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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 15 sowie eine Wertpapierdruckmaschine gemäß Anspruch 14.
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Durch die
WO 2007/148288 A2 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten bekannt, wobei einzelne Nummerierräder mechanisch unabhängig voneinander durch eigene Antriebsmotoren, insbesondere bürstenlose Gleichstrommotoren, angetrieben sind. Jedes eine Mehrzahl von alphanummerische Zeichen tragende Nummerierrad trägt am Außenumfang zum Zwecke eines Kalibrierens zusätzlich einen Magneten, der durch z. B. einen Hall-Sensor detektierbar ist. Zusätzlich ist ein Verriegelungselement vorgesehen, welches zur Sicherung der eingestellten Lage von innen her durch Federkraft in eine Nut im Innenumfang des Nummerierrades gedrückt und durch Beaufschlagung einer Spule mit elektrischem Strom über Reluktanzkräfte aus der Nut heraus bewegt wird.
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In der
JP 2004-160788 werden Nummerierräder durch biaxiale Schrittmotoren angetrieben, wobei die Winkelstellungen über Magnete detektiert werden, welche sich am Außenumfang von Zwischenzahnrädern des jeweiligen Antriebsstranges befinden und durch Magnetsensoren detektiert werden. Ein kammartiges Verriegelungselement greift zwischen die Zähne von mit den Nummerierrädern verbundenen Zahnrädern ein. Es wird durch Aktivieren eines Solenoiden angestellt und bei Deaktivierung des Solenoiden durch Federkraft abgestellt.
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Die
WO 2016/000741 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten, wobei einzelne Nummerierräder durch Schritt- oder bürstenlose Gleichstrommotoren angetrieben werden. Das Nummerierrad trägt am Außenumfang zwischen den Zeichen angeordnete Markierungen, insbesondere Magneten, die durch Sensoren, z. B. Hall-Sensoren detektierbar sind. Zusätzlich trägt der Motor einen Encoder, mittels dessen die Bewegung der Motorachse überwacht werden kann.
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Die
DE 38 41 231 A1 betrifft eine Codiervorrichtung für Typen- oder Druckräder, insbesondere an Frankiermaschinen. Dabei ist in einer Ausführung eine Lage des Typenrades durch die Signalhöhe eines Hallsensors charakterisiert, der in einer festen Achse innerhalb des sich drehenden Typenrades angeordnet ist. Dabei verläuft der Innenumfang des Typenrades nicht mit konstantem Radius, sondern spiralförmig mit variierendem Abstand zur Achse. In einer Weiterbildung können korreliert zu den Typen am Umfang einzelne Zähne mit entlang einer spiralförmiger Linie variierender Zahnhöhe vorgesehen sein. Bei Betrieb des Typenrades und dem Einstellen einer bestimmten Type wird während des Drehens der am Ausgang des Sensors vorliegende Wert mit dem zuvor durch einen Referenzierungslauf erhaltenen Sollwert für das Signal verglichen. Bei Erreichen der gewünschten Position wird zur Einstellung des nächsten Typenrades übergegangen oder zurück zum Hauptprogramm.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und Verfahren zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten und eine Wertpapierdruckmaschine zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Anspruches 1 bzw. 15 bzw. 14 gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein besonders zuverlässiges und/oder sicheres Einstellen des bzw. der zu druckenden Zeichen ermöglicht wird und/oder darin, dass der technische Aufwand, z. B. im Bereich der sich drehenden Teile und/oder an zusätzlichen elektrischen Bauteilen gering gehalten wird.
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Durch eine bevorzugte Ausführung des Motors als Schrittmotor ist z. B. eine Ansteuerung von Motorpositionen vereinfacht möglich. Im Zusammenspiel mit einer zusätzlichen Sensoreinrichtung, durch welche beim Drehen die Zeichen erforderliche Lagen des Kennzeichnungswerkzeuges detektierbar sind, ist ein genaues Referenzieren und/oder eine Überprüfung im Betrieb durchführbar. Für letztere erfolgt z. B. während des Anfahrens oder bei Erreichen einer für ein Zeichen bzw. Feld vorgegebenen Zielschrittzahl anhand der Signale aus der Sensoreinrichtung eine Überprüfung dahingehend, ob und/oder in welcher Güte in der Zielposition eine Marke vorliegt oder nicht.
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Eine hierzu geeignete Vorrichtung zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten umfasst beispielsweise eine in einem Gestell gelagerte Achse, um welche mindestens ein rad- oder ringförmiges Kennzeichnungswerkzeug drehbar gelagert ist, welches an seinem Außenumfang hintereinander mehrere, d. h. eine Anzahl alphanummerische Zeichen trägt, und Antriebsmittel mit einem als Schrittmotor ausgebildeten Antriebsmotor, durch welche das Kennzeichnungswerkzeug um die Achse rotierbar ist. Bevorzugt steht der Antriebsmotor in Signalverbindung zu Datenverarbeitungs- und/oder Speichermitteln einer Steuerungseinrichtung, in welchen eine Zuordnungsvorschrift zwischen den Arbeitspositionen der alphanummerische Zeichen und Schrittzahlen des Schrittmotors vorgehalten ist, wobei der Antriebsmotor zur Überführung eines zu druckenden Zeichens in eine Arbeitsposition durch die Steuereinrichtung unter Anwendung dieser vorgehaltenen Zuordnungsvorschrift steuerbar oder gesteuert ist.
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Vorzugsweise erfolgt die alphanumerische Kennzeichnung von Druckprodukten indem ein Kennzeichnen eines Druckproduktes mit mindestens einem alphanummerischen Zeichen durch direktes oder indirektes Bedrucken eines Bedruckstoffs durch mindestens ein ringförmiges, um eine Achse drehbar gelagertes und in Umfangsrichtung hintereinander mehrere, d. h. eine Anzahl alphanummerische Zeichen tragendes Kennzeichnungswerkzeug erfolgt, eine Positioniereng eines zu druckenden Zeichens in eine Arbeitsposition durch ein Verdrehen des Kennzeichnungswerkzeuges um eine das Kennzeichnungswerkzeug drehbar lagernde Achse erfolgt, das Verdrehen durch einen als Schrittmotor ausgebildeten Antriebsmotor bewirkt wird, wobei das Verdrehen des Kennzeichnungswerkzeuges zur Positionierung des zu druckenden Zeichens durch den Antriebsmotor unter Anwendung einer hinterlegten Zuordnungsvorschrift zwischen den Arbeitspositionen der alphanummerische Zeichen und Schrittzahlen des Schrittmotors erfolgt.
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Indem, unabhängig von obigem Aspekt oder auch vorteilhaft zusätzlich hierzu, in einer zu bevorzugenden Ausführung ein Verriegelungselement nicht oder nicht allein durch Federkraft, sondern aktiv durch einen stabilen Aktuatorzustand in der Verriegelungslage gehalten wird, ist ein unbeabsichtigtes Verdrehen weiter gehemmt. Ein sicheres Abheben ist dabei durch wenigstens einen weiteren aktiven Aktuatorzustand gewährleistet.
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Hierzu umfasst eine geeignete Vorrichtung zur alphanumerischen Kennzeichnung von Wertpapieren beispielsweise eine in einem Gestell gelagerte Achse, um welche mindestens ein rad- oder ringförmiges, an seinem Außenumfang hintereinander mehrere, d. h. eine Anzahl alphanummerische Zeichen tragendes Kennzeichnungswerkzeug drehbar gelagert ist, Antriebsmittel, durch welche das mindestens eine Kennzeichnungswerkzeug um die Achse rotierbar um eines der Zeichen in einer Arbeitsposition zu positionieren, und ein Verriegelungsmittel zur Sicherung der für das gewählte Zeichen eingenommenen Arbeitsposition, welches durch einen Aktuator aus einer aktiven Lage, in der er die Arbeitsposition sichert, in eine inaktiven Lage verbringbar ist. In bevorzugter Ausführung ist der Aktuator hierbei als elektromechanisch betätigtes Antriebsmittel ausgebildet ist, welches infolge unterschiedlicher Ansteuerung mit seinem ausgangsseitigen Abtriebselement wahlweise in mindestens zwei verschiedene, die aktive und die inaktive Lage des Verriegelungselementes bewirkende definierte Schaltzustände verbringbar ist
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In einer weiteren zu bevorzugenden Ausführung, unabhängig oder vorteilhaft zusätzlich zu einem oder mehreren der obigen Aspekte, ist die Sensoreinrichtung achsfest vorgesehen und hierdurch beispielsweise besonders geschützt vor Verschmutzung oder Beschädigung und/oder ist z. B. bei der Zugänglichkeit der Räder nicht im Wege.
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Dabei umfasst eine geeignete Vorrichtung zur alphanumerischen Kennzeichnung von Wertpapieren beispielsweise eine in einem Gestell gelagerte Achse, um welche eine Mehrzahl von rad- oder ringförmigen, an ihrem Außenumfang hintereinander mehrere, d. h. eine Anzahl alphanummerische Zeichen tragende Kennzeichnungswerkzeuge drehbar gelagert ist, Antriebsmittel mit je einem Antriebsmotor für mehrere oder jedes der Mehrzahl von Kennzeichnungswerkzeugen, durch welche diese mechanisch unabhängig voneinander um die Achse rotierbar sind, und eine Sensoreinrichtung mit mindestens je einem im Betrieb gestellfesten Sensor für jedes der Mehrzahl von Kennzeichnungswerkzeugen, welche jeweils mit mindestens einer der Anzahl der alphanummerische Zeichen entsprechenden Anzahl von für die Wirkungsweise des Sensors spezifischen Marken zusammenwirken, die am jeweiligen Kennzeichnungswerkzeug in je einer festen Umfangsrelativlage zu je einem am Außenumfang getragenen Zeichen vorgesehen sind. In obiger bevorzugter Ausführung sind die Sensoren im Betrieb achsfest und innerhalb des lichten Querschnitts von die Achse aufnehmenden Öffnungen der Kennzeichnungswerkzeuge angeordnet und die Marken im Bereich des in der Öffnung verlaufenden Innenumfangs der betreffenden Kennzeichnungswerkzeuge vorgesehenen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 ein schematisches Ausführungsbeispiel für ein Druckwerk zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten;
- 2 ein Ausführungsbeispiel für die Anordnung einer Reihe von Kennzeichnungsvorrichtungen am Umfang eines Druckwerkszylinders;
- 3 ein einseitig geöffnete Darstellung eines Ausführungsbeispiel für eine Kennzeichnungsvorrichtung;
- 4 eine Darstellung des Ausführungsbeispiels aus 3 von der anderen Seite;
- 5 eine schematische Darstellung einer ein Kennzeichnungsrad tragenden Achse einer Kennzeichnungsvorrichtung;
- 6 eine schematische Prinzipdarstellung für die Signalfolgen aus zwei Sensoren gemäß einer Ausführung der Sensoreinrichtung gemäß 5;
- 7 eine perspektivische Darstellung a) und eine schematische Seitenansicht b) einer Achse mit exemplarischen Kennzeichnungsringen und einer Anordnung von Sensoren;
- 8 eine schematische Darstellung für ein Ausführungsbeispiel der Sensoreinrichtung mit einer gegenüber der Anzahl von Kennzeichnungsrädern größeren Anzahl nebeneinander angeordneter Sensoren;
- 9 eine schematische Darstellung für den Signalverlauf an einem Sensor in Abhängigkeit von der Schrittzahl am Motor bei einer vollen Umdrehung des Kennzeichnungsrades um 360°;
- 10 eine schematische Darstellung für die Zuordnung zwischen den Positionen der Markierungen und Schrittzahl nach Auswertung des Signalverlaufs aus 9;
- 11 eine Verfahrensflussbild für die Erzeugung des Zusammenhanges zwischen den einzelnen Felder bzw. Zeichen und Schrittzahlen des Schrittmotors während eines Referenzierungslaufs;
- 12 eine Verfahrensflussbild für das Anfahrten von einzustellenden Feldern unter Verwendung des Zusammenhanges zwischen den die Felder und den Schrittzahlen des Schrittmotors im Betrieb;
- 13 ein Ausführungsbeispiel für den Antrieb eines Verriegelungsmittels in erster Ausführungsform durch einen rotierenden Aktuator mit mehreren definierten Schaltzuständen a) in Schnittansicht längs der Achse und b) in Schnittansicht senkrecht der Achse
- 14 eine erste Ausführungsvariante einer zweiten Ausführungsform für den Antrieb des Verriegelungsmittels durch einen linearen Aktuator mit mehreren definierten Schaltzuständen;
- 15 eine zweite Ausführungsvariante für die zweite Ausgestaltung des Antriebes des Verriegelungsmittels durch einen linearen Aktuator mit mehreren definierten Schaltzuständen.
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Eine Vorrichtung 01 zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten, insbesondere von Wertpapieren, umfasst mindestens ein, bevorzugt nebeneinander mehrere, z. B. eine Anzahl p (p ∈ ℕ, p > 1) rad- oder ringförmige Kennzeichnungswerkzeuge 02, welche um eine in einem Gestell 03 und/oder Gehäuse 03 gelagerte Achse 11 drehbar gelagert sind. Vorzugsweise sind mindestens sechs, beispielsweise sogar mindestens zwölf derartige Kennzeichnungswerkzeuge 02 nebeneinander angeordnet.
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Auf ihrem Außenumfang tragen die Kennzeichnungswerkzeuge
02 hintereinander Druckvorlagen mehrerer, d. h. einer Anzahl k (k ∈ ℕ, k > 1) alphanummerische Zeichen
ZZ (mit z aus {1, 2, ...k}). Obgleich es sich streng genommen um deren Druckvorlagen handelt, wird im Folgenden der Einfachheit halber verkürzt auf „Zeichen Z
Z“ Bezug genommen. Die Zeichen
ZZ befinden sich in Winkelsegmenten des Kennzeichnungswerkzeuges
02, wobei nicht in jedem Winkelsegment ein Zeichen
ZZ vorgesehen sein muss. So sind beispielsweise k Felder
Ff (mit f aus {1, 2, ...g}, g ∈ ℕ, g ≥ k), d. h. für das Drucken vorgesehene Umfangsabschnitte, mit k alphanummerische Zeichen
ZZ vorgesehen, wobei zusätzlich ein Feld
Ff ohne Zeichen, z. B. Leerfeld, für ein Leerzeichen
und/oder ein Feld
Ff mit einem als Sonderzeichen oder Symbol ausgebildeten Zeichen
ZX vorgesehen sein kann, welches beispielsweise zur Kennzeichnung eines Fehldruckes, d. h. beispielsweise eines Nutzens unzulässig schlechter Qualität, dient. Es können beispielsweise 12 Felder
Ff am Umfang vorgesehen sein, wobei z. B. Felder
Ff für die alphanummerische Zeichen
ZZ der Ziffern 0 bis 9, ein Leerfeld für ein fehlendes Zeichen
, z. B. Leerzeichen
und/oder ein der Fehldruckkennzeichnung dienendes Zeichen
ZX , z. B. Fehlerzeichen
ZX bzw. -symbol vorgesehen ist (z. B. in
5 beispielhaft mit neun Feldern
Ff mit den alphanummerischen Zeichen
ZZ der Ziffern 0 bis 9, z. B. exemplarisch bezeichnet das Feld F
f=3, ein Feld
Ff für ein Fehlerzeichen
ZX , hier z. B. Feld F
f=g-1, und ein Feld
Ff ohne Zeichen, also ein Leerzeichens
, hier z. B. Feld F
f=g.
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Die Kennzeichnungswerkzeuge 02 werden unabhängig davon, ob sie nur nummerische Zeichen ZZ tragen oder nicht, im Folgenden auch als „Nummerierräder“ 02 bezeichnet. Zusätzlich zu den p Kennzeichnungswerkzeugen 02 können auch ein oder mehrere solche rad- oder ringförmigen Elemente vorgesehen sein, die zwar baulich den Kennzeichnungswerkzeugen 02 entsprechen, jedoch keine Zeichen ZZ am Umfang tragen und lediglich dem Auffüllen von Leerplätzen in der Zeichenfolge oder dem Ausgleich eines Untermaßes dienen.
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Derartiger Vorrichtungen 01 zur alphanumerischen Kennzeichnung von Druckprodukten, kurz Kennzeichnungsvorrichtungen 01 bzw. Nummeriervorrichtungen 01, können grundsätzlich zwar in beliebigen Kennzeichnungsmaschinen vorgesehen sein, finden hier jedoch bevorzugt Anwendung beim Kennzeichnen von Wertpapiernutzen in einem Druckwerk 04 einer Druckmaschine, bevorzugt Rotationsdruckmaschine, insbesondere Wertpapierdruckmaschine. Eine solche umfasst beispielsweise eine eingangsseitige Bedruckstoffzufuhr, durch welche der Druckmaschine eingangsseitig der zu bedruckende Bedruckstoff B, z. B. als bahn- oder bevorzugt bogenförmiger Bedruckstoff B, zuführbar ist, eine ausgangsseitigen Produktaufnahme, durch welche der zumindest einfach bedruckte Bedruckstoff B zu Gebinden, z. B. zu Rollen oder bevorzugt Bogenstapeln, zusammenfassbar ist, und ein dazwischen im Bedruckstoffpfad angeordnetes Druckwerk 04, insbesondere Nummerierdruckwerk 04, durch welches beispielsweise in Reihen und Spalten auf dem Bedruckstoff B vorgesehene Wertpapiernutzen mit mehrstelligen Zeichenfolgen gekennzeichnet, d. h. „nummeriert“ werden können.
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Dabei umfasst das Druckwerk 04 beispielsweise einen Druckwerkszylinder 06, z. B. Nummerierzylinder 06, welcher im Bereich seines Umfang matrixartig hintereinander mehrere Reihen mit jeweils mehreren nebeneinander angeordneten Kennzeichnungsvorrichtungen 01 trägt, sowie einen den Bedruckstoff B beim Bedrucken abstützenden Druckwerkszylinder 07. Für den Fall bogenförmigen Bedruckstoff B dient dieser Druckwerkszylinder 07, z. B. Gegendruckzylinder 07, beispielsweise gleichzeitig dem Bogentransport und umfass an seinem Umfang eine oder mehrere Halteeinrichtungen 08, z. B. Greiferleisten 08. Die Druckwerkszylinder 06; 07 sind z. B. rotierbar in Gestellwänden eines Gestells 09 gelagert.
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Mittels der Kennzeichnungsvorrichtungen 01 sind jeweils Druckbilder von mehrstelligen Zeichenfolgen im Direktdruck unmittelbar oder ggf. über wenigstens einen weiteren Druckwerkszylinder mittelbar auf den Bedruckstoff B aufbringbar. Die Kennzeichnungsvorrichtungen 01 können baulich mit ihren Gestellen 03 in den Druckwerkszylinder 06 integriert sein. Vorzugsweise sind sie jedoch lösbar am Umfang eines Zylinderkörpers angeordnet und in einer bevorzugten Weiterbildung zumindest in Umfangsrichtung am Zylinderkörper variabel positionierbar.
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Im Folgenden werden - grundsätzlich unabhängig von oben dargelegter Anwendung in einem obigen Nummerierdruckwerk 04 und/oder einer Wertpapierdruckmaschine, bevorzugt jedoch in Verbindung mit einem solchen bzw. einer solchen - bevorzugte Ausführungen, Weiterbildungen und Ausführungsvarianten für eine solche Kennzeichnungsvorrichtung 01 dargelegt.
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In bevorzugter Ausführung sind mehrere, insbesondere sämtliche der p Nummerierräder 02 mechanisch voneinander unabhängig über Antriebsmittel motorisch antreibbar. Grundsätzlich können für die mechanisch voneinander unabhängig antreibbaren Nummerierräder 02 geeignete Antriebsmotoren 12 beliebiger Ausführungsform vorgesehen sein. In hierzu bevorzugender Ausführung ist der jeweilige, ein Nummerierrad 02 mechanisch unabhängig von anderen Nummerierrädern 02 um die Achse 11 rotierende Antriebsmotor 12 jedoch als Schrittmotor 12 ausgebildet. Der Schrittmotor 12 ist beispielsweise mit zwei Phasen ausgeführt und/oder weist z. B. eine Anzahl motorinterner Schritte von 15 bis 25, bevorzugt von 20 Schritten je Umdrehung auf. Um eine gute Positioniergenauigkeit zu gewährleisten ist der Schrittmotor 12 mit einem Haltemoment (bestromt) von wenigstens 1,2 mNm, bevorzugt mindestens 1,5 mNm ausgeführt.
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Um beispielsweise ein hohes Maß an Winkelgenauigkeit für das Nummerierrad 02 und/oder Steigerung des Verdrehwiderstandes zu erreichen, umfasst der Antriebsstrang zwischen dem Motorrotor und dem Nummerierrad 02 bevorzugt ein ein- oder mehrstufiges Untersetzungsgetriebe mit einem resultierenden Untersetzungsverhältnis von wenigstens 15 (Rotorumdrehungen) : 1 (Nummerierradumdrehung), insbesondere im Bereich von 15 : 1 bis 25 : 1, beispielsweise von 20 : 1.
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Der Antriebsstrang kann in unterschiedlicher geeigneter Weise ausgebildet sein, um vom Antriebsmotor 12 auf das zugeordnete Nummerierrad 02 abzutreiben und beispielsweise o. g. Untersetzung zu realisieren. In einer hier nicht dargestellten Ausführungsvariante umfasst der Antriebsstrang z. B. ein dem Antriebsmotor 12 am Ausgang direkt zugeordnetes Vorsatzgetriebe, z. B. Planetengetriebe, mit abtriebseitigem Ritzel 14. Zwischen dem am Antriebsmotor 12 oder ggf. am Vorsatzgetriebe sitzenden Ritzel 14 und einem dem Nummerierrad 02 zugeordneten und mit diesem drehfest um eine selbe Rotationsachse drehendes Zahnrad 21, z. B. Antriebsrad 21, ist ein Getriebe mit einer oder mehreren Zahnradstufen vorgesehen. Beispielsweise ist eine erste Getriebestufe durch das Ritzel 14 und ein mit diesem kämmenden Zahnrad 16, z. B. Zwischenzahnrad 16, vorgesehen, wobei letzteres in einer zweiten Getriebestufe auf ein demgegenüber größeres Zahnrad 17, z. B. Stirnrad 17, treibt, das auf gemeinsamen Welle 18 drehfest angeordnet ist mit einem weiteren Zahnrad 19 in einer dritten Getriebestufe auf das demgegenüber größere Antriebsrad 21 treibt.
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Die Antriebsmotoren 12 können flächig auf Halterungen 13, z. B. Sockeln 13, aufliegend angeordnet sein, um beispielsweise über den Kontakt beim Betrieb entstehende Wärme abzuleiten.
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Zur Steuerung des Antriebsmotors
12, insbesondere Schrittmotors
12, steht dieser bzw. dessen motorinterne Steuerung in Signalverbindung zu hier nicht dargestellten Datenverarbeitungs- und/oder Speichermitteln einer Steuerungseinrichtung
22, in welchen eine Zuordnungsvorschrift
V zwischen den Arbeitspositionen der alphanummerische Zeichen
ZZ und Schrittzahlen des Schrittmotors
12 vorgehalten ist. Die Zuordnungsvorschrift
V kann hierbei tabellarisch oder in Art eines Funktionellen Zusammenhanges vorgehalten, insbesondere gespeichert sein. Im Betrieb wird bzw. ist der Antriebsmotor
12 zum Verbringen eines mittels des Nummerierrades
02 zu druckenden Zeichens
ZZ in eine Arbeitsposition, in der sich das betreffende Zeichen
ZZ in der für den Druck vorgesehenen Lage befindet, durch die Steuerungseinrichtung
22 bzw. eine in dieser implementierte Steuerroutine unter Anwendung der vorgehaltenen Zuordnungsvorschrift
V gesteuert bzw. steuerbar. So wird beispielsweise ausgehend von einer bestimmten Schrittstellung des Schrittmotors
12 bzw. des Nummerierrades
02 und einer für diese Stellung bekannten Schrittzahl
i;
j (mit i, j aus {1, 2, ...
iG } eine für das nachfolgend einzustellende Zeichen
ZZ bzw. Feld
Ff anhand der Zuordnungsvorschrift
V eine für dieses Zeichen
ZZ bzw. Feld
Ff relevante Schrittzahl i'; j' (mit i', j' aus {1, 2, ...
iG }) bestimmt und aus der Differenz eine durch den Schrittmotor
12 zurückzulegende Schrittanzahl
Δi;
Δj ermittelt, wobei dabei auch eine Auswertung des Abstandes dahingehend erfolgen kann, in welche Richtung die neue Schrittzahl i'; j' am schnellsten erreichbar ist. Der Antriebsmotor
12 wird dann entsprechend der ermittelten Schrittanzahl - ggf. unter Berücksichtigung der Drehrichtung
R - angesteuert. Solange kein erneuter Wechsel des zu druckenden Zeichens
ZZ bzw. einzustellenden Feldes
Ff ansteht, wird die Position des Schrittmotors
12 - ggf. unter Anliegen eines Haltestroms - gehalten. Sobald ein erneuter Wechsel des zu druckenden Zeichens
ZZ bzw. in Arbeitsposition zu verbringenden Feldes
Ff ansteht, wiederholt sich der Vorgang für das Einstellen der neuen Nummerierraddrehlage (siehe z. B.
12). In der Zuordnungsvorschrift
V können den Schrittzahlen
i;
j die Arbeitspositionen der alphanummerischen Zeichen
ZZ und ggf. Leer- und/oder Fehlerzeichen
;
ZX direkt selbst zugeordnet sein oder aber die am Nummerierrad
02 für die Zeichen
ZZ ;
;
ZX vorgesehenen Felder
Ff . Bei letzterem ist z. B. zusätzlich eine Zuordnungsvorschrift
V zwischen dem beispielsweise durch eine Nummerierungssteuerung
57 vorgegebenes alphanumerisches Zeichen
ZZ und dem betroffenen Feld
Ff vorgehalten. Die Abfolge der Zeichen
ZZ bzw. mehrstelligen Zeichenfolgen für die mindestens eine Nummeriervorrichtung
01 wird beispielsweise durch eine übergeordnete Nummerierungssteuerung
57 z. B. über entsprechende Nummeriervorschriften generiert und vorgegeben.
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Die Zuordnungsvorschrift V kann grundsätzlich unter Verwendung eines beliebigen Sensorsystems in einem Referenzlauf ermittelt werden, durch welches ein die Arbeitspositionen der einzustellenden Zeichen ZZ bzw. Feld Ff betreffendes Signal ermittelbar ist und mit einem für diese Arbeitsposition vorliegenden absoluten oder relativen Schritt einer bestimmten Schrittzahl verknüpfbar ist. Dabei werden beispielsweise die Gesamtzahl der für eine Umdrehung des Nummerierrades 02 erforderlichen Motorschritte iG durchfahren, durch wenigstens einen Sensor 23; 23.1; 23.2 der Sensoreinrichtung zu den Arbeitspositionen der Zeichen ZZ bzw. Felder Ff gehörige sensorspezifische Marken Mm,r erfasst, die bei jeweiliger Erfassung der Marke Mm ggf. nach einer weiteren Auswertung und/oder Skalierung bzw. Normierung sich ergebende korrespondierende Schrittzahl i; j registriert und als zu einem Zeichen ZZ bzw. Feld Ff zugehörig abgelegt wird. Grundsätzlich können die Marken Mm bzw. deren durch das Sensorsystem lesbare Informationsinhalt eine das jeweilige Feld Ff oder Zeichen ZZ eindeutig und absolut kennzeichnende Information umfassen. Damit wäre dann eine direkte Zuordnung zwischen dem Zeichen ZZ bzw. Feld Ff und dem für die Arbeitsposition relevante Schrittzahl i; j bereitgestellt. In hier dargestellter, hinsichtlich der Ausprägung des Markensystems weniger aufwändigen Ausführung ist neben den die jeweiligen Arbeitsposition der Zeichen ZZ bzw. Felder Ff repräsentierenden Marken Mm eine der Referenz dienende Marke Mm,r , kurz Referenzmarke Mm,r , zugeordnet, welche durch ihre Relativlage eine bestimmte eindeutige Lage des Nummerierrades 02 kennzeichnet und hierdurch die relative Lage der einzelnen Zeichen Zz bzw. Felder Ff festlegt. Der Vorgang des Detektierens von Marken Mm ; Mm,r und der Zuordnung einer Schrittzahl im ; ir erfolgt zumindest solange, bis die Marken Mm sämtlicher Zeichen ZZ bzw. Felder Ff- ggf. samt Referenzmarke Mm,r - durchschritten sind, bevorzugt jedoch mindestens für eine volle Umdrehung des Nummerierrades 02.
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In hier bevorzugter Ausführung (siehe z. B. die rein qualitativen Darstellung in
9 und
10) wird der sich bei einer Umdrehung des Nummerierrades
02 ergebende Signalverlauf
S(23);
S(23.1);
S(23.2) am Ausgang des mindestens einen Sensors
23;
23.1;
23.2 abgegriffen. Je nach Ausprägung der Marken
Mm ;
Mm,r ergeben sich beispielsweise für die Markendurchgänge typische Charakteristika, z. B. Maxima oder ein Minima
Smin , im gegen die durchschrittenen Schrittzahlen
i des Antriebmotors
12 aufgetragenen Signalverlauf
S(23);
S(23.1);
S(23.2), wenn der Sensor
23;
23.1;
23.2 gerade von einer Marken
Mm ;
Mm,r des sich drehenden Nummerierrades
02 passiert wird. Im hier beispielhaft dargestellten Beispiel sind dies Minima
Smin , die grundsätzlich ohne weiteres feststellbar sind. Eine präzise Feststellung der Lage der Charakteristika, z. B. Minima
Smin , kann beispielsweise rechnerisch durch passende Frequenzfilter und/oder Flankenauswertungen erfolgen. Die ermittelten Werte für die in den Minima
Smin vorliegenden Schrittzahlen
i können nun unter Berücksichtigung der Lage des aufgrund der Signalform und/oder -abfolge identifizierbaren Referenzsignals
SR den einzelnen Feldern
Ff oder Zeichen
ZZ ;
;
ZX zugeordnet werden (siehe z. B. exemplarisch eine Signalzuordnung
S' nach Auswertung des Signalverlaufs
S(23);
S(23.1);
S(23.2) in
10) und die Grundlage einer tabellarische Zuordnungsvorschrift
V oder Stützstellen einer rechnerischen Zuordnungsvorschrift
V bilden. Je nachdem, ob der Referierungslauf in einer beliebigen Nummerierradlage begonnen wurde und ob für die weitere Verwendung eine an der Referenzmarke
Mm,r mit einer Schrittzahl
i = 1 beginnende Skala vorliegen soll, kann eine Verschiebung der die Schrittzahl
i betreffende Achse hin zu einer skalierten Zuordnung zwischen den Marken
Mm ;
Mm,r und skalierten Schrittzahlen
j erfolgen bzw. vorgesehen sein (siehe z. B. exemplarisch eine Signalzuordnung S'' nach zusätzlicher Skalierung der ursprünglichen Signalzuordnung
S' in
10). Die Schrittzahl
iG wird dabei z. B. zu einer Schrittzahl i
X, während die vormalige Schrittzahl
i = 1 zur Schrittzahl i
X+1 wird. Für den oben angedeuteten Fall einer absoluten Identifizierbarkeit der einzelnen Marken
Mm an deren spezifischer Ausprägung können o. g. Schritte im Zusammenhang mit dem Bezug auf das Referenzsignal
SR entfallen. Stattdessen kann dann direkt eine Zuordnung zwischen den einzelnen Feldern
Ff oder Zeichen
ZZ ;
;
ZX und den originalen oder skalierten Schrittzahlen
i;
j erfolgen.
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Unabhängig davon, ob mit der Eindeutigkeit der Marken Mm oder mit einer Referenzmarke Mm,r , vorgegangen wird, wird also anhand der über die Marken Mm ; Mm,r , bestimmten Arbeitspositionen und zugehörigen Schrittzahlen i die Zuordnungsvorschrift V erstellt, welche beispielsweise in Form einer Tabelle oder eines funktionalen Zusammenhangs erfolgen kann. Liegt die Referenzmarke Mm,r nach dem Referenzierungslauf beispielsweise nicht bei Schritt „1“, so kann zusätzlich eine Skalierung derart erfolgen, dass die Referenzposition bei Schrittzahl „1“ vorliegt.
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Im Ergebnis wir somit zur Erstellung der Zuordnungsvorschrift
V das Nummerierrad
02 in einer Drehrichtung
R, z. B. Betriebsdrehrichtung
R, um wenigstens eine volle Umdrehung verdreht, dabei werden den Zeichen
ZZ ;
;
ZX oder Feldern
Ff am Nummerierrad
02 räumlich fest zugeordnete Marken
Mm sowie bevorzugt eine Referenzmarke
Mm,r durch die Sensoreinrichtung detektiert, diese in einer Zuordnungsvorschrift
V einer jeweiligen, durch den Antriebsmotor
12 zurückgelegten Schrittanzahl bzw. erreichten Schrittzahl
i zugeordnet und das zur betreffenden Marke
Mm ;
Mm,r korrespondierende Zeichen
ZZ oder Feld
Ff bzw. die Referenz zugewiesen. Im Betrieb wird diese ursprünglich aufgenommene oder ggf. auf die Referenzlage, d. h. die Lage der Referenzmarke
Mm,r skalierte Zuordnung zwischen den Zeichen
ZZ ;
;
ZX oder Feldern
Ff und den zugeordneten Schrittzahlen
i;
j für das Ansteuern des Schrittmotors
12 beim Anfahren der Arbeitspositionen für die Zeichen
ZZ ;
;
ZX bzw. Felder
Ff herangezogen. Zusätzlich kann z. B. im Betrieb bei Vorhandensein einer o. g. und/oder unten näher beschriebenen Sensoreinrichtung während des Anfahrens oder bei Erreichen einer für ein Zeichen
ZZ ;
;
ZX bzw. Feld
Ff vorgegebenen Zielschrittzahl anhand der Signale aus der Sensoreinrichtung eine Überprüfung dahingehend erfolgen, ob und/oder in welcher Güte in der Zielposition eine Marke
Mm vorliegt oder nicht.
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Grundsätzlich unabhängig zu oben beschriebener Anwendung zum Referenzieren eines dem Antrieb eines Nummerierrades 02 dienenden Schrittmotors 12, jedoch vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer solchen, ist im Folgenden eine vorteilhafte Ausführung eines Sensorsystems dargelegt.
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Die Sensoreinrichtung umfasst dabei z. B. mindestens je einen im Betrieb gestellfesten Sensor
23 für jedes der Mehrzahl von Nummerierräder
02. Diese Sensoren
23 wirken mit mindestens der Anzahl k der alphanummerische Zeichen
ZZ entsprechenden Anzahl I (I ∈ ℕ, I ≥ k) von für die Wirkungsweise des Sensors
23 spezifischen Marken
Mm (mit m aus {1, 2, ... I}) zusammen, die am jeweiligen Nummerierrad
02 in je einer festen Umfangsrelativlage zu je einem am Außenumfang getragenen Zeichen
ZZ ;
;
ZX bzw. Felder
Ff vorgesehen sind. Die Sensoren
23;
23.1;
23.2 sind im Betrieb bevorzugt achsfest und innerhalb des lichten Querschnitts von die Achse
11 aufnehmenden Öffnungen der Nummerierräder
02 angeordnet, die Marken
Mm ;
Mm,r sind im Bereich des in der Öffnung verlaufenden Innenumfangs der betreffenden Nummerierräder
02 vorgesehenen. Somit wirken die beispielsweise in oder auf der Achse
11 vorgesehenen Sensoren
23 mit durch die Sensoren
23 detektierbaren Marken
Mm zusammen, die im Bereich des die Achse
11 umgebenden Innenumfanges der Nummerierräder
02 mit fester Winkellagekorrelation zu einem zugeordneten Zeichen
ZZ ;
;
ZX bzw. Feld
Ff vorgesehen sind.
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Vorzugsweise ist zusätzlich zu den den Zeichen
ZZ ;
;
ZX bzw. Feldern
Ff zugeordneten Marken
Mm eine als Referenz für die Einnahme einer definierten Winkellage dienende Marke
Mm,r , kurz Referenzmarke
Mm,r , vorgesehen.
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In bevorzugter Ausführung umfasst die Sensoreinrichtung als Magnetfeldsensoren 23, insbesondere als - bevorzugt lineare - Hall-Sensoren 23, ausgebildeten Sensoren 23 und einen radial weiter innen liegenden Magneten 24, insbesondere Bias-Magneten 24. In einer vorteilhaften Ausführung erstreckt sich der Magnet 24 in axialer Richtung durchgehend über einen Längsabschnitt, welcher den Marken Mm ; Mm,r mehrerer, bevorzugt sämtlicher Nummerierräder 02 gegenüberliegt.
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In besonders vorteilhafter Ausführung sind als Marken Mm ; Mm,r Inhomogenitäten in der magnetischen Suszeptibilität und/oder Permeabilität im die Achse 11 umgebenden Innenumfangsbereich der Nummerierräder 02, insbesondere Abweichungen von einem kreis- oder zylinderförmigen Verlauf in der zur Achse 11 hin weisenden Innenumfangsfläche vorgesehen. Beispielsweise sind als Marken Mm ; Mm,r Erhebungen Mm ; Mm,r oder bevorzugt Vertiefungen Mm ; Mm,r in der ansonsten kreis- oder zylinderförmigen Innenumfangsfläche vorgesehen.
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Auf einem Längsabschnitt a11 der Achse 11 sind z. B. eine Anzahl m (m ∈ ℕ, m > 1), ringförmiger, alphanummerische Zeichen ZZ tragender Nummerierräder 02 drehbar gelagert, wobei auf diesem Längsabschnitt a11 eine gerade dieser oder mindestens dieser Anzahl m entsprechende Anzahl n (n ∈ ℕ, n ≥ m) von in Axialrichtung zueinander, insbesondere äquidistant, beabstandet angeordneten Sensoren 23 in oder an der Achse 11 vorgesehen sind.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung umfasst die Sensoreinrichtung in Umfangsrichtung der Achse
11 betrachtet hintereinander zwei Sensoren
23.1;
23.2, z. B. Magnetfeldsensoren
23.1;
23.2, insbesondere Hall-Sensoren
23.1;
23.2, die mit den Marken
Mm ;
Mm,r eines selben Nummerierrades
02 zusammen wirken. Aus dem Signalverlauf
S(23.1);
S(23.2) der beiden versetzten Sensoren
23.1;
23.2 (siehe z. B. qualitativ dargestellt in
6) lässt sich die Drehrichtung
R des betreffenden Nummerierrades
02 auswerten. Die beiden Sensoren
23.1;
23.2 sind um einem Winkel voneinander beabstandet, der kleiner ist als derjenige Winkel zwischen den Marken
Mm zweier benachbarter Zeichen
ZZ ;
;
ZX bzw. Felder
Ff . Beispielsweise sind die beiden Sensoren
23.1;
23.2 in Umfangsrichtung betrachtet in einem auf die jeweiligen Zentren bezogenen Abstand
d23u angeordnet, dessen Länge auf der die Hüllkreislinie der Achse
11 fortsetzenden Linie z. B. höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 2 mm beträgt.
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Zusätzlich hierzu oder stattdessen sind auf o. g. Längsabschnitt
a11 in Axialrichtung nebeneinander eine gegenüber der Anzahl m von drehbaren, alphanummerische Zeichen
ZZ ;
;
ZX tragenden Nummerierrädern
02 größere, insbesondere mindestens doppelte, Anzahl n (n ∈ ℕ, n > 2) von in Axialrichtung zueinander, insbesondere äquidistant, beabstandet angeordneten Sensoren
23;
23.1;
23.2 vorgesehen. Beispielsweise sind eine Vielzahl (z. B. eine Anzahl n von mindestens 25, bevorzugt mindestens 50) Sensoren
23;
23.1;
23.2 nebeneinander derart angeordnet, dass deren auf die jeweiligen Zentren bezogene Abstand
d23a z. B. weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 5 mm, insbesondere höchstens 1 mm beträgt. Damit ist eine Auswertung mehrerer nebeneinander angeordneter Sensoren
23;
23.1;
23.2 je Nummerierrad
02 möglich und/oder die Bestückung der Kennzeichnungsvorrichtung
01 mit Nummerierrädern
02 variierender Breite und/oder Anzahl. Für letzteres ist aufgrund des gegenüber der Nummerierradbreite geringeren Abstandes
d23a gewährleistet, dass bei in gewissen Grenzen variierender Breite der zu einzusetzenden Nummerierräder
02 immer wenigstens einer der axial nebeneinander angeordneten Sensoren
23;
23.1;
23.2 mit den Marken
Mm ;
Mm,r eines Nummerierrades
02 wechselwirkt. Dabei kann bei Initialisierung des Systems aus Kennzeichnungsvorrichtung
01, der zugehörigen Sensoreinrichtung und Auswerteroutine jedem Nummerierrad
02 ein fester Sensor
23;
23.1;
23.2 zugewiesen werden oder aber es werden mehrere in der Flucht des betreffenden Nummerierrades
02 liegende Sensoren
23;
23.1;
23.2 zugewiesen und nach festen Regeln kombiniert ausgewertet.
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Die Vielzahl von nebeneinander und ggf. paarweise hintereinander vorgesehenen Sensoren 23; 23.1; 23.2 können bevorzugt - beispielsweise in Art eines Arrays mit zwei Zeilen und eine o. g. Vielzahl von Spalten - auf einem Trägerelement 26 angeordnet sein, mit welchem die Achse 11 bzw. eine dort vorgesehene Ausnehmung 27 als Ganzes bestückbar ist. Ein derartiges Trägerelement 26 kann als mit den Sensoren 23; 23.1; 23.2 bestückte Trägerplatine 26 ausgeführt sein, auf deren Rückseite beispielsweise Leiterbahnen für die Signalübertragung zu einer Seite hin verlaufen können. Von dort können die Signale z. B. über flexible Signalleitungen einer Auswerteroutine zuleitbar sein, die in der o. g. Steuerungseinrichtung 22 oder einem eigens vorgesehenen Auswertemittel 28, z. B. einem entsprechend eingerichtetem Datenverarbeitungs-Chip 28, implementiert ist welcher beispielsweise von der Sensoreinrichtung, insbesondere deren Reihe oder Array von Sensoren 23; 23.1; 23.2, zugeordneten Datenverarbeitungsmittel 29, z. B. einer Signalverarbeitungseinrichtung 29 umfasst ist.
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Grundsätzlich unabhängig zu oben beschriebener Anwendung zum Referenzieren eines dem Antrieb eines Nummerierrades 02 dienenden Schrittmotors 12 und von o. g. Ausführungen des Sensorsystems, jedoch vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer solchen Anwendung und/oder Sensoreinrichtung, ist im Folgenden eine vorteilhafte Ausführung eines Systems zur Sicherung der eingestellten Arbeitsposition eines, mehrerer oder sämtlicher der in der Kennzeichnungsvorrichtung 01 vorgesehenen Nummerierräder 02.
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Hierzu umfasst die Kennzeichnungsvorrichtung 01 vorzugsweise ein Verriegelungsmittel 31 zur Sicherung der für das gewählte Zeichen eingenommenen Arbeitsposition, welches durch einen Aktuator 32; 32'; 32'' aus einer aktiven Lage, in der er die Arbeitsposition sichert, in eine inaktiven Lage verbringbar ist. Dabei wirkt das Verriegelungsmittel 31 in aktiver Lage vorteilhaft zumindest mit allen alphanumerische Zeichen ZZ am Umfang aufweisenden Nummerierrädern 02, vorzugsweise jedoch mit sämtlichen drehbar gelagerten und drehangetriebenen Nummerierrädern 02 zu dessen Lagesicherung zusammen.
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Das Verriegelungsmittel 31 kann in Art einer Sperrklinke 31 ausgebildet sein und/oder kann in korrespondierende Eingriffsmittel 44, z. B. in Vertiefungen 44 oder Erhebungen 44 am Außen- oder Innenumfang des jeweiligen Nummerierrades 02 eingreifen.
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Das Verriegelungsmittel 31 kann zwar grundsätzlich durch beliebig ausgebildete Aktuatoren 32; 32'; 32'' stellbar sein, sofern durch diesen mindestens ein An- oder Abstellen bewirkbar ist. Bevorzugt ist der das Verriegelungsmittel 31 stellende Aktuator 32; 32'; 32'' jedoch als elektromechanisch betätigtes Antriebsmittel 32; 32'; 32'' ausgebildet ist, welches infolge unterschiedlicher Ansteuerung mit seinem ausgangsseitigen Abtriebselement 33; 33'; 33'' wahlweise in mindestens zwei verschiedene, die aktive und die inaktive Lage des Verriegelungsmittels 31 bewirkende definierte Schaltzustände verbringbar ist. D. h., im Gegensatz z. B. zu lediglich einer definierten Kraftrichtung, die beispielsweise entgegen einer Federkraft und ggf. gegen einen Anschlag wirkt, sind hier durch entsprechende Ansteuerung und elektromagnetische Beaufschlagung des Antriebsmittels 32; 32'; 32'' mindestens zwei stabile Aktuatorzustände mit voneinander verschiedenen Zuständen für das ausgangsseitigen Abtriebselement 33; 33'; 33'' bewirkbar. Dabei ist unter einem stabilen Zustand z. B. ein solcher zu verstehen, welcher erst bei Überschreitung einer bzw. einer mechanisch von außen angreifenden, - insbesondere signifikanten - Schwell- oder Haltekraft bzw. Schwell- oder Haltemomentes aus der eingenommenen stabilen Lage verrückbar ist. Dabei kann z. B. eine signifikante Schwell- oder Haltekraft eine Kraft von mindestens 0,5 N, bevorzugt mindestens 0,8 N, bzw. ein signifikantes Schwell- oder Haltemoment bei mindesten 1,0 mNm, bevorzugt mindestens 1,2 mNm liegen.
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In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform (siehe z. B. 13) ist als Aktuator 32 ein Elektromotor 32 mit einem als Abtriebselement 33 wirksamen Rotor 33, bevorzugt ein Schrittmotor 32, mit definiert anfahrbaren Rotorwinkellagen vorgesehen. Dabei ist im Antriebsstrang zwischen dem Aktuator 32 und dem zu stellenden Verriegelungsmittel 31 ein die Bewegung des rotierenden Abtriebsmittels 33 in eine bevorzugt lineare Stellbewegung des Verriegelungsmittels 31 mit zumindest einer radialen Bewegungskomponente umformendes Getriebe 37, z. B. ausgebildet als Exzentergetriebe 37, vorgesehen. Beispielsweise tragen beidseitig aus dem Elektromotor 32 ragende Wellenenden oder diese verlängernde Wellenstücke 42 jeweils eine Exzenterscheibe 43, welche in Bohrungen eingreifen, die in am Verriegelungsmittel 31 angreifenden Koppeln 41 vorgesehen sind.
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In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform (siehe z. B. 14 und 15) ist als Aktuator 32'; 32'' ein Linearmotor 32'; 32'' mit einem als Abtriebselement 33'; 33'' wirksamer Läufer 33'; 33'' vorgesehen. Bevorzugter Weise ist er als bidirektional wirksamer Aktuator 32'; 32'' ausgeführt.
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In einer ersten Ausführungsvariante des Linearmotors 32' (siehe z. B. 14) ist dieser als bi-stabiler Reluktanzmotor 32' ausgeführt. Dabei ist der Läufer 33' durch wechselweises Bestromen zweier in Laufrichtung des Läufers 33' beabstandeter Spulen 34; 36 aktiv in beide Richtungen hin und her bewegbar.
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In einer zweiten Ausführungsvariante des Linearmotors 32'' (siehe z. B. 15) ist dieser als linearer Elektromotor 32'' mit einem eine Spulenwicklung oder einen Permanentmagneten umfassenden Läufer 33'' als Abtriebselement 33'' ausgeführt. Je nach Bestromung ist der Läufer 33'' linear in die eine oder andere Richtung bewegbar.
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Grundsätzlich kann ein o. g. Aktuator 32'; 32'' mit seinem als Läufer 33'; 33'' ausgebildeten Abtriebselement 33'; 33'' direkt oder über einer entsprechenden Verlängerung und ggf. einer Gabelung auf das Verriegelungsmittel 31 zu dessen An- und Abstellung wirken. Auch können zwei derartige, parallel geschaltete lineare Aktuatoren 32'; 32'' vorgesehen sein um an beiden Enden des Verriegelungsmittels 31 anzugreifen.
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Vorzugsweise ist jedoch im Antriebsstrang zwischen dem jeweiligen linearen Aktuator 32'; 32'' und dem zu stellenden Verriegelungselement 31 ein die Bewegung des Abtriebsmittels in eine Bewegung des Verriegelungsmittels 31 umformendes Getriebe 37; 37'; 37'' vorgesehen.
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Dabei kann - insbesondere für den Fall einer mit zumindest einer radialen Bewegungskomponente verlaufenden Stellrichtung des Abtriebselementes 33' - im Antriebsstrang zwischen dem Abtriebselement 33'; 33'' des linearen Aktuators 32'; 32'' und dem Verriegelungsmittel 31 ein Hebelgetriebe 37' mit einem - insbesondere zweiarmigen - Hebel 38 vorgesehen sein (siehe z. B. 14). Ein Ende des Hebels 38 wird durch das Abtriebselement 33'; 33'' - beispielsweise mittels eines durch das Abtriebselement 33'; 33'' bewegten Mitnehmer 39 oder eine anderweitige Ankopplung - verschwenkt, während an einem zweiten Angriffspunkt, z. B. am anderen Ende - eine am Verriegelungsmittel 31 angelenkte Koppel 41'; 41'' angreift. Bevorzugt werden durch das Abtriebselement 33'; 33'' über den Mitnehmer 39 oder eine anderweitige Ankopplung und zwei Hebel 38 zwei an den jeweiligen Enden des Verriegelungsmittels 31 angreifende Koppel 41'; 41'' bewegt.
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In einer anderen Ausführung des Getriebes 37'' - insbesondere für den Fall einer senkrecht zur Stellrichtung des Verriegelungsmittels 31 verlaufenden Stellrichtung des Abtriebselementes 33'' - kann statt des die beiden Hebel 38 verschwenkenden Mitnehmers 39 ein Getriebe 37'', insbesondere ein Keilgetriebe 37'', vorgesehen sein, durch welches eine parallel zur Achse 11 verlaufende Bewegung des Abtriebselementes 33'; 33'' in eine zumindest mit einer Bewegungskomponente radial zum Nummerierrad 02 verlaufende Stellbewegung umgesetzt wird (siehe z. B. 15). Abtriebsseitig wirkt das Getriebe 37'' auf eine am Verriegelungsmittel 31 angreifende Koppel 41''; 41''.
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In den Ausführungsbeispielen gemäß 14 und 15 können die beiden o. g. Typen von linearen Aktuatoren 32'; 32'' auch wechselseitig Anwendung finden.
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In sämtlichen Ausführungsvarianten mit linear wirkendem Aktuator 32'; 32'' können alternativ zu einem zwei stabile Zustände bereitstellenden Aktuatoren 32'; 32'' auch zwei einseitig und entgegengesetzt wirkende Aktuatoren vorgesehen sein, welche wechselseitig aktiviert bzw. deaktiviert werden. Auch hierbei wird eine aktiv herbeigeführte aktive und aktiv herbeigeführte inaktive Lage des Verriegelungsmittels 31 bereitgestellt.
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Das Verriegelungsmittel 31 kann, wie oben bereits angedeutet, in Art einer Sperrklinke 31 ausgebildet sein und in zugeordnete Vertiefungen 44 am Außen- oder Innenumfang des jeweiligen Nummerierrades 02 oder zwischen Zähnen eines im Antriebsstrang des betreffenden Nummerierrades 02 vorgesehenen Zahnrades 16; 17; 18; 19; 21 eingreifen. Hierzu sind im Bereich des Außen- oder Innenumfangs des Nummerierrades 02 z. B. mindestens eine der Anzahl k von alphanummerischen Zeichen ZZ entsprechende Anzahl von jeweils in einer festen Umfangsrelativlage zu je einem am Außenumfang getragenen Zeichen ZZ stehende Erhebungen 44 oder Vertiefungen 44 vorgesehenen, wobei das Verriegelungsmittel 31 zur Herstellung der Sicherungslage mit einer Vertiefung 44 oder Erhebung 44, insbesondere mit einer Vertiefung 44 oder Erhebung 44 eines vom in Arbeitsposition verbrachten Zeichen ZZ verschiedenen Zeichens ZZ , in Eingriff verbringbar ist
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Grundsätzlich unabhängig zu oben beschriebener Anwendung zum Referenzieren eines dem Antrieb eines Nummerierrades 02 dienenden Schrittmotors 12, von o. g. Ausführungen des Sensorsystems und von der Ausgestaltung des Antriebs für das Verriegelungsmittel 31, jedoch vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer solchen Anwendung und/oder Sensoreinrichtung und/oder Antriebsausgestaltung, ist in einer hier bevorzugten Ausführung das Verriegelungsmittel 31 innerhalb der die Achse 11 aufnehmenden lichten Querschnittöffnung des Nummerierrades 02, insbesondere in einer axial verlaufenden Ausnehmung in der Achse 11, angeordnet und greift von innen in Vertiefungen 44 oder Erhebungen 44 in der ansonsten kreis- oder zylinderförmigen Innenumfangsfläche im jeweiligen Nummerierrad 02 ein. Diese Vertiefungen 44 oder Erhebungen 44 sind relativ zum Verriegelungsmittel 31 derart an der Innenumfangsfläche angeordnet, sodass bei Vorliegen der Arbeitslagen zumindest eines jeden anzufahrenden alphanumerischen Zeichens ZZ das Verriegelungsmittel 31 einer Vertiefung 44 oder Erhebung 44 derart gegenüberliegt, sodass es beim Anstellen in Eingriff mit dieser Vertiefung 44 oder Erhebung 44 verbringbar ist. Vorzugsweise ist der Eingriff in Umfangsrichtung betrachtet spielfrei.
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Grundsätzlich kann der das Verriegelungsmittel 31 stellende Aktuator 32; 32'; 32'' ebenfalls innerhalb der die Achse 11 aufnehmenden lichten Querschnittöffnung des Nummerierrades 02, insbesondere in einer axial verlaufenden Ausnehmung in der Achse 11, angeordnet sein. Dann können ggf. o. g. Koppel 41; 41'; 41'' entfallen. Bevorzugt ist der Aktuator 32; 32'; 32'' jedoch radial außerhalb der in Umfangsrichtung verlaufenden Hüllfläche der Nummerierräder 02 angeordnet, wobei die am Verriegelungsmittel 31 angreifenden Koppel 41; 41'; 41'' beispielsweise die Gruppe von Nummerierrädern 02 von beiden Stirnseiten her umgreifen.
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Ist in einer besonders vorteilhaften Ausführung der Kennzeichnungsvorrichtung 01 eine z. B. oben dargelegte Sensoreinrichtung vorgesehen, welcher mit einer Anzahl von k Vertiefungen 44 oder Erhebungen 44 als Marken Mm ; Mm,r zusammenwirkt, um die Einnahme von Arbeitspositionen jeweils zugeordneter Zeichen nachzuweisen, können zumindest die den alphanummerischen Zeichen ZZ als Marken Mm zugeordneten Vertiefungen 44 oder Erhebungen 44 gleichzeitig dem Verriegelungsmittel 31 als Eingriffsmittel 44 dienen. Für die Ausführung und Handhabung bzw. Wirkungsweise und Anwendung der Sensoreinrichtung und/oder des als Schrittmotor 12 ausgebildeten Antriebsmotors 12 ist dann vorzugsweise o. g. anzuwenden.
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Insbesondere, jedoch nicht nur im letztgenannten Fall, dass die Marken Mm gleichzeitig auch dem Verriegelungsmittel 31 als Eingriffsmittel 44 dienen bzw. umgekehrt, ist das Verriegelungsmittel 31 zur Sicherung der Arbeitslage eines Zeichens ZZ bevorzugt mit einer der Vertiefungen 44 oder Erhebungen 44 in Eingriff verbringbar, welche verschieden ist zu derjenigen, die für das betreffende, in Arbeitsposition verbrachten Zeichen ZZ der Sensoreinrichtung als korrespondierende Marke Mm dient.
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Grundsätzlich unabhängig zu oben beschriebener Anwendung zum Referenzieren eines dem Antrieb eines Nummerierrades 02 dienenden Schrittmotors 12, von o. g. Ausführungen des Sensorsystems, von der Ausgestaltung des Antriebs für das Verriegelungsmittel 31 oder einer Kombination daraus, jedoch vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer solchen Anwendung und/oder Sensoreinrichtung und/oder Antriebsausgestaltung, ist ein verschleißarmes System zur Übertragung der Versorgungsleistung für den Betrieb der Antriebsmotoren 12, der Aktuatoren 32; 32'; 32'' und der am Nummerierzylinder 06 mitgeführten Elektronik sowie zur Übertragung von die Vorgaben zur Nummerierung betreffenden Steuerungssignalen vorgesehen.
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In einer ersten vorteilhaften Ausführung ist dem die Nummeriervorrichtungen 01 tragenden Druckwerkszylinder 06 ein Schleifringsystem 46 mit einem zylinderfesten Schleifring 47 und einem maschinenfesten Schleifkontakt 48 zur Übertragung von elektrischen Leistung vorgesehen, wobei ein maschinenseitiger Modulator zur Modulation des der Leistungsversorgung dienenden Wechselspannungssignals mit Datensignalen, die Informationen zu an den Kennzeichnungsvorrichtungen 01 einzustellende Zeichen ZZ betreffen vorgesehen ist, sowie ein zylinderfesten Demodulator, durch welchen die Datensignale aus dem modulierten Signal der Leistungsversorgung wieder separierbar sind (siehe z. B. in 1 exemplarisch auf der linken Seite strichliert angedeutet). Hierdurch wird lediglich ein Schleifringsystem 46 mit lediglich einem Schleifring 47 benötigt, über welches bzw. welchen ohne zusätzliche Spuren Energie und Daten über eine gemeinsame Zuleitung 49 übertragen werden können.
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In einer zweiten, bzgl. des Verschleißes noch günstigeren Ausführung, ist dem die Nummeriervorrichtungen 01 tragenden Druckwerkszylinder 06 ein Übertrager 51 zur berührungslosen Übertragung von elektrischer Energie für den Betrieb der Antriebsmotoren 12 und/oder von die an den Nummeriervorrichtungen 01 einzustellenden Zeichen ZZ bzw. Zeichenfolgen betreffenden Datensignalen zugeordnet, welcher einen gestellfesten Übertragerteil 52 und einen im Betrieb zylinderfesten Übertragerteil 53 umfasst. Dem gestellfesten Übertragerteil 52 werden dabei z. B. elektrische Leistung und Datensignale in getrennten Zuleitungen 54; 56 zugeführt. Die berührungslose Übertragung kann dann intern über zwei verschiedene Kanäle, oder aber über das Wechselspannungssignal mit aufmoduliertem Datensignal über einen selben Kanal erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Vorrichtung zur alphanumerischen Kennzeichnung, Kennzeichnungsvorrichtung, Nummeriervorrichtung
- 02
- Kennzeichnungswerkzeug, Nummerierrad
- 03
- Gestell, Gehäuse
- 04
- Druckwerk, Nummerierdruckwerk
- 05
- -
- 06
- Druckwerkszylinder, Nummerierzylinder
- 07
- Druckwerkszylinder, Gegendruckzylinder
- 08
- Halteeinrichtung, Greiferleiste
- 09
- Gestell
- 10
- -
- 11
- Achse
- 12
- Antriebsmotor, Schrittmotor
- 13
- Halterung, Sockel
- 14
- Ritzel
- 15
- -
- 16
- Zahnrad, Zwischenzahnrad
- 17
- Zahnrad, Stirnrad
- 18
- Welle
- 19
- Zahnrad
- 20
- -
- 21
- Zahnrad, Antriebsrad
- 22
- Steuerungseinrichtung
- 23
- Sensor, Magnetfeldsensor, Hall-Sensor
- 23.1
- Sensor, Magnetfeldsensor, Hall-Sensor
- 23.2
- Sensor, Magnetfeldsensor, Hall-Sensor
- 24
- Magnet, Bias-Magnet
- 25
- -
- 26
- Trägerelement, Trägerplatine
- 27
- Ausnehmung
- 28
- Auswertemittel, Datenverarbeitungs-Chip
- 29
- Datenverarbeitungsmittel, Signalverarbeitungseinrichtung
- 30
- -
- 31
- Verriegelungsmittel, Sperrklinke
- 32
- Aktuator, Antriebsmittel, Elektromotor, Schrittmotor
- 32'
- Aktuator, Antriebsmittel, Linearmotor, Reluktanzmotor
- 32''
- Aktuator, Antriebsmittel, Linearmotor, Elektromotor
- 33
- Abtriebselement, Rotor
- 33'
- Abtriebselement, Läufer
- 33''
- Abtriebselement, Läufer
- 34
- Spule
- 35
- -
- 36
- Spule
- 37
- Getriebe, Exzentergetriebe
- 37'
- Getriebe, Hebelgetriebe
- 37''
- Getriebe, Keilgetriebe
- 38
- Hebel
- 39
- Mitnehmer
- 40
- -
- 41
- Koppel
- 41'
- Koppel
- 41''
- Koppel
- 42
- Wellenstück
- 43
- Exzenterscheibe
- 44
- Eingriffsmittel, Vertiefung, Erhebung
- 45
- -
- 46
- Schleifringsystem
- 47
- Schleifring
- 48
- Schleifkontakt
- 49
- Zuleitung
- 50
- -
- 51
- Übertrager, berührungslos
- 52
- Übertragerteil, gestellfest
- 53
- Übertragerteil, zylinderfest
- 54
- Zuleitung
- 55
- -
- 56
- Zuleitung
- 57
- Nummerierungssteuerung
- B
- Bedruckstoff
- Ff
- Feld (f aus {1, 2, ...g}, g ∈ ℕ, g ≥ k)
- i
- Schrittzahl (12)
- im
- Schrittzahl (Mm )
- ir
- Schrittzahl (Mm,r )
- iG
- Motorschritt, gesamt, Schrittzahl
- j
- Schrittzahl (12), skaliert
- jm
- Schrittzahl, skaliert (Mm )
- jr
- Schrittzahl, skaliert (Mm,r )
- jx
- Schrittzahl, skaliert
- jx+1
- Schrittzahl, skaliert
- Mm
- Marke, Erhebung, Vertiefung (m aus {1, 2, ...I}, I ∈ ℕ, I ≥ k)
- Mm,r
- Marke, Referenzmarke, Erhebung, Vertiefung
- R
- Drehrichtung, Betriebsdrehrichtung
- S(23)
- Signalverlauf
- S(23.1)
- Signalverlauf
- S(23.2)
- Signalverlauf
- S'
- Signalzuordnung nach Auswertung
- S''
- Signalzuordnung nach zusätzlicher Skalierung
- SR
- Referenzsignals
- Smin
- Minimum im Signalverlauf
- R
- Drehrichtung, Betriebsdrehrichtung
- ZZ
- Zeichnen, alphanumerisches Zeichen (k ∈ ℕ, k > 1)
- Z⊔
- Zeichnen, Leerzeichen
- ZX
- Zeichen, Fehlerzeichen, (z aus {1, 2, ...k})
- V
- Zuordnungsvorschrift
- a11
- Längsabschnitt (11)
- d23a
- Abstand, axial
- d23u
- Abstand, in Umfangsrichtung
- Δi
- Schrittanzahl
- Δj
- Schrittanzahl
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2007/148288 A2 [0002]
- JP 2004160788 [0003]
- WO 2016/000741 A1 [0004]
- DE 3841231 A1 [0005]