Verfahren zum registergerecht synchronen Anschluss einer sich drehenden Rolle an eine bewegte
Warenbahn, Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Anwendung desselben
Bei durchlaufenden Warenbahnen wird oft der Anschluss einer zweiten auf einer Rolle aufgewickelten Warenbahn erforderlich. Hierzu muss vorher die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle der Bahngeschwindigkeit angepasst werden. Handelt es sich bei den Warenbahnen um bereits vorbereitetes Material, z.B. vorbedrucktes Papier, so tritt zusätzlich zu der Forderung nach gleicher Geschwindigkeit auch noch die Forderung nach einer genauen, gegenseitigen Überdeckung der auf den Bahnen aufgebrachten Muster oder Register zum Anschlusszeitpunkt.
Dies ist z.B. bei den sogenannten Insetter-Autopastern von Rotationsdruckmaschinen der Fall, wo eine vorbedruckte Papierbahn an ihrem hinteren Ende zur Vermeidung von unnötiger Makulatur registergerecht an das vordere Ende einer auf einer neuen Rolle aufgewikkelten Papierbahn gleichen Druckspiegels angeklebt werden soll.
Bei der Registerregelung ist es bekannt, die registerhaltige Überdeckung dadurch zu erreichen, dass in den Druckspiegeln sogenannte Passmarken angebracht werden, welche beim Vorbeilauf an ortsfesten Abtasteinrichtungen zwei Tmpulsfolgen liefern, die bezüglich Frequenz und Phasenlage durch entsprechende Beeinflussung der Antriebsmotoren in Übereinstimmung gebracht werden.
Auf das Problem des registergerechten Anschlusses vorerwähnter Art lassen sich aber diese Massnahmen deshalb nicht ohne weiteres übertragen, weil ein derartiger Synchronisierungsvorgang mehr als eine Rollenumdrehung beansprucht und infolge des in der Regel nicht ganzzahligen Verhältnisses von Rollenumfang zu Registermarkenabstand die auf der Rolle abtastbaren Registermarken nicht durchwegs äquidistant sind und deshalb nicht mit äquidistanten Registermarken, wie sie sich bei Abtastung der ablaufenden Waren bahn ergeben, verglichen werden können.
Die Erfindung schlägt daher ein Verfahren zum registergerecht synchronen Anschluss einer sich drehenden Rolle an eine bewegte Warenbahn vor, das insbesondere für Rotationsdruckmaschinen geeignet und dadurch gekennzeichnet ist, dass die Länge eines auf dem Umfang der Rolle angeordneten Registers durch eine von dessen Passmarken gesteuerte Wegmessung erfasst und der Messwert (L) gespeichert wird, dass daraufhin während u Rollenumdrehungen durch aufeinanderfolgende Subtraktion des Speicherwertes (L) von fortlaufend integrierten Wegeinheiten des Rollenumfanges (I) der Quotient I/L gebildet wird und der nicht durch L teilbare Rest nach Beginn der nächsten u Rollenumdrehungen von den Wegeinheiten zunächst abgebaut wird,
die Wegeinheiten sodann wieder integriert werden und wiederum eine aufeinanderfolgende Subtraktion des Speicherwertes L von den integrierten Wegeinheiten erfolgt, dass bei einer jeden derartigen Substraktion ein Signal abgeleitet wird, das zur Synchronisierung mit den Passmarkenimpulsen der Warenbahn dient, und dass nach dem Ende der zweiten u Rollenumdrehungen der Anschluss erfolgt.
Die Erfindung löst sich also von der unmittelbaren Abtastung der auf dem Rollenumfang zugänglichen Registermarken und bildet eine Abtastung nach, wie sie fiktiv bei einer mit Rollenumfangsgeschwindigkeit ablaufenden Bahn erfolgen würde, wobei zu einem ganz bestimmten, durch die Anzahl der Rollenumdrehungen vorgebbaren Zeitpunkt ein Abtastimpuls der Nachbildung dann entsteht, wenn auch ein Impuls bei Abtastung einer bestimmten Registermarke am Rollenumfang entstanden wäre. Ist zu diesem Zeitpunkt eine Synchronisation der von der Nachbildung gelieferten Impulsfolgen mit der Impulsfolge der anderen, ablaufenden Warenbahn erfolgt, was durch genügend grosse Wahl der beliebig vorgebbaren Rollenumläufe immer möglich ist, dann kann ein registergerechter Anschluss bei minimal anfallender Makulatur erzielt werden.
Für die prinzipielle Wirkungsweise des erfindungsgemässen Verfahrens spielen weder der Durchmesser der anzuschliessenden Rolle noch die Grösse oder Schwankung der Bahngeschwindigkeit eine Rolle, da die Nachbildung in Abhängigkeit von dem zurückgelegten Umfangsweg der Rolle erfolgt.
Die Wegeinheiten des Rollenumfangs können in Form von digitalen Impulsen dargestellt und verarbeitet werden, wodurch sich neben grösserer erreichbarer Genauigkeit und besserer Reproduzierbarkeit auch noch der Vorteil ergibt, dass Schwankungen elektrischer Hilfsgrössen, wie z.B. Schwankungen der Versorgungsspannung und andere Störeinflüsse weitgehend eliminiert werden.
Die Erfindung soll im folgenden anhand der Figuren beispielsweise näher veranschaulicht werden. In Fig. 1 ist der abgewickelte Umfang einer Rolle mit dem Durchmesser r mehrmals hintereinander dargestellt. Die am Rollenumfang zugänglichen Registerpassmarken sind mit P1 bis P4 bezeichnet. Bei Drehung der Rolle würden die einzelnen Passmarken eine ortfeste rollenradiale Abtastebene in der in Fig. 1 sich von links nach rechts ergebenden Reihenfolge P1, P2, P3, P4, P1, P2, usf. zeitlich nacheinander passieren. Der Wickelanfang befindet sich zwischen den Passmarken P1 und P4. Infolge des nicht ganzzahligen Verhältnisses von Rollenumfang 2 7 : r zu Registerlänge ist der Abstand zwischen diesen Passmarken kleiner als zwischen den übrigen.
Durch Summation der zwischen den Passmarken P1 und P2 anfallenden Wegeinheiten i in der üblichen Integriereinrichtung, kann in dem mit A bezeichneten Verfahrensabschnitt eine Grösse L erzeugt werden, welche dem Abstand zwischen den Passmarken P1 und P2 proportional ist.
Bei einem später erfolgenden Durchlauf der Passmarke P1 durch die ortsfeste Abtastebene beginnt der Verfahrensabschnitt B, welcher sich allgemein über u Rollenumdrehungen, im dargestellten Beispiel über zwei Rollenumdrehungen, erstreckt. Dieser Abschnitt B ist dadurch gekennzeichnet, dass in ihm eine laufende Addition der vom Rollenumfangspunkt P1 zurückgelegten Wegeinheiten i erfolgt und jedesmal dann, wenn diese Summe I die Grösse L erreicht hat, eine Subtraktion der letzteren erfolgt. Wegen des schon erwähnten nichtganzzahligen Verhältnisses von Rollenumfang und Registerlänge ergibt sich dadurch am Ende des Abschnittes B für den Wert I nicht Null, sondern es bleibt ein gewisser Rest R übrig.
Zu Beginn des Verfahrensabschnittes C, welcher sich ebenfalls über u Rollenumdrehungen, im dargestellten Beispiel über zwei Umdrehungen erstreckt, wird dieser Rest nun zunächst durch die Wegeinheiten i abgebaut.
Darauf folgt eine Addition dieser Wegeinheiten mit verschiedenen aufeinanderfolgenden Subtraktionen des Wertes L analog wie bei Verfahrensabschnitt B. Die mit a in Fig. 1 bezeichnete Strecke ist gleich der mit b bezeichneten Strecke im Abschnitt C. Es erfolgt daher nach genau 2 u Rollenumdrehungen, gerechnet vom Beginn des Abschnittes B, eine Subtraktion des Wertes L vom aufgelaufenen Speicherwert I. Da im abgewickelten Zustand die Passmarken sowohl in als auch entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung stets im Abstand einer Registerlänge aufeinander folgen, kann zu jedem Zeitpunkt, zu dem während des Abschnittes C eine Subtraktion des Wertes L möglich ist, ein Signal S gewonnen werden, das bezüglich seines zeitlichen Erscheinens dem bei einer ablaufenden Bahn abtastbaren Passmarkensi gnal gleichzusetzen ist.
Die mit S bezeichnete Impulsfolge wird nun zur Synchronisierung mit einer Impulsfolge verwendet, die aus der Abtastung der Warenbahn gewonnen ist, an welche die Rolle angeschlossen werden soll.
Ist die Synchronisation innerhalb der u Rollenumdrehungen des Abschnittes C erfolgt, so kann nach diesen ein registergerechter Anschluss erreicht werden.
Aus der Darstellung nach Fig. 1 wird deutlich, dass es auf die gewählte Zahl u der Rollenumdrehungen nicht ankommt. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird der letzte nachgebildete Impuls Se genau nach einer bestimmten vorgebbaren Anzahl von vollen Rollenumdrehungen erfolgen. Wegabbildungs- oder Rundungsfeh ler können nicht in das Endergebnis eingehen, da der Fehler, welcher im Abschnitt B entstanden ist, durch die symmetrische Anordnung im Abschnitt C wieder abgebaut wird.
Fig. 2 zeigt eine im Prinzip angedeutete gerätetechnische Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens.
Mit 1 ist eine von der Rolle 2 in Pfeilrichtung ablaufende Warenbahn bezeichnet, während 3 die neue anzuschliessende Rolle darstellt, deren Wickelanfang sich zwischen zwei mit P1 und P4 bezeichneten Passmarken befindet.
Die Bahngeschwindigkeit der Warenbahn 1 wird mittels der Spannung eines Tachodynamos 4 erfasst, welche als Sollwert auf einen mit 5 bezeichneten Drehzahlregler geführt ist. Die Rolle 3 wird von einem Gurtantrieb 6 in Drehung versetzt, dessen Treibrolle mit dem Anker eines drehzahlregelbaren Motors 7 gekuppelt ist rund dieser mit einem zweiten Tachodynamo 8, deren Ausgangsspannung als Istwert dem Drehzahlregler 5 zugeführt ist. Das Ausgangssignal desselben beeinflusst über ein mit 9 bezeichnetes Stellglied die Ankerspannung des Gleichstrommotors 7 in der Weise, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 3 der Geschwindigkeit der Warenbahn
1 angepasst wird. Auf der Welle der Rolle 3 befindet sich ein mit 10 bezeichneter Impulsgeber, der eine Abbildung des Umfangsweges der Rolle 3 gestattet.
Dieser Impulsgeber kann beispielsweise in einer Scheibe bestehen, an deren Umfang in gleichmässigem Abstand Permanentmagnete eingelassen sind, welche bei Vorbeilauf an einem induktiven Fühler 11, beispielsweise einem Hallgenerator, eine dem jeweils zurückgelegten Umfangsweg entsprechende Anzahl von Impulsen i abgeben kann. Von den am Rollenumfang zugänglichen Passmarken werden zwei, beispielsweise die Passmarken Pl und P2 in der Weise bevorzugt, dass sie mit einem Stückchen magnetischer Folie versehen werden und dadurch deren Vorbeilauf an einer magnetischen Abtasteinrichtung 14 erfasst werden kann. Am Umfang der Impulsscheibe 10 ist eine Nocke 12 angebracht, welche in Verbindung mit einer induktiven, kapazitiven oder mechanischen Abtastvorrichtung 13 zur Bildung eines sogenannten Vorimpulses dient.
Aufgabe dieses Vorimpulses ist es, eine eindeutige Unterscheidung der mit P1 und P2 am Umfange der Rolle 3 befindlichen Passmarken sicherzustellen. In derselben Ebene senkrecht zur Richtung der Bahn 1 wie die magnetische Abtasteinrichtung 14, befindet sich eine beispielsweise fotoelektrische Abtasteinrichtung 15, welche dazu bestimmt ist, die mit 16 bezeichneten Registermarken der Warenbahn 1 abzutasten und die dadurch entstehende Impulsfolge als Sollwert einem Registerreg ler 17 zu liefern.
Zur Bildung der Istwertimpulsfolge dient ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitender Istwertrechner 18 mit folgender Wirkungsweise:
Bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 3, welche ungefähr oder genau der Geschwindigkeit der Warenbahn 1 entspricht, wird in einen Längenzähler LZ zunächst eine dem Umfangsweg zwischen den Passmarken P1 und P2, d.h. ein der Registerlänge entsprechender Wert eingespeichert, indem durch eine Auswertschaltung 19 in der Zeit zwischen dem Vorbeilauf der Passmarkenimpulse P1 und P2 der Längenzähler LZ zur Zählung durch die von der Impulsscheibe 10 gelieferten Wegim pulse i die Impulsscheibe 10 freigegeben wird.
Wenn durch Auswertung des Zählerstandes Null des Längenzählers LZ, beispielsweise durch ein Undgatter 20 verhindert wird, dass dann ein Passmarkenimpuls P1 auf den Eingang eines mit UZ bezeichneten Umdrehungszählers gelangt, so beginnt der in Fig. 1 mit B bezeichnete Abschnitt beim nächsten Durchlauf der Passmarke P1 durch die Abtastebene. Da das erfindungsgemässe Verfahren 2 u Rollenumdrehungen beansprucht, mindestens eine Rollenumdrehung zuvor mit der Einzählung der Registerlänge L in den Längenzähler LZ begonnen werden muss, ist es erforderlich, dafür zu sorgen, dass der in Fig. 1 mit A bezeichnete Abschnitt zu einer Zeit anläuft, zu der noch mindestens eine so grosse Länge der Warenbahn 1 auf der Rolle 2 aufgewickelt ist, welche einer Abwickellänge bei 2 u + 1 Umdrehungen der Rolle 3 entspricht.
Bei Beginn des in Fig. 1 mit B bezeichneten Abschnittes gelangen die vom Impulsgeber 11 gelieferten Wegimpulse i auf den mit + bezeichneten Vorwärtszähleingang eines mit IZ bezeichneten Impulszählers. Jedesmal wenn der Zählerstand des Impulszählers den des Längen zählers LZ erreicht, wird durch ein I Koinzidenzgatter 21 über die Leitung 22 der Stand des Impulszählers IZ auf den Wert Null zurückgestellt, so dass die fortlaufende Einzählung der Impulse i von diesem Zeitpunkt an vom Zählerstand Null von neuem erfolgt. Dies kommt einer Division des Umfangsweges durch die in dem Längenzähler IZ gespeicherte Registerlänge L gleich.
Bei jeder Umdrehung der Rolle 3 gelangt bei Durchlauf der Passmarke P1 durch die Abtastebene ein von der Abtasteinrichtung 14 herrührender Impuls P1 über die Auswertschaltung 19 auf den Eingang des Umdrehungszählers UZ und erhöht dessen Zählerstand.
Nach einer bestimmten Anzahl von u Rollenumdrehungen, wonach der in Fig. 1 mit C bezeichnete Verfahrensabschnitt beginnt, erscheint am Ausgang des Umdrehungszählers UZ ein mit u bezeichnetes Ausgangssignal, welches nun einerseits über eine bistabile Kippstufe 25 ein Koinzidenzgatter 23 vorbereitet und andererseits den Impulszähler IZ für eine Rückwärtszählung in der Weise umstellt, dass die Impulse i auf den mit g-0 bezeichneten Rückwärtszähleingang des Impulszählers IZ gelangen und so eine Verminderung dessen Zählerstandes bewirken können. Ist der Zählerstand Null beim Impulszähler IZ erreicht, so wird über eine Leitung 24 der Impulszäh ler wieder auf Vorwärtszählung umgestellt.
Von diesem Zeitpunkt an erfolgen Einzählung der Impulse i und aufeinanderfolgende Subtraktion des Wertes L genauso wie in dem in Fig. 1 mit B bezeichneten Verfahrensabschnitt. Es kommt jedoch hinzu, dass in der Zeit zwischen u und 2 u Rollenumdrehungen das Koinzidenzgatter 23 durch das von der Kippstufe 25 gelieferte Ausgangssignal vorbereitet ist, so dass nun bei jeder erfolgten Subtraktion bzw. einer I Koinzidenz zwischen den Zählerständen der Zähler LZ und IZ an der Ausgangsklemme 26 ein Impuls S erscheint, welcher als Istwert einem Registerregler 17 zugeführt wird. Dessen Sollwert besteht in der Impulsfolge, welche von der die Registerpassmarken der Warenbahn 1 abtastenden Einrichtung 15 geliefert wird.
Mit dem ersten auf den Eingang des Registerreglers 17 eintreffenden Impuls S kann dieser beginnen, über die Leitung 27 den Sollwert des Drehzahlreglers 5 zusätzlich im Sinne einer Phasenregelung zu beeinflussen. Die Zahl der Rollenumdrehungen u wird zweckmässigerweise gerade so gross gewählt, dass während derselben eine Synchronisation der Istwertimpulsfolge S mit den von der fotoelektrischen Abtasteinrichtung 15 gelieferten Sollwertimpulsfolge mit Sicherheit erfolgen kann. Nach den u Rollenumdrehungen des Abschnittes C, erscheint dann am Ausgang 23 ein Signal, welches den Klebebefehl K unter Andruck der Rolle 3 an die Warenbahn 1 bewirkt.
In der Regel wird der Klebebefehl K - bedingt durch die mechanischen und elektrischen Trägheiten der Klebeeinrichtung - etwas früher gegeben werden müssen, damit die Klebung exakt nach 2 u Rollenumdrehungen nach Beginn des Abschnittes B bezeichneten Abschnittes erfolgt, was sich jedoch ohne weiteres durch eine entsprechende Korrektur bei der Auswertung des Zählerstandes des Umdrehungszählers UZ berücksichtigen lässt.
Für die Fälle, bei der die Abtastung der Rollenregistermarken P1-und P2 nicht gemäss Fig. 2 an der Klebestelle erfolgen soll, kann die magnetische Abtasteinrichtung 14 auch an einer anderen Stelle angeordnet werden, wenn man den Verfahrensabscbnitt C um eine Zeit später beginnen lässt, in der die Abtastmarke Pl den Weg zwischen Abtaststelle und Klebestelle zurücklegt.
Die schematisiert dargestellte Schaltung des Istwertrechners 18 lässt viele spezielle Variationsmöglichkeiten zu, ohne dass an dem erfindungsgemässen Prinzip etwas Wesentliches geändert wird. Es ist insbesondere auch möglich, auf den mit 13 bezeichneten Vorimpulsgeber verzichten und die richtige Zuordnung der mit P1 und P2 bezeichneten Passmarken auf dem Rollenumfang beispielsweise so zu ermitteln, dass jeweils die Zeiten zwischen zwei aufeinanderfolgenden Durchgängen dieser Passmarken erfasst werden. Durch einen Vergleich dieser Zeiten kann festgestellt werden, ob sich die Abtasteinrichtung 14 - in Laufrichtung der Rolle gesehen jeweils vor oder hinter der mit P1 bezeichneten Passmarke befindet.