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Kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung an Buchbinderei-
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und Druckmaschinen Die Erfindung betrifft eine kapazitive Kontroll-
und Auswerteeinrichtung zur Kontrolle von Pehl- und/oder Mehrfachbogen in Buchbinderei-
und Druckmaschinen.
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Bekannt ist eine Kondensatorenanordnung nach der DE 1.2X8.492, bei
der die Bogen durch das elektrische Hauptfeld zweier zueinander parallel verlaufenden
Kondensatorplatten transportiert werden. Auftretende Schwingungen der Platten zueinander
oder sonstige äußere mechanische Einflüsse werden erfindungsgemäß dadurch kompensiert,
indem die beiden Platten mechanischmiteinander gekoppelt werden. Die untere Platte
des Kondensators ist dabei ein Teil des Bogenanlegetisches. Die beschriebene hohe
Empfindlichkeit ist praktisch nicht zu realisieren, da die Distanzschwankungen kapazitiver
Kontrollanordnungen bei dem derzeitigen Stand der Technik unter + 0,05 mm liegen
müssen. Auftretende Aufwerfungen der Bogen bei hohen Transportgeschwindigkeiten
führen zu veränderten Kapazitätswerten und unter Umständen zu Pehlinformationen
für die nachfolgende Auswerteschaltung.
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Nach der DE-PS 1.611.356 ist weiterhin bekannt zur Kontrolle von Doppelbogen
eine Kapazitätsmeßbrücke mit einem kapazitiven Meßwertgeber und Vergleichsgeber
zu verwenden. Bei dieser Vorrichtung ist ein zum selbsttätigen Brückenabgleich dienendes
Stellglied dem Meßwertgeber zugeogdnet. Mechanische Schwingungen und Aufwerfungen
der Bogen gehen auch bei dieser Anordnung mit in das Meßergebnis ein.
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Es ist das Ziel der Erfindung, eine kapazitive Kontroll- und Auswerteeinrichtung
zur Kontrolle von Fehl- und/oder Mehrfachbogen an Buchbinderei- und Druckmaschinen
zu schaffen, die eine höhere Genauigkeit besitzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kondensatorenanordnung mit einer
ihr zugeordneten Auswerteschaltung zu schaffen, die Einflüsse auf die Meßwerte durch
Schwingungen der Kondensatorplatten und Aufwerfungen der Bogen kompensieren und
damit falsche Kontrollergebnisse ausschließen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Kondensatorplatte
des Meßwertgebers an zwei Stellen aufgetrennt ist und sich auf einem Grundkörper
befindet, daß beide Kondensatorplatten des Meßwertgebers in der Maschine elastisch
gelagert sind, sowie das zu kontrollierende Bogenmaterial sich zwischen dem mittleren
Teil der aufgetrennten Kondensatorplatte und der zweiten Kondensatorplatte befindet
und diese kapazitive Anordnung in einem Zweig der Meßbrückenschaltung angeordnet
ist, des weiteren in einem anschließenden Meßbrückenzweig in Form einer Parallelschaltung
mit dem Vergleichsgeber zwei Kondensatoren, bestehend aus den beiden seitlichen
Teilen der aufgetrennten und der zweiten Kondensatorplatte
des
Meßwertgebers, geschalten sind, zudem der Meßbrückenschaltung eine zwecks Auswertung
der Meßwerte nach Fehl-, Normal- oder Mehrfachbogen, sowie zur Kompensation der
Einflüsse durch Aufwerfungen des Bogenmateriales dienende elektronische Schaltung
nachgeordnet ist.
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Die kapazitive Anordnung innerhalb der Maschine kann so gestaltet
werden, daß die an zwei Stellen aufgetrennte Kondensatorplatte des Meßwertgebers
über der sich im Anlegetisch befindenden zweiten Kondensatorplatte des Meßwertgebers
gelagert ist.
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Möglich ist auch eine derart gebildete kapazitive Anordnung, daß die
zweite Kondensatorplatte des Meßwertgebers über der an zwei Stellen aufgetrennten
und im Anlegetisch befindlichen Kondensatorplatte des Meßwertgebers gelagert ist.
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Zweckmäßig ist es, die Auswerteschaltung so zu gestalten, daß die
elektronische Schaltung zur Auswertung der Meßwerte nach Fehl-, Normal- oder Mehrfachbogen,
sowie zur Kompensation der Einflüsse durch Aufwerfungen des Bogenmateriales, aus
einen einem Verstärker nachgeordneten Gleichrichter und an dessen Ausgang zwei parallel
geschalteten Schmitt-Triggern drei Negatoren nachgeordnet sind, von denen zwei Negatoren
gemeinsam mit ihren Eingangen an den Ausgang des ersten Schmitt-Triggers und die
Ausgänge der Negatoren jeweils an den ersten Eingang zweier nachfolgender UND-Gatter
geschalten sind und aus einem dritten Negator, dessen Eingang mit dem Ausgang des
zweiten Schmitt-Triggers und der Ausgang des Negators mit dem zweiten Eingang des
ersten UND-Gatters verbunden ist, sowie aus einem dritten UND-Gatter, dessen zwei
Eingänge jeweils mit einem Ausgang der beiden Schmitt-Trigger und der zweite Eingang
des dritten UND-Gatters mit dem zweiten Eingang des zweiten UND-Gatters verbunden
ist, besteht.
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Für die Angleichung der relativen Kapazitätsänderungen der einzelnen
kapazitiven Anordnungen des Meßwertgebers ist es sinnvoll, daß den zwei Kondensatoren,
bestehend aus den beiden äußeren Teilen der aufgetrennten und der zweiten Kondensatorplatte
des Meßwertgebers, jeweils ein Meßwertverstärker zugeordnet ist.
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Die elastische Lagerung des Meßwertgebers wird dadurch vorteilhaft
realisiert, daß die Lagerung beider Kondensatorplatten des Meßwertgebers in gummiartigen
Material erfolgt.
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Als Ausfüurungsform des Meßwertverstärkers ist es zweckmäßig, daß
der Meßwertverstärker einen Wechselstromverstärker aufweist.
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Die erfindungsgemäße Lösung kompensiert mechanische Einflüsse auf
das Meßergebnis, wie Schwingungen der Kondensatorplatten parallel zueinander, auftretende
Schräglagen der Kondensatorplatten durch Erschütterungen, Schwingungen entlang der
Längsachse der Kondensatorplatten und Aufwerfungen der Bogen, vollständig. Die Genauigkeit
der kapazitiven Kontroll- und Auswerteeinrichtung wird dadurch erhöht.
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An einem Ausführungsbeispiel soll nachfolgend die Erfindung näher
erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 Schnitt durch die Meßwertgeberanordnung
nach Variante 1 mit der zugehörigen Schaltung, Fig. 2 Schnitt durch die Meßwertgeberanordnung
nach Variante 2 mit der zugehörigen Schaltung,
Fig. 3 MeBbrückenschaltung,
Fig. 4 Auswerteschaltung.
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Bei der erfindungsgemäßen kapazitiven Kontroll- und Auswerteeinrichtung
wird wie in den bekannten kapazitiven Kontrolleinrichtungen zur Meßwerterfassung
ein Meßwertgeber in Form eines Plattenkondensators verwendet. Die bisher bekannten
Kontrolleinrichtungen haben den Nachteil, daß mechanische Schwingungen der Kondensatorplatten
des Meßwertgebers in das Meßergebnis mit eingehen und Ursache für Fehlinformationen
sind. Zur Verhinderung dieser Schwingungen wird bei dem derzeitigen Stand der Technik
eine starre Verbindung in Porm einer mechanischen Kopplung verwendet. Fehlinformationen
können dadurch aber nicht vollständig beseitigt werden, da sich Distanzschwankungen
unter + 0,05 mm nicht realisieren lassen.
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Aufwerfupgen von Bogen werden durch den dadurch hervorgerufenen größeren
Volumenanteil im Dielektrikum als Mehrfachbogen registriert. Zur Beseitigung dieser
Fehlinformationen und damit zur Erhöhung der Genauigkeit kapazitiver Kontrolleinrichtungen
an Druck- und Buchbindereimaschinen wurde die vorliegende Erfindung geschaffen.
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Bei der in Figur 1 dargestellten Variante 1 der Meßwertgeberanordnung
ist eine Kondensatorplatte des Meßwertgebers an zwei Stellen aufgetrennt. Der so
entstandene mittlere Teil 1 der Kondensatorplatte und die gegenüber liegende Kondensatorplatte
2 bilden den Meßkondensator 3, durch dessen Dielektrikum der zu kontrollierende
Bogen 4 geführt wird. Die zu beiden Seiten des mittleren Teiles 1 der aufgetrennten
Kondensatorplatte liegenden Teile 5 und 6 bilden jeweils mit der Kondensatorplatte
2 die Vergleichskondensatoren 7 und 8.
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Durch die Aufbringung der aufgetrennten Kondensatorplatte auf
den
Grundkörper 9 führen die Vergleichskondensatoren 7, 8 und der Meßkondensator 3 die
gleichen Schwingungen aus. Die Meßwertgeberanordnung liefert Kapazitätswerte der
Vergleichskondensatoren 7 und 8 ohne den Bogen 4 im Dielektrikum und des Meßkondensators
3 mit dem Bogen 4 im Dielektrikum. Der Vergleich dieser Werte erfolgt durch die
in Figur 3 dargestellte Meßbrückenschaltung 10. In dem einen Brückenzweig ist der
Meßkondensator 3 und in dem anschließenden Brückenzweig sind die beiden Vergleichskondensatoren
7 und 8 sowie der Festkondensator 11 in Form einer Parallelschaltung angeordnet.
Der Festkondensator 11 hat die Kapazität, die sich aus der Differenz der Meßkondensatorkapazität
(ohne Bogen im Dielektrikum) und der Gesamtkapazität der Vergleichskondensatoren
7 und 8 ergibt. Durch diese Anordnung treten Kapazitätsänderungen durch Schwingungen
in beiden Brückenzweigen gleichermaßen auf- und gehen deshalb nicht mit in das Ausgangssignal
der Meßbrückenschaltung 10 ein.
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Für die Kompensation der mechanischen Schwingungen der Kondensatorplatten.parallel
zueinander genügt ein Vergleichskondensator außerhalb der Bogenlaufbahn, Zur Kompensation
von auftretenden Schräglagen des Grundkörpers 9 mit der aufgetrennten Kondensatorplatte
sind zu beiden Seiten der Bogenlaufbahn die Vergleichskondensatoren 7 und 8 angeordnet.
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Der gemeinsame Grundkörper 9 aller drei Teile 1, 5, 6 der aufgetrennten
Kondensatorplatte bewirkt die gleiche Schräglage aller drei Teile 1, 5, 6. Die Vergleichkondensatoren
7 und 8 geben unter der Voraussetzung, daß ihre Teile 5 und 6 zusammen die gleiche
Fläche haben wie Teil 1, die vorhandene Kapazitätsänderung des Meßkondensators 3
durch die Schräglage wieder. Da es aber praktisch nicht zu realisieren ist, die
Fläche der Teile 5 und 6 so groß zu machen, wird die Fläche der Teile 5 und 6 entsprechend
den örtlichen Gegebenheiten gewählt und die Anderung des Stromflusses durch die
Vergleichskondensatoren 7, 8 mittels eines linearen Meßwertverstärkers in Form des
Wechselstromverstärkers 12 verstärkt.
Die Größe der notwendigen
Verstärkung richtet sich nach der Flächengröße der Teile 5 und 6. Zur Unterdrückung
periodischer Schwingungen entlang des Grundkörpers 9 wird der Grundkörper 9 elastisch
gelagert. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Lagerstelle 13 aus gummiartigen Material
besteht.
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Die Variante 2 der Meßwertgeberanordnung ist in Figur 2 dargestellt.
Im Unterschied zur Variante 1 ist der Grundkörper 9 mit der aufgetrennten Kondensatorplatte
nicht über dem Bogenanlegetisch 14, sondern im Bogenanlegetisch 14 angeordnet. Die
prinzipielle Zuordnung der Schaltungselemente innerhalb der Meßbrückenschaltung
10 zeigt Figur 3.
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Dem Ausgang der Meßbrückenschaltung 10 ist eine Auswerteschaltung
15 nachgeordnet, die in Figur 4 dargestellt ist.
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Das zum Eingang der Auswerteschaltung 15 gelangende Ausgangssignal
der Meßbrückenschaltung 10 wird durch den Wechselspannungsverstärker 16 verstärkt
und durch den nachfolgenden Gleichrichter 17 gleichgerichtet. Das gleichgerichtete
Signal gelangt danach zu den Schmitt-Triggern 18 und 19. Beide Schmitt-Trigger sind
parallel geschaltet. Die Triggerschwelle des Schmitt-Triggers 18 ist so eingestellt,
daß sie überschritten wird, wenn sich ein Bogen 4 im Dielektrikum des Meßkondensators
3 befindet. An dem Schmitt-Trigger 19 ist die Triggerschwelle so eingestellt, daß
sie überschritten wird, wenn sich gleichzeitig zwei oder mehr Bogen 4 im Dielektrikum
des Meßkondensators 3 befinden. Haben beide Schmitt-Trigger 18, 19 am Ausgang ein
0-Signal (Fehlbogen), dann liegt an den zwei Eingängen des UND-Gliedes 20 durch
die zwischengeschalteten Negatoren 21 und 22 jeweils ein 1-Signal an und damit auch
am Ausgang A der Auswerteschaltung 15.
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Hat der Schmitt-Trigger 18 am Ausgang ein 1-Signal und der Schmitt-Trigger
19 ein 0-Signal (Nornalbogen), dann erscheint durch die Zusammenschaltung des Ausganges
vom Schmitt-Trigger 19 mit dem ersten Eingang des UND-Gliedes 23 über den Negator
24 und der Zusammenschaltung des Ausganges vom Schmitt-Trigger 18 mit dem zweiten
Eingang des UND-Gliedes 23 am Ausgang B ein 1-Signal.
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Der Fall, daß die Schmitt-Trigger 18 und 19 beide am Ausgang ein 1-Signal
haben bewirkt durch die Zusammenschaltung der Ausgänge der Schmitt-Trigger 18 und
19 mit jeweils einem Eingang des UND-Gliedes 25 am Ausgang C ein 1-Signal.
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Der Abstand der Triggerschwellen der Schmitt-Trigger 18 und 19 bewirkt
die Kompensation der Meßwertverfälschungen durch Aufwerfungen der Bogen. Das Volumen
des Bogenmateriales bei Aufwerfungen der Bogen vergrößert sich maximal um den Faktor
3,0 , ist also nie so groß wie die Erhöhung des Volumens durch einen zusätzlichen
Bogen. Diese Tatsache gewährleistet eine vollständige Kompensation dieses Störfaktors
durch die Schmitt-Trigger 18 und 19. Aufwerfungen erhöhen zwar die Eingangsspannung
des Schmitt-Triggers 19, erreichen aber nie dessen Schwelle.
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Die zu den Ausgängen A, B, C der Auswerteschaltung 15 gelangenden
Signale werden zur -Anzeige der Fehl-, Normal-und Mehrfachbogen, zur Registrierung
und zur notwendigen Steuerung der Maschinenfunktionen genommen.
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Bezugszeichen 1 mittlerer Teil der aufgetrennten Kondensatorplatte
2 Kondensatorplatte 3 Meßkondensator 4 Bogen 5 äußerer Teil der aufgetrennten Kondensatorplatte
6 äußerer Teil der aufgetrennten Kondensatorplatte 7 Vergleichskondensator 8 Vergleichskondensator
9 Grundkörper 10 Meßbrückenschaltung 11 Festkondensator 12 Wechselstromverstärker
13 Lagerstelle 14 Bogenanlegetisch 15 Auswerteschaltung 16 Wechselspannungsverstärker
17 Gleichrichter 18 Schmitt-Trigger 19 Schmitt-Trigger 20 UND-Glied 21 Negator 22
Negator 23 UND-Glied 24 Negator 25 UND-Glied 26 Widerstand 27 Widerstand 28 Pulsgenerator
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