DE2417273A1

DE2417273A1 - Verfahren zur steuerung einer durchlaufenden bahn von flachmaterial und seitenregister- steuervorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE2417273A1
Application number: DE2417273A
Authority: DE
Inventors: Peter Nopper
Original assignee: Zumbach Electronic Automatic
Current assignee: Zumbach Electronic Automatic
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1974-04-09
Publication date: 1974-11-07
Also published as: IT1009727B; AU6769974A; SE407200B; JPS508260A; BE813402A; ES425506A1; US3919560A; ATA305574A; FR2226347A1; FR2226347B1; GB1463197A; AT337214B; CH568224A5; CA1009342A

Description

Verfahren zur Steuerung einer durchlaufenden Bahn von Flachmaterial und Seitenregister- Steuervorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer durchlaufenden Bahn von Flachmaterial mittels Seitenregistermarken oder einer Seitenregisterlinie, wobei die Seitenregistermarken oder-Linie mittels eines Lesers abgetastet und' ein von der seitlichen Lage der Marken oder Linie bezüglich des Lesers abhängiger Messwert erzeugt und damit über eine Servosteuerung die' seitliche Lage.der Bahn geregelt wird.

Bei bekannten Verfahren bzw. Seitenregister-' Steuervor-

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richtungen wird ein Mittelwert des dauernd mehr oder weniger schwankenden Messwertes gebildet und die Regelung der seitlichen Lage der Bahn erfolgt gemäss diesem Mittelwert über eine Servosteuerung. Diese Art der Seitenregistersteuerung bietet jedoch erhebliche Probleme besonders wenn nur einzelne in erheblichem Abstand voneinander liegende Seitenregistermarken vorgesehen sind. Zwischen diesen Marken liegen nämlich normalerweise verschiedenartig bedruckte Stellen, welche ebenfalls einen variablen Messwert erzeugen. Der gebildete Mittelwert ist daher nur in einem beschränkten Masse durch die Lage der zur Steuerung vorgesehenen Seitenregistermarken bestimmt, d.h., die Steuerung ist verhältnismässig unempfindlich und entsprechend ungenau. Die wahlweise Verwendung der bekannten Seitenregister- Steuervorrichtungen zur Abtastung von Seitenregistermarken oder von durchlaufenden Seitenregisterlinien ist im allgemeinen nicht oder nur nach umständlicher Einstellung der Empfindlichkeit der Anlage möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Messempfindlichkeit und damit die Genauigkeit zu erhöhen und eine allgemeine einfache Anwendbarkeit für

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beliebige Arten von Seitenregistermarken und Seitenregisterlinien zu ermöglichen.' Das erfindüngsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass Momentanwerte, z.B. Extremwerte, des Messwertes gespeichert werden und dass mittels der gespeicherten Messwerte die seitliche Lage der Bahn geregelt wird. Durch diese Speicherung von Momentanwerten, insbesondere Extremwerten beim Durchlauf von Seitenregistermarken unter dem Leser wird die Messung unabhängig von Schwankungen des Messwertes, welche nicht durch die eigentlichen Seitenregistermarken bedingt sind. Die zu erfassenden Momentanwerte können entweder durch Seitenregistermarken oder durch Seitenregisterlinien bestimmt sein, d.h. ein und dieselbe Messanlage kann für alle vorkommenden Seitenregistermarkierungen verwendet werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Seitenregister- Steuervorrichtung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel in welchem der Messwert dauernd dem Speicher zugeführt wird,

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Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei welchem der Eingang des Speichers durch Impulse des Messwertes gesteuert wird und

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel bei welchem der Eingang des Speichers entsprechend der durchgelaufenen Länge der Bahn gesteuert wird.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Bahn 1 von Flachmaterial, beispielsweise bedrucktem Papier, die über eine Walze 2 geführt wird und auf derselben in bekannter, nicht dargestellter Weise seitlich geführt ist. Die Bahn 1 weist in Durchlaufrichtung im Abstand voneinanderliegende Seitenregistermarken 3 auf, deren Helligkeit sich eindeutig unterscheidet von der Helligkeit der Umgebung.

Die Anlage weist einen Leser auf, der in Fig. 1 schematisch durch eine Linse 4 und eine Fotozelle 5 symbolisiert ist. Die optische Achse dieses Lesers ist auf die eine seitliche Begrenzungslinie der Seitenregistermarken 3 ausgerichtet, d.h., bei richtiger seitlicher Lage der Bahn 1 bezüglich des Lesers 4, 5 wirkt auf die Fotozelle 5 eine Helligkeit, die zur Hälfte durch

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die Abbildung einer Marke 3 und zur Hälfte durch die Abbildung des seitlich ausserhalb der Marke liegenden Teils der Bahn 1 bestimmt ist. Es leuchtet ein, dass die gesamte auf die Fotozelle 5 wirkende Helligkeit sich ändert, wenn sich die Bahn 1 bezüglich des Lesers 4, 5 seitlich verschiebt und somit die Marken 3 jeweils einen grösseren oder kleineren Anteil des durch den Leser abgetasteten Bereiches ausmachen.

Der durch die Fotozelle 5 erzeugte Messwert wird dem einen Eingang eines Differentialverstärkers 6 zugeführt. Das Potential am anderen Eingang dieses Verstärkers kann mittels eines Potentiometers 7 geregelt werden. Es ist damit möglich, durch rein elektronische Mittel die Null- oder Soll-Lage der Leserachse bezüglich der Seitenregistermarken 3 einzustellen, bzw. vorzuwählen. Der Ausgang des Verstärkers 6 ist mit dem einen Kontakt eines Umschalters 8 direkt und über einen Umkehrverstärker 9 mit. dem anderen Kontakt dieses Umschalters verbunden. Damit sind zwei komplementäre Messwertausgänge gebildet, die mittels des Umschalters 8 wahlweise mit einem Verstärker 10 verbunden werden können, je nachdem ob helle Marken auf dunklem Grund oder dunkle Marken auf hellem Grund abgetastet

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werden. In beiden Fällen ist "derjenige Messwert weiterzuleiten, welcher beim Abtasten von"Seitenregistermarken 3 durch den Leser einen Höchstwert annimmt.

Der durch den Verstärker 10 verstärkte Messwert gelangt über einen Gleichrichter 11 an einen Speicherkondensator 12, der über einen einstellbaren Widerstand 13 dauernd mit einer verhältnismässig hohen Zeitkonstante entladen wird. Der Kondensator 12 ist ausserdem mit dem hochohmigen Eingang eines Verstärkers 14 verbunden, dessen Ausgang auf einen Siebkondensator 15, auf ein Kontrollinstrument 16 und auf den einen Eingang eines weiteren Verstärkers 17 wirkt. Der Ausgang des Verstärkers 17 wirkt auf gleichartige Eingänge von Schwellwertverstärkern 18 und direkt,bzw. über einen Umkehrverstärker 20. Die anderen Eingänge der Verstärker 18 und 19 liegen auf einem gemeinsamen, mittels des Potentiometers 21 einstellbaren Potential. Die Ausgänge der Verstärker 18 und 19 wirken je auf ein Relais mit den Wicklungen 22a und 23a und den Kontakten 22b, bzw. 23b. Die Kontakte 22b und 23b gestatten eine Wechselstromquelle in verschiedener Weise mit -den Anschlüssen eines Servomotors 24, beispielsweise eines umsteuerbaren Einphaseijasynchronmotors zu verbinden, der über eine Spindel

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und eine Mutter 26 die Welle der Walze 2 achsial zu verstellen gestattet, um damit die seitliche Lage der Bahn 1 nötigenfalls zu korrigieren.

Fig. 1 zeigt die Anlage im Ruhezustand bzw. im abgeglichenen Zustand, in welchem die optische Achse des Lesers 4,5 mit dem einen seitlichen Rand der durchlaufenden Marken 3 zusammenfällt. Der von der Fotozelle 5 erzeugte Messwert hat eine bestimmte Grosse, welche über den Verstärker 6, den Umschalter 8 und den Verstärker 10, an den Gleichrichter 11 übertragen wird. Wie oben bereits erwähnt, soll dieser Messwert grosser, d.h. am Ausgang des Verstärkers 10 positiver sein als alle während der Abtastung des Gebietes zwischen den Seitenregistermarken 3 auftretende Messwerte. Der Speicherkondensator 12 wird daher jetzt über den Gleichrichter 11 auf diesen maximalen Messwert aufgeladen und während der Abtastung einer Seitenregistermarke 3 auf diesem Messwert gehalten. Während der Abtastung des Gebietes zwischen den"Seitenregistermarken 3 sinkt die Spannung am Speicherkondensator 12 wieder etwas ab um bei Abtastung der nächsten Seitenregistermarke wieder auf einen Höchstwert aufgeladen zu werden. Dieser Höchstwert kann nun

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aber etwas variieren, je nach dem, ob in der eingangs beschriebenen Weise die optische Achse des Lesers 4,5 wirklich mit der einen seitlichen Begrenzung der durchlaufenden Seitenregistermarken 3 genau zusammenfällt oder ob diese optische Achse etwas innerhalb oder ausserhalb der Marken liegt. Entsprechend wird also der Speicherkondensator 12 jeweils auf einen etwas höheren oder etwas niedrigeren Höchstwert aufgeladen. Am Ausgang des Verstärkers 14 bzw. am Kondensator 15 wird jedoch praktisch ein geglätteter Mittelwert der Spannung am Speicherkondensator 12 auftreten, welcher Mittelwert wiederum etwas variiert, je nach dem, ob die Bahn 1 genau in der vorgeschriebenen seitlichen Lage oder leicht gegenüber derselben verschoben durchläuft. Dieser am Kondensator 15 auftretende Mittelwert ist jedoch nicht etwa ein Mittelwert aus allen während des Durchlaufs der Bahn 1 auftretenden Messwerten, sondern es handelt sich um einen Mittelwert der ermittelten und in den Speicher eingespeisten Höchstwerte. Dieser Mittelwert wird vom Instrument 16 angezeigt und über den Verstärker 17 dem Schwellwertverstärker 18 direkt und dem Schwellwertverstärker 19 über den Umkehrverstärker 2 0 zugeführt. Das Potentiometer 21 ist so eingestellt, dass bei Sollwert gerade keiner der Verstärker

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18 und 19 anspricht, d.h. die Relais 22 und 23 sind stromlos und der Servomotor 24 ist ausgeschaltet. Bei Abweichung des Messwertes in der einen oder anderen Richtung spricht der eine oder andere der Verstärker und 19 an, erregt das zugehörige Relais 22 oder 2.3 und lässt den Servomotor 24 in der einen oder anderen Richtung anlaufen, um über die Spindel 25 die Walze 2 seitlich zu verschieben und damit die seitliche Lage der Bahn 1 zu korrigieren.

Zur Anpassung der Anlage an verschiedenartige Helligkeitswerte der Seitenregistermarken 3 und an verschiedenartige Kontraste zwischen denselben und der Umgebung dienen die Potentiometer 7, 13 und 21, sowie das die Verstärkung bestimmende die Verstärker 10 und 14 und den Speicher überbrückende Potentiometer.

In Fig. 2 sind entsprechende Teile der Anlage gleich bezeichnet wie in Fig. 1. Ihre Funktion wird hier nicht mehr im einzelnen besprochen. Der wesentliche Unterschied gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 besteht darin, dass zwischen dem Verstärker 6 und dem Speicherkondensator 12 nicht lediglich eine Diode angeordnet ist, welche nur eine Anpassung der Speicherspannung an eine höhere Mess-Spannung erlaubt, sondern ein gesteuerter

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Feldeffekttransistor 30 angeordnet ist. Dieser Transistor 30 wird gesteuert durch eine Triggerschaltung, welche •ihrerseits durch den Messwert selbst gesteuert ist. Diese Triggerschaltung weist zwei parallele Kanäle mit Differenziergliedern entgegengesetzter Polarität am Eingang auf, die je aus einem Kondensator 31 einer Diode 32 und einem einstellbaren Widerstand 33, bzw. einem Kondensator 34 einer Diode 35 und einem einstellbaren Widerstand 36 bestehen. Die differenzierten Signale gelangen über Trennverstärker 37, bzw. 38 und im einen Falle über eine Umkehrstufe 39 an die Eingänge eines Triggers 40, dessen Ausgang den Transistor 30 steuert.

Bei dieser Schaltung werden die steilen Fl'anken je eines beim Abtasten einer Seitenregistermarke 3 auftretenden Impulses 41 differenziert, wobei der beim Eintreffen der Vorderflanke auftretende Impuls über den Verstärker 38 den Trigger 40 setzt, während der durch die Rückflanke ausgelöste Impuls über den Verstärker 37 den Trigger zurückkippen lässt. Der Transistor 30 wird dabei jeweils für die Dauer der Abtastung einer Seitenregistermarke leitend und verbindet den Ausgang des Verstärkers 6 mit dem Speicherkondensator 12. Die Spannung dieses Speicher- · kondensators 12 wird daher jeweils während der Abtastung

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einer Seitenregistermarke an die in diesem Augenblick herrschende Mess-Spannung angeglxche"n und bleibt dann wieder bis zur nächsten Durchschaltung des Transistors 30 konstant. Es ist damit gewährleistet, dass wirklich nur dann der Messwert erfasst wird, wenn er durch die Seitenregistermarken beeinflusst ist und nicht etwa wenn er zufällig aus anderen Gründen einen vorbestimmten Spitzenwert übersteigt. Die Messanlage gemäss Fig. 2 kann somit vorzugsweise dort eingesetzt werden, wo beispielsweise eine Papierbahn mit Motiven bedruckt ist, die bei der Abtastung durch den Leser ähnliche Messwerte bewirken könnten wie die Seitenregistermarken.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 3 dargestellt, in welcher entsprechende Teile wiederum gleich bezeichnet sind wie in den Fig. 1 und 2. Der Leser ist in diesem Falle etwas anders gestaltet, indem eine schematisch angedeutete Lampe 50 einerseits das von einer Fotozelle 5b abgetastete Gebiet der Bahn 1 beleuchtet und anderseits eine Vergleichsfotozelle 5a durch eine Blende 51. Es entsteht in diesem Falle bereits ein differenzielles Eingangssignal vom Leser, und es ist einfacher, bestimmte Schwankungen in der Beleuchtungsstärke auszu-

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gleichen oder aber eine Anpassung an eine bestimmte Tönung der Bahn 1 durch Regeln der Blende 51 vorzunehmen. Das in einem Vorverstärker 52 verstärkte Eingangssignal gelangt in der beschriebenen Weise über den Verstärker 6 und entweder über den ümkehrverstärker 9 oder direkt über den Schalter 8 an den Speicher. Zwischen den Schalter 8 und den Speicher ist ein weiterer Schalter 53 gelegt, welcher als Kontakt eines Relais mit der Wicklung 54 ausgebildet ist.Auf der Welle der Walze 2 sitzt eine Lochscheibe 55, die mit einer Lichtschranke aus einer Lichtquelle 56 und einer Fotozelle 57 zusammenarbeitet. Die Fotozelle 57 wirkt über einen Verstärker 58 auf den Eingang eines Zählers 59, dessen Ausgang über einen Verstärker 60 auf die Relaiswicklung 54 wirkt.

Die Messung erfolgt, abgesehen von der etwas abweichenden Ausführung des Lesers, grundsätzlich gleich wie anhand der Fig. 1 beschrieben. Die Verbindung zwischen dem Messwertverstärker und dem Speicher ist jedoch normalerweise am offenen Schalter 53 unterbrochen. Die beim Durchlaufen der Bahn 1 rotierende Scheibe 55 gibt periodisch den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle und der Fotozelle 57 frei, sodass Impulse an den Zähler

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59 abgegeben werden. Die Zahl der abgegebenen Impulse entspricht einer bestimmten Durchlaufstrecke der Bahn 1. Hat der Zähler 59 das eingestellte Zählresultat erreicht, gibt er einen Impuls über den Verstärker 60 an die Relaiswicklung 54 ab und wird zugleich auf Null zurückgesetzt. Der Schalter 53 wird damit je nach .Einzahlung einer ganz bestimmten vorgewählten Anzahl von Impulsen vorübergehend geschlossen und verbindet den Ausgang des Messwertverstärkers mit dem Eingang des Speichers, womit der Speicher an den in diesem Augenblick auftretenden Messwert angepasst wird. Der Zähler 59 ist nun so eingestellt, dass die Uebermittlung des Messwertes an den Speicher jeweils für eine bestimmte Stelle der Bahn 1 erfolgt, insbesondere für eine Stelle, an welcher sich eine Seitenregistermarke 3 befindet. Da der gegenseitige Abstand der Seitenregistermarken bekannt ist, braucht der Zähler 59 lediglich so eingestellt zu werden, dass er jeweils beim Durchlaufen einer Seitenregistermarke 3.seine Endstellung erreicht und einen Impuls über den Verstärker 60 an die Relaiswicklung 54 abgibt, worauf der Schalter 53 das während der Abtastung einer Seitenregistermarke auftretende Mess-Signal an den Speicher überträgt. Diese Ausführung der Steuervorrichtung kann in Fällen erforderlich sein,

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wo die Bahn 1 zwischen den Seitenregistermarken 3 Stellen aufweist, deren Abtastung einen Messwert erzeugt, der den während der Abtastung einer Seitenregistermarke„auftretenden Spitzenwert noch übersteigt. In diesem Falle würde die Schaltung gemäss Fig. 2. nicht unbedingt befriedigen, sondern es ist erforderlich_/ geinäss Fig. 3 den Messwert in ganz bestimmten geeigneten Augenblicken in den Speicher zu übertragen.

Es sind verschiedene AusführungsVarianten zu den dargestellten Ausführungsbeispielen möglich. So kann der Leser gemäss Fig. 3 bei den übrigen Ausführungen benutzt werden und umgekehrt könnte bei der Ausführung nach Fig. 3 ein Leser gemäss Fig. 1 oder 2 eingesetzt werden. Der Schalter 53 nach Fig. 3 kann durch einen elektronischen Schalter, beispielsweise einen Transistor 30 gemäss Fig. 2 ersetzt werden. Die Art des Speichers kann bei allen Ausführungsbeispielen beliebig gewählt werden, d.h. ein Speicher der in Fig. 2 dargestellten Art könnte beispielsweise auch in der Schaltung nach Fig. 3 benützt werden. Anstelle der elektromechanischon Umsteuerung des Servomotors 24 könnte eine rein elektronische Steuerung für einen Gleichstromservomotor vorgesehen sein.

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Claims

PATENTANSPRUECHE:

1) Verfahren zur Steueruna einer durchlaufenden Bahn von Flachmaterial mittels Seitenregistermnrken und/oder einer Seitenregisterlinie, wobei die Seitenregistermarken und/oder -Linie mittels eines Lesers abgetastet und ein von der seitlichen Lage der Marken oder Linie bezüglich des Lesers abhängiger Messwert erzeugt und damit über eine Servosteuerung die seitliche Lage der Bahn geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Momentanwerte, z.B. Extremwerte, des Messwertes gespeichert werden und dass mittels der gespeicherten Messwerte die seitliche Lage der Bahn geregelt wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte in erheblich kürzerer Zeit eingespeichert werden als die Zeitkonstante zur Entladung des Speichers beträgt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Messwert selbst ein elektronischer Schalter zur Ueberführung des momentanen Messwertes in den Speicher geöffnet und geschlossen wird.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert differenziert und das Oeffnen und Schliessen des Schalters durch Impulsflanken des Messwertes gesteuert wird.

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5) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch' cjeke^m Ze₁On net, dass die Eingabe des Messwertes in den Speicher aufgrund der Messung des Durchlaufweges der Bahn gesteuert wird.

6) Seitenregister-Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-5, mit einem elektrischen Seitenregister-Leser (4, 5) und einer mit demselben verbundenen Servosteuerung (18 - 26) zur seitlichen Einstellung der durchlaufenden. Flachmaterialbahn (1), dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (11 - 13 ) für den momentanen Messwert des Lesers (4, 5) bei Durchlauf einer Seitenregistermarke (3) vorgesehen ist, welcher Speicher (11 - 13) mit dem Steuereingang der Servosteuerung (18 - 26) verbunden ist.

7) Steuervorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Ladekondensator (12) im Speicher (11 - 13), der über einen Gleichrichter (11) mit dem niederrohmigen Ausgang eines Messwertverstärkers (10) und mit einem hochohmigen Entladestromkreis (13) ve rbun den ist.

8) Steuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladestromkreis (13) regelbar ist.

9) Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (11 - 13) Ausgangsverstärker (18, 19) im Gegentakt ansteuert, welche Umschaltmittel (22, 23) eines Servomotors (24) steuern.

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10) Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leser einen Fühler (5), z.B. eine Foto zelle aufweist, die an den einen Eingang eines Differentialverstärkers (6) angeschaltet ist, dessen anderer Eingang an einer vorwählbaren Spannung liegt.

11) Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Speicher (12) vorgesehen ist, der mittels eines elektronischen Schalters (30) mit dem Ausgang eines Messwertverstärkers (6) verbunden ist.

12) Steuervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter (30) als Feldeffekttransistor ausgebildet ist.

13) Steuervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter (30) durch einen Trigger (4O) gesteuert ist, dessen Eingang mit dem Leser verbunden ist.

14) Steuervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Trigger (40) Differenzierstufen aufweist', über welche der elektronische Schalter (30) durch die Vorder- und Rückflanke von Impulsen des Messwertes geschlossen und geöffnet wird.

15) Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (11 - 13) über einen Schalter (53) mit dem Ausgang eines Messwertverstärkers (6) verbunden ist, welcher

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Schalter (53) durch einen Durchlaufwegmesser (55 - 57) für die Bahn (1) je nach einer bestimmten Strecke geschlossen wird.

16) Steuervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

dass mit der Welle einer Führungswalze (2) für die Bahn (1) ein

Adf Impulsgeber, z.B. eine Lochscheibe (55) mit Lichtschranke (56,

57) gekuppelt ist, wobei der Impulsgeber auf den Eingang eines Zählers (59) wirkt, dessen Ausgang den Schalter (53) steuert.

17) Steuervorrichtung nach Anspruch' 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differential-Messwertverstärker (6) mit komplementären Ausgängen vorgesehen ist, welche über einen Umschalter (8) wahlweise mit dem Eingang des Speichers (11 - 13) verbindbar sind.

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