-
Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in laufenden Bahnen aus lichtdurchlässigem
Material, beispielsweise Papier, und Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in laufenden Bahnen
aus lichtdurchlässigem Material, beispielsweise Papier, bei dem ein Material abschnitt
auf der einen Seite mit Hilfe von Lichtquellen im wesentlichen gleichmäßig ausgeleuchtet
wird und nur das diffus reflektierte Licht auf photoelektrische Vorrichtungen zum
Erzeugen von Fehlersignalen einwirkt, sowie auf eine Vorrichtung zum Ausüben dieses
Verfahrens.
-
Bei den bekannten Verfahren der erwähnten Art werden zwei Photozellen
benutzt, um Fehlerstellen festzustellen, die heller oder dunkler sind, als es der
durchschnittlichen Beschaffenheit der fehlerfreien Papieroberfläche entspricht.
Dabei verwendet man eine zentral angeordnete Lichtquelle. Das von ihr ausgesandte
Licht wird von der Oberfläche der Papierbahn in die Photozelle reflektiert. Eine
ungleichförmige Dicke der Papierbahn soll zu erhöhtem Glanz, also verstärkter Reflexion,
an den Stellen größerer Dicke der Papierbahn führen. Dies hat zur Folge, daß die
Prüfung in kritischer Weise durch Veränderungen des Glanzes der Oberfläche beeinflußt
wurde.
-
Es wurde festgestellt, daß die Mängel in der Wirksamkeit dieser bekannten
Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in laufenden Bahnen aus lichtdurchlässigem Material
darauf zurückzuführen sind, daß beobachtete Änderungen der Lichtdurchlässigkeit
des Materials in der Regel von Veränderungen im Gefüge und in der Zusammensetzung
des Materials ausgehen, die aber kaum von Einfluß auf die Dicke und damit auf die
Oberflächenglätte beispielsweise von stark satinierten Papieren sind, so daß die
bei den bekannten Verfahren angewandte ausschließliche Berücksichtigung des Reflexionsvermögens
der Materialoberfläche keinen zuverlässigen Maßstab für die tatsächliche etwaige
Fehlbeschaffenheit des zu überprüfenden Materials bilden kann.
-
Erfindungsgemäß wird demgemäß die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit
der bekannten Verfahren zum Ermitteln von Fehlern in laufenden Bahnen aus lichtdurchlässigem
Material, beispielsweise Papier, bei dem ein Materialabschnitt auf der einen Seite
mit ausgeleuchtet wird und nur das diffus reflektierte Licht auf photoelektrische
Vorrichtungen zum Erzeugen von Fehlersignalen einwirkt, dadurch verbessert, daß
die andere Seite dieses Abschnittes zwecks Verringerung des Einflusses von Veränderungen
im Gefüge und der Zusammensetzung auf die Fehlersignale ebenfalls beleuchtet wird.
-
Zwecks Erzielung einer Anpaßbarkeit des Verfahrens nach der Erfindung
an unterschiedliche
Arten der zu überprüfenden Bahnen kann dabei die Intensität zum
Beleuchten der erwähnten anderen Seite der Bahn einstellbar sein.
-
Eine Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach der Erfindung mit
Lichtquellen zum gleichmäßigen Ausleuchten der einen Seite eines Materialabschnittes,
mit photoelektrischen Einrichtungen zum Umsetzen der von dem ausgeleuchteten Materialabschnitt
reflektierten Lichtintensität in elektrische Signale und einem Blendensystem, derart,
daß nur die diffus reflektierte Intensität auf die photoelektrische Vorrichtung
einwirken kann, enthält Beleuchtungsmittel zum Beleuchten der anderen Seite des
Materialabschnittes.
-
Um die Vorrichtung unterschiedlichen, zu überprüfenden Materialien
anpassen zu können, kann sie mit Mitteln zum Verändern der Intensität der Beleuchtungsmittel
versehen sein.
-
Dem gleichen Zweck dienen Mittel zum Verändern des Abstandes der
Beleuchtungsmittel von der Materialbahn.
-
Zweckmäßig ist es ferner, eine die Beleuchtungsmittel umgebende Abschirmung,
welche den Zutritt
von Fremdlicht zu dem beleuchteten Materialabschnitt
verhindert, vorzusehen.
-
Zur Erhöhung der Wirkung der Beleuchtungsmittel kann die dem Beleuchtungsmittel
zugekehrte Seite der Abschirmung poliert sein.
-
Eine einfache Bauform der Vorrichtung läßt sich dadurch erzielen,
daß die Abschirmung Fortsätze aufweist, gegen die sich die Materialbahn abstützt.
-
Eine für die Zwecke der Erfindung besonders geeignete Ausbildung
der Beleuchtungsmittel ergibt sich, wenn sie aus einer von einer geregelten Gleichspannungsquelle
gespeisten Fluoreszenzlampe bestehen.
-
Für das Beleuchten der Unterseite der Bahn wird sowohl im Hinblick
auf das beanspruchte Verfahren als auch auf die beanspruchte Vorrichtung nur im
Zusammenhang mit solchen Verfahren bzw. Vorrichtungen Schutz in Anspruch genommen,
bei denen das an der Oberseite der Bahn diffus reflektierte Licht unter Ausschaltung
des regulär reflektierten Anteils auf die Photozellen einwirkt.
-
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an Hand der
eine ihrer Ausführungsformen darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F
i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und F i g.
2 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung.
-
F i g. 1 zeigt, daß die Bahn 2 des zu untersuchenden lichtdurchlässigen
Materials, beispielsweise Papier, durch voneinander getrennt angeordnete Rollen
3, 4, 304 und 309 an der Vorrichtung zum Ermitteln von Fehlern in ihr vorbeibewegt
wird, wobei zwischen den Rollen 4 und 304 ein lichtdichtes, Lichtquellen 8 und eine
Photozelle 6 enthaltendes Gehäuse 9 angeordnet sind. An der Unterseite des Gehäuses
9 ist ein Blendenkörper 7 a befestigt, in dem eine schmale längliche öffnung'ob
ausgebildet ist, die sich quer zur Bewegungsrichtung des sich an ihr vorbeibewegenden
Materials über seine Oberfläche erstreckt. Diese Öffnung 7 b wirkt mit einer in
der Unterseite des lichtdichten Gehäuses 9 ausgebildeten Öffnung 7 zusammen, so
daß nur von dem untersuchten Abschnitt 5 der sich bewegenden Bahn 2 stammendes und
diffus reflektiertes Licht die Photozellen 6 erreichen kann, wobei Gruppen solcher
Photozellen mit einer gemeinsamen Ausgangsvorrichtung, wie beispielsweise einer
Kathodenfolgeschaltung 21, gekoppelt sind, deren Ausgang mit einem (nicht dargestellten)
Verstärker verbunden ist, so daß Fehler oder Schäden in der Bahn in im übrigen an
sich bekannter Weise festgestellt werden können.
-
Die Abmessungen der Öffnungen 7 und 7 b können für unterschiedliche
Arten von Vorrichtungen bzw. zu untersuchende Materialien verschieden sein, jedoch
ist es zweckmäßig, die Öffnungen so zu bemessen, daß der von einer Gruppe von Photozellen
überwachte beleuchtete Abschnitt in Richtung der Bewegung des Materials an der Vorrichtung
vorbei eine Abmessung von der gleichen Größenordnung hat wie der kleinste festzustellende,
völlig schwarze Fehler und daß er rechtwinklig zu dieser Bewegungsrichtung eine
Abmessung hat, die mehrere Größenordnungen größer ist als die Durchschnittsgröße
der durchschnittlichen Gefügeunterbrechung in dem zu kontrollierenden Material.
-
Beiderseits der Öffnung 7 b sind die vorzugsweise aus einer geregelten
Gleichspannungsquelle gespeisten Lichtquellen in Form von Fluoreszenzlampen 8
angeordnet,
die den zu kontrollierenden Abschnitt 5 im wesentlichen gleichmäßig beleuchten.
Außerhalb der Fluoreszenzlampen 8 sind an dem dichten Gehäuse 9 abwärts gerichtete
Blenden 10 befestigt, die bewirken, daß das auf die Oberseite des zu überwachenden
Abschnittes 5 fallende Licht nur das Licht ist, das ihm von den Fluoreszenzlampen
8 zugeführt wird. Deshalb ist normalerweise das einzige die Photozellen 6 erreichende
Licht das Licht, das von der Oberseite des zu kontrollierenden Abschnittes 5 diffus
reflektiert wird.
-
Statt der früher üblichen Führungsfläche an der Überwachungsstelle
in Form einer Rolle oder einer polierten Platte werden jetzt Beleuchtungsmittel,
vorzugsweise in Form einer Fluoreszenzlampe 303, verwendet, die unmittelbar unterhalb
der Öffnung7b angeordnet ist, wobei ihre Längsachse sich parallel zu der Öffnung
7 b erstreckt und so die Unterseite des überwachten Abschnittes 5 der an der Vorrichtung
vorbeibewegten Bahn 2 beleuchtet. Obwohl das Beleuchtungsmittel 303 vorzugsweise
zur unmittelbaren Beleuchtung der Unterseite des überwachten Abschnittes 5 der Bahn
2 verwendet wird, ist zur entsprechenden Beleuchtung desselben auch die Verwendung
einer optischen Einrichtung möglich, und es braucht das Licht nicht unbedingt unmittelbar
von dem Beleuchtungsmittel aus auf die Unterseite der Bahn zu treffen.
-
Obwohl die Vorrichtung bei alleiniger Verwendung der Fluoreszenzlampe
303 oder von ähnlichen Beleuchtungsmitteln zufriedenstellend arbeitet, wird die
Leistung verbessert, wenn eine U-förmige Abschirmung 301 angeordnet wird, die die
Fluoreszenzlampe 303 umgibt und auf diese Weise die Unterseite des überwachten Abschnittes
5 der Bahn 2 mit Ausnahme des aus der Fluoreszenzlampe 303 darauf fallenden Lichtes
im wesentlichen gegen alles von außen auf sie fallende Fremdlicht abschirmt.
-
Man hat festgestellt, daß die durch Flattern der Bahn 2 oder durch
in ihr auftretende Falten bei ihrem Durchgang durch den Abschnitt 5 in den Photozellen
6 erzeugte Signalveränderungen oder Rauscherscheinungen verringert werden, wenn
die unteren Beleuchtungsmittel 303 weiter von ihrer Unterseite entfernt angeordnet
werden, wobei aber die Intensität des aus ihnen auf die Unterseite der Bahn 2 fallenden
Lichtes auf dem erforderlichen Wert gehalten wird. Demzufolge ist die Innenfläche
der die Beleuchtungsmittel 303 verkleidenden Abschirmung 301 vorzugsweise poliert,
so daß aus den Beleuchtungsmitteln 303 mehr Licht auf die Unterseite des Abschnittes
5 fällt und es möglich wird, die Beleuchtungsmittel für jede beliebige gegebene
Lichtintensität weiter von der Unterseite entfernt anzuordnen.
-
Zwecks Verringerung der im Bereich des Abschnittes5 auftretenden
Flatterneigung und Faltenbildung auf ein Minimum kann die Abschirmung 301 außerdem
in passender Weise mit Flächen in Form von sich nach außen erstreckenden, die Unterseite
der sich bewegenden Bahn 2 berührenden Fortsätzen 300 und 302 versehen sein, die
zwecks Herabsetzung jeder Gefahr einer Behinderung oder Beschädigung der Bahn 2
durch sie auf ein Minimum eine geringfügige Abwärtskrümmung aufweisen.
-
Wie vorstehend erwähnt, ist die auf der Unterseite des zu überwachenden
Abschnittes 5 erforderliche Lichtintensität für unterschiedliche Materialarten und
unter
gewissen Bedingungen, wie sie sich beispielsweise ergeben, wenn das gleiche Papier
in einem Posten ein Waserzeichen und in einem anderen Posten kein solches aufweist,
zu ändern.
-
Falls das Papier ein Wasserzeichen hat, ist es notwendig, die Beleuchtungshelligkeit
auf der Unterseite der Bahn 2 auf einen Wert einzustellen, bei dem das Wasserzeichen
nicht als Fehler festgestellt wird, was natürlich die Empfindlichkeit der Einrichtung
für Transparenzen auf eine der Transparenz des Wasserzeichens gleiche herabsetzt.
Wenn das Wasserzeichen nicht vorhanden ist, kann die Einrichtung auf eine höhere
Empfindlichkeit eingestellt werden, indem man beispielsweise die Lichtintensität
an der Unterseite verringert, so daß dann Fehler mit einem dem Transparenzgrad des
Wasserzeichens vergleichbaren Transparenzgrad festgestellt werden können. Das heißt,
allgemein gesagt, je geringer die Lichtintensität ist, um so größer ist die Fähigkeit
der Vorrichtung zum Feststellen von auffällig und fehlerhaft transparenten Stellen.
-
Die Neigung zum Flattern der an dem überwachten Abschnitt 5 vorbeigehenden
Bahn 2 ist natürlich in erheblichem Ausmaß von dem Abstand zwischen den Rollen 4
und 304 beiderseits der Vorrichtung abhängig, wobei dieser Abstand in hohem Maße
von der Länge dieser Rollen abhängig ist, da ihre Durchmesser und folglich der Abstand
zwischen ihnen um so größer sein muß, je größer ihre Länge ist. Es wurde festgestellt,
daß, sofern der Abstand zwischen den Rollen 4 und 304 nur etwa 10 bis 15 cm beträgt,
man auf die Verwendung von auf der Abschirmung 301 vorgesehenen Berührungsflächen
verzichten kann, daß aber die Verwendung dieser Berührungsflächen bei größerem Abstand
von Wert ist, beispielsweise, wenn die Länge der Rollen 4 und 304 größer als 150
cm ist, was bedeutet, daß ihr Durchmesser auf mehr als 5 cm ansteigt.
-
Zum Verändern der Lichtintensität auf der Unterseite des Abschnittes
5 kann jede beliebige übliche Einrichtung verwendet werden, jedoch wird die Verwendung
von einem oder zwei bekannten Verfahren hierbei bevorzugt. Das eine Verfahren besteht
in der Veränderung der Lichtintensität der Beleuchtungsmittel 303 und das zweite
in der Veränderung ihres Abstandes von der Unterseite des Abschnittes 5.
-
Diese beiden Einstellvorgänge können in zweckmäßiger Weise in der
in F i g. 2, die einen Teilschnitt des Abschnittes 5, der Beleuchtungsmittel 303,
der Abschirmung 301 und ihrer Tragteile zeigt, symbolisch gezeigten Art durchgeführt
werden.
-
Wie in Fig.2 gezeigt, ist die Fluoreszenzlampe 303 mit Endkappen
320 versehen, aus denen mit Gewinde versehene Zapfen 321 herausragen, die durch
Schlitze 322 hindurchgehen, die in hochstehenden Seitentragkörpern 323, die zweckmäßigerweise
einen Teil des Tragrahmens für die Vorrichtung bilden können, angeordnet sind.
-
Auf die Zapfen 321 sind Griffmuttern 324 aufgeschraubt, die bei ihrem
Lösen das Auf- und Abwärtsbewegen der Fluoreszenzlampe 303 in den Schlitzen 322
bis in die gewünschte Stellung gestatten, worauf die Griffmuttern324 festgeschraubt
werden, so daß die Fluoreszenzlampe303 in jeder beliebigen Stellung festgelegt werden
kann.
-
Ihr wird über Leitungen 341, die durch die isolierten Endkappen 320
eingeführt und über einen einstellbaren Widerstand 342 mit einer geregelten
Gleichspannungsquelle
344 verbunden sind, Strom zugeführt. Die Veränderung der Stellung des Kontaktes
343 des einstellbaren Widerstandes 342 verursacht die Veränderung der Lichtintensität
der Beleuchtungsmittel 303.
-
Obwohl eine geregelte Gleichspannungsquelle bevorzugt wird, da Veränderungen
in der Intensität der Beleuchtung der Unterseite der Bahn 2, wie sie durch eine
Wechselstrom- oder nicht geregelte Spannungsquelle verursacht werden, die Empfindlichkeit
der Vorrichtung beeinträchtigen können, ist die Verwendung einer Wechselstromquelle
und sonstiger Mittel zur Veränderung der Lichtintensität, wie beispielsweise eines
Autotransformators mit veränderbarer Anzapfung, ohne Beeinträchtigung der Brauchbarkeit
der Vorrichtung möglich, insbesondere weil diese Veränderungen auf andere, an sich
bekannte Weise ausgeglichen werden können.
-
Beim Aufbau des Geräts stellt man mormalerweise die Empfindlichkeit
der Vorrichtung, d. h. den Verstärkungsgrad der Verstärker der Vorrichtung, auf
einen dem erforderlichen Überwachungsgrad entsprechenden Wert ein. Bei Papier von
geringerer Qualität können vollständig schwarze Fehler größeren Durchmessers toleriert
werden als in Papier von besserer Qualität, und demgemäß kann die Empfindlichkeit
der Vorrichtung bei ihrer Überwachung niedriger eingestellt sein.
-
Nach Einstellung der Empfindlichkeit der Vorrichtung wird der Ausgang
des Verstärkers auf einem Oszilloskop beobachtet und die Helligkeit sowie die Stellung
der Beleuchtungsmittel 303 so lange abgestimmt, bis der beobachtete Rauschpegel
des Verstärkerausgangs in oder unter der zweckmäßigen Höhe liegt. Diese zweckmäßige
Höhe muß ein Durchschnittspotential haben, das in an sich bekannter Weise unterhalb
des an den Schalter im Verstärkungsausgang angelegten Potentials liegt, wodurch
gewährleistet ist, daß die Vorrichtung nur für Fehlersignale oberhalb einer vorbestimmten
Höhe einen Ausgangsimpuls erzeugt, wobei der allgemein gewählte Wert ein Drittel
dieses Schalterpotentials beträgt.
-
Dieser zweckmäßige Lichtintensitätswert kann mit dem Wert zusammenfallen,
den man den optimalen Lichtintensitätswert nennen könnte, für den Signalveränderungen
infolge von Veränderungen in der Transparenz des überwachten Materials im wesentlichen
beseitigt sind, jedoch wird er im allgemeinen unterhalb dieses optimalen Wertes
liegen, was erwünscht ist, da dadurch die Fähigkeit der Vorrichtung zum Feststellen
gewisser Arten von Fehlern, wie beispielsweise Löchern, verbessert wird.