-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Steuern oder Regeln der Lage eines Druckproduktes beim Fördern durch
eine drucktechnische Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Bei Druckmaschinen ist es bekannt,
die Lage der von einem Stapel vereinzelten und entlang einer Führungsfläche gegen
Vordermarken und Seitenmarken geförderten Bogen mit Detektoren
zu erfassen. Dabei werden sowohl berührend als auch nicht berührend erfassende
Detektoren verwendet.
-
In
DE 44 21 199 A1 wird eine die Form der Vorderkanten
von Bogen erfassende Bildaufnahmeanordnung verwendet, um Vordermarken
entsprechend der Form der Vorderkanten einstellen zu können. Weiterhin
werden taktile Sensoren verwendet, die in die Anschlagflächen der
Anschlagelemente der Vordermarken integriert sind und mit denen
die Stoßkräfte ermittelt
werden, mit denen ein Bogen gegen die Vordermarken gefördert wird.
Dadurch wird ein Einstellen der Vordermarken entsprechend der Stoßkräfte möglich.
-
Bei der in
EP 897 886 A2 gezeigten Vorrichtung
werden Bogen mit Rollen und Bändern
entlang eines Transportpfades gefördert, wobei in vorbestimmten
Abständen
Bogensensoren vorgesehen sind, die die Anwesenheit eines Bogens
am Ort des Bogendetektors feststellen. Wenn ein Bogen zu einer bestimmten
Zeit nicht an einem bestimmten Ort vorhanden ist dann wird auf einen
Stau oder auf Schlupferscheinungen im Transportsystem geschlossen.
-
Bei den bekannten Vorrichtungen wird
davon ausgegangen, dass die Bogen auf den Führungsflächen eben aufliegen und ohne
innere Spannungen gefördert
werden. Dies entspricht aber nicht den wirklichen Gegebenheiten,
so dass Messfehler bei der Lagedetektion auftreten, wenn nur von
den Bogenkanten abgeleitete Signale verwendet werden.
-
In der Robotik sind weiterhin vibrotaktile
Sensoren bekannt, die bei der Manipulation von Gegenständen die
Funktion des Tastsinns der menschlichen Haut nachbilden sollen.
Die Sensoren sind in Form länglicher
Papillen auf einem Material ähnlich dem
menschlichen Muskelgewebe angeordnet, welches bei Einwirkung einer
Kraft nachgibt ("Development
of Artificial Skin Surface Ridges with Vibrotactile Sensing Elements
for Incipient Slip Detection",
Proceedings of International Conference on Multisensor Fusion and
Integration for Intelligent Systems (MFI 2001), Baden-Baden, Germany,
pp. 251-257.)
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Vorrichtung zum Steuern der Lage eines Druckproduktes beim Fördern durch
eine drucktechnische Maschine zu entwickeln, die eine Steuerung
bzw. Regelung der Lage von Bogen mit verbesserter Genauigkeit und Zuverlässigkeit
ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung
gelöst,
welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Mit dem Vorsehen eines oder mehrerer
vibrotaktiler Sensoren in der Führungsfläche von
Druckprodukten wird es möglich,
die inneren Spannungen im Druckproduktmaterial bei der Steuerung
oder Regelung der Lage zu berücksichtigen.
Mit den vibrotaktilen Sensoren können
die lokalen Reibkräfte
hinsichtlich Betrag und Richtung festgestellt werden mit der das
Druckprodukt auf der Führungsfläche wirkt. Die
vibrotaktilen Sensoren üben
beim Messen nur einen zu vernachlässigenden Einfluß auf die
Lage des Druckproduktes aus.
-
Die mit vibrotaktilen Sensoren festgestellten Kräfte werden
dazu verwendet, um mittels einem oder mehreren Stellelementen die
Lage des Bogens zu beeinflussen.
-
Die Erfindung ist bei allen drucktechnischen Maschinen
anwendbar, wo Druckprodukte zum Zwecke der Bearbeitung, Inspektion
oder Förderung
bewegt werden. Druckprodukte umfassen Bogen, Falzteile, Signaturen
oder dergleichen. Zwischen dem Sensor und dem Druckprodukt kann
eine verschleissminderte Schicht vorgesehen werden. Als Material für eine verschleissminderte
Schicht ist eine organisch modifizierte Keramik einsetzbar, die
auf die Sensorelemente mit einer Schichtdicke im Nanometerbereich
aufgebracht ist.
-
Wenn vibrotaktile Sensoren zum Einsatz kommen,
die eine Vorzugsdetektionsrichtung aufweisen, dann ist es von Vorteil,
wenn Sensoren mit verschiedenen, insbesondere sich kreuzenden Vorzugsdetektionsrichtungen,
angeordnet werden.
-
Neben einer Messfunktion kann ein
vibrotaktiler Sensor auch eine Förderfunktion
ausüben.
-
Zur Korrektur der Lage kann ein vibrierendes Element
eines Sensors das Druckprodukt nach dem Vibrationsfördererprinzip
bewegen. Ebenso kann ein Sensor zur Verminderung der Haftreibung
zwischen dem Druckprodukt und Führungsfläche verwendet werden.
-
Es ist möglich, vibrotaktile Sensoren
flexibel, z. B. auf Polyvinylidenfluorid (PVDF)-Basis, auszubilden. Dadurch können vibrotaktile
Sensoren auf gekrümmten
Flächen,
wie z. B. auf Zylinderflächen,
angeordnet sein.
-
Während
eines Ausrichtvorganges steht ein vibrotaktiler Sensor über einen
längeren
Zeitraum mit dem Druckprodukt in Kontakt, dadurch ergibt sich die Möglichkeit
einer Mehrfachmessung von Reibungskräften und deren Veränderungen.
-
Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles
noch näher
erläutert
werden. Es zeigen:
-
1:
einen Anlegertisch einer Druckmaschine mit integrierten vibrotaktilen
Sensoren,
-
2:
eine papillenartige Sensorstruktur,
-
3:
ein Schema zur Wirkungsweise eines Sensorelementes beim Einwirken
einer Normalkraft, und
-
4:
ein Schema zur Wirkungsweise eines Sensorelementes beim Einwirken
einer Kraft mit einer tangentialen Komponente.
-
In 1 ist
ein Anlegertisch einer Druckmaschine dargestellt. Ein strichpunktiert
dargestellter Bogen 1 liegt auf einer Führungsfläche 2. Der Bogen 1 wurde
von einem Stapel vereinzelt und mit einer Fördervorrichtung in Richtung 3 gegen
Vordermarken 4, 5 und gegen eine Seitenmarke 6 gefördert. Zum
Steuern der Lage des Bogens 1 auf der Führungsfläche 2 sind in die
Ebene der Führungsfläche 2 fünf vibrotaktile
Sensorstrukturen 7-11 eingebettet. Die Vorzugsdetektionsrichtungen 12-14 der
Sensorstrukturen 7, 9 und 11 liegen in
Förderrichtung 3 der Bogen 1.
Die Vorzugsdetektionrichtungen 15, 16 der Sensorsstrukturen 8, 10 liegen
senkrecht zur Förderrichtung 3.
Alle Sensorstrukturen 7-11 liegen in Förderrrichtung 3 auf
einer Höhe
nahe bei den Vordermarken 4, 5.
-
Die Sensorstrukturen 7-11 besitzen
den in 2 gezeigten Aufbau.
Eine Sensorstruktur 7-11 besteht
aus einem Grundkörper 17 aus
einem Kunststoff und aus parallel angeordneten halbzylindrischen
elastischen Papillen 18 an der einem Bogen 1 zugewandten
Oberfläche.
Die Papillen 18 sind gegen Verschleiß mit einer Keramikschicht
mit einer sehr geringen Schichtdicke abgedeckt. Die Längsrichtungen
der Papillen 18 liegen jeweils senkrecht zur besagten Vorzugsdetektionsrichtung 12-15.
Jede Sensorstruktur 7-11 ist in der Lage, ortsaufgelöst elektrische
Signale von Normalkräften 19 und
Tangentialkräften 20 zu
generieren, die auf die Papillen 18 wirken.
-
Beim Drucken mit einer Druckmaschine
werden die Bogen 1 zuerst gegen die Vordermarken 4, 5 gefördert und
dann mit einer Zieheinrichtung gegen die Seitenmarken 6 gezogen.
In den 3 und 4 ist schematisch gezeigt,
wie dabei die von einem Bogen 1 auf eine Papille 18 ausgeübten Kräfte in elektrische Signale
gewandelt werden. Jeder Papille 18 sind zwei Kraftsensoren
nach dem piezoelektrischen Prinzip zugeordnet. Jeder Kraftsensor
schwingt auf einer vorgegebenen Frequenz, so dass eine Papille 18 ebenfalls
mit dieser Frequenz schwingt. Berührt ein Bogen 1 eine
schwingende Papille 18, dann wird die Frequenz abhängig vom
Betrag und der Richtung der auf die Papille 18 einwirkenden
Kraft verstimmt. Wenn ein Bogen 1 allein mit seiner Gewichtskraft 21 auf
einer Papille 18 aufliegt, dann wird die Papille 18 leicht
zusammengedrückt.
Diese Verformung wird auf besagte Kraftsensoren übertragen. Am Ausgang der Kraftsensoren
ergeben sich elektrische Signale, die proportional den gleich großen Druckkräften 22, 23 sind.
Treten zusätzlich
zu den Normalkräften 19, 21 noch
Tangentialkräfte 20 auf,
dann ergibt sich das in 4 gezeigte
Kraftschema. In diesem Fall wirkt der Bogen 1 mit einer
Kraft 24 auf die Papille 18, so dass die Papille 18 durch
die Tangentialkraft 20 zusätzlich in seitlicher Richtung
verschoben wird. Die Kraftsensoren an den Papillenrändern registrieren eine
Zugbelastung 25 und eine Druckbelastung 26, die
als elektrische Signale einer Signalverarbeitungseinrichtung zugeführt werden.
-
Da die Sensorstrukturen 7-11 flächenhaft verteilt
angeordnet sind, können
die Beträge
und Richtungen der auf die Papillen 18 einwirkenden Kräfte in der
Signalverarbeitungseinrichtung zusammen ausgewertet werden. Bei
Auswertung der Signale von Papillen 18 mit unterschiedlichen
Vorzugsrichtungen 12-16 kann auf die Lage eines Bogens 1 in
Förderrichtung 3 und
quer dazu geschlossen werden. Wenn in einem Bogen 1 innere
Spannungen auftreten, dann unterscheiden sich die gemessenen Kräfte örtlich voneinander.
Die Unterschiede zwischen den Kräften
können
zum Ansteuern von Manipulatoren verwendet werden, die Lage eines
Bogens 1 und dessen innere Spannungen verändern.
-
Als Manipulator können Saugluft- und Blasvorrichtungen,
sowie besagte verstellbare Vorder- und Seitenmarken dienen. Weiterhin
können
die Papillen 18 selbst als Manipulator dienen, wenn die
Vibration an deren Oberfläche
so eingestellt wird, dass ein Bogen 1 gefördert wird
oder die Haftreibung verringert wird.
-
Weiterhin ist feststellbar, ob ein
Bogen 1 anwesend ist, ob von Bogen 1 zu Bogen 1 wechselnde Kräfte wirken
oder ob zu kleine oder zu große
Reibkräfte
wirken, die den Ausrichtvorgang eines Bogens 1 negativ
beeinflussen.
-
- 1
- Bogen
- 2
- Führungsfläche
- 3
- Richtung
- 4,
5
- Vordermarke
- 6
- Seitenmarke
- 7-11
- Sensorstruktur
- 12-16
- Vorzugsdetektionsrichtung
- 17
- Grundkörper
- 18
- Papille
- 19
- Normalkraft
- 20
- Tangentialkraft
- 21
- Gewichtskraft
- 22,
23
- Druckkraft
- 24
- Kraft
- 25
- Zugbelastung
- 26
- Druckbelastung