DE2040615A1 - Seitenkantensteuerung - Google Patents

Description

• Seitenkantensteuerung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Seitenkantensteuerungeines laufenden bahnförmigen Guts mit mindestens einem Abtastelement für vorzugsweise berührungslose Abtastung.
• In der Papiermaschinentechnik und Drucktechnik werden Seitenkantensteuerungen der genannten Art ständig benutzt, um beispielsweise eine laufende Papierbahn in einer genau vorbestimmten Lage ihrer Kanten in Bezug auf Förderrollen einer Vorrichtung zur Weiterbearbeitung der Papierbahn, wie beispielsweise zum Schneiden oder Bedrucken zu führen. Bei bekannten Vorrichtungen sind hierbei auf beiden Seiten der laufenden Kante, d.h. also innerhalb und außerhalb der Papierbahn selbst, Je ein Abtastelement für berührungslose Abtastung, =.B. je eine Optik mit Fotozelle, angeordnet. Durch diese beiden Abtastelemente wird die seitliche Lage der Papierbahn eingestellt bzw. gesteuert und geregelt.
• Derartige bekannte Seitenkantensteuerungen weisen einmal den Nachteil auf, daß die Regel- und Stelleinrichtungen kompliziert und teuer im Aufbau sowie in der Wartung sind, während andererseits die Regelgenauigkeit nicht sehr hoch ist, da es sich bei diesen Steuerungen um Zweipunktregelungen handelt, welche durch das wahlweise Ansprechen der beiden Abtastelemente ausgesteuert werden. Für die gesteuerte Papierbahn selbst ergibt sich hierdurch ein ständiges Hin-und Herwandern zwischen den durch den Abstand und die Anordnung der beiden Abtastelemente zueinander gegebenen Grenzen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Seitenkantensteuerung zu schaffen, bei welcher eine sehr genaue Regelung bei gleichzeitiger Vereinfachung der Steuer- und Stelleinrichtungen selbst und des gesamten Regelkreises erreicht wird. Die Vorrichtung soll owohl wirtschaftlich herstellbar als auch betriebssicher und einfach in der Wartung sein.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Ausgangskreis eines einzigen Abtastelements mindestens ein Elektromagnet mit einer von diesem bewegten Zunge angeordnet ist, durch welche mindestens eine Düse zur Steuerung eines pneumatischen Stellerkreises nach dem Prinzip einer Prallplattenanordnung mehr oder weniger verschließbar ist.
• Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Spannung im Ausgangskreis des Abtastelementes eine Wechselspannung überlagert ist. Diese Wechsel spannung kann von außen zugeführt oder im Ausgangskreis des Abtastelements selbst erzeugt werden.
• In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Zunge zwischen zwei einander gegenüberstehenden Düsen angeordnet, welche mit entsprechenden pneumatischen Stellern in der Art einer Differenzschaltung zusammengeschaltet sind. Die pneumatischen Steller können vorzugsweise Membranverstärker sein.
• Zweckmäßig sind in den Zuleitungen zu den pneumatischen Stellern Magnetventile zur vollständigen Sperrung der Steuerung vorgesehen.
• Weiter kann zweckmäßig ein Hilfsabtastelement zur Erfassung von Fehlstellen des ersten Abtastelements vorgesehen sein, welches mit dem pneumatischen Stellerkreis zum Abschalten der Steuerung während des Auftretens von Fehlstellen verbunden sein kann, z.B.
• dadurch, daß es auf die Magnetventile in den Zuleitungen zu den pneumatischen Stellern einwirkt.
• In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung sind das Abtastelement und das Hilfsabtastelement Optiken mit Fotozellen, wie z.B. Fotodioden, Fototransistoren oder Fotowiderstände.
• Mit der Erfindung läßt sich eine sehr genaue Steuerung von laufenden Materialbahnen praktisch ohne Totzeiten oder Lose im Regelkreis erreichen. Die Verwendung eines einzigen Hauptabtastelements führt zu einem vereinfachten Aufbau auf der Abtastseite, während die pneumatische Steuerung entsprechender pneumatischer Steller einen einfachen, betriebssicheren und robusten Regelkreis ergibt. Für die Versorgung der pneumatischen Regelkreisglieder genügt dabei eine einzige Druckquelle.
• Besonders vorteilhaft ist die Überlagerung einer Wechselspannung in dem Speisekreis der Elektromagneten. Durch diese Überlagerung läßt sich unabhängig von Hystereseerscheinungen insbesondere im Abtastelement eine proportionale Abtastung erreichen, welche hierauf in einem Regelkreis mit Integralregler verarbeitet wird.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt aus einer laufenden Materialbahn, Figur 2 eine Draufsicht wie in Fig. 1 mit einer anderen Lage der Materialbahn, Figur 3 eine Draufsicht wie in Fig. 1 mit einer anderen Art von Materialbahn und anders angeordneten Abtastelementen, Figur 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Figur 5 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
• Figur 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer Pfeilrich tung laufenden Materialbahn, z.B. einer Papierbahn 1 unter zwei in Bezug auf die Laufrichtung der Papier bahn 1 nebeneinander angeordneten Abtastelementen, einem Abtastelement 2 und einem Hilfsabtastelement 3.
• Das Abtastelement' 2 dient zur eigentlichen Abtastung der Lage der Seitenkante 4 der Papierbahn 1, während das Uilfsabtastelement 3 dazu dient, bei Auftreten einer Fehlstelle, z.B. eines Abrisses 5 in der Papierbahn 1 die gesamte automatische Seitenkantensteuerung abzuschalten. Bei den Abtastelementen kann es sich z.B. um Reflexabtastköpfe zur optischen Abtastung handeln. In Fig. 1 und 3 zeigen die schwarzen Flächen innerhalb der die Abtastelemente dar8tellenden Kreise den Bereich an, für welchen keine Lichtreflexion von der Papierbahn 1 auftritt, Solange das Hilf sabtastelement 3 keine Fehlstelle feststellt, erfolgt die Lageeinstellung der seiteNkante 4 der Papierbahn 1 aufgrund des Ergebnisses der Abtastung durch das Abtastelement 2. Ein derartiger Zustand ist in Fig. 1 angedeutet.
• Figur 2 zeigt den Fall, daß die Fehlstelle 5 in Fig. 1 so weitergewandert ist, daß sie sich nunmehr im Bereich der beiden Abtastelemente 2 und 3 befindet. In diesem Falle ist die automatische Seitenkantensteuerung abgeschaltet, da durch das Hilfsabtastelement 3 die Fehlstelle 5 im Bereich der Kantenabtastung durch das Abtastelement 2 entdeckt worden und der entsprechende Abschaltbefehl für die gesamte Regelung für die Dauer des Durchlaufs der Fehlstelle 5 gegeben worden ist. Hierdurch wird verhindert, daß die Regelung durch die Fehlstelle in irreführender Weise beeinflußt wird, und erreicht, daß die Papierbahn in einer konstanten Lage kurzfristig ungeregelt weiterläuft, bis nach Durchlauf der Fehlstelle 5 die Regelung wieder aufgenommen wird.
• In Figur 3 ist eine Modifikation der Abtastung gezeigt, bei welcher nach einem parallel zur Kante 4 verlaufenden Hilfsstrich 6 abgetastet wird. Um eine Fehlstelle, z.B. eine Strichunterbrechung 7, mit dem Hilfsabtastelement 3 entdecken zu können, ist dieses in diesem Falle entgegen der Laufrichtung der Papierbahn 1 vor dem Abtastelement 2 angeordnet. Dabei muß das Hilfsabtastelement 3 den Regelkreis um die Zeit verzögert abschalten, welche vergeht, bis ein bestimmter Punkt der Bahn vom Hilfsabtastelement 3 zum Hilfsabtastelement 2 gewandert ist. Die Wiedereinschaltung erfolgt ebenfalls entsprechend verzögert. Auch hier können die-Abtastelemente beispielsweise Optiken mit Fotozellen, z.B.
• Fotodioden, Fototransistoren oder Fotowiderständen sein und nach dem Reflexionsprinzip arbeiten.
• Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Seitenkantensteuerung nach der Erfindung. Die Ausgangsgröße eines Fototransistors 8 wird über einen Verstärker 9 in Form einer Gleichspannung einem Elektromagneten 10 zugeführt. Der der Ausgangsgröße des Fototransistors 8 proportionalen Gleichspannung wird dabei eine Wechselspannung überlagert, welche entweder von außen zugeführt oder im Ausgangskreis des Verstärkers selbst erzeugt wird.
• Dies hat zur Folge, daß der Elektromagnet 10 mit einer Wechsel spannung gespeist wird, deren Nullinie infolge der vom Fototransistor 8 kommenden Ausgangsgröße um einen Gleichspannungsbetrag verschoben ist.
• Eine federnde Zunge 11, welche im Anziehungsbereich des Elektromagneten 10 angeordnet ist, wird sich daher proportional zum Gleichanteil der Ausgangsspannung des Verstärkers 9 aus ihrer Ruhelage zum Elektromagneten 10 hinbewegen. Die jeweilige Stellung der Zunge 11 entspricht also der Ausgangsgröße des Fototransistors 8, die ihrerseits von der Seitenlage der Papierbahn gegenüber dem Abtastelement 3 abhängt.
• Ohne die überlagerte Wechsel spannung im Ausgangskreis des Verstärkers 9 würde die Zunge 11 in Abwesenheit einer Ausgangsspannung am Verstärker in ihrer Ruhelage verharren, während sie bei Anwesenheit eines Gleichsignals im Ausgang des Verstärkers 9 in eine einzige Betriebsstellung von dem Elektromagneten 10 angezogen würde. Hierdurch würde sich praktisch eine unstetige Regelung ergeben.
• Durch die Zunge 11 wird je nach Größe des Gleichanteils in der Ausgangs spannung des Verstärkers 9 eine Düse 12, aus welcher Luft strömt, mehr oder weniger verschlossen. Der Düse 12 wird von einer Druckquelle 13 über eine Drossel 14 Druckluft zugeführt, Hinter der Drossel 14 verzweigt sich die Leitung und führt außer zu der Düse 12 über ein Magnetventil 15 zu einem pneumatischen Membranverstärker 16. Dieser Membranverstärker wirkt direkt als Steller auf die Leitwalze 17 für eine laufende Materialbahn.
• Mit Hilfe des Fototransistors 8 wird die Lage der Materialbahn abgetastet. Hierdurch ergibt sich bei Abweichung der Materialbahn aus ihrer Sollage eine dieser Abweichung entsprechende Gleichspannung im Ausgangskreis des Verstärkers 9, welche bewirkt, daß die Zunge 11 durch den Magneten 10 näher zur Düse 12 hin bewegt wird. Dies wiederum hat zur Folge, daß aufgrund des Prallplattenprinzips der dem Membranverstärker 16 zugeführte Druck ansteigt und so die Leitwalze 17 so lange verstellt wird, bis die Materialbahn wieder ihre Sollage eingenommen hat. Der Stellkreis hat hierbei integrierende Wirkung, d.h. die Verstellung der Leitwalze 17 erfolgt so lange, bis keine Abweichung der Materialbahn von der Sollage mehr vorhanden ist.
• Bei Auftreten von Fehlstellen wird das Magnetventil 15, gesteuert durch ein Hilfsabtastelement 3, wie es im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 beschrieben worden ist, geschlossen und somit die Stellung der Leitwalze 17 ungeregelt gehalten, bis die Fehlstelle durchgelaufen ist. Die Rückführung der Zunge 11 in ihre Nullage kann entweder durch Federkraft der Zunge selbst, durch die Wirkung der aus der Düse 12 austretende Druckluft, oder durch eine zusätzliche nicht gezeigte Feder erfolgen. In jedem Fall hat die gezeigte Anordnung den großen Vorteil, daß der eigentliche Stellerkreis pneumatisch betrieben wird und nur eine einzige Druckquelle aufweist. Der Kreis ist daher billig, robust und wenig störanfällig. Andererseits hat die Überlagerung der Wechselspannung im Ausgangskreis des Verstärkers 9 die Folge, daß eine stetige Regelung der Papierbahn durchgeführt werden kann.
• In Figur 5 ist ein anderes Beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Seitenkantensteuerung schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist auf beiden Seiten der Leitwalze je ein Membranverstärker 16 bzw. 16' angeordnet. Die Speisung der beiden Membranverstärker erfolgt über Magnetventile 15 bzw. 15' und Drosseln 14 bzw. 14' aus einer gemeinsamen Druckquelle 13. Als Abzweigung zu den Speiseleitungen der Membranverstärker führen in ähnlicher Weise wie bei der im Zusammenhang mit Fig. 4 be.schriebenen Ausführungsform Luftleitungen zu zwei Düsen 12 und 12'. Diese Düsen stehen einander mit ihren Öffnungen axial gegenüber, und die Zunge 11 ist in ihrer Ruhelage in der Mitte zwischen beiden Düsen angeordnet. Statt des einen Elektromagneten 10 werden zwei Elektromagnete 10 und 10' zur Stellung der Zunge 11 verwendet. Beide Elektromagnete werden gleichsinnig vom gleichen Strom durchflossen und sind beidseitig der Zunge 11 angeordnet. Die Speisung der Elektromagneten erfolgt wieder über einen Verstärker 9, welcher eine der Ausgangsgröße eines Fototransistors 8 proportionale Gleichspannung überlagert mit einer Wechselspannung abgibt.
• Der derart in Differenzschaltung geschaltete Stellerkreis hat den Vorteil, daß die Stellung der Leitwalze 17 in beiden Richtungen symmetrisch erfolgt, d.h.
• keine der beiden Stellrichtungen bei Abweichen der Papierbahn aus ihrer Sollage wird durch rückfedernde Eigenschaften der Zunge 11 in einer Richtung bevorzugt oder benachteiligt. Eine zusätzliche Rückstelleinrichtung für die Zunge 11 ist nicht erforderlich, da sie immer von zwei Seiten beaufschlagt wird. Auch die Membranverstärker 16 und 16' können gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 jeder für sich schwächer ausgelegt werden, da sie in ihrer Wirkung einander ergänzen. Das gleiche gilt für die Elektromagnete 10 und 10'.

Claims (12)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Seitenkantensteuerung eines laufenden bahnförmigen Guts mit mindestens einem Abtastelement für berührungslose Abtastung, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß im Ausgangskreis eines einzigen Abtastelements'(2) mindestens ein Elektromagnet (10, 10') mit einer von diesem bewegten Zunge (11) angeordnet ist, durch welche mindestens eine Düse (12, 12') zur Steuerung eines pneumatischen Stellerkreises nach dem Prinzip einer Prallplattenanordnung mehr oder weniger verschließbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Spannung im Ausgangskreis des Abtastelements (2) eine Wechselspannung überlagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die überlagerte Wechselspannung von außen zugeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die überlagerte Wechselspannung im Ausgangskreis des Abtastelements (2) selbst erzeugt wird0

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ffi daß die Zunge (11) zwischen zwei einander gegenüberstehenden Düsen (12, 12') angeordnet ist, welche mit entsprechenden pneumatischen Stellern (16, 16') in der Art einer Differenzschaltung zusammengeschaltet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die pneumatischen Steller Membranverstärker (16, 16') sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in der Zuleitung zu den pneumatischen Stellern (16, 16') Magnetventile (15, 15') zur vollständigen Sperrung der Steuerung vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Hilfsabtastelernent (3) zur Erfassung von Fehlstellen (5, 7) im Abtastbereich des ersten Abtastelements (2) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Hilfsabtastelement (3) mit dem pneumatischen Stellerkreis zum Abschalten der Steuerung während des Auftretens von Fehlstellen (5, 7) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Abtastelement (2) und das Hilfsabtastelement (3) Optiken mit Fotozellen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß in dem Abtastelement (2) eine Fotodiode, ein Fototransistor oder ein Fotowiderstand verwendet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch'10, dadurch g e R e n n -z e i c h n e t , daß ein Reflex- oder ein Durchsichtabtastkopf verwendet wird.

L e e r s e i t e