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Dokumentenidentifikation DE102004031505A1 09.02.2006
Titel Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung für Bogendruckmaschinen
Anmelder Koenig & Bauer AG, 97080 Würzburg, DE
Erfinder Guhr, Uwe, 01445 Radebeul, DE;
Mann, Jürgen, 01139 Dresden, DE;
Wetzig, Johannes, 04519 Rackwitz, DE;
Gerlach, Steffen, 01640 Coswig, DE
DE-Anmeldedatum 30.06.2004
DE-Aktenzeichen 102004031505
Offenlegungstag 09.02.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.02.2006
IPC-Hauptklasse B65H 7/12(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse B41F 33/06(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      G01B 17/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      B65H 7/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung für Bogendruckmaschinen mit einem aus Sender und Empfänger bestehenden Ultraschall-Sensor.
Die Aufgabe der Erfindung, mit geringem wirtschaftlichen Aufwand eine Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtung mit geringer Störanfälligkeit gegenüber von Fremdschalleinflüssen zu schaffen, wird mit einer Abschirmung gelöst, die den Luftraum zwischen Sender und Empfänger seitlich begrenzt und im Wesentlichen eine Abschirmhülse umfasst, die zumindest auf ihrer Innenseite eine schallabsorbierende Schicht aufweist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung für Bogendruckmaschinen gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Bogenkontrolleinrichtungen werden vor allem als Doppelbogenkontrolleinrichtungen hinter Schuppenanlegern von Bogendruckmaschinen eingesetzt, um zu verhindern, dass zwei oder mehrere Bogen bei fehlerhafter Bogenvereinzelung gleichzeitig in die Druckmaschine einlaufen, wodurch insbesondere bei höheren Bedruckstoffdicken Druckmaschinenschäden verursacht werden. Aufgrund ihrer einfachen Bedienbarkeit haben sich dafür Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtungen durchgesetzt.

Aus der DE 40 22 325 C2 ist eine derartige akustische Vereinzelungskontrolle für blattartige Gegenstände bekannt, die aus Sender- und Empfängereinheiten besteht, die an eine Auswerteelektronik angeschlossen sind, wobei die Auswerteelektronik über eine selbsttätige Kalibrierung verfügt.

Aufgrund des relativ großen Abstandes zwischen Sender- und Empfängereinheit sind Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtungen störanfällig gegenüber hochfrequenten Umgebungsgeräuschen, wie sie z.B. durch Blasluftdüsen oder Druckluftsteuerungen verursacht werden. Fremdschall führt zu Fehlinterpretationen des empfangenen Schallsignals, so dass entweder Fehlalarme ausgelöst oder Doppelbogen nicht erkannt werden. Zur Umgehung dieses Problems können Kombinationen mehrerer Doppelbogenkontrolleinrichtungen mit unterschiedlichen Messprinzipien vorgesehen werden, z. B. eine Kombination von Ultraschall- und kapazitiven Sensoren (DE 200 18 193 U1).

Nachteilig an dieser Lösung sind die hohen Kosten für die zusätzliche Kontrolleinrichtung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit geringem wirtschaftlichen Aufwand eine Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung mit geringer Störanfälligkeit gegenüber von Fremdschalleinflüssen zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des ersten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 4 bis 8.

Zur Verhinderung des seitlichen Einstreuens von Störschallwellen ist gemäß der Erfindung eine möglichst geschlossene Abschirmung gegen Fremdschall entlang des Messweges vorgesehen, die sich vom Sender bis zum Empfänger erstreckt und lediglich im Bereich der Bogenbahn unterbrochen ist, wobei auch vorhandene Maschinenelemente in die Abschirmung einbezogen werden.

Die erfindungsgemäße Ultraschall-Doppelbogeneinrichtung mit einer Abschirmung für den Sender durch den Anlegtisch unterhalb der Bogenebene und mit einer Abschirmung für den Empfänger oberhalb der Bogenebene durch eine Abschirmhülse verhindert, dass in der Umgebung der Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtung durch taktweise ausströmende Druckluft an Blaseinrichtungen oder durch Druckluftimpulse von pneumatischen Stelleinrichtungen erzeugter hochfrequenter Störschall seitlich über den freien Luftraum zwischen Sender und Empfänger in den Empfangsbereich gelangt und die Intensität des Empfangsstrahles verfälscht.

Die erfindungsgemäße Abschirmung besitzt die Vorteile, dass sie einfach realisierbar ist, eine hohe Messsicherheit gewährleistet und mit dem schallabsorbierenden Material der Abschirmhülse eine Doppelfunktion realisierbar ist – die Eliminierung von Fremdschalleinstreuungen im Erfassungsbereich des Ultraschall-Empfängers und die schalldichte Ankopplung zu angrenzenden, höhenbeweglich gelagerten Schutzeinrichtungen, wie z.B. einem Bogendeckblech.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen haben folgende Bedeutung:

1 Darstellung einer Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtung mit Abschirmhülse an einem Anlegtisch mit Bogendeckblech

2 Darstellung einer Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtung mit Abschirmhülse an einem Anlegtisch in Schnittdarstellung

3 Darstellung einer Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtung mit Abschirm- und Schutzhülse an einem Anlegtisch mit Bogendeckblech in Schnittdarstellung

Wie aus der 1 ersichtlich, ist die Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung an einem Anlegtisch 1 angeordnet, auf dem Bogen 2 vereinzelt und in Schuppenformation zu einer Anlegelinie gefördert werden.

Ein Ultraschall-Sender 4 ist unterhalb der die Bogenebene bildenden Bogenschuppenformation in einer seiner Außenkontur angepassten Aussparung im Anlegtisch 1 angeordnet, ein Ultraschall-Empfänger 5 ist in einem Abstand von ca. 20 ... 40 mm vom Sender 4 oberhalb des Anlegtisches 1 an einer (nicht dargestellten) Traverse gestellfest angeordnet.

Die den Sender 4 und Empfänger 5 verbindende Längsachse kann zur Erhöhung der Unempfindlichkeit des Messverfahrens gegenüber Bogenbewegungen zu einer Senkrechten in einem Neigungswinkel bis zu 35° seitlich geneigt sein.

Ein vom Sender 4 emittierter Ultraschall-Sendestrahl wird entsprechen der Bogendicke beim Durchdringen des Bogens 2 abgeschwächt und vom Empfänger 5 erfasst. Eine mit Sender 4 und Empfänger 5 gekoppelte Auswerteeinrichtung (nicht dargestellt), die in die Maschinensteuerung integriert ist, ermittelt aus dem Verhältnis von Sendestrahl- und Empfangsstrahlintensität und unter Berücksichtigung der vorgegebenen oder an Referenzbogen ermittelten Bogeneigenschaften die Anzahl der übereinander liegenden Bogen 2 im Schuppenstrom und löst über die Maschinensteuerung einen Alarm und einen Stopp der Bogenzufuhr aus, wenn im relevanten Messintervall z.B. ein Mehrfachbogen anstelle eines Einfachbogens registriert wird (Doppelbogenkontrolleinrichtung).

Die versenkte Anordnung des Senders 4 in einer angepassten Aussparung im Anlegtisch 1 bewirkt einerseits, dass der Anlegtisch 1 quasi als Abschirmung gegenüber Fremdschall im Bereich unterhalb der Bogenebene fungiert. Die Wandung der Bohrung oder Aussparung im Anlegtisch 1 kann zusätzlich mit einer schallabsorbierenden Schicht ausgestattet sein, die Fremdschalleinstreuungen aus der Umgebung unterhalb des Anlegtisches 1 reduziert und Durchmessertoleranzen zwischen Sendergehäuse und Bohrung ausgleicht.

Der Empfänger 5 oberhalb der Bogenebene ist von einer Abschirmhülse 6 umgeben, die sich bis zur Bogenebene erstreckt. Die Abschirmhülse 6 für den Ultraschall-Empfänger 5 besteht in einer ersten Ausführungsform vollständig aus einem schallabsorbierenden Material, wie z. B. Schaumstoff (2).

Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Abschirmung kann ein mehrschichtiger Aufbau der Abschirmung vorgesehen sein (3). Eine äußere Schutzhülse 7 aus einem verschleißfesten Material (z.B. Metall) mit schallabweisender Oberfläche verhindert dabei mechanische Einwirkungen auf die innere schallabsorbierende Abschirmhülse 6. Die Stirnseiten der Hülsen 6, 7 sind entsprechend des Neigungswinkels der Sender- Empfänger-Anordnung parallel zur Bogenebene abgeschrägt.

Die Abschirmhülse 6 wird im einfachsten Fall auf den Empfänger 5 aufgesteckt (2). Im Falle eines mehrschichtigen Aufbaus der Abschirmung kann die äußere Schutzhülse 7 zweckmäßig mittels einer Schraubverbindung mit dem Empfänger 5 verbunden werden. Dazu weist die Schutzhülse 7 beispielsweise einen oberen Gewindering 8 mit einem Anschlussgewinde für den Empfänger 5 auf (3).

Anstelle separater Abschirm- und Schutzhülsen 6,7 ist es ebenso möglich, eine Schutzhülse 7 mit einer Innenauskleidung aus schallabsorbierendem Material einzusetzen.

Oberhalb der Bogenschuppenebene befindet sich zweckmäßig in geringem Abstand ein bogenabweisendes Bogendeckblech 3. Das Bogendeckblech 3 hat die Aufgabe, die ankommenden Bogen 2 zu führen und den Empfänger 5 vor mechanischen Einwirkungen durch Fremdkörper in der Bogenbahn zu schützen. Zur leichteren Beseitigung von störenden Bogen 2 oder Fremdkörpern ist das Bogendeckblech 3 vertikal beweglich, d.h. aushebbar, gelagert. Das Bogendeckblech 3 weist im Erfassungsbereich der Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung eine Durchtrittsöffnung für den Empfangsstrahl auf.

Da der Ultraschall-Empfänger 5 fest angeordnet ist, muss zur Aufrechterhaltung einer annähernd schalldichten Abschirmung des Luftraumes zwischen Bogendeckblech 3 und Ultraschall-Empfänger 5 die Beweglichkeit des Bogendeckbleches 3 durch eine elastische Pufferzone im unteren Bereich der Abschirmung gesichert werden. Ein ringförmiger elastischer Bereich 9 bildet dazu den unteren Endabschnitt der Abschirmhülse 6. Vorteilhaft ist die Verwendung von elastischem schallabsorbierenden Material für die gesamte Abschirmhülse 6.

Bei Verwendung einer äußeren Schutzhülse 7 ist an dieser ein zusätzlicher ringförmiger elastischer Bereich 9 (z.B. Schaumstoff oder Moosgummi) angeordnet, der den Freiraum bis zum Bogendeckblech 3 überbrückt und stirnseitig auf dem Bogendeckblech 3 konzentrisch zur Strahldurchtrittsöffnung aufliegt. Der so gebildete ringförmige elastische Bereich 9 gleicht die Vertikalbewegungen des Bogendeckbleches 3 bei Bogenlaufstörungen aus. In einer vorteilhaften Ausführungsform (3) ist dazu die Abschirmhülse 6 bis zum Bogendeckblech 3 verlängert, so dass der untere Abschnitt der Abschirmhülse 6 aus der Schutzhülse 7 herausragt und den flexiblen Dichtungsring bildet. Das schallabsorbierende Material muss dazu zusätzlich elastische Eigenschaften aufweisen.

Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung:

Der in einer Bohrung im Anlegtisch 1 unterhalb der Bogenschuppenformation befindliche Ultraschall-Sender 4 emittiert taktweise einen Sendestrahl in Richtung auf die Bogenebene. Durch die Anordnung des Senders 4 in einer Bohrung oder Ausnehmung des Anlegtisches 1 ist der untere Luftraum bis zur Bogenebene abgeschlossen, so dass eine Beeinträchtigung des Sendestrahles durch Fremdschall nahezu ausgeschlossen ist. Oberhalb der Bogenebene befindet sich der Ultraschall-Empfänger 5, dessen Erfassungsbereich durch die Abschirmhülse 6, die sich bis zum Bogendeckblech 3 erstreckt und auf diesem flächig aufliegt, bis zur Bogenebene abgeschirmt wird. Seitliche Störschalleinstreuungen werden von der Abschirmhülse 6 abgewiesen. Von den Bogenoberseiten im Bereich der Doppelbogenkontrolleinrichtung reflektierte Störschallwellen, die über den schmalen Luftspalt zwischen Abschirmhülse 6 und Bogen 2 in den Luftraum innerhalb der Abschirmhülse 6 eindringen könnten, werden weitgehend vom Bogendeckblech 3 eliminiert, das die Störschallwellen reflektiert, bevor sie die Bogenoberfläche erreichen. Sollten doch Fremdschallwellen durch Mehrfachreflexionen eingestreut worden sein, werden sie beim Auftreffen an der Innenseite der Abschirmhülse 6 durch die schallabsorbierende Oberfläche gelöscht, bevor sie den Empfänger 5 erreichen können. Somit gelangen nur die vom Sender 4 emittierten Schallwellen, die sich in Richtung der Sender 4 und Empfänger 5 verbindenden Längsachse ausbreiten, in den Erfassungsbereich des Empfängers 5, wodurch die angestrebte Störsicherheit erreicht wird.

Wird im Havariefall das Bogendeckblech 3 zwecks Bogenentfernung angehoben, wird der ringförmige elastische Bereich 9 im unteren Bereich der Abschirmhülse 6 vorübergehend gestaucht. Aufgrund der Elastizität wird nach der Rückbewegung des Bogenabdeckbleches in seine Normallage der schalldichte Anschluss der Abschirmhülse 6 gegenüber dem Bogendeckblech 3 aufrechterhalten.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung ist nicht auf die Doppelbogenkontrolle an der Bogenanlage beschränkt, sondern kann auch entlang des gesamten Bogenweges durch die Druckmaschine z.B. auch zur Fehlbogenkontrolle o.ä. verwendet werden. Im Rahmen der Erfindung kann ebenso auch der Ultraschall-Sender 4 mit einer Abschirmhülse 6 ausgestattet sein, wenn die konstruktiven Gegebenheiten die Nutzung vorhandener abschirmender Maschinenelemente, wie z. B. Ausnehmungen in Anlegtischen 1, Bogenführungselementen oder Verkleidungsblechen nicht zulassen. Ebenso können auch die Positionen von Sender 4 und Empfänger 5 vertauscht sein.

1Anlegtisch 2Bogen 3Bogendeckblech 4Sender 5Empfänger 6Abschirmhülse 7Schutzhülse 8Gewindering 9ringförmiger elastischer Bereich

Anspruch[de]
  1. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung für Bogendruckmaschinen mit einem aus Sender und Empfänger bestehenden Ultraschall-Sensor, der mit einer Auswerteelektronik verbunden ist, wobei Sender und Empfänger auf entgegengesetzten Seiten der Bogenbahn angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Messraum zwischen Sender (4) und Empfänger (5) mit Ausnahme der Bogenbahn von mindestens einem Abschirmmittel umgeben ist, das Schall absorbierende und/oder Schall abweisende Oberflächen aufweist.
  2. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmittel ein Maschinenelement (1, 3) und/oder eine Abschirmhülse (6) ist.
  3. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach Anspruch 2, die als gestellfest angeordnete Ultraschall-Doppelbogenkontrolleinrichtung einem Anlegtisch (1) zugeordnet und mit einem Empfänger (5) oberhalb der Bogenebene ausgebildet ist,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    • der Sender (4) in einer seiner Außenkontur angepassten Aussparung innerhalb des Anlegtisches (1) angeordnet ist und

    • zumindest der Empfänger (5) von einer Abschirmhülse (6) umgeben ist, die zumindest auf ihrer Innenseite eine schallabsorbierende Schicht aufweist und sich annähernd bis zur Bogenebene erstreckt.
  4. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmhülse (6) in ihrem der Bogenebene zugewandten Endabschnitt einen ringförmigen elastischen Bereich (9) aufweist.
  5. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmhülse (6) eine zur Bogenebene parallele Stirnfläche aufweist und mit dieser zentrisch zu einer schalldurchlässigen Aussparung auf einem höhenbeweglichen Bogendeckblech (3) aufliegt, das oberhalb der Bogenebene und parallel zu dieser angeordnet ist.
  6. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmhülse (6) zentrisch von einer Schutzhülse (7) umgeben ist.
  7. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige elastische Bereich (9) der Abschirmhülse (6) eine Fortsetzung der schallabsorbierenden Schicht bildet.
  8. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (7) den ringförmigen elastischen Bereich (9) der Abschirmhülse (6) ausspart.
  9. Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Längsachse von Sender (4) und Empfänger (5) in einem Neigungswinkel gegenüber einer Senkerechten zum Anlegtisch (1) geneigt ist.
  10. Bogendruckmaschine mit einer Ultraschall-Bogenkontrolleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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