Ziel der Entwicklung

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Messsystem zur Einstellung von Walzen- und Zylinderparungen

Das Projekt hatte die Entwicklung eines innovativen und flexibel einsetzbaren Messsystems zur Bestimmung der Breite des Kontaktstreifens zwischen harten und weichen Walzen zum Ziel. Dabei sollten basierend auf dem Messprinzip des bereits existierenden Messgerätes NIP CON neue innovative Mess-, Bedien- und Auswertekonzepte entwickelt und umgesetzt werden, mit denen ein deutlich verbesserter Gebrauchswert realisiert wird.
Ein Hauptziel des Vorhabens war die Konzeption und Entwicklung einer bidirektionalen Kommunikationslösung, die eine Einstellung, Parametrierung und Bedienung des Gerätes von externen Systemen und eine Ausgabe, Auswertung und Protokollierung der Messdaten ermöglicht. Die damit erreichbare Einbindung des Systems in Netzwerke des Nutzers ist im Zuge der Digitalisierungsbemühungen auf dem Weg zur Industrie 4.0 eine zwingende Notwendigkeit.
Darüber hinaus sollten einige in der Praxisanwendung außerdem sehr wichtige Aspekte zur Verbesserung der Gerätebedienbarkeit und Benutzerfreundlichkeit, wie zum Beispiel der Lesbarkeit des Displays, der sicheren Befestigung des Handgerätes am Druckwerksgestell oder der Handhabung/Gestaltung der Sensorkabel bearbeitet werden.
Das neu entwickelte Handgerät erfüllt die vorgegebenen Funktionalitäten. Das Bedienkonzept wurde durch die Verwendung eines mobilen Endgerätes (Laptop, Tablet, Smartphone) verbessert. Die neu integrierte Protokollfunktion trägt ebenfalls zur Steigerung des Gebrauchswertes bei.
Es wurde außerdem eine Sensorprüfeinrichtung entwickelt, die in der Fertigung und zur Wartung eingesetzt wird.

Vorteile und Lösungen

Es konnte gezeigt werden, dass durch Beilagen modifizierte NIP-Sensoren prinzipiell zur Abstandsmessung zweier Walzen im Messbereich 0,6 mm bis 2,8 mm benutzt werden können.
Dem universellen Einsatz als Messgerät stehen jedoch einschränkende Faktoren gegenüber. Der Walzenradius und die Geometrie des vorhandenen NIP-Sensors sowie die vorhandene Dicke der Beilage bestimmen den möglichen Anwendungsbereich.
Die elastischen Eigenschaften der Materialien prägen die Messbedingung und das Handling.
Ein dynamisches Messen (Spalt vergrößernd, verringernd), wie es bei Einstellprozessen vorteilhaft wäre, ist nicht realisierbar.
Das Bedienkonzept wurde durch die Verwendung eines mobilen Endgerätes (Laptop, Tablet, Smartphone) verbessert, so dass der Gebrauchswert deutlich gesteigert werden konnte. Die neu integrierte Protokollfunktion trägt ebenfalls zur Steigerung des Gebrauchswertes bei.
Die Eliminierung der Kabelverbindung zwischen Sensoren und Handgerät wurde nicht umgesetzt, um weiterhin Sensoren mit einem geringen Gewicht zu nutzen. Jedoch ist zwischen dem Handgerät und dem eigentlichen Bediengerät (Tablet) keine Kabelverbindung erforderlich (Kommunikation über Bluetooth-Schnittstelle). Somit bleiben die Vorteile der Einmannbedienung, Sensorsicherung und Verhinderung der Messwertverfälschung durch Sensorbiegung erhalten.
Es wurde festgestellt, dass der Aufwand für die Erweiterung der Kalibrierkette mit einer mobilen Sensorprüfeinrichtung zu groß ist und so wurde entschieden, die Prüfeinrichtung nur beim Hersteller in der Fertigung und für die Wartung einzusetzen. Dass dadurch eine Überprüfung nur beim Hersteller möglich ist, hat den Vorteil, dass zusätzlich zu dem Sensor auch das Handgerät überprüft wird und der Endanwender keinen Aufwand zur Pflege seiner mobilen Sensorprüfeinrichtung hat.
Die Nutzung des Messgerätes durch geeignete Ergänzungen oder Modifizierungen der Sensoren auch für Spaltmessungen, wurde aufgrund der Fakten aus dem Kapitel Spaltmessung verworfen. Für individuelle Anwendungen stellt sie jedoch eine Option zur Abschätzung/Messung von Spaltweiten im Messbereich >0,6 mm dar.

Zielgruppe und Zielmarkt

Das Messsystem soll für die Kontrolle, Einstellung und Justage von Zylinder- oder Walzenpaarungen zum Einsatz kommen. Dabei ist neben den Farb- und Feuchtwerkswalzen von Druckmaschinen auch an Walzen für Materialtransport und Walzenpaarungen in Verarbeitungsmaschinen zu denken. Die in der industriellen Anwendung erforderliche Einstellung und Justage von Walzenpaarungen ist zunächst bei der Montage und Installation neuer Maschinen und Anlagen erforderlich. Darüber hinaus ist insbesondere bei der Paarung elastischer und harter Walzen eine regelmäßige Überprüfung und Nachjustage dieser Walzen für eine optimale Prozesssicherheit zwingend erforderlich.
Es kommen daher folgende Anwender in Frage:
- Teil- und Endmontagebereich von Maschinenherstellern zur Montage und Justage von Walzen und Zylindern in Druck- und Verarbeitungsmaschinen
- Montagepersonal von Maschinenherstellern bei Maschineninbetriebnahme und -abnahme beim Kunden
- Druckereien zur regelmäßigen Kontrolle der einwandfreien Walzeneinstellung zu optimalen Funktion der Maschine sowie bei Wartung und Walzenwechsel
- Servicedienstleister, die Maschinen umsetzen, montieren, reparieren oder vorbeugende Wartung und Instandhaltung betreiben
- Anwendungstechniker der Zulieferindustrie besonders Gummidrucktuch- und Druckwalzenhersteller
- Sachverständige, die unabhängige Gutachten über die Arbeitsgenauigkeit von Druckmaschinen erstellen
- Forschungsinstitute und Lehreinrichtungen für die Druckbranche
Wirtschaftliche Effekte treten bei den Anwendern der Messsysteme infolge schnellerer und präziserer Justierungen von Walzen und Zylindern ein. Nach den Erfahrungen mit dem bisher von PITSID vertriebenen Kontaktstreifen-Messgerät NIPCON kann eine Einsparung von jährlich durchschnittlich 8.500 Euro bei jedem Anwender erreicht werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass pro Walzeneinstellvorgang mindestens die Hälfte der Zeit gegenüber bisherigen Methoden eingespart werden kann.
Vom SID wird regelmäßig über die erreichten Ergebnisse in der Fachpresse und auf Fachveranstaltungen berichtet. Auf verschiedensten Veranstaltungen für Fachpublikum wird über laufende und abgeschlossene Projekte berichtet. Dazu gehören unter anderem der „Treffpunkt Technik“ des Bundesverbandes Druck und Medien, die jeweils im Herbst eines Jahres stattfindende „innoPRINT“ und bei Veranstaltungen der unterschiedlichen Forschungsgemeinschaften, inden das Institut Mitglied ist. Zudem wurde die FachPack im September 2019 in Nürnberg zur Vorstellung des Messsystems genutzt. Gleiches wird im Juni 2020 bei der drupa, die weltgrößte Messe für das grafische Gewerbe und seine Zulieferindustrien, in Düsseldorf erfolgen.