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Verfahren zum registergleichen Anschluß einer mit Registermarken versehenen,
ablaufenden Bahn an eine mit Registermarken versehene, sich drehende Ersatzrolle
Bei durchlaufenden Warenbahnen wird oft der Anschluß einer zweiten auf einer Rolle
aufgewickelten Warenbahn erforderlich. Hierzu muß vorher die Umfangsgeschwindigkeit
der Rolle der Bahngeschwindigkeit angepaßt werden. Handelt es sich bei den Warenbahnen
um bereits vorbereitetes Material, z. B. vorbedrucktes Papier, so tritt zusätzlich
zu der Forderung nach gleicher Geschwindigkeit auch noch die Forderung nach einer
genauen, gegenseitigen Überdeckung der auf den Bahnen aufgebrachten Muster oder
Register zum Anschlußzeitpunkt. Dies ist z. B. bei den sogenannten Insetter-Autopastern
von Rotationsdruckmaschinen der Fall, wo eine vorbedruckte Papierbahn an ihrem hinteren
Ende zur Vermeidung von unnötiger Makulatur registergerecht an das vordere Ende
einer auf einer neuen Rolle aufgewickelten Papierbahn gleichen Druckspiegels angeklebt
werden soll.
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Bei der Registerregelung ist es bekannt, die registerhaltige Überdeckung
dadurch zu erreichen, daß in den Druckspiegeln sogenannte Paßmarken angebracht werden,
welche beim Vorbeilauf an ortsfesten Abtasteinrichtungen zwei Impulsfolgen liefern,
die bezüglich Frequenz und Phasenlage durch entsprechende Beeinflussung der Antriebsmotoren
in Übereinstimmung gebracht werden. Auf das Problem des registergerechten Anschlusses
vorerwähnter Art lassen sich aber diese Maßnahmen deshalb nicht ohne weiteres übertragen,
weil ein derartiger Synchronisierungsvorgang mehr als eine Rollenumdrehung beansprucht
und infolge des in der Regel nicht ganzzahligen Verhältnisses von Rollenumfang zu
Registermarken abstand die auf der Rolle abtastbaren Registermarken nicht durchweg
äquidistant sind und deshalb nicht mit äquidistanten Registermarken, wie sie sich
bei Abtastung der ablaufenden Warenbahn ergeben, verglichen werden können. Zwar
ist bei nicht ganzzahligem Verhältnis von Rollenumfang und Registerlänge der Vorschlag
bekannt, die Ersatzrolle mit einer einzigen Paßmarke zu versehen und ohne irgendwelche
Beeinflussung der Rollendrehzahl abzuwarten, bis sich die Register der ablaufenden
Bahn und der Ersatzrolle in einer zueinander ausgerichteten Stellung befinden oder
einen der Abweichung vom ganzzahligen Verhältnis angepaßten Drehzahlunterschied
zwischen der Rollen- und Bahngeschwindigkeit vorzusehen. Dieses Verfahren eignet
sich prinzipiell nur für kleine Abweichungen vom ganzzahligen Verhältnis und hat
darüber hinaus auch noch den Nachteil, daß während einer Rollenumdrehung jeweils
nur ein zur Synchronisisation verwendbarer Impuls erzeugt wird, wodurch sich eine
große
und vor allem nicht genau definierte Anzahl von für Synchronisationsvorgang
erforderlichen Rollenumdrehungen ergibt.
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Für beliebig große Abweichungen vom ganzzahligen Verhältnis zwischen
Rollenumfang und Registerlänge schlägt die Erfindung ein Verfahren zum registergleichen
Anschluß einer mit Registermarken versehenen, ablaufenden Bahn an eine mit Registermarken
versehene sich drehende Ersatzrolle vor, das insbesondere für Rotationsdruckmaschinen
geeignet und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Länge eines auf dem Umfang der
Rolle angeordneten Registers durch eine von dessen Paßmarken gesteuerte Wegmessung
erfaßt und der Meßwert (L) gespeichert wird, daß daraufhin während u Rollenumdrehungen
durch aufeinanderfolgende Subtraktion des Speichenvertes L von fortlaufend integrierten
Wegeinheiten des Rollenumfangweges L der Quotient IlL gebildet wird und der nicht
durch L teilbare Rest nach Beginn der nächsten u Rollenumdrehungen von den Wegeinheiten
zunächst abgebaut wird, die Wegeinheiten sodann wieder integriert werden und wiederum
eine aufeinanderfolgende Subtraktion des Speicherwertes L von den integrierten Wegeinheiten
erfolgt, daß nunmehr bei einer jeden derartigen Subtraktion ein Signal abgeleitet
wird, das zur Synchronisierung mit den Paßmarkenimpulsen der Warenbahn dient, und
daß nach dem Ende der zweiten u Rollenumdrehungen der Anschluß erfolgt.
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Die Erfindung löst sich also von der unmittelbaren Abtastung der
auf dem Rollenumfang jeweils im Abstand einer Registerlänge zugänglichen Registermarken
und bildet eine Abtastung nach, wie sie fiktiv bei einer mit Rollenumfanggeschwindigkeit
ablaufenden
Bahn erfolgen würde, wobei zu einem ganz bestimmten,
durch die Anzahl der Rollenumdrehungen vorgebbaren Zeitpunkt ein Abtastimpuls der
Nachbildung dann entsteht, wenn auch ein Impuls bei Abtastung einer bestimmten Registermarke
am Rollenumfang entstanden wäre. Ist zu diesem Zeitpunkt eine Synchronisation der
von der Nachbildung gelieferten Impulsfolgen mit der Impulsfolge der anderen ablaufenden
Warenbahn erfolgt, was durch genügend große Wahl der beliebig vorgebbaren Rollenumläufe
immer möglich ist, dann kann ein registergerechter Anschluß bei minimal anfallender
Makulatur erzielt werden.
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Für die prinzipielle Wirkungsweise des ertlndungsgemäßen Verfahrens
spielen weder der Durchmesser der anzuschließenden Rolle noch die Größe oder Schwankung
der Bahngeschwindigkeit eine Rolle, da die Nachbildung in Abhängigkeit von dem zurückgelegten
Umfangsweg der Rolle erfolgt.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Wegeinheiten
des Rollenumfangs in Form von digitalen Impulsen dargestellt und verarbeitet werden,
wodurch sich neben größerer erreichbarer Genauigkeit und besserer Reproduzierbarkeit
auch noch der Vorteil ergibt, daß Schwankungen elektrischer Hilfsgrößen, wie z.
B. Schwankungen der Versorgungsspannung und andere Störeinflüsse, weitgehend eliminiert
werden.
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Zur Abbildung des vom Rollenumfang zurückgelegten Weges kann man
sich zweckmäßigerweise einer mit der Rolle schlupffrei gekuppelten Impulsscheibe
bedienen, dessen Impulse einen Längenzähler zur Speicherung der Registerlänge und
einem bidirektionalen Impulszähler zugeführt sind, wobei die Ausgänge beider Zähler
in einer Koinzidenzschaltung verglichen werden, deren Ausgangssignal eine Rückstellung
des Impulszählers bewirkt, womit auf verhältnismäßig einfache Weise die für das
erfindungsgemäl3e Verfahren erforderliche Quotientenbildung möglich wird.
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Zur Erfassung der Rollenumdrehung kann ein Umdrehungszähler vorgesehen
werden, dessen Zählerstand direkt die Zählrichtung des Impulszählers, die Freigabe
des Ausgangssignals der Koinzidenzschaltung und auch die Auslösung des Anschlußbefehls
bewirken kann.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, eine photoelektrische Abtasteinrichtung
für die Registerpaßmarken der ablaufenden Warenbahn und eine magnetische Abtasteinrichtung
für zwei am Rollenumfang aufeinanderfolgende Registerpaßmarken in derselben Ebene
quer zur Bahnrichtung anzuordnen, wodurch dann bei Koinzidenz der von beiden Abtasteinrichtun
gen gelieferten Impulse sogleich der Anschluß erfolgen kann, ohne daß man zusätzliche
Verzögerungszeit berücksichtigen muß, wie in dem Fall der Abtastung der Registerpaßmarken
in verschiedenen Ebenen. Die Registerangleichung zwischen der auf der Rolle aufgewickelten
und der ablaufenden Warenbahn läßt sich auf besonders einfache und zuverlässige
Weise durchführen, wenn die von der photoelektrischen Abtasteinrichtung und die
von der erfindungsgemäßen Nachbildung gelieferten Impulsfolgen einem Registerregler
zugeführt werden, dessen Ausgangsgröße zusätzlich auf den Geschwindigkeitssollwert
des Rollenantriebes wirkt, welcher primär von der Geschwindigkeit der ablaufenden
Warenbahn bestimmt ist.
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Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren
ergeben sich insbesondere bei den selbsttätigen Klebevorrichtungen für vorhedruckte
Papierbahnen, welche auch unter dem Namen Insetter-Autopaster bekannt sind.
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Das Wesen der Erfindung samt ihren weiteren Ausgestaltungen soll
im folgenden an Hand der Figuren näher veranschaulicht werden. In F i g. l ist der
abgewickelte Umfang einer Rolle mit dem Radius r mehrmals hintereinander dargestellt.
Die am Rollenumfang zugänglichen Registerpaßmarken sind mit Pt bis P4 bezeichnet.
Bei Drehung der Rolle würden die einzelnen Paßmarken eine ortsfeste rollenradiale
Abtastebene in der in Fig. 1 sich von links nach rechts ergebenden Reihenfolge Pß,
P2, P3, P4, t, P USf. zeitlich nacheinander passieren. Der Wickelanfang befindet
sich zwischen den Pafimarien PI und P4. Infolge des nicht ganzzahligen Verhältnisses
von Rollenumfang2ar zu Registerlänge ist der Abstand zwischen diesen Paßmarken kleiner
als zwischen den übrigen. Durch Summation der zwischen den PaßmarkenP, r>i und
P anfallenden Wegeinheiten j? in einer üblichen Integriereinrichtung, kann in dem
mit A bezeichneten Verfahrensabschnitt eine C;rößeL erzeugt werden, welche dem Abstand
zwischen den Paßmarken P1 und P proportional ist.
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Bei einem später erfolgenden Durchlauf der Paßmarken, durch die ortsfeste
Abtastebene beginnt der VerfahrensabschnittB, welcher sich allgemein über u Rollenumdrehungen,
im dargestellten Beispiel über zwei Rollenumdrehungen, erstreckt. Dieser Abschnitt
B ist dadurch gekennzeichnet, daß in ihm eine laufende Addition der vom Rollenumfangspunkt
Pl zurückgelegten Wegeinheiten i' erfolgt und jedesmal dann, wenn diese Summe l
die Größe L erreicht hat, eine Subtraktion der letzteren erfolgt. Wegen des schon
erwähnten nichtganzzahligen Verhältnisses von Rollenumfang und Registerlänge ergibt
sich dadurch am Ende des Abschnittes B für den Wert 1 nicht Null, sondern es bleibt
ein gewisser Rest R übrig.
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Zu Beginn des Verfahrensabschnittes C welcher sich ebenfalls über
Lt Rollenumdrehungen, im dargestellten Beispiel über zwei Umdrehungen erstreckt,
wird dieser Rest nun zunächst durch die Wegeinheiten i' abgebaut. Darauf folgt eine
Addition dieser Wegeinheiten mit verschiedenen aufeinanderfolgenden Subtraktionen
des Wertes L analog wie bei Verfahrensabschnitt B. Die mit a in F i g. 1 bezeichnete
Strecke ist gleich der mit b bezeichneten Strecke im Abschnitt C. Es erfolgt daher
nach genau zwei Rollenumdrehungen, gerechnet vom Beginn des Abschnittes B, eine
Subtraktion des Wertes L vom aufgelaufenen Speicherwert 1. Da im abgewickeIten Zustand
die Paßmarken sowohl in als auch entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung stets im
Abstand einer Registerlänge aufeinanderfolgen, kann zu jedem Zeitpunkt, zu dem während
des Abschnittes C eine Subtraktion des Wertes L möglich ist, ein Signal S gewonnen
werden, das bezüglich seines zeitlichen Erscheinens dem bei einer ablaufenden Bahn
abtastbaren Paßmarkensignal gleichzusetzen ist. Die mit S bezeichnete Impulsfolge
wird nun zur Synchronisierung mit einer Impulsfolge verwendet, die aus der Abtastung
der Warenbahn gewonnen ist, an welche die Rolle angeschlossen werden soll. Ist die
Synchronisation innerhalb der u Rollenumdrehungen des Abschnittes C erfolgt, so
kann nach diesen ein registergerechter Anschluß erreicht werden.
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Aus der Darstellung nach Fig. 1 wird deutlich, daß es auf die gewählte
Za'nl Lt der Rollenumdrehungen nicht ankommt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird der letzte nachgebildete Impuls Sc genau nach einer bestimmten vorgebbaren
Anzahl von vollen Rollenumdreungen erfolgen. Wegabbildungs- oder Rundungsfehler
können nicht in das Endergrebnis eingehen, da der Betnler, welcher im Abschnitt
E entstanden ist, durch die symmetrische Anordnung im Abschnitt C wieder abgebaut
wird.
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Fig. 2 zeigt eine im Prinzip angedeutete gerätetvrhnische Realisierung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit 1 ist eine von der Rolle 2 in Pfeilrichtung
ablaufende Warenbahn bezeichnet, während 3 die neue anzuschließende Rolle darstellt,
deren Vidrelanfang sich zwischen zwei mit P1 und Po bezeichneten Paßmarken befindet.
Die Bahngeschwindigkeit der Warenbahn 1 wird mittels der Spannung eines Tachodynamos
4 erfaßt, welche als Sollwert auf einen mit 5 bezeichneten Drehzahlregler geführt
ist. Die Rolle 3 wird von einem Gurtantrieb 6 in Drehung versetzt, dessen Treibrolle
mit dem Anker eines drehzahlregelbaren Motors 7 gekuppelt ist und dieser mit einem
zweiten Tachodynamo 8, dessen Ausgangsspannung als Istwert dem DrehzahIregler 5
zugeführt ist. Das Ausgangssignal desselben beeinflußt über ein mit 9 bezeichnetes
Stellglied die Ankerspannung des Gleichstrommotors 7 in der Weise, daß die Umfangsgeschwindigkeit
der Rolle 3 der Geschwindigkeit der Warenbahn 1 angepaßt wird. Auf der Welle der
Rolle3 befindet sich eine mit d0 bezeichnete Impulsscheibe als Teil eines Impulsgebers
11, der eine Abbildung des Umfangsweges der Rolle 3 gestattet. Am Umfang der Impulsscheibe
10 sind in gleichmäßigem Abstand Permanentmagneten eingelassen, welche bei Vorbeilauf
an einem induktiven Fühler, beispielsweise einem Hallgenerator, eine dem jeweils
zurückgelegten Umfangsweg entsprechende Anzahl von Impulsen i abgeben kann. Von
den am Rollenumfang zugänglichen Paßmarken werden zwei, beispielsweise die Paßmarken
P1 und P2 in der Weise bevorzugt, daß sie mit einem Stückchen magnetischer Folie
versehen werden und dadurch deren Vorbeilauf an einer magnetischen Abtasteinrichtung
14 erfaßt werden kann, an derem Ausgang zu den Zeitpunkten des Vorbeilaufs entsprechende,
mit P1 und P2 bezeichnete Impulse auftreten, welche einer Auswertschaltung 19 zugeführt
sind. Am Umfang der ImpulsscheibelO ist eine Nocke 12 angebracht, welche in Verbindung
mit einer induktiven, kapazitiven oder mechanischen Abtastvorrichtung 13 zur Bildung
eines sogenannten Vorimpulses dient.
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Aufgabe dieses Vorimpulses ist es, eine eindeutige Unterscheidung
der mit P1 und P2 am Umfang der Rolle 3 befindlichen Paßmarken bzw. der von ihnen
erzeugten Impulse und P2 sicherzustellen. In derselben Ebene senkrecht zur Richtung
der Bahn 1 wie die magnetische Abtasteinrichtung 14 befindet sich eine beispielsweise
photoelektrische Abtasteinrichtung 15, welche dazu bestimmt ist, die mit 16 bezeichneten
Registermarken der Warenbahn 1 abzutasten und die dadurch entstehende Impulsfolge
als Sollwert einem Registerregler 17 zu liefern. Zur Bildung der Istwertimpulsfolge
dient ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitender Istwertrechner 18 mit
folgender Wirkungsweise: Bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Rolle 3, welche ungefähr
oder genau der Geschwindigkeit der
Warenbahn 1 entspricht, wird in einen Längenzähler
LZ zunächst eine dem Umfangsweg zwischen den Pal3marlienP, und >9, d. h. ein
der Registerlänge entsprecllender Wert eingespeichert, indem durch die Auswertschaltung
19 in der Zeit zwischen dem Auftreten der Paßmarkenimpulse pl und p2 der Längenzähler
LZ zur Zählung der von der Impulsscheibe 10 gelieferten Wegimpulse i freigegeben
wird.
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Wenn durch Auswertung des Zählerstandes Null des Längenzählers LZ,
beispielsweise durch ein Undgatter 20 verhindert wird, daß dann ein Paßmarkenimpuls
p1 auf den Eingang eines mit UZ bezeichneten Umdrehungszählers gelangt, so beginnt
der in F i g. 1 mit B bezeichnete Abschnitt beim nächsten Durchlauf der Paßmarke
P1 durch die Abtastebene.
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Da das erfindungsgemäße Verfahren 2 Lt Rollenumdrehungen beansprucht,
mindestens eine Rollenumdrehung zuvor mit der Einzählung der Register-Länge in den
Längenzähler LZ begonnen werden muß, ist es erforderlich, dafür zu sorgen, daß der
in F i g. 1 mit A bezeichnete Abschnitt zu einer Zeit anläuft, der noch mindestens
eine so große Länge der Warenbahn 1 auf der Rolle 2 aufgewickelt ist, welche einer
Abwickellänge bei 2a+ 1 Umdrehungen der Rolle 3 entspricht.
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Bei Beginn des in F i g. 1 mit B bezeichneten Abschnittes gelangen
die vom Impulsgeber 11 gelieferten Wegimpulse i auf den mit » + « bezeichneten Vorwärtszähleingang
eines mit 17 bezeichneten Impulszählers. Jedesmal wenn der Zählerstand des Impulszählers
den des Längenzählers LZ erreicht, wird durch ein Koinzidenzgatter 21 über die Leitung
22 der Stand des Impulszählers IZ auf den Wert Null zurückgestellt, so daß die fortIaufende
Einzählung der Impulse i von diesem Zeitpunkt an vom Zählerstand Null von neuem
erfolgt. Dies kommt einer Division des Umfangsweges durch die in dem Längenzähler
LZ gespeicherte Registerlänge L gleich. Bei jeder Umdrehung der Rolle 3 gelangt
bei Durchlauf der Paßmarke P1 durch die Abtastebene ein von der Abtasteinrichtung
14 herrührender Impuls p 1 über die Auswertschaltung 19 auf den Eingang des Umdrehungszählers
UZ und erhöht dessen Zählerstand.
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Nach einer bestimmten Anzahl von Lt Rollenumdrehungen, wonach der
in F i g. 1 mit C bezeichnete Verfahrensabschnitt beginnt, erscheint am Ausgang
des Umdrehungszählers UZ ein mit u bezeichnetes Ausgangssignal, welches nun einerseits
über eine bistabile Kippstufe 25 ein Koinzidenzgatter 23 vorbereitet und andererseits
den Impulszähler 17 für eine Rückwärtszählung in der Weise umstellt, daß die Impulse
auf den mit » « bezeichneten Rückwärtszähleingang des Impulszählers 17 gelangen
und so eine Verminderung dessen Zählerstandes bewirken können. Ist der Zählerstand
Null beim Impulszähler 17 erreicht, so wird über eine Leitung 24 der Impulszähler
wieder auf Vorwärtszählung umgestellt.
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Von diesem Zeitpunkt an erfolgen Einzählung der Impulse i und aufeinanderfolgende
Subtraktion des Wertes L genauso wie in dem in F i g. 1 mit B bezeichneten Verfahrens
abschnitt. Es kommt jedoch hinzu, daß in der Zeit zwischen u und 2 u Rollenumdrehungen
das Koinzidenzgatter 23 durch das von der Kippstufe 25 gelieferte Ausgangssignal
vorbereitet ist, so daß nun bei jeder erfolgten Subtraktion bzw. einer Koinzidenz
zwischen den Zählerständen der Zähler LZ und IZ an der Ausgangsklemme 26 ein Impulse
erscheint, welcher als Istwert einem
Registerregler 17 zugeführt
wird. Dessen Sollwert besteht in der Impulsfolge, welche von der die Registerpaßmarken
der Warenbahn 1 abtastenden Einrichtung 15 geliefert wird. Mit dem ersten auf den
Eingang des Registerreglers 17 eintreffenden Impuls S kann dieser beginnen, über
die Leitung 27 den Sollwert des Drehzahlreglers 5 zusätzlich im Sinne einer Phasenregelung
zu beeinflussen. Die Zahl der Rollenumdrehungen u wird zweckmäßigerweise gerade
so groß gewählt, daß während derselben eine Synchronisation der Istwertimpulsfolge
S mit den von der photoelektrischen Abtasteinrichtung 15 gelieferten Sollwertimpulsfolge
mit Sicherheit erfolgen kann. Nach den u Rollenumdrehungen des Abschnittes C erscheint
dann am Ausgang 28 ein Signal, welches den Klebebefehl K unter Andruck der Rolle
3 an die Warenbahn 1 bewirkt. In der Regel wird der KlebebefehlK - bedingt durch
die mechanischen und elektrischen Trägheiten der Klebeeinrichtung - etwas früher
gegeben werden müssen, damit die Klebung exakt nach ZuRollenumdrehungen nach Beginn
des Abschnittes B bezeichneten Abschnittes erfolgt, was sich jedoch ohne weiteres
durch eine entsprechende Korrektur bei der Auswertung des Zählerstandes des Umdrehungszählers
U7 berücksichtigen läßt.
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Für die Fälle, bei der die Abtastung der Rollenregistermarken P1
und P2 nicht gemäß F i g. 2 an der Klebestelle erfolgen soll, kann die magnetische
Abtasteinrichtung 14 auch an einer anderen Stelle angeordnet werden, wenn man den
Verfahrensabschnitt C um eine Zeit später beginnen läßt, in der die Paßmarke P3
den Weg zwischen Abtaststelle und Klebestelle zurücklegt.
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Die schematisiert dargestellte Schaltung des Istwertrechners 18 läßt
viele spezielle Variationsmöglichkeiten zu, ohne daß an dem erfindungsgemäßen Prinzip
etwas wesentliches geändert wird. Es ist ins besondere auch möglich, auf die mit
13 bezeichnete Abtastvorrichtung für die Lieferung eines Vorimpulses zu verzichten
und die richtige Zuordnung der mit P1 und P2 bezeichneten Paßmarken auf dem Rollenumfang
beispielsweise so zu ermitteln, daß jeweils die Zeiten zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Durchgängen dieser Paßmarken erfaßt wird.
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Durch einen Vergleich dieser Zeiten kann festgestellt werden, ob sich
die Abtasteinrichtung 14 - in Laufrichtung der Rolle gesehen - jeweils vor oder
hinter der mit P1 bezeichneten Paßmarke befindet.
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Wenn auch der Anschluß einer sich drehenden Rolle an eine ablaufende
Warenbahn wohl der häufigste Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Verfahrens sein
dürfte, so ist dieses ebenso dafür geeignet, zwei sich mit gleicher Geschwindigkeit
drehende Rollen registergerecht aneinander anzuschließen. In diesem Fall muß lediglich
der zweiten Rolle ein zweiter erfindungsgemäß er Istwertrechner zugeordnet werden.