-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
und ein Verfahren zur Materialerkennung von flachen Objekten auf
einem Stapel, vorzugsweise einem Stapel von Druckplatten, die einzeln
durch Zwischenlagen voneinander getrennt sind.
-
Für
eine einzelne Bearbeitung müssen
aufeinander gestapelte und insbesondere in einem solchen Stapel
angelieferte flache Objekte zunächst vereinzelt
werden und dann einzeln nacheinander in eine Bearbeitungsmaschine
eingespeist werden. So müssen
insbesondere auch Druckplatten zu ihrer Belichtung in einen Druckplattenbelichter
einzeln eingeführt
werden. Dies kann manuell erfolgen. Aus Gründen der Arbeitsökonomie
wird jedoch eine automatische Ladeeinrichtung (Loader) bevorzugt,
die einem Druckplattenbelichter vorgeschaltet bzw. vorgedockt werden
kann. In die Ladeeinrichtung wird ein Stapel von zu belichtenden
Druckplatten eingegeben, und die Ladeeinrichtung verfügt über eine
Vereinzelungsvorrichtung, mit der ein automatisches Vereinzeln und
Laden der Druckplatten ermöglicht
wird, wobei die Druckplatten und die Zwischenlagen voneinander separiert
werden.
-
Der Vereinzelungsvorgang und Ladevorgang kann
jedoch dadurch gestört
werden und die nachfolgende Bearbeitung beeinträchtigen oder verhindern, dass
mehrere Objekte aneinander haften oder an einem Objekt eine Zwischenlage
anhaftet, die dieses Objekt von einem nachfolgenden oder vorhergehenden
Objekt im Stapel trennen sollte. Bei Druckplatten werden zur Trennung
als Zwischenlagen beispielsweise Papierbogen verwendet. Derartige
Zwischenlagen können
auch nicht vorgesehen sein oder im Einzelfall versehentlich fehlen
oder doppellagig vorhanden sein. Es kann auch vorkommen, dass die Druckplatten
verkehrt herum auf dem Stapel liegen, d.h. nicht wie erwartet mit
der zu belichtenden Schicht nach oben sondern mit der Rückseite
des Trägermaterials
nach oben. Schließlich
muss auch der Fall erkannt werden können, dass der Stapel verbraucht
ist, d.h. dass keine Druckplatte mehr vorhanden ist.
-
Solche Störungsfälle müssen vor dem Laden der Druckplatten
in den Druckplattenbelichter sicher erkannt werden, um Fehlfunktionen
oder gar Beschädigungen
der Druckplatte und des Druckplattenbelichters zu verhindern. Nach
dem Stand der Technik werden dazu vorwiegend Sensoren eingesetzt,
die einen Lichtstrahl auf die Oberfläche des zu bestimmenden flachen
Objekts richten und aus der Messung der Intensität und/oder Farbe des reflektierten Lichts
die Eigenschaften des flachen Objekts bestimmen, d.h. ob es sich
um die Belichtungsschicht einer Druckplatte, um die Rückseite
einer Druckplatte, um eine Papierzwischenlage handelt oder ob überhaupt keine
Druckplatte vorhanden ist. Dieses Messverfahren hat jedoch den Nachteil,
dass es nicht sicher genug für
alle Arten der verfügbaren
und benutzten Druckplatten funktioniert. Es gibt eine zu große Vielfalt
von Druckplatten, deren Belichtungsschichten unterschiedliche Reflexionseigenschaften
aufweisen. Auch die Reflexionseigenschaften der verwendeten Papierzwischenlagen
variieren stark, je nach Art, Farbe und Oberflächenglätte des verwendeten Papiers.
Die Sensoreinrichtung muss für
jeden neu auf den Markt kommenden Druckplattentyp nach einem aufwendigen
Verfahren kalibriert werden, oder auch bereits dann, wenn der Hersteller
der Druckplatten nur die Zusammensetzung der Belichtungsschicht
oder die Farbe der Papierzwischenlagen geändert hat. Schließlich besteht
auch die Gefahr, dass Teile der Belichtungsschicht durch die Lichtsensoren vorbelichtet
werden.
-
In der Patentschrift
US 6,042,101 wird ein induktiv arbeitender
Sensor verwendet, um zu erkennen, ob auf einer metallischen Druckplatte
noch eine Papierzwischenlage aufliegt. Der Sensor erzeugt ein Magnetfeld,
dessen Veränderung
bei der Annäherung
des Sensors an die Druckplatte gemessen wird. Wenn der Sensor direkt
auf der Druckplatte aufliegt ergibt sich eine andere Magnetfeldänderung
als wenn er durch die Papierlage noch einen kleinen Abstand von
der Druckplatte hat. Aus diesem Unterschied wird auf das Vorhandensein
einer Papierzwischenlage geschlossen.
-
In der Patentschrift
US 6,130,702 wird ein kapazitiv arbeitender
Sensor verwendet, um zu erkennen, ob auf einer metallischen Druckplatte
noch eine Papierzwischenlage aufliegt. Eine an die Druckplatte angelegte
Elektrode und die Druckplatte selbst als Gegenelektrode bilden einen
Kondensator, dessen Kapazität
gemessen wird. Wenn eine Papierzwischenlage vorhanden ist, ergibt
sich eine kleinere Kapazität
als ohne Papierzwischenlage.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, mit der beim Vereinzeln
von flachen Objekten, insbesondere von Druckplatten, zuverlässig festgestellt
werden kann, welches Material die Oberfläche des Objekts hat, das vom
Stapel genommen wurde, bevor es für die weitere Bearbeitung bereitgestellt
wird. Dabei soll eine klare Unterscheidung der verschiedenen Materialarten
ermöglicht
werden, die Unterscheidung soll aber weitgehend unabhängig sein
von der genauen Beschaffenheit und von Variationen innerhalb einer
Materialart.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch
eine neuartige Sensorvorrichtung, die vorzugsweise in eine Einrichtung
zum Anheben und Vereinzeln der flachen Objekte vom Stapel integriert
ist. Abhängig
von der durch die Sensorvorrichtung festgestellten Fallunterscheidung
wird der weitere Ablauf der Bearbeitung der Objekte unterschiedlich
gesteuert.
-
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung löst die Aufgabe
durch eine Messung des elektrischen Widerstands für ein Hochfrequenzsignal
im Bereich der zu bestimmenden Objektoberfläche. Dazu wird die Oberfläche mit
Sensorelektroden kontaktiert und eine hochfrequente Spannung an
die Elektroden angelegt. Durch den Oberflächenbereich zwischen den Elektroden
fließt
ein Messstrom, dessen Stromstärke
vom elektrischen Widerstand der Oberfläche abhängt. Aufgrund der festgestellten Stromstärke wird
unterschieden, aus welchem Material die Objektoberfläche besteht.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung,
aus denen auch weitere erfinderische Merkmale entnommen werden können, auf
die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist,
sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen schematisch:
-
1 eine
Hebe- und Vereinzelungsvorrichtung für Druckplatten,
-
2a) bis d) die Vorrichtung gemäß 1 beim Vereinzeln einer
Druckplatte,
-
3a) und b) die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung,
-
4 ein
Blockschaltbild einer Sensorelektronik, und
-
5 ein
Blockschaltbild für
eine alternative Ausführungsform
der Sensorelektronik.
-
Die
1 zeigt
schematisch und nur prinzipiell eine Seiten- oder Schnittansicht
eines Ausführungsbeispiels
einer Vorrichtung zum Vereinzeln von Druckplatten von einem Stapel,
wobei Druckplatten zu handhaben sind, die unterschiedlichste Formate, Dicken
und Beschichtungen aufweisen und durch Papierzwischenlagen einzeln
voneinander getrennt im Plattenstapel abgelegt sind. Eine solche
Vorrichtung ist in der unveröffentlichten
Patentanmeldung mit der Anmeldenummer
DE 101 34 151.2-27 ausführlich beschrieben.
Sie wird deshalb nur kurz erläutert,
um das Umfeld zu beschreiben, in dem die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung
vorzugsweise eingesetzt werden soll.
-
Die in 1 dargestellte
Ausführungsform umfasst
eine Kassette 1 in der ein Plattenstapel 2 abgelegt
ist. Von diesem Plattenstapel 2 soll die jeweils obere
Druckplatte einzeln abgenommen werden und für einen Weitertransport bereitgestellt
werden, zum Beispiel für
die Einbringung in einen Druckplattenbelichter. Die unter der jeweils
abgenommenen Druckplatte zum Vorschein kommende Zwischenlage soll ebenfalls
vom Plattenstapel 2 abgenommen und für eine Entsorgung oder Wiederverwendung
geordnet abgelegt werden.
-
Für
das randseitige, oberseitige Anheben einer Druckplatte oder einer
Zwischenlage vom Plattenstapel 2 ist eine im wesentlichen
leistenförmige Hebeeinrichtung 3 mit
Saugorganen 4 vorgesehen. Zur Unterstützung des angehobenen Randes
des von den Saugorganen 4 angehobenen Gegenstandes kann
ein Klammer element 5 zeitweilig in Aktion treten und den
Gegenstand unterfassen und zusammen mit der Hebeeinrichtung 3 klammern.
-
Als Transportunterlage für den angehobenen Gegenstand
dient eine unter den Gegenstand verfahrbare Jalousie 6 auf
die die Hebeeinrichtung 3 den Gegenstand nach Freigabe
durch das Klammerelement 5 ablegen kann. Die Jalousie 6 verfügt über eigene
Saugorgane 8, die den abgelegten Gegenstand von der Unterseite
her fixieren. Dies kann eine Druckplatte oder eine Zwischenlage
sein oder auch eine Zwischenlage, die noch an der Unterseite der
abgelegten Druckplatte haftet. Eine auf der Jalousie 6 abgelegte
Druckplatte wird über
eine Rakel 9 geschoben, nachdem die Saugorgane 8 sie
freigegeben haben, und zwar auf einen nicht näher dargestellten Ablagetisch,
der sich an die Rakel auf derselben Ebene anschließt.
-
Die Jalousie 6 ist Bestandteil
eines umlaufenden Transportorgans 13 , das über Umlenkrollen 11 und 14 in
geschlossener Schleife umläuft.
Dabei kann die Jalousie 6 in zwei Richtungen bewegt werden,
nämlich
durch Umlauf des Transportorgans 13 entgegen dem Uhrzeigersinn
in eine Aufnahmeposition für
einen angehobenen Gegenstand und durch Umlauf des Transportorgans 13 im
Uhrzeigersinn zum Transport und zur Abgabe einer abgelegten Druckplatte über die
Rakel 9 und/oder zur Mitnahme einer angesaugten Zwischenlage
in Richtung einer Papierablage 12.
-
In den 2a) bis 2d) ist der Bewegungsablauf
der Vorrichtung gemäß 1 in verschiedenen Arbeitsphasen
bei der Vereinzelung einer Druckplatte 15 dargestellt.
Gleiche Bauelemente sind, wie auch in den nachfolgenden Figuren,
mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in 1, wobei einige der Bezugszahlen aus
Gründen
der Übersichtlichkeit fortgelassen
worden sind.
-
In 2a) treten
die Saugorgane der Hebeeinrichtung 3 in Aktion, erfassen
oberseitig den Rand der Druckplatte 15 und heben diesen
in Richtung des Pfeils 16 an.
-
In 2b) fährt das
Klammerelement 5 in Richtung des Pfeils 17 unter
den angehobenen Rand der Druckplatte 15 und klammert und
unterstützt
ihn.
-
In 2c) drehen
sich die Umlenkelemente des Transportorgans in Richtung des Pfeils 18 entgegen
dem Uhrzeigersinn und bewegen dadurch die Jalousie 6 als
Transportunterlage unter die sich dadurch weiter und insgesamt anhebende
Druckplatte 15.
-
In 2d) senkt
die Hebeeinrichtung 3 die Druckplatte 15 in Richtung
des Pfeils 20 auf die Jalousie 6 ab und gleichzeitig
gibt das Klammerelement 5 die Druckplatte 15 frei,
indem es sich in Richtung des Pfeils 19 bewegt. Auch die
Saugorgane 8 der Jalousie 6 können jetzt in Aktion treten
und die Druckplatte in Richtung des Pfeils 20 ansaugen
und auf der Jalousie 6 fixieren. Die vereinzelte Druckplatte 15 liegt
nun für
die weitere Bearbeitung bereit, z.B. für den Transport in einen Druckplattenbelichter.
-
Vor dem Weitertransport der Druckplatte
wird mit der erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung
geprüft,
ob auf der Druckplatte noch eine Papierzwischenlage liegt, ob die
Druckplatte mit der Belichtungsschicht oder mit der Rückseite
nach oben liegt, oder ob überhaupt
eine Druckplatte vorhanden ist.
-
3a) zeigt
die Sensorvorrichtung in einer Ansicht auf die Vorderkante der Druckplatte 15,
d.h. in Richtung des Pfeils 21 in 2d). Die Sensorvorrichtung besteht aus
einem leistenförmigen
Sensorträger 30,
an dem zwei Sensorelektroden 31, 32 angebracht
sind. Der Sensorträger 30 wird
mit einer definierten Kraft in Richtung der Pfeile 35 auf
eine Oberfläche
der Druckplatte 15 gedrückt,
so dass ein guter elektrischer Kontakt zwischen den Sensorelektroden 31, 32 und
der Oberfläche
der Druckplatte 15 hergestellt wird. Dabei wird die Druckplatte 15 von
einer Auflagefläche 34 unterstützt, die
beispielsweise in die Jalousie 6 oder in das Klammerelement 5 integriert
sein kann. Es kann aber auch eine separate Auflagefläche 34 im
Transportweg der Druckplatte 15 vorgesehen werden. Vorzugsweise
ist am Sensorträger 30 auch
die für
den Betrieb der Sensorvorrichtung erforderliche Sensorelektronik 33 angebracht. Die
Sensorelektronik 33 kann jedoch auch an einer anderen Stelle
der Druckplatten-Ladeeinrichtung untergebracht sein und durch ein
Kabel mit den Sensorelektroden 31, 32 verbunden
werden. Vorzugsweise ist die Sensorvorrichtung in die Hebeeinrichtung 3 integriert,
der Sensorträger 30 kann
aber auch separat an einer beliebigen Stelle über der Druckplatte 15 montiert
werden.
-
3b) zeigt
den Sensorträger 30 zusammen
mit den Sensorelektroden 31, 32 und der Sensorelektronik 33 in
einer Ansicht von unten. Die Sensorelektroden 31, 32 sind
durch Leitungen 37 mit der Sensorelektronik 33 verbunden,
und die Sensorelektronik 33 ist über einen Kabelstecker 36 und
ein Kabel 38 mit einer nicht dargestellten Gerätesteuerung der
Druckplatten-Ladeeinrichtung verbunden. Die Gerätesteuerung steuert aufgrund
der von der Sensorvorrichtung festgestellten Oberflächeneigenschaft der
vereinzelten Druckplatte 15 den weiteren Ablauf des Vereinzelungs-
und Ladevorgangs.
-
Die Funktionsweise der Sensorvorrichtung beruht
erfindungsgemäß auf einer
Messung des elektrischen Widerstands für ein Hochfrequenzsignal im
Bereich der Oberfläche,
die mit den Sensorelektroden 31, 32 kontaktiert
wird. Auf der Basis von Messreihen hat sich ergeben, dass es für die möglichen
Materialoberflächen
(Papier auf einer Druckplatte, Belichtungsschicht der Druckplatte,
Trägermaterial
der Druckplatte, d.h. deren Rückseite,
keine Druckplatte) typische und voneinander trennbare Widerstandsbereiche
gibt, mit deren Messung die genannten Oberflächenarten unterschieden werden können. Besonders
vorteilhaft ist dabei, dass die typischen Widerstandsbereiche weitgehend
unabhängig
von der Art des Zwischenlagenpapiers oder von der genauen Beschaffenheit
der Belichtungsschicht auf der Druckplatte sind. Kennzeichnend und
vorteilhaft für
die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung
ist auch, dass nur die zu bestimmende Materialoberfläche mit
den Sensorelektroden 31, 32 kontaktiert wird.
-
4 zeigt
ein Blockschaltbild der Sensorelektronik 33 in einer bevorzugten
Ausführungsform. Mit
einem Frequenzgenerator 40 wird eine hochfrequente Spannung
erzeugt, vorzugsweise als periodisches Rechtecksignal und beispielsweise
mit einer Frequenz von 33 MHz. Eine davon abweichende Frequenz oder
ein si nusförmiger
Spannungsverlauf sind ebenfalls möglich. Die Hochfrequenzspannung
wird wechselspannungsmäßig an die
Sensorelektroden 31, 32 angelegt, wobei zwischen
den Elektroden ein Messstrom 47 durch den Oberflächenbereich
der Druckplatte 15 fließt, dessen Stromstärke vom
Widerstand im Oberflächenbereich
abhängt.
In der 4 ist der Messstrom 47 durch
einen gestrichelten Strompfad angedeutet.
-
Mit einem Gleichrichter 41 und
einem nachfolgenden Messverstärker 42 wird
die Stromstärke des
Messstroms 47 in eine äquivalente
Messspannung 48 umgewandelt, die auf mehrere Komparatoren 43, 44 geführt wird.
Die Komparatoren vergleichen die Messspannung 48 mit Spannungsbereichen,
die äquivalent
zu den genannten typischen Widerstandsbereichen für die verschiedenen
Materialarten der mit den Sensorelektroden 31, 32 kontaktieren
Oberfläche
sind. Wenn die Messspannung 48 im Spannungsbereich eines Komparators
liegt, gibt der Komparator ein Signal an die Auswerteeinheit 46 ab. Beispielsweise
gibt der erste Komparator 43 ein Ausgangssignal ab, wenn
noch eine Papierzwischenlage auf der Druckplatte 15 aufliegt,
der zweite Komparator 44 gibt ein Ausgangssignal ab, wenn
die Sensorelektroden 31, 32 auf der Belichtungsschicht
der Druckplatte 15 aufliegen, usw. Die Auswerteeinheit 46 ist
beispielsweise im einfachsten Fall ein digitaler Coder, der die
Ausgangssignale der Komparatoren 43, 44 in eine
Bitfolge umwandelt, die anschließend an die nicht dargestellte
Gerätesteuerung
der Ladeeinheit weitergegeben wird.
-
In der bevorzugten Ausführungsform
der Sensorelektronik 33 ist noch zusätzlich ein Kurzschlussdetektor 45 vorgesehen,
mit dem erkannt wird, ob die Sensorelektroden 31, 32 die
Rückseite einer
Druckplatte 15 mit einem metallischen Trägermaterial,
z.B. Aluminium, kontaktieren. Da die weitaus meisten in der Praxis
verwendeten Druckplatten einen Aluminiumträger haben, wird dieser Fall
mit dem Kurzschlussdetektor 45 sicher erkannt. Natürlich kann
der Kurzschlussfall auch mit einem weiteren Komparator anhand der
Messspannung 48 erkannt werden. Ebenso können weitere
Komparatoren vorgesehen sein, z.B. um die Rückseite von Druckplatten mit
nichtmetallischem Trägermaterial,
beispielsweise aus Polyester, zu erkennen oder auch weitere Materialien.
-
Bevorzugt wird die gesamte Sensorelektronik 33 mit
einer von der übrigen
Vereinzelungs- und Ladeeinheit galvanisch getrennten Versorgungsspannung
gespeist, um die Einflüsse
der übrigen elektrischen
Geräteeinheiten
auf die Sensorelektronik 33 zu minimieren. Ebenso können damit
auch die Hochfrequenzsignale der Sensorelektronik 33 die übrigen Geräteeinheiten
nicht negativ beeinträchtigen.
-
5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Sensorelektronik 33 als Blockschaltbild. Anstelle des Frequenzgenerators 40 ist
ein steuerbarer Frequenzgenerator 50 vorgesehen, dessen
Frequenz von der Steuer- und Auswerteeinheit 52 eingestellt werden
kann. An die Stelle der Komparatoren 43, 44 tritt
ein Analog-Digital-Wandler 51, der die Messspannung 48 in
einen digitalen Messwert umwandelt, der von der Steuer- und Auswerteeinheit 52 verarbeitet
wird. Die Steuer- und Auswerteeinheit 52 ist beispielsweise
eine programmgesteuerte Einheit, in der die Messwertbereiche der
verschiedenen zu unterscheidenden Oberflächenmaterialien in Abhängigkeit von
der Frequenz der Spannung, die an die Sensorelektroden 31, 32 angelegt
wird, gespeichert sind. Wenn dem ermittelten Messwert einer Messung
kein eindeutiges Material zugeordnet werden kann, wird der steuerbare
Frequenzgenerator 50 auf eine andere Frequenz eingestellt
und eine weitere Messung durchgeführt. Mit gegebenenfalls weiteren
Variationen der Messfrequenz werden weitere Messwerte gewonnen.
Durch die Auswertung der Kombination der für verschiedene Frequenzen gewonnenen Messwerte
wird die Sicherheit für
die richtige Erkennung des Oberflächenmaterials erhöht. Die
in 5 gezeigte Sensorelektronik 33 ist
auch flexibler in Bezug auf die Kalibrierung und Einstellung auf
neue oder veränderte
Druckplattenmaterialien. Dazu müssen
nur die in der Steuer- und Auswerteeinheit 52 gespeicherten
Messwertbereiche entsprechend angepasst werden.
-
Neben der bisher beschriebenen und
in 3a) gezeigten Anordnung,
bei der sich der Sensorträger 30 mit
den Sensorelektroden 31, 32 und der Sensorelektronik 33 über der
vereinzelten Druckplatte 15 befindet und zur Messung von
oben auf die Druckplatte 15 abgesenkt wird, kann alternativ
oder auch zusätzlich
eine Anordnung gewählt
werden, bei der die Sensorvorrichtung in die Auflageflä che 34 integriert
ist. In dem Fall ist die Sensorvorrichtung um 180 Grad gedreht in
der Auflagefläche 34 montiert, so
dass die Sensorelektroden 31, 32 nach oben zeigen
und aus der Auflagefläche 34 herausragen.
Die Druckplatte 15 wird dann zur Messung von oben auf die
Sensorelektroden 31, 32 gedrückt, und die Materialeigenschaft
auf der Unterseite der Druckplatte 15 wird gemessen. Wenn
beide Anordnungen vorhanden sind, können beide Seiten der Druckplatte 15 gleichzeitig
oder auch nacheinander ausgemessen werden. Durch den Vergleich der
Messwerte auf beiden Seiten der Druckplatte 15 kann die
Sicherheit der Materialbestimmung noch weiter erhöht werden.