, im Maschinengestell (12) ortsfest einstellbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Meßwertaufnehmer (14) ein positionsempfindlicher optoelektronischer Sensor, aus Lichtsender (14.1) und Lichtdetektor (14.2) bestehend, im Maschinengestell (12) so angeordnet ist, daß sich sein optischer Weg im Bewegungsbe— reich des frei beweglichen Endes des Hebels (13) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der fest eingespannte zweite Exzenterlagerzapfen (10) in einem zusätzlichen Lager (11), nahe dem Exzenter (7) angeordnet, drehbar und reibungsarm gestützt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Achsscheiben (1 , 2) der Bahnführungswalze (5) als Exzenter gestaltet werden.