Verdickungsfühler für einen Querschneider
Die Erfindung betrifft einen Verdickungsfühler für einen Querschneider, vorzugsweise einen Sortierquerschneider.
Ein Sortierquerschneider ist eine Maschine, die eine von einer Vorratsrolle abgewickelte, fortlaufende Bahn aus biegsamem Material, vorzugsweise Papier, in einzelne Bögen zerschneidet, und die mit einer Vorrichtung versehen ist, welche die Bögen sortiert, das heisst, welche die fehlerfreien Bögen von den fehlerhaften Bögen trennt, wobei die fehlerfreien Bögen auf einen Gutstapel geleitet werden, während die fehlerhaften Bögen auf einen Ausschussstapel geleitet und dort abgelegt werden.
Als fehlerhaft sind insbesondere diejenigen Stellen der Papierbahn anzusehen, welche Verdickungen, das heisst plötzliche Anderungen (Vergrösserungen) der Stärke der Papierbahn, enthalten. Allmähliche Stärkenänderungen bedingen im allgemeinen keinen Ausschuss.
Es ist bekannt, zur Anzeige von Verdickungen sogenannte Verdickungsfühler m benutzen. Es sind dies bewegliche Gleitstücke, die auf der über eine Walze geführten Papierbahn aufliegen und durch die Verdickungen abgelenkt werden, wodurch ein Kontakt geschlossen wird, der ein elektrisches Signal erzeugt.
Da es sich bei den Verdickungen meist um ge rin gfügige Stärkenänderungen in der Grössenordnung von Bruchteilen eines Millimeters handelt, ist die Ablenkung naturgemäss sehr gering, so dass die kontaktgebenden Organe äusserst empfindlich sein müssen, was zur Folge hat, dass sie sehr störanfällig werden. Darüber hinaus werden durch derartige Einrichtungen auch a1lmähliche Vergrösserungen der Papierstärke angezeigt, was nicht erwünscht ist. Ferner arbeiten diese Einrichtungen nur bei geringen Geschwindigkeiten der Bahn zufriedenstellend.
Man hat auch bereits vorgeschlagen, Gleitstücke aus leitendem Material zu verwenden, die mit der Papierbahn in Eingriff kommen und die Änderungen des Übergangsstromes vom Gleitstück durch das Papier hindurch zur Walze für die Erzeugung eines Signals benutzen. Auch diese Einrichtungen arbeiten nicht zufriedenstellend. Insbesondere sprechen sie auch auf ungleiche Feuchtigkeit der Papierbahn an und ergeben dadurch falsche Anzeigen. Ferner können auch sie nicht zwischen plötzlichen und allmählichen änderungen der Stärke der Papierbahn unterscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen verbesserten Verdickungsfühler zu schaffen, der eine sichere Anzeige gewährleistet, ohne eine komplizierte Einstellung zu benötigen, der für hohe Bahngeschwindigkeiten geeignet ist, wenig störanfällig ist, gegenüber chemischen und physikalischen Änderungen der Papierbahn unempfindlich ist, und der darüber hinaus nur auf plötzliche Änderungen der Stärke der Papierbahn anspricht.
Die Erfindung besteht darin, dass das Gleitstück einen massereichen Schwenkteil und einen mit diesem verbundenen, massearmen und elastischen, mit der Bahn im Eingriff stehenden Abtastteil aufweist und einen elektrischen Signalgeber enthält, der beim Auftreten einer elastischen Verbiegung des Abtastteiles ein Ausgangssignal erzeugt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung, die einige Ausführungsbeispiele darstellt, beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Mehrzahl von Verdickungsfühlern, die mit einer fortlaufenden Papierbahn im Eingriff stehen.
Fig. 2 ist eine vergrösserte Aufsicht auf einen der Verdickungsfühler.
Fig. 3 ist ein vergrösserter Querschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1.
Fig. 4 ist eine Ansicht nach 46r der Fig. 3.
Fig. 5 und 6 zeigen abgeänderte Ausführungsformen des unteren Teiles des Verdickungsfühlers in der gleichen Ansicht wie Fig. 3.
Fig. 7 ist ein Schaltbild der elektrischen Signalgabeeinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Walze 4, über die die fortlaufende Bahn 6 aus Papier oder einem anderen Material geleitet ist. Mit dem Maschinengestell verbunden ist ein U-förmiger Querträger 2, der eine Mehrzahl von Haltevorrichtungen 10 für die Gleitstücke 14 der Verdickungsfühler trägt. Jede der Haltevorrichtungen 10 hat zwei vorspringende Arme 12 mit einem V-förmigen Einschnitt 32.
Fig. 3 zeigt den Querträger 2 im Querschnitt; an dem Querträger sind mittels der Schrauben 8 die Halter 10 befestigt, welche die beweglichen Gleitstücke 14 tragen. Jedes der Gleitstücke 14 enthält zwei verhältnismässig massereiche Platten 16 und 18, die in Fig. 2 im Grundriss dargestellt sind. Die Platten 16 und 18 können aus Metall, Kunststoff oder aus einem anderen Material bestehen. Sie sind durch die Schrauben 20 (Fig. 2) miteinander verbunden. Zwischen ihnen wird eine massearme, elastische Metallplatte 22 (Fig. 3) durch Klemmung gehalten, die teilweise aus den Platten 16 und 18 herausragt. Die Platten 16 und 18 haben übereinstimmende, halbzylindrische Nuten, in denen ein Rohr 24 (Fig. 2) durch Klemmung gehalten wird, dessen Enden Lager 26 und 28 tragen. In diesen Lagern ist eine Achse 30 drehbar angeordnet, die zu beiden Seiten herausragt.
Die herausragenden Enden der Achse 30 ruhen in den Einschnitten 32 (Fig. 1) der Arme 12, wo sie durch die Querstücke 34 (Fig. 3) gehalten werden, die durch die Schrauben 36 angedrückt werden.
Das Rohr 24 (Fig. 2) ist derart angeordnet, dass der Schwerpunkt der Gleitstücke 14 etwas unterhalb der Welle 30 liegt. Das Gleitstück 14 besteht mithin aus einem massereichen Schwenkteil (Platten 16 und 18) und einem mit diesem verbundenen, massearmen und elastischen Abtastteil (Platte 22). Die Platte 22 kann eine ebene Platte sein; vorzugsweise hat sie jedoch vorn einen umgebogenen Rand 40 (Fig. 3). Durch die Umbiegung 40 wird der Vorderrand der Platte 22 versteift und verhindert, dass die Platte 22 sich um ihre Achse C-C (Fig. 2) durchbiegt. Jede auf die Unterseite des Randes 40 einwirkende Kraft wird daher die Platte 22 um eine zu diesem Rand parallele Linie verbiegen. Da die Platte 22 einseitig eingespannt ist, wird sie sich also im wesentlichen um die Kante 42 (Fig. 2) der Platten 16 und 18 verbiegen.
Es sei angenommen, dass die Papierbahn 6 eine Verdickung hat und mit einer gewissen Geschwindigkeit, beispielsweise 60 m'min, unter dem Gleitstück 14 hindurchläuft. Dann wird die Verdickung auf die Vorderkante der Platte 22 einen kurzen Stoss ausüben. Da der Schwerpunkt des Gleitstückes unterhalb der Welle 30 liegt und die Platten 16 und 18 eine gewisse Trägheit haben, die ihrer Verschwenkung entgegenwirkt, wird sich zunächst das vordere Ende der Metallplatte 22 verbiegen ; infolge der Reaktion auf die durch die Platte 22 aufgenommene Energie wird sich unmittelbar danach das Gleitstück 14 etwas heben. Die Verbiegung der Metallplatte 22 ist verhältnismässig gering und erfolgt so rasch, dass sie dem blossen Auge nicht wahrnehmbar ist. Sie ist jedoch ausreichend, um in der weiter unten beschriebenen Weise ein elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Erzeugung des Ausgangssignals durch einen Kristall-Tonabnehmer, wie er für Plattenspieler oder dergleichen verwendet wird.
Der Tonabnehmer ist mit dem allgemeinen Bezugszeichen 46 bezeichnet. Der Tonabnehmer 46 hat an seinem vorderen Ende zwei seitliche Rippen 48 und 50 (siehe Fig. 2 und 4), die mit Bohrungen versehen sind, durch welche Halteschrauben 52 hindurchtreten. Oberhalb und unterhalb der Rippen 48 und 50 sind Gummibuchsen 58 (Fig. 4) angeordnet; die Enden der Schrauben 52 treten durch Bohrungen einer U-förmigen Halteschiene 56 hindurch und werden durch die Muttern 54 gehalten. Die Anordnung ist am besten aus Fig. 4 und 3 zu ersehen. Die Uförmige Halteschiene 56 hat hochgebogene Seitenränder 60 und 62 (Fig. 4) und wird mittels der Schrauben 64 und 66 (Fig. 2) in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise mit der oberen Platte 16 des Schwenkteiles verbunden, so dass das vordere Ende des Tonabnehmers über dem herausragenden Ende der Metallplatte 22 angeordnet ist.
In die Bohrung des Tonabnehmers, welche für gewöhnlich die Grammophonnadel aufnimmt, ist ein gebogenes, starres Drahtstück 68 (Fig. 4) eingesetzt, welches die Schenkel 70 und 72 enthält. Der Schenkel 70 wird mittels der Schraube 74 (Fig. 3) in dem Tonabnehmer befestigt, während an den Schenkel 72 eine Mutter 76 (Fig. 4) angelötet oder in anderer Weise mit ihm verbunden ist, in die eine Schraube 78 eingreift. Die Schraube 78 wird so eingestellt, dass ihr vorderes Ende in sicherer Berührung mit der Platte 22 steht.
Die Berührung erfolgt etwa in der Linie der Mittelachse C-C der Fig. 2; sie erfolgt vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, in einiger Entfernung von der Vorderkante 40 der Platte 22, die mit der Papierbahn im Eingriff steht. Wie durch Versuche festgestellt, ergibt dies ein optimales und gleich- mässiges Signal bei allen Verdickungen, die an irgendeiner Stelle der Kante 40 crscheinen. Die perspektivische Darstellung der Fig. 1 in Verbindung mit den Darstellungen der Fig. 2, 3 und 4 ergibt ein klares Bild der Anordnung.
Der Tonabnehmer hat zwei Klemmen 80 und 82 (Fig. 2), an welche ein zweiadriges Kabel 86 (Fig. 1) angeschlossen ist, das zu dem in Fig. 7 dargestellten Verstärker führt.
Fig. 5 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des vorderen Endes der Metallplatte 22, die sich als sehr vorteilhaft erwiesen hat. Mit dem vorderen Ende der Platte 22 ist ein Gleitschuh 190 verbunden, der durch eine Mehrzahl von Schrauben 192 mit der Platte 22 verbunden ist. Die Verbindung kann auch in anderer Weise, beispielsweise durch einen geeigneten Klebstoff oder durch entsprechende Formgebung der Teile 22 und 190 erfolgen, etwa indem die Platte 22 in einen Schlitz des Gleitschuhes 190 eingreift.
Die Kanten des Gleitschuhes sind abgeschrägt, wie bei 194 dargestellt, um einen besseren Eingriff mit der Papierbahn zu erzielen. Der Gleitschuh kann aus irgendeinem geeigneten Material, beispielsweise aus Kunststoff, bestehen. Teflon hat sich hierzu als sehr geeignet erwiesen.
Fig. 6 zeigt eine weitere Abänderung der Metallplatte 22. Statt der scharfen Umbiegung 40 der Fig. 3 ist hier eine sanftere Umbiegung 40a vorgesehen.
Wenn die Platte 22 in Querrichtung genügend starr ist, kann die Umbiegung auch gänzlich fortfallen.
Auch hierbei kann natürlich ein Gleitschuh 190 vorgesehen sein, der gleichzeitig eine Versteifung in Querrichtung bewirkt.
Fig. 7 zeigt die Schaltung für den Verstärker und die zugehörigen Teile. Die Ausgangsklemmen 80 und 82 des Tonabnehmers 46 sind mit einem Bandfilter verbunden. Das Filter enthält in der in Fig. 7 dargestellten Anordnung im oberen Arm die Kondensatoren 92 und 94, die Widerstände 96 und 98 und den Kondensator 100. Der untere Arm ist geerdet, wie in der Zeichnung dargestellt. In den (in der Zeichnung) vertikalen Verbindungen sind die Widerstände 106 und 108 sowie die Kondensatoren 110 und 112 angeordnet. Das Signal wird auf den Widerstand 102 eines Potentiometers 104 gegeben, dessen Schleifer 116 mit dem Steuergitter 118 des linken Systems einer Doppelröhre 120 verbunden ist. Die Kondensatoren 92 und 94 und die Widerstände 106 und 108 sind so bemessen, dass das Filter alle Signale über 200 Hertz durchlässt.
Die übrigen Widerstände und Kondensatoren sind derart bemessen, dass alle Signale unter 2000 Hertz durchgelassen werden.
Streuungen durch die Netzfrequenz sowie andere niederfrequente Signale, die von Vibrationen der Maschine oder vom Motorengeräusch herrühren, gelangen daher nicht auf das Steuergitter 118; ebenso werden vagabundierende hochfrequente Signale von dem Steuergitter ferngehalten. Es werden lediglich die Frequenzen zwischen 200 und 2000 Hertz hindurchgelassen. Es hat sich gezeigt, dass die durch die Verdickungen in dem Tonabnehmer erzeugten Signale in diesem Bereich liegen, und dass durch Fernhaltung aller anderen Frequenzen eine erhebliche Verbesse- rung der Signalgebung erzielt wird.
Das gefilterte Signal des Tonabnehmers 46 wird, wie oben erwähnt, auf das Steuergitter 118 des linken Systems der Doppelröhre 120 gegeben. Das Potentiometer 104 dient zur Regulierung der Stärke des auf das Steuergitter gegebenen Signals. Beide Kathoden der Röhre 120 sind an Erde gelegt. Die Anoden liegen über die Widerstände 130 und 132 an einer Anodenspannungsquelle 128. Die Anode 124 des linken Systems der Röhre 120 ist über den Kondensator 136 mit dem Steuergitter 134 des rechten Systems verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen Kondensator 136 und Steuergitter 134 ist über den Widerstand 138 an Erde gelegt. Die Anode 126 des rechten Systems der Röhre 120 ist über den Kondensator 140 mit dem Steuergitter 142 des linken, als Pentode ausgebildeten Systems der Doppelröhre 144 verbunden.
Der Verbindungspunkt zwischen Kondensator 140 und Steuergitter 142 ist über den Widerstand 146 an Erde gelegt. Die Anode 148 des linken Systems der Röhre 144 ist über den Widerstand 150 mit der Anodenspannungsquelle 128 verbunden. Das Schirmgitter 152 des gleichen Systems liegt über den Widerstand 154 an der gleichen Anodensp annungsquelle. Das Bremsgitter 156 und die Kathode 158 dieses Systems sind mit dem Verbindungspunkt zweier Widerstände 162 und 160 verbunden, die in Reihe zwischen Batterie 128 und Erde liegen. Die Kathode 148 des linken Systems der Röhre 144 ist über den Kondensator 166 mit dem Steuergitter 164 des rechten Systems dieser Röhre verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen Gitter 164 und Kondensator 166 ist über den Kondensator 168 mit Erde verbunden.
Parallel zum Kondensator 168 ist ein Gitterableitungswiderstand 170 geschaltet.
Die Anode 172 des rechten Systems der Röhre 144 ist über die Spule 176 eines Relais 178 mit einer zweiten Anodenspannungsquelie 174 verbunden. Normalerweise fliesst durch die Spule 1/6 Strom, wobei die Kontakte 180 und 182 des Relais 178 geöffnet sind. Wird der durch die Spule 176 fliessende Strom unterbrochen, so schliessen die Kontakte 180 und 182 und verbinden einen Oszillator 184 mit einem magnetischen Aufzeichnungskopf 186.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 7 ist folgende: Wenn die Vorderkante der Metallplatte 22 des Gleitstückes 14 mit einer Verdickung der Papierbahn in Eingriff kommt, wird die Platte 22, also das Abtastteil, gegenüber dem aus den Platten 16 und 18 bestehenden Schwenkteil elastisch verbogen; diese Bewegung wird auf den Kristall des Ton abnehmers übertragen. Der Tonabnehmer erzeugt daher ein elektrisches Signal, welches im wesentlichen Sinusform hat. Das Signal wird gefiltert und auf das Steuergitter 118 des linken Systems der Röhre 120 gegeben. Das- Potentiometer 104 wird so eingestellt, dass das Signal die gewünschte Stärke hat. Das Signal wird nun verstärkt und auf das Steuergitter 134 des rechten Systems der Röhre 120 gegeben.
Dort wird es abermals verstärkt und auf das Steuergitter 142 des Pentodenteiles der Röhre 144 gegeben. Dieses Pentodenteil ist stets leitend, arbeitet jedoch unterhalb des linearen Teiles seiner Charakteristik. Es verstärkt daher positive Impulse stärker als negative Impulse. Die auf das Steuergitter 142 gegebenen Impulse werden verstärkt, in der Polarität umgekehrt und auf das Steuergitter 164 des rechten Systems der Röhre 144 gegeben. Das rechte System der Röhre 144 ist normalerweise leitend. Es arbeitet jedoch derart, dass es nichtleitend wird, wenn sein Steuergitter 164 einen negativen Impuls erhält.
Wird das rechte System der Röhre 144 nichtleitend, so wird die Spule 176 stromlos und die Kontakte 180 und 182 werden geschlossen; hierdurch wird der Oszillator 184 mit dem Aufzeichnungskopf 186 verbunden. Das rechte System der Röhre 144 bleibt etwas länger nichtleitend, als der kurze, an sein Steuergitter 164 gelegte negative Impuls dauert. Dies ist deswegen erforderlich, weil die Spule 176 so lange stromlos bleiben muss, bis die Kontakte 180 und 182 geschlossen haben, was eine gewisse Zeit (Ansprechzeit) dauert. Das rechte System der Röhre 144 wird durch die an den Klemmen des Kondensators 168 erscheinende Spannung eine gewisse Zeitlang stromlos gehalten. Diese Zeit ist abhängig von der Ladung des Kondensators 168 und der Zeitkonstanten des aus Kondensator 168 und Widerstand 170 bestehenden Systems.
Die Spannung an den Klemmen des Kondensators 168 gleicht sich über den Widerstand 170 aus; sobald sie einen gewissen Wert erreicht hat, wird das rechte System der Röhre 144 wieder leitend.
Das durch eine Verdickung erzeugte Signal ist verhältnismässig kurz und fällt rasch auf Null ab.
Es erscheint daher am Gitter 164 als ein einziger negativer Impuls. Positive Impulse, die am Gitter 164 erscheinen, sind so gering, dass sie auf die Arbeitsweise der Einrichtung keinen Einfluss haben.
Der Oszillator 184 und der Aufzeichnungskopf 186 sind nur beispielsweise dargestellt. Diese Einrichtungen finden nur bei einem Sortierquerschneider Anwendung, bei dem die Weitergabe der Signale über eine magnetische Aufzeichnungstrommel erfolgt.
Statt dessen kann das Signal des Relais 178 auch in jeder anderen Weise verwendet werden, beispielsweise zur Abgabe eines hör- oder sichtbaren Zeichens oder zur Steuerung irgendwelcher nachgeschalteter Einrichtungen.
Eine Mehrzahl der in Fig. 1 dargestellten Tonabnehmer wird parallel geschaltet und mit einem Verstärker verbunden, wie er in Fig. 7 dargestellt ist.
Die Tonabnehmer brauchen keine Kristalltonabneh mer zu sein, sondern können auch in irgendeiner anderen Weise ausgebildet sein, beispielsweise als magnetische Tonabnehmer.